CN102470773B - 能量供给单元、陆上车辆、用于更换包含在陆上车辆中的能量供给单元的更换站和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对陆上车辆(26)特别是轮式车辆的车载电网(8)进行供给的能量供给单元(1；21)，具有可再充的电能量储存器(3)和与能量储存器连接的次级线圈(9)，用以在次级线圈(9)与充电站的初级线圈(28)之间感应式地传输能量。本发明还涉及具有车载电网的陆上车辆、更换站和用于更换包含在陆上车辆中的能量供给单元的方法。本发明的目的，即电能量供给单元和次级线圈在车辆中节省空间的布置、陆上车辆中的电能量供给单元的充电以及电能量供给单元的快速更换，通过能量供给单元(1；21)和通过相应的陆上车辆、相应的更换站和相应的用于更换包含在陆上车辆中的能量供给单元的方法来实现，能量供给单元构造成可更换的总体单元，总体单元具有用于与设置在陆上车辆(26)上的连接配合件(7；24)连接的连接元件(6；23)，用以在能量供给单元(1；21)与车载网络(8)之间传输能量。

Description

能量供给单元、陆上车辆、用于更换包含在陆上车辆中的能量供给单元的更换站和方法

技术领域

本发明涉及一种用于对陆上车辆的电的车载网络进行供给的能量供给单元、一种具有电的车载网络的陆上车辆以及一种用于更换包含在陆上车辆中的能量供给单元的更换站和更换方法。 

背景技术

在已知的陆上车辆、尤其是轮式车辆如汽车中，越来越多地提出使用电机作为附加的或唯一的驱动马达。为了给所述电机供给电能，在轮式车辆（以后也被简称为车辆）上设置有呈可再充电的车辆电池形式的可再充的电能量储存器。如在传统的用燃料工作的陆上车辆中那样，车辆电池通过车辆的运行工况放电，并且在确定时间之后必须再“加油/加燃料”、即充电。对此，由现有技术已知了多种不同的可实现能量储存器的立即充电的解决方案。但这种电“加油站”相对于用燃料工作的内燃发动机的传统加油站而言具有严重缺点，即：在目前已知的电能量储存器、尤其是可充电的电池或蓄电池中，直到能量储存器完全充满电为止的平均充电时间处于数个小时的范围内，因此比用液态或气态燃料装满车辆燃料箱的时间长得多。因为使用者习惯于执行几分钟之内的加油过程，所以这个问题成为使用仅仅装备有电驱动马达的车辆的决定性阻碍原因。 

为了克服所述缺点，已经存在尽可能快速地用充好电的车辆电池更换放完电的车辆电池的解决方案。但如果车辆在车辆电池放完电时远离相应的电池更换站，则放完电的车辆电池的更换由于其重量大而不可即时进行。与在不得已时可在可携带的桶中将继续行驶直到最近的加油站所需的燃料 从加油站携带到车辆处的、用燃料工作的车辆不同，这对于几十千克重的车辆电池是不可实现的。因此，在此情况下，车辆必须用拖车一直拖到最近的电池更换站。 

其它用于对车辆电池再充电的解决方案提出，车辆电池可借助于设置在充电站的地面上的初级线圈和设置在车辆底面上的次级线圈感应式地充电。这种充电站例如可设置在车辆所有者的私人车库中或公共停车场上，在那里，可借助于几分钟的短暂充电对车辆部分地充电或者可借助于数小时以上的长时间持续的完全充电来对车辆充电。但因为不仅车辆电池而且次级线圈都需要车辆的相对较多的结构空间并且所述车辆电池和次级线圈都必须可从车辆的外侧容易接近——以使车辆电池能简单且快速地更换并且次级线圈能与初级线圈良好地感应耦合，所以尤其是在小型或中型车辆中，车辆底面上的空间不足以供次级线圈以及可更换的车辆电池安置在那里。由此妨碍并且也没有由现有技术已知这两种解决方案的组合。 

DE 10 2007 054 396 A1涉及一种传统的机动车电池，其具有设置在电池侧壁中的线圈状的导体结构。为了对电池充电，充电装置必须尽可能近地设置在电池的侧壁旁，以便与充电装置的线圈状的导体结构建立充分的耦合。但这由于机动车发动机舱中的受限制的结构空间而在电池装入的状态中事实上不可实现，充电装置的线圈状的导体结构因此必须布置在发动机舱之外。由此得到线圈状的导体结构的不理想的磁耦合，并因此漏磁损失和传输损失也高。 

