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Die vorliegende Erfindung betrifft ein modulares Fahrzeugsystem und Verfahren zur Nutzung eines solchen Fahrzeugsystems.
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Der private Straßenverkehr steht derzeit vor einem Dilemma, der das Geschäftsmodell der Kraftfahrzeugbauer, soweit es auf Fahrzeugen mit Verbrennungsantrieb beruht, grundlegend in Frage stellt. Auf der einen Seite sind fossile Kraftstoffe nur begrenzt verfügbar; Versuche sie in größerem Umfang durch Kraftstoffe aus Biomasse zu ersetzen, haben sich bislang als nicht praktikabel erwiesen, da dies zur Verknappung von Grundnahrungsmitteln und in ärmeren Ländern zu politischer Destabilisierung führt. Auf der anderen Seite unterliegt auch die Nutzung der fossilen Kraftstoffe immer strengeren Restriktionen durch gesetzliche Vorschriften zum Verbrauch und zur Schadstoffbelastung durch Abgase. Folge dieser Entwicklung ist zum einen, dass der Besitz eines Fahrzeugs keine uneingeschränkte Mobilität mehr garantiert, sondern dem Benutzer eines älteren Fahrzeugs, das aktuellen Vorschriften nicht mehr genügt, die Zufahrt insbesondere zu Innenstadtbereichen verwehrt sein kann. Um die Vorschriften zu erfüllen, wird eine immer aufwendigere Technik benötigt, deren Kosten die Autopreise steigen lässt und die Anschaffung eines Fahrzeugs auch in wohlhabenden Gesellschaften für weite Kreise der Bevölkerung zu einer wirtschaftlichen Belastung macht.
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Ein Ansatz zur Lösung des Problems ist das Car-Sharing, bei dem sich eine Vielzahl von Benutzern über Teilnahmegebühren die Kosten eines Fahrzeugs und dessen Nutzung teilt. Inhärentes Probleme dieses Konzepts sind das mangelnde Interesse jedes einzelnen Benutzers an der Pflege des Fahrzeugs, das letztlich dazu führt, dass die Kosten pro gefahrenem Kilometer bei einem gemeinschaftlich genutzten Fahrzeug deutlich höher liegen als bei einem privat genutzten, und der Verlust der Fahrgastzelle als Privatsphäre der Benutzer, die man nach eigenem Geschmack ausstatten und in der man Gegenstände bis zur nächsten Fahrt liegen lassen kann.
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Auch der von der Politik als Ziel proklamierte Umstieg auf Elektromobilität verspricht hier keine Besserung. Trotz massiver Entwicklungsanstrengungen sind Verbesserungen in der Batterietechnik, die nötig wären, damit Elektrofahrzeuge bei vertretbaren Kosten die Reichweiten von verbrennungsgetriebenen Fahrzeugen erreichen, bislang ausgeblieben. Sollten ansteigende Kraftstoffpreise oder, derzeit wahrscheinlicher, gesetzliche Anforderungen dazu führen, dass Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor in großem Umfang von den Straßen verschwinden, dann wird dies bei großen Teilen der Bevölkerung zu erheblichen Abstrichen an der individuellen Mobilität führen, entweder weil die Reichweite der ggf. als Ersatz verfügbaren Elektrofahrzeuge zu gering ist oder weil Elektrofahrzeuge größerer Reichweite unerschwinglich sind.
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Es besteht daher erheblicher Bedarf nach einem Konzept, mit dem das Bedürfnis nach individueller Mobilität auch dann noch zu vertretbaren Kosten befriedigt werden kann, wenn der Anteil der Elektrofahrzeuge auf den Straßen zunimmt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein modulares Fahrzeugsystem und Verfahren zu dessen Nutzung zu schaffen, die in der Lage sind, diesen Bedarf zu befriedigen.
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Die Aufgabe wird einer ersten Ausgestaltung der Erfindung zufolge gelöst durch ein modulares Fahrzeugsystem mit einer Fahrgastzelle und einer Mehrzahl von jeweils eine einheitliche Schnittstelle zur lösbaren Verbindung mit der Fahrgastzelle aufweisenden Fahrgestellen, die mit der Fahrgastzelle zu einem Fahrzeug kombinierbar sind.
