-
Die
Erfindung betrifft eine Batterie in Form eines humanoiden Roboters,
der im Passagierraum untergebracht wird, ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, das
eine solche Batterie umfasst, ein Verfahren zum Be- und Entladen
des Fahrzeugs mit einem solchen Roboter, sowie die Verwendung eines
solchen Roboters und/oder Verfahrens zum Betrieb eines Fahrzeugs.
-
Elektro-
und Hybridfahrzeuge sind bekannt. Bei letzteren handelt es sich
um Fahrzeuge, in denen mindestens zwei unterschiedliche Antriebsaggregate zum
Einsatz kommen. In der Regel handelt es sich gegewärtig
dabei um einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor, wobei die
ausschließliche oder kombinierte Verwendung der jeweiligen
Antriebsaggregate je nach gerade vorherschender Fahrsituation zu
einer verbesserten Energienutzung und zu einer Verminderung des
Schadstoffausstosses führt. Beispielsweise ist ein Verbrennungsmotor
erforderlich, um hohe Geschwindigkeiten, z. B. während
einer Überland- oder Autobahnfahrt zu ermöglichen,
während ein Elektromotor im langsamen Stadtverkehr oder
in Rangiersituationen ausreichende Fahrleistungen bereitstellen
kann beziehungsweise durch das auch in niedriegen Drehzahlbereichen
hohe Drehmoment einen Verbrennungsmotor beim Anfahren des Fahrzeugs
aus dem Stand wirkungsvoll unterstützen kann.
-
Bei
Fahrzeugen mit Vollhybridantrieb ist der Elektromotor aufgrund seiner
Leistung alleine, d. h. ohne einen Verbrennungsmotor, in der Lage,
das Fahrzeug bewegen. Ist der Elektromotor dagegen so dimensioniert,
dass er den Verbrennungsmotor hinsichtlich dessen Funktion für
den Vortrieb des Fahrzeugs lediglich unterstützt (diesen
aber alleine nicht bewerkstelligen könnte) und/oder Bremsenergie
zurückgewinnt und, nach entsprechender Speicherung, für
einen späteren Vortrieb verfügbar macht, so spricht
man von einem Mildhybrid.
-
Bei
den oben angesprochenen Alternativen kommt in der Regel eine wiederaufladbare
Batterie (Akkumulator) zum Einsatz, in dem die für den
Elektromotor verwendbare Energie gespeichert wird. Die entsprechende
Energie wird vom Verbrennungsmotor oder über Energierückgewinnung,
z. B. aus Bremsenergie oder Leerlaufenergie, bereitgestellt. Kann die
in der Batterie gespeicherte Energie dagegen auch aus einer externen,
d. h. einer nicht im Fahrzeug vorhanden Quelle stammen, wie beispielsweise dem öffenlichen
Stromnetz, so spricht man von Plug-In-Hybriden.
-
Gegenwärtig
gibt es eine Vielzahl von Problemen bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen.
Da im Vergleich zu Benzin- oder Dieselkraftstoffen die Energiedichte
von Batterien vergleichsweise niedrig ist und diese nach relativ
kurzer Fahrstrecke entladen sind, besteht eines davon in der Bereitstellung
aufgeladener Batterien. Um eine Aufladung der Batterie während
der nutzungsfreien Zeit des Fahrzeugs zu ermöglichen, wurde
die Plug-In-Technologie entwickelt. Allerdings sind die Ladezeiten
von Batterien vergleichsweise lange und liegen im Bereich von mehreren
Stunden. Um einen Betrieb ohne Wartezeiten für das Aufladen
zu ermöglichen, wurde vorgeschlagen, an Ladestationen die
gerade benutze, teilweise oder ganz entladene Batterie durch eine
aufgeladene Batterie austauschen zu können (
WO2009039454 A1 ). Problematisch
ist dabei die Bereitstellung eines Raums innerhalb des Fahrzeugs,
der a) für das vergleichsweise hohe Gewicht des/der Batterien
ausgelegt ist, b) leicht zugänglich ist, um gegebenenfalls
einen Batterietausch zu ermöglichen, und c) im Falle eines
Unfalls ausreichend Schutz bietet, um die Batteri(en) vor der bei
einer Kollision einwirkenden Energie zu schützen.