DE 24 10 102 A1涉及一种用于更换用电池工作的车辆的电池的装置，其具有与行驶方向垂直地在可固定在更换位置中的车辆旁边驶过的、用于接收或输出电池的更换车。DE 694 25 511 T2涉及一种电池充电和输送系统，在所述电池充电和输送系统中将可更换的车辆电池在侧向插入到车辆中或从车辆中取出。两种已知装置都具有下述缺点：由于在侧向插入，更换装置需要很多空间并且必须涉及在更换电池期间可靠防止车辆侧面空间被占据的安全措施。 

US 5 998 963 A涉及一种用于电动车辆的电池的更换充电站。所述更 换充电站具有如下缺点：电池在那里为了充电而必须与充电站上的触点导电连接。 

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种用于给陆上车辆的电的车载网络进行供给的能量供给单元、一种陆上车辆以及一种用于对包含在陆上车辆中的能量供给单元进行更换的更换站和更换方法，所述能量供给单元、陆上车辆以及更换站和更换方法克服了上述缺点，实现了电能量储存器和次级线圈在车辆中的节省空间的布置结构，并且不仅可以在陆上车辆中对电能量储存器充电，而且可以快速地更换电能量储存器。 

本发明通过具有下述特征的能量供给单元、陆上车辆以及用于更换包含在陆上车辆中的能量供给单元的更换站和用于更换包含在陆上车辆中的能量供给单元的方法来实现所述目的。 

为此，本发明提出了一种能量供给单元，用于对陆上车辆、尤其是轮式车辆的电的车载网络进行供给，该能量供给单元具有能再充电的电的能量储存器和与该能量储存器连接的次级线圈，该次级线圈用于在次级线圈与充电站的初级线圈之间感应式地传输能量，其中，该能量供给单元构造成可更换的总体单元，该总体单元具有连接元件，该连接元件用于与设置在陆上车辆上的连接配合件连接，用以在能量供给单元与车载网络之间传输能量，其中所述连接元件是车载网络-初级线圈，该车载网络-初级线圈用于在该车载网络-初级线圈与构造成车载网络-次级线圈的所述连接配合件之间感应式地传输能量。 

优选地，根据本发明的能量供给单元还可包含一个或多个下述特征： 

-能量储存器设置在壳体中，而次级线圈设置在壳体中或壳体上； 

-能量供给单元具有至少一个联接元件，该联接元件用于与至少一个设置在陆上车辆上的联接配合件快速机械连接； 

-联接元件通过从能量储存器的壳体伸出的接片和/或通过以能接合在壳体的凹陷部中的方式设置的栓形成； 

-能量供给单元具有至少一个定位元件，该至少一个定位元件用于接合到至少一个设置在陆上车辆上的定位配合件中； 

-能量储存器通过设置在能量储存器的壳体中的整流器与次级线圈连接； 

-车载网络-初级线圈通过逆变器与能量储存器连接。 

另一方面，本发明还提出了一种陆上车辆、尤其是轮式车辆，具有电的车载网络，其中该陆上车辆被设计用于接收根据本发明的能量供给单元并且具有连接配合件，该连接配合件用于与能量供给单元的连接元件相连接，该连接配合件是车载网络-次级线圈，该车载网络-次级线圈用于在该车载网络-次级线圈与构造成车载网络-初级线圈的所述连接元件之间感应式地传输能量。 

优选地，根据本发明的陆上车辆还可包含一个或多个下述特征： 

-该陆上车辆具有至少一个联接配合件，该联接配合件用于与能量供给单元的至少一个联接元件快速机械连接； 

-该联接配合件能被控制，以便自动打开和松开机械连接。 

-该陆上车辆具有至少一个定位配合件，该定位配合件用于接合到能量供给单元的至少一个定位元件中； 

-车载网络-次级线圈通过车载网络-整流器与车载网络连接。 

再一方面，本发明提出了一种更换站，用于将包含在根据本发明的陆上车辆中的第一个根据本发明的能量供给单元更换成储备在更换站的仓库中的第二个根据本发明的能量供给单元，该更换站具有设置在地面侧的更换装置，该更换装置用于将第一个能量供给单元从陆上车辆取下并且用于将第一个能量供给单元转移给输送装置，该输送装置用于将第一个能量供给单元输送到仓库中以及将第二个能量供给单元从仓库输送到更换装置。 

