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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fortbewegungsmittel, eine Infrastruktureinrichtung und ein Verfahren zur Energieaufnahme eines Fortbewegungsmittels. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Sicherheit, einen verbesserten Anwenderkomfort und eine Möglichkeit zur automatischen/autonomen Betankung selbstständig fahrfähiger Fortbewegungsmittel.
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Herkömmliche Tankstellen weisen eine Reihe von Nachteilen auf. Bspw. sind die Zapfsäulen stets der Gefahr einer Kollision mit einem zu betankenden oder vorbeifahrenden Fahrzeug ausgesetzt. Zudem ergeben sich Fehlerquellen aufgrund einer Falschbedienung durch ungelernte Anwender/Fahrzeughalter, insbesondere Fahranfänger. Auch die Betankung eines Fortbewegungsmittels mit einem nicht für dieses vorgesehenen Treibstoff und der Platzbedarf aufgrund der Zapfsäulen bedingen Verbesserungspotenzial.
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Zudem sind mittlerweile automatisch fahrfähige Fortbewegungsmittel im Serieneinsatz, welche auch als „Fahrroboter“ oder „hochautomatisierend fahrend (HAF)“ oder „Voll automatisiertes Fahren (VAF)“ bezeichnet werden. Im Flottenbetrieb (z. B. bei der Verwendung als Car-Sharing-Fahrzeug) bedingen Tankvorgänge für den zahlenden Kunden einen Zeitaufwand, welcher ihm durch mitunter intransparente Vergütungsmodelle erstattet werden muss.
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DE 10 2004 026 981 A1 offenbart eine Wasserstofftankstelle mit einer überfahrbaren Betankungsvorrichtung. Eine Fördervorrichtung dient dazu, die zu betankenden Fahrzeuge gegenüber der Betankungsvorrichtung zu positionieren.
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FR 2780051 A offenbart eine Gastankstelle mit einer Führungshilfe und einem Anschlag zur Positionierung eines automatisch zu betankenden Fortbewegungsmittels.
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Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tankvorgang sicherer, komfortabler und hochautomatisiert ausführen zu können.
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Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Energieaufnahme eines Fortbewegungsmittels gelöst. Die Energieaufnahme wird im Volksmund auch als „Tanken“ bezeichnet, obwohl mittlerweile die klassischen Tankstellen auch durch Angebote alternativer Energieformen ergänzt werden, auf welche das klassische Bild des Tankens bereits insofern nicht zutrifft, als bei der Energieaufnahme kein Tank befüllt wird. Zunächst kann die Notwendigkeit einer Energieaufnahme für den Energiespeicher des Fortbewegungsmittels (z. B. automatisiert oder durch einen Anwender veranlasst) ermittelt und ein Energieaufnahmevorgang veranlasst werden. Mit anderen Worten wird das Fortbewegungsmittel veranlasst, zu einem Energiedistributor/Energiehändler zu fahren. Dort erfasst das Fortbewegungsmittel die Umgebung mittels eines Sensors, welcher bspw. als optischer Sensor, Ultraschallsensor oder als anderer Umgebungssensor ausgestaltet sein kann. Mittels einer vordefinierten Referenz, welche bspw. in einem Datenspeicher des Fortbewegungsmittels abgelegt sein kann, erfolgt anschließend ein Abgleich eines Abbildes eines Merkmals (oder mehrerer Merkmale) der Umgebung im Bereich des Energiehändlers ("Tankstelle"). Anschließend wird eine Position eines Energieabgabestutzens anhand des Abbildes des Merkmals in Verbindung mit der abgespeicherten Referenz ermittelt. Mit anderen Worten orientiert sich das Fortbewegungsmittel aufgrund der Sensordaten und der Referenz hinsichtlich seiner Position bezüglich des Energieabgabestutzens. Um eine optimale Position für das Fortbewegungsmittel für die Durchführung der Energieaufnahme einzunehmen, fährt das Fortbewegungsmittel autark -bevorzugt unbemannt- über den Energieabgabestutzen des Energiehändlers. Hierbei kann das Fortbewegungsmittel selbstständig Längs- und Querführung (Lenkbewegung, Beschleunigung/Bremsung) durchführen. Auf diese Weise kann das Fortbewegungsmittel die Anfahrt sowie die Vorbereitung des Tankvorgangs selbstständig und unabhängig von einem etwaigen Insassen vornehmen. Schließlich verbindet sich der Energieabgabestutzen des Energiehändlers mit einem Energieaufnahmestutzen im Unterbodenbereich des Fortbewegungsmittels, um die Energieübertragung zum Auffüllen eines Energiespeichers des Fortbewegungsmittels zu ermöglichen. Der Energieabgabestutzen kann bspw. zur Übertragung eines Kohlenwasserstoffes, eines Wasserstoffs o. Ä. in einen Tank des Fortbewegungsmittels eingerichtet sein. Der Tank des Fortbewegungsmittels kann eine Flüssigkeit oder ein unter Druck stehendes Gas aufzunehmen imstande sein. Der Energieabgabestutzen kann jedoch auch als elektrische Anschlussvorrichtung („Ladedose“, „Ladestecker“ o. Ä.) zur Übertragung elektrischer Traktionsenergie ausgestaltet sein, sodass keine Masse zwischen dem Energiehändler und dem Fortbewegungsmittel übertragen wird. Im Ergebnis wird ein sicherer, komfortabler und platzsparender Tankvorgang ermöglicht. Insbesondere können im Wesentlichen sämtliche Bestandteile des Energiehändlers unterhalb einer überfahrbaren Bodenfläche angeordnet sein und bspw. erst beim Überfahren des Energieabgabestutzens mit dem Fortbewegungsmittel freigelegt werden. Vandalismus und Unfälle durch Kollision mit Bestandteilen der Infrastruktureinrichtung werden somit verhindert.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Bevorzugt kann eine Abfrage zur Freigabe der Energieübertragung vom Anwender des Fortbewegungsmittels oder des Energiehändlers erfolgen. Mit anderen Worten kann der Energiehändler (infrastrukturseitig) oder das Fortbewegungsmittel (anwenderseitig) eine Nachricht ausgeben müssen, welche zum Starten der Energieübertragung zu quittieren ist. Dieser Kommunikationsprozess kann automatisiert und insbesondere ohne Zwischenschaltung menschlicher Geistestätigkeit erfolgen. Bspw. können die Autorisierung des Fortbewegungsmittels zur Energieaufnahme und die Autorisierung des Energieabgabestutzens zur Energieabgabe datentechnisch vordefiniert sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine solche Einverständniserklärung auch drahtlos durch einen entlegen positionierten Entscheider vorgenommen werden. Hierzu können bspw. Bedingungen/Preise und andere Informationen vorab in einem Datenspeicher des Fortbewegungsmittels und/oder in einem Datenspeicher des Energiehändlers vordefiniert sein und zur Freigabe der Energieübertragung miteinander abgeglichen werden. Alternativ oder zusätzlich können Preise und Bedingungen drahtlos an entlegen positionierte Entscheider kommuniziert und deren Einverständnis für die Energieübertragung abgewartet werden.
