Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs

Die Erfindung betrifft eine Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein- Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteinelement, welches im Innern einen Aufnahmeraum aufweist, der mittels eines Schutzdeckels verschlossen ist, einer Ladebuchse, die am Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteinelement angeordnet ist, einem Energieversorgungskabel, welches in den Aufnahmeraum im Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteinelement hineinragt, elektronischen Bauteilen, die im Aufnahmeraum des Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteinelementes angeordnet sind und über die die Ladebuchse mit dem Energieversorgungskabel verbunden ist.

Derartige Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtungen sind im Bordstein, Pflasterstein oder im Randstein integrierte Aufladestationen, an welche Fahrzeuge über eine elektrische Verbindung angeschlossen werden können, um deren Energiespeicher beziehungsweise deren Batterien aufzuladen. Dies betrifft insbesondere rein elektrisch angetriebene Fahrzeuge aber auch Hybridfahrzeuge. Aufladbare Fahrzeuge können sowohl Personenkraftwagen als auch Lastkraftwagen, Motorräder oder elektrische Fahrräder sein.

Durch die neue Gesetzgebung, das steigende Klimaschutzinteresse der Bevölkerung sowie die verbesserte Wirtschaftlichkeit elektrifizierter Fahrzeuge ist zu erwarten, dass der Anteil elektrischer Fahrzeuge insbesondere in den innerstädtischen Bereichen extrem steigen wird, so dass die zur Verfügung stehende Ladeinfrastruktur in hohem Maße ausgebaut werden muss, was bedeutet, dass ein Teil vorhandener Parkplätze mit entsprechenden Auflademöglichkeiten versehen werden muss, um die individuelle Mobilität auch in Zukunft sicherzustellen.

Bekannte Konzepte sehen hierfür die Nutzung von Straßenlaternen, zusätzlich zu installierende Ladesäulen oder Wallboxen an Hauswänden vor. Bei allen diesen Konzepten entsteht zusätzlicher Platzbedarf und eine Störung der Fußgänger durch die zu verwendenden Aufladekabel.

Aus diesem Grund sind Ladesysteme bekannt geworden, bei denen die Aufladevorrichtungen in den Bordstein beziehungsweise den Randstein integriert sind. Dies hat den Vorteil, dass keine Ladesäulen die Gehsteige versperren und so den optischen Eindruck stören. Stattdessen entsteht kein zusätzlicher Platzbedarf, sondern lediglich eine Nutzung ohnehin vorhandener Infrastruktur. Es besteht eine hohe Flexibilität und Nachrüstbarkeit durch mögliche Modularisierung. Auch können Beschädigungen der Ladeinfrastruktur durch Unfälle mit Fahrzeugen vorgebeugt werden.

So wird in der GB 2 597 742 A eine Fahrzeugladestation vorgeschlagen, bei der eine zentrale Ladestation, welche die elektronischen Komponenten beinhaltet, über ein unterirdisches Kabel mit mehreren Bordsteinen verbunden ist, welches sich in den Bordstein und zu einer Steckbuchse erstreckt, über die das Fahrzeug zum Laden angeschlossen werden kann.

Eine spezielle Ausbildung eines solchen Bordsteins mit Elektronik zum Laden eines Fahrzeugs ist aus der GB 2 592 186 A bekannt. Dieser Bordstein ist modular aufgebaut und weist ein Basiselement auf, in welches ein Aufnahmebehälter einsetzbar ist, der ausgetauscht werden kann und entsprechend nicht befestigt ist. In diesem Behälter sind drahtlose Telekommunikationstechnologien und -Infrastrukturen integriert, wie Wi- Fi, Bluetooth, oder Parksensoren. Zusätzlich weist dieser Bordstein eine Anschlussbuchse sowie optional Batteriepakete auf.

Auch aus der DE 10 2020 205 561 Al ist ein Bordsteinmodul bekannt, welches einen Aufnahmeraum in einem Basiselement aufweist, das durch ein Abdeckelement geschlossen wird. Im Aufnahmeraum ist eine induktive Ladeeinrichtung, eine Statusanzeige, welche von außen sichtbar ist, eine Empfangs- und Sendeeinheit, ein Pufferspeicher sowie eine Steuereinheit angeordnet.

Problematisch an diesem Bordsteinmodul ist es jedoch, dass die Elektronik nicht ausreichend vor eindringendem Wasser geschützt ist. Zusätzlich ist der Anschluss des Energieversorgungskabels aufgrund der schlechten Erreichbarkeit schwierig. Entsprechend sind die Wartung und die Montage des Bordsteinmoduls schwierig durchzuführen.

Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs bereit zu stellen, welche weitestgehend autark arbeiten kann, gut montierbar und einfach zu warten ist und deren Elektronik zuverlässig vor Witterungseinflüssen geschützt ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein- Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.