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Ein solches Fahrzeugsystem kann die Privatsphäre der Benutzer in gleicher Weise gewährleisten wie ein privates Fahrzeug, indem die Fahrgastzelle persönlicher Besitz ihres Benutzers sein kann, wohingegen dies beim Fahrgestell nicht der Fall sein muss. Dieses kann von einem Betreiber an den Besitzer der Fahrgastzelle vermietet werden und, wenn das durch die Kombination mit der Fahrgastzelle gebildete Fahrzeug nicht mehr benötigt wird, von der Fahrgastzelle wieder getrennt und an einen anderen Benutzer weitervermietet werden. Indem sich somit mehrere Benutzer das Fahrgestell teilen, kann der Anteil an den Kosten des Fahrgestells, der auf den einzelnen Benutzer entfällt, gering gehalten werden. Da das Fahrgestell zwangsläufig das Antriebssystem des Fahrzeugs sowie ggf. Sensoren zum Überwachen der Umgebung oder des Antriebssystems und Elektronik zum Verarbeiten der Ausgaben dieser Sensoren umfasst, die Fahrgastzelle aber - abgesehen von einer Infotainmentanlage oder einer Heizung oder Klimaanlage, die für die Fortbewegung des Fahrzeugs verzichtbar sind - weitgehend ohne aufwendige elektrische oder elektronische Einrichtungen auskommt, können die Kosten der Fahrgastzelle im Vergleich zu denen des Fahrgestells niedrig gehalten werden, so dass der einzelne Benutzer seine Mobilität mit niedrigen Investitionen sicherstellen kann.
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Auch für den Betreiber der Fahrgestelle ergeben sich jedoch Kostenvorteile, da nicht jedes Fahrgestell für alle Mobilitätsaufgaben geeignet sein muss, die auftreten können, sondern die Fahrgestelle sich hinsichtlich der verwendeten Antriebstechnik, der Antriebsleistung und/oder der Reichweite unterscheiden dürfen. Während der Käufer eines herkömmlichen Fahrzeugs sich möglicherweise für einen relativ teuren und schweren Hybridantrieb entscheiden wird, um sowohl für lange Fahrten mit Verbrennungsantrieb als auch für Stadtverkehr gerüstet zu sein, kann der Benutzer des erfindungsgemäßen Fahrzeugsystems ad hoc entscheiden, ob er für eine geplante Fahrt ein Fahrgestell mit Verbrennungsantrieb oder eines mit Elektroantrieb benötigt. Diese können, da preiswerter als ein Fahrgestell mit Hybridantrieb, von einem Betreiber natürlich auch zu niedrigeren Kosten zur Verfügung gestellt werden, außerdem profitiert der Benutzer durch niedrigen Energieverbrauch, da der jeweils nicht benötigte Motor auch nicht befördert werden muss.
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Dieselben Vorteile für den Benutzer ergeben sich z.B. auch dann, wenn er für Fahrten unter normalen Bedingungen ein Fahrgestell mit Einachsantrieb und nur für Fahrten unter erschwerten Bedingungen, auf unbefestigtem oder glatteisgefährdetem Untergrund, ein Fahrgestell mit Vierradantrieb wählt.
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Die Fahrgestelle können sich auch hinsichtlich ihrer Antriebsleistung unterscheiden; so kann ein Benutzer etwa für eine Fahrt, bei der er allein und mit mäßiger Geschwindigkeit im Stadtverkehr unterwegs ist, ein leistungsschwächeres Fahrgestell heranziehen als bei Fahrten mit mehreren Personen oder hoher Zuladung, bei Überlandfahrten mit hoher Geschwindigkeit.
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Das Fahrgestell für eine bestimmte Fahrt kann auch anhand seiner Reichweite ausgewählt werden. So kann z.B. ein elektrisches Fahrgestell, dessen Batterien nicht mehr ihre ursprüngliche Kapazität haben, kostengünstig einem Benutzer zur Verfügung gestellt werden, der, um sein Fahrziel zu erreichen, mit einer geringeren Ladekapazität auskommt.
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Die Fahrgestelle sollten autonom fahrfähig sein. Dies ist einerseits wichtig, um, wie im Folgenden noch genauer beschrieben, die kurzfristige Verfügbarkeit der Fahrgestelle an beliebigen Orten sicherstellen zu können, andererseits vereinfacht dies auch die Schnittstelle zwischen Fahrgastzelle und Fahrgestell, da keine mechanischen kraftschlüssigen Übergänge für Lenkung und Bremsen benötigt werden.