-
Derzeitige
Lösungen sehen unter anderem die Unterbringung von Batterien
in sogenannten Sandwichböden oder im Kofferraum vor, was
jedoch gegebenenfalls eine Verstärkung des Fahrwerks erforderlich
macht. Aus der
WO2009039454
A1 ist zu ersehen, dass die Batterie im Motorraum unterzubringen
ist. In der
DE
11 2004 002 247 T5 ist die Unterbringung einer Batterie
unter einem vorderen, hinteren oder dritten Fahrzeugsitz vorgesehen,
wobei besondere Abdeckelemente vorgesehen sind, um die Batterie
gegenüber dem Passagierinnenraum zu isolieren. Die
DE 10 2008 017 041
A1 erwähnt die Möglichkeit der Unterbringung
einer Batterie unter einem Fahrzeugsitz, in einem zwischen einem
Rücksitz und einem Gepäckraum definierten Raum,
und in einem zwischen dem Fahrersitz und einem Frontpassagiersitz
definierten Raum. All diesen Unterbringungsarten ist gemeinsam,
dass der für die Batterie zur Verfügung stehende
Raum sehr knapp bemessen ist, so dass nur Batterien mit geringem
Volumen zum Einsatz kommen können, beispielsweise mit dem
Volumen einer herkömmlichen Autostartbatterie vergleichbare
Batterien. Darüber hinaus ist der Zugang zu dem für
die Batterie vorgesehenen Raum schwierig, wodurch sich ein Ein-
und Ausbau der Batterie umständlich gestaltet oder ein
routinemäßiger Austausch entladener gegen aufgeladener
Batterien unmöglich ist.
-
Der
nachfolgend beschriebenen Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde,
Batterien bereitzustellen, die sich auf praktische Weise in einem
Fahrzeug unterbringen lassen, insbesondere großvolumige
Batterien, deren Kapazität und Entladestrom einen Vollhybridbetrieb
ermöglichen, gegebenenfalls unter Plug-In-Aufladung, und
sich leicht auswechseln lassen. Eine weitere Aufgabe bestand dementsprechend
in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Beladen des Fahrzeugs
mit einer solchen Batterie beziehungsweise zur Entnahme der Batterie
aus dem Fahrzeug, sowie in der Verwendung einer solchen Batterie
zum Betrieb eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs.
-
Die
Aufgaben werden in der vorliegenden Erfindung gelöst durch
ein Verfahren zum Betrieb eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs, bei
dem wenigstens eine Batterie, die wenigstens einen Teil der zum
Antrieb des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs erforderlichen Energie
bereitstellt, in dem für Front- oder Fondspassagiere vorgesehenen
Raum untergebracht ist, sowie weiterhin durch Bereitstellung dafür geeigneter
Batterien. Der für Fonds- beziehungsweise Frontpassagiere
vorgesehene Raum befindet sich im Inneren des Fahrzeugs und ist
mit Hinblick auf die Insassen in vorteilhafter Weise bereits so
ausgelegt, dass bei Unfällen auftretende Kräfte
abgefangen und die Insassen innerhalb der Fahrgastzelle bestmöglich
geschützt werden. Die Platzierung einer oder mehrerer Batterien
an den für Passagiere vorgesehenen Plätzen garantiert
somit einem maximalen Schutz der (teilweise aggressive Chemikalien
enthaltenden) Batterien gegen Krafteinwirkung von außen ohne
zusätzliche erforderliche Maßnahmen oder konstruktive Änderungen.
Darüber hinaus sind die für die Insassen vorgesehenen
Räume mit Hinblick auf ein problemloses Ein- und Aussteigen
so konzipiert, dass der Zugang von außen möglichst
bequem erfolgen kann. Die Platzierung einer oder mehrerer Batterien
in diesen Räumen ermöglicht somit einen vergleichsweise
einfachen Zugang für das Beladen bzw. Entladen des Fahrzeugs
mit den Batterien.
-
Dementsprechend
wurden die Aufgaben im Einzelnen gelöst durch das oben
angegebene Verfahren zum Betrieb eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs,
eine Batterie mit humanoider Form, ein Verfahren zum Beladen eines
Hybridfahrzeugs mit einer solchen Batterie, und die Verwendung einer
solchen Batterie zum Betrieb eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs.
