DE102010055102A1 - Verfahren zum Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs (2) mit zumindest einer elektrischen Traktionsmaschine während einer Fahrt oder Bewegung des Elektrofahrzeugs. Erfindungsgemäß wird das Elektrofahrzeug (2) mit einem Zugfahrzeug (1) mechanisch gekoppelt, so dass das Elektrofahrzeug (2) vom Zugfahrzeug (1) bewegt oder geschleppt wird, wobei im Elektrofahrzeug (2) ein Rekuperationsvorgang abläuft, welcher die Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs (2) auflädt oder dass das Elektrofahrzeug (2) mit einem Zugfahrzeug (1) mechanisch und elektrisch gekoppelt wird, wobei vom Zugfahrzeug (1) elektrische Energie mittels der elektrischen Kopplung an das Elektrofahrzeug (2) übertragen wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus dem Stand der Technik ist eine so genannte elektronische Deichsel bekannt, bei welcher mehrere Fahrzeuge in einem möglichst geringen Abstand hintereinander fahren, wobei diese Fahrt und insbesondere ein gleichbleibender Abstand zwischen den einzelnen Fahrzeugen mittels zumindest eines rechnergestützten, bildverarbeitenden Fahrerassistenzsystems in jedem Fahrzeug gesteuert wird. Dabei besteht zwischen den Fahrzeugen eine Kommunikationsverbindung.
  • Aus der JP 07154904 A ist ein Verfahren zum Aufladen von elektrisch betriebenen Fahrzeugen bekannt, wobei ein sich auf einer Straße bewegendes Fahrzeug mittels einer Kontaktvorrichtung mit zumindest einer oberhalb der Straße angeordneten elektrischen Leitung kontaktiert ist, so dass aus der elektrischen Leitung elektrische Energie an das elektrisch betriebene Fahrzeug übertragen wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs anzugeben, welches das Aufladen der Traktionsbatterie während der Fahrt des Elektrofahrzeugs ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Beim Verfahren zum Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs mit zumindest einer elektrischen Traktionsmaschine während einer Fahrt oder Bewegung des Elektrofahrzeugs wird das Elektrofahrzeug mit einem Zugfahrzeug zumindest mechanisch gekoppelt, so dass das Elektrofahrzeug vom Zugfahrzeug bewegt oder geschleppt wird, wobei im Elektrofahrzeug ein Rekuperationsvorgang abläuft, welcher die Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs auflädt oder dass das Elektrofahrzeug mit einem Zugfahrzeug mechanisch und elektrisch gekoppelt wird, wobei vom Zugfahrzeug elektrische Energie mittels der elektrischen Kopplung an das Elektrofahrzeug übertragen wird. Somit ist ein Aufladen der Traktionsbatterie während der Fahrt oder Bewegung des Elektrofahrzeugs ermöglicht. Daraus resultiert vorteilhafterweise eine signifikante Zeitersparnis des Fahrzeugnutzers des Elektrofahrzeugs, da ein herkömmlicher Aufladevorgang im Stillstand des Elektrofahrzeugs stattfindet.
  • Vorteilhafterweise ist die Reichweite, also eine zurücklegbare Strecke zwischen stationären Aufladevorgängen des Elektrofahrzeugs, eines während der Fahrt aufladbaren Elektrofahrzeugs signifikant vergrößert.
  • Besonders vorteilhafterweise ist ein Fahrzeugführer des Elektrofahrzeugs während des Aufladevorgangs und somit der Kopplung an das Zugfahrzeug von den Fahraufgaben und – anforderungen entlastet und kann sich erholen, beispielsweise ausruhen, lesen, telefonieren oder das weltweite Datennetz nutzen.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Betreiber des Zugfahrzeugs, welches vorzugsweise ein Lastkraftwagen ist, durch den Aufladevorgang zusätzliche Verdienstmöglichkeiten generieren.
