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Die Erfindung betrifft ein System mit Ladevorrichtung zum Laden von Energiespeicherelementen von Elektrofahrzeugen, insbesondere Motorrädern gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 1, sowie ein Zweirad, vorzugsweise ein Motorrad gemäß Anspruch 9 ausgebildet mit einer Ankoppelvorrichtung zum Laden eines Akkumulators bzw. eines Energiespeichers mit einer Ladevorrichtung.
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Vor dem Hintergrund der zunehmenden Elektrifizierung des Antriebsstrangs, haben Elektromotoren heutzutage Einzug in Krafträder gefunden. Mit den im Stand der Technik bekannten Ladestationen erfolgt der Ladevorgang von Elektrokrafträdern zumeist kabelgebunden über eine Steckverbindung. Es finden hierzu unterschiedliche Energieübertragungskonzepte Anwendung, um den Energiespeicher des E-Bikes oder Elektrokraftrades wieder aufzuladen.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2012 110 913 A1 ist eine E-Bike Ladestation bekannt. Ferner offenbart die
DE 10 2010 048 338 A1 eine kombinierte Parkstation und Ladestation, um das geparkte Zweirad während seiner Parkzeit laden zu können.
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Eine weit verbreitete Technologie ist in diesem Zusammenhang das induktive Laden. Hierbei wird Energie über ein magnetisches Wechselfeld zwischen Sender und Empfänger mit Hilfe von zwei Spulen und zwar einer Primärspulenseite und einer Sekundärspulenseite übertragen.
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Die
DE 10 2013 014 029 A1 betrifft zum Beispiel eine solche Vorrichtung zum induktiven elektrischen Laden eines Akkumulators eines Fahrrads mit elektrischem Hilfsantrieb. Allerdings sind Fahrräder und Motorräder mit einem elektrischen Hilfs- oder Hauptantrieb in vielfältigen Ausführungsformen bekannt, was die Anpassbarkeit an die Ladevorrichtungen schwierig macht. Das Grundprinzip besteht bei den meisten Ladestationen darin, dass eine vom Fahrrad unabhängige Primärspule in der Ladevorrichtung vorgesehen ist und dass an dem Fahrrad korrespondierend eine Sekundärspule angeordnet ist. Sobald die Sekundärspule des Fahrrads in den Wirkbereich der Primärspule gelangt, kann der Ladevorgang durch elektromagnetische Induktion von der Primärspule auf die Sekundärspule durchgeführt werden.
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Die bisherigen und bekannten elektrischen Ladestationen auf induktiver Basis sind schlecht in der Handhabung, da bereits die exakte Ausrichtung zwischen der Primärspule und der Sekundärspule schwierig ist.
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Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist in der
DE 10 2013 003 506 A1 beschrieben. Bei diesem System ist die Ausnehmung des Wicklungsträgers der Primärwicklung nicht formschlüssig sondern in der Höhe derart länglich ausgeformt, dass verschieden hohe Fahrzeuge einsetzbar sind.
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Eine andere Lösung zum verbesserten Laden wird in der
DE 10 2010 053 011 A1 offenbart. Hier ist am Fahrzeug ein Standfuß angeordnet, wobei der Standfuß eine Sekundärwicklung aufweist, aus der dem Energiespeicher des Fahrzeugs Energie zuführbar ist, wobei im von der Sekundärwicklung umwickelten Bereich ein Zentralstab zur Durchleitung von Kraft, insbesondere zur Durchleitung eines Anteils der Gewichtskraft des Fahrzeugs, angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass Energie beim Abstellen des Fahrzeugs berührungslos ans Fahrzeug übertragbar ist. Eine alternative Lösung ist in der
JP 1420797 A2 gezeigt, bei der eine Sekundärspule in einem Ständer angeordnet ist.
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Allerdings sind bei den im Stand der Technik kabelgebundenen Lademöglichkeiten viele Handgriffe für die Initiierung des Ladevorgangs nötig, was zeitaufwendig und unpraktisch für den Nutzer ist. Ferner ist der Anwender mit einem verschmutzten Kabel durch Umwelteinflüsse konfrontiert. Darüber hinaus wird typischerweise Bauraum für Kabel und Stecker in der Sitzbank oder Staufächer verwendet. Es lässt sich auch ein Missbrauch durch Laden eines nicht autorisierten Nutzers nicht vermeiden, der z. B. einfach den Ladevorgang eines anderen Motorrads unterbricht und sein Motorrad an die Ladestation anschließt.