Eine erfindungsgemäße Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein- Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs weist ein Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteinelement auf, welches im Innern einen Aufnahmeraum aufweist, der mittels eines Schutzdeckels verschlossen ist, der einerseits den Raum begrenzt und andererseits einen Aufprall von Fahrzeugen aufnehmen kann. Des Weiteren weist die Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein- Ladevorrichtung eine Ladebuchse, die entweder als Steckbuchse für einen Stecker oder als induktiv arbeitende Ladebuchse ausgeführt sein kann, auf, die am Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteinelement angeordnet ist und über die ein Fahrzeug an der Ladevorrichtung angeschlossen beziehungsweise mit dieser gekoppelt werden kann. Ein Energieversorgungskabel ragt in den Aufnahmeraum im Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteinelement hinein, in welchem elektronische Bauteile angeordnet sind und über die die Ladebuchse mit dem Energieversorgungskabel verbunden ist, und die für die möglichst autarke Nutzung des Bordsteins als Ladevorrichtung ermöglicht wird. Erfindungsgemäß sind die elektronischen Bauteile in einer allseitig flüssigkeits- und staubdichten Elektronikbox angeordnet. Die Elektronikbox befindet sich im Aufnahmeraum und weist eine Begrenzungswand auf, welche die Elektronikbox in Richtung des Schutzdeckels begrenzt, die also üblicherweise zum Schutzdeckel gegenüberliegend angeordnet ist. Durch die Verwendung der zusätzlichen staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox wird ein Eindringen von Wasser aber auch von Verunreinigungen zuverlässig verhindert. Die zum Schutzdeckel weisende Begrenzungswand begrenzt die staub- und flüssigkeitsdichte Elektronikbox somit in Richtung zur Oberfläche, wobei diese Begrenzungswand nicht eben sein muss, sondern verschiedene Vorsprünge oder Ausnehmungen aufweisen kann. Auch die anderen üblicherweise fünf Begrenzungswände, die die staub- und flüssigkeitsdichte Elektronikbox zum Boden und zu den Seiten begrenzen, können unterschiedlich geformt sein, werden jedoch zumeist als flache gerade Flächen ausgebildet. Die Elektronikbox kann dabei aus einem oder mehreren Materialien bestehen und ein- oder mehrstückig hergestellt werden. Unter einer staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox ist im Zusammenhang dieser Anmeldung ein Behälter zu verstehen, der gegenüber Flüssigkeiten und festen Verunreinigungen, wie Staub entsprechend IP 68/69 dicht ist, so dass Kabeldurchgänge oder Schnittstellen der Begrenzungswände entsprechend abzudichten sind. Auch ist ein vollständiges Ausgießen denkbar. Des Weiteren ist die staub- und flüssigkeitsdichte Elektronikbox unabhängig vom übrigen Bordstein herstellbar und mit der Elektronik vormontierbar. Auf diese Weise werden Beschädigungen der Elektronik durch Witterungseinflüsse vermieden und die Montage der Elektronik unabhängig vom Bordstein ermöglicht. Lediglich der Anschluss des Energieversorgungskabels und gegebenenfalls der Ladebuchse muss vor Ort gemacht werden. Somit kann der Bordstein am Straßenrand angebracht und später mit der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox und damit mit der Elektronik in einem Schritt bestückt werden. Auch wird ein Austausch der gesamten Elektronik deutlich vereinfacht. Auf diese Weise ist auch eine zentrale Wartung der Einheiten möglich. Die staub- und flüssigkeitsdichte Elektronikbox kann aus Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff oder Metall gefertigt werden. Auch Mischbauweisen sind möglich. Unter Bordstein, Pflasterstein oder Randstein sind somit alle Elemente gemeint, durch die die Oberfläche eines Gehweges sowie dessen Begrenzung, einer gepflasterten Straße, Einfahrt, Parkplatz oder ähnlichem gebildet wird, wobei diese Steine aus Beton, Kunststoff oder beliebigen anderen geeigneten Materialien bestehen können.

Vorzugsweise weist die staub- und flüssigkeitsdichte Elektronikbox eine erste abgedichtete Öffnung auf, durch welche über einen Anschlusskontakt und ein Stromkabel eine elektrische Verbindung der elektronischen Bauteile zum Energieversorgungskabel herstellbar ist, wobei zumindest der Anschlusskontakt aus der Elektronikbox in den Aufnahmeraum ragt. Dies bedeutet, dass ein Stromkabel aus der Elektronikbox zum Anschlusskontakt führt, der außerhalb der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox mit dem Energieversorgungskabel verbunden wird. Dabei kann entweder der Anschlusskontakt selbst in der Öffnung abgedichtet angeordnet werden oder das Stromkabel wird durch die Öffnung hindurchgeführt und der Anschlusskontakt befindet sich vollständig außerhalb der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox. In jedem Fall wird auf diese Weise durch einfaches Einstecken des Energieversorgungskabels außerhalb der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox die Stromversorgung der Ladevorrichtung hergestellt. Entsprechend muss die staub- und flüssigkeitsdichte Elektronikbox bei der Montage nicht mehr geöffnet werden. Der Anschlusskontakt kann beispielsweise als Steckbuchse oder Klemmkontakt ausgeführt werden.