优选地，根据本发明的更换站还可包含一个或多个下述特征： 

-在仓库中设置有至少一个接收器，该接收器具有充电初级线圈，该充电初级线圈用于在该充电初级线圈与存放在接收器中的能量供给单元的次级线圈之间感应式地传输能量； 

-更换装置具有设置在地坑中的升降装置，该地坑在用于双辙的陆上车辆的两个车辙之间延伸，该升降装置具有能竖直移动的用于能量供给单元的支座； 

-设置有用于在更换站中自动化地更换陆上车辆的能量供给单元的控制装置。 

又一方面，本发明提出了一种用于尤其是在根据本发明的更换站中将包含在根据本发明的陆上车辆中的第一个根据本发明的能量供给单元更换成第二个根据本发明的能量供给单元的方法，具有下列步骤： 

a)将陆上车辆在更换装置的更换区域中定位， 

b)使第一个能量供给单元与更换装置相连接， 

c)打开第一个能量供给单元与陆上车辆之间的机械连接， 

d)利用更换装置将第一个能量供给单元从陆上车辆取下， 

e)将第一个能量供给单元从更换区域运走，事先、同时或事后 

f)给更换装置装载第二个能量供给单元， 

g)利用更换装置将第二个能量供给单元装入到所述陆上车辆中，并且同时或事后 

h)建立第二个能量供给单元与所述陆上车辆之间的机械连接。 

优选地，根据本发明的方法还可包含一个或多个下述特征： 

-所述第一个能量供给单元（1）的能量储存器（3）已经部分或完全放电，所述第二个能量供给单元（35）的能量储存器（3）已经完全充好电； 

-自动化地执行至少步骤b）至h）； 

-紧接在步骤c）之前、在步骤c）期间或紧接在步骤c）之后断开所述第一个能量供给单元（1）与陆上车辆（26）之间的电连接或感应连接； 

-在步骤h）期间或紧接在步骤h）之后建立所述第二个能量供给单元（35）与所述陆上车辆（26）之间的电连接或感应连接。 

根据本发明，开头所述的能量供给单元的突出之处在于：能量供给单元构造成可更换的总体单元，所述总体单元具有用于与设置在陆上车辆上的连接配合件相连接的连接元件，用以在能量供给单元与车载网络之间传 输能量。这使得可将能量供给单元容易地装入到开头所述的陆上车辆中以及从该陆上车辆中取下，所述陆上车辆具有下述特征部分的特征：所述陆上车辆被设计用于接收能量供给单元并且具有连接配合件，所述连接配合件用于与能量供给单元的连接元件相连接。能量供给单元仍然允许能量供给单元也即陆上车辆在充电站上在无需拆卸能量供给单元的情况下通过短暂充电或临时充电来充电。此外，根据本发明的能量供给单元在基本放完了电时可在根据本发明的更换站中用完全充好电的其它能量供给单元来快速更换。陆上车辆在充电期间的迄今所需的长的驻车时间以及与此相联系的等待时间由此得到避免。此外，次级线圈和能量储存器在可更换的总体单元中的集成使得能够在根据本发明的更换站中容易地、无接触地并由此在很大程度上无危险地为包含在能量供给单元中的能量储存器充电。此外，通过本发明，可在更换站中完全自动化地执行能量供给单元的更换，这是因为不必为了在更换站中对能量供给单元的能量储存器充电而建立与充电装置的接触式连接。 

