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Es ist bekannt, Fahrzeuge mit einem elektrischen Antrieb auszustatten, der von einer fahrzeuginternen Batterie gespeist wird. Etwa bei sogenannten Plug-In-Hybridfahrzeugen (die neben dem elektrischen Antrieb einen Verbrennungsmotor besitzen) oder bei Elektrofahrzeugen wird ein fahrzeugseitiger elektrischer Einsteckkontakt verwendet, um die fahrzeuginterne Batterie von außen Aufzuladen.
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Beispielsweise aus der Druckschrift
DE 10 2011 089 339 A1 ist eine Vorrichtung zum induktiven Übertragen von Energie an ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem eine im Boden eingelassene Primärspule mittels eines magnetischen Wechselfelds elektrische Leistung an eine fahrzeugseitige Sekundärspule überträgt. Gegenüber einem kabelgebundenen Ladeprozess ergibt sich ein höherer Bedienungskomfort, jedoch muss zur effizienten Übertragung von Energie die Sekundärspule sich möglichst genau über der Primärspule befinden.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, mit möglichst einfachen Mitteln es zu ermöglichen, das ein Fahrzeug auf einfache Weise über einer Primärspule zur induktiven Übertragung von Energie positioniert werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die mobile Induktivladestation für Fahrzeuge des Anspruchs 1. Weitere Eigenschaften, Merkmale und Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen sowie in der folgenden Beschreibung dargestellt.
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Die mobile Induktivladestation für Fahrzeuge, wie sie hier beschrieben ist, umfasst eine Auflage, so dass die Auflage ohne weiteres auf einen Boden gelegt werden kann. Die Auflage ist vorzugsweise flexibel. Die Induktivladestation umfasst zumindest eine Ausnehmung, die zur Führung bzw. Positionierung des Fahrzeugs dient. Die Ausnehmung kann auch als Vertiefung oder Mulde bezeichnet werden. Der Begriff Ausnehmung ist allgemein zu verstehen und unterliegt nicht der Einschränkung der Erzeugung des betreffenden körperlichen Merkmals mittels Abtrennen.
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Es sind insbesondere keine Baumaßnahmen oder eine andere Veränderung des Bodenbelags notwendig. Die Induktivladestation kann einfach auf den Untergrund bzw. Bodenbelag aufgelegt werden kann. Mit der Ausnehmung kann ein Rad des Fahrzeugs geführt werden, insbesondere da die Ausnehmung mit zumindest einer inneren Seitenfläche ausgestattet ist. Es ergibt sich durch die Ausnehmung eine Führung für das Rad bzw. die (Vorder-)Räder des Fahrzeugs, die das Fahrzeug selbst an die korrekte Position führt. Ferner umfasst die Induktivladestation eine Primärspule, welche mit der Auflage verbunden ist. Die Primärspule kann auf der Auflage angeordnet sein, teilweise oder vollständig in der Auflage versenkt sein, oder in dieser integriert sein. Da sich die Ausnehmung an der Oberseite der Auflage befindet, ist die örtliche Beziehung zwischen Primärspule und Ausnehmung vordefiniert, so dass beim Einfahren in die Ausnehmung auch automatisch das Fahrzeug gegenüber der Primärspule positioniert wird.
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Es wird eine mobile Induktivladestation für Fahrzeuge vorgeschlagen, insbesondere für Kraftfahrzeuge wie Elektrofahrzeuge, Kraftfahrzeuge mit Hybridantrieb oder auch Fahrräder mit elektrischer Unterstützung, wobei die Induktivladestation die flexible Auflage aufweist. Es können insbesondere Nutzfahrzeuge wie Sattelkraftfahrzeuge, Busse, oder Spezialfahrzeuge wie Kehrmaschinen erfindungsgemäß verwendet werden. Die Induktivladestation weist ferner eine Primärspule und eine Ausnehmung auf. Die Primärspule ist mit der Auflage verbunden und kann insbesondere in diese integriert oder in bzw. auf dieser befestigt sein. Ferner ist die zumindest eine Ausnehmung an der Oberseite der Auflage vorgesehen. Es kann eine Ausnehmung vorgesehen sein, etwa für das linke oder für das rechte Vorderrad (oder Hinterrad oder Sattelrad) des Kraftfahrzeugs, oder es können zwei Ausnehmungen vorgesehen sein, wobei jeweils eine Ausnehmung für eines der beiden Vorderräder (oder Hinterräder oder Sattelräder) des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Die Ausnehmungen haben in diesem Fall einen vorher bestimmten Abstand zueinander, der insbesondere der Spurweite eines Fahrzeugs entspricht, das mit der Induktivladestation aufgeladen werden soll.
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Wie bereits erwähnt ist die Ausnehmung mit zumindest einer inneren Seitenfläche ausgestattet, so dass ein einfahrendes Rad geführt werden kann. Vorzugsweise sind pro Ausnehmung zwei gegenüberliegende innere Seitenflächen oder Abschnitte hiervon vorgesehen, so dass jedes Rad zu beiden Seiten hin geführt werden kann. Die Ausnehmung ist zur Aufnahme mindestens einer Reifenaufstandsfläche eines Fahrzeugreifens eingerichtet. Dies definiert die Größe der Aufnahme, insbesondere deren Breite, und definiert ferner, dass die flexible Auflage unterhalb der Ausnehmung zur Aufnahme von Kräften eingerichtet ist, wie sie durch Räder eines Fahrzeugs entstehen.
