DE102012012739B4 - Vorrichtungen und Verfahren zum teilautomatisierten, automatisierten und mobilen Wechsel einer Elektro-Batterie für den Antrieb von Automobilen - Google Patents

Vorrichtungen und Verfahren zum teilautomatisierten, automatisierten und mobilen Wechsel einer Elektro-Batterie für den Antrieb von Automobilen Download PDF

Info

Publication number
DE102012012739B4
DE102012012739B4 DE102012012739.1A DE102012012739A DE102012012739B4 DE 102012012739 B4 DE102012012739 B4 DE 102012012739B4 DE 102012012739 A DE102012012739 A DE 102012012739A DE 102012012739 B4 DE102012012739 B4 DE 102012012739B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery
automobile
rails
platform
driver
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102012012739.1A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102012012739A1 (de
Inventor
Patentinhaber gleich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102012012739.1A priority Critical patent/DE102012012739B4/de
Publication of DE102012012739A1 publication Critical patent/DE102012012739A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102012012739B4 publication Critical patent/DE102012012739B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/66—Arrangements of batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/80—Exchanging energy storage elements, e.g. removable batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • B60K2001/0455—Removal or replacement of the energy storages
    • B60K2001/0461—Removal or replacement of the energy storages from the side
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • B60K2001/0455—Removal or replacement of the energy storages
    • B60K2001/0477—Removal or replacement of the energy storages from the back
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • B60K2001/0455—Removal or replacement of the energy storages
    • B60K2001/0494—Removal or replacement of the energy storages with arrangements for sliding
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Sowohl die zeitlich relativ lange Dauer der Aufladung von E-Batterien (2), die zum Antrieb von Automobilen (1) eingesetzt werden, als auch die (beim derzeitigen Stand der E-Batterietechnik) begrenzte Fahrtstrecke von ca. 130–150 km, die mit einer Batterieladung zu erreichen ist, stellt im Langstrecken-Verkehr (Fahrtstrecke > eine Batterieladung) keine wirtschaftliche Alternative für die Benutzung von E-Batterie (2) betrieben Automobilen (1) im Vergleich mit Automobilen, die von Verbrennungsmotoren angetrieben werden dar, die Fahrtstrecken von ca. 600 km (und mehr) erreichen. Ein schneller Wechsel der E-Batterie (2) würde diese gravierenden Nachteile weitestgehend kompensieren. Der Grundgedanke für die vorgeschlagenen Wechselverfahren für E-Batterien (2), die zum Antrieb von Automobilen (1) eingesetzt werden, ist der mechanisierte Austrag bzw. Eintrag der E-Batterie (2) aus/in das Automobil (1). Die Lageposition der E-Batterie (2) im Automobil (1) während des Fahrbetriebes ist bei den Versionen 1 (teilautomatisiert), 2 (automatisiert) und 3 (mobiler Wechsel)/Var. 1 im Bereich oberhalb der Hinterachse, bzw. hinter den Rücksitzen, bzw. im hinteren Teil des Kofferraums – in einem sog. Batterie-Tunnel (3) – vorgesehen. Dabei erfolgt der Austrag bzw. Eintrag der entladenen bzw. einsatzfertigen E-Batterie (2) für vorgenannte Wechselversionen seitlich (auf der Beifahrerseite) aus/ein dem Automobil (1). Mit Version 3/Var. 2 (mobiler Wechsel) wird die Lage der E-Batterie (2) in einem Raum angeordnet, der sich von der Rückseite in Längsrichtung des Automobils (1) erstreckt. Dieser flache Raum wird gebildet durch einen zweiten Fahrzeugboden, der über dem eigentlichen Fahrzeugboden (4) angeordnet ist. Für diese Wechselversion 3/Var. 2 erfolgt der Aus- bzw. Eintrag der E-Batterie (2) von der Rückseite des Automobils (1) aus. Der mechanisierte Transport der E-Batterie (2) erfolgt bei allen aufgeführten Wechselversionen (Version 1, 2, 3/Var. 1 und 2) mittels eines angetriebenen, verfahrbaren Rahmengestells (8) – in dem die E-Batterie (2) eingesetzt ist – sowohl innerhalb des Automobils (1) als auch außerhalb – durch technische Einrichtungen, die mit den Wechselverfahren der drei beschriebenen Versionen zum Einsatz kommen, über Schienen statt.

Description

  • Die Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zum teilautomatisierten, automatisierten und mobilen Wechsel einer Elektro-Batterie für den Antrieb von Automobilen. Die gespeicherte elektrische Energie (eine Ladung), der zur Zeit zum Antrieb in Automobilen eingesetzten Elektro-Batterien (im Folgenden mit E-Batterie bezeichnet), ermöglicht – beim heutigen Stand der Batterie-Technik – Fahrt-Strecken von ca. 150 km. Darüber hinaus stellt das Wiederaufladen dieser E-Batterien mit einem Zeitaufwand von mehreren Stunden sowohl für den Langstrecken-Dauerbetrieb (= Fahrt-Strecke > 1 Batterie-Ladung) als auch den mehrfach unterbrochenen, täglichen Kurzstreckenverkehr (wenn dabei der E-Energie-Verbrauch die Ladungskapazität einer E-Batterie überschreitet) keine wirtschaftliche Alternative zum Betrieb von Automobilen dar, die von Verbrennungsmotoren angetrieben werden und deren ununterbrochene Fahrt-Strecke mit einer Tankfüllung Treibstoff bis zu 600 km (und mehr) beträgt. Zu dem ist die flächendeckende Installation von Elektro-Ladesäulen – zur Gewährleistung eines problemlos funktionierenden Einsatzes und Betriebes von E-Batterien getriebenen Automobilen – eine kostspielige Angelegenheit.
  • Eine zusätzliche Reduzierung der Fahrt-Strecke, die mit einer E-Batterieladung erreichbar ist, tritt ein, wenn die für den Antrieb des Automobils eingesetzte elektrische Energie teilweise für die Heizung im Automobil genutzt wird, was sich besonders in der kalten Jahreszeit auswirkt.
  • Eine mögliche Alternative – um zumindest den Nachteil der relativ langen Ladezeiten von E-Batterien zu verkürzen – könnte die sog. Hochgeschwindigkeits-Aufladung (Fast Charge) darstellen. Dieses Aufladeverfahren beeinträchtigt jedoch (beim derzeitigen Stand der Batterie-Technik) wegen seiner hohen Materialbelastung die Lebensdauer der E-Batterie und stellt daher z. Zt. keine sinnvolle technische Lösung für die Reduzierung der Ladezeiten von E-Batterien, die zum Antrieb von Automobilen eingesetzt werden, dar. (It. Fraunhofer-Institut für Produktions-Technik und Automatisierung).
  • Außerdem besteht die Gefahr, dass durch Schnell-Aufladungen hohe Schwankungen im Stromnetz der Energie-Versorger auftreten können und dieses dadurch nicht stabil verbleibt. Um diese vorbeschriebenen, gravierenden Nachteile hinsichtlich reduzierter Fahrt-Strecke und begrenzter Nutzungs-Zeit von E-Batterie angetriebenen Automobilen weitestgehend auszugleichen, schlage ich vor, das Wechseln der E-Batterie im teilautomatisierten, automatisierten und mobilen Ablaufverfahren durchzuführen.
  • Der Wechsel-Vorgang wird dabei in sogenannten E-Batterie-Wechselstationen durchgeführt, entsprechend der Energie-Versorgung durch Betanken der von Verbrennungs-Motoren angetriebenen Automobile an den heutigen Tankstellen. Dabei sind E-Batterie-Wechselzeiten zu erwarten, die der heutigen zeitlichen Dauer für das Betanken eines, von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Automobils annähernd entsprechen.
  • Selbst für den möglichen Fall, dass es in Zukunft gelingt die Speicherkapazität für die elektrische Ladung von E-Batterien zu erhöhen (wobei sich damit auch die Ladezeit verlängern dürfte) wird ein schneller Wechsel der zum Antrieb von Automobilen eingesetzten E-Batterien – sowohl für den Langstrecken-Dauerbetrieb, als auch für einen täglich sich summierenden Kurzstreckenbetrieb – die Voraussetzung sein für eine flächendeckende Einführung von Automobilen, die ausschließlich mittels E-Batterie angetrieben werden.
  • Durch die vorgeschlagenen E-Batteriewechsel-Verfahren entfällt damit die Begrenzung der Benutzung von E-Batterie angetriebenen Automobilen im Vergleich mit Automobilen, die von Verbrennungsmotoren angetrieben werden, hinsichtlich Fahrt-Strecke und Nutzungs-Zeit.
  • Die Realisierung der teilautomatisierten, automatisierten und mobilen Wechselverfahren von E-Batterien, die zum Antrieb von Automobilen eingesetzt werden, ist dadurch gekennzeichnet, dass die technischen und organisatorischen Maßnahmen sowie die Informations-/Datenabläufe wie vorgeschlagen durchgeführt werden.
  • Stand der Technik
  • Das Thema: „E-Batteriewechsel und zugehörige Station” wird in zahlreichen Patentschriften behandelt.
  • Folgende Patentschriften wurde in Betracht gezogen:
    DE 20 2011 003 345 U1
    DE 20 2008 011 762 U1
    DE 10 2011 100 781 A1
    DE 10 2009 053 358 A1
    DE 10 2009 053 050 A1
    DE 10 2009 035 253 A1
    DE 10 2009 019 185 A1
    DE 10 2009 018 180 A1
    DE 100 20 573 A1
    DE 20 2011 004 219 U1

    DE7525197U
    DE 24 22 960 A1
    AU 2008 200 543 A1
    FR 2 335 961 A1
    US 5 542 488 A
    US 4 102 273 A
    US 4 334 819 A
    DE 20 2009 013 562 U1
    DE 101 38 480 B4
    DE 20 2010 006 526 U1