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Um einen bequemen Wechsel der Fahrgastzelle von einem Fahrgestell zu einem anderen zu ermöglichen, sollte wenigstens ein Träger aus der Fahrgastzelle bis in eine Stellung ausfahrbar sein, in der er, auf einer ebenen Fahrbahn aufstehend, unter der Fahrgastzelle einen Freiraum offenhält, der hoch genug ist, um den Fahrgestellen ein Unterfahren der Fahrgastzelle zu ermöglichen.
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Die Aus- und Einfahrbewegung des Trägers sollte durch einen Motor angetrieben sein. Dieser Motor ist typischerweise einer der wenigen elektrischen Verbraucher der Fahrgastzelle. Bedienelemente für den Motor sollten im Innern der Fahrgastzelle vorgesehen sein, um einem Insassen der Fahrgastzelle die Steuerung des Trägers ohne Aussteigen zu ermöglichen.
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Eine Energiequelle, insbesondere eine Batterie, zum Antreiben des Motors ist vorzugsweise im Fahrgestell untergebracht.
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Um die Fahrgastzelle im vom Fahrgestell abgekoppelten Zustand stabil zu unterstützen, sind vorzugsweise wenigstens zwei Träger aus der Fahrgastzelle in einer horizontalen Richtung ausfahrbar.
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Diese horizontale Richtung ist vorzugsweise die Fahrzeugquerrichtung. Dies ermöglicht den Fahrgestellen ein Unterfahren der Fahrgastzelle in ihrer normalen Fahrtrichtung.
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Die Träger sollten ferner vertikal beweglich sein, um ein Abheben der Fahrgastzelle vom Fahrgestell zu ermöglichen.
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Zusammen mit der Fahrgastzelle oder anstelle von dieser kann ein Frachtbehälter auf dem Fahrgestell montiert sein. Insbesondere wenn das Fahrzeug wie oben erwähnt autonom fahrfähig ist, kann der Frachtbehälter die Fahrgastzelle ersetzen.
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Einem zweiten Aspekt der Erfindung zufolge wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Nutzung des oben beschriebenen modularen Fahrzeugsystems, mit den Schritten:
- a) Übermitteln des Standorts einer Fahrgastzelle an ein Fahrgestell
- b) autonomes Aufsuchen der Fahrgastzelle durch das Fahrgestell;
- c) Kombinieren der Fahrgastzelle mit dem Fahrgestell;
- d) Durchführen (oder zumindest Beginnen) einer Fahrt mit dem in Schritt c) erhaltenen Fahrzeug.
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Dieses Verfahren bietet dem Betreiber der Fahrgestelle die Möglichkeit, diese zentralisiert zu warten, zu betanken oder zu laden, ohne dadurch die Mobilität des Besitzers der Fahrgastzelle merklich einzuschränken; während der Besitzer eines konventionellen Fahrzeugs das Fahrzeug zur Wartung komplett aus der Hand geben muss und es in dieser Zeit nicht nutzen kann, kann die Fahrgastzelle des erfindungsgemäßen Systems beim Benutzer verbleiben und jederzeit mit Hilfe eines gerade verfügbaren Fahrgestells nutzbar gemacht werden.
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Die Verfügbarkeit unterschiedlicher Fahrgestelle ermöglicht die Schaffung eines von Fall zu Fall an eine geplante Fahrt angepassten Fahrzeugs, indem vorab
- a) Parameter der Fahrt festgelegt werden,
- b) eines der verfügbaren Fahrgestelle anhand der Parameter ausgewählt wird,
- c) das ausgewählte Fahrgestell mit der Fahrgastzelle kombiniert wird, und
- d) die Fahrt mit in Schritt c) erhaltenen Fahrzeug durchgeführt (oder zumindest begonnen) wird.
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So kann etwa ein Benutzer, wenn er dem Betreiber der Fahrgestelle eine geplante Kurzstreckenfahrt, etwa zum Einkaufen, meldet, von diesem ein elektrisches Fahrgestell mit relativ geringer Reichweite, für eine Autobahnfahrt aber ein Fahrgestell mit Verbrennungsmotor zugeschickt bekommen.