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Die Auflage ist insbesondere aus einem flexiblen Material, beispielsweise eine Matte. Die flexible Auflage kann aus Gummi oder Silikon sein, vorzugsweise aus faserverstärken Gummi oder aus Silikon. Anstatt von Gummi oder Silikon können (hinsichtlich der Flexibilität) vergleichbare flexible Materialien insbesondere aus Kunststoff verwendet werden. Ferner sind die inneren Seitenflächen der Ausnehmung aus einem flexiblen Material ausgestaltet, insbesondere aus dem gleichen Material wie die Auflage selbst. Zudem können die inneren Seitenflächen und die Ausnehmung einstückig ausgebildet sein. Die flache Unterseite, die sich auf der Seite der Auflage befindet, die entgegengesetzt zur Aufnahme befindet, dient zur Auflage auf den Boden. Aufgrund der Haftkraft der Unterseite auf dem Boden ergibt sich eine ausreichende Befestigung, so dass die Induktivladestation beim Befahren durch ein Fahrzeug nicht verrutscht. Zudem können Sicherungselemente vorgesehen sein, die die Induktivladestation mit dem Boden verbindet, auf der diese aufgelegt ist. Hierzu kann die Induktivladestation eine Öse (zum Durchstecken eines Bolzen oder einer Schraube) oder ein anderes Befestigungselement aufweisen, welches mit dem Boden direkt oder indirekt mechanisch verbunden werden kann.
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Die Ausnehmung selbst ist in Richtung der Breite der flexiblen Auflage gesehen zylinderförmig mit einer konvexen Form, insbesondere einer bogenförmigen oder im speziellen kreisbogenförmigen umfänglichen Verlauf. Die Ausnehmung kann daher eine Form haben, die komplementär zu einem unteren Abschnitt eines (im Wesentlichen kreiszylindrischen) Rads ist. Die Ausnehmung kann insbesondere einen größeren Krümmungsradius aufweisen oder allgemein weniger stark gekrümmt sein wie der Abschnitt des Rads, zu dessen Aufnahme die Ausnehmung ausgebildet ist. Die Form kann mittels eines Arretierungsvorrichtung veränderlich sein, wobei die Arretierungsvorrichtung in einer ersten Stellung eine erste Form hat, die ein Ein- und Ausfahren aus der Ausnehmung erlaubt und in einer zweiten (ausgefahrenen) Stellung eine Form hat, die ein Rad vom Ausfahren hindert. Eine derartige Arretierungsvorrichtung ist hierin als Ausführungsform beschrieben, wobei die Arretierungsvorrichtung in der ersten Stellung (vertikal zur Unterseite) eingefahren ist und in der zweiten Stellung relativ zur Unterseite ausgefahren ist.
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Die flexible Auflage kann ferner eine Führungsrinne aufweisen, die zur Ausnehmung führt. Die Tiefe der Ausnehmung ist größer als die Tiefe der Führungsrinne. Die Führungsrinne kann eine Tiefe aufweisen, die mit abnehmenden Abstand zur Ausnehmung größer wird. Zudem kann die Rinne eine Breite aufweisen, die zur Ausnehmung hin schmaler wird. Die Führungsrinne kann sich somit zur Ausnehmung hin in der Breite verjüngen.
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Die Ausnehmung kann eine starre, formgebende Stütze aufweisen, die beispielsweise aus Kunststoff (gegebenenfalls mit einem Metalleinsatz, insbesondere ein Stahleinsatz) gebildet ist, wobei diese Stütze mit der flexiblen Auflage verbunden ist oder insbesondere in diese integriert ist.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die mobile Induktivladevorrichtung eine Arretierungsvorrichtung aufweisen, insbesondere um auch während des Ladevorgangs eine gleichbleibend präzise Positionierung zu gewährleisten. Die Arretierungsvorrichtung weist eine Verriegelungsfläche auf. Diese ist beweglich. Die Verriegelungsfläche ist eingerichtet, ein in der Ausnehmung befindliches Rad (bzw. mit dessen Reifen, insbesondere zumindest einer Seitenfläche des Reifens) körperlich zu kontaktieren, so dass sich eine Haftreibung zwischen Verriegelungsfläche und Rad (insbesondere der Seitenfläche des Reifens des Rads) ergibt. Die Verriegelungsfläche kann hierbei der inneren Seitenfläche bzw. einem Abschnitt hiervon entsprechen. Diese kann insbesondere mittels eines Aktuators, der mit der inneren Seitenfläche bzw. allgemein der Verriegelungsfläche mechanisch verbunden ist, bewegt werden. Der Aktuator kann ein elektromechanischer Aktuator sein, beispielsweise ein Elektromotor, der an ein Getriebe angeschlossen sein kann, beispielsweise an ein Spindelgetriebe. Der Aktuator kann ferner pneumatisch oder hydraulisch sein, insbesondere in Form eines Balgs, welches die innere Seitenfläche bzw. die Verriegelungsfläche bildet oder mit dieser kraftübertragend verbunden ist, um die innere Seitenfläche gemäß dem Druck innerhalb des Balgs in die Ausnehmung hinein zu bewegen. Der Aktuator ist somit mit der Verriegelungsfläche verbunden. Der Aktuator ist zudem eingerichtet, die Verriegelungsfläche steuerbar zur Mitte der Ausnehmung hin und von dieser weg zu bewegen. Die Verriegelungsfläche kann in Richtung der Mitte der Ausnehmung steuerbar bewegt werden, um ein dort befindliches Rad zu arretieren und kann in entgegengesetzter Richtung bewegt werden, um ein dort befindliches Rad freizugeben. Eine entsprechende Ausführungsform ist in 3 dargestellt.