    DE 10 2009 034 689 A1
    DE 26 57 225 A1
    WO 1994/13508 A1
    DE 36 15 312 A1
    US 5 452 983 A
    DE 10 2006 047 654 A1
    DE 694 25 511 T2
    DE 00 0002 422 960 A1
  • Die Idee, den Wechsel der E-Batterie durch den Fahrzeugboden vorzunehmen wird dabei in den verschiedensten Varianten beschrieben. Auch der seitliche Aus- bzw. Eintrag aus/in das Fahrzeug wird in vielen Arbeiten behandelt.
  • Darüber hinaus werden auch Verfahren beschrieben, mit denen die E-Batterie (oder gebündelte kleine E-Batterie-Einheiten) nach oben aus dem Fahrzeug entnommen bzw. von oben wieder eingesetzt werden.
  • Zur Kategorie der Vorschläge den Wechselvorgang der E-Batterie von unten durch den Fahrzeugboden durchzuführen zählt die Patentschrift DE 20 2011 003 345 U1 . Eine Einzelbatterie – wie auch gekoppelte Akkus – werden als Paket in entsprechender Aufnahme-Einrichtung unter das Fahrzeug transportiert, angehoben und im Fahrzeugboden verriegelt.
  • Auch nach Patentschrift DE 20 2008 011 762 U1 erfolgt der E-Batteriewechsel durch den Fahrzeugboden ebenso nach den Patentschriften DE 10 2011 100 781 A1 und DE 10 2009 053 358 A1 , wobei die Positionierung des Fahrzeugs zum E-Batteriewechsel mittels automatisch anstellbarer Spurführung und Schlepperkette erfolgt.
  • Mit der Patentschrift DE 10 2009 053 050 A1 wird über den Ausbau, Transport und den Wiedereinsatz einer E-Batterie durch den Fahrzeugboden mittels verfahrbarem Hubtisch informiert, wobei eine Kamera und ein Bildauswerteverfahren zum Einsatz kommen.
  • Weiterhin werden nach den Patentschriften:
  • Verfahren des E-Batteriewechsels durch den Fahrzeugboden behandelt.
  • Nach Patentschrift DE 100 20 573 A1 wird das Automobil, dessen E-Batterie gewechselt werden muss, auf Säulen abgestellt, bevor der Wechsel durch den Fahrzeugboden erfolgt.
  • Allen diesen Vorschlägen bezüglich des Wechsels der E-Batterie durch den Boden des Fahrzeugs ist gemeinsam, dass Zusatzaggregate für den An- und Abtransport, sowie der Aufladung und Lagerung der E-Batterie aufgeführt werden.
  • Ein Problem stellt stets die notwendige, exakte Positionierung des Automobils zum E-Batteriewechsel dar, dass auf verschiedenste Art versucht wird, gelöst zu werden. Ein weiteres Problem – das im Zusammenhang des E-Batteriewechsels durch den Fahrzeugboden auftritt – stellt die Verschmutzung des Automobil-Unterbodens durch den Fahrbetrieb dar, wobei nur in einzelnen Fällen dazu eine Aussage gemacht wird.
  • Die Lösung des Problems – Verschmutzung des Automobil-Unterbodens – ist auch nicht hinreichend angesprochen durch ein japanisches Patent „Retter Place”, bei dem auch Schlepperkette und Hubtisch für die Positionierung des Automobils zum Einsatz kommen, bevor der E-Batteriewechsel durch den Fahrzeugboden vorgenommen wird.
  • Für das Problem der Unterboden-Verschmutzung des Fahrzeugs in Bezug auf einen automatisierten E-Batterie-Wechsel kann nur eine gründliche Unterboden-Wäsche vor dem E-Batterie-Wechsel eine mögliche Lösung darstellen, die jedoch zusätzliche Kosten verursacht sowie Einfluss auf die Gebrauchsdauer des Fahrzeugs haben dürfte.
  • Der seitliche Aus- bzw. Eintrag der E-Batterie in das Fahrzeug wird mit der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2011 004 219 U1 beschrieben. Darin wird vorgeschlagen mehrere entlang der beiden Längsseiten durch das Fahrzeug – den Fahrzeugachsen parallel verlaufende tunnelförmige Öffnungen – oberhalb des Fahrzeugbodens, einzubauen, in die mittels sog. Wechseleinheiten lanzettförmig ausgebildete E-Batterien aus- bzw. eingeschoben werden. Auch hier tritt das Problem der exakten Positionierung des Fahrzeugs zum E-Batteriewechsel auf.
  • Mit der Offenlegungsschrift DE 26 57 225 A1 wird der Ein-/Austrag einer E-Batterie seitlich in ein Automobil beschrieben.
  • Zu diesem Zweck ist ein durchgehender Tunnelraum im Automobil installiert, der auf beiden Seiten des Automobils Öffnungen aufweist, durch die die entladene E-Batterie aus dem Fahrzeug entnommen wird bzw. die einsatzfertige E-Batterie eingesetzt wird.
  • Auf dem Tunnelboden sind Flachschienen installiert, die parallel zu den Fahrzeug-Achsen verlaufen.
  • Der Transport der E-Batterie zum Automobil erfolgt mittels eines handbedienten Transportwagens, auf dem eine hydraulisch auf- und ab bewegbare Plattform installiert ist, auf der wiederum eine mit Rollen bestückte Wanne installiert ist, in der die E-Batterie abgestellt ist.
  • Manuell wird der Transportwagen vor einer der Tunnel-Öffnungen gefahren, die auf- und abfahrbare Plattform in Position zu den im Automobil verlegten Schienen bewegt und die Wanne mit der darin befindlichen E-Batterie über die Schienen in die Aufnahme-Position im Automobil geschoben. Ein Klinken-System kombiniert mit Zahnstangen verhindert eine Vorwärts/Rückwärts-Bewegung der Wanne und damit der E-Batterie.
  • Sämtliche Bewegungen der aufgeführten Konstruktions-Elemente erfolgen per Hand, wobei die exakte Position des Transportwagens senkrecht vor das Automobil und die Schienen sicher Zeit beanspruchen wird. Das dürfte auch für die exakte Positionierung der E-Batterie gelten.
  • Bei der Druckschrift WO 1994/13508 A1 handelt es sich um ein US Patent, das die Be-/Entladung eines E-Batterie-Paketes in ein Fahrzeug (elektrisch-betriebenes Bodenreinigungs-Gerät) beschreibt. Der Ein- und Aushub des E-Batterie-Paketes erfolgt mittels eines mit Rollen bestückten Transport-Karren auf dessen Ablage-Fläche eine Plattform bewegt wird, die ebenfalls an ihrer Unterseite Rollen installiert hat. Die Bewegung der Plattform auf der Ablagefläche des Transport-Karren – senkrecht zu den Achsen des Transport-Karren – wird durch Führungsschienen gewährleistet.
  • Im Fahrzeug sind Führungsschienen in Form einer Rahmenkonstruktion verlegt, über die der Transport-Karren bis zu einer definierten Position im Fahrzeug bewegt wird.
  • Sowohl der Transport-Karren auf den Schienen im Fahrzeug als auch die bewegliche Plattform auf dem Transport-Karren sind mit Mechanismen, die bei dem Eintransport des E-Batterie-Paketes in das Fahrzeug selbstständig als Verriegelung funktionieren, ausgerüstet.
  • Bei der Positionierung des E-Batterie-Paketes im Fahrzeug erfolgt der Kontaktschluß für die elektrische Verbindung: Fahrzeug-E-Batterie mittels eines Kontakt-Mechanismus in Bajonett-Form. Sämtliche Bewegungen der einzelnen und der kombinierten Verfahrensabläufe erfolgen per Hand.
  • Das senkrechte Auffahren des Transport-Karren mit der darauf positionierten Plattform und des darauf abgesetzten E-Batterie-Paketes in das Fahrzeug und innerhalb des Fahrzeugs wird durch Führungsschienen gewährleistet.
  • Keine definierte Aussage werden zu dem Punkt: Höhen-Unterschied der Fahrzeugöffnung für die Aufnahme der E-Batterie gemacht. Ebenso wenig zur Positionierung des E-Batterie-Paketes im Fahrzeug bzgl. Transport-Bewegung des E-Batterie-Paketes von der Plattform auf die Position im Fahrzeug.
  • Die Verriegelung und die Herstellung des elektrischen Kontaktes zwischen E-Batterie-Paket und Fahrzeug werden ausführlich behandelt.
  • Die Offenlegungsschrift DE 36 15 312 A1 behandelt das Auswechseln einer elektrischen Stromquelle eines beweglichen Gerätes mittels eines Arbeitsarms, wobei das über Magnetschienen bewegte Gerät an eine Station, in der entladene und einsatzfertige E-Batterien gelagert sind, angedockt wird.
  • Die exakte Positionierung des Geräts an der ortsfesten Station erfolgt mit Hilfe von Positioniermitteln in Form von Zapfen (stationsseitig) sowie Aufnahme-Vorrichtungen am beweglichen Gerät, in die die Zapfen bei Annäherung des Gerätes in die Station einrasten.
  • Sensoren als Hilfsmittel unterstützen das Andocken des beweglichen Gerätes an die Station. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll der Wechsel der Stromquelle, die das bewegliche Gerät als Teil eines Transportwagens, der zum Arbeitseinsatz benutzt wird, mit Energie versorgt und ohne Zeitverlust bzw. Stillstand durchgeführt werden.
  • Durch den Vorgang des Andockens des beweglichen Geräts an die Station mit Hilfe der Positionierungs-Elemente ist es möglich, dass eine exakte ortsfeste Positionierung des Gerätes, auf dem eine drehbare Konstruktion mit Greiferarm zum Wechseln der E-Batterie installiert ist, erreicht wird, die auch den automatisch gesteuerten Ablauf des Wechselvorgangs gewährleistet.
  • Bei dem vorbeschriebenen Vorgang handelt es sich darum, dass ein bewegliches Gerät über festliegende Schienen an eine feststehende Station angedockt wird. Dabei entstehen jedoch keinerlei Relativ-Bewegungen der einzelnen beteiligten Konstruktionsteile (bewegtes Gerät, Schienen, Station) untereinander, die den Positionierungsvorgang beeinflussen können bzw. Probleme aufwerfen, die zusätzliche Lösungsvorschläge erfordern.
  • Bei der Druckschrift US 5 452 983 A handelt es sich um ein US-Patent, das den E-Batterie-Austausch am Beispiel eines Pick-Ups (offener Kastenwagen) und E-Batterie-Einheiten als sogenanntes E-Batterie-Paket (mehrere kleinere E-Batterien zusammengefasst bilden ein E-Batterie-Paket von ca. 700–800 kg) beschreibt.
  • Auf einer ebenen Arbeitsplattform – verstellbar in der Höhe-, sind einsatzfertige E-Batterie-Pakete abgestellt.
  • An einer Seitenkante der Arbeitsplattform wird das Fahrzeug mit seiner Ladefläche für den Wechsel des E-Batterie-Paketes positioniert.
  • Auf der Arbeitsplattform wird eine Transportplatte manuell bewegt, an deren Unterseite Rollen und Luftventile installiert sind, die über eine Schlauchverbindung mit komprimierter Luft gespeist werden. Mit dieser pneumatisch anhebbaren Transportplatte wird das entladene E-Batterie-Paket von der Abstellfläche im Automobil entnommen und mittels der installierten Rollen über die Arbeitsplattform bewegt bzw. auf dieser abgestellt. Das Einsetzen eines einsatzfertigen E-Batterie-Paketes erfolgt im umgekehrten Verfahren.
  • Die Ankopplung des Fahrzeugs an die Arbeitsplattform wird ausführlich beschrieben.
  • Das Fahrzeug fährt rückwärts auf die Arbeitsplattform zu. Damit die Anfahrt quasi senkrecht erfolgt, dient eine kanalartige Führungsschiene für eines der Hinterräder als Leitspur.
  • Der direkte parallele Kontakt zwischen der Fahrzeug-Rückseite und der Anfahrseite der Arbeitsplattform erfolgt dadurch, dass an der Arbeitsplattform zwei Zapfen angebracht sind, die beim Zurücksetzen des Fahrzeugs in je eine der Aufnahme-Einheiten, die hinten am Fahrzeugboden installiert sind, eingeschoben werden. Diese Zapfen-Verbindung sorgt dafür, dass das Niveau des Fahrzeugbodens, auf dem das E-Batterie-Paket positioniert ist, und das Niveau der Arbeitsplattform während des E-Batterie-Wechsels gleich bleiben. Über eine Brückenverbindung über der Trennlinie Fahrzeug/Arbeitsplatte erfolgt dann der E-Batterie-Austausch mit Hilfe der pneumatisch gelifteten Transport-Platte im Handbetrieb.
  • Es kann angenommen werden, dass das Einführen der zylindrischen Zapfen in die Aufnahme-Einheiten einiges Spiel zwischen diesen beiden Konstruktions-Teilen erfordert. Da eine exakte Führung eines Hinterrades des Fahrzeugs mittels der (relativ kurzen Führungsschiene) sicher nicht ohne Probleme zu bewerkstelligen ist und darüber hinaus auch Zeit beansprucht.
  • Mit der Patent-Anmeldung DE 10 2006 047 654 A1 wird das Einsetzen bzw. Herausnehmen von Energie-Speichern in das Fahrzeug (z. B. E-Batterien) mit Hilfe eines rotierenden Magazins – entsprechend dem Paternoster-Verfahren, das seitlich am Fahrzeug vorbei operiert – beschrieben. Der Ein-/Austrag des Energie-Speichers in/aus dem Automobil erfolgt durch eine Öffnung in der Seite des Fahrzeugs. Zum Wechsel der E-Batterie wird das Automobil vor das rotierende Magazin gefahren. Zur besseren Positionierung eines Magazinfachs vor die seitliche Öffnung im Automobil kann das rotierende Magazin auf- und ab bewegt werden, wobei optische Hilfsmittel eingesetzt werden können.
  • Das Ein-/Austragen der E-Batterie kann, laut Patent-Schreiben-, mit jedem beliebigen Betätigungs-Mechanismus bzw. per Hand durchgeführt werden. Im rotierenden Magazin sind unterschiedliche E-Batterie-Typen abgelegt.
  • Die Rotation des Magazins erfolgt solange, bis ein Fach mit dem benötigten Energie-Speicher vor dem Automobil erscheint, der dann in das Automobil eingesetzt wird.
  • Da die Patentschrift keine definierte Aussage über das Einsetzen/Herausnehmen der Energie-Speicher in/aus dem Fahrzeug enthält, – dazu ist eine exakte ortsfest Positionierung des Automobils die Voraussetzung – kann zum Handling des Akkumulatoren-Austauschs als solches nicht Stellung genommen werden werden.
  • Weiterhin dürfte die Vielzahl der E-Batterie-Typen die Anzahl der Fächer des rotierenden Magazins übersteigen, so dass für etliche Automobil-Typen kein E-Batteriewechsel an einer solchen Wechselstation stattfinden kann.
  • Laut Patent-Schreiben wird ein solcher Fall mit dem Aufleuchten einer roten Lampe angezeigt.
  • Bei der Druckschrift DE 694 25 511 T2 handelt es sich um die Übersetzung eines US-Patentes, das das Ersetzen einer E-Batterie in ein elektrisch betriebenes Fahrzeug behandelt.
  • Die Basis-Idee ist, dass die E-Batterie in einem tunnelförmigen Raum im Automobil installiert ist, der auf beiden Seiten eine Öffnung in der Karosserie aufweist, durch die die entladene bzw. einsatzfertige E-Batterie aus- bzw. eingebracht werden kann. Die Bewegung der E-Batterie von der Einsatz-Position auf einem Transportband in das tunnelförmige Aufnahme-fach des Automobils erfolgt mittels eines Schiebe-Kolbens. Dabei wird gleichzeitig die entladene E-Batterie aus dem Automobil herausgedrückt.
  • Auf der Austragsseite übernimmt dann eine Zahnrad-Konstruktion den Weitertransport. Zu diesem Zweck weist der E-Batterie-Körper entsprechende Vertiefungen auf.
  • Über eine Endlos-Transport-Schleife – vorbei an einer Test- und Aufladestation – wird die einsatzfertige E-Batterie wieder auf den Einschub-Platz transportiert, der auf dem Niveau des Tunnels im Automobil liegt.
  • Es wird mit dieser Patentschrift ganz allgemein das Ablauf-Verfahren beschrieben ohne auf wichtige Voraussetzungen für einen kontinuierlichen E-Batterie-Wechsel einzugehen wie:
    Exakte, ortsfeste Positionierung des Automobils in Bezug auf die Zufuhr-Linie der E-Batterie, sowie über die Nahtstellen-verbindung: Automobil zu der Transport-Linie auf der Ein- bzw. Austragsseite.
  • Ebenfalls wird keine Aussage gemacht über die Bewegung der Batterie innerhalb des Automobils für den automatisierten, kontinuierlichen Wechselablauf. Es wird mehrfach der allg. „Fachmann” angeführt, der entsprechende Vorstellungen einbringen kann.
  • In der Patent-Schrift US 4 102 273 A wird sehr ausführlich die exakte Positionierung des Automobils für einen E-Batterie-Wechsel behandelt.
  • Eine Fahrbahn, auf der das Automobil zum E-Batterie-Wechsel auffährt, wird rechtwinklig zur Fahrrichtung von einem Schienenpaar gekreuzt. Unmittelbar vor der Schienenquerung ist ein Teil der Fahrbahn erhöht angeordnet. Direkt hinter der Schienen-Querung (in Fahrtrichtung) ist eine wannenartige Konstruktion in der Fahrbahn installiert, an deren Unterseite Rollen montiert sind und die per Elektro-Antrieb auf Schienen, die parallel zur Auffahrt-Richtung verlegt sind, bewegt werden kann.
  • In der Bodenfläche der Wanne ist in einer Aussparung (senkrecht zur Fahrrichtung) eine ebene Platte installiert, die ebenfalls per Elektromotor angetrieben – im Gleitverfahren hin und her bewegt werden kann. In der ebenen Platte sind flache Vertiefungen eingearbeitet.
  • Die Wannenkonstruktion hat an der Auffahrseite einen wulstigen Rand. Das auffahrende Automobil überfährt mit den Vorderrädern den wulstigen Rand der Wanne. Anschließend wird das Automobil mit den Vorderrädern in den Vertiefungen der ebenen Platte stehend abgestellt.
  • Die Hinterräder des Automobils stehen dabei auf dem erhöhten Teil der Fahrbahn und befinden sich mit den Vorderrädern auf dem gleichen Niveau.
  • Über die Schienen, die die Fahrbahn rechtwinklig queren, wird ein mobiles Transportgerät mit der E-Batterie auf das Automobil zu bewegt.
  • Die Öffnung für den E-Batterie Ein- und Austrag kann sich an der Seite des Fahrzeugs befinden oder in dessen Bodenplatte, da das Transportgerät mit der E-Batterie sowohl seitlich an – und in flacher Ausführung – auch unter das Fahrzeug gefahren werden kann.
  • Die Auflage-Platte des Transport-Geräts, auf der die E-Batterie abgestellt ist, ist höhenverstellbar angeordnet. Mittels der geradeaus verfahrbaren Wannen-Konstruktion sowie der darin – rechtwinklig zur Wannen-Bewegung – seitlich bewegten Vorderräder kann das Automobil mit seiner E-Batterie-Wechsel-Öffnung exakt zur Auffahrlinie des Transportgerätes (mit der E-Batterie) in Position gebracht werden.
  • Es werden in der Patentschrift keine definierten Verfahren zum eigentlichen E-Batterie-Wechsel, – vom Transportgerät in das Automobil und zurück-, beschrieben.
  • Da die Korrektur-Bewegungen des Automobils für seine exakte Positionierung zur Schienenlinie des Transportgerätes mittels Wannenbewegung (vorwärts/rückwärts) sowie der beweglichen Bodenplatte (mit den Vertiefungen) seitlich (links/rechts) – wobei letzteres nur für die Vorder-Räder erfolgt – erfolgen, die Hinter-Räder jedoch auf der erhöhten Fahrbahn verbleiben, erfolgt eine winklige Verschiebung der Fahrzeug-Achse zur Schienenlinie des E-Batterie-Transportgerätes.
  • Dies muss zu einem keilförmigen Abstandsspalt zwischen Automobil und E-Batterie-Ablage führen. Welche Größe dieser Spalt einnimmt (z. B. maximal) und welche Auswirkungen sich daraus ergeben, hängt von dem jeweiligen Wechselverfahren ab.
  • Bei manuellem E-Batterie-Wechsel wird dies keine Auswirkungen haben. Bei automatisierten Wechsel-Verfahren könnten durch die Winkel-Verschiebung der Fahrzeug-Längsachse Probleme entstehen.
  • Die Beseitigung dieses keilförmigen Abstandes zwischen den Kantenlinien der Ablagefläche der E-Batterie im verfahrbaren Transport-Gerät und der Ablagefläche im verfahrbaren Automobil ist mit den beschriebenen Verfahren möglich durch weiteres Verschieben der Fahrzeug-Position, was allerdings Zeit beanspruchen wird.
  • Es wird ferner keine Aussage in der o. g. Patentschrift gemacht zur Verschmutzung des Fahrzeug-Unterbodens während der Fahrt und deren Auswirkungen auf den E-Batterie-Wechsel besonders wenn dieser automatisch durchgeführt werden soll.
  • Mit der Offenlegungsschrift DE 00 0002 422 960 A1 wird eine E-Batterie-Wechselstation beschrieben, bei der die E-Batterie im Durchschiebverfahren gewechselt wird.
  • Zu diesem Zweck sind im Automobil ein Tunnel und in der Karosserie zwei Öffnungen installiert. Die E-Batterien werden an einer Seite des Fahrzeugs mit einem endlosen Förderband, angeordnet nach dem Patenoster-Prinzip, für den Wechsel zur Verfügung gestellt. Die Positionierung des Automobils vor das entsprechende Paternoster-Fach erfolgt dabei in Höhenrichtung, durch eine heb- und senkbare Auffahrplattform auf die das Fahrzeug zum E-Batterie-Wechsel auffährt. Die Vorwärts/Rückwarts-Bewegung bzw. die Bewegung zur Seite erfolgt durch zwei Schwenkarme. Am Automobil sind für diesen Zweck Anschlag-Bleche installiert. Der Transport der E-Batterie in und aus dem Automobil wird nicht behandelt.
  • Das Anbringen der sogenannten Anschlag-Bleche am Automobil der verschiedenen Typen und Größen dürfte Kunden schwer zu vermitteln sein.
  • Weitere Vorschläge, bei denen der E-Batteriewechsel von einer Seite des Fahrzeugs vorgenommen wird – verbunden mit der Ausbildung von parallel zu den Achsen des Fahrzeugs verlaufenden schacht- oder tunnelförmigen Räumen, werden in folgenden Ausführungen behandelt. Patentschriften:
  • Der Austausch der E-Batterie nach oben wird beschrieben mit Patentschrift DE 20 2009 013 562 U1 . Dabei ist die E-Batterie über der Vorderachse des Fahrzeugs positioniert und wird – nach Öffnen der Haube – nach oben entnommen unter zu Hilfenahme einer Kamera, die die E-Batterieposition erkennt und den mechanischen Wechsel unterstützt.
  • Auch mit Patentschrift DE 101 38 480 B4 wird der Austausch der E-Batterie mit Hilfe von seitlich neben dem Fahrzeug postierten Zu-/Abfuhrtischen bewerkstelligt.
  • Nach Patentschrift DE 20 2010 006 526 U1 werden zahlreiche kleine Akkus, die ebenfalls als Paket über der Vorderachse des Fahrzeugs platziert sind, per Hand gewechselt.