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Es kann sich auch der Fall ergeben, dass kein einzelnes Fahrgestell für eine geplante Fahrt durchgehend geeignet ist, sei es weil die Länge der Fahrt die Reichweite der verfügbaren Fahrgestelle übersteigt oder weil am Ziel der Fahrt Emissionsvorschriften zu beachten sind, die nur von für den vorher zurückzulegenden Weg minder geeigneten Fahrgestellen erfüllt werden. Dieses Problem wird gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung behoben durch ein Verfahren mit den Schritten:
- a) Kombinieren der Fahrgastzelle mit einem ersten Fahrgestell,
- b) Beginnen einer Fahrt mit dem ersten Fahrgestell,
- c) Austauschen des Fahrgestells während der Fahrt gegen ein zweites Fahrgestell.
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Auf diese Weise sind auch mit einem Elektroantrieb zügige Fahrten über im Prinzip beliebige Entfernungen möglich; benötigt wird hierfür lediglich eine Infrastruktur, die an einem Ort, an dem die Reichweite eines aktuell benutzten Fahrgestells ausgeschöpft ist, ein zweites Fahrgestell bereitzustellen vermag, mit dem die Fahrt fortgesetzt werden kann.
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Um hierbei die Reichweite jedes Fahrgestells möglichst gut auszunutzen und Wartezeiten am Ort des Fahrgestellwechsels sowohl für die Fahrgäste als auch für das zweite Fahrgestell zu minimieren, kann das erste Fahrgestell während der Fahrt Reichweitedaten an eine Zentrale übermitteln, anhand derer die Zentrale einen Treffpunkt festlegt, an dem der Fahrgestellaustausch stattfinden soll, und das zweite Fahrgestell rechtzeitig zur Durchführung des Fahrgestellaustauschs an den Treffpunkt schickt.
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Ein Fahrgestellaustausch kann wie oben bereits erwähnt, auch aufgrund von Emissionsvorschriften erforderlich sein. Deswegen ist einem fünften Aspekt der Erfindung zufolge vorgesehen, an der Grenze eines zufahrtsbegrenzten Gebiets, etwa eines Innenstadtgebiets, in dem strengere Grenzwerte für die Schadstoffemission gelten als außerhalb, ein elektrisch betriebenes Fahrgestell bereitzustellen, eine Fahrgastzelle von einem verbrennungsgetriebenen Fahrgestell, das an der Grenze des Gebiets eintrifft, aber nicht in das Gebiet eindringen darf, auf das elektrisch betriebene Fahrgestell umzuladen und mit dem so neu kombinierten Fahrzeug in das Gebiet einzufahren.
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Weitere Erfindungsgegenstände sind ein Computerprogramm-Produkt mit Programmcode-Mitteln, die einen Computer befähigen, in einem oder mehreren der oben beschriebenen Verfahren mitzuwirken, sowie ein computerlesbarer Datenträger, auf dem Programmanweisungen aufgezeichnet sind, die einen Computer befähigen, in der oben angegebenen Weise zu arbeiten.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
- 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäß durch Kombinieren einer Fahrgastzelle mit einem Fahrgestell gebildeten Fahrzeugs;
- 2 eine Vorderansicht des Fahrzeugs
- 3 eine Vorderansicht des Fahrzeugs in einer ersten Phase des Fahrgestellwechsels;
- 4 eine Vorderansicht des Fahrzeugs in einer zweiten Phase des Fahrgestellwechsels;
- 5 eine Seitenansicht in einer dritten Phase des Fahrgestellwechsels;
- 6 eine Seitenansicht eines abgewandelten Fahrzeugs; und
- 7 ein Ablaufdiagramm des Betriebs des Fahrgestells.
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1 zeigt ein modulares Fahrzeug 1 in einer Seitenansicht. Das Fahrzeug 1 umfasst ein Fahrgestell 2 und eine auf das Fahrgestell lösbar aufgesetzte Fahrgastzelle 3.
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Eine seitliche Beplankung der Fahrgastzelle 3 umfasst vordere und hintere Kotflügel 4, 5 und eine oder zwei Türen 6, 7. Die Beplankung verbirgt eine Bodenplatte der Fahrgastzelle 3 und auf dieser Bodenplatte montierte Sitze. In der Darstellung der 1 liegen Unterkanten der Kotflügel 4, 5 und Türen 6, 7 an einer Oberkante des Fahrgestells, so dass das Fahrgestell 1 deutlich erkennbar ist; sie könnten aber auch über diese Oberkante hinaus nach unten verlängert sein und das Fahrgestell 1 weitgehen verbergen.