-
Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezugnahme
auf die Figuren – Ausführungsbeispiele im Einzelnen
beschrieben sind. Gleiche, ähnliche oder funktionsgleiche
Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Dabei
zeigen schmatisch jeweils in Seitenansicht:
-
1 eine
Batterie in einer möglichst einfachen humanoiden Form;
-
2 eine
Batterie mit komplexerer humanoider Form, die eine bessere Raumausnutzung
ermöglicht;
-
3 eine
Batterie mit noch weiter optimierter Form und weiter verbesserter
Raumausnutzung;
-
4 eine
Batterie mit wirklichkeitsnaher humanoider Form;
-
Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird eine Batterie, insbesondere eine wiederaufladbare Batterie,
mit humanoider Form zum Betrieb eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs
bereitgestellt. Eine Eignung für den Betrieb eines solchen
Fahrzeugs liegt vor, wenn die Kapazität und der Entladestrom der
Batterie ausreichend sind, um wenigstens einen Teil des Antriebs
des Fahrzeugs bewirken zu können. Unter einer Batterie
mit humanoider Form ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu
verstehen, dass die Kontur der Batterie so ausgelegt ist, dass sie
mit einem üblichen, in einem Fahrzeug vorhandenen Fahrzeugsitz
für Fonds- oder auch Frontpassagiere kompatibel ist, beispielsweise
also auf diesem platziert werden kann. Eine exakt passgenaue Konturenanpassung
ist nicht erforderlich, so dass die Batterie in ihrer einfachsten
Form auch eine einfache geometrische Struktur aufweisen kann, beispielsweise also
im Wesentlichen quaderförmig sein kann. Vorzugsweise ist
die Kontur der Batterie jedoch so ausgelegt, dass wenigstens an
ihrer Kontaktfläche mit der Sitzfläche, wahlweise
an einem Großteil oder der gesamten Kontaktfläche
mit dem Sitz, eine gute Anpassung an die durch den Sitz vorgegebene
Kontur vorliegt. Dadurch wird in vorteilhafter Weise der auf dem
Sitz zur Verfügung stehende Raum optimal ausgenutzt, das
Gewicht der Batterie auf der Sitzoberfläche optimal verteilt
und gleichzeitig durch den Sitz eine Stützfunktion und
gegebenenfalls Sicherungsfunktion, beispielsweise gegen Verlagerung
der Batterie beim Abbremsen oder Kurvenfahren, ausgeübt.
-
Gemäß einer
Ausführungsform wird eine Batterie 1 mit einer
im Wesentlichen quaderförmigen Form bereitgestellt (1).
Die Größe der Batterie wird lediglich begrenzt durch
einerseits den Platz, der auf einem für die Batterie 1 ausgewählten
Sitz 2 zur Verfügung steht, und andererseits durch
das Gewicht, mit dem der Sitz 2, oder die den Sitz 2 tragende Karrosserie,
maximal belastbar ist. Die Kontur der Batterie 1 ist vorzugsweise
so gestaltet, dass sie keine Sichtbehinderung für den Fahrer
bei der Beobachtung rückwärtigen Verkehrs oder
des durch die hinteren Seitenfenster des Fahrzeugs zu beobachtenden Verkehrs
darstellt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform
wird eine Batterie 1 mit einer besser an die Kontur des
Sitzes 2 angepassten Oberfläche bereitgestellt
(2). Der für die Batterie 1 zur
Verfügung stehende Raum ist nicht notwendigerweise auf
den Raum oberhalb einer Sitzoberfläche 3 beschränkt, sondern
kann auch teilweise oder ganz einen Fussraum 4 umfassen,
der für einen Passagier zur Verfügung stehen würde.
Eine gemäß dieser Ausführungsform ausgestaltete
Batterie 1 ist in 3 gezeigt.
Die dort abgebildete Batterie 1 reicht nicht bis zu einem
Fahrzeugboden 5, so dass deren Gewicht im Wesentlichen
von der Sitzoberfläche 3 des Sitzes 2 getragen
wird. Im Rahmen der Erfindung ebenfalls vorgesehen sind jedoch auch
Batterien 1, die auf dem Fahrzeugboden 5 aufsetzen
(4), so dass eine weiter optimierte Ausnutzung
des verfügbaren Raumes erfolgt und gleichzeitig das Gewicht
der Batterie 1 auf verschiedene Oberflächen verteilt
wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird eine Batterie 1 mit im Wesentlichen realistischer
humanoider Form bereitgestellt (4). Eine
solche liegt im Sinne der vorliegenden Erfindung vor, wenn die Batterie 1 auf
einem Sitz für Front- oder Fondspassagiere durch einen üblichen
Zweipunkt- oder Dreipunkt-Sicherheitsgurt gesichert werden kann, vorzugsweise
also bei Platzierung auf dem Sitz wenigstens einen dem Oberkörper,
einen dem Bauchbereich, einen dem Beckenbereich und einen den Ansätzen
der Beine entsprechenden Abschnitt aufweist. Eine realistische Annäherung
an die Kontur eines Menschen ist dabei nicht erforderlich, solange der
Sicherheitsgurt angelegt werden kann und seine Haltefunktion ausüben
kann. Die realistische Annäherung kann jedoch gemäß einer