  • Nach Patentschrift DE 10 2009 034 689 A1 betrifft die Erfindung ein Wechselakku-Kreislauf-System zum Betanken von Elektro-Kraftfahrzeugen an elektrischen Tankstellen. Die Kraftfahrzeuge umfassen jeweils eine Mehrzahl von durch den Nutzer austauschbaren gleichartigen Wechsel-Akkumodulen. Eine Steuereinrichtung steuert die Energieentnahme aus den Wechsel-Akkumodulen selektiv derart, dass die Wechsel-Akkumodule einzeln oder gruppenweise sukzessive entladen werden. Die Tankstellen weisen Ladeautomaten auf, an denen die Batterieanordnung eines Kraftfahrzeugs aufgetankt wird, indem selektiv die entladenen Wechsel-Akkumodule gegen gleichartige aber geladene Wechsel-Akkumodule ausgetauscht werden.
  • Ausgehend von einem solchen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welche einen schnellen und technisch nachvollziehbaren Wechsel einer Elektro-Batterie ermöglichen, die zum Antrieb eines Automobils eingesetzt wird. Gewährleistet wird dies u. a. insbesondere durch die exakte Positionierung des Automobils während des E-Batterie-Wechsels. Darüber hinaus entfällt mit der vorliegenden Erfindung z. B. auch eine Beeinträchtigung des E-Batterie-Wechsels durch Verschmutzung des Automobil-Unterbodens, wie sie bei den Vorsachlägen zum E-Batterie-Wechsel von unten durch den Fahrzeugboden auftritt. Gelöst wird die Aufgabe des teilautomatisierten, automatisierten und mobilen Wechsels einer Elektro-Batterie, die zum Antrieb von Automobilen eingesetzt wird mit den Vorrichtungen gemäß den Ansprüchen 1, 11, und 13, sowie mit den Verfahren gemäß den Ansprüchen 7, 12 und 17.
  • Zur Erläuterung der vorgeschlagenen Vorrichtungen und Verfahren sind dem Text folgende 11 Figuren beigefügt:
  • 1 Gesamtübersicht einer Vorrichtung zum Wechseln einer Elektro-Batterie
  • 2 Lageposition der E-Batterie im Automobil
  • 3 Verfahrbares Rahmengestell mit der darin postierten E-Batterie
  • 4 Im Automobil an einer Frontleiste installierte trichterförmige Aufnahme-Einheit
  • 5 Festlegung der Distanz-Werte-horizontal (H) und -vertikal (V)
  • 6 Funktionsweise der Einrichtungen zur Ankopplung der Transport-Schienen-II – auf denen das verfahrbare Rahmengestell mit der eingesetzten E-Batterie bewegt wird – an das Automobil
  • 7 Konischer Zentrier-Dorn, installiert an der Frontleiste der Schienen-II, auf denen das verfahrbare Rahmengestell bewegt wird
  • 8 Vorrichtungen zum Austausch der entladenen E-Batterie gegen eine aufgeladene E-Batterie, sowie deren An- und Abtransport
  • 9 Plattform des mobilen Aggregates zum Wechseln der E-Batterie mit verfahrbarem Rahmengestell und festmontierten Rahmengestellen
  • 10 Mobiles Aggregat zum Wechseln der E-Batterie, die zum Antrieb eines Automobils eingesetzt wird
  • 11 E-Batterie in Flach-Ausführung, die auf der Bodenplatte des Automobils positioniert ist
  • I. Teilautomatisiertes Wechselverfahren einer E-Batterie (2), für den Antrieb von Automobilen (1)
  • – Verfahrensbeschreibung –
    • A. Installation technischer Einrichtungen innerhalb des Automobils (1)
    • B. Installation technischer Einrichtungen außerhalb des Automobils (2)
    • C. Detaillierte Beschreibung (in Stichworten) des organisatorischen Ablaufs, sowie des Informations- und Datenflusses
  • A. Installation technischer Einrichtungen innerhalb des Automobils (1)
  • 1. Lageposition der E-Batterie (2) im Automobil (1)
  • Die Positionierung der E-Batterie (2) im Automobil (1) ist vorzugsweise im Bereich hinter den Rücksitzen, oberhalb vor oder hinter der Hinterachse bzw. im hinteren Teil des Kofferraums (in Abhängigkeit vom jeweiligen Automobiltyp) in einem tunnelförmigen Raum (3) vorzusehen.
  • Fig. 2
  • In diesem tunnelförmigen Raum (3) innerhalb des Automobils (1) ist ein parallel verlaufendes Schienenpaar (5) installiert, das auf der Automobil-Bodenplatte (4) fest verlegt ist oder (z. B.) aufgestelzt auf ihr angeordnet ist.
  • Diese Schienen (5) sind vorzugsweise in Winkelform ausgeführt, mit nach unten zeigender Winkelöffnung und erstrecken sich innerhalb des Automobils (1) auf der Beifahrerseite bis zur Karosserie-Innenwand (6). Die installierten winkelförmigen Schienen (5) verlaufen dabei parallel zur Hinterachse des Automobils (1).
  • Auf diesen Schienen (5) ist ein sog. verfahrbahres Rahmengestell (8) installiert, an dessen Unterseite profilierte Räder in der Spurweite der im Automobil (1) verlegten Schienen (5) angebracht sind.
  • Die Profilierung der Räder (in ihrer Lauffläche) ist der Winkelform der Schienen (5) angepasst. Dieses verfahrbare Rahmengestell (8), in das die E-Batterie (2) eingesetzt ist, dient dieser als Transportmittel.
  • Die Bewegung des mit profilierten Rädern versehenen verfahrbaren Rahmengestells (8) erfolgt mittels Elektromotor und zugehörigem Getriebe. Diese Antriebselemente sind „fahrerseitig” an das verfahrbare Rahmengestell (8) montiert.
  • Fig. 3
  • Das verfahrbare Rahmengestell (8) – mit der darin postierten E-Batterie (2) – ist in seiner Form derart konstruiert, dass es in seiner Endlage (Position während des Fahrbetriebes) mittels Klemmvorrichtung (hydraulisch/elektromotorisch) auf den Schienen (5) fixiert ist.
  • 2. E-Batterie-Entnahmeöffnung in der Karosserie (7)
  • Die mit der Automobil-Bodenplatte (4) verbundenen Schienen (5) erstrecken sich (parallel zur Hinterachse verlaufend) auf der Beifahrerseite des Automobils (1) bis unmittelbar vor die Karosserie-Innenwand (6).
  • In die Karosserie ist – entsprechend der Lageposition des verfahrbaren Rahmengestells (8) (mit der eingesetzten E-Batterie (2)) innerhalb des Automobils (1) auf den Schienen (5) – auf der Beifahrerseite – eine verschließbare Entnahmeöffnung (7) eingelassen, die einen Aus/Eintrag des verfahrbaren Rahmengestells (8) (mit eingesetzter E-Batterie (2)) seitlich aus/in das Automobil (1) gestattet.
  • Die Entnahmeöffnung in der Karosserie (7) ist in die Gestaltung der jeweiligen Automobilkarosserie integriert. Größe und Form der Öffnung hängen dabei von der im jeweiligen Automobiltyp eingesetzten E-Batterie (2) und ihrer Lage im Automobil (1) ab.
  • Die Entnahmeöffnung in der Karosserie (7) ist ferner per Funktionsdaten vom Fahrer zu öffnen und zu schließen (ähnlich dem Tankverschluss bei Automobilen, die von Verbrennungsmotoren angetrieben werden), z. B. durch Aufklappen nach oben oder zur Seite. Die Öffnungsklappe ist dabei mit eigenem Funktionsantrieb versehen.
  • Die beiden Schienen (5), die auf der Beifahrerseite unmittelbar vor der Karosserie-Innenwand (6) der Entnahmeöffnung (7) enden, sind an ihren Enden durch eine sog. Frontleiste (9) verbunden, die ebenfalls durch die Abdeckung der Entnahmeöffnung in der Karosserie (7) (im geschlossenen Zustand) abgedeckt und in deren geöffneten Zustand freigelegt wird.
  • Mittig zwischen den beiden Schienen-Enden (5), ist an der Frontleiste (9) (mit der Verjüngung zum Automobilinneren hinzeigend) eine trichterförmige Aufnahme-Einheit (10) angebracht, deren vorderer = größter Durchmesser in der Ebene der Frontleiste (9) liegt und an dieser befestigt ist. Dabei ist die Aufnahme-Einheit (10) mit ihrem größten Durchmesser – in der Ebene der Frontleiste (9) – unterhalb der Schienenoberkanten angeordnet.
  • Fig. 4
  • Die Länge der zum Automobilinneren trichterförmig zulaufenden Aufnahme-Einheit (10) beträgt ca. 5–10 cm, wobei diese Länge variabel ist.
  • Die Funktion dieser Aufnahme-Einheit (10) wird später erläutert.
  • B. Installation technischer Anlagen außerhalb des Automobils (1)
  • Vorbemerkungen
  • Grundsätzlich orientiert sich im Folgenden das beschriebene teil-automatisierte Wechselverfahren von E-Batterien (2), die zum Antrieb von Automobilen (1) eingesetzt werden, an dem zur Zeit üblichen Betankungsablauf von Automobilen, die von Verbrennungsmotoren angetrieben werden:
    Das Automobil wird als Einzelfahrzeug an die Betankungsanlage gefahren, es erfolgt das Betanken.
  • Das Betanken des Automobils wird (in der Regel) durch den Fahrer vorgenommen, der zu diesem Zweck aus dem Automobil aussteigt, den Tankverschluss öffnet, den Rüssel der Brennstoffzufuhrleitung (per Hand) in die Tanköffnung einführt und das Betanken startet. Anschließend erfolgt – nach der Bezahlung – die Weiterfahrt.
  • Das Betanken stellt dabei eine relativ kurzfristige Unterbrechung des Fahrbetriebes dar und erfolgt im Serienablauf.
  • Diesem vorbeschriebenem Ablaufverfahren folgt im Grundsatz das vorgeschlagene teilautomatisierte Wechselverfahren für E-Batterien (2), die zum Antrieb von Automobilen (1) eingesetzt werden, wobei den speziellen Unterschieden hinsichtlich der Energieform (flüssiger Brennstoff bzw. elektrische Ladung), die zum Antrieb der Automobile eingesetzt und den sich daraus ergebenen technischen Abläufen, Rechnung getragen wird.
  • 1. Informations-Säule (12)
  • Um den teilautomatisierten E-Batteriewechselablauf durchführen zu können, ist ein entsprechender Informationsfluss der relevanten Daten notwendig. Zu diesem Zweck passiert das Automobil (1) – vor Zufahrt zur E-Batterie-Wechselstation (diese wird später beschrieben) – eine Informations-Säule (12). In dieser ist ein elektronisches Lesegerät (37) installiert, das Daten, die auf einer Karte – sog. Car-Chip (36) – gespeichert sind, aufnimmt und diese über eine Daten-Verarbeitungsstelle der E-Batterie-Wechselstation (38) für die Steuerung der im Folgenden beschriebenen technischen Abläufe des E-Batteriewechsels zur Verfügung stellt.
  • Auf dem Car-Chip (36) – im Format der z. Zt. im Gebrauch üblichen Plastikkarten (z. B. EC-, Master-, VISA Card) – sind u. a. nachfolgende Daten hinterlegt.
  • Daten:
    • a) Automobil-Typ
    • b) Automobil-Hersteller
    • c) Datum der Erstzulassung
    • d) E-Batterie(2)-Typ installiert bei Erst-Zulassung des Automobils (1)
    • e) Herstellungs-Datum der E-Batterie (2)
    • f) Serien-Nummer der eingesetzten E-Batterie (2)
    • g) Distanz-Wert-horizontal (H)
    • h) Distanz-Wert-vertikal (V)
    • i) Spurweite der im Automobil (1) installierten Schienen (5)
  • Die Definition der Distanz-Werte-horizontal (H) und -vertikal (V) und ihre Bedeutung für den E-Batteriewechsel wird später erläutert.
  • 2. Fahrbahn-Bodenplatte (14)
  • Nach dem Passieren der Informations-Säule (12) wird das Automobil (1) auf eine rechteckige Fahrbahn-Bodenplatte (14) gefahren, die in der Fahrbahn (13) eingelassen ist. Sie ist Teil der Fahrbahn (13) und liegt mit ihrer Oberfläche auf demselben Niveau wie die Fahrbahn-Oberfläche (= Null-Niveau). Auf dieser ebenen Fahrbahn-Bodenplatte (14) ist ein Bereich markiert, innerhalb dem der Fahrer das Automobil (1) zum E-Batteriewechsel abstellt.
  • Auf der Fahrbahn-Bodenplatte (14) sind – quer (= senkrecht) zur Auffahrt-Richtung – zwei sog. Klemmbalken (16, 17) installiert, je ein Klemmbalken (16) vor und ein Klemmbalken (17) hinter dem markierten Bereich.
  • Die Klemmbalken (16, 17) sind unabhängig von einander – bei paralleler Ausrichtung – (in Fahrtrichtung/gegen die Fahrtrichtung) aufeinander zu bzw. voneinander weg zu bewegen. In ihrer Ausgangsposition (d. h. größtem Abstand voneinander) sind sie versenkbar in der Fahrbahn-Bodenplatte (14) installiert und liegen mit der Oberfläche der Fahrbahn-Bodenplatte (14) auf deren Niveau.
  • Die Ausgangsposition der Klemmbalken (16, 17) – in versenktem Zustand – (bzgl. Ihres Abstandes zueinander) ist dabei so groß bemessen, dass der größte Radabstand zwischen Vorder- und Hinterräder der auffahrenden Automobile der verschiedensten Typen sicher mit diesen Ausgangspositionen überdeckt wird. Die Bewegungen der Klemmbalken (16, 17) werden durch hydraulisch/elektromotorisch arbeitende Antriebs- und Steueraggregate bewirkt.
  • Um die E-Batterien (2) – entsprechend dem im Folgenden beschriebenen Verfahrensablauf – zu wechseln, ist es notwendig, den Mittelpunkt (M) der im Automobil (1) installierten trichterförmigen Aufnahme-Einheit (10) in einer definierten Lage-Position zu positionieren; z. B. auf der Mittelachse zwischen den beiden Schmalseiten (= Kopfseiten) der Fahrbahn-Bodenplatte (14), die senkrecht zur Fahrtrichtung durch den Mittelpunkt der Fahrbahn-Bodenplatte (14) verläuft.
  • 3. Definition der Distanz-Werte-horizontal (H) und -vertikal (V)
  • Fig. 5
    • a) Der Distanz-Wert-horizontal (H) ist als der Abstand zwischen dem Mittelpunkt (M) der trichterförmigen Aufnahme-Einheit (10), die im Bereich der Entnahme-Öffnung der Karosserie (7) mittig zwischen den im Automobil (1) installierten Schienen (5) an deren Frontleiste (9) (= Schienen-Enden) montiert ist und der senkrecht verlaufenden Begrenzungskante des hinteren Klemmbalkens (17) – nach dem Verklemmen des Automobils (1) mittels vorderem (16) und hinterem (17) Klemmbalken -definiert.
    • b) Der Distanz-Wert-vertikal (V) ist als der senkrechte Abstand zwischen dem Mittelpunkt (M) der trichterförmigen Aufnahme-Einheit (10), die zwischen den Schienen-Enden – der im Automobil (1) installierten Schienen (5) – an deren Frontleiste (9) montiert ist und der Oberfläche der ebenen Fahrbahn-Bodenplatte (14), auf der das Automobil (1) zum E-Batterie-Wechsel abgestellt ist, definiert.
  • Damit sind zwei Koordinatenwerte für die Position des Mittelpunktes (M) der trichterförmigen Aufnahme-Einheit (10) definiert. Es sind dabei folgende Voraussetzungen bzw. Bedingungen zu beachten:
    Die Distanz-Werte horizontal (H) und vertikal (V) werden für Neu-Automobile (jeweils für die einzelnen Automobil-Typen) vom Hersteller mittels eines Automobilherstellereigenen Klemmbalken-Systems vermessen. Diese Vermessung findet unter „Ideal”-Bedingungen statt.
    • a) Mit neuer Bereifung
    • b) Mit vom Hersteller vorgeschriebenem Luftdruck für Vorder- bzw. Hinterräder des Automobils (1)
    • c) Ohne Personen- und Sachbeladung des Automobils (1)
    • d) Eine weitere Voraussetzung ist, dass das System der Klemmbalken (16/17) (bzgl. Form und Abmessung), die der Automobil-Hersteller für die Ermittlung des Distanz-Wertes-horizontal (H) benutzt, das gleiche ist, das beim E-Batteriewechsel in der E-Batterie-Wechselstation zum Einsatz kommt.
  • Kommt ein anderes Klemmbalken-System in den verschiedenen E-Batterie-Wechselstationen zur Anwendung, so ist das vom Automobilhersteller angegebene Maß des Distanz-Wertes-horizontal (H) mit den Abmessungswerten für das jeweilig angewendete Klemmbalkensystem für die Steuerung der erforderlichen Positionierung des Automobils (1) zum E-Batterie-Wechsel entsprechend in der Software zu programmieren, um so dem vom Automobil-Hersteller vermessenen Distanz-Wert-horizontal (H) zu entsprechen.
  • 4. Die Funktionslinie (F)
  • Der Schnittpunkt der mittigen Längsachsen-Linie mit der mittigen Querachsen-Linie der Farhbahn-Bodenplatte (14), auf der das Automobil (1) abgestellt wird, die senkrecht aufeinander zu verlaufen, ist der Mittelpunkt der Fahrbahn-Bodenplatte (14). Die mittig verlaufende Querachsen-Linie der Fahrbahn-Bodenplatte (14) ist dabei – in Verlängerung – die Bezugslinie bzw. die Funktionslinie (F), auf der der E-Batteriewechsel stattfindet. Dazu wird der Mittelpunkt (M) der trichterförmigen Aufnahme-Einheit (10), die im Automobil (1) installiert ist, über der mittigen Querachsen-Linie ortsfest positioniert. Die Bewegung des Automobils (1) von seiner Abstellposition (im markierten Bereich) auf der Fahrbahn-Bodenplatte (14) in die sog. E.-Batterie-Wechselposition erfolgt mittels der Klemmbalken (16, 17).
  • In der Software für den Bewegungsablauf der Klemmbalken (16, 17) ist die Positionslage der durch den Mittelpunkt der Fahrbahn-Bodenplatte (14) verlaufenden Mitte-Querachsen-Linie als Bezugslinie bzw. als Funktionslinie (F) abgespeichert.
  • Für die exakte Positionierung der trichterförmigen Aufnahme-Einheit (10), die im Automobil (1) installiert ist, führen die Klemmbalken (16, 17) nachfolgende Bewegungen aus:
    Durch den Startbefehl (der gesamte Wechselablauf wird später stichwortartig beschrieben) für den E-Batteriewechsel des auf der Fahrbahn-Bodenplatte (14) abgestellten Automobils (1) aktiviert, richten sich die beiden Klemmbalken (16, 17) aus ihrer Versenk-Lage auf. Während der vor dem Automobil (1) befindliche Klemmbalken (16) zunächst in der Ausgangsposition verbleibt, bewegt sich der auf der Rückseite des Automobils (1) befindliche Klemmbalken (17) auf das Automobil (1) zu und stoppt seine Bewegung, sobald sich der Distanz-Wert-horizontal (H) zwischen der Bezugslinie bzw. Funktionsline (F) (= der durch den Mittelpunkt der Fahrbahn-Bodenplatte (14) verlaufenden Querachsen-Linie) und der senkrecht verlaufenden Hinterkante des Klemmbalkens (17) eingestellt hat und verbleibt feststehend in dieser Position. Anschließend bewegt sich der vordere Klemmbalken (16) auf das Automobil (1) zu, bis Kontakt zwischen dem hinteren (17) und dem vorderen (16) Klemmbalken sowie den vier Rädern des Automobils (1) hergestellt ist. Danach wird zwischen den beiden Klemmbalken (16, 17) ein definierter Anpressdruck aufgebaut, wobei dieser Anpressdruck nur durch den vorderen Klemmbalken (16) erzeugt wird, während der hintere Klemmbalken (17) in der einmal eingenommen Position verbleibt. Dadurch wird das Automobil (1) für den E-Batteriewechsel in Position gehalten und damit auch gleichzeitig der Mittelpunkt (M) der trichterförmigen Aufnahme-Einheit (10) über der Bezugslinie, bzw. über der Funktionslinie (F) für den E-Batteriewechsel.
  • Fig. 5
  • Damit das Automobil (1) von den Klemmbalken (16, 17) auf der Fahrbahn-Bodenplatte (14) bewegt werden kann, sind – nach dem Abstellen des Automobils (1) die Bremsen zu lösen und das Automobil (1) „gangfrei” zu schalten. Eine weitere Vorbereitung für den E-Batteriewechsel, die automobilsseitig zu treffen ist, ist das Öffnen der Entnahmeöffnung in der Karosserie (7).
  • 5. Weitere installierte technische Einrichtungen für das Verfahren des teilautomatisierten E-Batteriewechsels von Automobilen (1)
  • Das Automobil (1) ist für den E-Batteriewechsel mittels der Klemmbalken (16, 17) in die vorgesehene Position bewegt worden und wird von diesen in der eingenommenen Position exakt gehalten.
  • Der Mittelpunkt (M) der trichterförmigen Aufnahme-Einheit (10) ist damit im Distanz-Wert-vertikal (V) über der ebenen Fahrbahn-Bodenplatte (14) (= Null-Niveau) positioniert.
  • Auf diesen Mittelpunkt (M) zu verläuft als Parallele zur Mitten-Quer-Achsen-Linie der Fahrbahn-Bodenplatte (14) – im Abstand von Distanz-Wert-vertikal (V) – die Funktionslinie (F), auf der der E-Batteriewechsel abläuft.
  • In der Flucht der Funktionslinie (F) ist seitlich (auf der Beifahrerseite des abgestellten Automobils (1)) – senkrecht auf die Fahrbahn-Bodenplatte (14) zu verlaufend – ein Fundament (20) für eine Plattform (21) verlegt.
  • Fig. 1 und Fig. 6
  • Auf diesem Fundament (20) sind Schienen eines ersten Schienenstranges (I) installiert. Die parallel verlaufenden Schienen sind vorzugsweise in Winkelform ausgeführt, wobei die Winkelöffnung nach unten in Richtung Fundament (20) zeigt.
  • Auf diesen Schienen des ersten Schienenstranges (I) ist eine horizontal – in Richtung der Schienen des ersten Schienenstranges (I) – verlaufende, ebene Plattform (21) installiert, an deren Unterseite profilierte Räder, im Abstand der Spurweite der Schienen des ersten Schienenstranges (I) angebracht sind. Die Mittelachse der Schienen des ersten Schienenstranges (I) verläuft in der senkrecht zur Funktionslinie (F) verlaufenden Funktionsebene.
  • Bewegt wird diese ebene Plattform (21) auf den Schienen des ersten Schienenstranges (I) mittels Elektromotor und einem zugehörigen Getriebe. Der Antrieb gestattet auch die Bewegung der ebenen Plattform (21) im Schleichgang vorzunehmen.
  • Auf dieser verfahrbaren, ebenen Plattform (21) ist eine ebene heb- und absenkbare Grundplatte (22) angeordnet. Das Höhenniveau der Grundplatte (22) über der Plattform (21) wird dabei mittels hydraulisch/elektromotorisch wirkender Antriebs- und Steuer-Aggregaten eingestellt. Die Länge der ebenen Grundplatte (22) erstreckt sich – in Richtung Automobil – über die Länge des ersten Schienenstranges (I) hinaus.
  • Auf dieser ebenen Grundplatte (22) sind Schienen eines zweiten Schienenstranges (II) installiert, dessen Mittelachse beim E-Batterie-Wechselablauf in der Funktionslinie (F) liegt.
  • Die parallel-verlaufenden Schienen des zweiten Schienestranges (II) sind ebenfalls vorzugsweise in Winkelform ausgebildet und mit der Winkelöffnung nach unten – Richtung Grundplatte (22) – installiert.
  • Die Schienen des zweiten Schienenstranges (II) verlaufen über die gesamte Länge der heb- und absenkbaren Grundplatte (22). Die Spurweite der Schienen des zweiten Schienenstranges (II), die auf der Grundplatte (22) installiert sind, ist variierbar mittels hydraulisch/elektromotorisch operierenden Bewegungs- bzw. Steuer-Aggregaten.
  • Fig. 6