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Um eine sichere und verlustfreie Energieübertragung sicherzustellen, kann zunächst ermittelt werden, dass eine ordnungsgemäße Verriegelung des Energieabgabestutzens an dem Energieaufnahmestutzen erfolgt ist. Bspw. können hierzu Sensoren abgefragt werden, welche im Falle einer ordnungsgemäßen Verriegelung ein vordefiniertes Ausgangssignal erzeugen. Im Ansprechen darauf kann eine Energieübertragung freigegeben werden. Dies kann eine alternative oder zusätzliche Bedingung zum vordefinierten Abfragen der Freigabe von Anwender/Energiehändler darstellen.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fortbewegungsmittel vorgeschlagen, welches eingerichtet ist, als Fortbewegungsmittel in einem Verfahren gemäß dem erstgenannten Erfindungsaspekt verwendet zu werden bzw. an einem solchen teilzunehmen. Dieses umfasst einen Energiespeicher, welchen es erfindungsgemäß zu füllen gilt. Ein Sensor ist vorgesehen, um die Umgebung des Fortbewegungsmittels, insbesondere im Bereich eines Energiehändlers, zu erfassen und in korrespondierende Daten zu wandeln. Eine Auswerteeinheit (z. B. ein Mikrocontroller, ein elektronisches Steuergerät o. Ä.) ist eingerichtet, die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, welche in einem zusätzlich vorgesehenen Datenspeicher in Form von Computerprogrammcode abgespeichert sind. Der Energieaufnahmestutzen des Fortbewegungsmittels zur Befüllung des Energiespeichers ist im Unterbodenbereich angeordnet, mit anderen Worten also nur durch einen vom Fortbewegungsmittel überfahrenen Energieaufnahmestutzen zu kontaktieren. Mittels der Auswerteeinheit kann das Fortbewegungsmittel eine Markierung bzw. ein anderweitiges Umgebungsmerkmal in einem Abbild der Umgebung erkennen.
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Bspw. kann auch eine in dem Datenspeicher abgespeicherte digitale Karte als Referenz ausgelesen werden, in welcher der Energieabgabestutzen verzeichnet ist. Über weitere Merkmale, welche das Fortbewegungsmittel mittels seines Sensors in seiner Umgebung erkennen und in der digitalen Karte wiederfinden kann, kann die Positionierung des Fortbewegungsmittels durch automatische Längs- und/oder Querführung des Fortbewegungsmittels über dem Energieabgabestutzen erfolgen. Mit anderen Worten fährt das Fortbewegungsmittel mit auf dem Boden abrollende Reifen an eine geeignete Position oberhalb des Energieabgabestutzens. Hierzu kann auch eine Referenz abgefragt werden, welche die Position des Energieaufnahmestutzens am Fortbewegungsmittel kennzeichnet. Somit kann das Fortbewegungsmittel den Energieaufnahmestutzen mit extrem geringer Toleranz (z.B. im Bereich von ca. 3 cm) oberhalb des Energieabgabestutzens des Energiehändlers positionieren, mit dem Energieabgabestutzens koppeln und die Energieübertragung kann beginnen. Die Merkmale, Merkmalskombinationen und die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen derart ersichtlich denjenigen des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
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Sowohl bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens als auch bezüglich des erfindungsgemäßen Fortbewegungsmittels kann der Umgebungssensor als Monokamera, als Stereokamera, als Radarsensor, als Ultraschallsensor oder als Laser-/Lidarsensor ausgestaltet sein oder zwei oder mehr der vorgenannten Sensorgruppen umfassen. Entsprechend kann das Merkmal im Bereich des Energiehändlers eine optisch erfassbare Markierung nach Art einer Fahrbahnmarkierung, eines Schildes, einer Tafel o. Ä. sein. Auch können Kanten und Strukturen (z. B. ein Bordstein, eine Säule, eine sich vom Boden erhebende Wand/Mauer) als Merkmal erfasst und durch die vordefinierte Referenz lokalisiert sein. Bei der Verwendung eines Radarsensors kann auch ein Radarreflektor (aktiv Radarstrahlen aussendend oder passiv) als Merkmal vorgesehen sein. Selbstverständlich können einzelne oder mehrere der vorgenannten Merkmalsfamilien zur eindeutigen Kennzeichnung der Position des Energieabgabestutzens vorgesehen sein. Insbesondere können zwei Merkmale eine erste Linie kennzeichnen, auf welcher der Energieabgabestutzen liegt und ein drittes Merkmal eine rechtwinklig zur ersten Linie verlaufende Linie kennzeichnen, wobei der Energieabgabestutzen in einem vordefinierten räumlichen Bezug zum Schnittpunkt der beiden Linien angeordnet ist. Insbesondere kann der Energieabgabestutzen mit dem Schnittpunkt der vorgenannten Linien korrespondieren (insbesondere darunter gelegen sein). Eine Anordnung der vorgenannten Merkmale abseits einer Parkposition des Fortbewegungsmittels eröffnet die Möglichkeit, die Markierungen aus einem Kamerabild einer Front-/Rückfahr-/Seitenkamera zu extrahieren und/oder innerhalb einer Aufnahme aus einer Vogelperspektive (real oder errechnet, Englisch „Birdview“) zu erhalten.