weiteren Ausführungsform vorgesehen sein, so dass die Batterie
in ihrer Kontur beispielsweise wenigstens einem Crash-Test-Dummy,
optional ohne Arme, entspricht (4). Weiterhin
kann die Batterie jeder Ausführungsform aus Einzelmodulen
bestehen, die in dem für eine Front- oder Fondspassagier
vorgesehen Raum zur Batterie mit der endgültigen Kontur
zusammengefügt werden, wobei vorzugsweise fachübliche Verbindungsmittel
verwendet werden (in 3 sind beispielhaft Grenzlinien
zwischen einzelen denkbaren Modulen als unterbrochene Linien angezeigt). Das
Gewicht der Batterie beziehungsweise eines Einzelmoduls beträgt
vorzugsweise 10 kg bis 200 kg, insbesondere 20 kg bis 150 kg, beispielsweise
25 kg bis 100 kg, 30 kg bis 80 kg, und besonders bevorzugt etwa
75 kg.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform ist die Batterie
1 als
teilautonom oder autonom agierender Roboter ausgestaltet. Unter
einem teilautonom agierenden Roboter ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung
eine Batterie zu verstehen, die wenigstens über eine Vorrichtung,
ausgewählt unter mechanischen und sensorischen Vorrichtungen,
verfügt, mit welcher die von einem menschlichen Bediener
gesteuerte Beladung des Fahrzeugs mit der Batterie beziehungsweise
die Entnahme der Batterie aus dem Fahrzeug unterstützt
wird. Beispiele für derartige mechanische Vorrichtungen
umfassen passive Fortbewegungsmittel, wie beispielsweise Rollen
an der Unterseite der Batterie, die ein Schieben der Batterie zum
Fahrzeug hin oder vom Fahrzeug weg erleichtern; aktive Antriebsmittel,
die vorzugsweise unter Verwendung der in der Batterie gepeicherten
Energie angetrieben werden, wie beispielsweise Räder oder
Raupenketten, stelzen- oder beinartige Fortbewegungsmittel, die
beispielsweise eine bipede, tripede oder quadrupede Fortbewegung
der Batterie, und somit wenigstens eine Bewegung der Batterie zum Fahrzeug
hin (oder von diesem weg) und gegebenenfalls den Prozess des Einsteigens
der Batterie in das Fahrzeug (oder des Aussteigens aus dem Fahrzeug)
ermöglichen. Fortbewegungsmittel dieser Art sind dem Fachmann
geläufig, beispielsweise beschreiben die
EP 1 844 908 A1 , die
US 2008/0185985 A1 und
die
EP 1 702 725 A1 einen mobilen
Roboter mit Beinen. Bevorzugt sind Rollen, Raupenketten, vorzugsweise
aus profilarmem oder profillosem, weichem Gummi, um die Gefahr einer Beschädigung
des Fahrzeuginneren oder der Sitzoberfäche zu minimieren,
und bipede Fortbewegungsmittel. Sensorische Vorrichtungen umfassen
Vorrichtung zur Erfassung der Umgebung, beispielsweise optische,
Laser- oder Infrarotsensoren, Radar- oder Ultraschallsensoren, mit
denen das mit der Batterie zu beladende Fahrzeug beziehungsweise
dessen Innenraum und der als Platz für die Batterie in
Frage kommende Sitz erfasst werden können. Desweiteren können
im Fahrzeug als Positionierungshilfen Signalgeber untergebracht
sein, die beispielsweise optische, elektromagnetische oder akustische
Signale aussenden und ebenfalls von den zuvor genannten Sensoren
erfasst werden können. Ein als teilautonom agierender Roboter
ausgelegte Batterie ist in der Lage den Vorgang des Be- beziehungsweise
Entladens dahingehend zu unterstützen, dass sie wenigstens
eine der nachfolgenden Handlungen ausführen kann: Bewegung
zum Fahrzeug hin oder von diesem weg, so dass der menschliche Benutzer
hinsichtlich des Transports der Batterie entlastet wird; Erfassen
von Daten über den Standort und/oder die Positionierung
des zu beladenden Fahrzeugs, und/oder Daten über den für
die Batterie vorgesehenen Raum, vorzugsweise den vorgesehenen Sitz, unter
Verwendung der zuvor genannten Sensoren, und Übermittlung
der Daten an den menschlichen Benutzer, der auf dieser Grundlage
die Beladung des Fahrzeugs mit der Batterie, beziehungsweise den umgekehrten
Vorgang des Entladens, vornehmen kann. Ein autonom agierender Roboter
im Sinne dieser Erfindung ist in der Lage, das zu beladende Fahrzeug
selbständig zu erkennen, sich zu diesem zu bewegen und
sich selbständig in der vorgesehenen Position zu platzieren,
beziehungsweise die umgekehrten Schritte des Aussteigens aus dem
Fahrzeug und die Bewegung weg vom Fahrzeug durchzuführen. Schritte
zur Sicherung der Batterie im Fahrzeug, beispielsweise durch eine
Vorrichtung zum Arretieren, oder zum Anschluss der Batterie an das
zu versorgende Stromnetz im Fahrzeug brauchen von dem autonom agierenden
Roboter nicht notwendigerweise durchgeführt zu werden,
können jedoch in weiteren Ausführungsformen vorgesehen
sein.