  • Vorzugsweise sollte die Fundamentierung der Plattform (21), auf der die heb- und absenkbare Grundplatte (22) montiert ist mit der Fundamentierung der Fahrbahn-Bodenplatte (14), auf der das Automobil (1) abgestellt ist, im Verbund – als eine zusammenhängende Einheit – erstellt werden um Höhen-Veränderungen der Fundamente durch Erdboden-Senkungen zu vermeiden.
  • Beim E-Batterie-Wechsel liegt die Mitten-Achse der Schienen des zweiten Schienenstranges (II) in der Funktionslinie (F), d. h. sie liegt mit dem Abstand: Distanz-Wert-vertikal (V) über der Fahrbahn-Bodenplatte (14), auf der das Automobil (1) abgestellt ist. Damit liegt sie im selben Abstand über der Fahrbahn-Bodenplatte (14) wie der Mittelpunkt (M) der trichterförmigen Aufnahme-Einheit (10), die im Automobil (1) installiert ist.
  • Die Schienen des zweiten Schienenstranges (II) sind auf der ebenen Grundplatte (22) bis zu deren stirnseitigem Ende (vom abgestellten Automobil (1) aus betrachtet) angeordnet, wobei eine Frontleiste (19) den Abschluss bildet.
  • 5.1 Konischer Zentrier-Dorn (23)
  • An diese Frontleiste (19) ist – mittig zwischen den Schienen des zweiten Schienenstranges (II) (in Richtung abgestelltem Automobil (1) zeigend) ein konischer Zentrier-Dorn (23) (Länge: ca. 10–15cm/variabel) angebracht, der mit seiner Mitten-Achse für den E-Batteriewechsel in der Funktionslinie (F) liegt. Die Oberkante des konischen Zentrier-Dorns (23) liegt dabei mit der Oberkante seiner Basis unterhalb der Oberkante der winklig ausgebildeten Schienen des zweiten Schienenstranges (II). Die Mittelachse des konischen Zentrier-Dorns (23), liegt somit ebenfalls in der Funktionslinie (F) (entsprechend der Mittelachse der Schienen des zweiten Schienenstranges (II)) und damit in Linie mit diesem.
  • Fig. 7
  • 5.2 Transport-Einrichtungen, E-Batterie-Abstellplätze (34) und – Bevorratungslager (39)
  • Seitlich (sowohl links wie rechts) der Schienen des zweiten Schienenstranges (II), die auf der heb- und absenkbaren Grundplatte (22) installiert sind, ist je ein elektromotorisch betriebener Rollgang (im Parallel-Verlauf mit den Schienen des zweiten Schienenstranges (II)) installiert.
  • Fig. 8
  • Während ein Rollgang als Anfuhr-Rollgang (24) fungiert, auf dem die einsatzfertige E-Batterie (2) angeliefert wird, dient der andere Rollgang als Abfuhr-Rollgang (25) für entladene E-Batterien (2).
  • Die beiden Rollgänge (24, 25) verbinden die E-Batterie-Wechselstation mit dem E-Batterie-Bevorratungslager (39) für einsatzfertige E-Batterien (2) bzw. mit einer Werkstatt für die Wiederaufladung und Überprüfung der entladenen E-Batterien (2).
  • Die entladenen E-Batterie (2) – positioniert im verfahrbaren Rahmengestell (8) – das über die Schienen des zweiten Schienenstranges (II) antransportiert wird (der komplette Ablauf des E-Batteriewechsels wird weiter hinten stichwortartig beschrieben) wird nach Entnahme aus dem verfahrbaren Rahmengestell (8) mittels des Abfuhr-Rollgangs (25) in die Werkstatt-Abt. der E-Batterie-Wechselstation transportiert. Dort erfolgt eine Zustands-Überprüfung der E-Batterie (2) (auch anhand der zur Verfügung gestellten Informations-Daten), eventuell notwendige Reparaturen, sowie die Wiederaufladung der E-Batterie (2).
  • Die einsatzfertige E-Batterie (2) wird nach Fertigstellung in der Werkstatt mit einem Anhänger versehen, der u. a. folgende Daten bzw. Informationen enthält:
    E-Batterie (2): Typ, Seriennummer, Hersteller, Herstellungsdatum, Aufladedatum, Name, Adresse und Telefonnummer der E-Batteriewechselstation und Name des Bearbeiters
  • Anschließend wird die einsatzfertige E-Batterie (2) dem E-Batterie-Bevorratungslager (39) angeliefert.
  • Um Zeit, Raum und Personalkosten zu sparen, ist dieses Lager in Form eines Hochregal-Lagers zu führen, d. h. dort erfolgt die programmierte Einlagerung der verschiedenen E-Batterien (2) per computergesteuerte Einlagerungs-Einrichtung (Roboter). Ebenso erfolgt mit Hilfe dieser Einrichtung auch die Entnahme der am E-Batteriewechselplatz (35) benötigten einsatzfertigen E-Batterie (2) aus dem E-Batterie-Bevorratungslager (39).
  • Nach Entnahme der benötigten E-Batterie (2) durch die Einlagerungs- bzw. Entnahme-Vorrichtung (Roboter) wird die E-Batterie (2) auf dem Anfuhr-Rollgang (24) abgesetzt und von diesem zum E-Batteriewechsel an die Grundplatte (22) (auf der die Schienen des zweiten Schienenstranges (II) installiert sind) transportiert.
  • Auf dem Weg dorthin erfolgt – an einer Haltestation – die letzte Überprüfung der elektrischen Ladung der E-Batterie (2).
  • Der Transport der E-Batterie (2) – mittels des Anfuhr-Rollgangs (24) – endet an einer festgelegten Stelle neben der Grundplatte (22), so dass die einsatzfertige E-Batterie (2) eine definierte Position (34) am Ende des Transports bzw. bei Stillstand des Anfuhr-Rollganges (24) auf diesem einnimmt.
  • Dieser definierten Position (34), die die einsatzfertige E-Batterie (2) auf dem Anfuhr-Rollgang (24) einnimmt entspricht eine exakt gleiche Position auf dem Abfuhr-Rollgang (25) als Abstellposition für entladene E-Batterien (2).
  • 5.3 Greifer-Konstruktion (29)
  • Zwischen den beiden Transport-Rollgängen (24, 25) – im Parallelverlauf – ist die heb- und absenkbare Grundplatte (22), auf der die Schienen des zweiten Schienenstranges (II) installiert sind, positioniert.
  • Auch auf den Schienen des zweiten Schienenstranges (II) ist eine definierte Stopp-Position (35) für die mit dem verfahrbaren Rahmengestell (8) antransportierten entladenen E-Batterien (2), sowie für die Start-Position der einsatzfertigen E-Batterien (2), festgelegt. Diese Position – des E-Batteriewechselplatzes (35) – liegt im Schnittpunkt der Verbindungslinien, die die beiden definierten Endpositionen (34) der E-Batterie (2) auf den beiden Rollgängen (24, 25) verbindet mit der Mitten-Achslinie der Schienen des zweiten Schienen-Stranges (II).
  • Fig. 8
  • Über den Positionierungs-Endpunkten auf dem Anfuhr- (24) und dem Abfuhr-Rollgang (25) – und damit auch über dem Schnittpunkt ihrer Verbindungslinie mit der Mittelachse der Schienen des zweiten Schienenstranges (II) – ist eine Transporteinheit (26) in Form einer auf Schienen (III) verfahrbaren Rahmenkonstruktion (27) errichtet, an der eine senkrecht auf und ab verfahrbare Säule (28) installiert ist. Am unteren Ende dieser verfahrbaren Säule (28) ist eine Aufnahmevorrichtung in Form einer Greifer-Konstruktion (29) angebracht. Die senkrecht auf und ab verfahrbare Säule (28), die an der horizontal verfahrbaren Rahmenkonstruktion (27) montiert ist – und mit ihr die installierte Greifer-Konstruktion (29) – werden auf dem festgelegten Fahrweg zwischen den E-Batterie-Abstellplätzen (34) auf den beiden Rollgängen mittels E-Motor und entsprechendem Getriebe hin und her bewegt. Die programmierte Steuerung der Bewegungsabläufe der Greifer-Konstruktion (29) ist so ausgelegt, dass – nachdem das verfahrbare Rahmengestell (8) mit der eingesetzten, entladenen E-Batterie (2) die Endposition (35) auf den Schienen des zweiten Schienenstranges (II) erreicht hat – mittels der Greifer-Konstruktion (29) – die entladene E-Batterie (2) aus dem verfahrbaren Rahmengestell (8) entnommen und auf dem Abfuhr-Rollgang (25) abgesetzt wird. Anschließend erfolgt – per Greifer-Konstruktion (29) – das Umsetzen der auf dem Anfuhr-Rollgang (24) bereit stehenden einsatzfertigen E-Batterie (2) in das verfahrbare Rahmengestell (8) auf den Schienen des zweiten Schienenstranges (II). Danach wird das verfahrbare Rahmengestell (8) mit der eingesetzten, einsatzfertigen E-Batterie (2) über die Schienen des zweiten Schienenstranges (II) in Richtung Automobil (1) in Bewegung gesetzt.
  • Die Bewegungen und Steuerungen der Greifer-Konstruktion (29) werden – entsprechend der Software – durch hydraulisch/elektromotorisch arbeitende Antriebs- und Steueraggregate bewirkt.
  • Die Schienen (III) sind vorzugsweise in Winkelform auszuführen, und mit der Winkelöffnung nach unten installiert.
  • 6. Zusatzbemerkungen:
    • 1) Die vom Automobilhersteller ermittelten Maße für Distanz-Wert-horizontal (H) und den Distanz-Wert-vertikal (V) werden als notwendige Informationen für die exakte Positionierung des Automobils (1) auf der Fahrbah-Bodenplatte (14) – zum Zweck des E-Batteriewechsels – benötigt. Dabei werden diese Distanzwerte (H und V) vom Automobilhersteller unter folgenden „Ideal”-Bedingungen gemessen. a) Neuwagen b) Neubereifung (Vorgeschriebener Luftdruck der Bereifung) c) ohne Personen – und Sachzuladung Im realen Fahrbetrieb entstehen jedoch durch Reifenabrieb, Zuladung, abweichenden Luftdruck der Räder (von den vom Hersteller des Automobils vorgeschriebenen Werten) Abweichungen, die Korrekturen erforderlich machen können, auf die bei der Beschreibung des E-Batterie-Wechselablaufs eingegangen wird.
    • 2) Der seitliche Austrag der E-Batterie (2) aus dem Automobil (1) zum Zweck des E-Batteriewechsels wird – entsprechend der vorliegenden Verfahrensbeschreibung – auf der Beifahrerseite des Automobils (1) vorgenommen.
  • Die technischen Abläufe des Wechsels liegen dabei in einer Funktionsebene (F), die senkrecht auf die Auffahrt-Richtung des Automobils (1) auf der Fahrbahn-Bodenplatte (14) zu verläuft.
    • 3) Im Bereich, der durch den rechtwinklingen Verlauf der Linien: Auffahrt-Linie des Automobils (1) auf die Fahrbahn-Bodenplatte (14) und Funktionslinie (F) zueinander gebildet wird, ist die Beobachtung und Überwachung der technischen Abläufe des E-Batteriewechsels gegeben. In diesem Bereich kann vorzugsweise ein Steuerstand (30) installiert werden, von dem aus der E-Batteriewechsel gestartet wird.
  • Fig. 1
  • Außerdem können von diesem Platz aus die Positionierungs-Bewegungen des konischen Zentrier-Dorns (23) (z. B. optisch, graphisch per Display, akustisch usw.) überwacht werden, sowie notwendige Korrekturbewegungen vorgenommen werden, z. B. Änderungen der Automobilposition in horizontaler Richtung mittels Aktivierung des Klemmbalken-Systems (16/17) oder vertikale Korrekturbewegungen der Grundplatte (22) mit den darauf montierten Schienen des zweiten Schienenstranges (II) durch Aktivieren der auf der verfahrbaren Plattform (21) installierten Aggregate für das Anheben bzw. Absenken der Grundplatte (22).
  • C. Beschreibung des technischen Ablaufs des E-Batterie-Wechsels sowie des Informations- und Datenflusses (in Stichworten)
    • 1. Das Automobil (1), dessen E-Batterie (2) gewechselt werden muss, stoppt an der Informations-Säule (12).
    • 2. Der Fahrer steckt den Car-Chip (36). Das Lesegerät (37) liest die auf dem Car-Chip (36) abgelegten Daten und Informationen und sendet diese zur Daten-Verarbeitungsstelle (38) der E-Batterie-Wechselstation. In der Daten-Verarbeitungsstelle (38) sind die im E-Batterie-Bevorratungslager (39) gelagerten einsatzfertigen E-Batterien (2) der verschiedenen Typen gespeichert. Für den Fall, dass der benötigte E-Batterie-Typ nicht auf dem Lager vorhanden ist, leuchtet an der Informations-Säule (12) eine rote Ampel auf, die den Fahrer darüber informiert, dass ein E-Batteriewechsel an dieser E-Batteriewechsel-Station für ihn nicht erfolgen kann. Gleichzeitig wird dem Fahrer auf einem Sichtfeld die Adresse der nächstgelegenen Wechselstation angezeigt, die den benötigten E-Batterie-Typ in ihrem Lager vorrätig hat. Der Fahrer verlässt die E-Batterie-Wechselstation und wird per Navigation zu der angezeigten Wechselstation geleitet. Mit dem Aufleuchten der grünen Ampel an der Informations-Säule (12) wird der Fahrer darüber informiert, dass ein E-Batteriewechsel erfolgen kann.
    • 3. Der Fahrer erhält nach dem Stecken des Car-Chips (36) von der Informations-Säule (12) einen Ausdruck auf dem (u. a.) folgende Daten vermerkt sind: a) Eine lfd. Nummer (fortlaufend z. B. pro Tag) b) Angabe des Datums c) Uhrzeit des Steckens des Car-Chips (36) d) Name und Adresse der E-Batterie-Wechselstation e) Telefon- bzw. Handynummer der E-Batterie-Wechselstation Sämtliche Informationen, die von der Daten-Verarbeitungsstelle der E-Batterie-Wechselstation (38) an die verschiedenen Funktions-Systeme (z. B. Klemmbalken-System (16/17), Hub- und Senksystem der Grundplatte (22), System für die Einstellung der Spurweite der Schienen des Schienenstranges (II), E-Batterie-Bevorratungslager (39) usw.) übermittelt werden, sind mit der lfd. Nummer versehen und an sie gebunden.
    • 4. Nach Stecken des Car-Chips (36) in die Informations-Säule (12) gibt die Stoppschranke (15) die Auffahrt auf die Fahrbahn-Bodenplatte (14) frei, nachdem die Information: „Klemm-Balken (16, 17) in versenkter Endposition” der Daten-Verarbeitungsstelle der E-Batterie-Wechselstation (38) vorgelegen hat.
    • 5. Von der Daten-Verarbeitungsstelle der E-Batterie-Wechselstation (38) werden folgende Daten übermittelt: a) An das Klemm-Balken-System (16/17): der Distanz-Wert-horizontal (H). b) An das Hub/Senk-System der ebenen Plattform (21), das das Höhen-Niveau der Grundplatte (22) mit den darauf installierten Schienen des zweiten Schienenstranges (II) steuert: den Distanz-Wert-vertikal (V). c) An das System zur Verstellung der Spur-Weite der Schienen des zweiten Schienenstranges (II), die auf der Grundplatte (22) montiert sind: die Spur-Weite der im Automobil (1) installierten Schienen (5).
    • 6. Der Fahrer stellt das Automobil (1) im markierten Bereich der Fahrbahn-Bodenplatte (14) ab.
    • 7. Der Fahrer aktiviert (z. B. per Knopfdruck) das Öffnen der Entnahme-Öffnung in der Karosserie (7) auf der Beifahrer-Seite seines Automobils (1). Anschließend löst er mit einem weiteren Kommando die Arretierung des verfahrbaren Rahmengestells (8) (mit eingesetzten E-Batterie (2)) im Automobil (1).
    • 8. Der Fahrer löst die Bremsen des abgestellten Automobils (1) und schaltet es „gangfrei”.
    • 9. Der Fahrer verlässt das Automobil (1) und begibt sich zum Steuerstand (30).
    • 10. Nachdem auf dem Display im Steuerstand (30) die Freigabe der Anlage für den nächsten Wechselvorgang angezeigt worden ist und anschließend die laufende Nummer (für den nächsten E-Batteriewechsel) auf dem Display erscheint, wird damit der Fahrer darüber informiert, dass sein E-Batteriewechsel erfolgen kann. Der Fahrer startet (z. B. per Knopfdruck) den E-Batteriewechsel-Ablauf.
    • 11. Darauf hin wird der Zugang zum Bereich der Fahrbahn (13), in dem die Fahrbahn-Bodenplatte (14) installiert ist (auf der das Automobil (1) abgestellt ist) durch das Herablassen von je einer Schranke (15) – vor und hinter dem Automobil (1) – die seitlich an der Fahrbahn (13) aufgestellt sind, für Personen (während des E-Batteriewechsels) gesperrt.
    • 12. Anschließend werden gleichzeitig das System der Klemm-Balken (16/17), das Hub/Senk-System auf der verfahrbaren Plattform (21) und das System zur Spurweiten-Verstellung der Schienen des Schienenstranges (II) aktiviert. Das Automobil (1) (und damit der Mittelpunkt (M) der im Automobil (1) installierten trichterförmigen Aufnahme-Einheit (10)) wird mittels der Klemm-Balken (16, 17) in die Wechselposition bewegt. Parallel dazu wird die Höhen-Niveaueinstellung der Mittelachse der Schienen des zweiten Schienenstranges (II) und damit die Mittelachse des konisch ausgebildeten Zentrier-Dorns (23) mit dem Distanz-Wert-vertikal (V) in die Funktionslinie (F) bewegt. Die Schienen des zweiten Schienenstranges (II) – installiert auf der Grundplatte (22) – werden gleichzeitig auf die Spurweite der im Automobil (1) installierten Schienen (5) eingestellt.
    • 13. Sobald die vorbeschriebenen Positionierungen abgeschlossen sind, wird die Grundplatte (22) (mit den darauf installierten Schienen des zweiten Schienenstranges (II) und dem an ihrer Stirnleiste angebrachten konischen Zentrier-Dorn (23)) mittels der verfahrbaren ebenen Plattform (21), auf der die Grundplatte (22) heb- und absenkbar montiert ist, automatisch auf das Automobil (1) zu bewegt. Dabei überkragt die Grundplatte (22) die verfahrbare Plattform (21) derart, dass jede Abstell-Position des durch die Klemm-Balken (16, 17) arretierten Automobils (1) auf der markierten Fahrbahn-Bodenplatte (14) von der Grundplatten-Frontleiste (19) (mit dem daran installierten Zentrier-Dorn (23)) erreicht wird. Über Abstand messende Sensoren wird dabei die Bewegung kontrolliert. Ab einem definierten Abstand zwischen Automobil (1) und Grundplatten(22)-Stirnseite erfolgt diese Bewegung nur noch im Schleichgang und wird bei einem Mindestabstand gestoppt. Der Fahrer verfolgt die Bewegung der Grundplatte (22) auf das Automobil (1) zu im Steuerstand. Sollten Korrekturen für die Positionen der trichterförmigen Aufnahme-Einheit (10) und/oder des konischen Zentrier-Dorns (23) notwendig sein, kann der Fahrer diese Korrekturen selbst durchführen, per Betätigung von Steuerhebeln mittels derer das Klemm-Balken-System (16/17) bzw. das Heb- und Senksystem auf der verfahrbaren Plattform (21) aktiviert werden. Dabei handelt es sich um relativ (sehr) geringe Bewegungsstrecken. Die Korrektur-Positionierungen können einzeln aber auch parallel ausgeführt werden. Nach exakter Positionierung der trichterförmigen Aufnahme-Einheit (10) und des konischen Zentrier-Dorns (23) (die dem Fahrer per Display und Freigabe-Information für den E-Batteriewechsel mitgeteilt wird) startet der Fahrer (z. B. per erneutem Knopfdruck) den weiteren Verlauf des E-Batteriewechsels. Alle folgenden Verfahrensabläufe sind miteinander verknüpft und steuern sich in Ihrer Folge selbsttätig und automatisch.
    • 14. Ziel ist es den konischen Zentrier-Dorn (23) exakt in die trichterförmige Aufnahme-Einheit (10) zu bewegen. Sobald der konische Zentrier-Dorn (23) in der trichterförmigen Aufnahme-Einheit (10) positioniert ist, besteht schlüssiger Kontakt zwischen den im Automobil (1) installierten Schienen (5) und den auf der Grundplatte (22) montierten Schienen des zweiten Schienenstranges (II).
    • 15. Die Vorwärtsbewegung der Grundplatte (22) wird gestoppt.
    • 16. Mit dem Kontaktschluss der Schienen-Enden ergeht das Startkommando an das verfahrbare Rahmengestell (8) im Automobil (1), in dem die E-Batterie (2) eingesetzt ist.
    • 17. Mittels des verfahrbaren Rahmengestells (8) wird die E-Batterie (2) über die Schienen (5) im Automobil (1) und die Schienen des zweiten Schienenstranges (II), die auf der verfahrbaren Grundplatte (22) montiert sind, auf den E-Batterie-Wechselplatz (35) unterhalb der Verfahrlinie der Greifer-Konstruktion (29) transportiert. Sobald das verfahrbare Rahmengestell (8) (indem die E-Batterie (2) eingesetzt ist) die Wechselposition (35) eingenommen hat, wird die verfahrbare Rahmenkonstruktion (27) mit der heb- und senkbaren Säule (28), sowie die daran installierte Greifer-Konstruktion (29) automatisch aktiviert. Dabei wird die entladene E-Batterie (2) aus dem verfahrbaren Rahmengestell (8) entnommen und auf der Abstellposition (34) des Abfuhr-Rollgangs (25) abgesetzt.
    • 18. Nach dem Absetzen der entladenen E-Batterie (2) auf dem Abfuhr-Rollgang (25) erfolgt ihr Abtransport in die E-Batteriewerkstatt zur Bearbeitung. Auf dem Weg dorthin wird die E-Batterie (2) mit einem Anhänger versehen, auf dem die laufende Nummer und Car-Chip(36)-Daten ausgedruckt sind, bzw. können diese Daten einem Display entnommen werden.
    • 19. Mit dem Stecken des Car-Chips (36) in die Informations-Säule (12) und dem Lesen der Daten/Informationen wird ebenfalls sofort das E-Batterie-Bevorratungslager (39) von der Daten-Verarbeitungsstelle der E-Batterie-Wechselstation (38) mit den für den E-Batteriewechsel benötigten Daten informiert. Mit Hilfe der Einlagerungs-/Austrage-Einrichtung (Roboter) wird die benötigte E-Batterie (2) auf dem Abfuhr-Rollgang (24) abgesetzt. Daran schließt sich der Transport zum E-Batterie-Abstellplatz (34) unterhalb der Verfahrlinie der Greifer-Konstruktion (29) an. Auf dem Transportweg dorthin wird ein letzter Test bezüglich der E-Batterie-Ladung vorgenommen. Die sofortige Information des E-Batterie-Bevorratungslagers (39) bezüglich des benötigten E-Batterie-Typs ist notwendig, um eine zeitliche Verzögerung bei der Anlieferung der für den E-Batteriewechsel benötigten einsatzfertigen E-Batterie (2) aus dem E-Batterie-Bevorratungslager (39) zu vermeiden.
    • 20. Sobald die einsatzfertige E-Batterie (2) am E-Batterie-Abstellplatz (34) – unter der Verfahrlinie der Greifer-Konstruktion (29) – auf dem Anfuhr-Rollgang (24) positioniert worden ist, erfolgt mit Hilfe der Greifer-Konstruktion (29) das Umsetzen der E-Batterie (2) in das auf den Schienen des zweiten Schienenstranges (II) in Wartestellung stehende verfahrbare Rahmengestells (8).
    • 21. Nach dem Absetzen der einsatzfertigen E-Batterie (2) in das verfahrbare Rahmengestell (8) erfolgt ihr Transport über die Schienen des zweiten Schienenstranges (II) und die im Automobil (1) installierten Schienen (5) in die Endlageposition (Position während des Fahrbetriebs) im Automobil (1). Dabei erfolgt gleichzeitig der Anschluss an das elektrische Leitungsnetz des Automobils (1).