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Infrastruktureinrichtung für ein Fortbewegungsmittel vorgeschlagen, welche einen in einen Boden eingelassenen Energieabgabestutzen aufweist. Die Infrastruktureinrichtung könnte vereinfacht als "Tankstelle" oder "Ladestation" bezeichnet werden, welche eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Fortbewegungsmittel in einem erfindungsgemäßen Verfahren mit Energie zu versorgen. Indem der Energieabgabestutzen der Infrastruktureinrichtung in einen überfahrbaren Bodenbereich eingelassen ist und seine Position durch eine erfindungsgemäß vom Fortbewegungsmittel erkennbare Markierung (ohne mechanische Führungsqualitäten) bezüglich der Längs-/Querführung des Fortbewegungsmittels gekennzeichnet ist, kann eine Kollisionsgefährdung, wie sie durch im Stand der Technik bekannte Zapfsäulen etc. stets gegeben ist, vermieden werden. Insbesondere für den Fall, dass die Infrastruktureinrichtung zu einem vom Fortbewegungsmittel als vertrauenswürdig anerkannten Betreiber (-ring) gehört, können sämtliche Anzeigen und Eingaben (sofern erforderlich) zur Verhandlung ("Negotiation“, „Handshake") der Energieübertragung mittels einer Anwenderschnittstelle des Fortbewegungsmittels ausgeführt werden.
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Das Unfallrisiko in Verbindung mit einer erfindungsgemäßen Infrastruktureinrichtung kann insbesondere durch Vorsehen einer Abdeckplatte verringert werden, welche den Energieabgabestutzen erst dann vollständig freigibt, wenn ein Fortbewegungsmittel über ihm angeordnet ist.
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Verschmutzungen, Verletzungen und Schäden an Fortbewegungsmitteln können insbesondere dadurch verhindert werden, dass die Weiterfahrt des Fortbewegungsmittels informationstechnisch zumindest solange verhindert wird, bis der Energieabgabestutzen ordnungsgemäß vom Energieaufnahmestutzen gelöst, in den Boden eingezogen und von der Abdeckplatte vollständig abgedeckt worden ist. Bspw. kann hierzu ein Freigabesignal von der Infrastruktureinrichtung an das Fortbewegungsmittel ausgesandt werden, sobald die Abdeckplatte in eine vollständig geschlossene Konfiguration gebracht worden ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass ein vordefinierter Zeitraum, welcher von einem Abkoppeln des Energieabgabestutzens vom Energieaufnahmestutzen bis zu einem vollständigen Verschließen des Energieabgabestutzens vergeht, über eine Informationsleitung (oder drahtlos über Funk), welche über den Energieabgabestutzen mit dem Fortbewegungsmittel (während des Energieübertrags) verbunden war, an das Fortbewegungsmittel kommuniziert wird. Eine Weiterfahrt des Fortbewegungsmittels vor dem auf diese Weise definierten Zeitpunkt kann zumindest für die vordefinierte Zeitdauer verhindert oder als nachteilig bzw. risikobehaftet kommuniziert werden.
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Die Infrastruktureinrichtung kann insbesondere an solchen Positionen vorteilhaft eingesetzt werden, an welchen Fortbewegungsmittel erfindungsgemäßer Ausgestaltung zumindest für eine vordefinierte Zeitdauer zum Stillstand gelangen, bevor ihre Weiterfahrt (z. B. verkehrsbedingt) möglich ist. Daher kann eine Signaleinrichtung (z. B. eine Schranke, eine Lichtsignalanlage o. Ä.) an einer bestimmten Position (z. B. Bahnübergang, Autofähren o. Ä.) vorgesehen sein, durch welche die Weiterfahrt des Fortbewegungsmittels (regelmäßig und an definierter Position) verhindert wird. Die notwendige Wartezeit kann das Fortbewegungsmittel daher ohne einen zeitlichen Mehraufwand dazu nutzen, eine Energieaufnahme von der Infrastruktureinrichtung in erfindungsgemäßer Weise zu veranlassen und durchzuführen.