-
Die
erfindungsgemäße Batterie jeder Ausführungsform,
oder gegebenenfalls ein einzelnes Modul der erfindungsgemäßen
Batterie, weist vorzugsweise als optionales Merkmal eine oder mehrere Vorrichtungen
auf, die für den Vorgang des Beladens des Fahrzeugs mit
der Batterie oder dem Modul, also beispielsweise des Platzierens
auf einem Fahrzeugsitz, und den umgekehrten Vorgang des Entladens verwendbar
sind. Vorrichtungen dieser Art sind dem Fachmann bekannt und umfassen
beispielsweise in 3 gezeigte Ösen 6 oder
Aussparungen 7. Mit den Ösen 6 kann eine
Batterie beispielsweise am Haken einer Kranvorrichtung aufgehängt
werden und mit dieser in das Fahrzeug bugsiert oder aus diesem herausgehoben
werden. Alternativ kann die Gabel eines Gabelstaplers oder einer
in der Arbeitsweise vergleichbaren Hubvorrichtung in die Aussparungen 7 eingefahren
werden und die Batterie mit dem Gabelstapler oder der Hubvorrichtung
gehoben und im Fahrzeug platziert oder aus diesem entnommen werden.
-
Dementsprechend
wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung
ein Verfahren zum Beladen eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs mit
einer Batterie, vorzugsweise einer erfindungsgemäßen
Batterie bereitgestellt.
-
Gemäß einer
Ausführungsform erfolgt, ausgehend von einem Fahrzeug ohne
Batterie, die Beladung durch einen menschlichen Bediener, der die Batterie
von einem Abholplatz zum Fahrzeug transportiert, gegebenenfalls
unter Verwendung der an der Batterie vorhandenen passiven Fortbewegungsmittel
(z. B. Rollen) oder aktiven Antriebsmittel. Nach Öffnen
eines Zugangs zum für die Batterie vorgesehenen Raum, vorzugsweise
einer Seitentür, gegebenenfalls auch einer Heckklappe,
eines Schiebedachs, oder im Falle von Cabriolets des Verdecks, wird
die Batterie in diesem Raum untergebracht. Unter „Unterbringung
in dem vorgesehenen Raum” ist im Rahmen dieser Erfindung
zu verstehen, dass die Batterie nach der Beladung diesen Raum teilweise oder
vollständig einnimmt. Vorzugsweise lastet dabei das Gewicht
der Batterie auf der Sitzfläche des dort vorhandenen Passagiersitzes,
optional zusätzlich auf dem vor diesem Sitz befindlichen Boden.
Jedoch kann in weiteren Ausführungsformen vorgesehen sein,
dass das Gewicht der Batterie von alternativen (in den Figuren nicht
gezeigten) Stützvorrichtungen, beispielsweise regal- oder
strebenartigen Vorrichtungen, ganz oder teilweise aufgenommen wird,
so dass das Batteriegewicht nicht oder nur teilweise auf dem jeweiligen
Passagiersitz lastet. Die Beladung kann unter Muskelkraft erfolgen.