  • Vorteilhafterweise kann die sich aus dem Aufladevorgang ergebende symbiotische Beziehung zwischen dem Elektrofahrzeug und seinem Nutzer einerseits und dem Zugfahrzeug und dessen Fahrer andererseits zu einem Imagegewinn der Lastkraftwagen und deren Fahrer führen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
  • Dabei zeigt:
  • 1 schematisch ein Zugfahrzeug und ein mit diesem gekoppeltes Elektrofahrzeug während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In 1 ist schematisch ein Zugfahrzeug 1 und ein mit diesem gekoppeltes Elektrofahrzeug 2 während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
  • Herkömmliche Elektrofahrzeuge haben eine begrenzte Reichweite, welche durch die geringe Energiespeicherdichte herkömmlicher Traktionsbatterien bedingt ist. Somit ist beispielweise nach einer zweistündigen Fahrt eine Schnellladepause zum herkömmlichen Schnellladen der Traktionsbatterien des Elektrofahrzeugs von ca. 20 Minuten notwendig. Ein solcher herkömmlicher Schnellladevorgang findet bei Stillstand des Elektrofahrzeugs statt.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, das Elektrofahrzeug 2 an ein vorzugsweise leistungsstarkes Zugfahrzeug 1, beispielweise einen Lastkraftwagen, mechanisch und/oder elektrisch anzukoppeln und einen Ladestrom zum Aufladen der Traktionsbatterien an das Elektrofahrzeug 2 zu übertragen oder einen Schleppvorgang einzuleiten, bei dem das geschleppte Elektrofahrzeug 2 mittels eines herkömmlichen Rekuperationsvorgangs die Traktionsbatterien aufladen kann. Mit anderen Worten wird eine Überschussleistung des Zugfahrzeugs 1, welche nicht für den Fahrbetrieb des Zugfahrzeugs 1 benötigt wird, dafür genutzt, dass das angekoppelte Elektrofahrzeug 2 mit Ladestrom für die Traktionsbatterien versorgt wird oder geschleppt wird, um die Traktionsbatterien mittels des Rekuperationsvorgangs aufzuladen.
  • Zwischen dem Zugfahrzeug 1 und dem zu schleppenden Elektrofahrzeug 2, welche sich auf einer Fahrbahnoberfläche 4 fortbewegen, ist ein Koppelelement 3 angeordnet. Dieses Koppelelement 3 ist derart ausgebildet, dass zumindest eine mechanische Kopplung zwischen Zugfahrzeug 1 und Elektrofahrzeug 2 erfolgt.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt zusätzlich zur mechanischen eine elektrische Kopplung von Zugfahrzeug 1 und Elektrofahrzeug 2.
  • Nicht näher dargestellt ist das Koppelelement 3 als herkömmliche, automatisch ein- und auskuppelbare Kupplung ausgebildet und vorzugsweise zweigeteilt ausgebildet. Dabei ist ein erster Teil des Koppelelements 3 rückseitig am Zugfahrzeug 1 angeordnet und ein zweiter, korrespondierend zum ersten Teil ausgebildeter zweiter Teil des Koppelelements 3 ist frontseitig am Elektrofahrzeug 2 angeordnet.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann sowohl der am Zugfahrzeug 1 als auch der am Elektrofahrzeug 2 angeordnete Teil des Koppelelements 3 jeweils ein- und ausfahrbar angeordnet werden, so dass der jeweilige Teil des Koppelelements 3 bei Nichtbenutzung verdeckt und somit vor Umwelteinflüssen und Beschädigung geschützt angeordnet ist.
  • Im Elektrofahrzeug 2 ist vorzugsweise ein herkömmliches Fahrerassistenzsystem mit einer Umfelderfassungssensorik, beispielsweise einer Vorrichtung zum automatischen Einparken des Fahrzeugs, angeordnet. Mittels dieser Umfelderfassungssensorik kann eine Annäherung und ein anschließender Koppelvorgang zwischen dem Zugfahrzeug 1 und dem Elektrofahrzeug 2 überwacht und automatisch gesteuert und/oder geregelt werden. Am Zugfahrzeug 1 können optische Markierungen oder Reflektoren angeordnet werden, welche der Umfelderfassungssensorik des Elektrofahrzeugs 2 eine Erfassung des Koppelelements 3 erleichtern.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann eine farbige und/oder beleuchtete Statusanzeige eine Ladebereitschaft des Zugfahrzeugs 1 signalisieren.