Die staub- und flüssigkeitsdichte Elektronikbox weist vorzugsweise eine zweite abgedichtete Öffnung auf, in der die Ladebuchse angeordnet ist oder durch die ein zur Ladebuchse führendes Stromkabel gelegt ist. Über die Ladebuchse kann das elektrische Fahrzeug über ein Stromkabel aufgeladen werden. Entsprechend dient diese Öffnung als zweite Schnittstelle nach außen. Die Ladebuchse ist selbstverständlich ebenfalls staub- und flüssigkeitsdicht zur Elektronikbox.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die staub- und flüssigkeitsdichte Elektronikbox eine dritte Öffnung aufweist, die über eine staub- und flüssigkeitsdichte Druckausgleichsmembran geschlossen ist. Diese Druckausgleichsmembran kann als IP68 Membran oder mit höherer IP Klasse ausgeführt werden und dient entsprechend dazu, einen Druckausgleich zwischen dem Inneren und der Umgebung der Elektronikbox sicherzustellen. Diese Druckdifferenzen können insbesondere durch Temperaturänderungen in der Elektronikbox aufgrund von Wärmeentwicklung der elektronischen Bauteile oder Schwenk oder Hubbewegungen der Ladebuchse mit daraus folgenden Volumenänderungen entstehen und würden sonst dazu führen, dass Feuchtigkeit in die Elektronikbox über die Schnittstellendichtungen eingesaugt würde.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Anschlusskontakt zwischen dem Schutzdeckel und einem ersten Abschnitt der Begrenzungswand der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox angeordnet, welche die staub- und flüssigkeitsdichte Elektronikbox in Richtung des Schutzdeckels begrenzt. Dies bedeutet, dass zwischen dem ersten Abschnitt der Begrenzungswand und dem Schutzdeckel ein Abstand vorhanden ist, der zumindest der Dicke des Energieversorgungskabels entspricht. Dies ermöglicht eine sehr gute Zugänglichkeit zum Anschluss des Energieversorgungskabels bei der Montage. Die gesamte Elektronik kann zunächst in den Aufnahmeraum eingesetzt werden und anschließend von oben das Energieversorgungskabel angeschlossen werden. Hierdurch wird auch ein schnelles Lösen des Kabels beispielsweise zum Zweck der Wartung ermöglicht. Entsprechend sollte bei der Durchführung des Energieversorgungskabels von unten auch seitlich zwischen der Elektronikbox und der Begrenzung des Aufnahmeraums Platz zum Durchführen des Kabels frei gelassen werden.

Vorzugsweise weist die staub- und flüssigkeitsdichte Elektronikbox in Richtung des Schutzdeckels begrenzende Begrenzungswand einen zweiten Abschnitt auf, der zum ersten Abschnitt in Richtung des Schutzdeckels versetzt angeordnet ist und mit dem die staub- und flüssigkeitsdichte Elektronikbox am Schutzdeckel befestigt ist. Dies kann unter Zwischenlage einer Dichtung erfolgen. So wird die staub- und flüssigkeitsdichte Elektronikbox im Aufnahmeraum fixiert und Verschiebungen der Elektronikbox, die zu einem Lösen der Kabel führen könnten, verhindert.

An diesem zweiten Abschnitt der in Richtung des Schutzdeckels begrenzenden Begrenzungswand der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox ist vorteilhafterweise gegenüberliegend zu einem Sichtfenster im Schutzdeckel eine RFID-Platine angeordnet. So wird sichergestellt, dass die Funkwellen nach außen dringen können und trotz der kurzen Reichweite eine Authentifizierung erfolgen kann. Des Weiteren kann über Sichtfenster eine Visualisierung bei der Authentifizierung erfolgen. Vorzugsweise ist am Schutzdeckel eine Inspektionsöffnung ausgebildet, welche durch einen Wartungsdeckel verschließbar ist, so dass Wartungsarbeiten oder auch der Anschluss des Energieversorgungskabel über den Wartungsdeckel durchgeführt werden, ohne dass ein Öffnen der übrigen Ladevorrichtung notwendig ist.

Entsprechend ist der Anschlusskontakt zur Kontaktierung des Energieversorgungskabels zwischen dem Wartungsdeckel im Schutzdeckel und dem ersten Abschnitt der Begrenzungswand der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox angeordnet, so dass die

Energieversorgung angeschlossen und zur Wartung abgeklemmt werden kann.

Auch ist es vorteilhaft, wenn am ersten Abschnitt der Begrenzungswand eine vierte Öffnung ausgebildet ist, welche über eine Gummilippe abgedichtet ist, wobei angrenzend zum ersten Abschnitt der Begrenzungswand im Innern der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox ein Fehlerstromschutzschalter und/oder ein Leitungsschutzschalter angeordnet ist, der über die Gummilippe schaltbar ist und elektrisch mit dem Anschlusskontakt verbunden ist. Entsprechend kann der Fehlerstromschutzschalter und/ oder der Leitungsschutzschalter über den Wartungsdeckel betätigt, also ein- und ausgeschaltet werden. Dennoch ist eine Abdichtung zur Kapselung der Elektronikbox weiterhin gegeben. Die notwendigen Kabellängen werden verringert, da der Schalter direkt mit dem Anschlusskontakt zu verbinden ist.

Der Fehlerstromschutzschalter und/oder der Leitungsschutzschalter ist bevorzugt benachbart zur Druckausgleichsmembran angeordnet, da dieser Schalter die größte Abwärme ins System einbringt, die dann über die Membran abgeführt werden kann. Direkt im Wartungsdeckel oder im Schutzdeckel ist vorzugsweise eine Sende- und Empfangseinheit, insbesondere in Form einer Funkantenne, angeordnet, über die eine Verbindung vom Nutzer zu einem Server des Betreibers und damit zur Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein- Ladevorrichtung hergestellt wird, um den Ladevorgang von außen beginnen und enden lassen zu können. Auch die Daten eines Energiezählers können hierüber an den Nutzer übermittelt werden. Die Anordnung im Wartungsdeckel ermöglicht eine gute Empfangs- und Sendeleistung, so dass hierüber sowohl eine Authentifizierung über eine App als auch die Wartung, oder ein Einspielen von Softwareupdates erfolgen kann. Des Weiteren ist ein einfacher Austausch möglich.