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Die Fahrgastzelle 3 enthält mit elektrischer oder mechanischer Antriebsenergie zu versorgende technische Einrichtungen nur insoweit, als sie für einen komfortablen Aufenthalt der Fahrgäste in der Fahrgastzelle 3 und für die Steuerung des Fahrgestells 2 benötigt werden, also z.B. Heizung, Lüftung oder Klimaanlage, eine Infotainment-Anlage, einen Kühlschrank etc.. Eine Benutzerschnittstelle für die Steuerung des Fahrgestells 2 kann in herkömmlicher Weise ein Lenkrad, Fahr- und Bremspedal umfassen, vorzugsweise entfallen jedoch auch diese Komponenten zugunsten eines Eingabeinstruments, das dem Benutzer die Eingabe eines Fahrziels ermöglicht, woraufhin das Fahrgestell die Aufgabe des Navigierens zum angegebenen Fahrziel autonom erledigt.
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Das Fahrgestell 2 umfasst einen Rahmen 8, auf dem die Fahrgastzelle 3 aufsitzt, und Räder 9, wenigstens einen Motor zum Antreiben der Räder, Scheinwerfer 10, Umgebungssensoren 11 wie etwa Kameras oder Radarsensoren zum Sammeln der für autonomes Navigieren erforderlichen Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs und einen Bordcomputer, der, wie von herkömmlichen Satellitennavigationsgeräten bekannt, anhand von Satellitennavigationssignalen die geographische Position des Fahrzeugs bestimmt und anhand einer Kartendatenbank einen Weg zu einem von einem Benutzer angegebenen Fahrziel ermittelt. Anhand der Informationen der Umgebungssensoren 11 ist der Bordcomputer ferner in der Lage, das Fahrzeug 1 auf dem Weg zum angegebenen Ziel autonom zu lenken.
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Der Rahmen 8 muss steif genug sein, um die beim Fahren zwischen Motor und angetriebenen Rädern 9 auftretenden Reaktionskräfte aufzunehmen. Dies bringt es mit sich, dass er auch beim Fahren auf unebenem Untergrund im Wesentlichen unverformt bleibt. Da die Fahrgastzelle 3 somit vor Deformation weitgehend geschützt ist, kann sie leicht und damit kostengünstig gebaut werden. Für die Fortbewegung notwendige kostspielige Einrichtungen wie Motor, Getriebe, Verbrennungssteuerung und Abgasnachbehandlung bei einem Verbrennungsmotor, Batterien für einen Elektromotor, Sensorik und ein leistungsfähiger Bordcomputer für das autonome Fahren entfallen auf das Fahrgestell 2. Inwieweit der Besitzer der Fahrgastzelle 3 in deren Innenausstattung investiert, bleibt seinem persönlichen Gutdünken überlassen. Dadurch kann im Rahmen eines Nutzungsmodells, bei dem die Fahrgastzelle persönliches Eigentum ihres Benutzers ist, das Fahrgestell aber nach Bedarf von einem Dienstleister bereitgestellt wird, individuelle Mobilität auf hohem technischem Niveau zu niedrigen Kosten bereitgestellt werden.
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Ein wichtiger Aspekt des erfindungsgemäßen Fahrzeugsystems ist die Möglichkeit, das Fahrgestell 2 an beliebigen Orten schnell und unkompliziert wechseln zu können. Zu diesem Zweck verfügt die Fahrgastzelle 3 über eine Mehrzahl von ausfahrbaren Trägern 12. Vorzugsweise und wie in 1 gezeigt, sind diese Träger 12 an den Flanken der Fahrgastzelle 3 angeordnet und quer zur Fahrtrichtung ausfahrbar.
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In einer in 2 in Vorderansicht gezeigten, fahrbereiten Normalstellung springen die Träger 12 nicht über die Flanken 13 der Fahrgastzelle 3 über. Sie umfassen jeweils einen über dem Fahrgestell 2 in der Fahrgastzelle horizontal verschiebbar geführten Arm 14 und eine von einem distalen Ende des Arms 14 nach unten ausfahrbare Säule 15.
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Die Säule 15 kann in der Normalstellung komplett in dem Arm 14 versenkt sein; um die Struktur der Säule 15 einfach halten zu können, ist es jedoch bevorzugt, dass auch in der Normalstellung ein Teil der Säule wie in 1 gezeigt, unter den Arm 14 vorspringt und mit dem Rahmen 8 überlappt. Der Rahmen 8 kann mit randoffenen Aussparungen 16 versehen sein, die in der Normalstellung die Säulen aufnehmen.