    • 22. Sobald das verfahrbare Rahmengestell (8) mit der eingesetzten, einsatzfertigen E-Batterie (2) die Endlageposition (Position während des Fahrbetriebes im Automobil (1)) eingenommen hat, wird der Fahrer im Steuerstand (30) per Display darüber informiert.
    • 23. Der Fahrer beendet anschließend (z. B. per Knopfdruck) auf dem Steuerstand (30) den E-Batteriewechsel. Mit diesem Kommando wird das Klemm-Balken-System (16/17) aktiviert. Die Klemm-Balken (16, 17) bewegen sich in ihre versenkbare Ausgangsposition.
    • 24. Die Grundplatte (22) wird mit den darauf installierten Schienen des zweiten Schienenstranges (II) und mit ihr der konische Zentrier-Dorn (23) zurück in eine definierte Ausgangsposition – für den nächsten E-Batteriewechsel – bewegt.
    • 25. Sobald die Klemm-Balken (16, 17) ihre Ausgangsposition erreicht haben und in der Fahrbahn-Bodenplatte (14) versenkt abgestellt worden sind, erfolgt automatisch das Kommando an die herabgelassenen Schranken (15), die die Fahrbahn-Bodenplatte (14) mit dem abgestellten Automobil (1) sichern, in ihre Ausgangsposition (aufgestellt) zurück zu kehren. Damit ist die Fahrbahn (13) wieder freigegeben.
    • 26. Der Fahrer begibt sich zu seinem Automobil (1) schließt die Entnahme-Öffnung in der Karosserie (7), aktiviert die Verklemmung der E-Batterie-Einheit (verfahrbares Rahmengestell (8) mit eingesetzter E-Batterie (2)) und fährt das Automobil (1) von der Fahrbahn-Bodenplatte (14). Damit macht er die Fahrbahn-Bodenplatte (14) frei für den nächsten E-Batteriewechsel
    • 27. Anschließend begibt sich der Fahrer zur Kasse. Anhand der laufenden Nummer ist sein E-Batteriewechsel identifiziert und registriert. Er erhält eine Quittung über den bezahlten Betrag. Dieses Quittungsdokument ist mit der laufenden Nummer versehen und enthält u. a. noch folgende Daten für die eingewechselte E-Batterie (2): • Datum • Uhrzeit des E-Batteriewechsels • Batterietyp • Hersteller der E-Batterie (2) • Aufladedatum • Seriennummer des Batterietyps • Name, Adresse und Telefonnummer der E-Batterie-Wechselstation
    • 28. Der Fahrer setzt anschließend seine Fahrt fort.
  • D. Anhang
  • Die im folgenden Anhang aufgeführten technischen und informativen Ausführungen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie sich auf das beschriebene teil-automatisierte Wechsel-Verfahren für E-Batterien (2) beziehen.
    • 1. Der seitliche Austrag der E-Batterien (2) aus dem Automobil (1), ist auch nach vorbeschriebenem Wechselverfahren dadurch gekennzeichnet und durchführbar, wenn die Endlageposition der E-Batterie (2) in den vorderen Teil des Automobils (1) (z. B. in den Bereich über der Vorderachse) verlegt wird.
    • 2. Die entsprechende Software für die Prozesssteuerung und Logistik des E-Batterie-Wechselverfahrens muss entwickelt werden.
    • 3. Die Installation mehrerer E-Batterie/Wechselstationen in Reihe ist möglich, wobei sie mit einer Zentralwerkstatt und einem Zentral-E-Batterie-Bevorratungslager (39) verbunden sind.
    • 4. Der E-Batteriewechsel – entsprechend dem beschriebenen teil-automatisierten Ablaufverfahren – ist dadurch gekennzeichnet, dass – außer dem Fahrer – „vor Ort” d. h. beim technischen Ablauf des E-Batteriewechsels, kein Fremdpersonal benötigt wird.
    • 5. Zuständig und verantwortlich für den einwandfreien Zustand, der in der Werkstatt aufgeladenen und überprüften Wechsel-E-Batterie (2) ist allein die E-Batterie-Wechselstation, die verpflichtet ist entladene E-Batterien (2) auszusortieren und im Fall eines E-Batterie-Ausfalls (einer gewechselten E-Batterie (2)) ersatzpflichtig ist.
    • 6. Die E-Batterie-Wechselstation hat auch für die Vorhaltung einer bestimmten Anzahl je E-Batterietyp Sorge zu tragen. Dabei kann die notwendige vorzuhaltende Anzahl der verschiedenen E-Batterietypen geringer ausfallen, wenn die angelieferten, entladenen E-Batterien (2) umgehend nach Anlieferung wieder einsatzfertig aufbereitet werden.
    • 7. Eine weitere Reduzierung der im E-Batterie-Bervorratungs-Lager (39) vorzuhaltenden Anzahl der E-Batterie-Typen kann erreicht werden, wenn eine gewisse Normung (vor allem hinsichtlich der äußeren Form bzw. ihrer Abmessungen) durchgeführt würde.
    • 8. Die eingewechselten E-Batterien (2), die nach dem vorgeschlagenen Verfahren gewechselt werden, sind so konzipiert, dass sie während längeren Fahrtpausen (z. B. während der Nacht) mit Strom aus einer Steckdose aufgeladen werden können.
    • 9. Beim Kauf eines Automobils (1) wird der zugehörige Car-Chip (36) dem Käufer vom Verkäufer – sowohl beim Neu- als auch beim Gebrauchtwagenkauf – ausgehändigt.
    • 10. Grundsätzlich erfolgt mit dem teil-automatisierten E-Batteriewechsel ein Besitzerwechsel der E-Batterie (2). Die Dokumentation über den Besitzwechsel und Informationen bezüglich der eingewechselten E-Batterie (2) bildet die Quittung über den bezahlten Betrag mit den dort ausgedruckten E-Batteriedaten wie: Hersteller, Typ, Herstellungsdatum, Seriennummer, Spurweite der im Automobil (1) installierten Schienen.
    • 11. Zum Thema Besitzwechsel der E-Batterie wird in dem Kapitel Erklärungen und Vorschläge Stellung genommen.
  • II. Automatisiertes Wechsel-Verfahren einer E-Batterie (2) für den Antrieb von Automobilien (1)
  • – Verfahrensbeschreibung –
    • 1. Das mit Version 1 beschriebene teilautomatisierte E-Batteriewechsel-Verfahren, bei dem die Mithilfe des Automobilfahrers benötigt wird, kann auch – nach entsprechenden zusätzlichen, technischen Installationen – als automatisierte Version beim Wechsel der E-Batterie (2) zur Anwendung kommen. Der E-Batteriewechsel – in seiner automatisierten Version – wird dabei ebenfalls durch den Fahrer gestartet, nach dem er sein Automobil auf dem markierten Bereich der Fahrbahn-Bodenplatte (14) abgestellt hat. Ebenso öffnet der Fahrer des Automobils (1) die Entnahme-Öffnung in der Karosserie (7) (auf der Beifahrerseite) des E-Batterie-Tunnels (3), deaktiviert die Arretierung des verfahrbaren Rahmengestells (8) (mit der eingesetzten E-Batterie (2)) im Automobil (1), löst die Bremsen des Fahrzeugs und schaltet das Automobil (1) „gangfrei”. Der Fahrer begibt sich dann zum Steuerstand (30). Nach Erscheinen seiner Wechselnummer auf dem Display startet der Fahrer anschließend (z. B. per Knopfdruck) den E-Batterie-Wechselvorgang, wobei alle folgenden Verfahrensabläufe automatisiert erfolgen, ohne Eingriff des Fahrers. Dazu ist es erforderlich, dass die notwendigen Positionierungs-Bewegungen des konischen Zentrier-Dorns (23), der an der Frontleiste (19) der Grundplatte (22) zwischen den Schienen des zweiten Schienenstranges (II) montiert ist, bei der Bewegung auf die trichterförmige Aufnahme-Einheit (10) zu, permanent kontrolliert, registriert und gesteuert werden. Zu diesem Zweck ist neben der Installation und dem Einsatz von Sensoren für Abstands- und Positionsmessungen des Zentrier-Dorns (23) in Bezug auf die trichterförmige Aufnahme-Einheit (10) zu, die Entwicklung einer entsprechenden Software erforderlich, die die notwendigen Bewegungen der einzelnen technischen Aggregate Ziel führend steuert.
    • 2. Alle sonstigen für das teilautomatisierte E-Batteriewechsel-Verfahren relevanten technischen Einrichtungen, organisatorischen Abläufe sowie der entsprechende Daten- und Informationsfluss sind auch für das automatisierte E-Batterie-Wechsel-Verfahren voll inhaltlich und voll umfänglich zutreffend.
  • III. Mobiles Wechselverfahren einer E-Batterie (2), für den Antrieb von Automobilen (1)
  • – Verfahrensbeschreibung –
  • Variante 1: Seitlicher Aus- und Eintrag (Beifahrerseite) der entladenen bzw. einsatzfertigen E-Batterie (2) aus dem/in das Automobil (1)
  • Als Alternative zu den beschriebenen Wechselverfahren einer E-Batterie (2) in stationär eingerichteten E-Batterie-Wechselstationen – wie mit Version 1 und 2 beschrieben – wird darüber hinaus ein mobiles E-Batterie-Wechselverfahren angemeldet, dem die gleiche Ausgangsidee für das Wechseln der E-Batterie (2) zu Grunde liegt, wie sie für das teil-automatisierte bzw. automatisierte Wechselverfahren bereits beschrieben worden ist.
  • Im Automobil (1) sind in einem Tunnel (3) Schienen (5) montiert, auf denen ein verfahrbares Rahmengestell (8) (mit der eingesetzten E-Batterie (2)) elektromotorisch bis an die Karosserie-Innenwand (6) bewegt wird.
  • Außerhalb des Automobils (1) ist ein mobiles Aggregat (40) im Einsatz, auf dem ebenfalls Schienen (43) installiert sind.
  • Das mobile Aggregat (40) wird bei dem mobilen E-Batterie-Wechselverfahren auf das abgestellte Automobil (1) zu bewegt bis schlüssiger Kontakt zwischen den Schienen-Enden – der Schienen (5), die im Automobil (1) und den Schienen (43), die auf einer Plattform (41) des mobilen Aggregates (40) installiert sind – herbei geführt worden ist.
  • Nach Kontaktschluss der Schienen-Enden wird mittels des verfahrbaren Rahmengestells (8), die entladene E-Batterie (2) in eine Wechselposition (51) auf dem mobilen Aggregat (40) außerhalb des Automobils (1) transportiert.
  • Auf demselben Verfahrweg wird dann die einsatzfertige E-Batterie (2) in die Endlageposition (Position während des Fahrbetriebs) innerhalb des Automobils (1) transportiert.
  • Darüber hinaus übernimmt das mobile Aggregat (40) auch den An- und Abtransport der entladenen bzw. der einsatzfertigen E-Batterie (2) vom E-Batterie-Bevorratungslager (39) zum Automobil (1), das auf einem Standort-Platz (53) innerhalb des Areals der E-Batterie-Wechselstation abgestellt ist.
  • Grundsätzlich ist auch das mobile E-Batterie-Wechselverfahren dadurch gekennzeichnet, dass der E-Batteriewechsel (wie in Variante 1 und 2 dargelegt) durch seitlichen, sowie rückseitigen Aus- bzw. Eintrag der E-Batterie (2) aus bzw. in das Automobil (1) – auf der Beifahrerseite bzw. Rückseite – durchgeführt wird. Der mobile E-Batteriewechsel findet dabei in Wechselstationen statt, die gekennzeichnet sind durch die in der Folge dargelegten Ausführungen.
  • Aufbau- und Ablaufbeschreibung des mobilen E-Batteriewechsel-Verfahrens
    • A) Installation der technischen Einrichtungen innerhalb des Automobils (1)
    • B) Installation der technischen Einrichtungen außerhalb des Automobils (1)
    • C) Stichwortartige Beschreibung des technischen Ablaufs des E-Batteriewechsels, sowie des zugehörigen Daten- und Informationsflusses
  • A) Installation der technischen Einrichtungen innerhalb des Automobils (1)
  • Hier gilt vollinhaltlich und vollumfänglich, das bereits mit den Versionen 1 und 2 Ausgeführte bezüglich der technischen Einrichtungen innerhalb des Automobils (1).
  • B) Installation der technischen Einrichtungen außerhalb des Automobils (1)
  • Die Grundidee für das mobile E-Batterie-Wechselverfahren ist (in Anlehnung an die mit Version 1 und 2 beschriebenen E-Batterie-Wechselverfahren): Die Bewegung des konischen Zentrier-Dorns (23), der an der Frontleiste (44) eines Schienenstranges (43) montiert ist (über den die entladene bzw. einsatzfertige E-Batterie (2) zur Wechselposition transportiert wird) auf ein mobiles Aggregat (40) zu verlegen. Zusätzlich wird auch der Abtransport der entladnen, sowie der Antransport der einsatzfertigen E-Batterie (2) mit diesem mobilen Aggregat (40) durchgeführt.
  • Dadurch wird eine größere Flexibilität bezüglich der Örtlichkeit erreicht auf der der E-Batteriewechsel durchgeführt werden kann, ohne dabei auf die Möglichkeit des gleichzeitig parallelen Ablaufs mehrerer E-Batteriewechsel verzichten zu müssen.
  • 1. Aufbau eines mobilen Aggregates (40) für den E-Batterie-Wechsel
  • Das mobile Aggregat (40) ist dadurch gekennzeichnet, das es in der Funktionsweise eines Hubstablers zum Einsatz kommt.
  • Fig. 10
  • Ein elektromotorisch angetriebenes, mit 4 Rädern versehenes Aggregat (40), hat an seiner Frontseite eine bewegliche heb- und absenkbare, horizontal verlaufende Plattform (41) montiert.
  • Die Plattform (41) des mobiles Aggregats (40) ist dabei fest mit dem für die Heb- und Absenkbewegung zuständigen Mechanismus verbunden mit geringstem Spiel, d. h. geringst möglichen Tolleranzen in den Bewegungsabläufen, sowie den Positionierungen.
  • Der Heb- und Absenkmechanismus ist seinerseits gleichermaßen kompakt mit dem mobilen Aggregat (40) verbunden.
  • Weiterhin ist das mobile Aggregat (40) so konzipiert, dass es (wie ein Hubstabler) von einem Fahrer gesteuert und bedient wird.
  • Der Fahrersitz sowie alle zum Betrieb des Fahrzeugs notwendigen Einrichtungen (wie Steuer, Beschleunigungs- und Bremsbetätigungen, Armaturenbrett usw.) sind auf dem mobilen Aggregat (40) installiert. Dabei ist der Fahrersitz ergonomisch so platziert, dass er dem Fahrer die Möglichkeit bietet, die heb- und absenkbare Plattform (41) in Gänze mit den darauf installierten Einrichtungen sowie ihre Bewegungen exakt im Blickfeld zu haben.
  • Während die Breiten-Ausdehnung der horizontal verlaufenden Plattform (41) des mobiles Aggregates (40) die Frontseite des mobiles Aggregates (40) überragen kann, ist die Tiefen-Ausdehnung (senkrecht zu den Fahrzeug-Achsen) so ausgelegt, dass der längste E-Batteriekörper (mit seiner Längsachse auf das mobile Aggregat (40) zu verlaufend) auf ihr abgestellt werden kann.
  • Die heb- und absenkbare Plattform (41) des mobiles Aggregates (40) ist in drei Segmente unterteilt, auf denen folgende Einrichtungen installiert sind:
    Auf den beiden äußeren Segmenten sind mittig auf dem Plattformboden (41) des mobilen Aggregates (40) je eine Aufnahmevorrichtung für eine E-Batterie (2) in Form eines Rahmengestells (42) montiert, das fest mit dem Boden der Plattform (41) verbunden ist.
  • Im mittleren Segment sind auf dem Boden der Plattform (41) mittig zwei parallel verlaufende Schienen (43) verlegt. Diese Schienen (43) verlaufen auf der Plattform (41) in Fahrtrichtung, d. h. senkrecht zum Verlauf der beiden Fahrzeug-Radachsen des mobilen Aggregats (40).
  • Der mittlere Teil (Segment) der horizontal verlaufenden Plattform (41) des mobiles Aggregates (40), auf dem die Schienen (43) verlegt sind, ist dabei so ausgebildet, dass er gegenüber den beiden äußeren Segmenten um ca. 20–25 cm (variabel) länger – in Fahrtrichtung – ausgelegt ist.
  • Fig. 9
  • Die Schienen (43) enden am vorderen Rand des verlängerten mittleren Plattformsegmentes.
  • Zwischen den Schienen (43) – Enden ist an der vorderen Plattformkante des mobiles Aggregates (40) eine Frontleiste (44) angebracht, an der mittig ein konischer Zentrier-Dorn (45) installiert ist, dessen Mittelachse in Verlängerung der Schienen (43) – Mittelachse liegt.
  • Der Zentrier-Dorn (45) ist mit einer entsprechend sichernden und robusten Schutzkappe abgedeckt, die unmittelbar vor Beginn des E-Batterie-Wechsels vom Fahrer des mobilen Aggregates (40) entfernt wird.
  • Die Schienen (43) sind vorzugsweise in Winkelform ausgebildet und mit der Winkelöffnung nach unten auf der Plattform (41) des mobilen Aggregates (40) montiert.
  • Die Spurweite der auf dem mittleren Plattform-Segment montierten Schienen (43) ist mittels elektromotorisch wirkender Antriebselemente verstellbar.
  • Über der horizontal verlaufenden Plattform (41) ist – über den drei Segmenten – eine Rahmenkonstruktion (46) installiert, die ebenfalls fest an der Vorderseite des mobilen Aggregates (40) montiert ist und sich über der gesamten Fläche der Plattform (41) erstreckt.
  • Fig. 10
  • Auf der Oberseite der Längs-Verbindungselemente der Rahmenkonstruktion (46) sind parallel-verlaufende Schienen (47) montiert. Auf diesen Schienen (47) ist ein verfahrbares Konstruktionselement (48) installiert, dass mittels E-Motor und zugehörigem Getriebe auf den Schienen (47) bewegt wird.
  • An dieses verfahrbare Konstruktionselement (48) ist eine heb- und absenkbar bewegliche Säule (49) montiert, an deren unteren Ende eine Greifer-Konstruktion (50) angebracht ist.
  • Die Schienen (47) sind vorzugsweise in Winkelform ausgebildet und mit der Winkelöffnung nach unten auf der Rahmenkonstruktion (46) montiert.
  • Die Hin- und Herbewegungen des verfahrbaren Konstruktionselementes (48), mit der an ihm installierten heb- und absenkbaren Säule (49) und der daran montierten Greifer-Konstruktion (50), sind festgelegte Strecken zwischen den Mittelachsen der drei Segmente der Plattform (41), die senkrecht auf das mobile Aggregat (40) zu verlaufen.
  • An der Unterseite der heb- und absenkbaren Plattform (41) des mobiles Aggregates (40) sind in den vier Eckpositionen sogenannte Stabilisierungs-Stützen (11) installiert. Dabei handelt es sich um hydraulisch ausfahrbare/einziehbare Konstruktions-Elemente, an deren unteren Ende tellerförmige Platten montiert sind. Diese beweglichen Stützen (11) dienen zur Stabilisierung der Plattform-Lage, nachdem die Plattform (41) ihre Funktionsposition für den E-Batteriewechsel eingenommen hat. Dabei werden die Stabilisierungs-Stützen (11) hydraulisch abgesenkt bis der Kontakt mit der Bodenoberfläche erreicht ist und die horizontal verlaufende Plattform (41) – neben der konstruktiven Verbindung mit dem Mechanismus für die Auf- und Ab-Bewegung der Plattform (41) – zusätzlich durch die 4 Stabilisierungs-Stützen (11) (in den Ecken der Plattform (41)) in ihrer eingenommenen Lage während des Funktions-Ablaufs des E-Batteriewechsels – stabil verbleibt.
  • 2. E-Batterie-Bevorratungslager (39) und -Werkstatt
  • Ebenso wie zu den automatisierten stationären E-Batterie-Wechselverfahren (nach Version 1 und 2) gehört auch zu dem mobilen Wechselverfahren eine Werkstatt sowie ein E-Batterie-Bevorratungslager (39), das mit entsprechend automatisierten Ein- und Auslagerungs-Robotern bestückt ist.
  • Das mobile E-Batterie-Wechselverfahren ist auch dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Anlieferung der entladenen E-Batterie (2) zur Werkstatt als auch der einsatzfertigen Batterie (2) vom Lager zum abgestellten Automobil (1) mittels des mobilen Aggregates (40) erfolgt. Die auf der horizontal verlaufenden Plattform (41) des mobilen Aggregates (40) installierten äußeren Segmente sind für die Aufnahme der E-Batterie (2) (entladen bzw. einsatzfertig) konzipiert.
  • Nach erfolgtem E-Batteriewechsel (die stichwortartige Beschreibung des Wechsel-Ablaufs folgt später) und Transport der entladnen E-Batterie (2) zur Werkstatt erfolgt dort die Entnahme der entladenen E-Batterie (2) von der Plattform (41) des mobilen Aggregates (40).
  • Zu diesem Zweck fährt das mobile Aggregat (40) – mit der entladenen E-Batterie (2) auf seiner Plattform (41) in eine definierte Position an eine Verladerampe, die an einem Transportband, das das E-Batterie-Bevorratungslager (39) mit der Werkstatt verbindet, installiert ist.
  • Die entladene E-Batterie (2) wird mit einer Greifer-Konstruktion, die an der Verladerampe des Transportbandes postiert ist, von der Plattform (41) des mobilen Aggregates (40) entnommen, auf dem Transportband abgesetzt und anschließend in die E-Batterie-Werkstatt bzw. nach erfolgter Inspektion, eventuell notwendiger Reparatur und Aufladung in das E-Batterie-Vorratslager (39) transportiert.
  • Dort werden auch die einsatzfertigen E-Batterien (2) mittels Roboter aus dem Lagerbestand entnommen, per Transportband an die Verladerampe transportiert und von der dort installierter Greifer-Konstruktion vom Transportband abgehoben und im Rahmengestell (42) für einsatzfertige E-Batterien (2) auf der Plattform (41) des mobilen Aggregates 40 abgestellt.
  • Das mobile Aggregat (40) verbleibt nach Entnahme der entladenen E-Batterie (2) von der Plattform (41) – in Erwartung des nächsten E-Batteriewechsels – in seiner Position an der Verladerampe des Transportbandes.
  • C. Beschreibung des organisatorischen Ablaufs sowie des Informations- und Datenflusses (in Stichworten)
  • Zum Wechsel der E-Batterie (2) in einer Wechselstation nach dem mobilen E-Batterie-Wechselverfahren fährt der Fahrer das Automobil (1) an eine Informations-Säule (12), steckt den Car-Chip (36) und erhält (wie in Version 1 und 2 erläutert) den nummerierten Ausdruck mit den zugehörigen Daten, die das Automobil (1) und die E-Batterie (2) betreffen.
  • Während für das teil/und das automatisierte Wechselverfahren der E-Batterie (2) (in stationären Wechselstationen nach den Versionen 1 und 2) die zwei Distanz-Werte (horizontal (H) und vertikal (V)) – die vom Automobilhersteller je Automobiltyp vermessen und auf dem Car-Chip (36) hinterlegt werden – notwendige Koordinaten-Angaben darstellen, ist für den mobilen E-Batteriewechsel nur der Distanz-Wert-vertikal (V) von Bedeutung.