In einer vorteilhaften Ausführung weist der Schutzdeckel eine Sichtöffnung und die staub- und flüssigkeitsdichte Elektronikbox im zweiten Abschnitt ein Sichtfenster auf, welches gegenüberliegend zur Sichtöffnung angeordnet ist, wobei in der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox ein Energiezähler angeordnet ist, dessen Anzeigeeinheit durch das Sichtfenster und die Sichtöffnung sichtbar ist. Somit kann die abgegebene Energiemenge manipulationsfrei jederzeit vom Nutzer abgelesen werden. Das Sichtfenster ist dabei ebenfalls abgedichtet. Die Sichtöffnung im Schutzdeckel kann ebenfalls ein abgedichtetes Fenster aufweisen.

Der Energiezähler ist benachbart zum Fehlerstromschutzschalter und/oder dem Leitungsschutzschalter und somit im Energiefluss der Elektronik angeordnet, wodurch vorhandene Kabellängen minimiert werden.

In der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox sind vorzugsweise ein Leistungsschütz, eine Ladesteuerung und ein Netzteil angeordnet, so dass die Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung autark betrieben werden kann, da alle notwendigen elektronischen Bauteile in der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox angeordnet sind. Der Leistungsschütz ist ebenfalls benachbart zum Energiezähler angeordnet. Dieser kann insbesondere an der zum Fehlerstromschutzschalter entgegengesetzten Seite des Energiezählers angeordnet werden. Durch diese Ausführung werden erneut kurze Kabellängen verwirklicht, da die elektronischen Bauteile im Energiefluss zueinander angeordnet sind.

In einer besonderen Ausführung ist in der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox eine Aktorsteuerung angeordnet, welche mit einem Aktor zur Aktuierung eines Hebe- oder Schwenkmechanismus der Ladebuchse verbunden ist. Der Aktor kann insbesondere einen Elektromotor aufweisen. Entsprechend erfolgt auch eine Aktuierung aus der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox heraus und kann unabhängig von der Anordnung der Ladebuchse vormontiert werden.

Um die Montage der elektronischen Bauteile in der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox zu vereinfachen, sind ein oder mehrere der elektronischen Bauteile in der gekapselten staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox über Hutschienen befestigt, welche geerdet sind. Diese können sowohl vertikal als auch horizontal angeordnet werden. Durch die Erdung der Hutschienen kann auf eine separate Erdung der daran befestigten elektronischen Bauteile verzichtet werden.

Das Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteinelement kann auch einen Aufnahmebehälter aufweisen, der durch den Schutzdeckel verschlossen ist und in dem die staub- und flüssigkeitsdichte Elektronikbox angeordnet ist. Dies vereinfacht die Befestigung der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox im Stein und ermöglicht bei Platzierung des Aufnahmebehälters im hinteren Bereich des Bordsteins eine gute Abführung der Wärme ins Erdreich. An diesem Aufnahmebehälter kann der Schutzdeckel einfach befestigt werden. Des Weiteren kann durch den Aufnahmebehälter die Stabilität eines Bordsteins mit Aufnahmeraum deutlich erhöht werden, wenn stabile Materialien wie Stahl oder faserverstärkter Kunststoff verwendet werden.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die staub- und flüssigkeitsdichte Elektronikbox einen dritten Abschnitt aufweist, der zum zweiten Abschnitt mittels des Hub- oder Schwenkmechanismus bewegbar ist, wobei die Bewegung des dritten Abschnitts zum anschließenden Abschnitt der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox mittels eines abgedichteten Bewegungsausgleichselementes, wie beispielsweise eines Faltenbalgabschnitts ausgleichbar ist, der zwischen dem dritten Abschnitt und dem anschließenden Abschnitt angeordnet ist. Der Faltenbalg ist dabei einerseits dicht am zweiten Abschnitt der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox befestigt und andererseits am die Ladebuchse tragenden Teil des Hub- oder Schwenkmechanismus, der in alle anderen Richtungen ebenfalls gekapselt ist, so dass ein Eindringen von Wasser verhindert wird.

Es wird somit eine Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein- Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs geschaffen, welches vollständig autark ist und lediglich einen Anschluss an ein Energieversorgungskabel benötigt, welches besonders einfach anzuschließen ist. Durch die staub- und flüssigkeitsdichte Elektronikbox kann die gesamte Elektronik einfach und vor äußeren Einflüssen geschützt vormontiert werden und als vormontiertes Teil im Stein verbaut oder ausgetauscht werden. Beschädigungen durch Erwärmung, Druckschwankungen oder eindringende Flüssigkeiten werden vermieden. Da die elektronischen Bauteile im Energiefluss angeordnet sind, können der notwendige Bauraum und vorhandene Kabellängen verringert werden.

Ein nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs wird nachfolgend anhand der Figuren beschrieben.

Die Figur 1 zeigt eine Prinzipskizze einer Straße mit einer begrenzenden erfindungsgemäßen Bordstein-Ladevorrichtung in Draufsicht.