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Um einen Fahrgestellwechsel vorzubereiten, werden die Arme 14 so weit seitwärts ausgefahren, dass die Säulen 15 in Fahrtrichtung gesehen nicht mehr mit dem Fahrgestell überlappen.
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Die Säulen 15 werden nach unten ausgefahren. Sobald dabei ihre Füße 17 Kontakt zum Boden 18 bekommen, beginnen sie, wie in 4 zu sehen, die Fahrgastzelle 3 vom Rahmen 8 des Fahrgestells 2 abzuheben. Eine elektrische Schnittstelle 19 des Fahrgestells 2 hält währenddessen den Kontakt zur Fahrgastzelle 3 aufrecht, um Stellantriebe der Säulen 15 aus einer Batterie des Fahrgestells 2 mit der zum Anheben der Fahrgastzelle nötigen Energie zu versorgen.
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Die Fahrgastzelle 3 wird so weit angehoben, dass ihr Boden über dem Scheitelpunkt der Räder 9 liegt und eine mechanische Verankerung der Fahrgastzelle 3 am Fahrgestell 2, hier z.B. in Form von Stiften 20 der Fahrgastzelle 3, die in der Normalstellung in Buchsen des Rahmens 8 eingreifen und in diesen durch in Aussparungen 21 der Stifte 20 eingreifende Halteklauen auch in vertikaler Richtung fixiert sind, sicher aufgehoben ist. Wenn diese Stellung erreicht ist, löst das Fahrgestell 2 auch die Verbindung der elektrischen Schnittstelle 19 zur Fahrgastzelle 3 und fährt wie in 5 gezeigt unter der Fahrgastzelle 3 hervor, während ein Ersatz-Fahrgestell 2' unter die Fahrgastzelle 3 nachrückt. Sobald dieses korrekt unter der Fahrgastzelle 3 positioniert ist, können die Säulen 15 die Fahrgastzelle 3 auf das Ersatz-Fahrgestell 2' absenken. Vorzugsweise wird dazu zunächst die Schnittstelle 19 des Ersatz-Fahrgestells 2' mit einer komplementären Schnittstelle der Fahrgastzelle in Kontakt gebracht und über diese ein Befehl zum Absenken der Fahrgastzelle 3 vom Ersatz-Fahrgestell 2' an die Stellantriebe der Säulen 15 übertragen. Sobald dadurch die Stifte 20 in die Buchsen des Ersatz-Fahrgestells 2' eingerückt und in ihnen verriegelt sind, ist das Fahrzeug wieder fahrbereit.
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Die Fahrgestelle 2, 2' können natürlich nicht nur zum Transport von Fahrgastzellen 3 eingesetzt werden. Da sie autonom navigierfähig sind, können sie auch unbegleitete Frachtbehälter befördern. Da die Fahrgestelle 2, 2', wie bereits oben erwähnt, die nötige statische Stabilität des Fahrzeugs beisteuern, können auch eine Fahrgastzelle und ein Frachtbehälter auf einem Fahrgestell kombiniert werden. Dadurch ist es einem Nutzer beispielsweise möglich, nach Bedarf zwischen beruflicher und privater Nutzung zu wechseln, indem er eine Fahrgastzelle 3', die wie in 6 gezeigt, nur einen Teil der auf dem Fahrgestell 2 verfügbaren Fläche belegt, nach Bedarf mit einem Frachtbehälter 22, der für die berufliche Tätigkeit benötigtes Material enthält, oder mit einer zweiten Fahrgastzelle kombiniert. Fahrgastzelle 3' und Frachtbehälter 22 sind jeweils mit eigenen Trägern 12 versehen, um sie unabhängig voneinander vom Fahrgestell 2 ab- oder aufladen zu können.
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7 veranschaulicht Nutzungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen modularen Fahrzeugsystems. Eine kreuzschraffierte Fläche 23 bezeichnet hier das Gebiet einer Stadt, in dem bestimmten Fahrzeugtypen, typischerweise durch Abgasvorschriften, die Zufahrt verwehrt ist. Ein Dienstleister betreibt in dieser Stadt eine Zentrale zum Planen der Einsätze der von ihm vermieteten Fahrgestelle Wartungsstationen 24, 25, an denen die von ihm vermieteten Fahrgestelle je nach Antriebstyp aufgetankt oder geladen und in anderer ggf. erforderlicher Weise gewartet werden, sowie eine Zentrale zum Planen der Einsätze der Fahrgestelle. Die Zentrale kann durch einen Computer implementiert sein, der über ein geeignetes Datennetz in der Lage ist, mit den Nutzern und mit den Fahrgestellen zu kommunizieren, wie im Folgenden noch genauer beschrieben wird.
