DE102020104832A1 - Ladesystem, Ladeeinrichtung, mobiles Gerät und Einführabschnitt für ein mobiles Gerät - Google Patents

Ladesystem, Ladeeinrichtung, mobiles Gerät und Einführabschnitt für ein mobiles Gerät Download PDF

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Markus Schichl
Toni Scheuerlein
Folke Michelmann
Benedikt Sanftl
Niklas Völker
Timo Bunk
Simon Huber
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ladesystem (1), aufweisend ein mobiles elektrisches Gerät (2) und eine Ladeeinrichtung (3) zum Aufladen eines Akkupacks (7) des mobilen Geräts (2) und/oder zur Übertragung von Daten zwischen der Ladeeinrichtung (3) und dem mobilen Gerät (2). Die Ladeeinrichtung (3) weist eine Einführöffnung (9) zum Einführen eines Einführabschnitts (10) des mobilen Geräts (2) in eine Ladeschale (11) der Ladeeinrichtung (3) auf, um eine elektrische Verbindung zwischen der Ladeeinrichtung (3) und dem mobilen Gerät (2) herzustellen. Es ist vorgesehen, dass sich die Ladeschale (11) ausgehend von der Einführöffnung (9) verjüngt, um den Einführabschnitt (10) des mobilen Geräts (2) während des Einführens in der Ladeschale (11) auszurichten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ladesystem, aufweisend ein mobiles elektrisches Gerät und eine Ladeeinrichtung zum Aufladen eines Akkupacks des mobilen Geräts und/oder zur Übertragung von Daten zwischen der Ladeeinrichtung und dem mobilen Gerät, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein mobiles Gerät, insbesondere ein Luftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung einen Ladefuß für ein mobiles Gerät.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Ladeeinrichtung zum Aufladen eines Akkupacks eines mobilen Geräts und/oder zur Übertragung von Daten zwischen der Ladeeinrichtung und dem mobilen Gerät, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 30.
  • Die Erfindung betrifft weiter einen Einführabschnitt für ein mobiles Gerät, insbesondere für ein Luftfahrzeug.
  • Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Ladeverfahren zum Aufladen eines mobilen elektrischen Geräts in einer Ladeeinrichtung, sowie eine vorteilhafte Verwendung einer Ladeeinrichtung.
  • Es besteht ein zunehmender Bedarf mobile Geräte, insbesondere Luftfahrzeuge, weitestgehend autonom agieren zu lassen. Beispielsweise können unbenannte Luftfahrzeuge (umgangssprachlich auch unter der Bezeichnung „Drohne“ bekannt) zur Kartographierung, Überwachung und sogar zur Paketzustellung verwendet werden.
  • Entsprechende Einsatzgebiete machen es erforderlich, die Akkupacks der mobilen Geräte bzw. der Luftfahrzeuge in regelmäßigen Abständen aufzuladen. Hierzu können die Luftfahrzeuge Ladeeinrichtungen einer statischen oder mobilen Bodenstation ansteuern und zunächst in Ortsnähe der Ladeeinrichtung möglichst zielgenau landen. Anschließend können der Ladevorgang und ggf. auch ein Austausch von Daten stattfinden.
  • Das letztendliche Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen der Ladeeinrichtung und dem Luftfahrzeug steht dabei in der Regel dem vollständig autonomen Betrieb der Luftfahrzeuge im Wege, da eine ausreichend genaue Ausrichtung bzw. Positionierung bei einem Landevorgang eines Luftfahrzeugs nicht verlässlich garantiert werden kann. Zumeist muss somit eine elektrische Leitung bzw. ein elektrisches Kabel der Ladeeinrichtung manuell mit dem Luftfahrzeug verbunden werden.
  • Problematisch bei der Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen der Ladeeinrichtung und dem mobilen Gerät ist somit insbesondere die vergleichsweise ungenaue Positionierung bzw. Ausrichtung des mobilen Geräts auf der Ladeeinrichtung, beispielsweise in Folge eines Landevorgangs unter widrigen Bedingungen (z. B. Wind).