Die Figur 2 zeigt eine perspektivische Seitenansicht in eine erfindungsgemäße Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein- Ladevorrichtung mit geöffneter seitlicher Abdeckung.

Die Figur 3 zeigt eine perspektivische Seitenansicht in eine alternative erfindungsgemäße Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein- Ladevorrichtung mit geöffneter seitlicher Abdeckung.

In der Figur 1 ist ein Gehweg 10 dargestellt, der an seiner einen Seite durch eine Hauswand 12 und an der anderen Seite durch einen Bordsteinrand 14 begrenzt ist, der durch mehrere Steinelemente 16 und erfindungsgemäße Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtungen 18 gebildet wird und eine Begrenzung zur Straße 19 ausbildet. An der vom Bordsteinrand 14 abgewandten Seite des Gehweges 10 befindet sich eine Energiequelle 20 in Form eines mit dem Stromnetz verbundenen Stromanschlusses. Die Energiequelle 20 ist über unterirdische Energieversorgungskabel 22 mit den Bordstein- oder Randstein- Ladevorrichtungen 18 verbunden. An den Bordstein- oder Randstein- Ladevorrichtungen 18 sind Ladebuchsen 24 angeordnet, in die ein Stecker 26 gesteckt ist, welches über ein Kabel 28 mit einem Energiespeicher 30, insbesondere einer Batterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs 32 verbunden ist, so dass dieser Energiespeicher 30 über die Energiequelle 20 aufgeladen werden kann.

Die Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung 18 besteht aus einem Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteinelement 34, welches aus einem Grundkörper 36 aus einem Beton oder einem Kunststoff besteht, welcher Faserverstärkungen enthalten kann, sowie einem Aufnahmebehälter 38, insbesondere aus Stahl, der einen Aufnahmeraum 40 begrenzt. Der Aufnahmebehälter 38 ist im Wesentlichen hohlquaderförmig ausgebildet und weist eine zur Oberfläche des Gehwegs 10 offene Seite auf, die durch einen Schutzdeckel 42 verschlossen ist.

Der Schutzdeckel 42, der insbesondere aus Stahl ist, ist am Grundkörper 36 und/oder am Aufnahmebehälter 38 befestigt und verschließt die nach oben weisende, offene Seite des Aufnahmebehälters 38, insbesondere unter Zwischenlage einer Dichtung, welche nicht dargestellt ist. Zusätzlich liegt der Schutzdeckel 42 auch auf einer Oberseite des Grundkörpers 36 auf und erstreckt sich auch in Längserstreckungsrichtung betrachtet über die Enden des Aufnahmebehälters 38.

Der Schutzdeckel 42 weist eine abgerundete Aufprallwand 44 auf, welche eine Kante zwischen der Oberseite des Grundkörpers 36 und einer zur Straße weisenden Seitenfläche des Grundkörpers 36 abdeckt. Die Befestigung des Schutzdeckels 42 kann mittels Schrauben 46 erfolgen. Durch den Schutzdeckel 42 wird entsprechend der im Innern des Aufnahmebehälters 38 und damit im Innern des Bordsteinelementes 34 ausgebildete Aufnahmeraum 40 nach oben begrenzt.

Wie in den Figuren 2 und 3 zu erkennen ist, ist im Inneren des Aufnahmebehälters 38 eine zusätzliche staub- und flüssigkeitsdichte Elektronikbox 48 angeordnet, in dessen Innern elektronische Bauteile 50 angeordnet sind.

Die staub- und flüssigkeitsdichte Elektronikbox 48 ist an einer ersten Seite 52 etwas schmaler ausgeführt, so dass zwischen dem Aufnahmebehälter 38 und der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox 48 ein erster Freiraum 54 entsteht, der zur Straße 19 weist, jedoch ebenso zum Gehweg 10 weisen könnte und durch welchen von unten das Energieversorgungskabel 22 geführt ist. Dieses wird durch ein nicht ersichtliches Loch in einem Boden des Bordsteinelementes 34 von unten durch das Bordsteinelement 34 in den Aufnahmeraum 40 gezogen und nach oben und zur Seite in einen zweiten Freiraum 56 zwischen dem Schutzdeckel 42 und einer die staub- und flüssigkeitsdichte Elektronikbox 48 in Richtung zum Schutzdeckel 42 begrenzenden Begrenzungswand 58 geführt, die in diesem ersten Abschnitt 60 entsprechend einen Abstand zum Schutzdeckel 42 aufweist und im sich daran anschließenden zweiten Abschnitt 62 unmittelbar gegenüberliegend zum Schutzdeckel 42 angeordnet und an diesem mittels Schrauben befestigt ist.

An einer den zweiten Freiraum 56 vertikal begrenzenden Wand 64 der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox 48 ist eine erste Öffnung 66 ausgebildet, die lediglich in Figur 3 zu erkennen ist, durch die sich ein Anschlusskontakt 68 erstreckt, an der das Energieversorgungskabel 22 angeschlossen wird und der als Klemme oder Steckverbinderbuchse ausgeführt werden kann. Der Anschlusskontakt 68 ist in der ersten Öffnung 66 abgedichtet, so dass keine Flüssigkeit und kein Staub oder sonstige Verunreinigungen eindringen können. Über diesen Anschlusskontakt 68 erfolgt die Stromversorgung der elektronischen Bauteile 50 im Innern der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox 48 und damit auch der Ladebuchse 24, die, wie in Figur 2 dargestellt ist, entweder abgedichtet in einer zweiten Öffnung 70 der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox 48 angeordnet ist oder, wie in Figur 3 dargestellt ist, außerhalb der Elektronikbox 48 angeordnet ist, so dass die zweite Öffnung 70 lediglich zur abgedichteten Durchführung einer elektrischen Leitung zur Ladebuchse 24 dient.