在一种优选实施形式中，能量供给单元设有车载网络-初级线圈作为连接元件，所述车载网络-初级线圈用于在车载网络-初级线圈与陆上车辆上的构造成车载网络-次级线圈的连接配合件之间感应式地传输能量。因为由此从设置在陆上车辆外部的初级线圈到能量供给单元的能量传输而且从能量供给单元到车载网络的能量传输均感应式地、即无接触地进行，所以在能量供给单元与充电装置或车载网络之间完全不需要机械接触。因此，能量供给单元可构造成完全封装的总体单元，由此可靠地避免灰尘、湿气或其它物体进入到能量供给单元中。也无需采用附加的保护措施来保护电触点不被人或物接触。这种能量供给单元不需要可机械运动的部件，由此，通常不必再对所述部件进行顺畅性检验并且取消使机械运动部件顺畅的通常作法。 

本发明的另一种有利构型可具有用于与设置在陆上车辆上的至少一个联接配合件快速机械连接的至少一个联接元件。由此，能量供给单元可用简单且快速的方式固定地与车辆连接，另一方面也可快速且简单地与所述 车辆脱开。由此可容易地实现能量供给单元的自动化更换。为此也可有利地设有用于与设置在根据本发明的陆上车辆上的至少一个定位配合件相接合的至少一个定位元件，以便在将能量供给单元装入到陆上车辆中时，所述连接元件和所述连接配合件能简单且精确地相对彼此定位。 

为了用储备在更换站的仓库中的第二能量供给单元更换包含在根据本发明的陆上车辆中的第一能量供给单元，根据本发明的更换站具有设置在地面侧的更换装置，所述更换装置用于将第一能量供给单元从陆上车辆取下并且用于将第一能量供给单元转交给输送装置，所述输送装置用于将第一能量供给单元输送到仓库中以及将第二能量供给单元从仓库输送到更换装置。由此可实现能量供给单元的快速更换，所述快速更换大约持续在用燃料工作的陆上车辆中的加油过程那样长的时间。 

为了可对从陆上车辆取下的放完电的能量供给单元快速且简单地再充电，可有利地在更换站的仓库中设置有一个或多个接收器，所述接收器各自具有一充电初级线圈，所述充电初级线圈用于在充电初级线圈与存放在接收器中的能量供给单元的次级线圈之间感应式地传输能量。 

在一种节省空间并且对更换有利的实施形式中，更换装置可具有设置在地坑中的升降装置，所述地坑在用于双辙/双轨迹陆上车辆的两个车辙之间延伸，所述升降装置具有可竖直移动的用于能量供给单元的支座。由此可将设置在陆上车辆的底面上的能量供给单元快速且无危险地取下。然后也可在地下进行进一步的更换，由此不需要大的地面上的空间需求。因此，已经存在的燃料加油站可容易地在无需附加的地上空间需求的情况下改建成更换站。因为在传统加油站中设置在地面中的大的储罐本来就必须拆掉，所以挖方工作也保持在限度内。 

在一种优选实施形式中，设置有用于自动化更换能量供给单元的控制装置，以便需要尽可能少的操作人员并且现有操作人员尽可能少地面临危险。 

根据本发明的用于用第二能量供给单元更换包含在陆上车辆中的第一能量供给单元的方法包括下列步骤：a）将陆上车辆在更换装置的更换区域 中定位，b）将第一能量供给单元与更换装置相连接，c）打开/断开第一能量供给单元与陆上车辆之间的机械连接，d）利用更换装置将第一能量供给单元从陆上车辆取下，e）将第一能量供给单元从更换区域运走，事先、同时或事后，f）给更换装置（30）装载第二能量供给单元，g）利用更换装置将第二能量供给单元装入到所陆上车辆中，并且同时或事后h）建立第二能量供给单元与陆上车辆之间的机械连接。由此可快速且容易地执行能量供给单元的更换，其中，在所述方法的一种有利实施形式中至少步骤b）至h）被自动化地执行。 

附图说明

从借助于附图对优选实施例进行的下述说明中得到本发明的其它特征和优点。附图表示： 

图1示出根据本发明的能量供给单元的部分打开地示出的第一实施形式的示意图； 

图2示出根据本发明的能量供给单元的部分打开地示出的第二实施形式的示意图； 

图3示出根据本发明的陆上车辆中的根据本发明的能量供给单元的充电过程的示意图； 

图4a～g示出根据本发明的更换站在根据本发明的用于更换包含在陆上车辆中的能量供给单元的方法的不同步骤期间的示意图； 

图5示出图4a）的更换站的细节视图。 

具体实施方式

图1示出了根据本发明的能量供给单元1的第一实施形式，其中，出于更清楚地解释本发明的原因起见，部分剖切地示出了能量供给单元1的本身闭合的盒状的壳体2。壳体2由优选耐酸的材料制成，以便在必要时当处于其中的能量储存器3受损时防止有毒的电池酸液或蒸汽排出。壳体也可具有与附图中所示不同的形式。 

