DE102009042001A1

DE102009042001A1 - Fahrzeug für den Straßenverkehr

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Publication number: DE102009042001A1
Application number: DE102009042001A
Authority: DE
Original assignee: Werner & Weber GmbH
Current assignee: Werner & Weber GmbH
Priority date: 2009-09-21
Filing date: 2009-09-21
Publication date: 2011-03-24
Anticipated expiration: 2029-09-22
Also published as: DE102009042001B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug (1) für den Straßenverkehr, das aufweist: einen elektrischen Antrieb (3), eine erste wiederaufladbare Batterie (4) mit einer ersten Speicherkapazität, eine Aufnahmeeinrichtung für eine zweite Batterie (6) mit einer zweiten Speicherkapazität, wobei die zweite Speicherkapazität größer als die erste Speicherkapazität ist, und wobei ein Fahrbetrieb des Fahrzeugs (1) durch Energieversorgung des elektrischen Antriebs (3) sowohl über die erste Batterie (4) als auch über die zweite Batterie (6) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug für den Straßenverkehr, das einen elektrischen Antrieb für seine Fortbewegung aufweist.
Elektrisch angetriebene Fahrzeuge ermöglichen einen umweltverträglichen Antrieb über elektrische Energie, die in einer im Fahrzeug aufgenommenen Batterie gespeichert ist. Unter einer Batterie des Fahrzeugs wird hierbei ein wiederaufladbarer Akkumulator verstanden. Das Fahrzeug kann somit in seinem Antriebs-Betrieb über seinen elektrischen Antrieb, der z. B. ein Drehstrom-Motor oder auch ein Wechselstrom-Motor sein kann, unter Entleerung seiner Batterie angetrieben werden. Hierbei wird im Allgemeinen ein Nutzbrems-Betrieb ermöglicht, in dem ie kinetische Energie des Fahrzeugs wiederum in elektrische Energie überführt wird, insbesondere durch einen Generator-Betrieb des elektrischen Antriebs, sodass die gewonnene elektrische Energie wiederum in der Batterie gespeichert werden kann. Der elektrische Antrieb derartiger Fahrzeuge kann z. B. auch zwei Elektromotoren aufweisen, um unterschiedliche Beschleunigungssituationen zu ermöglichen und den Generatorbetrieb über einen der beiden Elektromotoren sicherzustellen.
Nachteile elektrisch angetriebener Fahrzeuge betreffen insbesondere ihre Batterien, da diese insbesondere im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren und Kraftstofftank relativ geringe Reichweite bei einer Füllung und die langen Aufladezeiten erfordern. Beim Einsatz von Batterien mit größerer Speicherkapazität, um z. B. auch einige hundert durchgehend fahren zu können, sind zum Teil sehr lange Aufladezeiten von mehreren Stunden erforderlich. Somit ist insbesondere ein Fahrbetrieb über sehr große Strecken, bei denen ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor gegebenenfalls mehrere Tankstopps einlegen kann, für Elektrofahrzeuge derzeit kaum zu bewältigen.
Weiterhin ist der Einsatz von großen Batterien mit sehr hoher Speicherkapazität mit sehr hohen Anschaffungskosten verbunden. Somit ist die Anfangsinvestition für einen Fahrzeughalter, der ein Elektrofahrzeug auch für längere Strecken benutzen will, im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor sehr hoch, sodass die derzeitige Akzeptanz von Elektromotoren trotz entsprechender politischer Bemühungen und der ökologischen Vorteile von Elektrofahrzeugen noch begrenzt ist.
Deutliche ökologische Vorteile ergeben sich insbesondere bei Einsatz von elektrischer Energie aus regenerierbaren Energiequellen, d. h. insbesondere Sonnenenergie und Windenergie. Bei Aufladevorgängen der Batterie durch den Benutzer, z. B. über Nacht oder über das Wochenende, entstehen jedoch Belastungen bzw. Energieentnahmen, die nicht unbedingt mit den Energie-Überschusszeiten der regenerativen Energiequellen übereinstimmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug für den Straßenverkehr mit elektrischem Antrieb zu schaffen, das sowohl für Kurzstreckenfahrten als auch Langstreckenfahrten einsetzbar ist und kurze Zwischenzeiten bei Erschöpfung seiner elektrischen Speicherkapazität ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeug nach Anspruch 1 ermöglicht. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, das Fahrzeug mit zwei Batterien auszustatten, wobei eine erste Batterie mit kleinerer erster Speicherkapazität für Kurzstreckenfahrten und eine zweite Batterie mit größerer zweiter Speicherkapazität für Langstreckenfahrten vorgesehen ist.