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Als weitere Ausführungsform kann die Arretierungsvorrichtung einen Verriegelungskörper aufweisen, der an der Ausnehmung angeordnet ist, jedoch nicht innerhalb der Ausnehmung angeordnet ist. Der Verrieglungskörper kann in eine Stellung gebracht werden, in der dieser verhindert, dass sich ein Rad des Fahrzeugs aus der Ausnehmung bewegen kann. Die Arretierungsvorrichtung kann mit einem Verriegelungskörper ausgestattet sein und umfasst insbesondere einen Aktuator. Der Aktuator ist mit dem Verriegelungskörper kraftübertragend verbunden. Dadurch kann der Verriegelungskörper steuerbar vor oder hinter der Ausnehmung bewegt werden. Der Verriegelungskörper kann an einem Übergang zwischen einer Fahrrinne und der Ausnehmung vorgesehen sein oder an einem Ende der Fahrrinne, das an die Ausnehmung angrenzt. Für den Verriegelungskörper kann sich (aufgrund des Aktuators) eine Bewegungsrichtung ergeben, die senkrecht zur Längserstreckungsrichtung der Ausnehmung ist. Der Verriegelungskörper ist eingerichtet bzw. gelagert, vor und/oder hinter der Ausnehmung bewegt zu werden, insbesondere senkrecht zu einer Einfahrrichtung der Ausnehmung. Hierbei beziehen sich die Richtungsangaben "vor" und "hinter" auf die Längserstreckungsrichtung (entsprechend der Einfahrrichtung) der Ausnehmung.
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Eine erste Variante ist es, den Verriegelungskörper derart zu lagern, dass dieser eine Bewegungsrichtung aufweist, welche parallel zur Oberseite ist. Hierbei kann der Verriegelungskörper die Form einer Stange aufweisen, die parallel zur Oberseite geführt wird, wobei anstatt einer Stange auch ein anderer Riegel verwendet werden kann. Eine derartige Ausführungsform ist in der 4 dargestellt. Gemäß der vorangehend beschriebenen Variante befindet sich der Verriegelungskörper auf der Oberseite der Auflage und somit außerhalb der Auflage selbst.
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Gemäß einer zweiten Variante ist der Verriegelungskörper vorzugsweise innerhalb der Auflage vorgesehen. Der Verriegelungskörper kann insbesondere aufgrund der Verbindung mit dem Aktuator eine Bewegungsrichtung aufweisen, die senkrecht zur Oberseite ist und/oder die senkrecht zur Unterseite ist. Mit anderen Worten bewegt der Aktuator den Verriegelungskörper nicht wie in der vorangehenden Variante entlang der Oberseite, sondern von dieser weg und zu dieser hin. Der genaue Winkel zwischen der Bewegungsrichtung und der Oberseite ist hierbei nebensächlich, so dass bei der ersten Variante die Bewegung eine Richtungskomponente aufweist, welche parallel zur Oberseite ist, und bei der zweiten Variante die Bewegung eine Richtungskomponente aufweist, die senkrecht zur Oberseite (insbesondere am Ort des Verriegelungskörpers) oder zur Unterseite ist. Bei der ersten Variante kann die Bewegungsrichtung auch parallel zur Unterseite sein und insbesondere eine Bewegungskomponente aufweisen, die parallel zur Unterseite verläuft.
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Falls sich der Verriegelungskörper von der Ober- oder Unterseite weg bewegt und sich zu dieser hin bewegt, dann wird der Verriegelungskörper durch einen Abschnitt der Oberseite der Induktivladestation dargestellt, der als Arretierungsabschnitt bezeichnet wird. Dieser Arretierungsabschnitt ist flexibel bzw. gegenüber der restlichen Oberseite der Auflage beweglich. Hierbei kann der Arretierungsabschnitt etwa ein Teil eines Balgs sein, welches einen Teil der Oberseite bildet. Der Arretierungsabschnitt kann von dem Aktuator senkrecht zur Oberseite bewegt werden, insbesondere von der Oberseite weg und zu dieser hin. Alternativ kann sich, wie bereits bemerkt, die Bewegungsrichtung sich nicht auf die Oberseite, sondern auf die Unterseite der Auflage beziehen. In der 2 ist eine Ausführungsform dieser zweiten Variante dargestellt.
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Ein weiterer Aspekt ist eine Fremdobjekt-Entfernungsvorrichtung als Teil der Induktivladestation, die ermöglicht, dass Fremdobjekte die Positionierung des Fahrzeugs nicht verfälschen. Ferner dient die Fremdobjekt-Entfernungsvorrichtung dazu, Objekte zu entfernen, die den Ladevorgang stören könnten. Daher kann die Oberseite einen Abschnitt aufweisen, der sich über der Primärspule befindet und daher als Spulenabschnitt bezeichnet wird. Dieser Spulenabschnitt ist mit einer Fremdobjekt-Entfernungsvorrichtung ausgestattet.