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Ein Nutzer, der an einem Ort 26 am Stadtrand wohnt, hat mit dem Dienstleister einen Dauervertrag geschlossen, wonach der Dienstleister ihm an jedem Werktagmorgen ein Fahrgestell für den Weg vom Wohnort 26 zu einer Arbeitsstätte 27 in der Stadt und nachmittags für den Rückweg zur Verfügung stellt. Die Zentrale wählt daher morgens rechtzeitig vor dem vorgesehenen Abfahrtzeitpunkt des Nutzers vom Wohnort 26 unter den verfügbaren Fahrgestellen ein geeignetes aus, vorzugsweise eines, das sich an der zum Wohnort 26 nächstgelegenen Wartungsstation 24 befindet. Da das Fahrtziel 27 in dem Gebiet 25 liegt, muss das ausgewählte Fahrgestell 2 elektrisch betrieben sein. Da der Weg vom Wohnort 26 zur Arbeitsstätte keine Schnellstraßen enthält, kann als Fahrgestell 2 eines mit geringer Motorleistung bzw. niedriger Höchstgeschwindigkeit gewählt werden. Die erforderliche Reichweite ist gering; daher darf das Fahrgestell 2 ein kleines Batteriepaket haben oder eines, dessen Batterien bereits Alterungserscheinungen zeigen und ihre ursprüngliche Nennreichweite nicht mehr erreichen. Da insbesondere die letztere Option es dem Dienstleister ermöglicht, kostspielige Batterien lange zu nutzen, kann er dem Nutzer günstige Konditionen anbieten. Das ausgewählte Fahrgestell 2 erhält von der Zentrale über Mobilkommunikation den Befehl, sich am Wohnort 26 einzufinden. Den Weg von der Wartungsstation 24 zum Wohnort legt es autonom zurück; da es dabei keine Last zu befördern hat, wirkt sich die dabei verbrauchte Energie nur wenig auf die nutzbare Reichweite aus. Die Mobilfunkschnittstelle, die das Fahrgestell 2 zum Empfang der Befehle der Zentrale benötigt, kann es bei Eintreffen am Ort 26 einsetzen, um den Nutzer zu benachrichtigen.
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Zweckmäßigerweise kann auch die Fahrgastzelle des Nutzers mit einer Mobilfunkschnittstelle ausgestattet sein, die es dem Fahrgestell 2 ermöglicht, beim Eintreffen am Ort 26 die Fahrgastzelle 3 exakt zu lokalisieren, eventuell auch unter mehreren gleichzeitig vorhandenen Fahrgastzellen zu identifizieren, darunterzufahren und sich die Fahrgastzelle 3 selbsttätig aufzuladen, so dass der Nutzer bei Verlassen seiner Wohnung ein fahrbereites Fahrzeug vorfindet.
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Das aus Fahrgestell 2 und Fahrgastzelle 3 zusammengestellte Fahrzeug 1 befördert den Nutzer zu seiner Arbeitsstelle 27. Dort trennt sich das Fahrgestell 2 wieder von der Fahrgastzelle 3. Zwischenzeitlich ist an der Zentrale eine Anforderung eines zweiten Nutzers für eine Fahrt von einem Start 28 zu einem Ziel 29 im Gebiet 23 eingetroffen. Die Zentrale wählt anhand der Merkmale der Fahrt ein geeigneten Fahrgestell aus und stellt dabei fest, dass der Start 28 näher an der Arbeitsstelle 27 als an den Wartungsstationen 24,25 liegt und dass die Restreichweite des Fahrgestells 2 für die angeforderte Fahrt noch ausreicht, und schickt daraufhin das Fahrgestell 2 an den Start 28. Anstatt wie ein herkömmliches monolithisches Fahrzeug den größeren Teil des Tages an der Arbeitsstelle 27 herumzustehen, kann das Fahrgestell 2 auf diese Weise zwischenzeitlich Ertrag erwirtschaften, was wiederum dazu beiträgt, dass es für die Nutzer wirtschaftlicher ist, Fahrgestelle nach Bedarf anzumieten anstatt sie selbst anzuschaffen.