  • Es ist demnach erstrebenswert, es dem mobilen Gerät bzw. dem Luftfahrzeug zu ermöglichen, sich auf der Ladeeinrichtung selbstständig auszurichten und die elektrische Verbindung automatisch herzustellen.
  • Hierzu ist es bekannt, elektrische Kontaktelemente der Ladeeinrichtung auf einem Ladepad bzw. auf einer Ladefläche rasterförmig verteilt anzuordnen. Die Ladefläche ist dabei groß genug, dass das Luftfahrzeug auf derselben sicher landen kann. Damit das Luftfahrzeug anschließend aber auch tatsächlich die korrekten bzw. vorgesehenen Kontaktelemente des Rasters kontaktiert, sind schließlich Greifarme oder eine sonstige mechanische Aktuatorik erforderlich, um das Luftfahrzeug in die korrekte Position zu verschieben.
  • Diese Lösung ist allerdings vergleichsweise aufwendig.
  • In Anbetracht des bekannten Stands der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Ladesystem bereitzustellen, bei dem die elektrische Verbindung zwischen einem mobilen Gerät und einer Ladeeinrichtung vorzugsweise möglichst autonom hergestellt werden kann.
  • Schließlich ist es auch Aufgabe der Erfindung, ein mobiles elektrisches Gerät bereitzustellen, das mit einer Ladeeinrichtung vorzugsweise möglichst autonom eine elektrische Verbindung herzustellen vermag. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Ladefuß für ein mobiles Gerät bereitzustellen.
  • Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Ladeeinrichtung bereitzustellen, die mit einem mobilen elektrischen Gerät vorzugsweise möglichst autonom eine elektrische Verbindung herzustellen vermag.
  • Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, einen Einführabschnitt für ein mobiles elektrisches Gerät bereitzustellen, der es dem mobilen Gerät ermöglicht, vorzugsweise möglichst autonom eine elektrische Verbindung mit einer Ladeeinrichtung herzustellen.
  • Schließlich ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein vorteilhaftes Ladeverfahren und eine vorteilhafte Verwendung einer Ladeeinrichtung bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird für das Ladesystem mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Hinsichtlich des mobilen elektrischen Geräts wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 28 und für den Ladefuß durch Anspruch 29 gelöst. Betreffend die Ladeeinrichtung wird die Aufgabe durch Anspruch 30 und für den Einführabschnitt durch Anspruch 31 gelöst. Betreffend das Ladeverfahren wird die Aufgabe durch Anspruch 32 und für die Verwendung durch Anspruch 34 gelöst.
  • Die abhängigen Ansprüche und die nachfolgend beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.
  • Es ist ein Ladesystem vorgesehen, aufweisend ein mobiles elektrisches Gerät und eine Ladeeinrichtung zum Aufladen eines Akkupacks des mobilen Geräts und/oder zur Übertragung von Daten zwischen der Ladeeinrichtung und dem mobilen Gerät.
  • Im Rahmen des Ladesystems kann insbesondere ein ausschließliches Aufladen eines Akkupacks des mobilen Geräts, ein ausschließliches Übertragen von Daten zwischen der Ladeeinrichtung und dem mobilen Gerät (wobei der Begriff „Ladesystem“ bzw. „Ladeeinrichtung“ in diesem Falle vielmehr abstrakt zu verstehen ist) oder eine kombinierte Übertragung von Daten bei gleichzeitigem Laden des Akkupacks vorgesehen sein.
  • Bei den zu übertragenden Daten kann es sich um analoge und/oder digitale Daten handeln. Beispielsweise kann es sich um Daten handeln, die das mobile Gerät zuvor gesammelt hat (beispielsweise Bild- und/oder Tonaufzeichnungen von einer Drohne oder einem Mobiltelefon). Es kann sich bei den Daten aber auch um Daten eines nachfolgend noch erwähnten Batterie-Management-Systems (BMS) des Akkupacks handeln. Grundsätzlich können beliebige Daten übertragen werden.