Das Fahrzeug kann bei eingebauten beiden Batterien den Betrieb alleine über die erste und auch alleine über die zweite Batterie durchführen.
Erfindungsgemäß ist es gemäß einer Ausbildung grundsätzlich möglich, dass das Fahrzeug in den Kurzstreckenfahrten auch bei ausgebauter zweiter Batterie fährt und für Langstreckenfahrten eine zweite Batterie aufnimmt. Somit wird erfindungsgemäß sowohl das Fahrzeug mit zweiter Batterie als auch bereits das Fahrzeug ohne zweite Batterie, d. h. lediglich mit der zweiten Aufnahmeeinrichtung für die zweite Batterie geschützt.
Das Fahrzeug weist vorzugsweise eine erste Anschlusseinrichtung zum Aufladen der ersten Batterie im Fahrzeug durch den Benutzer auf. Hierzu kann der Benutzer die erste Batterie an jeder Stromtankstelle oder z. B. auch bei sich zu Hause über z. B. einen 230-V-Wechselstrom-Anschluss bzw. eine 230-V-Steckdose aufladen. Somit kann er die erste Batterie z. B. über Nacht oder über einige Stunden laden und bei Kurzstreckenfahrten auch zwischendurch an einer Stromtankstelle für z. B. einige Minuten aufladen, um eine Kurzstreckenfahrt fortzusetzen.
Die zweite Batterie besitzt eine deutlich größere Speicherkapazität, die auch Langstreckenfahrten ermöglicht. Vorteilhafterweise ist die zweite Batterie in einem Auswechselfach schnell auswechselbar aufgenommen, z. B. durch einen selbstarretierenden Aufnahmemechanismus, z. B. ohne Schrauben bzw. mit schnell lösbaren Schrauben. Der Einsetzvorgang der zweiten Batterie kann z. B. von hinten bzw. vom Heck her oder auch von der Unterseite her erfolgen. Somit kann das Fahrzeug die zweite Batterie bei einer Langstreckenfahrt komplett austauschen, sodass längere Aufladezeiten für die zweite Batterie entfallen.
Die erste Batterie kann z. B. im Motorraum angeordnet sein, dort z. B. fest eingesetzt und verschraubt, sodass sie in regelmäßigen Wartungszyklen in bekannter Weise ersetzt werden kann.
Eine Langstreckenfahrt kann von dem Fahrzeug somit ausschließlich durch die zweite Batterie vorgenommen werden, wobei das Fahrzeug vorteilhafterweise an Akkuwechselstationen die zweite Batterie jeweils auswechseln und somit mit gefüllter neuer zweiter Batterie die Langstreckenfahrt fortsetzen kann. Der Einsatz der Akkuwechselstation entspricht somit den herkömmlichen Tankstellen; vorteilhafterweise können die erfindungsgemäßen Akkuwechselstationen auch mit herkömmlichen Tankstellen für fossile Energieträger kombiniert werden, d. h. als Zusatzangebot zu fossilen Energieträgern wie Benzin-Normaltreibstoff, Super-Dieseltreibstoff und Flüssiggas.
Hierdurch wird es ermöglicht, dass den erfindungsgemäßen Fahrzeugen die zweiten Batterien durch ein derartiges Verkehrssystem bzw. Energieversorgungssystem breitflächig, z. B. landesweit, zur Verfügung gestellt werden. Die zweiten Batterien können z. B. im Eigentum von Unternehmen sein, die diese zweiten Batterien an den Akkuwechselstationen bereitstellen und dort aufladen oder die aufgenommenen leeren zweiten Batterien zu Aufladestationen bzw. Akku-Aufladestationen transportieren. Der Benutzer bzw. Fahrer hat somit nicht die hohen Anschaffungskosten für die zweiten Batterien mit hoher zweiter Speicherkapazität zu tragen und kann sich dennoch auf eine hohe Verfügbarkeit und somit hohe Flexibilität und Mobilität bei überschaubaren, kalkulierbaren Kosten verlassen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung können die zweiten Batterien in Behältern aufgenommen werden, die in ihren Abmessungen handelsüblichen Containern, d. h. insbesondere nach ISO-Norm und/oder Euro-Norm entsprechen. Somit können diese Behälter durch die bekannten Container-Transportsysteme und Container-Umschlagsysteme umgeschlagen und transportiert werden, insbesondere intermodal über Straße, Bahn und Seeweg. Somit kann insbesondere auch ermöglicht werden, dass die Behälter zum Aufladen von den Akkuwechselstationen weg zu Akkuladestationen transportiert werden; allerdings ist erfindungsgemäß auch eine Kombination der Akkuwechselstationen und Akkuladestationen möglich, z. B. kombiniert bei herkömmlichen Tankstellen für fossile Energieträger.