  • Der Distanz-Wert-vertikal (V), der den vertikalen Abstand des Mittelpunktes M der an der Frontleiste (9) der im Automobil (1) installierten Schienen (5) angebrachten trichterförmigen Aufnahme-Einheit (10) bis zur ebenen Fahrbahnoberfläche angibt, wird dem mobilen Aggregat (40) per Dateninformationen übermittelt.
  • Der Fahrer des mobilen Aggregates (40) kontrolliert auf seinem Display die automatische Einstellung des übermittelten Distanz-Wertes-vertikal (V). Dabei wird der Mittelpunkt M des konischen Zentrier-Dorn (45), der an der Frontleiste (44) der Schienen-Enden (43) auf dem mittleren Segment der Plattform (41) angebracht ist auf den Abstand: Distanz-Wert-vertikal (V) zum ebenen Boden des Standort-Wechselplatzes (53), auf dem das Automobil (1) abgestellt ist, eingestellt.
  • Nach der Auffahrt des Automobils (1) auf die E-Batterie-Wechselstation und Stecken des Car-Chips (36) wird auf dem Informations-Ausdruck der Informations-Säule (12) neben der Nummer für die laufende Reihenfolge des E-Batteriewechsels auch eine Standort-Platznummer ausgedruckt.
  • Diese Standort-Platznummer informiert den Fahrer auf welchem Standort-Platz (53) – innerhalb des Areals der E-Batterie-Wechselstation – er sein Automobil (1) für den E-Batteriewechsel abstellen muss.
  • Auch für den mobilen E-Batteriewechsel gilt, dass sämtliche Daten und Informationsangabe mit der erteilten lfd. Reihenfolgen – Nummer verbunden sind.
    • 1. Nach Aufleuchten der grünen Ampel (damit wird der Fahrer des Automobils (1) darüber informiert, dass ein E-Batteriewechsel an der betreffenden Wechselstation möglich ist) gibt eine Schranke die Einfahrt auf das Areal der E-Batterie-Wechselstation frei. Auf dem Areal sind nummerierte Standort-Plätze ausgewiesen. Ein solcher Standort-Platz (53) besteht nur aus einer horizontal-ebenen Fläche, die aufgrund ihrer Größe einem Automobil (1) und dem mobilen Aggregat (40) die Möglichkeit bietet den E-Batteriewechsel durchführen zu können.
    • 2. Der Fahrer stellt das Automobil (1) auf dem zugeteilten Standort-Platz (53) ab und stellt die Bremsen fest. Anschließend löst er (z. B. per Knopfdruck) die Arretierung des verfahrbaren Rahmengestells (8) (mit der eingesetzten E-Batterie (2)), das im Automobil (1) auf den Schienen (5) in der Endlageposition (Position während des Fahrbetriebs) postiert ist und öffnet die Entnahme-Öffnung in der Karosserie (7) auf der Beifahrerseite.
    • 3. Mit dem Stecken des Car-Chips (36) an der Informations-Säule (12) wird die Daten-Verarbeitungsstelle (38) der Wechselstation über die Daten der benötigten E-Batterie (2) und die Nummer des Standort-Platzes (53), auf dem das Automobil (1) abgestellt ist, informiert. Diese Informationen werden sofort weitergeleitet an ein „freies” mobiles Aggregat (40), das an der Verlade-Rampe des Transportbandes postiert ist und dort auf seinen Einsatz wartet. Zeitgleich erfolgt ebenfalls die Weitergabe der Information über die Spurweite der im Automobil (1) installierten Schienen (5) an die Stell-Aggregate der Spurweiten-Einstellung der Schienen (43), die im Mittel-Segment auf der Plattform (41) des mobilen Aggregates (40) montiert sind.
    • 4. Gleichzeitig – mit dem Stecken des Car-Chips (36) an der Informationssäule (12) – wird das E-Batterie-Bevorratungslager (39) informiert, worauf hin die benötigte E-Batterie (2) mittels der programmierten Entnahmevorrichtung aus dem Hochregallager entnommen und auf dem Transportband abgesetzt wird, das die einsatzfertige E-Batterie (2) bis zur Verladerampe befördert.
    • 5. Die E-Batterie (2) wird mittels der dort postierten Greifer-Konstruktion vom Transportband abgehoben und anschließend im Rahmengestell (42) im Aufnahmesegment (für einsatzfertige E-Batterien (2)) auf der Plattform (41) des mobiles Aggregates (40) abgesetzt.
    • 6. Der Fahrer des mobilen Aggregates (40) (Mitarbeiter der E-Batterie-Wechselstation) ist per Dateninformation über die Nummer des Standort-Platzes (53) informiert und fährt das mobile Aggregat vor das abgestellte Automobil (1), dessen E-Batterie (2) gewechselt werden muss.
    • 7. Der Fahrer des mobilen Aggregates (40) entfernt die Schutzkappe, die über dem Zentrier-Dorn (45) angebracht ist und lenkt das mobile Aggregat (40) auf das Automobil (1) zu, nachdem er es zuvor in eine Position – bezüglich des Automobils (1) – gesteuert hat, die ein senkrechtes Zufahren auf die Beifahrerseite des Automobils (1) ermöglicht. Dabei wird der konische Zentrier-Dorn (45), der am Ende des verlängerten Mittelsegments der Plattform (41) zwischen den Schienen(43)-Enden montiert ist, in die trichterförmige Aufnahme-Einheit (10), die an der Frontleiste (9) zwischen den Enden, der im Automobil (1) installierten Schienen (5) angebracht ist, bewegt, bis schlüssiger Kontakt zwischen den Schienen-Enden besteht. Die Annäherung des mobilen Aggregates (40) an das Automobil (1) erfolgt dabei – unmittelbar vor Einführung des konischen Zentrier-Dorns (45) in die trichterförmige Aufnahme-Einheit (10) – im Schleichgang. Überwacht und unterstützt wird diese Bewegung durch entsprechende Sensoren, die den Fahrer des mobilen Aggregates (40) informieren und leiten, bzw. eventuell notwendige letzte Korrektur-Bewegungen (analog zur Funktion einer elektronischen Einparkhilfe) selbsttätig steuern.
    • 8. Der schlüssige Kontakt der Schienen-Enden wird sowohl dem Fahrer des mobilen Aggregates (40), als auch dem Fahrer des Automobils (1) angezeigt, z. B. per Display oder Akustik. Damit stoppt die Vorwärtsbewegung des mobilen Aggregates (40) auf das Automobil (1) zu.
    • 9. Anschließend stabilisiert der Fahrer des mobilen Aggregates (40) die Position der Plattform (41) durch das Ausfahren der 4 Stabilisierungs-Stützen (11) an der Unterseite der Plattform (41).
    • 10. Der Fahrer des Automobils (1) (der während der Wechsels im Automobil (1) bleiben kann) aktiviert die Vorwärtsbewegung des verfahrbaren Rahmengestells (8) im E-Batterie-Tunnel (3) über die im Automobil (1) installierten Schienen (5) und den auf dem Mittelsegment der Plattform (41) des mobilen Aggregates (40) verlegten Schienen (43) in die Wechselposition (51) auf der Plattform (41) des mobilen Aggregates (40).
    • 11. Das über der Plattform (41) installierte verfahrbare Konstruktions-Element (48) entnimmt anschließend automatisch per anmontierter Greifer-Konstruktion (50) die angelieferte entladene E-Batterie (2) und setzt sie im Aufnahme-Rahmengestell (42) auf dem entsprechenden Segment für entladene E-Batterien (2) der Plattform (41) ab. Anschließend fährt das verfahrbare Konstruktions-Element (48) mit der anmontierten Greifer-Konstruktion (50) in die Position über das Segment mit der einsatzfertigen E-Batterie (2), nimmt diese auf und setzt sie im verfahrbaren Rahmengestell (8) im Mittelsegment der Plattform (41) des mobilen Aggregates (40) ab.
    • 12. Daran anschließend wird die einsatzfertige E-Batterie (2) mittels des verfahrbaren Rahmengestells (8) automatisch in die Endlageposition (Position während des Fahrbetriebes) im Automobil (1) transportiert und dabei gleichzeitig an das elektrische Leitungsnetz des Automobils (1) angeschlossen.
    • 13. Das Erreichen der Endlage des verfahrbaren Rahmengestells (8) im Automobil (1) wird sowohl dem Fahrer des mobilen Aggregates (40) als auch dem Fahrer des Automobils (1) z. B. per Display oder Akustik angezeigt.
    • 14. Danach gibt der Fahrer des mobilen Aggregates (40) das Kommando für den Einzug der 4 Stabilisierungs-Stützen (11) und fährt – nachdem er zuvor die Schutzkappe über dem konischen Zentrier-Dorn (45) postiert hat – das mobile Aggregat (40) mit der entladenen Batterie (2) vom Automobil (1) weg an die Verladerampe.
    • 15. Die entladenen E-Batterie (2) wird mittels der am Transportband installierten Greifer-Konstruktion vom Abstellsegment (42) der Plattform (41) abgehoben, auf dem Transportband abgesetzt und in die Werkstatt zur Inspektion, eventueller notwendiger Reparatur sowie zum Aufladen abtransportiert.
    • 16. Das mobile Aggregat (40) verbleibt in der eingenommenen Position am Transportband in Erwartung des nächsten E-Batteriewechsels.
    • 17. Der Fahrer des Automobils (1) schließt nach Wegfahrt des mobilen Aggregates (40) die Entnahme-Öffnung in der Karosserie (7), aktiviert die Arretierung des verfahrbaren Rahmengestells (8) mit der eingewechselten E-Batterie (2) und begibt sich zum Bezahlen an die Kasse der E-Batterie-Wechselstation. Dort erhält er, zusammen mit der Quittung über den bezahlten Betrag, die bereits mit der Version 1 beschriebenen Daten ausgedruckt.
    • 18. Anschließend setzt der Fahrer des Automobils (1) seine Fahrt fort.
  • Variante 2: Rückseitiger Aus- und Eintrag der entladenen bzw. einsatzfertigen E-Batterie (2) aus dem/in das Automobil (1)
  • Ausbildung der E-Batterie (2) in Flachform
  • Ein weiteres Verfahren zur Positionierung der E-Batterie (2) und ihre Transportbewegung in bzw. aus dem Automobil (1), das ebenfalls Gegenstand der Anmeldung ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die E-Batterie (2) auf der Automobil-Bodenplatte (4) – in Längsrichtung zwischen den Rädern – positioniert ist. Dazu wird ein zweiter Fahrzeugboden (z. B. in einem Teilbereich) über der eigentlichen Automobil-Bodenplatte (4) installiert, d. h. ein Hohlraum geschaffen in dem die E-Batterie (2) positioniert wird.
  • Der Eintrag bzw. der Austrag des verfahrbaren Rahmengestells (8) (mit der eingesetzten E-Batterie (2)) erfolgt dabei von der Rückseite des Automobils (1) aus.
  • Fig. 11
  • Die Form der E-Batterie (2) sollte für diese Einbauvariante sehr flach gewählt werden, wobei ihre notwendige Länge sich in Richtung Vorderachse erstreckt.
  • Seitlich in dem Hohlraum zwischen den beiden Fahrzeugböden sind auf der Automobil-Bodenplatte (4) Schienen (5) installiert.
  • Über diese Schienen (5) wird ein flaches, verfahrbares Rahmengestell (8) – indem die E-Batterie (2) eingesetzt ist – mittels seitlich angebrachten profilierten Rollen bewegt.
  • Der Antrieb des verfahrbaren Rahmengestells (8) erfolgt per flach bauendem E-Motor (z. B. Rohrmotor).
  • Die Schienen (5) sind vorzugsweise in Winkelform ausgebildet und mit der Winkelöffnung nach unten auf der Automobil-Bodenplatte (4) des Automobils (1) installiert.
  • Der erzeugte Hohlraum zwischen der Automobil-Bodenplatte (4) und dem darüber angebrachten zweiten Boden erstreckt sich im Automobil (1) nach hinten bis an die Rückseite der Karosserie.
  • Die Rückseite des Automobils (1) ist normalerweise in ihrem unteren Teil von der hinteren Stoßstange (33) überdeckt.
  • Diese hintere Stoßstange (33) (bzw. das zugehörige Karosserieteil) ist mittels einer Scharnier-Verbindung (54) ganz oder teilweise hochklappbar angeordnet und verdeckt bzw. verschließt im abgesenkten Zustand den erzeugten Hohlraum, in dem die E-Batterie (2) angeordnet ist.
  • Das Aufklappen und Absenken der hinteren Stoßstange (33) (oder eines Teils von ihr) ist vom Fahrer des Automobils (1) (z. B. per Knopfdruck) durchzuführen. Zwischen den rückwertigen Enden, der auf der Automobil-Bodenplatte (4) installierten Schienen (5) ist eine Frontleiste (9) angebracht, an der mittig zwischen den Schienen-Enden eine trichterförmige Aufnahme-Einheit (10) montiert ist, deren vorderer größter Durchmesser in der Ebenen der Fronleiste (9) angebracht ist und dabei unterhalb der Schienen-Oberkante liegt. Die Länge der in Richtung Vorderteil des Automobils (1) trichterförmig zu verlaufenden Aufnahme-Einheit (10) beträgt ca. 5–10 cm, wobei die Länge variabel ist.
  • Fig. 11
  • Das verfahrbare Rahmengestell (8) mit der eingesetzten E-Batterie (2) ist in der Endlage (Lage während des Fahrbetriebes) im Automobil (1) arretiert und an dessen elektrischen Leitungsnetz angeschlossen.
  • Ablauf des E-Batteriewechsels
  • Der Wechsel der E-Batterie (2), die wie vorbeschrieben zwischen den beiden Fahrzeugböden (in Längsrichtung des Automobils (1)) installiert ist, erfolgt mit Hilfe des in Version 3/Variante 1 beschriebenen mobilen Aggregates (40). Alle mit dieser Version beschriebenen technischen Abläufe und Einrichtungen sind voll-inhaltlich und voll-umfänglich auch für die Variante 2 zutreffend und gültig. Der Unterschied zwischen den Varianten 1 und 2 der Version 3 besteht darin, dass bei Variante 1 der Aus- bzw. Eintrag der E-Batterie (2) seitlich aus bzw. in das Automobil (1) erfolgt, während er nach Variante 2 von der Rückseite des Automobils (1) aus vorgenommen wird.
  • Erklärungen und Vorschläge
  • Ergänzende Erklärungen und Vorschläge zu den beschriebenen teilautomatisierten, automatisierten und mobilen Wechselverfahren einer E-Batterie (2), die zum Antrieb eines Automobils (1) eingesetzt wird, sind im folgenden aufgeführt.
    • A. Der Aufbau eines flächendeckenden Netzes von E-Battrie-Wechselstationen ist mit den 3 beschriebenen Wechselverfahren – aufgrund des gleichen technischen Basisverfahrens – möglich. Welches Verfahren (oder eine Kombination) dabei zur Ausführung kommt, ist z. B. auch von dem E-Batteriewechsel-Aufkommen am jeweiligen Standort abhängig. Für alle Automobile (1), die mit den vorgeschlagenen technischen Installationen (innerhalb des Automobils (1)) ausgerüstet sind, kann dabei ein E-Batteriewechsel nach einer der aufgeführten 3 Versionen durchgeführt werden.
    • B. Weiterhin wird für Automobile (1), die von einer E-Batterie (2) angetrieben werden, die Installation eines bordeigenen Computers (AC = Automobilcomputer) vorgeschlagen, in dem alle automobil-relevanten Daten und Informationen gespeichert sind, abgefragt und aktiviert werden können. Auf diese Weise können z. B. auch die Registrierung der Informationen bezüglich der E-Batterie (2) und deren jeweiligem Wechsel gespeichert werden. Gleichzeitig besteht mit einem solchen Computer auch die Möglichkeit, ihn als Steuerbasis für Ablauffunktionen einzusetzen: wie Arretieren bzw. Lösen der Arretierung der E-Batterie (2) in der Endlage (Position während des Fahrbetriebes im Fahrzeug), die Bewegung des Verschlusses der Entnahme-Öffnung in der Karosserie (7), Steuerung des verfahrbaren Rahmengestells (8) usw. Es wird darüber hinaus vorgeschlagen ein flächendeckendes Netz von E-Batterie-Wechselstationen nach den Versionen 1, 2, oder 3 (Variante 1 und 2) aufzubauen mit regionalen Leitstationen. Der Fahrer eines Automobils (1) dessen E-Batterie (2) gewechselt werden muss, wird z. B. mittels des bordeigenen Automobil-Computers (AC) von diesem automatisch über den notwendigen E-Batteriewechsel informiert und gleichzeitig über die nächstgelegene E-Batterie-Wechselstation, die den für sein Automobil benötigten E-Batterietyp auf Lager hält. Er wird per Navigation dorthin geleitet.
  • Der AC korrespondiert dabei automatisch (selbsttätig) mit der nächstgelegenen E-Batterie-Leitstation. Die Leitstationen sind mit allen E-Batterie-Wechselstationen vernetzt und verfügen damit über die Informationen bezüglich des einsatzfähigen E-Batteriebestandes aller E-Batteriewechselstationen. Durch diese Vernetzung der Informations-Möglichkeiten wird der Fahrer des Automobils in die Lage versetzt, in kürzester Zeit einen notwendigen E-Batteriewechsel durchführen zu lassen.
    • C. Weiterhin wir vorgeschlagen, dass bei dem E-Batteriewechselverfahren ein kostenneutraler Besitz-Wechsel bezüglich des E-Batterie-Körpers erfolgt.
  • Um die Einführung von E-Batterien getriebenen Automobilen gegenüber den von Verbrennungsmotoren angetriebenen Automobilen attraktiv zu gestalten, sind z. Zt. die beiden gravierenden Nachteile der E-Mobilität: die begrenzte Nutzungsdauer (mit 1 E-Batterie-Ladung) und die damit verbundene Reduzierung der Fahrtstrecke, sowie die relativ lange Dauer der Wiederaufladung einer E-Batterie, auszugleichen. Dieser Ausgleich ist weitestgehend möglich durch einen schnellen E-Batteriewechsel.
  • Dabei kann allerdings die technische Notwendigkeit einer Überprüfung und Bewertung der ausgewechselten entladenen E-Batterie (2) – unmittelbar nach dem E-Batteriewechsels – aufgrund der notwendigen Zeit für die Überprüfung – nicht durchgeführt werden.
  • Es wird deshalb aus den vorgenannten Gründen folgendes Vorgehen vorgeschlagen:
    • a) der E-Batteriewechsel erfolgt kostenneutral hinsichtlich des E-Batterie-Körpers. Der Kunde bezahlt nur den Aufwand für den Wechsel der E-Batterie (2) und die elektrische Energie, d. h. die Ladung der eingewechselten E-Batterie (2).
    • b) Automobil-Hersteller, Batterie-Hersteller und Betreiber von E-Batterie-Wechselstationen bilden einen Verbund, der u. a. folgende Maßnahmen veranlasst: Für den Einsatz von E-Batterien (2) sind Standards (z. B. bezüglich Alter der E-Batterie (2), Anzahl der Ladezyklen, Ladekapazität, usw.) festzulegen. Diese Standard-Werte sind für die E-Batterie-Wechselstationen verbindlich. Entspricht die ausgetauschte, entladene E-Batterie (2) in der nachfolgenden Überprüfung in der Werkstatt der E-Batterie-Wechselstation nicht den vorgegebenen Standard-Werten, wird diese E-Batterie (2) aus dem Einsatz-Kreislauf aussortiert. Die aussortierten E-Batterien (2) werden vom E-Batterie-Hersteller zurückgenommen.
  • Der Kunde – der z. B. nach dem Neukauf eines Automobils (1) – seine „neue” E-Batterie (2) beim E-Batteriewechsel gegen eine gebrauchte E-Batterie (2) eintauscht (ohne finanziellen Ausgleich für den E-Batterie-Körper), muss sicher sein, dass er ein adäquates Qualitätsprodukt beim E-Batteriewechsel erhält. Die Herausgabe der E-Batterie (2) (seitens des Kunden) beim E-Batteriewechsel – quasi in einen E-Batterie-Pool – setzt deshalb hohe Qualitätsgarantien seitens des Automobil- bzw. Batterie-Herstellers – und damit letztlich des Betreibers von E-Batterie-Wechselstationen dem Kunden gegenüber für die im E-Batterie-Pool vorgehaltenen E-Batterien (2) voraus.
  • Eine weitere Voraussetzung für die Akzeptanz der E-Mobilität durch den Kunden ist das Vorhandensein, bzw. der Aufbau eines flächendeckenden Netzes von E-Batterie-Wechselstationen, das eine lückenlose gesicherte Versorgung der E-Automobile mit elektrischer Energie garantiert. Sollte in Zukunft eine schrittweise Erhöhung der E-Batterie-Ladekapazität oder eine Schnell-Ladetechnik entwickelt werden, die technisch sinnvoll durchführbar und wirtschaftlich vertretbar ist, so können die existierenden E-Batterie-Wechselstationen diese Techniken dann ebenfalls übernehmen, da auch dann die Notwendigkeit eines E-Batteriewechsel bestehen bleiben wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Automobil
    2
    E-Batterie
    3
    E-Batterie-Tunnel
    4
    Automobil-Bodenplatte
    5
    Schienen im Automobil
    6
    Karosserie-Innenwand
    7
    Entnahmeöffnung in der Karosserie
    8
    verfahrbares Rahmengestell
    9
    Frontleiste des Automobils
    10
    Aufnahme-Einheit
    11
    Stabilisierungs-Stütze
    12
    Informations-Säule
    13
    Fahrbahn
    14
    Fahrbahn-Bodenplatte
    15
    Schranke
    16
    Vorderer Klemm-Balken
    17
    Hinterer Klemm-Balken
    18
    Auffahrrichtung
    19
    Frontleiste der Grundplatte
    20
    Fundament
    21
    Plattform
    22
    Grundplatte
    23
    Zentrier-Dorn
    24
    Anfuhr-Rollgang
    25
    Abfuhr-Rollgang
    26
    Transporteinheit
    27
    verfahrbare Rahmenkonstruktion
    28
    verfahrbare Säule
    29
    Greifer-Konstruktion
    30
    Steuerstand
    31
    Antrieb
    32
    Abdeckkappe
    33
    hinteres Stoßstangen/Karosserie-Teil
    34
    E-Batterie-Abstellplatz
    35
    E-Batterie-Wechselplatz
    36
    Car-Chip
    37
    Lesegerät
    38
    Daten-Verarbeitungsstelle der E-Batterie-Wechselstation
    39
    E-Batterie-Bevorratungslager
    40
    mobiles Aggregat
    41
    Plattform des mobilen Aggregats
    42
    Rahmengestell
    43
    Schienen (der Plattform des mobilen Aggregats)
    44
    Frontleiste (der Plattform-Schienen)
    45
    Zentrier-Dorn (der Plattform des mobilen Aggregats)
    46
    Rahmenkonstruktion (der Plattform des mobilen Aggregats)
    47
    Schienen (auf der Rahmenkonstruktion)
    48
    fahrbares Konstruktionselement
    49
    eine heb- und absenkbare Säule
    50
    Greifer-Konstruktion (des mobilen Aggregats)
    51
    E-Batterie-Wechselstation (auf der Plattform des mobilen Aggregats)
    52
    Stelzen
    53
    Standort-Platz (E-Batterie-Wechselplatz auf dem Areal der Wechselstation)
    54
    Scharnier-Verbindung
    H
    Distanz-Wert horizontal
    V
    Distanz-Wert vertikal
    I
    Schienen des ersten Schienenstrangs
    II
    Schienen des zweiten Schienenstrangs
    III
    Schienen der verfahrbaren Rahmenkonstruktion
    F
    Funktionslinie