  • Im Zugfahrzeug 1 und im Elektrofahrzeug 2 sind jeweils Kommunikationsmittel 5 vorhanden, mittels derer eine Bereitschaft des Zugfahrzeugs 1 zum Aufladen des Elektrofahrzeugs 2 signalisiert wird und eine bevorstehende Fahrtroute des Zugfahrzeugs 1 übertragen wird. Dabei kann eine Kommunikation zwischen dem Zugfahrzeug 1 und dem Elektrofahrzeug 2 direkt erfolgen, beispielweise mittels einer herkömmlichen Funkübertragung.
  • In einer alternativen Ausführungsform erfolgt die Kommunikation zwischen dem Zugfahrzeug 1 und dem Elektrofahrzeug 2 unter Zwischenschaltung einer Leitstelle.
  • Im Betrieb des Verfahrens wird mittels der Kommunikationsmittel 5 zwischen einem Zugfahrzeug 1 und einem in die gleiche Fahrtrichtung fahrenden Elektrofahrzeug 2 ein Ladewunsch des Elektrofahrzeugs 2 mit einem Ladeangebot des Zugfahrzeugs 1 abgeglichen. Zu diesem Abgleich gehören beispielweise Informationen über die zukünftige Fahrtstrecke des Zugfahrzeugs 1, einen verfügbaren Ladestrom, eine Ladedauer und/oder eine Ladespannung. Entsprechen diese Parameter des Zugfahrzeugs 1 denen des Elektrofahrzeugs 2, können die jeweiligen Fahrzeugführer den Ladevorgang auslösen.
  • Beim Auslösen des Ladevorgangs ist das Elektrofahrzeug 2 vorzugsweise hinter dem Zugfahrzeug 1 eingeschert. Mit dem Auslösen des Ladevorgangs beginnt ein automatischer Programmablauf, welcher die Annäherung und den sich anschließenden Koppelvorgang zwischen dem Zugfahrzeug 1 und dem Elektrofahrzeug 2 automatisch steuert und/oder regelt. Die Annäherung und der Koppelvorgang erfolgen im laufenden Verkehr, wobei sich das Zugfahrzeug 1 mit gleichbleibender oder nahezu gleichbleibender Geschwindigkeit fortbewegt.
  • In einer ersten Ausführungsvariante erfolgt zusätzlich zur mechanischen eine elektrische Kopplung zwischen Zugfahrzeug 1 und Elektrofahrzeug 2. Mittels der elektrischen Kopplung wird elektrische Energie zum Elektrofahrzeug 2 übertragen und die Traktionsbatterien werden direkt aufgeladen. Hierzu muss die Ladespannung und der Ladestrom zwischen Zugfahrzeug 1 und Elektrofahrzeug 2 auf korrespondierende Werte eingestellt werden. Zusätzlich sind geeignete Sicherungsmaßnahmen für die elektrische Kopplungverbindung erforderlich.
  • In einer zweiten Ausführungsvariante kann die Übertragung der elektrischen Energie zwischen Zugfahrzeug 1 und Elektrofahrzeug 2 mittels herkömmlicher Induktionsspulen erfolgen. Dabei ist nicht näher dargestellt am Zugfahrzeug 1 zumindest eine Induktionsspule derart angeordnet, dass bei einer bestehenden mechanischen Kopplung zwischen Zugfahrzeug 1 und Elektrofahrzeug 2, elektrische Energie an eine weitere Induktionsspule im Elektrofahrzeug 2 übertragen wird.