An der zur vertikal begrenzenden Wand 64 gegenüberliegenden vertikalen Wand 71 ist eine dritte Öffnung 72 an der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox 48 ausgebildet, in der eine Druckausgleichsmembran 74 platziert ist, über die Luft in die Elektronikbox 48 ein- und aus der Elektronikbox 48 ausdringen kann, wodurch ein Druckunterschied zwischen dem Innenraum und dem Außenraum der staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox 48 ausgeglichen werden kann, so dass keine Flüssigkeit durch vorhandene Druckunterschiede eindringen kann.

Die vom Anschlusskontakt 68 weiterführenden Stromkabel 76 führen zu einem kombinierten Fehlerstrom- und Leitungsschutzschalter 78, die auch als einzelne Schalter ausgeführt werden können. Dieser ist unmittelbar unterhalb der Begrenzungswand 58 im ersten Abschnitt 60 angeordnet, an der eine vierte Öffnung 77 ausgebildet ist, die durch eine wasserdichte Gummilippe 75 geschlossen ist, über die der Fehlerstrom- und Leitungsschutzschalter 78 aus dem ersten Freiraum 54 betätigt beziehungsweise zurückgesetzt werden kann. Hierzu ist gegenüberliegend zum ersten Abschnitt 60 der die Elektronikbox 48 in Richtung des Schutzdeckels 42 begrenzenden Begrenzungswand 58 ein Wartungsdeckel 79, der lediglich in Figur 3 dargestellt ist, am Schutzdeckel 42 ausgebildet, der eine in Figur 2 offen dargestellte Inspektionsöffnung 81 schließt, über die einerseits der Anschluss des Energieversorgungskabels 22 vorgenommen werden kann und andererseits der Fehlerstromschutzschalter 78 betätigt werden kann, ohne die Elektronikbox 48 ausbauen zu müssen.

Dieser Fehlerstrom- und Leitungsschutzschalter 78 ist mit einem Energiezähler 80 verbunden, der über weitere, nicht dargestellte Stromkabel unter Zwischenschaltung eines Leistungsschützes 82 mit der Ladebuchse 24 verbunden, wodurch diese indirekt an das Energieversorgungskabel 22 angeschlossen ist.

Der Energiezähler 80 ist in unmittelbarer Nähe zum Fehlerstrom- und Leitungsschutzschalter 78 im zweiten Abschnitt 62 in der Nähe der vertikalen Wand 64, direkt unterhalb der Begrenzungswand 58 angeordnet, welche unmittelbar über dem Energiezähler 80 ein Sichtfenster 83 aufweist, durch welche eine Anzeigeeinheit 84 des Energiezählers 80 abgelesen werden kann. Hierzu weist der Schutzdeckel 42 oberhalb und gegenüberliegend zum Sichtfenster 83 eine Sichtöffnung 86 auf. Zur leichten Erdung und Befestigung sind der Energiezähler 80 und der Fehlerstrom- und Leitungsschutzschalter 78 auf Hutschienen 88, die wiederum auf einer Halterung 90 angeordnet sind, die lediglich in Figur 2 dargestellt ist und über die die Erdung zum Boden stattfindet.

Des Weiteren wird über eine Leitung mit einer Leitungssicherung ein Netzteil 92 mit Strom versorgt. Dieses Netzteil 92 ist auf dem Boden des ersten Abschnitts 60 der Elektronikbox 48 angeordnet und wandelt die anliegende Hochvoltspannung in eine Niedervoltspannung, insbesondere eine 12V- Spannung, um. Über das Netzteil 92 erfolgt die Stromversorgung einer Ladesteuerung 94, welche unmittelbar neben dem Netzteil 92 angeordnet ist und über welche die Regelung und Steuerung des Ladevorgangs vollzogen wird. Über diese Ladesteuerung 94 wird ein Leistungsschütz 96 geschaltet, das ebenfalls auf dem Boden der Elektronikbox 48, jedoch im zweiten Abschnitt 62 in der Nähe zur Ladebuchse 24 angeordnet ist. Vor dem Schalten des Leistungsschützes 96 über die Ladesteuerung 94 ist ein Schalten eines Verriegelungsaktuators 98 der Ladebuchse 24 und zuvor eine Authentifizierung des Nutzers über eine RFID-Platine 100 notwendig, welche unmittelbar unterhalb eines Sichtfensters 102 an der Begrenzungswand 58 der Elektronikbox 48 und im Schutzdeckel 42 angeordnet ist, so dass eine Visualisierung der Authentifizierung über LEDs der RFID-Platine 100 möglich ist.

Zwischen das Leistungsschütz 96 und den Energiezähler 80 ist ein Fehlerstromsensor 103 geschaltet der durch ein fahrzeugseitiges Ladegerät möglicherweise ausgelöste Gleichströme zwischen dem Leistungsschütz 96 und dem Energiezähler 80 detektiert und verhindert, dass Wechselfehlerströme durch den Fehlerstromschutzschalter 78 nicht mehr ausreichend sicher detektiert werden können, was zu Personenschäden führen kann. Entsprechend wird in diesem Fall die Stromversorgung über die Ladesteuerung 94 unterbrochen.