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Gemäß einer Ausführungsform dieses Aspekts umfasst die Fremdobjekt-Entfernungsvorrichtung eine Vielzahl von Düsen und eine daran angeschlossene Druckluftquelle. Anstatt der Druckluftquelle kann auch ein Druckluftquellenanschluss vorgesehen sein. Die Düsen weisen Öffnungen auf, die sich an dem Spulenabschnitt der Oberseite befinden. Dadurch können Objekte, die sich auf dem Spulenabschnitt der Oberfläche befinden, d. h. die sich über der Primärspule befinden, von einem Druckluftstrahl entfernt werden, der von den Düsen erzeugt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Fremdobjekt-Entfernungsvorrichtung eine Aktuatoranordnung auf. Diese ist mit dem (flexibel ausgebildeten) Spulenabschnitt verbunden und ist insbesondere eingerichtet, diesen zu bewegen. Die Aktuatoranordnung ist eingerichtet, eine variable Neigung des Spulenabschnitts zu definieren. Mit anderen Worten ist die Aktuatoreinrichtung eingerichtet, den Spulenabschnitt variabel zu neigen. Die Aktuatoranordnung kann hierbei zwei einzelne Aktuatoren aufweisen, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten aktiviert werden, wodurch sich im Zeitverlauf unterschiedliche Neigungen ergeben. Fremdobjekte, die sich auf den Spulenabschnitt befinden, rutschen oder rollen aufgrund der (temporären) Neigung des Spulenabschnitts herab und werden dadurch aus dem Spulenabschnitt (in einen Randbereich) entfernt. Die Aktuatoranordnung kann eine elektromechanische Anordnung sein, beispielsweise eine Welle mit einer Nocke, die unter dem Spulenabschnitt geführt wird, wird jedoch bevorzugt mittels zweier einzelner Aktuatoren ausgeführt. Die Aktuatoren (dieser und anderer Ausführungsformen) sind insbesondere pneumatische, hydraulische oder vorzugsweise elektromechanische Aktuatoren, insbesondere in Form eines Elektromotors in Kombination mit einem Spindelgetriebe. Die Aktuatoren der Aktuatoranordnung sind an verschiedenen Orten des Spulenabschnitts vorgesehen sind, insbesondere an entgegengesetzten Enden des Spulenabschnitts. Bevorzugt werden zwei Aktuatoren verwendet, wobei ach mehr als zwei Aktuatoren verwendet werden können, die auf unterschiedliche Stellen des Spulenabschnitts bzw. eines Randbereichs hiervon. Diese Aktuatoren sind vorzugsweise Längsaktuatoren und weisen eine Bewegungsrichtung auf, die von der Unterseite wegführt und zu dieser hinführt.
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Während die düsenbasierte Fremdobjekt-Entfernungsvorrichtung in 5A dargestellt ist, ist eine Ausführungsform der neigungsbasierten Entfernungsvorrichtung in 5B dargestellt.
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Eine weitere Ausführungsform der Fremdobjekt-Entfernungsvorrichtung sieht vor, dass der Spulenabschnitt zumindest in einem Punkt beweglich ist (etwa in Form eines Balgs mit einer offenen Stelle). Die Fremdobjekt-Entfernungsvorrichtung weist eine Druckluftquelle oder einen Anschluss hierfür auf sowie zumindest eine daran angeschlossene Düse. Diese Düse weist eine Hauptabgaberichtung auf, die entlang des Spulenabschnitts (und insbesondere zu der offenen Stelle) führt, so dass sich aufgrund der Bewegungsfreiheit des Spulenabschnitts eine flatternde Bewegung ergibt, wenn Druckluft durch die Düse strömt. Die offene Stelle ist insbesondere lose, um die Auf- und Abbewegung des Spuelnabschnitts der Oberfläche zu ermöglichen. Durch die flatternde Bewegung werden Fremdobjekte aus dem Spulenabschnitt entfernt. Die 5C zeigt eine entsprechende Darstellung dieser Ausführungsform.
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Weiterhin kann in der Oberseite der Auflage eine Fahrrinne eingelassen sein. Diese führt zu der Ausnehmung. Diese Fahrrinne ist vorzugsweise, wie vorangehend beschrieben, mit einer Breite ausgestattet, die zur Ausnehmung hin abnimmt. Die Fahrrinne kann jedoch auch abschnittsweise oder über ihre gesamte Länge eine konstante Breite aufweisen. Alternativ oder in Kombination hierzu kann die Tiefe der Fahrrinne zur Ausnehmung zunehmen. Dies erleichtert die Einfahrt und die Führung des Fahrzeugrades zur Ausnehmung hin. Die Fahrrinne kann jedoch auch abschnittsweise oder über ihre gesamte Länge eine konstante Tiefe aufweisen.
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Weiterhin kann die mobile Induktivladestation ein Kopfteil aufweisen. Dieses ist vorzugsweise mittels einer (lösbaren) Verbindung, insbesondere einer Steckverbindung, an der Auflage befestigt. Das Kopfteil befindet sich außerhalb des Fahrwegs zur Ausnehmung hin und vorzugsweise auf der Seite der Ausnehmung, die der Fahrrinne entgegengesetzt ist. Das Kopfteil ist insbesondere neben der Ausnehmung angeordnet, wenn die Auflage auf den Boden aufliegt. Das Kopfteil reiht sich in der Längserstreckungsrichtung der Fahrrinne bzw. der Ausnehmung an die Auflage bzw. ist in dieser Richtung hinter der Auflage (d.h. in Einfahrrichtung) vorgesehen. In dem Kopfteil sind eine Steuereinrichtung und/oder eine mit der Primärspule verbundene Leistungsendstufe vorgesehen. Die Leistungsendstufe steuert die Primärstufe an. Das Kopfteil weist vorzugsweise ein starres Gehäuse auf, insbesondere aus einem Kunststoff. Das Gehäuse kann ferner durch Stahlkonstruktionen verstärkt sein. In dem Gehäuse sind die Steuereinrichtung und/oder die Leistungsendstufe untergebracht. In dem Gehäuse kann ein Schubfach vorgesehen sein, in welchem sich die Steuereinrichtung und/oder die Leistungsendstufe unterbringen lassen. Das Kopfteil weist ferner einen Stromanschluss zur Verbindung an ein Versorgungsnetz auf. In den 6A und 6B ist diese Ausführungsform näher dargestellt.