  • Die Daten können ausgehend von der Ladeeinrichtung auch an eine unabhängige elektrische Baugruppe (z. B. die nachfolgend noch erwähnte unabhängige Steuereinrichtung) weitergeleitet werden, beispielsweise unmittelbar an eine kabelgebundene oder drahtlos verbundene elektrische Baugruppe weitergeleitet werden (unbearbeitet oder bearbeitet, z. B. gefiltert, abgetastet, analog/digital gewandelt, digital/analog gewandelt etc.). Auch umgekehrt können Daten einer unabhängigen elektrischen Baugruppe über die Ladeeinrichtung unmittelbar an das mobile Gerät weitergeleitet werden (unbearbeitet oder bearbeitet). Auch ein Zwischenspeichern der Daten in der Ladeeinrichtung für eine spätere Weiterübertragung an das mobile Gerät und/oder die unabhängige elektrische Baugruppe kann vorgesehen sein.
  • Mit einem Akkupack ist ein wieder aufladbarer Energiespeicher gemeint, bei dem es sich sowohl um einen Akkumulator mit einer einzelnen Akkumulatorzelle (auch „Sekundärzelle“ genannt), als auch um ein zusammengeschaltetes Paket mit mehreren Akkumulatorzellen handeln kann. Mit einem Akkupack kann auch ein Speicher für elektrische Energie gemeint sein, der nicht oder nicht ausschließlich elektrochemisch aufgebaut ist, also zum Beispiel ein Kondensator.
  • Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens eines der verwendeten Akkupacks ein lithiumbasiertes Akkupack, insbesondere ein Lithium-Ionen-Akkupack oder ein Lithium-Polymer-Akkupack ist. Bei dem Akkupack kann es sich aber auch um einen Nickel-Metall-Hybridakkumulator, um einen Nickel-Cadmium-Akkumulator oder um einen Bleiakkumulator handeln. Grundsätzlich ist die Erfindung nicht auf die Verwendung mit einem bestimmten Typ Akkupack begrenzt zu verstehen.
  • Sofern die Erfindung lediglich zur Übertragung von Daten verwendet wird, kann es sich im Sinne der Erfindung bei einem „Akkupack“ auch um eine Batterie bzw. um ein Batteriepack, d. h. um einen nicht wieder aufladbaren Speicher für elektrische Energie, handeln.
  • Das elektrische Gerät muss auch nicht unbedingt ein Akkupack aufweisen, insbesondere wenn kein Aufladen sondern nur eine Datenübertragung vorgesehen ist. Das mobile elektrische Gerät kann seine elektrische Energie beispielsweise auch kabelgebunden, kapazitiv und/oder induktiv (z. B. von der Ladeeinrichtung oder einer sonstigen elektrischen Einrichtung) beziehen.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Ladeeinrichtung eine Einführöffnung zum Einführen eines Einführabschnitts des mobilen Geräts in eine Ladeschale der Ladeeinrichtung aufweist, um eine elektrische Verbindung zwischen der Ladeeinrichtung und dem mobilen Gerät herzustellen.
  • Es ist somit vorgesehen, das mobile Gerät ausgehend von der Einführöffnung in die Ladeschale einzuführen.
  • Das mobile Gerät kann vollständig oder auch nur abschnittsweise (beispielsweise nur mit seinem Einführabschnitt) in die Ladeschale eingeführt werden. Vorzugsweise ist der Einführabschnitt des mobilen Geräts nach dem erfindungsgemäßen Einführen vollständig in die Ladeschale eingeführt. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass selbst der Einführabschnitt nur teilweise in die Ladeschale eingeführt ist.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sich die Ladeschale ausgehend von der Einführöffnung verjüngt, um den Einführabschnitt des mobilen Geräts (bzw. das mobile Gerät) während des Einführens in der Ladeschale auszurichten.