在本实施形式中，能量储存器3由可再充电的分别具有正极+和负极－的第一电池3a和第二电池3b组成。取而代之，也可使用其它用于储存电能的能量储存器，例如所谓的超级电容器（Super-Caps）或由可再充电的电池和超级电容器组成的组合。为了提供能量储存器3的期望的供给电压，第一电池3a的负极通过串联导线4与第二电池3b的正极连接。从第一电池3a的正极和第二电池3b的负极分别引出连接导线5+和5－通到构造成触点端子6的连接元件。触点端子6的触点在图1中与在图1中仅简略示出的车载网络8的连接配合件导电连接，该连接配合件构造成触点接通的车载网络端子7。由此，能量可在能量储存器3与车载网络8之间传输。 

为了从车辆外部对能量储存器3进行充电，本发明设置有固定地设置在壳体2上或内置在所述壳体中的次级线圈9，所述次级线圈在当前情况下被浇注在自己的线圈体10中。线圈体10防止直接接触次级线圈9。次级线圈9通过功率连接装置11与调节器或整流器12连接。取代当前示出的圆形的次级线圈9，也可设置其它形式的次级线圈或多个次级线圈。 

整流器12的正输出端通过正的充电导线13与第一电池3a的正极导电连接，整流器12的负输出端通过负的充电导线14与第二电池3b的负极导电连接。通过整流器12，可将由次级线圈9以交变电压和交变电流的形式提供的能量变换成能量储存器3和车载网络8所需的直流电压或直流电流。这种调节器或整流器12的结构和工作方式是充分已知的。 

另外，能量供给单元1还包括通信接口15以及电池管理系统16，所述通信接口以及电池管理系统通过构成回路的供给导线17由整流器12分别供给所需的供给电压。 

通信接口15通过通信导线18与次级线圈9连接，以便例如分析处理调制到能量传输信号上的通信信号。由此，能量供给单元1可从外部通过次级线圈9来起动/动作（ansprechen）。同样，通信接口15可将数据从能量供给单元1或可能情况下从车载网络8沿相反方向通过次级线圈9向外传输。 

电池管理系统16通过四个电池管理导线19与能量储存器3的电池3a、 3b的正极和负极连接、监测电池3a、3b的充电状态并且控制电池3a、3b的充电，必要时还控制其放电。整流器12、通信接口15和电池管理系统16为了交换数据而彼此连接，由此，例如电池管理系统16可控制能量从整流器12到电池3a、3b中的馈入。而通信接口15由此可感应式地向外传输在能量供给单元1中以及可能情况下在车载网络8中获得的数据，以便例如向充电站报告能量储存器3和能量供给单元1的能量需求以及参数。 

为了能将能量供给单元1可靠地固定在陆上车辆中，设置有两个呈设置在壳体上并且从所述壳体伸出的接片20形式的联接元件。接片20伸到陆上车辆上的凹陷部中，在所述凹陷部中，构造成可移动的栓的联接配合件可自动地穿过接片20，以便使能量供给单元1在所有工作状态中都可靠地保持在陆上车辆上。 

根据本发明的能量供给单元21的如图2所示的作为替代方案的实施形式与图1中的能量供给单元1的不同之处仅仅在于到车载网络8的能量传输连接的类型，因此下面主要描述所述区别。因此，相同的部件用与前面相同的附图标记来标示。 

与图1中的能量供给单元1的实施形式不同，在根据图2的能量供给单元21中，连接导线5+和5－不是与用于与相对应的车载网络端子7触点接通的导电的触点端子6连接，而是与逆变器22连接。逆变器22从由能量储存器3提供的直流电压和直流电流产生交变电压和交变电流，用以供给作为连接元件连接在所述逆变器的输出端上的车载网络-初级线圈23。所述车载网络-初级线圈感应式地将能量传输给构造成车载网络-次级线圈24的、用于给车载网络8供给能量的连接配合件。为此，在车辆侧，在车载网络-次级线圈24与车载网络8之间连接有整流器25，所述整流器将通过线圈装置23、24传输的交变量再转换成车载网络8所需的直流量。 