  • In einer dritten Ausführungsvariante erfolgt eine mechanische Kopplung zwischen Zugfahrzeug 1 und Elektrofahrzeug 2, so dass das Elektrofahrzeug 2 vom Zugfahrzeug 1 geschleppt wird. Dabei erfolgt im Elektrofahrzeug 2 ein herkömmlicher Rekuperationsvorgang, welcher die Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs 2 auflädt. Dabei wird der Ladestrom der Traktionsbatterien ausschließlich innerhalb des Elektrofahrzeugs 2 erzeugt und übertragen, so dass keine Anpassungen zwischen unterschiedlichen Ladeströmen und/oder -spannungen zwischen Zugfahrzeug 1 und Elektrofahrzeug 2 notwendig werden.
  • Das Aufladen der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs 2 kann im fließenden Verkehr bei einer Geschwindigkeit von beispielweise 80–90 km/h erfolgen. Dadurch ist vorteilhafterweise die herkömmliche 20-minütige Standzeit an einer ortsfesten Schnellladestation vermieden. Besonders vorteilhafterweise legt der Verbund aus Zugfahrzeug 1 und Elektrofahrzeug 2 während der Ladezeit ca. 25–30 Kilometer Fahrtstrecke zurück. Anschließend kann das Elektrofahrzeug 2 mit vollständig aufgeladener Traktionsbatterie wieder in den laufenden Verkehr einscheren und die Fahrt fortsetzen.
  • Auf diese Weise ist die Reichweite, also eine zurücklegbare Strecke zwischen stationären Aufladevorgängen des Elektrofahrzeugs 2, des während der Fahrt aufladbaren Elektrofahrzeugs 2 signifikant vergrößert.
  • Der Fahrzeugführer des Elektrofahrzeugs 2 ist während des Aufladevorgangs und somit der zumindest mechanischen Kopplung an das Zugfahrzeug 2 besonders vorteilhafterweise von den Fahraufgaben und – anforderungen entlastet. Somit kann er sich erholen, beispielsweise ausruhen, lesen, telefonieren oder das weltweite Datennetz nutzen und die Fahrt nach Beendigung des Aufladevorgangs ausgeruht und entspannt fortsetzen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Zugfahrzeug
    2
    Elektrofahrzeug
    3
    Koppelelement
    4
    Fahrbahnoberfläche
    5
    Kommunikationsmittel
  • 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
    • JP 07154904 A [0003]

Claims (6)

  1. Verfahren zum Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs (2) mit zumindest einer elektrischen Traktionsmaschine während einer Fahrt oder Bewegung des Elektrofahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrofahrzeug (2) mit einem Zugfahrzeug (1) mechanisch gekoppelt wird, so dass das Elektrofahrzeug (2) vom Zugfahrzeug (1) bewegt oder geschleppt wird, wobei im Elektrofahrzeug (2) ein Rekuperationsvorgang abläuft, welcher die Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs (2) auflädt oder dass das Elektrofahrzeug (2) mit einem Zugfahrzeug (1) mechanisch und elektrisch gekoppelt wird, wobei vom Zugfahrzeug (1) elektrische Energie mittels der elektrischen Kopplung an das Elektrofahrzeug (2) übertragen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Annäherung des Elektrofahrzeugs (2) an das Zugfahrzeug (1) und eine anschließende Kopplung automatisch erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Zugfahrzeug (1) und im Elektrofahrzeug (2) Kommunikationsmittel (5) vorhanden sind, mittels derer eine Bereitschaft des Zugfahrzeugs (1) zum Aufladen des Elektrofahrzeugs (2) signalisiert wird, Parameter des Aufladevorgangs und eine bevorstehende Fahrtroute des Zugfahrzeugs übertragen werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kommunikation zwischen dem Zugfahrzeug (1) und dem Elektrofahrzeug (2) direkt erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation zwischen dem Zugfahrzeug (1) und dem Elektrofahrzeug (2) unter Zwischenschaltung einer Leitstelle erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Zugfahrzeug (1) zumindest eine Induktionsspule derart angeordnet wird, dass bei einer bestehenden mechanischen Kopplung zwischen Zugfahrzeug (1) und Elektrofahrzeug (2), elektrische Energie berührungslos an eine Induktionsspule im Elektrofahrzeug (2) übertragen wird.
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