Der Verriegelungsaktor 98 befindet sich an der Ladebuchse 24 und ist bei der Ausführungsform gemäß der Figur 3 somit außerhalb der Elektronikbox 48 angeordnet, welche eine Seitenwand 104 mit der zweiten Öffnung 70 aufweist, welche ebenfalls abgedichtet ist und über die die Ladebuchse 24 und der Verriegelungsaktor 98 mit dem Leistungsschütz 96 und der Ladesteuerung 94 verbunden ist.

Bei der Ausführung gemäß der Figur 2 befindet sich die Ladebuchse 24 mit dem Verriegelungsaktor 98 innerhalb der Elektronikbox 48, die hier durch einen dritten Abschnitt 106 erweitert ist, der als Viertelkreis ausgeführt ist, an dessen gebogener Seitenfläche 108 die zweite Öffnung 70 zur Anordnung der Ladebuchse 24 ausgebildet ist und dessen beiden viertelkreisförmigen Seitenflächen 110 geschlossen ausgebildet sind. Die beiden Seitenflächen 110 sind durch eine Deckelfläche 112 miteinander verbunden, welche auf einer entsprechenden Schutzdeckelöffnung 114 im nicht genutzten Zustand der Ladevorrichtung 18 aufliegt. Die offene Seite des viertelkreisförmigen dritten Abschnitts 106 wird umfänglich mit einem als Faltenbalg ausgeführten Bewegungsausgleichelementes 116 verbunden, der an seiner gegenüberliegenden Seite mit dem zweiten Abschnitt 62 der Elektronikbox 48 verbunden ist, und somit einen Teil der Elektronikbox 48 bildet. Im Innern des dritten Abschnitts 106 ist neben der Ladebuchse 24 mit dem Verriegelungsaktor 98 auch ein Gleichstrommotor als Aktor 118 mit einem Spindelantrieb angeordnet, über die der dritte Abschnitt 106 zum Grundkörper 36 des Bordsteinelementes 34 und damit zum ersten und zweiten Abschnitt 60, 62 der Elektronikbox 48 um den Radienmittelpunkt des viertelkreisförmigen dritten Abschnitts 106 gedreht werden kann. Die Steuerung erfolgt über eine Aktorsteuerung 120, die im zweiten Abschnitt 62 gegenüberliegend zum Gleichstrommotor 118 angeordnet ist, jedoch auch in der Ladesteuerung 94 integriert sein könnte. Zum Schalten des Schützes 96 kann auch die Detektion eines voll ausgefahrenen Zustands der Ladebuchse 24 als Kriterium genutzt werden.

Des Weiteren ist im Wartungsdeckel 79 eine Sende- und Empfangseinheit 122, die als Funkantenne ausgebildet sein kann, angeordnet, deren Anschlusskabel über eine weitere abgedichtete Öffnung 123 zum Ladecontroller 94 in die Elektronikbox 48 führt. Diese Sende- und Empfangseinheit 122 kann beispielsweise auch im Schutzdeckel 42 angeordnet werden.

Soll nun ein Fahrzeug aufgeladen werden, wird zunächst der Nutzer beispielsweise anhand seines Fahrzeugs o.ä. über die RFID-Platine 100 oder über ein Mobiltelefon, eine entsprechende App und die Sende- und Empfangseinheit 122 identifiziert. Hierdurch wird von der Ladesteuerung 94 bei der Ausführung gemäß Figur 2 die Aktor- beziehungsweise Motorsteuerung 120 in Funktion gesetzt, welche dazu dient, den Gleichstrommotor 118 des Hub- oder Schwenkmechanismus zum Verschwenken der Ladebuchse 24 anzusteuern und entsprechend ebenfalls mit der Ladesteuerung 94 verschaltet ist. Entsprechend wird die Ladebuchse 24 ausgefahren, so dass der Stecker 26 eingesteckt werden kann. Hierzu weist der den Gleichstrommotor aufweisende Aktor 118, der über die Aktorsteuerung 120 und das daran angeschlossene Netzteil 92 mit Niederspannung versorgt wird, eine Lagerückmeldungseinheit, beispielsweise in Form eines mit einem Permanentmagneten zusammenwirkenden magnetoresistiven Sensors oder eine Lichtschranke auf, über die die Stellung des Hubmechanismus detektiert werden kann, so dass der Ausfahrvorgang mit Erreichen einer definierten Endposition abgeschlossen wird. In beiden Ausführungsformen wird nach dem Einstecken des Steckers 26 der Verriegelungsaktuator 98 vor dem Start des Ladevorgangs geschaltet, wodurch ein unvorhergesehenes Abziehen des Steckers 26 während des Ladevorgangs verhindert wird, da dieses zu einer Gefährdung des Nutzers führen würde. Erst nach dem Schalten des Verriegelungsaktuators 98 wird über die Ladesteuerung 94 der Leistungsschütz 96 geschaltet, so dass der Ladevorgang beginnen kann.