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Dieses Problem tritt ebenfalls bei der induktiven Energieübertragung zum Laden der Energiespeicher auf.
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Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, vorbesagte Nachteile zu überwinden und eine verbesserte Vorrichtung zum elektrischen Laden eines Akkumulators oder eines Energiespeichers eines elektrischen Zweirades oder Motorrades zu schaffen, wobei insbesondere die Handhabung des Ladevorgangs verbessert werden soll.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Ladevorrichtung gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 1, sowie einem Motorrad ausgebildet mit den Merkmalen von Anspruch 9.
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Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, Fahrzeugbauteile des Motorrades bzw. eines Zweirades derart weiterzuentwickeln oder anzupassen, dass eine direkte elektrische Kontaktierung zwischen einer Kontaktanordnung an der Ladevorrichtung und einer fahrzeugseitigen Kontaktanordnung geschaffen wird.
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Erfindungsgemäß wird hierzu die Ladevorrichtung mit einer vorzugsweise ersten und zweiten Kontaktanordnung versehen, sowie ein Fahrzeugbauteil, wie z. B. der Hauptständer oder die Radgabel mit Kontaktanordnungen korrespondierend in der Lage zu den vorrichtungsseitigen Kontaktanordnungen vorgesehen.
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Erfindungsgemäß ist daher ein System zum Laden eines Energiespeicherelements eines elektrisch angetriebenen Zweirades, vorzugsweise eines Motorrades vorgeschlagen, umfassend eine Ladevorrichtung mit wenigstens einer ersten ladevorrichtungsseitigen Kontaktanordnung, sowie wenigstens ein Fahrzeugbauteil (vorzugsweise ein vorhandenes Fahrzeugbauteil mit einer anderen Primärfunktion) am Zweirad oder Motorrad mit integrierten Kontaktanordnungen, welche durch Positionieren und Andocken des Zweirades bzw. Motorrads in ihre bestimmungsgemäße Ladestellung mit den ladevorrichtungsseitigen Kontaktanordnungen und zwar in unmittelbaren elektrischen Kontakt gebracht werden können. Erfindungsgemäß erfolgt dies beim Abstellen des Fahrzeuges, da die Abstellmaßnahme ohnehin am Ende einer Fahrt vorgenommen werden muss.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die jeweils korrespondierenden Kontaktanordnungen eines Kontaktpaares zur unmittelbaren, vorzugsweise zur kabellosen Kontaktierung integrierte Kontaktelemente aufweisen. Weiter bevorzugt ist es, wenn die Kontaktkraft zur Kontaktierung der korrespondierenden Kontaktanordnungen mittels einem, vorzugsweise integrierten Federelement, welches weiter bevorzugt an einer oder beiden der jeweiligen Paare von Kontaktanordnungen vorgesehen wird. Grundsätzlich sind aber alle denkbaren Kontaktierungsanordnungen integrierbar, so z. B. auch ein Kontaktbolzen, der ausgebildet ist zum Eintauchen in eine korrespondierende Kontaktbuchse beim Andocken des Fahrzeuges an die Ladestation.
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Wenigstens eines der Kontaktelemente eines Kontaktpaares einer korrespondierenden Kontaktanordnung ist mit Vorteil federnd oder mit Federelementen derart ausgebildet, die Kontaktkraft zwischen den Kontaktelementen aufzubringen oder zu erhöhen. So kann zum Beispiel ein Teil der Kontaktkraft über die Gewichtskraft oder einen Teil der Gewichtskraft des Motorrades realisiert werden, während zusätzlich durch die Federelemente eines der Kontaktpartner die Kontaktkraft zusätzlich erhöht wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das besagte Fahrzeugbauteil mit der oder den integrierten Kontaktanordnungen der Hauptständer, der Seitenständer oder die Vorderradgabel ist. Auf diese Weise können ohnehin vorhandene Bauteile verwendet werden, um daran die Kontaktelemente zu integrieren. Die Verbindung der Kontaktelemente mit dem Energiespeicher selbst (im bzw. am Motorrad) kann auf herkömmliche Weise z. B. einfach kabelgebunden erfolgen.