Claims (17)

  1. Vorrichtung zum teilautomatisierten Wechsel einer Elektro-Batterie (2) für den Antrieb von Automobilen (1) umfassend a) Vorrichtungen innerhalb des Automobils (1) mit den folgenden Merkmalen: • ein tunnelförmiger Raum zur Unterbringung der E-Batterie (2), den E-Batterie-Tunnel (3), • in dem ein parallel verlaufendes Paar von Schienen (5) auf einer Bodenplatte (4) des Automobils (1) angeordnet ist, • die Schienen (5) verlaufen parallel zur Hinterachse des Automobils (1), • die Schienen (5) erstrecken sich bis zu einer Karosserie-Innenwand (6), • auf diesen Schienen (5) ist ein verfahrbares Rahmengestell (8) angeordnet, • auf dem die E-Batterie (2) festlegbar ist, • an dessen Unterseite sind profilierte Räder in der Spurweite der Schienen (5) angebracht, • eine Bewegung des Rahmengestells (8) erfolgt mittels Elektromotor und zugehörigem Getriebe, dieser Antrieb (31) ist auf dem verfahrbaren Rahmengestell (8) angeordnet • das Rahmengestell (8) mit der E-Batterie (2) ist in seiner Endlage im Fahrbetrieb mittels einer Klemmvorrichtung hydraulisch oder elektromotorisch auf den Schienen (5) fixierbar, • das Automobil (1) ist mit einer Entnahmeöffnung (7) für die E-Batterie (2) ausgestattet, • welche mittels einer Abdeckklappe (32) abdeckbar und verschließbar ist, • welche für einen Austrag des Rahmengestells (8) mit eingesetzter E-Batterie (2) seitlich aus dem Automobil (1) ausgestaltet ist, • wobei das Paar Schienen (5) auf der Seite der Entnahmeöffnung (7) an der Karosserie-Innenwand (6) endet und dort mit einer Frontleiste (9) verbunden ist, • welche gemeinsam mit der Entnahmeöffnung (7) durch die Abdeckklappe (32) abdeckbar ist, • mittig zwischen den Enden der Schienen (5) an der Frontleiste (9) ist eine Aufnahme-Einheit (10) angeordnet, • die Aufnahme-Einheit (10) ist trichterförmig, rund und konisch ausgestaltet und läuft zum Automobilinneren hin zu, • deren größter Durchmesser liegt in der Ebene der Frontleiste (9) und dessen Zentrum definiert einen Mittelpunkt (M) b) Vorrichtungen außerhalb des Automobils (1) mit den folgenden Merkmalen: • eine Informations-Säule (12), • mit einem elektronischen Lesegerät (37) zum Einlesen von Automobil- und E-Batteriedaten von einem Car-Chip (36), • die Daten umfassen einen horizontalen Distanz-Wert (H) einer senkrecht verlaufenden Begrenzungskante eines hinteren Klemm-Balkens (17) zum Mittelpunkt (M) und einen vertikalen Distanz-Wert (V) der Oberfläche einer Fahrbahn-Bodenplatte (14) zum Mittelpunkt (M), • die Daten umfassen weiterhin Automobil-Typ, Automobil-Hersteller, Datum der Erstzulassung, E-Batterie-Typ installiert bei Erstzulassung des Automobils (1) Herstellungsdatum der E-Batterie (2), Serien-Nummer der eingesetzten E-Batterie (2), Spurweite der im Automobil (1) installierten Schienen (5), • einer Daten-Verarbeitungsstelle (38), welche mit der Informations-Säule (12) in Verbindung steht und dazu ausgestaltet ist die beweglichen Vorrichtungen außerhalb des Automobils koordiniert zu steuern, • die Fahrbahn-Bodenplatte (14) ist in einer Fahrbahn (13) eingelassen und deren Oberfläche befindet sich auf demselben Niveau wie die Oberfläche der Fahrbahn (13), • vor und hinter der Fahrbahn-Bodenplatte (14) sind Schranken (15) angeordnet, die während des E-Batterie-Wechselablauf den Zutritt zum Wechselbereich verhindern. • mit einem markierten Bereich zum Abstellen des Automobils (1) durch den Fahrer zwecks E-Batteriewechsel, • mit zwei senkrecht zu einer Auffahrrichtung (18) angeordneten Klemm-Balken (16, 17) mit denen das Automobil (1) auf der Fahrbahn-Bodenplatte (14) definiert bewegbar und festlegbar ist, • wobei ein Klemm-Balken (16) vor und ein Klemm-Balken (17) hinter dem markierten Bereich angeordnet ist, • die Klemm-Balken (16, 17) sind unabhängig voneinander parallel in und gegen die Auffahrrichtung (18) aufeinander zu und voneinander weg bewegbar, • die Klemm-Balken (16, 17) weisen in ihrer Ausgangsposition den größten Abstand voneinander auf, • und sind in der Ausgangsposition versenkbar in der Fahrbahn-Bodenplatte (14) angeordnet, so dass sie mit der Oberfläche der Fahrbahn-Bodenplatte (14) dasselbe Niveau aufweisen, • die Klemm-Balken (16, 17) sind durch hydraulische oder elektromotorisch arbeitende Antriebs- und Steueraggregate bewegbar, • mittig auf der Fahrbahn-Bodenplatte (14) und senkrecht zur Auffahrrichtung (18) verläuft eine Funktionslinie (F), • die Klemm-Balken (16, 17) sind dazu ausgestaltet das Automobil (1) derart in horizontaler Auffahrrichtung (18) zu bewegen und dort festzulegen, dass der Mittelpunkt (M) der Aufnahme-Einheit (10) senkrecht über der Funktionslinie (F) positionierbar ist, • entlang der Funktionslinie (F), seitlich von der Fahrbahn-Bodenplatte (14), ist ein Fundament (20) für eine Plattform (21) verlegt, • auf dem Fundament (20) ist ein erster Schienenstrang mit parallel verlaufenden, horizontalen Schienen (I) in Richtung der Funktionslinie (F) installiert, • auf dem ersten Schienenstrang ist die ebene Plattform (21) beweglich angeordnet, an deren Unterseite sind profilierte Räder im Abstand der Spurweite der Schienen (I) des ersten Schienenstranges angebracht, • die Plattform (21) ist auf den Schienen (I) des ersten Schienenstrangs mittels Elektromotor und einem zugehörigen Getriebe bewegbar, • auf der Plattform (21) ist eine ebene heb- und absenkbare Grundplatte (22) angeordnet, • das Höhenniveau der Grundplatte (22) über der Plattform (21) ist mittels hydraulisch oder elektromotorisch wirkender Antriebs- und Steuer-Aggregaten einstellbar, • auf der ebenen Grundplatte (22) ist ein zweiter Schienenstrang mit den Schienen (II) installiert, welcher parallel zum ersten Schienenstrang verläuft, • die Mittelachse des zweiten Schienenstrangs liegt senkrecht über der Funktionslinie (F), • der zweite Schienenstrang verläuft über die gesamte Länge der Grundplatte (22), • die Spurweite der Schienen (II) des zweiten Schienenstrangs ist variierbar mittels hydraulisch oder elektromotorisch arbeitenden Bewegungs- und Steuer-Aggregaten, • zwischen den Enden der Schienen (II), auf der Seite der Bodenplatte (4), ist eine Frontleiste (19) angeordnet, • mittig auf der Frontleiste (19) ist ein konusförmig ausgebildeter Zentrier-Dorn (23) angebracht, • welcher geometrisch komplementär zur trichterförrnigen Aufnahme-Einheit (10) des Automobils (1) ausgestaltet ist, • das Höhenniveau der Grundplatte (22) ist derart verstellbar, dass der Zentrier-Dorn (23) sich auf die Höhe des Mittelpunktes (M) der Aufnahme-Einheit (10) bewegbar ist und die Plattform (21) ist auf den Schienen (I) des ersten Schienenstrangs in Richtung auf die Fahrbahn-Bodenplatte (14) derart verlagerbar, dass der konusförmig ausgebildete der Zentrier-Dorn (23) in die trichterförmig ausgestaltete Aufnahme-Einheit (10) einführbar ist, • im Zustand des in die Aufnahme-Einheit (10) eingeführten Zentrier-Dorns (23) sind die Schienen (5) im Automobil (1) und die Schienen (II) des zweiten Schienenstranges derart zueinander ausrichtbar, dass das verfahrbare Rahmengestell (8) samt E-Batterie (2) zwischen den Schienen (5) im Automobil (1) und Schienen (II) des zweiten Schienenstrangs in beide Richtungen verlagerbar ist, • auf beiden Seiten des zweiten Schienenstranges ist je ein elektromotorisch betriebener Rollgang (24, 25) angeordnet, • ein Anfuhr-Rollgang (24) ist zum Zuführen von aufgeladene E-Batterien (2) ausgestaltet, • ein Abfuhr-Rollgang (25) ist zum Abführen von entladenen E-Batterien (2) ausgestaltet, • an den Enden der An- und Abfuhr-Rollgänge (24, 25) ist jeweils ein definierter Positionierungs-Endpunkt angeordnet, die E-Batterie-Abstellplätze (34), • zwischen den beiden E-Batterie-Abstellplätzen (34) ist auf den Schienen (II) des zweiten Schienenstranges ein E-Batterie-Wechselplatz (35) angeordnet, an dem das verfahrbare Rahmengestell (8) positionierbar ist, • über den E-Batterie-Abstellplätzen (34) und über dem E-Batterie-Wechselplatz (35) ist eine Transporteinheit (26) angeordnet, • die Transporteinheit (26) ist dazu ausgestaltet, die E-Batterien (2) zwischen den E-Batterie-Abstellplätzen (34) der An- und Abfuhr-Rollgänge (24, 25) und dem, sich auf dem E-Batterie-Wechselplatz (35) befindlichen, verfahrbaren Rahmengestell (8) zu verlagern, • die Transporteinheit (26) umfasst eine auf Schienen (III) verfahrbare Rahmenkonstruktion (27), eine senkrecht auf und ab verfahrbare Säule sowie eine Greifer-Konstruktion (29) zur Aufnahme der E-Batterien (2).
  2. Vorrichtung zum teilautomatisierten Wechsel einer Elektro-Batterie (2) für den Antrieb von Automobilen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (5) im Automobil (1) und die Schienen (I) und/oder die Schienen (II) in Winkelform, mit nach unten zeigender Winkelöffnung ausgeführt sind.
  3. Vorrichtung zum teilautomatisierten Wechsel einer Elektro-Batterie (2) für den Antrieb von Automobilen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Entnahmeöffnung (7) für die E-Batterie (2) auf der Beifahrerseite befindet.
  4. Vorrichtung zum teilautomatisierten Wechsel einer Elektro-Batterie (2) für den Antrieb von Automobilen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberkante der Aufnahme-Einheit (10) und des Zentrier-Dorns (23) an deren Basis unterhalb der Oberkante der Schienen (5) oder (II) liegt.
  5. Vorrichtung zum teilautomatisierten Wechsel einer Elektro-Batterie (2) für den Antrieb von Automobilen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfuhr-Rollgang (24) mit einem Bevorratungslager (39) für aufgeladene E-Batterien (2) verbunden ist.
  6. Vorrichtung zum teilautomatisierten Wechsel einer Elektro-Batterie (2) für den Antrieb von Automobilen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfuhr-Rollgang (25) mit einer Werkstatt für die Wiederaufladung und Überprüfung der entladenen E-Batterien (2) verbunden ist.
  7. Verfahren zum teilautomatisierten Wechsel einer Elektro-Batterie (2) für den Antrieb von Automobilen (1) mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit den folgenden Verfahrensschritten: 1) Das Automobil (1), dessen E-Batterie (2) gewechselt werden soll, stoppt an der Informations-Säule (12). 2) Der Fahrer steckt einen Car-Chip (36) in das Lesegerät (37), dieses liest die auf dem Car-Chip (36) abgelegten Automobil- und E-Batteriedaten ein und sendet diese zu einer Daten-Verarbeitungsstelle (38) der E-Batterie-Wechselstation. Dort wird überprüft, ob der benötigte Batterietyp verfügbar ist. Ist dies nicht der Fall, leuchtet an der Informations-Säule (12) eine rote Ampel auf. Das Aufleuchten einer grünen Ampel signalisiert, dass ein E-Batteriewechsel erfolgen kann. 3) Der Fahrer erhält von der Informations-Säule (12) einen Ausdruck auf dem folgende Daten vermerkt sind: – eine laufende Nummer, – Angabe des Datums, – Uhrzeit des Steckens des Car-Chips (36), – Name und Adresse der E-Batterie-Wechselstation, – Telefon- und/oder Handynummer der E-Batterie-Wechselstation. 4) Die Schranke (15) gibt die Auffahrt auf die Fahrbahn-Bodenplatte (14) frei, nachdem die Information aus der Daten-Verarbeitungsstelle (38) vorliegt, dass sich die Klemm-Balken (16, 17) in versenkter Endposition befinden. 5) Der Fahrer stellt das Automobil (1) im markierten Bereich der Fahrbahn-Bodenplatte (14) ab. 6) Von der Daten-Verarbeitungsstelle (38) werden folgende Daten übermittelt: – Distanz-Wert horizontal (H) an die Steuerung der Klemm-Balken (16, 17), – Distanz-Wert vertikal (V) an die Hub- und Senk-Steuerung der Plattform (21), – Spurweite der im Automobil (1) installierten Schienen (I) an die Steuerung zur Verstellung der Spurweite der Schienen (II), die auf der Grundplatte (22) montiert sind. 7) Der Fahrer aktiviert das Öffnen der Entnahmeöffnung (7) in der Karosserie auf der Seite des Automobils (1). Anschließend löst er mit einem weiteren Kommando die Arretierung des verfahrbaren Rahmengestells (8), mit eingesetzter E-Batterie (2), im Automobil (1). 8) Der Fahrer löst die Bremsen des abgestellten Automobils (1) und schaltet es gangfrei. 9) Der Fahrer verlässt das Automobil (1) und begibt sich zu einem Steuerstand (30). 10) Auf einem Display im Steuerstand (30) wird die Freigabe der Batterie-Wechselvorrichtung für den nächsten Wechselvorgang angezeigt. Die laufende Nummer für den nächsten E-Batteriewechsel erscheint auf dem Display. Der Fahrer wird damit darüber informiert, dass sein E-Batteriewechsel folgt. Der Fahrer startet den Batteriewechsel-Ablauf. 11) Die Schranken vor und hinter dem Automobil (1) werden herabgelassen um den Zugang zur Fahrbahn-Bodenplatte (14) während des E-Batteriewechsels zu sperren. 12) Anschließend werden gleichzeitig die Verstellvorrichtung der Klemm-Balken (16, 17), die Hub- und Senkvorrichtung auf der verfahrbaren Plattform (21) und die Vorrichtung zur Spurweiten-Verstellung aktiviert, derart, dass – das Automobil (1), mit dem Mittelpunkt (M) der im Automobil (1) installierten trichterförmig ausgebildeten Aufnahme-Einheit (10) mittels der Klemm-Balken (16, 17) horizontal in die Wechselposition über der Funktionslinie (F) bewegt wird. – das Höhenniveau der Mittelachse der Schienen (II) des zweiten Schienenstranges und damit die Mittelachse des konisch ausgebildeten Zentrier-Dorns (23) auf den vertikalen Distanz-Wert (V) eingestellt werden. – die Spurweite der Schienen (II) auf die Spurweite der im Automobil (1) installierten Schienen (5) eingestellt wird. 13) Die Grundplalte (22) wird, mit den darauf installierten Schienen (II) und dem an ihrer Stirnleiste angebrachten konusförmigen Zentrier-Dorn (23), mittels der verfahrbaren Plattform (21) auf das Automobil (1) zu bewegt. Über Abstand messende Sensoren wird dabei die Bewegung kontrolliert, am Steuerstand (30) angezeigt und durch den Fahrer, falls notwendig, mittels Betätigung von Steuerhebeln korrigiert. Nach exakter Positionierung der trichterförmigen Aufnahme-Einheit (10) und des konusförmigen Zentrier-Dorns (23), die dem Fahrer per Display und Freigabeinformation für den E-Batteriewechsel mitgeteilt wird, startet der Fahrer den weiteren Verlauf des E-Batteriewechsels. 14) Sobald der konische Zentrier-Dorn (23) exakt in der trichterförmigen Aufnahme-Einheit (10) positioniert ist, besteht schlüssiger Kontakt zwischen den im Automobil (1) installierten Schienen (5) und den auf der Grundplatte (22) montierten Schienen (II). 15) Die Vorwärtsbewegung der Grundplatte (22) wird gestoppt. 16) Mit dem Kontaktschluss der Schienen-Enden (5, II) ergeht das Startkommando an das verfahrbare Rahmengestell (8) im Automobil (1), in dem die E-Batterie (2) eingesetzt ist. 17) Mittels des verfahrbaren Rahmengestells (8) wird die E-Batterie (2) über die Schienen (5) im Automobil (1) und die Schienen (II), die auf der verfahrbaren Grundplatte (22) montiert sind auf einen E-Batterie-Wechselplatz (35) unterhalb der Verfahrlinie der Greifer-Konstruktion (29) transportiert. Sobald das verfahrbare Rahmengestell (8), samt E-Batterie (2), die Wechselposition eingenommen hat, wird automatisch die Greifer-Konstruktion (29) aktiviert. Die entladene E-Batterie (2) wird aus dem verfahrbaren Rahmengestell (8) entnommen und auf dem E-Batterie-Abstellplatz (34) des Abfuhr-Rollgangs (25) abgesetzt. 18) Die entladene E-Batterie (2) wird auf dem Abfuhr-Rollgang (25) abtransportiert in die E-Batteriewerkstatt zur Bearbeitung. Auf dem Weg dorthin wird die E-Batterie (2) mit einem Anhänger versehen, auf dem die laufende Nummer und die Daten des Car-Chips (36) ausgedruckt sind. 19) Die Daten-Verarbeitungsstelle (38) leitet die vom Car-Chip (36) eingelesenen E-Batteriedaten an das E-Batterie-Bevorratungslager (39) weiter. Eine Einlagerungs- und Austrage-Einrichtung setzt die entsprechende E-Batterie (2) auf dem Anfuhr-Rollgang (24) ab. Dieser transportiert die E-Batterie (2) zu einem E-Batterie-Abstellplatz (34) des Anfuhr-Rollgangs (24) unterhalb der Verfahrlinie der Greifer-Konstruktion (29). Auf dem Transportweg dorthin wird ein letzter Test bezüglich der Ladung der E-Batterie (2) vorgenommen. 20) Mittels der Greifer-Konstruktion (29) wird die E-Batterie (2) vom E-Batterie-Abstellplatz (34) des Anfuhr-Rollgangs (24) über den E-Batterie-Wechselplatz (35) bewegt und in das auf den Schienen (II) in Wartestellung stehende verfahrbare Rahmengestell (8) umgesetzt. 21) Das verfahrbare Rahmengestell (8) wird über die Schienen (II) und die im Automobil (1) installierten Schienen (5) in die Endlageposition, die Position während des Fahrbetriebs in das Automobil (1) bewegt. Dabei erfolgt gleichzeitig der Anschluss an das elektrische Leitungsnetz des Automobils (1). 22) Der Fahrer wird im Steuerstand (30) per Display darüber informiert. 23) Der Fahrer beendet auf dem Steuerstand (30) den E-Batteriewechsel. Mit diesem Kommando wird die Steuerung Klemm-Balken (16, 17) aktiviert und die Klemm-Balken (16, 17) bewegen sich in ihre versenkbare Ausgangsposition. 24) Die Grundplatte (22) mit den darauf installierten Schienen (II) und mit ihr der konusförmige Zentrier-Dorn (23) wird zurück in eine definierte Ausgangsposition für den nächsten E-Batteriewechsel bewegt. 25) Sobald die Klemm-Balken (16, 17) ihre Ausgangsposition erreicht haben und in der Fahrbahn-Bodenplatte (14) versenkt abgestellt worden sind, werden die herabgelassenen Schranken (15) in ihre aufgestellte Ausgangsposition zurück bewegt. 26) Der Fahrer begibt sich zu seinem Automobil (1), schließt die Entnahmeöffnung (7) in der Karosserie, aktiviert die Verklemmung des verfahrbaren Rahmengestells (8) samt E-Batterie (2) und fährt das Automobil (1) von der Fahrbahn-Bodenplatte (14). 27) Der Fahrer begibt sich zur Kasse. Anhand der laufenden Nummer ist sein E-Batteriewechsel identifiziert und registriert. Er erhält ein Quittungsdokument über den bezahlten Betrag auf dem Daten zum Batteriewechsel enthalten sind. 28) Der Fahrer setzt anschließend seine Fahrt fort.
  8. Verfahren zum teilautomatisierten Wechsel einer Elektro-Batterie (2) für den Antrieb von Automobilen (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach Aufleuchten der roten Ampel dem Fahrer auf einem Sichtfeld die Adresse der nächstgelegenen Wechselstation angezeigt wird, die den benötigten E-Batterie-Typ in ihrem Lager hat.
  9. Verfahren zum teilautomatisierten Wechsel einer Elektro-Batterie (2) für den Antrieb von Automobilen (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrer nach Verlassen der E-Batterie-Wechselstation per Navigation zu der angezeigten Wechselstation geleitet wird.
  10. Verfahren zum teilautomatisierten Wechsel einer Elektro-Batterie (2) für den Antrieb von Automobilen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Quittungsdokument folgende Daten enthält: – Datum und Uhrzeit des E-Batteriewechsels – Batterietyp – Hersteller der Batterie – Aufladedatum – Seriennummer des Batterietyps – Spurweite der im Automobil (1) installierten Schienen (5) – Name, Adresse und Telefonnummer der E-Batterie-Wechselstation
  11. Vorrichtung zum automatisierten Wechsel einer Elektro-Batterie (2) für den Antrieb von Automobilen (1) mit den Merkmalen a) und b) des Anspruchs 1, wobei darüber hinaus die Verstellvorrichtung der Klemm-Balken (16, 17) und die Hub- und Senkvorrichtung der Grundplatte (22) auf der verfahrbaren Plattform (21) mit Sensoren für Abstandsmessungen und einer computergestützten Regelung derart ausgestaltet sind, dass die relative Bewegung des Zentrier-Dorn (23) zu der trichterförmigen Aufnahme-Einheit (10) permanent kontrolliert, registriert und gesteuert werden und der Zentrier-Dorn (23) automatisch in die trichterförmige Aufnahme-Einheit (10) bewegbar ist.
  12. Verfahren zum automatisierten Wechsel einer Elektro-Batterie (2) für den Antrieb Von Automobilen (1) mit einer Vorrichtung nach Anspruch 11 und mit den Verfahrensschritten des Anspruchs 7, wobei darüber hinaus das Einfahren des konusförmigen Zentrier-Dorns (23) in die trichterförmige Aufnahme-Einheit (10) mittels einer computergestützten Regelung automatisch erfolgt.
  13. Vorrichtung zum mobilen Wechsel einer Elektro-Batterie (2) für den Antrieb von Automobilen (1) umfassend: a) Vorrichtungen innerhalb des Automobils (1) mit den Merkmalen a) des Anspruchs 1 b) Vorrichtungen außerhalb des Automobils (1) mit den folgenden Merkmalen: • eine Informations-Säule (12), mit einem elektronischen Lesegerät (37) zum Einlesen von Automobil- und E-Batteriedaten von einem Car-Chip (36), • die einlesbaren Daten umfassen Automobil-Typ, Automobil-Hersteller, Datum der Erstzulassung, E-Batterie-Typ installiert bei Erst-Zulassung des Automobils (1), Herstellungs-Datum der E-Batterie (2), Serien-Nummer der eingesetzten E-Batterie (2), Spurweite der im Automobil (1) installierten Schienen (5), • die Zufahrt zum Areal der E-Batterie-Wechselstation ist durch Schranken begrenzt, • auf dem Areal der E-Batterie-Wechselstation sind die nummerierten Standortplätze mit Standort-Platznummern ausgewiesen, • die Standortplätze bestehen aus einem markierten Bereich auf einer ebenen Fläche, • ein elektromotorisch angetriebenes, mit vier Rädern versehenes mobiles Aggregat (40), • mit einer, an seiner Frontseite montierten beweglichen, heb- und absenkbaren, horizontal verlaufenden Plattform (41), • das mobile Aggregat (40) wird von einem Fahrer gesteuert, • auf dem mobilen Aggregat (40) sind der Fahrersitz sowie alle zum Betrieb des Fahrzeugs notwendigen Einrichtungen wie Steuer-, Beschleunigungs- und Bremsbetätigungen sowie ein Armaturenbrett installiert, • der Fahrersitz ist ergonomisch so platziert, dass der Fahrer die heb- und absenkbare Plattform (41) in Gänze, mit den darauf installierten Einrichtungen sowie ihre Bewegungen im Blickfeld hat, • die Tiefen-Ausdehnung der Plattform (41) in Fahrtrichtung entspricht mindestens der Länge der längsten verwendeten E-Batterie (2), • die heb- und absenkbare Plattform (41) ist in drei Segmente unterteilt, • in den beiden äußeren Segmenten sind mittig auf dem Plattformboden je eine Aufnahmevorrichtung für eine E-Batterie (2) in Form eines Rahmengestells (42) montiert, das fest mit dem Boden der Plattform (41) verbunden ist. • im mittleren Segment sind auf dem Boden der Plattform (41) zwei parallel verlaufende Schienen (43) angeordnet. • die Schienen (43) verlaufen auf der Plattform (41) in Fahrtrichtung, senkrecht zum Verlauf der beiden Radachsen des mobilen Aggregats (40), • die Spurweite der Schienen (43) auf dem mittleren Plattformsegment ist mittels elektromotorisch wirkender Antriebselemente verstellbar, • das mittlere Segment der Plattform (41) ist in Fahrtrichtung länger ausgestaltet als die beiden äußeren Segmente, überragt diese also nach vorne, • die Schienen (43) enden am vorderen Rand des verlängerten, mittleren Plattformsegmentes und sind an der vorderen Plattformkante mit einer Frontleiste (44) verbunden, • an der Frontleiste (44) ist mittig ein konisch ausgebildeter Zentrier-Dorn (45) angeordnet, dessen Mittelachse in Verlängerung der Mittelachse der Schienen (43) liegt, • der Zentrier-Dorn (45) ist geometrisch komplementär zur trichterförmigen Aufnahme-Einheit (10) des Automobils (1) ausgestaltet und ist mit einer abnehmbaren Schutzkappe abgedeckt, • das Höhenniveau der Plattform (41) ist derart verstellbar, dass der Zentrier-Dorn auf die Höhe des Mittelpunktes (M) der Aufnahme-Einheit (10) bewegbar ist und dass der konusförmig ausgebildete der zentrier-Dorn (45) in die trichterförmig ausgestaltete Aufnahme-Einheit (10) einführbar ist, • im Zustand des in die Aufnahme-Einheit (10) eingeführten Zentrier-Dorns (45) sind die Schienen (5) im Automobil (1) und die Schienen (43) der Plattform (41) derart zueinander ausgerichtet, dass das verfahrbare Rahmengestell (8) samt E-Batterie (2) zwischen den Schienen (5) im Automobil (1) und Schienen (43) der Plattform (41) in beide Richtungen verlagerbar ist, • auf der Plattform (41) ist, über den drei Segmente, eine Rahmenkonstruktion (46) installiert, welche sich über die gesamte Fläche der Plattform (41) erstreckt, • auf der Oberseite der Rahmenkonstruktion (46) sind, quer zur Fahrtrichtung, parallel zueinander verlaufende Schienen (47) montiert, • auf den Schienen (47) ist ein fahrbares Konstruktionselement (48) installiert, dass mittels E-Motor und zugehörigem Getriebe auf den Schienen (47) bewegbar ist, • an das verfahrbare Konstruktionselement (48) ist eine heb- und absenkbare Säule (49) montiert, an deren unteren Ende eine Greifer-Konstruktion (50) angebracht ist. • das fahrbare Konstruktionselement (48) mit der an ihm angeordneten heb- und absenkbaren Säule (49) und der befestigten Greifer-Konstruktion (50) ist über jede der Mittelachsen der drei Segmente der Plattform (41) verfahrbar, • an der Unterseite der heb- und absenkbaren Plattform (41) sind an deren vier Ecken vier Stabilisierungs-Stützen (11) installiert, zur Stabilisierung der Plattform-Lage für den E-Batteriewechsel, • die Stabilisierungs-Stützen (11) sind hydraulisch ausfahrbar und einziehbar und an deren unteren Ende sind tellerförmige Platten montiert,
  14. Vorrichtung zum mobilen Wechsel einer Elektro-Batterie (2) für den Antrieb von Automobilen (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (5) im Automobil (1) und die Schienen (43) der Plattform (41) des mobilen Aggregats (40) und/oder die Schienen (47) der Rahmenkonstruktion (46) in Winkelform, mit nach unten zeigender Winkelöffnung ausgeführt sind.
  15. Vorrichtung zum mobilen Wechsel einer Elektro-Batterie (2) für den Antrieb von Automobilen (1) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das E-Batterie-Bevorratungslager (39) ein Hochregallager mit einer Entnahmevorrichtung, ein Transportband, eine Verladerampe und eine dort positionierte Greifer-Konstruktion umfasst.
  16. Vorrichtung zum mobilen Wechsel einer Elektro-Batterie (2) für den Antrieb von Automobilen (1) nach einem der Ansprüche 13–15 dadurch gekennzeichnet, dass die Elektro-Batterie (2) flach ausgeführt und auf der Bodenplatte des Automobils (1) positioniert ist und von der Rückseite des Automobils (1) her mittels eines verfahrbaren Rahmengestells (8) mit installiertem Antrieb in das und aus dem Automobil (1) transportiert wird.
  17. Verfahren zum mobilen Wechsel einer Elektro-Batterie (2) für den Antrieb von Automobilen (1) mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, mit den folgenden Verfahrensschritten: 1) Das Automobil (1), dessen E-Batterie (2) gewechselt werden soll, stoppt an der Informations-Säule (12). 2) Der Fahrer steckt einen Car-Chip (36) in das Lesegerät (37), dieses liest die auf dem Car-Chip (36) abgelegten Automobil- und E-Batteriedaten ein und sendet diese zu einer Daten-Verarbeitungsstelle (38) der E-Batterie-Wechselstation. Dort wird überprüft, ob der benötigte Batterietyp verfügbar ist. Ist dies nicht der Fall, leuchtet an der Informations-Säule (12) eine rote Ampel. Das Aufleuchten einer grünen Ampel signalisiert, dass ein E-Batteriewechsel erfolgen kann. 3) Der Fahrer erhält von der Informations-Säule (12) einen Ausdruck auf dem zumindest folgende Daten vermerkt sind: a. eine laufende Nummer, b. Standort-Platznummer, c. Angabe des Datums, d. Uhrzeit des Steckens des Car-Chips (36), e. Name und Adresse der E-Batterie-Wechselstation, f. Telefon- und/oder Handynummer der E-Batterie-Wechselstation. 4) Die Schranke (15) gibt die Auffahrt auf das Areal der E-Batterie-Wechselstation frei. 5) Der Fahrer stellt das Automobil (1) auf dem Standortplatz mit der zugeteilten Standort-Platznummer ab und stellt die Bremsen fest. 6) Der Fahrer löst die Arretierung des fahrbaren Rahmengestells (8) mit der eingesetzten E-Batterie (2) und öffnet die Entnahmeöffnung (7) für die E-Batterie (2) in der Karosserie. 7) Von der Daten-Verarbeitungsstelle (38) werden folgende Daten an das mobile Aggregat (40) übermittelt: a. Daten der benötigten E-Batterie (2)‚ b. Die Standort-Platznummer c. Spurweite der im Automobil (1) installierten Schienen (I) 8) Von der Daten-Verarbeitungsstelle (38) werden die Daten der benötigten E-Batterie (2) an das E-Batterie-Bevorratungslager (39) übermittelt. Die E-Batterie (2) wird dort mittels einer Entnahmevorrichtung aus einem Hochregallager entnommen und auf ein Transportband abgesetzt wird. Per Transportband wird die aufgeladene E-Batterie (2) zu einer Verladerampe befördert. 9) Das mobile Aggregat (40) nimmt eine definierte Warte-Position an der Verladerampe ein. Die E-Batterie (2) wird mittels einer dort positionierten Greifer-Konstruktion vom Transportband abgehoben und anschließend in dem Rahmengestell (42) auf die Plattform des mobilen Aggregats (40) abgesetzt. Der Fahrer des mobilen Aggregats (40) fährt dieses vor das abgestellte Automobil (1) an der zugewiesenen Standort-Platznummer. 11) Der Fahrer entfernt die Schutzkappe, die über dem Zentrier-Dorn (45) angebracht ist, stellt die Spurweite der Schienen (43) auf den übermittelten Wert ein und lenkt das mobile Aggregat auf das Automobil (1) zu. Über Abstand messende Sensoren wird dabei die Bewegung kontrolliert, dem Fahrer angezeigt und durch diesen korrigiert. Der Zentrier-Dorn (45) wird in die trichterförmige Aufnahme-Einheit (10) des Automobils (1) bewegt bis schlüssiger Kontakt zwischen den Enden der Schienen (5, 43) besteht. Die Annäherung des mobilen Aggregats (40) an das Automobil (1) erfolgt unmittelbar vor Einführung des Zentrierdorns in die trichterförmige Aufnahme-Einheit im Schleichgang und wird bis zum schlüssigen Kontakt der Schienen-Enden (5, 43) Sensor-überwacht. 12) Der schlüssige Kontakt der Enden der Schienen (5, 43) wird angezeigt. Die Vorwärtsbewegung des mobilen Aggregats (40) auf das Automobil (1) zu wird gestoppt. 13) Der Fahrer des mobilen Aggregats (40) stabilisiert die Position der Plattform (41) durch das Ausfahren der vier Stabilisierungs-Stützen (32) auf der Unterseite der Plattform (41). 14) Der Fahrer des Automobils (1) aktiviert die Vorwärtsbewegung des fahrbaren Rahmengestells (8). Dieses wird aus dem E-Batterie-Tunnel (3) herausgefahren und über die im Automobil installierten Schienen (5) und die auf der Plattform (41) verlegten Schienen (43) in eine Wechselposition auf dem mittleren Plattformsegment der Plattform (41) bewegt. 15) Die über der Plattform (41) installierte, fahrbare Greifer-Konstruktion (50) entnimmt automatisch die angelieferte entladene E-Batterie (2) und setzt sie in dem freien Rahmengestell (42) ab. Anschließend fährt die Greifer-Konstruktion (50) in die Position über dem äußeren Segment mit der aufgeladenen E-Batterie (2), nimmt diese auf und setzt sie im verfahrbaren Rahmengestell (8), welches auf dem Mittelsegment der Plattform (41) installiert ist, ab. 16) Die aufgeladene E-Batterie (2) wird mittels des verfahrbaren Rahmengestells (8) automatisch in die Endlageposition, der Position während des Fahrbetriebes, im Automobil (1) transportiert und dabei an das elektrische Leitungsnetz des Automobils (1) angeschlossen. 17) Das Erreichen der Endlage des verfahrbaren Rahmengestells (8) im Automobil (1) wird gleichzeitig dem Fahrer des Automobils (1) und des mobilen Aggregates (40) angezeigt. 18) Der Fahrer des mobilen Aggregats (40) fährt die vier Stabilisierungsstützen (32) ein, positioniert die Schutzkappe über dem Zentrierdorn (45) und fährt mit der entladenen E-Batterie (2) vom Automobil (1) weg an die Verladerampe. 19) Die entladene E-Batterie (2) wird mit einer Greifer-Konstruktion, die am Transportband positioniert ist, aus dem Rahmengestell (42) der Plattform (41) abgehoben, auf dem Transportband abgesetzt und in die Werkstatt zum Aufladen abtransportiert. Die Schutzkappe wird vom Fahrer über den Zentrierdorn (45) positioniert. 20) Das mobile Aggregat (40) verbleibt in der eingenommenen Position am Transportband in Erwartung des nächsten E-Batteriewechsels. 21) Der Fahrer des Automobils (1) schließt nach erfolgtem E-Batteriewechsel die Entnahmeöffnung (7) in der Karosserie, aktiviert die Arretierung des verfahrbaren Rahmengestells (8) mit der gewechselten E-Batterie (2) und begibt sich zum Bezahlen an die Kasse der E-Batterie-Wechselstation. Er erhält ein Quittungsdokument über den bezahlten Betrag auf dem die Daten zum Batteriewechsel enthalten sind. 22) Der Fahrer des Automobils (1) setzt seine Fahrt fort.
DE102012012739.1A 2012-06-26 2012-06-26 Vorrichtungen und Verfahren zum teilautomatisierten, automatisierten und mobilen Wechsel einer Elektro-Batterie für den Antrieb von Automobilen Active DE102012012739B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012012739.1A DE102012012739B4 (de) 2012-06-26 2012-06-26 Vorrichtungen und Verfahren zum teilautomatisierten, automatisierten und mobilen Wechsel einer Elektro-Batterie für den Antrieb von Automobilen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012012739.1A DE102012012739B4 (de) 2012-06-26 2012-06-26 Vorrichtungen und Verfahren zum teilautomatisierten, automatisierten und mobilen Wechsel einer Elektro-Batterie für den Antrieb von Automobilen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102012012739A1 DE102012012739A1 (de) 2014-01-02
DE102012012739B4 true DE102012012739B4 (de) 2014-11-27