由此，完全不再需要电触点，从而能量供给单元21可实施成被完全封装。因此不再存在机械操作的部件，这使得免维修的程度很高，并因此使得维修间隔大。此外，不存在由于图1中的实施形式的连接触点6的接触而对于人或物产生危害的危险，从而取消连接触点6的相应的保险装置。 由此，由于车载网络-初级线圈23、车载网络-次级线圈24以及逆变器22和整流器25而提高的花费证明是值得的。通过这种布置结构造成的能量损失由于现今的整流器和逆变器的高效率而保持在可接受的限度内。 

图3示出了根据本发明的陆上车辆26，在所述陆上车辆的底面27上安置有根据本发明的能量供给单元1。陆上车辆26为了对装入状态中的能量供给单元1的能量储存器3充电而位于充电站的初级线圈28上方。 

图4示出了根据本发明的更换站29在根据本发明的方法的不同步骤期间的示意图，下面借助于所述示意图描述根据本发明的用于更换设置在陆上车辆26中的第一能量传输单元1的方法。 

在图4a）中，在左侧示出了具有几乎完全放完电的能量供给单元1的、驶入更换站29中的车辆26。如果车辆26要无需等待很长时间就能继续行驶，则必须在更换站29中快速更换能量供给单元1。图5示出了图4a）中的更换站29的放大图。 

更换站29具有设置在更换区域下部的升降装置作为更换装置30，所述更换装置设置在车辆26的车辙下方的地坑中并且构造成剪式升降装置（即剪式千斤顶）。图4中未示出的液压驱动装置负责使剪式升降装置从图4a）中所示的位置抬升到图4b）中所示的伸出的位置中。取代液压驱动装置，也可使用其它合适的且本身已知的驱动装置。在更换站29中，多个根据本发明的能量供给单元32至36存放在仓库31中并且在那里分别在具有充电初级线圈的相应接收器中被充电。在图5中示例性地详细示出了用于对应的能量供给单元1、32-36的、具有对应的充电初级线圈1′′、32′′-36′′的接收器1′、32′-36′。图4中未详细画出的能量供给单元32和36已经放完电并且必须再充电，而能量供给单元33-35已经充好电并且准备好马上进行更换。在已经充好电的能量供给单元32-35存放较长时间时，所述已经充好电的能量供给单元至多有时必须通过所属的充电初级线圈32′′-35′′补充充电。 

在车辆26如图4a）中间所示的那样驶入到更换装置30的更换区域中并且定位之后，在图4b）中，更换装置30从下方运动接近能量供给单元1 并且与所述能量供给单元建立连接。接着，将能量供给单元1与陆上车辆26之间的机械连接打开/断开，于是能量供给单元1仅还由更换装置30保持。接着，更换装置30从图4b）中所示的位置向下缩到图4c）中所示的位置中。这能以被驱动的方式来实现，或者通过能量供给单元1的重量来实现。 

如在图4c）中也可看到的那样，能量供给单元32和36暂时重新被充了一半电。接着，将能量供给单元1从更换装置30取下并且通过未示出的输送装置例如传送带输送到仓库31中的如图4d）所示的左上方的自由位置处。在那里，将能量供给单元1放到具有充电初级线圈1′′（参见图5）的接收器1′中，该充电初级线圈用于将能量感应式地传输给能量供给单元1的次级线圈9。能量供给单元1一被放好，其充电就自动开始。 

接着，将能量供给单元35通过输送装置从仓库31输送到更换装置30，在那里，将该能量供给单元如图4e）所示地放到更换装置30上。为了更加速更换，在陆上车辆26驶入之前或驶入期间或在将能量供给单元1从陆上车辆26取出期间就已经将完全充好电的能量供给单元35输送到更换装置30并且在那里放在等待位置中。例如完全充好电的能量供给单元35可有利地基于在陆上车辆26驶入之前或驶入期间由该陆上车辆发送给更换站29的要求信号已经在更换装置30处准备好。也可这样构造更换装置，例如构造有两个升降装置30，使得紧接在将放完电的能量供给单元1从陆上车辆26取出之后就将充好电的能量供给单元35立即装入到陆上车辆26中并且在此之后才将放完电的能量供给单元1运走，以便实现尽可能快速地更换能量供给单元1和35。 