Mit Hinblick auf das vergleichsweise hohe Gewicht von Batterien
erfolgt sie jedoch vorzugsweise unter Zuhilfenahme mechanischer,
elektrischer, hydraulischer oder sonstiger Hubvorrichtungen. Diese
können beispielsweise kranartige Strukturen sein, an deren
Haken oder Greifvorrichtungen gegebenenfalls vorhandene Ösen 6 oder ähnliche
Vorrichtungen einer erfindungsgemäßen Batterie 1 befestigt
werden, so dass die Batterie 1 in das Fahrzeuginnere gehoben
und an der vorgesehenen Stelle platziert werden kann. Alternativ
kann es sich um gabelstaplerähnliche Vorrichtungen handeln, wobei
deren Gabeln in gegebenenfalls vorhandene Aussparungen 7 der
Batterie 1 eingeführt werden, die Batterie 1 auf
eine geeignete Höhe gehoben, in den vorgesehenen Raum geschoben
und auf dem vorgesehenen Sitz 2 beziehungsweise einer alternativen Stützvorrichtung
positioniert wird, woraufhin die Gabeln aus den Aussparungen 7 zurückgezogen
werden. Optional können Batteriewechselvorrichtungen verwendet
werden, wodurch das Verfahren im Wesentlichen automatisch ablaufen
kann. Üblicherweise wird dabei das zu entladende Fahrzeug
mit entnahmebereit gemachter Batterie, d. h. nach Lösung
elektrischer Verbindungen und mechanischer Arrietierungen, und freiem
Zugang zur Batterie, auf einer Entnahmeposition abgestellt. Daraufhin
erfolgt eine automatische Entnahme der Batterie durch eine Hubvorrichtung,
gegebenenfalls unter Verwendung von Positionierungsdaten, die von
der Batteriewechselvorrichtung selbst erfasst oder vom Fahrzeug
gesendet werden, und das Beladen mit einer aufgeladenen Batterie.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform ist die Batterie ein teilautonom
agierender Roboter gemäß vorstehender Beschreibung,
der den Beladevorgang insofern unterstützt, als dass er
zu seinem eigenen Transport durch ein aktives Antriebsmittel beiträgt,
und/oder sensorische Daten über das zu beladende Fahrzeug
und/oder den zu beladenden Raum bereitstellt. Der Transport zum
Fahrzeug kann durch einen menschlichen Bediener oder unter Verwendung
sensorischer Daten, die vom teilautonom agierenden Roboter über
die Position des zu beladenden Fahrzeugs erfasst werden, durch den
Roboter selbst gesteuert werden. Der Beladevorgang, also die Unterbringung
der Batterie/des Roboters in dem vorgesehenen Raum, wird durch den
menschlichen Benutzer gesteuert, wobei dieser gegebenenfalls auf
sensorische Daten zurückgreift, die vom Roboter erfasst wurden.
Beispiele für sensorische Daten sind Videoaufaufnahmen
zur momentanen Position der Batterie im Passagierraum, mittels akkustischer,
Laser- oder Radarmessung ermittelte Abstände von Orientierungspunkten
im Passagierraum, und dergleichen. Nachfolgende Maßnahmen
wie der Anschluss an das Stromnetz sowie gegebenenfalls die Arretierung des
Roboters erfolgen durch den menschlichen Benutzer.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform des Beladungsverfahrens ist die
Batterie ein autonom agierender Roboter, der in einem ersten Schritt
sensorische Daten über das zu beladende Fahrzeug erfasst,
insbesondere die Position des Fahrzeugs relativ zum Roboter, die
Orientierung des Fahrzeugs und somit die Position des für
die Beladung vorgesehenen Passagierraums und der für den
Beladungsvorgang maßgeblichen Fahrzeugtür. Die
Position des für die Beladung vorgesehenen Raums kann auch
aus einer Datenbank abgerufen werden oder über sensorische
Signale aus dem zu beladenden Fahrzeug übermittelt werden.
Basierend auf diesen Daten bewegt sich der autonom agierende Roboter
mit einem aktiven Antriebsmittel zum Fahrzeug und positioniert sich
vorzugsweise vor dem geeignetsten Zugang zu dem für die
Batterie vorgesehen Raum, beispielweise einer Tür zum Raum
für einen Fondspassagier. Der Zugang wird vorzugsweise
geöffnet bereitgestellt oder optional vom autonom agierenden
Roboter selbst geöffnet. Falls nicht bereits zuvor erfolgt,
erfasst der autonom agierende Roboter nun Daten über den
für die Batterie vorgesehenen Raum oder ruft diese Daten
ab, die beipielsweise von der Batterie, dem Fahrzeug oder einer
Datenbank gesendet werden. Anschließend erfolgt die selbständige
Platzierung des Roboters in dem vorgesehenen Raum. Nachfolgende
Maßnahmen wie der Anschluss an das Stromnetz sowie gegebenenfalls
die Arretierung des Roboters erfolgen vorzugsweise durch einen menschlichen
Benutzer, können jedoch gegebenenfalls vom Roboter selbst
vorgenommen und somit Teil des Beladeverfahrens werden.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass wenigstens
ein für einen Front- oder Fondspassagier vorgesehener Sitz
ausgebaut und durch eine für die Aufnahme einer Batterie,
insbesondere einer erfindungsgemäßen Batterie,
geeignete Vorrichtung ersetzt ist. Auf diese Weise kann der zur
Verfügung stehende Raum besser genutzt werden, das Gewicht
der Batterie durch verbesserte Lastenverteilung auf die Fahrzeugkarosserie
erhöht werden, und/oder eine weitere Automatisierung des
Be- und Entladevorgangs der Batterie, beispielsweise durch Anpassung
dem Fachmann bekannter Batteriewechselsysteme erzielt werden. Gegebenenfalls kann
eine solche Batterie auch in Form eines Fahrzeugsitzes, insbesondere
des entnommenen Fahrzeugsitzes, die vorab beschriebene humanoide
Form und/oder eine Kombination aus beiden aufweisen.