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Anders ausgedrückt stellt die vorliegende Erfindung ein vollautomatisches Betankungskonzept über den Unterbodenbereich eines Fortbewegungsmittels vor. Zunächst positioniert sich das Fortbewegungsmittel automatisch an einer vordefinierten Zielposition. Dies kann über eine globale oder eine lokale Positionierung erfolgen. Für eine globale Positionierung ist die Zielposition bspw. in einer digitalen Karte verzeichnet. Das Fahrzeug lokalisiert sich mittels einer Umgebungssensorik bezüglich der Karte und kann hierzu auch eine satellitenbasierte Ortung verwenden. Referenzelemente in der Umgebung ermöglichen eine zusätzliche (mit geringer Toleranz behaftete) Ortung, wozu die weiter oben genannten Sensorfamilien verwendet werden können. Ein Positionsfilter, welches auch als "Schätzer" verstanden werden kann, schätzt die Position des Fortbewegungsmittels in Abhängigkeit der ermittelten Sensordaten und kombiniert die Informationen der Umgebungssensoren, der Odometrie und der satellitenbasierten Ortung zu einer mutmaßlichen Position des Fortbewegungsmittels bezüglich der Karte. Innerhalb der Karte ist auch die Position des Energieabgabestutzens der Tankstelle verzeichnet. Für eine lokale Positionierung können insbesondere Umgebungssensoren des Fortbewegungsmittels und seine Odometrieinformationen verwendet werden, wozu eine Vorab-Information bezüglich des Energieabgabestutzens zugeordneter Merkmale in der Umgebung des Energiehändlers herangezogen werden. Auch hierzu kann ein Positionsfilter verwendet werden, um eine genaue Schätzung der Relativposition zwischen dem Fahrzeug und dem Merkmal zu erhalten. Die Feinpositionierung (im Radius von ca. 5 cm) kann bspw. mechanisch über die fahrzeugseitige/infrastrukturseitige Energieabgabe/-aufnahme erfolgen. Bspw. kann sich der infrastrukturseitige Energieabgabestutzen einige Zentimeter frei in einer Ebene zum Boden bewegen. Bevorzugt kann auch der fahrzeugseitige Energieaufnahmestutzen eine selbsttätige Zentrierung für eine ordnungsgemäße Kupplung unterstützen. Hierzu kann eine Zentrierhilfe nach Art eines Trichters am Fortbewegungsmittel oder infrastrukturseitig mit einem Zentrierdorn oder einem entsprechenden Konus korrespondieren.
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Wenn das Fahrzeug richtig positioniert (lokale Positionierung abgeschlossen) und gegen Bewegung gesichert ist, erfolgt eine Kommunikation zwischen Fahrzeug und Tankstelle (z. B. mittels WLAN, GSM, Bluetooth etc. oder optischer Verfahren wie z. B. IrDA). Der Kommunikationsaufbau (Netzwerkaufbau, Netzwerkidentifizierung, Positionsidentifizierung etc.) mit der Infrastruktureinrichtung kann z. B. über das Einlesen eines an der Tankstellenposition angebrachten optischen Codes (z. B. QR-Code) erfolgen. Nach erfolgreichem „Handshake” kann der Betankungswunsch vom Fahrzeughalter, einem Anwender, einem Fuhrparkmanager oder einem Fahrer (z. B. über eine Fernbedienung, drahtlos, über eine Anwenderschnittstelle im Fortbewegungsmittel o. Ä.) bestätigt werden. Nach der Bestätigung wird die infrastrukturseitige Kupplungsschutzklappe, mittels welcher der Energieabgabestutzen in einem Ruhezustand geschützt wird, aus ihrer Schutzposition gefahren und gibt hierdurch den Energieabgabestutzen frei. Bei geeigneter Ausgestaltung des Fahrzeugunterbodens kann die Kupplung bzw. der Energieaufnahmestutzen durch einen Schiebemechanismus gegen Umwelteinflüsse geschützt werden. Der Schiebemechanismus wird mechanisch beim Ausfahren der tankstellenseitigen Kupplung (bspw. über einen Hebel) aus der Schutzposition gefahren und die Fahrzeugkupplung wird für die mechanische Verbindung zwischen Energieabgabe- und -aufnahmestutzen freigegeben. Um den fahrzeugseitigen Schiebemechanismus gegen Missbrauch zu sichern, kann der Schiebemechanismus bspw. im Zuge einer Betankungsfreigabe freigegeben werden.