接着，在图4f）中将能量供给单元35通过更换装置30向上抬升到陆上车辆26处并且装入到所述陆上车辆中。然后将能量供给单元35借助于其联接元件20和陆上车辆26上的相应的联接配合件固定地联接到所述陆上车辆上。在此之后，如在图4g）中间可看到的那样，更换装置30重新移到其下降的位置中，而具有完全充好电的能量供给单元35的陆上车辆26从更换站29驶出。 

有鉴于能量供给单元1的更换在如图4所示的实施形式中完全自动地进行，上述更换过程并不比在用燃料工作的陆上车辆中的通常的加油过程持续的时间长。通过本发明能量供给单元的特殊构型，不仅可快速更换以及从车辆26快速拆卸，而且可在更换站中即时再充电，而不必进行附加的手动操作或电触点接通。 

Claims (25)

1.一种能量供给单元（1；21），用于对陆上车辆（26）的电的车载网络（8）进行供给，所述能量供给单元具有能再充电的电的能量储存器（3）和与所述能量储存器连接的次级线圈（9），所述次级线圈用于在次级线圈（9）与充电站的初级线圈（28）之间感应式地传输能量，其特征在于：所述能量供给单元构造成可更换的总体单元，所述总体单元具有连接元件（6；23），所述连接元件用于与设置在所述陆上车辆（26）上的连接配合件（7；24）连接，用以在能量供给单元（1；21）与车载网络（8）之间传输能量，其中所述连接元件是车载网络-初级线圈（23），所述车载网络-初级线圈用于在该车载网络-初级线圈（23）与构造成车载网络-次级线圈（24）的所述连接配合件之间感应式地传输能量。

2.根据权利要求1的能量供给单元（1；21），其特征在于：所述能量储存器（3）设置在壳体（2）中，而所述次级线圈（9）设置在壳体（2）中或壳体上。

3.根据权利要求1的能量供给单元（1；21），其特征在于：所述能量供给单元具有至少一个联接元件（20），所述联接元件用于与至少一个设置在所述陆上车辆（26）上的联接配合件快速机械连接。

4.根据权利要求3的能量供给单元（1；21），其特征在于：所述联接元件通过从所述能量储存器（3）的壳体（2）伸出的接片（20）和/或通过以能接合在所述壳体（2）的凹陷部中的方式设置的栓形成。

5.根据权利要求1-4之一的能量供给单元（1；21），其特征在于：所述能量供给单元具有至少一个定位元件，所述至少一个定位元件用于接合到至少一个设置在所述陆上车辆（26）上的定位配合件中。

6.根据权利要求1-4之一的能量供给单元（1；21），其特征在于：所述能量储存器（3）通过设置在所述能量储存器（3）的壳体（2）中的整流器（12）与所述次级线圈（9）连接。

7.根据权利要求1-4之一的能量供给单元（1；21），其特征在于：设置有控制单元（14），所述控制单元用于监测和/或控制所述次级线圈（9）、所述能量储存器（3）、所述能量储存器（3）的充电和放电过程和/或其它在能量供给中涉及的构件。

8.根据权利要求1至4之一的能量供给单元（1；21），其特征在于：所述车载网络-初级线圈（23）通过逆变器与所述能量储存器（3）连接。

9.根据权利要求1至4之一的能量供给单元（1；21），其特征在于，所述能量供给单元用于对轮式车辆的电的车载网络（8）进行供给。

10.一种陆上车辆，具有电的车载网络（8），其特征在于：所述陆上车辆被设计用于接收根据上述权利要求之一的能量供给单元（1；21）并且具有连接配合件（7；24），所述连接配合件用于与所述能量供给单元（1；21）的连接元件（6；23）相连接，所述连接配合件是车载网络-次级线圈（24），所述车载网络-次级线圈用于在所述车载网络-次级线圈（24）与构造成车载网络-初级线圈（23）的所述连接元件之间感应式地传输能量。