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In der Fahrrinne können Erhebungen vorgesehen sein, die als Markierungen dienen. Beispielweise können Markierungen vorgesehen sein, deren Abstand zueinander zu der Ausnehmung hin abnimmt. Dadurch kann der Fahrer den Abstand zur Ausnehmung erfassen, ohne diese selbst sehen zu müssen. Die 2 zeigt Beispiele derartiger Erhebungen.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Die 1 zeigt eine Ausführungsform einer mobilen Induktivladestation in Draufsicht.
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Die 2 zeigt eine Ausführungsform einer mobilen Induktivladestation im Längsschnitt.
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Die 3 zeigt eine Ausführungsform einer mobilen Induktivladestation im Querschnitt.
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Die 4 zeigt eine Ausführungsform einer mobilen Induktivladestation in Draufsicht.
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Die 5a–c zeigen Ausführungsformen mobiler Induktivladestation im Querschnitt, insbesondere zur Erläuterung von Varianten der Fremdobjekt-Entfernungsvorrichtung.
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Die 6a–c zeigen eine Ausführungsform einer mobilen Induktivladestation in Draufsicht und anhand verschiedener Schnittansichten.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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Die 1 zeigt eine Ausführungsform einer mobilen Induktivladestation 10 für Fahrzeuge (nicht dargestellt) mit einer flexiblen Auflage 20 und einer Primärspule 30, die zwischen zwei Ausnehmungen 40, 42 vorgesehen ist. Allgemein befindet sich die Primärspule vorzugsweise in einem Bereich zwischen den Ausnehmungen oder zwischen (gedachten) Verlängerungen der Ausnehmungen in deren Längsrichtungen. Die Ausnehmungen sind von Seitenflächen 50, 52 begrenzt, wobei die links dargestellte Ausnehmung 40 eine innere Seitenfläche 50 aufweist. Die Seitenfläche 50 umschließt die Ausnehmung 40 vollumfänglich oder umgreift diese mit einem Winkel von mindestens 180 oder mindestens 270 Grad, und umgreift dieses insbesondere wie dargestellt an drei von vier Seiten eines (virtuellen) Rechtecks. Dies gilt auch für die Ausnehmung 42 bzw. die Seitenfläche 52, die die Ausnehmung wie dargestellt umgreift.
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In jeder der Ausnehmungen 40, 42 ist ein Fahrzeugrad 60, 62 vorgesehen. In der 1 ist daher der Zustand dargestellt, in dem ein Fahrzeug in die mobile Induktivladestation 10 eingefahren ist. Eine Reifenaufstandsfläche 64 des Fahrzeugrads 60 befindet sich in der Ausnehmung 40 und in der Ausnehmung 42 befindet sich eine entsprechende Reifenaufstandsfläche 66 des Fahrzeugrads 62 (bzw. dessen Reifen). Die in 1 dargestellte Induktivladestation ist zur Aufnahme der Vorderräder gedacht, wobei jedoch auch eine längere Version der Induktivladestation denkbar ist, bei der auch die Hinterräder des Fahrzeugs über der Induktivladestation vorgesehen sind, wenn das Fahrzeug in die Induktivladestation eingefahren ist. Die 4 zeigt eine derartige längere Ausführungsform.
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Die 2 zeigt ein Fahrzeug 180, welches in einer mobilen Induktivladestation 110 eingefahren ist. Die 2 ist eine Seitenschnittdarstellung, bei der die Induktivladestation 110 eine Unterseite 144 und eine Oberseite 146 aufweist. In der Oberseite 146 ist eine Ausnehmung 140 vorgesehen. In dieser befindet sich ein Fahrzeugreifen 160 eines Fahrzeugrads des Fahrzeugs 180. Die Ausnehmung bildet eine Mulde. Die Form der Ausnehmung ist an einen Umfangsabschnitt eines Reifens 160 angepasst. Die Ausnehmung umschließt somit einen Teil des Reifens 160, so dass sich ein (teilweiser) Formschluss zwischen Aufnahme 140 und Reifen 160 ergibt.
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In dem in 2 dargestellten Zustand, in welchem das Fahrzeug 180 in die Induktivladestation 110 eingefahren ist, befindet sich die Primärspule 130 unter der Sekundärspule 190 des Fahrzeugs 180. Auf der Oberseite 146 der Auflage 120 der Induktivladestation 110 befinden sich ferner Erhebungen 122, 123, 124, vorzugsweise innerhalb einer Fahrrinne, welche zur Ausnehmung 140 führt.