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Der infrastrukturseitige Energieabgabestutzen wird bevorzugt so weit ausgefahren, bis er mit dem fahrzeugseitigen Energieaufnahmestutzen verriegelt ist. Dies kann im Zuge der Annäherung der beiden Stutzen automatisch erfolgen. Diese Position kann durch einen Endschalter (z. B. umfassend einen mechanischen Schalter, ein Reedrelais, einen optischen Schalter o. Ä.) erkannt werden. Die Verriegelung befindet sich vorteilhafterweise auf der Infrastrukturseite (z. B. elektromechanische Ausführung) und kann durch den Endschalter ausgelöst werden. Erst nach Abschluss der Betankung und Verschluss des Tankvolumens wird die Verriegelung wieder geöffnet. Der Bezahlvorgang und sonstige Informationen, welche es zwischen der Infrastruktur und dem Fortbewegungsmittel auszutauschen gilt, können über die Anwenderschnittstelle des Fortbewegungsmittels (z. B. ein zentraler Touchscreen o. Ä.) erfolgen.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betanken eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fortbewegungsmittels durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Infrastruktureinrichtung;
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2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß verwendbaren korrespondierenden Paares, bestehend aus einem Energieabgabestutzen und einem Energieaufnahmestutzen;
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3 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß verwendbaren Positioniermechanismus auf Basis rotationsfähiger Gewindestangen und Gewindebuchsen; und
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4 ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Energieaufnahme eines Fortbewegungsmittels.
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1 zeigt einen Pkw 10 als Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fortbewegungsmittels, welches durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Tankstelle als Infrastruktureinrichtung mit Energie versorgt werden soll. Der Pkw 10 weist eine Frontkamera 1a und eine Rückfahrkamera 1b als Umgebungssensoren auf, welche mit einem elektronischen Steuergerät 9 als Auswerteeinheit informationstechnisch verbunden sind. Das elektronische Steuergerät 9 ist seinerseits mit einem Datenspeicher 11 informationstechnisch verbunden, durch welchen Kartenmaterial zur Auffindung der Position eines in den Boden 13 eingelassenen Energieabgabestutzens 4 bereitgestellt wird. Zudem werden Informationen bezüglich der Positionen eines ersten Paares von Markierungen 2a, 2b und einer zweiten Markierung 3 neben dem PKW 10 bereitgehalten. Die Markierungen 2a, 2b bezeichnen eine Linie 6, welche die Position des Energieabgabestutzens 4 schneidet. Die Position der Markierung 3 kennzeichnet die Position einer rechtwinklig auf der Linie 6 stehenden Linie 7, welche die zur eindeutigen Ortung des Energieabgabestutzens 4 zusätzlich erforderliche Information darstellt. Im Datenspeicher 11 ist zusätzlich die Position des Energieaufnahmestutzens 5 am Pkw 10 verzeichnet, welcher mit einem Kraftstofftank 8 kommuniziert. Der Energieabgabestutzen 4 ist eingerichtet, in einem Bodentank 14 befindlichen Treibstoff 25 über ein Steigrohr 15 und eine Pumpe 16 zu fördern, sobald eine ordnungsgemäße Verriegelung der konisch zueinander korrespondierenden Energieabgabestutzen 4 und Energieaufnahmestutzen 5 und eine Tankfreigabe erfolgt ist. Auf diese Weise kann der Pkw 10 die Wartezeit bis zum Öffnen der Schranke 12 als Signaleinrichtung zur Energieaufnahme nutzen.