11.根据权利要求10的陆上车辆（26），其特征在于：所述陆上车辆具有至少一个联接配合件，所述联接配合件用于与所述能量供给单元（1；21）的至少一个联接元件（20）快速机械连接。

12.根据权利要求11的陆上车辆（26），其特征在于：所述联接配合件能被控制，以便自动打开和松开所述机械连接。

13.根据权利要求10至12之一的陆上车辆（26），其特征在于：所述陆上车辆具有至少一个定位配合件，所述定位配合件用于接合到所述能量供给单元（1；21）的至少一个定位元件中。

14.根据权利要求10至12之一的陆上车辆（26），其特征在于：所述车载网络-次级线圈（24）通过车载网络-整流器（25）与所述车载网络（8）连接。

15.根据权利要求10至12之一的陆上车辆（26），其特征在于，所述陆上车辆是轮式车辆。

16.一种更换站（29），用于将包含在根据权利要求10至15之一的陆上车辆（26）中的第一个根据权利要求1至9之一的能量供给单元（1）更换成储备在所述更换站（29）的仓库（31）中的第二个根据权利要求1至9之一的能量供给单元（35），所述更换站具有设置在地面侧的更换装置（30），所述更换装置用于将第一个能量供给单元（1）从所述陆上车辆取下并且用于将第一个能量供给单元（1）转移给输送装置，所述输送装置用于将第一个能量供给单元（1）输送到所述仓库（31）中以及将第二个能量供给单元（35）从所述仓库（31）输送到所述更换装置。

17.根据权利要求16的更换站（29），其特征在于：在所述仓库（31）中设置有至少一个接收器（1′，32′～36′），所述接收器具有充电初级线圈（1′′，32′′～36′′），所述充电初级线圈用于在该充电初级线圈（1′′，32′′～36′′）与存放在所述接收器中的能量供给单元（1，32～36）的次级线圈（9，32′′～36′′）之间感应式地传输能量。

18.根据权利要求16的更换站（29），其特征在于：所述更换装置（30）具有设置在地坑中的升降装置，所述地坑在用于双辙的陆上车辆（26）的两个车辙之间延伸，所述升降装置具有能竖直移动的、用于所述能量供给单元（1；21）的支座（30′）。

19.根据权利要求16至18之一的更换站（29），其特征在于：设置有用于在所述更换站（29）中自动化地更换陆上车辆（26）的能量供给单元（1；21）的控制装置。

20.一种用于将包含在根据权利要求10至15之一的陆上车辆（26）中的第一个根据权利要求1至9之一的能量供给单元（1）更换成第二个根据权利要求1至9之一的能量供给单元（35）的方法，具有下列步骤：

a)将所述陆上车辆（26）在更换装置（30）的更换区域中定位，

b)使第一个能量供给单元（1）与所述更换装置（30）相连接，

c)打开第一个能量供给单元（1）与所述陆上车辆（26）之间的机械连接，

d)利用所述更换装置（30）将第一个能量供给单元（1）从所述陆上车辆（26）取下，

e)将第一个能量供给单元（1）从所述更换区域运走，事先、同时或事后

f)给所述更换装置（30）装载第二个能量供给单元（35），

g)利用所述更换装置（30）将第二个能量供给单元（35）装入到所述陆上车辆（26）中，并且同时或事后

h)建立第二个能量供给单元（35）与所述陆上车辆（26）之间的机械连接。

21.根据权利要求20的方法，其特征在于：所述第一个能量供给单元（1）的能量储存器（3）已经部分或完全放电，所述第二个能量供给单元（35）的能量储存器（3）已经完全充好电。

22.根据权利要求20的方法，其特征在于：自动化地执行至少步骤b）至h）。

23.根据权利要求20至22之一的方法，其特征在于：紧接在步骤c）之前、在步骤c）期间或紧接在步骤c）之后断开所述第一个能量供给单元（1）与陆上车辆（26）之间的电连接或感应连接。

24.根据权利要求20至22之一的方法，其特征在于：在步骤h）期间或紧接在步骤h）之后建立所述第二个能量供给单元（35）与所述陆上车辆（26）之间的电连接或感应连接。

25.根据权利要求20至22之一的方法，其特征在于，在根据权利要求16至19之一的更换站（29）中执行所述步骤。