Family

ID=49753804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102012012739.1A Active DE102012012739B4 (de) 2012-06-26 2012-06-26 Vorrichtungen und Verfahren zum teilautomatisierten, automatisierten und mobilen Wechsel einer Elektro-Batterie für den Antrieb von Automobilen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102012012739B4 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016006666A1 (de) * 2016-05-31 2017-11-30 Eduard Laturnus Ein flächendeckendes Versorgungsnetz für die elektroangetriebenen Verkehrsmittel bestehend aus teil- oder vollautomatischer Elektroenergiespeichermodulen Wechel- und Ladestation für die komplett standardisierte Elektroenergiespeichermodule, die für die Installation und Verwendung in allen Arten durch die elektrische Energie angetriebenen Verkehrsmittel geeignet sind.
DE102016007611A1 (de) * 2016-06-22 2017-12-28 Ingo Wambsganß Wechsel-Akkus für Fahrzeuge mit Elektroantrieb
DE102017011016A1 (de) * 2017-11-28 2019-06-27 Jan Völker Batteriewechselstation für Elektrofahrzeuge mit standardisierten Batterien und Batterieaufnahmesysteme in den Elektrofahrzeugen
DE102018002134A1 (de) * 2018-03-16 2019-09-19 Gandi Elci Change&Drive Batterie-Schnellwechselsystem für Elektro-Kraftfahrzeuge
DE102023001209B3 (de) 2023-03-28 2023-11-09 Johann-Marius Milosiu Verfahren und Ladeeinrichtung oder E-Tankstelle für E-Autos

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014003323A1 (de) * 2014-03-08 2015-09-10 Lothar Zimmer mechanisch / elektrisch neue Batterie mit Standardmaß und Standartleistung; neuem Einbauort und neuer Einbau-Ausbau- sowie Ladetechnik; für teil- und vollelektrische PKW - Antriebe
EP3307585B1 (de) * 2015-06-10 2019-12-18 Battswap, Inc. Batterieaustauschsystem
CN105196852B (zh) * 2015-10-16 2019-03-26 北京新能源汽车股份有限公司 动力电池快换设备以及具有其的车辆
CN108263352A (zh) * 2018-02-11 2018-07-10 博众精工科技股份有限公司 多位充电式汽车换电站
CN110001601B (zh) * 2018-12-07 2022-11-22 蔚来(安徽)控股有限公司 用于换电平台的定位及升降系统、换电平台和充换电站
CN111762039B (zh) * 2019-03-29 2024-06-25 中立元(镇江)电动汽车加电科技有限公司 不同车型电动小客车共享换电的电池智能储存充电系统
CN111823937B (zh) * 2019-03-29 2024-06-25 中立元(镇江)电动汽车加电科技有限公司 多车型电动小客车共享换电的电池智能储存充电控制方法
CN110481517B (zh) * 2019-09-19 2024-05-07 杨文险 一种服务站及其工作方法
DE102021132115A1 (de) 2021-12-07 2023-06-07 bioenergy concept GmbH Versorgung von Fahrzeugen mit Wasserstoff
CN114435102A (zh) * 2022-01-21 2022-05-06 重庆长安新能源汽车科技有限公司 一种底盘总成及新能源汽车
CN115207553B (zh) * 2022-08-08 2023-04-14 湖南汽车工程职业学院 一种具有自动监测功能的动力电池承载装置
CN115583224A (zh) * 2022-11-03 2023-01-10 协鑫电港云科技(海南)有限公司 一种电池出仓装置、换电站及电池出仓方法
CN116653686A (zh) * 2022-12-30 2023-08-29 奥动新能源汽车科技有限公司 一种电池转运装置和换电站
CN116331057B (zh) * 2023-05-30 2023-10-27 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种换电装置、换电装置自维护方法、电子设备及换电站
CN118220066B (zh) * 2024-05-21 2024-09-13 江苏昊由新能源科技有限公司 一种新能源汽车换电装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2422960A1 (de) * 1974-05-11 1975-11-20 Elektr Strassenverkehr Ges Vorrichtung zum ausrichten eines antriebsbatterien tragenden fahrzeuges auf eine batteriewechselstation
DE2657225A1 (de) * 1975-12-19 1977-06-23 Lucas Industries Ltd Vorrichtung zur erleichterung der handhabung eines herausnehmbaren batteriepakets fuer ein elektrisch angetriebenes fahrzeug
US4102273A (en) * 1975-12-24 1978-07-25 J. M. Voith Gmbh Apparatus for positioning battery-operated road vehicles at battery replacement stations
DE3615312A1 (de) * 1985-05-10 1986-11-13 G.D S.P.A., Bologna Vorrichtung zum automatischen auswechseln der elektrischen stromquelle eines beweglichen geraetes
WO1994013508A1 (en) * 1992-12-07 1994-06-23 Windsor Industries, Inc. Battery transfer technique for vehicle
US5452983A (en) * 1994-02-22 1995-09-26 Parmley, Sr.; Daniel W. Apparatus and method for replacing a battery pack in a battery powered vehicle
DE69425511T2 (de) * 1994-01-06 2001-04-19 Unlimited Range Electric Car Systems Co., San Clemente Verfahren zum ersetzen einer elektrischen batterie in einem elektrisch angetriebenen fahrzeug
DE102006047654A1 (de) * 2006-10-09 2008-04-10 Robert Bosch Gmbh Tankstelle für Elektro-Fahrzeuge

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7525197U (de) 1975-01-28 1977-03-24 Ges Gesellschaft Fuer Elektrischen Strassenverkehr Mbh, 4000 Duesseldorf Batteriewechselwagen zum wechseln der batterien von batteriebetriebenen fahrzeugen
US4334819A (en) 1980-03-27 1982-06-15 Hammerslag Julius G Battery charging system
US5373910A (en) 1993-04-08 1994-12-20 Nixon; Dale B. Method of operation for an electric vehicle having multiple replacement batteries
DE10020573A1 (de) 2000-04-13 2001-10-25 Zaf E V Zentrum Fuer Angewandt Vorrichtung zum schnellen Wechseln entladener Batterien an elektrisch betriebenen Fahrzeugen
DE10138480B4 (de) 2001-08-04 2005-10-20 Hemmerle Dieter Batteriewechselsystem für Elektrofahrzeuge
AU2008200543B8 (en) 2008-02-01 2011-01-20 Smith, Errol John Dr Light-weight, Mass-producible, Combined Chassis, Battery Housing, Cooling System Structure for Solar Electric Vehicle
DE202008011762U1 (de) 2008-09-03 2008-12-04 Schaal, Heinz Batterie-Wechsel-Stelle für Elektro-Personen-Kraftwagen von Kleinlieferwagen
DE102009018180A1 (de) 2009-04-22 2010-10-28 Dieter Kitto Werkzeug- Und Maschinenbau Gmbh Batteriewechselstation für wiederaufladbare Batterie
DE102009019185A1 (de) 2009-04-22 2010-10-28 Dieter Kitto Werkzeug- Und Maschinenbau Gmbh Wechseleinrichtung für wiederaufladbare Batterien in einer Batteriewechselstation für elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge
DE102009034689A1 (de) 2009-07-24 2011-01-27 Retsch Technology Gmbh Zuteileinrichtung zur Vereinzelung von Partikeln in einem Partikelstrom
DE102009035253A1 (de) 2009-07-29 2011-02-03 Dürr Systems GmbH Batteriewechsel-Station für Fahrzeuge
DE202009013562U1 (de) 2009-10-09 2010-04-01 Simmank, Wilfried, Dipl.-Ing. (FH) Station zum automatischen Wechseln von Lithium-Ionen-Akkumulatoren -oder anderen- in Fahrzeugen mit Elektroantrieb
DE102009053050A1 (de) 2009-11-16 2011-05-19 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Austauschen einer Batterie in einem Fahrzeug
DE102009053358A1 (de) 2009-11-17 2011-05-19 Siemens Aktiengesellschaft Austauschstation für die Antriebsbatterien von Elektrofahrzeugen
DE102011100781A1 (de) 2010-05-07 2011-12-15 Manuel Czech Akkumulatorwechelsystem zum Austausch von Akkumulatoren für Elektrofahrzeuge
DE202010006526U1 (de) 2010-05-07 2011-01-05 Rau, Thomas Mobiles Elektrosystem
DE202011003345U1 (de) 2011-02-28 2011-05-12 Höltzel, Thomas Energiespeichereinheit, Energiespeichereinheitengehäuse und Wechselstation für Energiespeichereinheiten
DE202011004219U1 (de) 2011-03-21 2011-06-09 Pfützner, Helmut, Univ. Prof. Dr. Vorrichtung zum Batteriewechsel von Elektrofahrzeugen

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2422960A1 (de) * 1974-05-11 1975-11-20 Elektr Strassenverkehr Ges Vorrichtung zum ausrichten eines antriebsbatterien tragenden fahrzeuges auf eine batteriewechselstation
DE2657225A1 (de) * 1975-12-19 1977-06-23 Lucas Industries Ltd Vorrichtung zur erleichterung der handhabung eines herausnehmbaren batteriepakets fuer ein elektrisch angetriebenes fahrzeug
US4102273A (en) * 1975-12-24 1978-07-25 J. M. Voith Gmbh Apparatus for positioning battery-operated road vehicles at battery replacement stations
DE3615312A1 (de) * 1985-05-10 1986-11-13 G.D S.P.A., Bologna Vorrichtung zum automatischen auswechseln der elektrischen stromquelle eines beweglichen geraetes
WO1994013508A1 (en) * 1992-12-07 1994-06-23 Windsor Industries, Inc. Battery transfer technique for vehicle
DE69425511T2 (de) * 1994-01-06 2001-04-19 Unlimited Range Electric Car Systems Co., San Clemente Verfahren zum ersetzen einer elektrischen batterie in einem elektrisch angetriebenen fahrzeug
US5452983A (en) * 1994-02-22 1995-09-26 Parmley, Sr.; Daniel W. Apparatus and method for replacing a battery pack in a battery powered vehicle
DE102006047654A1 (de) * 2006-10-09 2008-04-10 Robert Bosch Gmbh Tankstelle für Elektro-Fahrzeuge

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016006666A1 (de) * 2016-05-31 2017-11-30 Eduard Laturnus Ein flächendeckendes Versorgungsnetz für die elektroangetriebenen Verkehrsmittel bestehend aus teil- oder vollautomatischer Elektroenergiespeichermodulen Wechel- und Ladestation für die komplett standardisierte Elektroenergiespeichermodule, die für die Installation und Verwendung in allen Arten durch die elektrische Energie angetriebenen Verkehrsmittel geeignet sind.
DE102016007611A1 (de) * 2016-06-22 2017-12-28 Ingo Wambsganß Wechsel-Akkus für Fahrzeuge mit Elektroantrieb
DE102017011016A1 (de) * 2017-11-28 2019-06-27 Jan Völker Batteriewechselstation für Elektrofahrzeuge mit standardisierten Batterien und Batterieaufnahmesysteme in den Elektrofahrzeugen
DE102018002134A1 (de) * 2018-03-16 2019-09-19 Gandi Elci Change&Drive Batterie-Schnellwechselsystem für Elektro-Kraftfahrzeuge
DE102023001209B3 (de) 2023-03-28 2023-11-09 Johann-Marius Milosiu Verfahren und Ladeeinrichtung oder E-Tankstelle für E-Autos

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012012739A1 (de) 2014-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012012739B4 (de) Vorrichtungen und Verfahren zum teilautomatisierten, automatisierten und mobilen Wechsel einer Elektro-Batterie für den Antrieb von Automobilen
EP2440488B1 (de) System zum wechseln einer batterie eines flurgebundenen transportfahrzeuges, insbesondere eines fahrerlosen schwerlast-transportfahrzeuges für iso-container
DE102007032210B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Austausch von Akkumulatoren für Elektrofahrzeuge
DE102009053358A1 (de) Austauschstation für die Antriebsbatterien von Elektrofahrzeugen
WO2018019495A1 (de) Routenzuganhänger und transportsystem sowie transportverfahren
EP1776264A2 (de) Güterumschlagverfahren und transportsystem
EP0776291B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum umschlagen von ladung
DE4228932A1 (de) Vorrichtung zum Überführen eines Kraftfahrzeuges in ein mehrstöckiges Parkhaus
DE69622042T2 (de) Einrichtung zum vorbereiten der vermietung einer mehrzahl von elektrofahrzeugen, insbesondere von elektrischen scootern, einschliesslich dem austausch und aufladen der fahrzeugbatterien
EP0620135A2 (de) Wechselstation für mit austauschbaren Akkumulatoren ausgerüstete Elektrostrassenfahrzeuge
EP2335988B1 (de) Anordnung eines elektromotorisch antreibbaren Flughafenbodenfahrzeugs und eines Transportanhängers zum Transportieren eines Luftfrachtcontainers
DE102019004033A1 (de) Batteriewechselsystem für Elektromobile
EP1241118B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Ver- bzw. Entladen von auf Paletten angeordnetem, grossvolumigem Frachtgut von der Strasse auf die Schiene und umgekehrt
DE2410102B2 (de) Einrichtung zum wechseln von akkumulatoren-batterien zwischen batteriebetriebenen fahrzeugen und batterieabstell- und ladeplaetzen
DE102019101310B4 (de) Ladebrücke und Verfahren zum Umladen einer Ladung zwischen zwei voneinander beabstandeten Depots
DE102017106731A1 (de) Verfahren und Fahrzeug zum Fördern eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs während dessen Montage
DE4301019C2 (de) Umschlagsystem für den horizontalen Umschlag von Containern, LKW und dergleichen zwischen Straßen- und Schienenfahrzeugen
WO1999032326A1 (de) Be- und entladesystem für lastkraftwagen, deren anhänger, transportcontainer und dergl.
DE3425698C2 (de)
DE10259594B3 (de) Neufahrzeug-Vorbereitungscenter
WO2007085571A2 (de) Containerbahn für containertransport
DE102019128916A1 (de) Verladesystem zum Beladen und Entladen von Lkw
DE102019206478A1 (de) Mobile Ladeplattform
DE102021129529A1 (de) System und Verfahren für die Versorgung von Fahrzeugen mit elektrischer Energie
DE202021000804U1 (de) Transportsystem zur Sendungszustellung mittels zumindest eines Fahrzeugs

Legal Events

Date Code Title Description
R086 Non-binding declaration of licensing interest
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B60S0005000000

Ipc: B60S0005060000

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R073 Re-establishment requested
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B60S0005060000

Ipc: B60L0053800000

R074 Re-establishment allowed