-
Von
der vorliegenden Erfindung ebenfalls umfasst sind Verfahren zum
Entladen einer Batterie, insbesondere einer erfindungsgemäßen
Batterie, aus einem Fahrzeug. Diese stellen im Wesentlichen Umkehrungen
des jeweiligen Beladeverfahrens dar und sind abgeschlossen, sobald
die Batterie sich außerhalb des Fahrzeugs befindet und
ihr Gewicht nicht mehr auf dem Fahrzeug lastet. Handelt es sich
bei der im Fahrzeug befindlichen Batterie um einen autonom agierenden
Roboter, so kann dem Entladevorgang die sensorische Erfassung der
Außenumgebung des Fahrzeugs durch den Roboter vorangehen, um
einen passenden oder vorgegebenen Punkt für die Positionierung
des Roboters außerhalb des Fahrzeugs zu ermitteln. Das
zu entladende Fahrzeug wird vorzugsweise mit Zugang zur Batterie,
beispielsweise mit geöffneter Hintertür, bereitgestellt.
Ausgehend von einem Fahrzeug mit eingebauter Batterie ist das Verfahren
zum Entladen dem Verfahren zum Beladen vorgeschaltet, wobei ein
zur Beladung vorgesehener, vollständig autonom agierender
Roboter das Vorhandensein oder Fehlen einer Batterie sensorisch erfassen
beziehungsweise entsprechende Informationen aus dem Fahrzeug erhalten,
und dementsprechend das jeweilig angebrachte Verfahren durchführen
kann. Beispielsweise können ein im Fahrzeug befindlicher,
zur Entladung vorgesehener autonom agierender Roboter und ein außerhalb
des Fahrzeugs befindlicher, zur Beladung vorgesehener autonom agierender
Roboter kommunizieren, so dass letzterer das Beladeverfahren nicht
initiiert, bevor ersterer sein Entladeverfahren abgeschlossen hat. Steht
das Verfahren zur Ent- und/oder Beladung wenigstens teilweise unter
der Kontrolle eines menschlichen Bedieners, so kann dieser die je
nach Situation zweckmäßigen Schritte einleiten.
-
Nach
Beladung des Fahrzeugs mit einer Batterie, insbesondere einer erfindungsgemäßen
Batterie, kann diese gegen Verrutschen aufgrund von Kräften,
die während des Fahrbetriebs auftreten, gesichert werden.
Beispiele für derartige Kräfte umfassen vertikale
Kräfte als Folge des Fahrens über Fahrbahnunebenheiten,
horizontale Kräfte in Fahrtrichtung als Folge von Beschleunigen
und Abbremsen, oder horizontale Kräfte quer zur Fahrtrichtung
als Folge von Richtungsänderungen. Eine Sicherung kann
durch eine Arretiervorrichtung erfolgen, beispielsweise den für
den jeweiligen Sitz vorhandenen Sicherheitsgurt, zum Beispiel einen
Zweipunktgurt (Beckengurt), einen Dreipunkt-, Vierpunkt-, Fünfpunkt-
oder Sechspunktgurt und/oder gegebenenfalls vorhandene Vorrichtungen
oder Systeme zur Sicherung von Kindersitzen, bekannt unter der Bezeichnung
ISOFIX, z. B. nach einer ISOFIX-Norm ISO 13216 in
Verbindung mit einem Sicherheitsgurt nach einer Norm DIN
75400. Dabei kann der im Fahrzeug vorhandene Sicherheitsgurt,
gegebenenfalls nach entprechender Längenanpassung, um die
Batterie herumgelegt und mit der Gurtzunge in das Gurtschloss eingerastet
werden. Alternativ können an der Batterie eine oder mehrere
(in den Figuren nicht gezeigte) Arretiervorrichtungen angebracht
sein, beispielsweise in Form von Gurten, die in einer mit einem
Gurtschloss kompatiblen Gurtzunge enden und in einem oder mehreren
der fahrzeugseitig vorhandenen Gurtschlösser und/oder Sicherungshaken
für Kindersitze eingerastet werden können. Zusätzlich oder
alternativ kann eine Absicherung durch weitere Sicherungsvorrichtungen
erfolgen, beispielsweise durch (in den Figuren nicht gezeigte) Arretierung über
Halteseile, Haltestangen oder andere Vorrichtungen, die fahrzeugseitig
mit belastbaren Punkten der Karrosserie in Verbindung stehen und
mit der Batterie ebenfalls verbunden werden können. Ein Beispiel
für eine derartige Vorrichtung ist eine mit dem Fahrzeugboden 4 in
Verbindung stehende Haltevorrichtung 8, mit welcher der
auf dem Fahrzeugboden 4 aufsetzende Teil der Batterie 1 arretiert
werden kann (4). Gegebenenfalls kann eine
automatische für Kindersitze vorgesehene Deaktivierung eines
Airbags mittels geeigneter Sensoren und/oder Kontakte bei eingesetzter
Batterie abgeschaltet werden, um so die Batterie optimal zu schützen.