  • Die Ladeschale kann sich somit ausgehend von einem oberen Ende bzw. einer Oberseite (Einführöffnung) in Richtung auf ein unteres Ende bzw. eine Unterseite verjüngen.
  • Die Verjüngung in der Ladeschale kann vorteilhaft zu einer Selbstausrichtung des Einführabschnitts und damit des mobilen Geräts führen. Ungenauigkeiten beim Einführen des Einführabschnitts des mobilen elektrischen Geräts (z. B. eine Verkippung, eine Verdrehung und/oder ein seitlicher Versatz) können erfindungsgemäß aufgrund der Verjüngung der Ladeschale kompensiert werden.
  • Das erfindungsgemäße Ladesystem kann vorteilhaft verwendet werden, um auf autonome Weise eine elektrische Verbindung zwischen dem mobilen Gerät und der Ladeeinrichtung herzustellen. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Ladesystem einen autonomen Betrieb unterstützt, indem es eine Plattform, insbesondere die genannte Ladeschale, für einen autonomen Ladevorgang bzw. für eine Datenübertragung bereitstellt.
  • Unter einer „Ausrichtung“ ist im Rahmen der Erfindung eine definierte, vorbestimmte Positionierung, Orientierung und/oder Neigung des Einführabschnitts bzw. des mobilen Geräts in der Ladeschale zu verstehen. Insbesondere können dem mobilen Gerät ein definierter Drehwinkel, ein definierter Kippwinkel und/oder eine definierte Position des Einführabschnitts bzw. des mobilen Geräts relativ zu einer Mittelachse der Ladeschale durch die Verjüngung vorgegeben werden. Vorzugsweise wird das mobile Gerät in der Ladeschale zentriert und/oder parallel zu einer Mittelachse der Ladeschale ausgerichtet.
  • Es kann vorgesehen sein, dass sich die Ladeschale linear verjüngt, konkav verjüngt und/oder konvex verjüngt. Grundsätzlich kann die Verjüngung einer beliebigen Kurve folgen.
  • In vorteilhafter Weise können aufgrund der erfindungsgemäß robusten und sicheren Kontaktierung zwischen dem mobilen Gerät und der Ladeeinrichtung gefahrlos Ströme von einem Ampere oder mehr, beispielsweise 5 Ampere oder mehr, 10 Ampere oder mehr, vorzugsweise 20 Ampere oder mehr, besonders bevorzugt 50 Ampere oder mehr, ganz besonders bevorzugt 100 Ampere oder mehr, beispielsweise auch 150 Ampere oder noch mehr übertragen werden. Die Stromstärke ist vorzugsweise nur durch die zulässigen Ströme des Akkupacks bzw. des Energiespeichers limitiert.
  • Auch die Übertragung von hochfrequenten Datensignalen (oder sonstigen Datensignalen) kann aufgrund der erfindungsgemäßen Kontaktierung vorteilhaft und sicher erfolgen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das mobile elektrische Gerät ein Luftfahrzeug, insbesondere ein unbemanntes Luftfahrzeug, ist.
  • Unter einem Luftfahrzeug ist insbesondere ein Fahrzeug zu verstehen, das innerhalb der Erdatmosphäre zu fliegen vermag, also insbesondere unterhalb einer Flughöhe von etwa 100 km. Besonders vorteilhaft eignet sich die Erfindung zur Verwendung mit einem Drehflügler, beispielsweise einem Hubschrauber. Ganz besonders bevorzugt eignet sich die Erfindung zur Verwendung mit einem Luftfahrzeug mit mehreren Propellern (auch als Rotoren oder Luftschrauben bezeichnet), beispielsweise einem Quadrocopter.