Die in den Behältern aufgenommenen zweiten Batterien können die zeitweise überschüssige Energie von regenerierbaren Energiequellen aufnehmen und ggf. auch bei Spitzenbelastungen eines Stromversorgungsnetzes wiederum Energie abgeben, sodass der Einsatz der regenerierbaren Energiequellen durch die abgestellten Behälter mit der aufgenommenen Vielzahl von zweiten Batterien ermöglicht wird. Die Behälter können dabei die Energie der aufgenommenen zweiten Batterien auch zum Antrieb des jeweils verwendeten Transportfahrzeugs verwenden.
Für den Halter eines Fahrzeugs wird somit ein flexibler Einsatz sowohl bei Kurzstreckenfahrten als auch bei Langstreckenfahrten ermöglicht. Bei überwiegendem Einsatz für Kurzstreckenfahrten kann das Fahrzeug somit z. B. ohne die zweite Batterie und somit mit geringerem Gewicht fahren und für Langstreckenfahrten zunächst die Aufnahme einer zweiten Batterie und ggf. bei längeren Fahrten auch Akkuwechsel-Stopps zum Wechseln der zweiten Batterie einplanen.
Hierbei kann das Fahrzeug über seine zentrale Steuerungseinheit, die z. B. kombiniert in einem Navigationsgerät ausgebildet sein kann, die Planung der Strecken anhand vom Fahrer eingegebenen Zieldaten bzw. Zielwunsch-Signalen vornehmen. Falls keine Eingabe des Fahrers erfolgt oder bei Eingabe von Zieldaten, die als Kurzstreckenfahrt erkannt werden, kann ggf. ein ausschließlicher Betrieb über die erste Batterie erfolgen. Bei Eingabe von Zieldaten, die die zentrale Steuerungseinheit als Langstreckenfahrt erkennt, kann nachfolgend eine Planung der Fahrtroute erfolgen, d. h. aufgrund des derzeitigen Standorts, der z. B. über ein globales Positionsbestimmungssystem (GPS) ermittelt werden kann, und der eingegebenen Zieldaten anhand gespeicherter oder über Datenfernübertragung empfangener Kartendaten. Anhand der so ermittelten Fahrtroute können bei Kenntnis der Positionen der Akkuwechselstationen Akkuwechsel-Stopps entlang der Fahrtroute ermittelt werden.
Grundsätzlich kann auch eine Betriebsart ermöglicht werden, bei der der Nutzbrems-Betrieb zum Aufladen zunächst der ersten Batterie dient, auch wenn das Fahrzeug mit der zweiten Batterie betrieben wird. Somit kann nachfolgend nach Beendigung der Langstreckenfahrt später eine Kurzstreckenfahrt mit der geladenen ersten Batterie durchgeführt werden.