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Die 2 zeigt ferner eine Ausführungsform einer Arretierungsvorrichtung in Form des Hubzylinders 170, der von einer steuerbaren Druckluftquelle 190 angetrieben wird. Anstelle eines Hubzylinders 170 kann auch ein Spindelgetriebe vorgesehen sein, welches von einem Elektromotor angetrieben wird. Der Verriegelungskörper ergibt sich durch das Element (d.h. den Hubzylinder 170), welches von dem als Druckluftquelle 190 ausgestalteten Antrieb angetrieben wird, wobei das Element durch einen Hubkolben 170 oder durch ein Spindelgetriebe oder durch andere Vorrichtungen vorgesehen sein kann, die eingerichtet sind, ihre Länge zu ändern. Wie dargestellt kann auch der über der Arretierungsvorrichtung befindliche Abschnitt der Oberfläche zusammen mit dem Element den Verriegelungskörper bilden. In ausgefahrenem Zustand drückt der Verriegelungskörper einen Teil der Oberseite 146 der Auflage 120 nach oben, so dass das Ausfahren verhindert wird, da im ausgefahrenen Zustand der Hubkolben 170 beziehungsweise allgemein der Verriegelungskörper zusammen mit dem Abschnitt der Oberseite das Rad 140 derart umgreift, dass das Fahrzeug 180 nicht herausfahren kann, zumindest nicht in der Ausfahrrichtung L.
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Die 3 zeigt einen Längsschnitt eines Fahrzeugrads 240 mit zugehörigem Fahrzeugreifen 260. Der Reifen befindet sich in einer Ausführungsform der hier beschriebenen Induktivladestation 210, die im Querschnitt dargestellt ist. Der Reifen ruht auf einer Auflage 220. Seitlich (zum Reifen) ist eine Arretierungsvorrichtung vorgesehen. Diese umfasst Verriegelungskörper 272, 272‘. Die Verriegelungskörper 272, 272' bilden eine Verriegelungsfläche, d.h. eine zum Reifen 260 hin gewandte Fläche, die in eine Richtung bewegt werden kann, welche in die Ausnehmung hinein gerichtet ist, um den Reifen mittels Haftreibung zu arretieren. Die Bewegungsrichtung der Verriegelungsfläche ist mit dem Buchstaben V1 gekennzeichnet. Die Arretierungsvorrichtung ist in der 3 als Balg dargestellt, kann jedoch auch Pneumatik- oder Hydraulikkolben oder auch als mechanische Schnittstelle eines elektromagnetischen Linearantriebs (etwa ein Elektromotor mit Spindelgetriebe) vorgesehen sein. Es sind Aktuatoren 273, 273‘ vorgesehen, die mechanisch mit der Verriegelungsfläche 272, 272‘ verbunden sind. Bei der Ausführung als Balg sind steuerbare Druckluftquellen vorgesehen, die mit dem Balg verbunden sind, welches die Verriegelungsfläche bildet oder diese zumindest bewegt.
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In der 3 ist die Auflage 220 mit einem Bodenabschnitt ausgestattet, oberhalb dem sich ein Seitenabschnitt befindet, der die inneren Seitenflächen 272, 272' bildet. Der Bodenabschnitt und der Seitenabschnitt können zweiteilig ausgebildet sein. Die Ausnehmung und gegebenenfalls die Fahrrinne werden von dem Seitenabschnitt gebildet. Die Ausnehmung 262 ergibt sich dadurch, dass der Seitenabschnitt mit dem Bodenabschnitt verbunden ist. Der Seitenabschnitt und der Bodenabschnitt der Auflage können aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein, und können insbesondere unterschiedlich Steifigkeiten aufweisen, wobei insbesondere der Seitenabschnitt weniger steif ist als der Bodenabschnitt.
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Die 4 zeigt eine mobile Induktivladestation mit einer längeren Auflage 320 auf der nicht nur die Vorderräder 360 sondern auch die Hinterräder 361 eines Fahrzeugs 380 untergebracht werden können. Die 4 dient ferner zur Darstellung von Verriegelungskörpern 374, 374‘ mit jeweils zugehörigen Aktuatoren 375, 375‘. Der Verriegelungskörper 374, 374‘ wird jeweils in einer Bewegungsrichtung V2, V2‘ bewegt. Die Bewegungen V2 und V2‘ sind entgegengesetzt zueinander und können die jeweiligen Verriegelungskörper 374, 374‘ hinter das Vorderrad 360 schieben oder aus der Fahrtrichtung der Räder 360 entfernen. Daher ergibt sich eine Bewegungsrichtung V2 (bzw. V2') für den Verriegelungskörper der 4, die senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs ist, das heißt senkrecht zur Abrollrichtung der Reifen 360, und die ferner parallel zur Oberseite der Auflage beziehungsweise der Induktivladestation ist. In der 4 sind die Verriegelungskörper 374, 374‘ als Riegel beziehungsweise Stangen dargestellt. In einer nicht dargestellten Ausführungsform genügt einer der dargestellten Verriegelungskörper, um das Ausfahren des Fahrzeugs zu verhindern.
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Die 4 zeigt ferner eine Seitenfläche 350, die nicht nur die innere Seitenfläche der Ausnehmung bildet, in der ein Vorderrad angeordnet ist, sondern die sich noch weiter entlang der Hinterräder und über diese hinaus erstreckt. Ferner ist eine Sekundärspule 390 dargestellt, die sich über einer Primärspule (verdeckt durch die Sekundärspule) befindet. In diesem Zustand sind die Räder 360 optimal in den Ausnehmungen 340 positioniert, so dass die Primärspule und die Sekundärspule zur maximalen Leistungsübertragung zueinander räumlich angeordnet sind.