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2 zeigt einen fahrzeugseitigen Energieaufnahmestutzen 5 mit einem konisch bzw. trichterförmig ausgestalteten Zentrierindex. Dieser befindet sich fluchtend über einem Energieabgabestutzen 4, welcher mit einer korrespondierenden Konusform ausgestaltet ist. Am Energieabgabestutzen 4 ist ein Hebel 19 angeordnet, welcher entlang eines Pfeils P2 aus einer der vertikalen Position näheren Ausrichtung in eine der waagerechten Position näheren Ausrichtung verschwenkt werden kann. Wird der Energieabgabestutzen 4 in Richtung eines Doppelpfeils P1 angehoben, korrespondiert der Hebel 19 mit einer Kavität 26 in einer Abdeckklappe 17. Auf diese Weise verschiebt der Hebel 19 die Abdeckklappe 17 in Richtung eines Pfeils P3 entgegen einer Rückstellkraft einer Feder 18 in horizontaler Richtung und gibt hierdurch den Energieabgabestutzen 4 zur Kupplung mit dem Energieaufnahmestutzen 5 frei.
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3 zeigt eine Draufsicht auf einen zweidimensional in der Ebene verschieblich gelagerten Energieabgabestutzen 4 in einer doppelten Gewindebuchse 21. Zwei in Eingriff mit der doppelten Gewindebuchse 21 stehende Gewindestäbe 24 sind eingerichtet, die Gewindebuchse 21 durch motorische Rotation entlang eines Doppelpfeils P4 zu bewegen. Die Gewindestäbe 24 sind auf einander gegenüberliegenden Seiten der doppelten Gewindebuchse 21 in einfachen Gewindebuchsen 23 gelagert, welche mit Gewindestäben 22 in Eingriff stehen. Die Gewindestäbe 22 sind rechtwinklig zu den Gewindestäben 24 ausgerichtet. Auf diese Weise sind die Gewindebuchsen 23 eingerichtet, den Energieabgabestutzen 4 durch motorische Rotation in Richtung eines Doppelpfeils P5 oder/und P4 zu bewegen bzw. beweglich zu lagern.
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Dem Fachmann ist ersichtlich, dass durch die dargestellte Anordnung bei Verzicht auf einen motorischen Antrieb und Gewinde auch eine passive Verschiebung/Positionierung des Energieabgabestutzens 4 im Rahmen der Ausgestaltung korrespondierender Konusse aufgrund einer Auf- und Abbewegung des Energieabgabestutzens 4 möglich und dem Zweck der vorliegenden Erfindung dienlich wäre.
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4 zeigt Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Energieaufnahme eines Fortbewegungsmittels. In Schritt 100 wird eine Umgebung des Fortbewegungsmittels durch einen fortbewegungsmittelbasierten Sensor erfasst. In Schritt 200 wird ein Abbild eines Merkmals der Umgebung mit einer vordefinierten Referenz abgeglichen. Mit anderen Worten wird ein Merkmal in der Umgebung des Fortbewegungsmittels wiedererkannt. Anschließend wird in Schritt 300 eine Position eines Energieabgabestutzens anhand des Abbildes des Merkmals sowie anhand der vordefinierten Referenz ermittelt. In Schritt 400 wird das Fortbewegungsmittel automatisch derart gefahren (längs- und quergeführt), dass sein Energieaufnahmestutzen bestmöglich zu einer Position des Energieabgabestutzens korrespondiert. In Schritt 500 wird der Energieabgabestutzen mit dem Energieaufnahmestutzen im Unterbodenbereich des Fortbewegungsmittels zur Ausführung der Energieübertragung verbunden. In Schritt 600 wird eine Freigabe des Energieübertrags vom Anwender des Fortbewegungsmittels abgefragt. Dieser bestätigt den Energieübertrag/Tankvorgang. Zur Sicherstellung einer ordnungsgemäßen Verriegelung des Energieabgabestutzens mit dem Energieaufnahmestutzen wird in Schritt 700 ein Sensor oder die Position eines Aktuators am Energieaufnahmestutzen des Fortbewegungsmittels abgefragt. Erst im Ansprechen auf ein Signal, welches einen ordnungsgemäßen Kupplungs-/Verriegelungsvorgang kennzeichnet, wird in Schritt 800 die Energieübertragung freigegeben und Kraftstoff von der Infrastruktureinrichtung an das Fortbewegungsmittel übertragen.