Weiterhin kann bei sämtlichen Ausführungsformen auch eine Energieübertragung zwischen den beiden Batterien möglich sein, d. h. ein Aufladen z. B. der ersten Batterie durch die zweite Batterie mit größerer Kapazität. Somit kann erfindungsgemäß eine Energieübertragungsleitung zwischen den Batterien vorgesehen sein.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einer Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit Elektroantrieb;
2 einen Transportbehälter zum Transport der zweiten Fahrzeugbatterie; und
3 ein erfindungsgemäßes Verkehrssystem;
4 ein erfindungsgemäßes Verfahren.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 1 dient als Straßenfahrzeug zur Fahrt auf in 3 gezeigten Straßen 2. Das Fahrzeug 1 weist einen elektrischen Antrieb 3 auf, der z. B. als üblicher Elektromotor für ein Elektro-Straßenfahrzeug ausgebildet ist. Das Fahrzeug 1 ist hierbei ausschließlich elektrisch angetrieben. Der elektrische Antrieb 3 kann in an sich bekannter Weise als Nutzbremse wirken und somit beim Abbremsen kinetische Energie wieder in elektrische Energie zurückwandeln. Das Fahrzeug 1 weist erfindungsgemäß eine erste Batterie 4 mit einer kleineren ersten Speicherkapazität und eine zweite Batterie 6 mit einer größeren zweiten Speicherkapazität auf. Die erste Batterie 4 kann z. B. im Motorraum 8 des Fahrzeugs 1 angeordnet sein und von ihrer Kapazität derartig ausgelegt sein, dass sie dem Fahrzeug 1 eine Rechweite von z. B. 50–100 km auf Straßen 2 – je nach Fahrweise und Verkehrsaufkommen – gewährleistet. Das Fahrzeug 1 weist weiterhin eine zweite Batterie 6 mit größerer Speicherkapazität auf, die z. B. von der Unterseite 9 bzw. dem Boden des Fahrzeugs 1 oder auch von hinten, d. h. wie in 1 eingezeichnet vom Heck 10 des Fahrzeugs 1 her in ein Auswechselfach 37 eingesetzt werden kann. In 1 sind hierbei beide mögliche Einsatzarten der zweiten Batterie 6 mit jeweils unterschiedlicher Formgebung der zweiten Batterie 6 zur Veranschaulichung gezeigt, wobei jeweils nur eine der beiden Ausbildungen zu wählen ist. Die zweite Batterie 6 weist eine größere Speicherkapazität als die erste Batterie 4 auf, z. B. mit einer zweiten Speicherkapazität für eine zweite Reichweite von 200–500 km, je nach Fahrweise, Verkehrsaufkommen und Fahrbetrieb, d. h. Stadtfahrt, Überlandfahrt, Autobahn usw.
Die Batterien 4, 6 sind hierbei an sich bekannte, wiederaufladbare Akkumulatoren, z. B. auf Basis der Lithium-Ionen-Akkumulator-Technologie, die eine hohe Anzahl von Wiederaufladevorgängen ermöglichen.
Die kleinere erste Batterie 4 kann im Motorraum 8 z. B. fest installiert sein, z. B. mittels Klammern und Schrauben; sie ist für einen selteneren Wechsel, insbesondere lediglich bei technischen Defekten, bzw. Erschöpfung des Wiederaufladevermögens vorgesehen. Die größere zweite Batterie 6 ist vorteilhafterweise mit einem Schnellwechselsystem, z. B. mittels eines bei Einfahren von dem Boden 9 oder dem Heck 10 her selbst arretierenden bzw. selbst einschnappenden Arretiermechanismus 12 ausgebildet, sodass ein Wechselvorgang vorteilhafterweise schnell durch entsprechendes Einsetzen und einen selbsttätigen Einschnappvorgang bzw. Arretiervorgang mit selbsttätiger Kontaktierung der Elektroden der zweiten Batterie 6 erfolgen kann. Ergänzend können hierbei jedoch auch Schrauben und Klammern festgezogen werden, sowie insbesondere auch eine zusätzliche Abdeckung des Batteriefachs für die zweite Batterie 6 vorgesehen sein.
Die Fahrzeugbatterien 4 und 6 können grundsätzlich jedwede geeignete Form aufweisen, um in ihren Positionen bzw. Aufnahmebereichen 8, 9, 10 angeordnet zu werden; sie können insbesondere auch der Form des Fahrzeugs 1 bzw. des jeweiligen Bereichs des Fahrzeugs 1 angepasst sein.
Das Fahrzeug 1 weist grundsätzlich zwei Fahrbetriebe auf:

a) Fahrbetrieb mit der ersten Batterie 4;
b) Fahrbetrieb mit der zweiten Batterie 6.

In beiden Fahrbetrieben a) und b) kann die jeweils eingesetzte Batterie 4 oder 6 bei Einsatz des elektrischen Antriebs 3 als Nutzbremse entsprechend wiederaufgeladen werden, sodass sich die Reichweite vergrößert.
Erfindungsgemäß kann bei sämtlichen Ausführungsformen grundsätzlich auch vorgesehen sein, dass die Rückgewinnung der Energie jeweils zum Aufladen der anderen Batterie 6 bzw. 4 dient. Somit kann z. B. der Einsatz mit der zweiten Batterie 6 auch dazu dienen, die erste Batterie 4 bei Nutzbrems-Betrieb wiederaufzuladen, und/oder umgekehrt bei Einsatz der ersten Batterie 4 die zweite Batterie 6 wiederaufzuladen.