Bei einem weiteren Anwendungsfall, bei dem eine optimale Sicherung
der Batterie auch ohne Airbag gegeben ist, kann eine Vorrichtung
zum Erkennen der eingesetzten Batterie vorgesehen sein, mittels
der eine automatische Deaktivierung des Airbags, analog einer Deaktivierung
bei eingesetztem und erkanntem Kindersitz, möglich ist.
Vorteilhaft kann im Falle eines Unfalls eine unnötige Auslösung
des Airbags vermeiden werden. Gegebenfalls kann auch eine Möglichkeit
zur manuellen Abschaltung des Airbags vorgesehen sein. Gegebenenfalls
kann eine ohnehin vorhandene Kindersitzerkennung mitbenutzt werden.
-
Für
die Übertragung des elektrischen Stroms von der Batterie
zum Elektromotor, beziehungsweise zur Batterie bei Energierückgewinnungsvorgängen, wird
die Batterie auf geeignete, in den Figuren nicht gezeigte Weise
mit einem den Elektromotor versorgenden Stromkreislauf verbunden.
Beispielsweise kann ein Anschluss an diesen Stromkreislauf über ein
entlang des Mitteltunnels verlaufendes Kabel erfolgen.
-
Die
Batterien, auf die im Rahmen dieser Erfindung Bezug genommen wird,
können beliebige, dem Fachmann bekannte Energiequellen
darstellen, beispielsweise Bleiakkumulatoren, Nickel-Cadmium-Akkumulatoren,
Lithiumionen-Batterien, Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren, Zink-Brom-Batterien,
ebenso wie Energiewandler, wie beispielsweise Brennstoffzellen.
-
Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Betrieb eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs, wobei wenigstens
eine Batterie, die wenigstens einen Teil der zum Antrieb des Hybrid-
oder Elektrofahrzeugs erforderlichen Energie bereitstellt, in einem
für einen Frontpassagier oder einen Fondpassagier vorgesehenen
Raum untergebracht ist, vorzugsweise auf einem für einen
Front- oder Fondspassagier vorgesehenen Sitz, optional in einer
für die Aufnahme einer Batterie geigneten Vorrichtung gemäß obiger
Beschreibung. Gemäß einer Ausführungsform
handelt es sich bei der Batterie um eine erfindungsgemäße
Batterie mit humanoider Form.
-
Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft somit die Verwendung
einer erfindungsgemäßen Batterie zum Betrieb eines
Elektro- oder Hybridfahrzeugs. Dabei wird durch eine solche, in
einem für einen Front- oder Fondspassagier vorgesehenen
Raum, vorzugsweise auf einem für einen Front- oder Fondpassagier
vorgesehenen Sitz, optional in einer für die Aufnahme einer
Batterie geeigneten Vorrichtung gemäß obiger Beschreibung
untergebrachte, an das Fahrzeugstromnetz angeschlossene Batterie
wenigstens ein Teil der für den Fahrbetrieb erforderlichen
Energie bereitgestellt und/oder wenigstens ein Teil der im Zuge
einer Energierückgewinnung zu speichernden Energie von
dieser dieser Batterie gespeichert.
-
- 1
- Batterie
- 2
- Sitz
- 3
- Sitzoberfläche
- 4
- Fussraum
- 5
- Fahrzeugboden
- 6
- Öse
- 7
- Aussparung
- 8
- Haltevorrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 2009039454
A1 [0005, 0006]
- - DE 112004002247 T5 [0006]
- - DE 102008017041 A1 [0006]
- - EP 1844908 A1 [0018]
- - US 2008/0185985 A1 [0018]
- - EP 1702725 A1 [0018]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - ISOFIX-Norm
ISO 13216 [0026]
- - Norm DIN 75400 [0026]