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Die 5a, 5b und 5c zeigen unterschiedliche Möglichkeiten, die Induktivladestation mit einer Fremdobjekt-Entfernungsvorrichtung auszurüsten. Die Fremdobjekt-Entfernungsvorrichtung kann eine Vielzahl von Düsen, eine Aktuatoranordnung für variable Neigung des Spulenabschnitts oder mit einer einzelnen Düse realisiert werden, die entlang des Spulenabschnitts gerichtet ist.
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In der 5a ist eine mobile Induktivladestation 410 im Querschnitt dargestellt, bei der über der Primärspule 430 ein Abschnitt in der Oberseite der Induktivladestation vorgesehen, der als Spulenabschnitt 449 bezeichnet wird. Dieser Spulenabschnitt 449 umfasst insbesondere einen mit dem Außenmaßen der Spule fluchtenden Abschnitt, kann jedoch zusätzlich auch Randbereiche umfassen, welche den direkt über der Primärspule 430 liegenden Bereich nach außen hin erweitern. Die 5a zeigt eine Induktivladestation 410, bei der der Spulenabschnitt 449 über den Abschnitt hinaus geht, der exakt mit der Primärspule 430 fluchtet, um so auch Randbereiche vor Fremdobjekten schützen zu können. In dem Spulenabschnitt sind eine Vielzahl von Düsen dargestellt, welche als Unterbrechungen der in der 5a dargestellten äußeren Konturlinien dargestellt sind. Zur besseren Übersicht sind nur einige dieser Düsen mit dem Bezugszeichen 447 versehen. Die mit Punktlinien dargestellten Pfeile geben die Strömungsrichtung an, die von einer Druckluftquelle 448 ausgeht, wobei einer Druckluftquelle 448 die Induktivladestation 410 auch einen Anschluss für eine externe Druckluftquelle aufweisen kann. Es ist in 5a dargestellt, dass die Luft zunächst von der Druckluftquelle 448 (oder einem entsprechenden Anschluss) durch das Innere der Induktivladestation (insbesondere der flexiblen Auflage) strömt, das Innere der Induktivladestation durch die Vielzahl von Düsen 447 verlässt, und dann aus der Oberfläche der Auflage beziehungsweise der Induktivladestation 410 austritt. Vorzugsweise wird die mit den Pfeilen dargestellte Strömung nur für einen bestimmten Zeitabschnitt erzeugt, insbesondere vor Beginn des Ladevorgangs oder in regelmäßigen Abständen während des Ladevorgangs, um über der Primärspule 430 vorliegende Objekte von dem Spulenabschnitt zu entfernen.
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Das Bezugszeichen 449 umgreift nicht nur den exakt 430 vorliegenden Abschnitt, sondern auch einen sich daran anfügenden Randabschnitt. Wie in 5a dargestellt, umfasst der Spulenabschnitt 449 (regelmäßig zueinander entfernte) Düsen. Ferner ist der 5a zu entnehmen, dass über der Spule ein zur Unterseite der Induktivladestation 410 im Wesentlichen paralleler, mittlerer Teilabschnitt vorliegen kann, der zum Rand der Induktivladestation hin in einem Flankenabschnitt sprunghaft abfällt, um dann in einen geneigten Teilabschnitt überzugehen. Der Teilabschnitt sowie auch die Seiten des sprunghaften Übergangs (d.h. der Flankenabschnitt) weisen Düsen auf, so dass sich automatisch unterschiedliche Strömungsrichtungen an den unterschiedlichen Teilabschnitten ergeben. Die 5b zeigt eine Ladestation 510 mit einer Aktuatoranordnung, die mit dem einen Spulenabschnitt 549 der Oberseite der Induktivladestation 510 verbunden sind. Die Aktuatoranordnung weist zwei einzelne Aktuatoren 572 und 572‘ auf, welche die Bewegungsrichtung C beziehungsweise C‘ haben. Die Bewegungsrichtung ist im Wesentlichen senkrecht zur Unterseite und auch im Wesentlichen senkrecht zur Oberseite der Auflage. Es ist eine Steuerung (nicht dargestellt) vorgesehen, die die einzelnen Aktuatoren 572 und 572‘ zeitlich zueinander versetzt ansteuert, so dass sich automatisch eine im Zeitverlauf variierende Neigung des Spulenabschnitts 549 ergibt. Wird etwa zunächst der Aktuator 572 ausgefahren, so ergibt sich eine nach rechts abfallende Neigung, wobei diese wieder verringert wird, wenn darauffolgend der Aktuator 572‘ ausgefahren wird. In gleicher Weise ergibt sich eine Neigung, wenn zunächst der Aktuator 572‘ ausgefahren bleibt, während der Aktuator 572 einfährt.