  • Unter einem unbemannten Luftfahrzeug ist im Rahmen der Erfindung ein Luftfahrzeug zu verstehen, das ohne eine an Bord befindliche Besatzung autark durch einen Computer oder von einem Benutzer über eine Fernsteuerung betrieben und navigiert werden kann. Derartige Luftfahrzeuge sind auch unter den Bezeichnungen „unmanned aerial vehicle, UAV“, „unmanned aircraft system, UAS“ sowie umgangssprachlich unter den Begriffen „Drohne“ und „Copter“ bekannt.
  • In vorteilhafter Weise kann somit ein Stecksystem zum autonomen elektrischen Verbinden von „Drohnen“ zum Laden und/oder zur Datenübertragung bereitgestellt werden.
  • Die Erfindung eignet sich insbesondere deshalb besonders bevorzugt zur Verwendung mit einem (unbemannten) Luftfahrzeug, da ein Landevorgang, insbesondere wenn dieser unter widrigen Umgebungsbedingungen wie Regen und/oder Wind erfolgt, äußerst komplex ist. Die Ausrichtung bzw. Positionierung des Luftfahrzeugs während des Landevorgangs ist - selbst wenn das Luftfahrzeug computergesteuert ist - großen Toleranzen ausgesetzt. Ein automatisches Herstellen einer Daten und/oder Ladeverbindung ist aus diesem Grunde in der Regel nicht möglich oder kann zumindest nicht in jedem Fall garantiert werden. Erfindungsgemäß kann die Landung hingegen vergleichsweise ungenau erfolgen, solange das Luftfahrzeug die Einführöffnung nicht gänzlich verfehlt. Hierzu kann die Einführöffnung ausreichend groß ausgebildet werden.
  • Grundsätzlich eignet sich die Erfindung allerdings auch zur Verwendung mit beliebigen anderen Fahrzeugen, insbesondere unbemannten Fahrzeugen zu Lande oder zu Wasser. Die Erfindung eignet sich ggf. auch zur Verwendung mit Raumfahrzeugen.
  • Ferner eignet sich die Erfindung vorteilhaft zur Verwendung mit mobilen Endgeräten wie Mobiltelefonen bzw. Smartphones oder Tablett-Computern. Die Ladeeinrichtung kann in diesem Falle in vorteilhafter Weise eine sogenannte Dockingstation für das mobile Endgerät ausbilden, in die das mobile Endgerät auch noch mit verminderndem Aufmerksamkeitsgrad oder mit reduzierter Sorgfalt des Benutzers durch die Einführöffnung eingeführt bzw. eingelegt werden kann, wonach eine erforderliche Ausrichtung und anschließend der Ladevorgang und/oder der Austausch von Daten automatisch erfolgen kann.
  • Die Erfindung kann sich beispielsweise auch zur Rückgabe verliehener mobiler Geräte im Rahmen eines Verleihsystems gut eignen. In diesem Falle kann der Kunde das mobile Gerät nach dessen Verwendung zurückgeben, indem er es durch die Einführöffnung in die Ladeschale einlegt oder einwirft. Das mobile Gerät kann anschließend unter anderem identifiziert werden, um dessen Rückgabe zu protokollieren, anschließend von persönlichen Daten bereinigt und schließlich geladen werden.
  • Es sind auch noch viele weitere Anwendungsgebiete möglich, für die sich die Erfindung vorteilhaft eignen kann.
  • Die Erfindung wird nachfolgend im Wesentlichen zur Verwendung mit einem als Luftfahrzeug ausgebildeten mobilen Gerät beschrieben. Dies soll lediglich dem einfacheren Verständnis dienen und ist keinesfalls einschränkend zu verstehen.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ladeschale eine sich ausgehend von der Einführöffnung konisch verjüngende Seitenwand aufweist oder mehrere, vorzugsweise vier, sich ausgehend von der Einführöffnung pyramidenförmig verjüngende Seitenwände aufweist.