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Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn wenigstens eine ladevorrichtungsseitige und fahrzeugseitige zusammenwirkende Aufbockeinrichtung vorgesehen sind, um das Zweirad bzw. Motorrad in einer Parkposition aufzubocken, wobei die zusammenwirkenden Aufbockeinrichtungen die ladevorrichtungsseitige bzw. fahrzeugseitige Kontaktanordnungen integriert aufweisen. Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung einer Aufbockeinrichtung mit selbsthemmender Form, so dass ein stabiler Stand des Motorrads beim Laden gewährleistet werden kann.
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In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Seitenständer mit integrierten Kontaktanordnungen zur Kontaktierung mit den ladevorrichtungsseitigen Kontaktanordnungen ausgebildet ist, wobei der Seitenständer wenigstens ein Kontaktelement an einem, vorzugsweise seitlich ausklappbaren Andockelement aufweist, welches in unmittelbare und direkte Anlage zum Zwecke der elektrischen Kontaktierung mit einem Kontaktelement der ladevorrichtungsseitigen Kontaktanordnung gebracht werden kann. Nach der Lehre der vorliegenden Erfindung erfolgt wiederum eine direkte unmittelbare, d. h. kabellose Kontaktierung der Kontaktpaare zwischen Motorrad und Ladevorrichtung, und zwar über die im Seitenständer integrierten Kontaktelemente.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kontaktanordnungen der Ladevorrichtung mittels eines Betätigungsmittels manuell und/oder automatisch vorzugsweise schwenkbar, von einer nicht kontaktierenden Stellung in eine kontaktierende Stellung betätigt werden können, bei der die Kontaktelemente der Kontaktanordnung mit den Kontaktelementen der Kontaktanordnung in elektrischer Anlage kommen. So kann vorgesehen sein, dass die Kontaktanordnung ausschwenkbar aus einer flachen d. h. bodennahen Stellung angeordnet ist und beim Drücken eines Betätigungselementes ausschwenken und den Hauptständer mit dessen Kontaktelementen kontaktieren. Dies kann alternativ auch automatisch durch Erfassen der korrekten Ladeposition des Motorrades durch z. B. einen Sensor erfolgen, der eine Aktivierung, sprich ein Ausschwenken der ladevorrichtungsseitigen Kontaktanordnungen bewirken kann.
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Weiter vorteilhaft ist es, wenn ferner eine Soft- und Hardwareapplikation vorgesehen ist, mit der Ladezustände und andere Parameter des Ladevorgangs überwacht und/oder aufgezeichnet werden können und die Soft- und Hardwareapplikation derart ausgebildet ist, dass beim Eintreten einer vorbestimmten Bedingung eine Information an einen Empfänger übermittelt oder die Aktivierung eines vorbestimmten Vorgangs automatisch ausgeführt werden kann (z. B. das Ausgeben eines Alarms, wenn der Ladevorgang unautorisiert beendet wurde).
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die erfindungsgemäße Modifikation eines Motorrades. Erfindungsgemäß ist daher ein Motorrad mit Elektroantrieb vorgesehen, umfassend einen elektrischen Energiespeicher, der zum Laden des Energiespeichers mit dafür vorgesehenen, in einem Fahrzeugbauteil integrierten Kontaktanordnungen verbunden ist, welche durch Positionieren und Andocken des Motorrads in seine bestimmungsgemäße Ladestellung einer Ladevorrichtung mit ladevorrichtungsseitigen Kontaktanordnungen in unmittelbaren elektrischen Kontakt gebracht werden können.
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Weiter vorteilhaft ist es, wenn die Kontaktanordnungen an einem der folgenden Fahrzeugbauteile des Motorrads integriert sind: dem Hauptständer, dem Seitenständer oder der Vorderradgabel.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Systems mit einem Detail A;
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2 eine perspektivische Ansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Systems ähnlich der 1;
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3 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Seitenständers;
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4 eine perspektivische Ansicht einer Aufbockeinrichtung.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von konkreten Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die 1 bis 4 näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen weisen auf gleiche strukturelle und/oder funktionale Merkmale hin.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Systems 1 mit einem Detail A. Das System 1 ist ausgebildet zum Laden eines Energiespeicherelements 2 eines elektrisch angetriebenen Motorrads.
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Das System 1 umfasst eine am Boden auflagerbare Ladevorrichtung 10 mit zwei ladevorrichtungsseitigen Kontaktanordnungen 11. Ferner sind auf der Oberseite der Ladevorrichtung 10 vier Führungselemente 16 für die Reifen eines Motorrads vorgesehen, um die Ladeposition zu kennzeichnen.