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Die Aktuatoren 572 sind insbesondere Längsaktuatoren. Dargestellt sind allgemeine Längsaktuatoren, die elektromechanisch, pneumatisch oder hydraulisch ausgeführt sein können. Alternativ zu zwei einzelnen Aktuatoren 572 und 572‘ kann eine Aktuatorvorrichtung vorgesehen sein, welche an mehreren Punkten an dem Spulenabschnitt befestigt ist, um eine Drehbewegung auszuführen. Eine derartige Drehbewegung hat eine Drehachse, die parallel zur Oberseite oder zur Unterseite der Induktivladestation verläuft. Mit einer derartigen Aktuatoranordnung können durch unterschiedliche Drehbewegungen verschiedene Neigungen eingestellt werden. Eine derartige Aktuatoranordnung kann einen Antrieb aufweisen, der die Drehbewegung erzeugt, etwa ein elektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Drehantrieb. Zudem können Aktuatoren mit Nockenwellen vorgesehen sein, wobei die Nocken an unterschiedlichen Orten des Spulenabschnitts vorgesehen sind und einen Winkelversatz zueinander aufweisen. Werden diese Nockenwellen angetrieben, so ergibt sich automatisch eine veränderliche Neigung des Spulenabschnitts 549.
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Die 5c zeigt eine weitere Möglichkeit, die Fremdobjekt-Entfernungsvorrichtung auszubilden, indem eine Düse 647 (schematisch dargestellt durch ein Rechteck) eine Druckluftströmung D entlang des Spulenabschnitts 649 erzeugt. Die Oberseite der Induktivladestation ist an zumindest einem Punkt beweglich, insbesondere an einem Punkt entgegengesetzt zu der Düse 647. Dadurch ergibt sich eine flatternde Bewegung der Oberseite, insbesondere des Spulenabschnitts 649, wodurch Fremdobjekte entfernt werden können. Anstatt einer eigenen Druckluftquelle kann die Induktivladestation 610 einen Anschluss hierfür aufweisen. Dieser Anschluss oder diese Quelle ist mit der Düse 647 verbunden, welche im Inneren der Induktivladestation oder zumindest innerhalb der flexiblen Auflage vorgesehen ist. Hierbei kann der Spulenabschnitt 649 flexibler vorgesehen sein als die verbleibende Induktivladestation, um die flatternde Bewegung zu ermöglichen. Wie in 5a können die Fremdobjekt-Entfernungsvorrichtungen der 5b und 5c nur zu bestimmten Zeitpunkten aktiviert sein, für eine bestimmte Zeitdauer vor dem Einfahren des Fahrzeugs in die Induktivladestation, vor dem Beginn des Ladevorgangs oder auch (regelmäßig) während dem Ladevorgang.
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Die 6a dient zur Darstellung einer Induktivladestation 710 mit einem Kopfteil 712, welches an der flexiblen Auflage 720 befestigt ist. Es ist zu erkennen, dass eine Steckverbindung 714 zur Verbindung zwischen Kopfteil und Auflage dient, wobei in der Auflage eine Fahrrinne 722 aufweist. In dem Bereich 740 ist die Ausnehmung vorgesehen, in die das eine Fahrzeugrad eingebracht werden kann. Das Steckverbindungssystem 714 weist eine Vielzahl von einzelnen, aufgereihten Steckverbindungselementen auf, wobei das Kopfteil und die flexible Auflage über verschiedene Untergruppen der Steckverbindungselemente miteinander verbunden werden können. Dadurch lässt sich ein seitlicher Versatz zwischen Kopfteil 712 und Auflage 720 erzeugen, etwa um unterschiedlichen Spurweiten Rechnung tragen zu können.
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Ferner zeigt die 6a Verbindungselemente 715 in Form von Bolzen, die durch eine Öffnung des Kopfteils 712 hindurch (senkrecht zur Oberseite der Induktivladestation) eingesteckt sind. Mit den Bolzen 715 kann die Induktivladestation oder zumindest der Kopfteil im Boden verankert werden, auf dem die Induktivladestation aufgelegt ist. Es ergibt sich eine lösbare, gesicherte Verbindung, um etwa zu verhindern, dass die Induktivladestation unberechtigt entfernt werden kann. Ferner kann der Kopfteil 712 einen elektrischen Anschluss 716 aufweisen, mit dem die Elektronik und insbesondere die Leistungsendstufe des Kopfteils mit einem elektrischen Versorgungsnetz verbunden werden kann.
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Die 6b zeigt einen Längsschnitt durch das Kopfteil 712 gemäß der Schnittebene A-A, die in 6a dargestellt ist. In einem ersten Hohlraum 713 des Kopfteils 712 befindet sich Elektronik, etwa eine Leistungsendstufe, eine Steuereinrichtung, oder beides. Ein weiterer Hohlraum 714 befindet sich ebenso in dem Kopfteil, vorzugsweise in einer anderen Erhebung, als der Hohlraum 713, wobei in dem Hohlraum 714 Wasser vorgesehen ist.
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Die 6c zeigt einen Querschnitt durch die Auflage 720 gemäß dem Schnitt B’B, wie er in 61 dargestellt ist. Hierbei wird die Fahrrinne einseitig gebildet durch eine Erhebung 721, die in Längsrichtung der Auflage 720 verläuft, und die sich entlang der Auflage 720 erstreckt, um in dieser Richtung als Führung zu dienen. Die Erhebung bildet eine Seitenwand bzw. eine Seitenfläche zur Spurführung.
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Die Hohlräume 713 und/oder 714 können eine Schublade (oder mehrere Schubladen) aufweisen, in denen sich etwa die Elektronik befindet. Ferner ist in den 6b und 6a dargestellt, dass der Kopfteil 712 und die Auflage 720 in Längsrichtung der Auflage gesehen (das heißt in Einfahrrichtung des Fahrzeugs) nebeneinander angereiht sind und über die Verbindung 714 miteinander verbunden sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011089339 A1 [0002]