Die erste Batterie 4 ist über eine erste Batterie-Steuerungseinrichtung 15 auf- und entladbar; die erste Batterie-Steuerungseinrichtung 15 stellt somit einen Spannungsregler bzw. ein Energiemanagementsystem für die erste Batterie 4 dar. Entsprechend ist die zweite Batterie 6 über eine zweite Batterie-Steuerungseinrichtung 16 ent- und aufladbar. In 1 ist hierbei der bidirektive erste Stromfluss 17 bzw. erste Energiefluss zwischen der ersten Batterie 4 und dem elektrischen Antrieb 3 sowie der zweite bidirektive Stromfluss 19 zwischen der zweiten Batterie 6 (der Übersichtlichkeit halber nur in deren vorderen Anordnung vom Boden 9 her) und dem elektrischen Antrieb 3 gezeigt. Die erste und zweite Batterie-Steuerungseinrichtung 15, 16 sind hierbei datenmäßig mit einer zentralen Steuerungseinheit 18 verbunden, z. B. über einen fahrzeuginternen Datenbus, z. B. den CAN-Bus.
Erfindungsgemäß ist vorteilhafterweise eine Anschlusseinrichtung 20 für z. B. einen gängigen 230-V-Anschlussstecker bzw. eine 230-V-Anschlusssteckdose vorgesehen, sodass der Benutzer die erste Batterie 4 selbst direkt über eine übliche Stromversorgung zu Hause und an Stromaufladestationen aufladen kann. Weiterhin kann statt eines 230-V-Anschlusses auch vorgesehen sein, dass außerhalb des Fahrzeugs 1 ein an die 230-V-Leitung angeschlossenes Netzgerät vorgesehen ist, das vom Benutzer nachfolgend an die Anschlusseinrichtung 20 angeschlossen werden kann. In beiden Fällen kann der Benutzer die erste Batterie 4 selbst aufladen, z. B. über Nacht.
Vorteilhafterweise weist die zweite Batterie 6 keine Anschlusseinrichtung 20 für den Ladebetrieb durch den Benutzer auf, sondern eine spezielle zweite Anschlusseinrichtung 22, die nicht direkt durch den Benutzer zum Aufladen benutzt werden kann. Der Fahrer bzw. Benutzer des Fahrzeugs 1 wechselt vielmehr die zweiten Batterien 6 in Akkuwechselstationen 24, die z. B. an den Straßen 2 und somit für das Fahrzeug 1 zugängig über ein größeres Gebiet, z. B. landesweit, verteilt angeordnet sind. Da die zweiten Batterien 6 eine höhere Speicherkapazität haben, können sie z. B. eine Verteilungsdichte wie herkömmliche Tankstellen aufweisen; insbesondere können die Akkuwechselstationen 24 auch kombiniert mit herkömmlichen Tankstellen 25 angeordnet sein, d. h. als zusätzlicher Service für Tankstellen 25, die fossile Energieträger anbieten.
Der Transport der zweiten Batterien 6 erfolgt vorteilhafterweise mittels Behältern 30, die z. B. die Abmessungen üblicher Container, d. h. nach ISO-Norm und/oder Euro-Norm, aufweisen, d. h. z. B. Abmessungen von einer Länge von 6.058 mm oder 7.450 mm oder 9.125 mm, einer maximalen Breite von 2.550 mm und einer Höhe von bis zu 2.900 mm. Sie weisen gemäß 2 Staplertaschen 32 für Gabelstapler und Hakenaufnahmen 33 für übliche Haken zum Umschlagen von Containern auf. Die Behälter 30 sind somit vorteilhafterweise im Wesentlichen quaderförmig mit Längsseiten 30-1, 30-2, Stirnseiten 30-3 und 30-4, sowie einem Boden 30-5 und einem Deckel 30-6. Die Behälter 30 weisen hierbei Einschubfächer 36 für die zweiten Batterien 6 auf, insbesondere an ihren Seitenflächen 30-1 und 30-2. Die Einschubfächer 36 können insbesondere in Zeilenanordnung sein, vorzugsweise als Matrixanordnung aus Spalten und Zeilen, um eine kompakte Aufnahme zu ermöglichen. Die Einschubfächer 36 weisen hierbei an den Seitenflächen 30-1 und 30-2 angeordnete Einschuböffnungen 38 auf, die durch Klappe verschlossen sein können oder auch offen sein können. Die Behälter 6 können direkt in die Einschubfächer 36 eingesteckt werden oder in den Einschubfächer 36 können Schlitten oder andere ausfahrbare Aufnahmesysteme vorgesehen sein, in die die zweiten Batterien 6 eingesetzt werden, um sie nachfolgend einzufahren.