Der Energiezähler 80 weist eine Datenschnittstelle in Form eines Mod- Busses zur Ladesteuerung 94 auf, so dass die Daten des Energiezählers 80 zur Ladesteuerung 94 während des Ladevorgangs übertragen werden und mit Abschluss des Ladevorgangs aufgrund eines Befehls von außen oder der Detektierung einer vollständigen Ladung des Energiespeichers 30 beendet wird. Entsprechend wird über die Ladesteuerung 94 der Leistungsschütz 96 geschaltet und der Verriegelungsaktuator 98 freigeschaltet, so dass der Stecker 26 aus der Ladebuchse 24 gelöst werden kann. Daraufhin schließt sich entweder der Deckel der Ladebuchse 24 beispielsweise durch eine Federkraft oder über den Gleichstrommotor 118 wird der Schwenkmechanismus betätigt und die Ladebuchse 24 wieder eingefahren.

Über die Sende- und Empfangseinheit 122 kann auch eine Verbindung vom Nutzer zu einem Server des Betreibers und damit zur Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung 18 hergestellt werden, um den Ladevorgang von außen beginnen und enden lassen zu können. Auch die Daten des Energiezählers 80 können hierüber an den Nutzer übermittelt werden.

In der Elektronikbox 48 können auch zur Vereinfachung der Verschaltung noch verschiedene Klemmen 124 angeordnet werden, von denen eine beispielhaft dargestellt ist. Des Weiteren können zur Erhöhung der Funktionssicherheit in der Elektronikbox 48 Sensoren beispielsweise zur Ermittlung der Temperatur und/oder der Feuchtigkeit angeordnet werden. Über einen Parksensor kann zusätzlich ermittelt werden, ob ein Fahrzeug 32 zur Aufladung bereitsteht und der entsprechende Parkplatz zugänglich ist.

Die stark Wärme erzeugenden elektronischen Bauteile 50, insbesondere, die Ladesteuerung 94, der Schütz 96 oder der Fehlerstrom- und Leitungsschutzschalter 78 liegen großflächig an der zum Gehweg 10 gelegenen Seite der Elektronikbox 48 an, welche an dieser Seite über einen Verschlussdeckel geschlossen wird, der sich über den ersten und den zweiten Abschnitt 60, 62 erstreckt, so dass von dieser Seite alle elektronischen Bauteile 50 bequem eingebaut werden können. Dieser Verschlussdeckel ist in den Figuren nicht dargestellt, wird jedoch an der dargestellten Flanschfläche 126, gegebenenfalls unter Zwischenlage einer Dichtung befestigt und kann selbstverständlich auch an der zur Straße gelegenen Seitenfläche ausgebildet werden. Der Verschlussdeckel oder die gegenüberliegende Wand der Elektronikbox 48 liegt somit im zusammengebauten Zustand gegen die Rückwand des Aufnahmebehälters 38 an, so dass über den Verschlussdeckel oder die gegenüberliegende Wand und die Rückwand des Behälters die Wärme an das dahinterliegende Erdreich abgegeben werden kann. Auch wird Wärme über die untere Wand und den Boden des Behälters ins Erdreich abgegeben.

Zusätzlich wird vorzugsweise an der zur Straße gewandten Seitenwand der Elektronikbox 48 ein in den Zeichnungen nicht ersichtlicher Erdungspin vorgesehen, über den die Elektronikbox mittels eines Erdungskabels mit einem Erdungsstab verbunden werden kann.

Eine derartig aufgebaute Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein- Ladevorrichtung verändert das Straßenbild fast nicht und ist auch in engen Städten beinahe ohne zusätzlichen Platzbedarf unterzubringen. Zusätzliche infrastrukturelle Maßnahmen sind nicht erforderlich, da das 400V-Netz zur Verfügung steht und die Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung beinahe vollständig autark arbeiten kann. Trotzdem ist sowohl die Sicherheit als auch die Kommunikation zum Nutzer vollständig sichergestellt. Mit der beschriebenen Bordstein- Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs kann somit auf einfache Weise eine vollständige Ladeinfrastruktur geschaffen werden, welche flexibel und modular aufgebaut und dennoch sehr einfach zu montieren ist. Schäden an der Elektronik werden weitestgehend durch die Elektronikbox vermieden. Des Weiteren wird die Handhabung, Wartung und die Montage im Vergleich zu bekannten Ausführungen deutlich vereinfacht. Die Elektronikbox kann sowohl komplett vormontiert als auch ausgetauscht werden, ohne den Bordstein entnehmen zu müssen. Die Kosten zur Herstellung und Montage werden deutlich reduziert, da die Wartung zentral vorgenommen werden kann und die Herstellung automatisiert erfolgen kann.

Des Weiteren sollte deutlich sein, dass die Elektronik an die jeweiligen Gegebenheiten, insbesondere auch den gesetzlichen Gegebenheiten der Länder angepasst werden kann. Die Steckverbinderbuchse kann mit sehr unterschiedlichen Hub-, Klapp- oder Schwenkmechanismen ausgestattet werden. Auch kann der Aufbau der Borsteinelemente und die Befestigung des Schutzdeckels unterschiedlich erfolgen. Ebenfalls kann die Anordnung der Elektronikkomponenten in der Elektronikbox den gesetzlichen Gegebenheiten und äußeren Bedingungen angepasst werden. Neben der beschriebenen Anwendung im Bordstein kann die entsprechende Elektronik auch in anderen Pflastersteinen für Gehwege oder Straßen, wie Randsteinen angeordnet werden.