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Nachdem das Fahrgestell 2 die Fahrgastzelle des zweiten Nutzers am Ziel 29 abgeladen hat, sucht es die nächstgelegene Wartungsstation 25 auf, um sich dort wieder aufzuladen.
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Die Zentrale empfängt von den Fahrzeugen bzw. Fahrgestellen, die in dem von ihm verwalteten Gebiet unterwegs sind, fortlaufend Nachrichten über deren Energieverbrauch bzw. ihre verbleibende Reichweite. Darunter ist hier auch ein Fahrzeug 1', das auf einer an der Stadt vorbeiführenden Schnellstraße 30 unterwegs ist. Wegen hoher Zuladung oder eines nicht vorab eingeplanten Umwegs genügt die Reichweite seines Fahrgestells 2' nicht mehr, um eine an der Schnellstraße 30 gelegene Wartungsstation 31 zu erreichen und dort seine Fahrgastzelle 3' an ein anderes Fahrgestell zu übergeben. Der Server wählt daraufhin einen Rastplatz 32 an der Schnellstraße 30, der noch innerhalb der Reichweite des Fahrgestells 2' liegt, und sendet ein Fahrgestell dorthin. Dies kann das Fahrgestell 2 sein, sofern dessen Höchstgeschwindigkeit für den Verkehr auf der Schnellstraße 30 angemessen ist. Am Rastplatz 32 übergibt das Fahrgestell 2' seine Fahrgastzelle 3' an das Fahrgestell 2. Das aus Fahrgestell 2 und Fahrgastzelle 3' neu zusammengestellte Fahrzeug 1" setzt seinen Weg in Richtung der Wartungsstation 31 fort; das entladene Fahrgestell 2' sucht die Wartungsstation 25 auf.
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Um Orte bedienen zu können, die weit von einer Wartungsstation entfernt sind, kann der Dienstleister unter seinen Fahrgestellen auch welche mit Verbrennungsmotor haben. Auf der Schnellstraße 30 nähert sich ein Fahrzeug 1"', bestehend aus einem solchen Fahrgestell 2" und einer Fahrgastzelle 3". Sein Ziel, z. B. 29, liegt in dem Gebiet 23, in das das Fahrgestell 2" nicht eindringen darf. Da die Wartungsstation 25 verkehrsgünstig an einem Zubringer von der Stadt zur Schnellstraße 30, knapp außerhalb des Gebiets 23 gelegen ist, steuert das Fahrzeug 1'" die Wartungsstation 25 an. Dort wird seine Fahrgastzelle 3" auf das mittlerweile wieder aufgeladene eines elektrische Fahrgestell 2 umgeladen und setzt seinen Weg zum Ziel 29 fort.
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Später ist auch das Fahrgestell 2' wieder aufgeladen und steht zur Verfügung, um ggf. den ersten Nutzer am Ende seiner Arbeitszeit von der Arbeitsstelle 27 zurück zum Wohnort 26 zu befördern.
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Zwischenzeitlich können die Fahrgestelle auch genutzt werden, um auf Anforderung von Nutzern autonom, ohne Begleitung durch einen Nutzer, Fracht von einem Ort zum andern zu befördern. Dafür kann je nach Verfügbarkeit ein Frachtbehälter oder eine Fahrgastzelle eingesetzt werden,
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Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1',...
- Fahrzeug
- 2, 2',...
- Fahrgestell
- 3, 3',...
- Fahrgastzelle
- 4
- vorderer Kotflügel
- 5
- hinterer Kotflügel
- 6
- Tür
- 7
- Tür
- 8
- Rahmen
- 9
- Rad
- 10
- Scheinwerfer
- 11
- Umgebungssensor
- 12
- Träger
- 13
- Flanke
- 14
- Arm
- 15
- Säule
- 16
- Aussparung
- 17
- Fuß
- 18
- Boden
- 19
- Schnittstelle
- 20
- Stift
- 21
- Aussparung
- 22
- Frachtbehälter
- 23
- Fläche
- 24
- Wartungsstation
- 25
- Wartungsstation
- 26
- (Wohn-)Ort
- 27
- Arbeitsstätte
- 28
- Start
- 29
- Ziel
- 30
- Schnellstraße
- 31
- Wartungsstation
- 32
- Rastplatz