Somit wird eine hohe Aufnahmedichte der zweiten Aufnahmebatterien 6 in üblichen, genormten Behältern 30 bzw. Containern 30 ermöglicht, die durch herkömmliche, bekannte Umschlagsysteme und Transportsysteme transportiert werden können. Hierbei ist insbesondere ein intermodaler Transport sowohl über die Straße mittels in 3 beispielhaft gezeigten Transportfahrzeugen 40, d. h. Lastwagen, und weiterhin ein Transport über die Schiene und über See mittels entsprechender Container-Schiffe möglich, sodass ein sehr kostengünstiger Transport mit der bereits vorhandenen Infrastruktur für den Container-Umschlag ermöglicht wird.
In den Einschubfächern 36 der Behälter 30 sind die zweiten Batterien 6 kontaktiert, um einen Aufladevorgang und vorzugsweise auch eine Energieabgabe der zweiten Batterien über eine Anschlusseinrichtung 43 zu ermöglichen.
Der Behälter 30 kann weiterhin an z. B. einer oder beiden Stirnseiten 30-3, 30-4 eine begehbare Tür 41 aufweisen. Er kann insbesondere als Modulsystem ausgebildet sein. Er ist in üblicher Weise wie ein herkömmlicher Container stapelbar, z. B. für einen Transport auf Schiffen und eine Lagerung in Häfen usw.
Die Container 30 werden gemäß 3 an den Akkuwechselstationen 24 abgestellt und gelagert, sodass aus ihnen die zu geladenen zweiten Batterien 6 entnommen werden können und die von den Fahrzeugen 1 abgegebenen leeren zweiten Batterien 6 wieder zurückgegeben werden können.
Erfindungsgemäß kann ein Aufladen der zweiten Batterien 6 z. B. auch in den Behältern 30 in den Akkuwechselstationen 24 möglich sein, sodass die Akkuwechselstation 24 auch Akkuladestationen 42 sind. Weiterhin kann jedoch auch jeweils ein Transport bzw. intermodaler Transport der Behälter 30 mit den Batterien 6 erfolgen, um sie zu den Akkuladestationen 42 zu bringen, die z. B. an Energiequellen 44 für regenerative Energien, d. h. Windkraftanlagen, Solarkraftanlagen, usw. vorgesehen sein können. Hierbei können die zweiten Batterien 6 in den Behältern 30 auch zum Zwischenpuffern der unregelmäßig erzeugten regenerativen Energie dienen, um somit in Spitzenzeiten Energie von den zweiten Batterien 6 abzugeben und bei geringem Energieverbrauch, jedoch höherer Ausgangsleistung der Energiequelle 44 die Energie aufzunehmen und zu speichern.
3 zeigt somit ein Verkehrssystem 45, das weiterhin auch ein Energieversorgungssystem und Energie-Umschlagsystem darstellt.
Die in dem Behälter 30 kontaktierten zweiten Batterien 6 können auch dazu dienen, das jeweilige Transportfahrzeug, d. h. einen Lastwagen 40 oder ein Schiff anzutreiben und hierfür Energie abzugeben. Weiterhin können sie grundsätzlich in dem Behälter 30 geladen werden, z. B. auch beim Transport in einem Zug über die Oberleitungen der Schiene, und wie beschrieben an der Energiequelle 44 über die Akkuladestation 42, sowie ggf. auch die Akkuladestation 42 an den Akkuwechselstationen 24.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Erstellen einer Routenplanung wird gemäß dem Flussdiagramm der 4 somit z. B. in einem Schritt St 0 das Verfahren gestartet, wenn der Fahrer das Fahrzeug 1 startet, z. B. bei Einstecken des Zündschlüssels oder entsprechender anderer Aktivierung des erfindungsgemäßen Systems. Der Fahrer gibt nachfolgend in Schritt St 1 von seinem derzeitigen Standpunkt 50 aus über eine Eingabeeinrichtung 39 Fahrtwunschsignale S1 (Zielwunschsignale) mit einen gewünschten Zielort 52 ein.