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Ferner weist das System 1 ein Fahrzeugbauteil 20 und zwar einen Hauptständer 20a mit integrierten Kontaktanordnungen 21 auf. Bei korrektem Positionieren und Andocken des Motorrads in seine bestimmungsgemäße Ladestellung, sind die ladevorrichtungsseitigen Kontaktanordnungen 10 in unmittelbarem elektrischen Kontakt mit den integrierten Kontaktanordnungen 21 des Hauptständer 20. Die integrierten Kontaktanordnungen 21 bilden jeweils ein Kontaktelement 22 mit einer Kontaktfläche aus, zur Anlage mit der Kontaktfläche des korrespondierenden Kontaktelements 12 der ladevorrichtungsseitigen Kontaktanordnungen 11.
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Wie ferner im Detail A der 1 dargestellt, sind die ladevorrichtungsseitigen Kontaktelemente 12 mit einem Federelement 13 zum Erhöhen der Kontaktkraft zwischen den Kontaktelementen 12, 22 ausgestattet. Darüber hinaus wird durch die Federelemente 13 ein Toleranzausgleich für den differierenden Abstand zwischen den korrespondierenden Kontaktpaaren geschaffen.
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In der 2 findet sich eine perspektivische Ansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Systems 1 ähnlich der 1 in einer aktivierten Betriebsposition. Hier sind die Kontaktanordnungen 11 schwenkbar in der Ladevorrichtung 10 angeordnet und können über ein Betätigungsmittel 15 manuell (wie in der linken Ansicht der 2 gezeigt) oder automatisch (wie in der rechten Ansicht der 2 gezeigt) jeweils von einer nicht kontaktierenden Stellung in die dargestellte kontaktierende Stellung betätigt werden, bei der die Kontaktelemente 12 der Kontaktanordnung 11 mit den Kontaktelementen 22 der Kontaktanordnung 21 in elektrischer Anlage gebracht sind.
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Die 3 zeigt eine alternative Ausführungsform der Kontaktierung eines Systems 1 nämlich über einen Seitenständer 20b. Der Seitenständer 20b ist mit integrierten Kontaktanordnungen 21 zur Kontaktierung mit ladevorrichtungsseitigen Kontaktanordnungen 11 ausgebildet, wobei der Seitenständer 20b ein Kontaktelement 22 an einem, vorzugsweise seitlich ausklappbaren Andockelement 24 aufweist, welches in unmittelbare und direkte Anlage zur elektrischen Kontaktierung mit einem Kontaktelement 12 der ladevorrichtungsseitigen Kontaktanordnung 11 durch Ausschwenken in die gezeigte Position gebracht werden kann.
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Die 4 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform der Kontaktierung eines Systems 1 nämlich über eine Aufbockeinrichtung.
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Die Aufbockeinrichtung besteht aus einer ladevorrichtungsseitige und fahrzeugseitige Aufbockeinrichtung 24a, 24b, um das Motorrad in eine Parkposition aufzubocken, wobei die jeweilige Aufbockeinrichtung 24a bzw. 24b jeweils die ladevorrichtungsseitige bzw. fahrzeugseitige Kontaktanordnungen 10, 20 aufweisen. Die Aufbockeinrichtung greift unterhalb des Zweirades an (nicht abgebildet) und verbindet so die Ladeeinrichtung mit dem Motorrad. Am Motorrad und der Aufbockeinrichtung befinden sich zueinander passende Adaptereinheiten, welche im direkten Eingriff den Ladevorgang starten. Die Form der zusammenwirkenden Teile der Aufbockeinrichtung ist daher mit einer V-förmigen Eingriffkontur ausgestattet, so dass ein stabiler Stand beim Abstellen und Laden des Motorrads erzielt werden kann. Alternativ können die Adaptereinheiten am Fahrzeug außermittig der Spur (z. B. in Höhe des Kühler) angeordnet werden. Durch die Führung des Zweirades innerhalb von Schienen bzw. Führungselementen 16 erfolgt die Kontaktierung der passenden Gegenstücke der Bodeneinheit. Der Ladevorgang kann ferner über ein Rückwärtseinparken realisierbar sein.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012110913 A1 [0003]
- DE 102010048338 A1 [0003]
- DE 102013014029 A1 [0005]
- DE 102013003506 A1 [0007]
- DE 102010053011 A1 [0008]
- JP 1420797 A2 [0008]