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Erfindungsgemäß sind alle Hochdruckleitungen (infrastrukturseitig) in einem sicheren/unzugänglichen Unterbodenbereich angeordnet, solange das Fortbewegungsmittel, welches es zu betanken gilt, nicht oberhalb des Energieabgabestutzens angeordnet ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass sich zwischen den Stutzen keine Objekte (z. B. Menschen, Tiere oder Gegenstände) befinden. Zudem können die fahrzeugseitigen Hochdruckleitungen und andere Brennstoff- bzw. Energie führenden Leitungen in einem crashsicheren Bereich (z.B. fahrzeugmittig) und tanknahe verbaut werden. Das Volumen der fahrzeugseitigen Brennstoffleitungen/Energieleitungen kann dadurch minimiert werden und eine Leckage kann durch einen Leitungsabriss verhindert werden. Die Wahrscheinlichkeit des Abreißens der fahrzeugseitigen Leitungen sowie des Energieaufnahmestutzens wird gesenkt. Insbesondere kann ein zweites Rückschlagventil am Ende der Betankungsleitung entfallen. Hierdurch werden Kosten und Gewicht gespart, das Design vereinfacht, die Fahrzeugoberfläche optisch ansprechender gestaltet und Platz gespart. Infrastrukturseitig sind keine Aufbauten oberhalb der Oberfläche (Tanksäule, Tankroboter, Kassenhäuschen) notwendig. Dadurch wird eine bessere Flächennutzung (insbesondere in Metropolen vorteilhaft) und eine bessere Integrierbarkeit in die Verkehrsinfrastruktur möglich. Insbesondere können Zeiten, in welchen autonom fahrfähige Fahrzeuge nicht für den Betrieb Verwendung finden, für Tankvorgänge genutzt werden, wodurch die Bereitschaftszeit und die bezahlte Verwendung verlängert werden können. Das System bzw. das Energieaufnahmekonzept ist weniger fehleranfällig als im Stand der Technik, da der Mensch als Fehlerquelle nicht beteiligt ist. Zudem führt die Minimierung des Abstandes bei einem kalten (z.B. kryogenen) Tanksystem zwischen dem Energieabgabestutzen und dem Energieaufnahmestutzen zu einem geringeren Wärmeeintrag (kurze isolierte Schläuche).
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Bezugszeichenliste
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- 1a
- Frontkamera
- 1b
- Rückfahrkamera
- 2a, 2b, 3
- Markierungen
- 4
- Energieabgabestutzen
- 5
- Energieaufnahmestutzen
- 6, 7
- Linien
- 8
- Tank
- 9
- elektronisches Steuergerät
- 10
- Pkw
- 11
- Datenspeicher
- 12
- Schranke
- 13
- Boden
- 14
- Unterbodentank
- 15
- Steigrohr
- 16
- Pumpe
- 17
- Abdeckklappe
- 18
- Feder
- 19
- Hebel
- 20
- Positioniereinrichtung
- 21
- Doppelgewindebuchse
- 22
- Gewindestab
- 23
- einfache Gewindebuchsen
- 24
- Gewindestab
- 25
- Kraftstoff
- 26
- Kavität in der Abdeckklappe
- 100–800
- Verfahrensschritte
- P1–P5
- Pfeile
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004026981 A1 [0004]
- FR 2780051 A [0005]