Die zentrale Steuerungseinheit 18, die z. B. als Bordcomputer mit kombiniertem Navigationssystem ausgerüstet sein kann, nimmt die Fahrtwunschsignale S1 mit den Zieldaten des Zielorts 52 auf. Weiterhin erhält die zentrale Steuerungseinheit 18 von der ersten Batterie-Steuerungseinrichtung 15 der ersten Batterie 4 Signale S2 und von der zweiten Batterie-Steuerungseinrichtung 16 der zweiten Batterie 6 Signale S3 (hier nur für die Ausführungsform der von unten eingesetzten zweiten Batterie 6 eingezeichnet), wobei die Signale S2 und S3 jeweils Daten über den Ladezustand der Batterie 4 bzw. 6 angeben. Die zentrale Steuerungseinheit 18 ermittelt die Fahrtstrecke von 50 nach 52 anhand gespeicherter oder über Datenfernübertragung empfangener Kartendaten und ermittelt einen fahrzeugrelevanten Energieverbrauch unter Berücksichtigung der Fahrleistung, ggf. auch weiterer Zusatzgeräte wie Klimaanlage, Radio und weiterer Verbraucher. Hieraus ermittelt die zentrale Steuerungseinheit 18 insbesondere die erforderlichen Tankstopps an Akkuwechselstationen 24 entlang der Fahrtstrecke 53. Die Berechnung der Fahrtstrecke 53 und des Energieverbrauchs bzw. der erforderlichen Stopps an Akkuwechselstationen 24 erfolgt in Schritt St 2.
Nachdem ermittelt worden ist, dass die Fahrtstrecke 53 mit den ggf. erforderlichen Tankstopps gefahren werden kann, gibt die zentrale Steuerungseinheit 18 in Schritt St3 die Fahrtfrei. Hierbei kann bei der Freigabe entweder direkt eine Freigabe ohne Tankstopps erfolgen oder eine bedingte Freigabe unter Angabe des Orts und der prognostizierten Zeit für den Stopp zum Batteriewechsel an den Akkuwechselstationen 24, wozu die zentrale Steuerungseinheit 18 ein Anzeigesignal S4 an eine z. B. optische und/oder akustische Signalausgabeeinrichtung 31 ausgibt.
Vorteilhafterweise bestätigt der Fahrer über die Eingabeeinrichtung 39 mit einem Bestätigungssignal, woraufhin die zentrale Steuerungseinheit 18 gemäß einer bevorzugten Weiterbildung in Schritt St4 die Übertragungssignale S5 bzw. Anforderungssignale S5 an die jeweiligen Akkuwechselstationen 24 ausgeben kann, um jeweils entsprechend eine zweite Batterie 6 zum Wechsel zu reservieren. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Akkuwechselstation 24 intern prüft, ob eine geladene zweite Batterie 6 vorhanden ist oder bestellt werden kann, und dies in Schritt St5 mit einem Rückantwortsignal S6 an das Fahrzeug 1 bestätigt oder entsprechend bei Unmöglichkeit negiert.
Nachfolgend können entsprechend der internen Logistik der Akkuwechselstation 24 Signale zum Ordern von zweiten Batterien 6 über entsprechende Transportfahrzeuge 40 ausgegeben werden, wenn gemäß der internen Lager-Logistik derartige Batterien 6 erforderlich sind.
Somit kann nachfolgend der Fahrer mit seinem Fahrzeug 1 die Strecke 53 befahren, wobei er an den Akkuwechselstationen 24 jeweils seine leere zweite Batterie 6 abgibt und eine geladene zweite Batterie 6 empfängt. Dieser Batteriewechsel kann ggf. voll automatisch erfolgen. Er entrichtet hierfür ein Entgelt für den Batteriewechsel, in dem vorteilhafterweise alle Steuern und Abgaben gemäß gesetzlicher Vorschriften und weiterhin die Kosten für die Bereitstellung und Durchführung des Batteriewechsels enthalten sind.
Bei hinreichender Dichte der Akkuwechselstationen 24 kann ggf. die Orderungs- und Bestätigungsprozedur über die Signale S5, S6 auch entfallen.

Claims

Fahrzeug (1) für den Straßenverkehr, das aufweist: einen elektrischen Antrieb (3), eine erste wiederaufladbare Batterie (4) mit einer ersten Speicherkapazität, eine Aufnahmeeinrichtung für eine zweite Batterie (6) mit einer zweiten Speicherkapazität, wobei die zweite Speicherkapazität größer als die erste Speicherkapazität ist, und wobei ein Fahrbetrieb des Fahrzeugs (1) durch Energieversorgung des elektrischen Antriebs (3) sowohl über die erste Batterie (4) als auch über die zweite Batterie (6) vorgesehen ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Batterie (6) in einem Auswechselfach (37) für einen schnellen Austausch aufnehmbar ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Batterie (6) in dem Auswechselfach (37) über einen selbstarretierenden Aufnahmemechanismus (12) einsetzbar und nach Lösen des selbstarretierenden Aufnahmemechanismus (12) entnehmbar ist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin aufweist: eine erste Batterie-Steuerungseinrichtung (15) zum Steuern der Entlade- und Ladevorgänge der ersten Batterie (4), und eine erste Anschlusseinrichtung (20) zum Anschließen einer Stromversorgungsleitung zum Aufladen der im Fahrzeug (1) eingesetzten ersten Batterie (4) über eine externe Spannungsquelle, insbesondere einer 230-V-Wechselstromleitung.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es frei von einer Anschlusseinrichtung zum externen Aufladen der im Fahrzeug (1) eingesetzten zweiten Batterie (6) ist und die zweite Batterie (6) eine zweite Anschlusseinrichtung (22) aufweist, über die sie im ausgebauten Zustand über eine externe Stromquelle oder Spannungsquelle aufladbar ist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in einer Antriebs-Betriebsart über den elektrischen Antrieb (3) antreibbar ist und in einer Nutzbrems-Betriebsart seine kinetische Energie in elektrische Energie zum Speichern in der ersten Batterie (4) und/oder der zweiten Batterie (6) umwandelbar ist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in einer ersten Betriebsart ausschließlich über die erste Batterie (4) angetrieben ist und in einer zweiten Betriebsart ausschließlich über die zweite Batterie (6) antrieben ist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Batterie (4) im Motorraum (8) des Fahrzeugs (1) aufgenommen ist und die zweite Batterie (6) in das Heck (10) oder der von der Heckseite her oder von der Unterseite (9) her einsetzbar ist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine zentrale Steuerungseinheit (18) aufweist, die mit der ersten Batterie-Steuerungseinrichtung (15) der ersten Batterie (4) und der zweiten Batterie-Steuerungseinrichtung (16) der zweiten Batterie (6) in Datenverbindung ist, und die zentrale Steuerungseinheit (18) ein über eine Eingabeeinrichtung (39) eingegebenes Zielwunschsignal (S1) aufnimmt und aus einem Startpunkt (50) des Fahrzeugs (1) und dem aus dem Zielwunschsignal (S1) ermittelten Zielpunkt (52) eine Wegstrecke (53) ermittelt und aufgrund der ermittelten Wegstrecke (53) und der von den Batterie-Steuerungseinrichtungen (15, 16) übertragenen verbleibenden Speicherkapazitäten der ersten Batterie (4) und der zweiten Batterie (6) entscheidet, ob die Fahrt entlang der Wegstrecke (S3) der ersten Batterie (4) oder der zweiten Batterie (6) zugeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Steuerungseinheit (18) dem Fahrer nach Ermittlung der Wegstrecke (53) und der Betriebsart über die erste Batterie (4) oder die zweite Batterie (6) ein Anzeigesignal (S4) ausgibt und den Betrieb des Fahrzeugs (1) nach Aufnahme eines Rückantwortsignals vom Fahrer freigibt.
Fahrzeug nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Steuerungseinheit (18) Anforderungssignale (S5) an Akkuwechselstationen (24) zum Wechseln der zweiten Batterie (6) entlang der Wegstrecke (S3) aufgibt, vorzugsweise über eine drahtlose Sendeeinrichtung.
Verkehrssystem (45), das aufweist: eine Vielzahl von Fahrzeugen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Straßen (2) für Fahrzeuge (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, eine Vielzahl von Behältern (30) zum Aufnehmen jeweils einer Vielzahl von zweiten Batterien (6), wobei die Behälter Abmessungen genormter Container, z. B. nach ISO-Norm oder Euro-Norm aufweisen, und über Transportfahrzeuge (40) und per Bahntransport und per Schifftransport transportierbar sind, und eine Vielzahl von Akkuwechselstationen (24) zum Abstellen der Behälter und zum Aufnehmen der leeren zweiten Batterien (6) von den Fahrzeugen (1) und Ausgeben der vollen zweiten Batterien (6) an die Fahrzeuge (1).
Verkehrssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin Akkuladestationen (42) zum Aufladen der zweiten Batterien (6) aufweist, wobei die Behälter (30) mit den zweiten Batterien (6) zu den Akkuladestationen (42) transportierbar sind.
Verkehrssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin aufweist Energiequellen (44) für regenerierbare Energiearten, insbesondere Wind und/oder Sonne, wobei in Energie-Überschusszeiten der regenerierbaren Energiequellen (44) ein Aufladebetrieb zum Aufladen der die in den Behältern (30) aufgenommenen zweiten Batterien (6) vorgesehen ist.