  • Die Seitenwand bzw. die Seitenwände können vorzugsweise vollständig umlaufend um die Ladeschale angeordnet sein. Die Seitenwand bzw. die Seitenwände können allerdings auch Öffnungen aufweisen bzw. segmentiert/unterbrochen sein. Die Seitenwandsegmente bilden in diesem Falle vorzugsweise die Ecken der sich pyramidenförmig verjüngenden Ladeschale aus.
  • Vorzugsweise bildet die Seitenwand bzw. bilden die Seitenwände der Ladeschale ausgehend von der Einführöffnung allerdings einen vollständig umlaufenden, trichterförmigen Einführbereich aus.
  • Sofern die Ladeschale nur eine Seitenwand aufweist, die sich konisch verjüngt, kann die Ladeschale vorzugsweise einen Hohlkegelstumpf ausbilden, dessen Grundfläche die Einführöffnung aufweist. Sofern die Ladeschale mehrere Seitenwände aufweist, die sich pyramidenförmig verjüngen, kann die Ladeschale vorzugsweise einen hohlen Pyramidenstumpf ausbilden, dessen Grundfläche die Einführöffnung ausbildet.
  • Obwohl bevorzugt entweder eine Seitenwand oder besonders bevorzugt vier Seitenwände vorgesehen sind, können auch drei sich ausgehend von der Einführungsöffnung pyramidenförmig verjüngende Seitenwände oder auch mehr als vier Seitenwände, beispielsweise fünf, sechs, sieben, acht oder noch mehr sich ausgehend von der Einführöffnung pyramidenförmig verjüngende Seitenwände vorgesehen sein.
  • In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ladeschale mehrere Seitenwandsegmente aufweist, die jeweilige Ecken der Ladeschale ausbilden.
  • Vorzugsweise können genau vier Seitenwandsegmente vorgesehen sein. Es können aber auch nur zwei oder drei Seitenwandsegmente vorgesehen sein. Auch die Verwendung von mehr als vier Seitenwandsegmenten ist im Rahmen der Erfindung möglich.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann insbesondere vorgesehen sein, dass sich die Seitenwandsegmente ausgehend von der Einführöffnung konisch verjüngen.
  • Zur Herstellung der elektrischen Verbindung kann die Ladeschale elektrische Kontaktelemente aufweisen. Der Einführabschnitt des mobilen Geräts kann korrespondierende Gegenkontaktelemente aufweisen.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass die elektrische Verbindung als kontaktlose bzw. funkbasierte Verbindung ausgebildet ist, wobei auf Kontaktelemente bzw. Gegenkontaktelemente verzichtet werden kann. Auch eine Kombination aus einer kontaktgebundenen und einer kontaktlosen elektrischen Daten- und/oder Ladeverbindung kann vorgesehen sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass neben einer kontaktlosen Datenübertragung ein kontaktbasierter Ladevorgang durchgeführt wird - oder umgekehrt. Es kann ein beliebiger Funkstandard zur Ausbildung der kontaktlosen bzw. funkbasierte Datenübertragung vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Bluetooth-Standard, ein WLAN-Standard, ein Zig-Bee-Standard oder einen sonstigen Funkstandard, insbesondere innerhalb des ISM-Bandes, vorgesehen sein. Auch ein RFID-System kann vorgesehen sein. Eine kontaktlose Ladeverbindung kann beispielsweise kapazitiv oder vorzugsweise induktiv ausgebildet sein.
  • Bevorzugt ist allerdings eine kontaktgebundene Lade- und/oder Datenverbindung unter Verwendung von Kontaktelementen und Gegenkontaktelementen vorgesehen.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ladeschale und der Einführabschnitt elektrische Kontaktelementpaare aus jeweils einem Kontaktelement der Ladeschale und einem korrespondierenden Gegenkontaktelement des Einführabschnitts ausbilden.
  • Grundsätzlich kann eine beliebige Anzahl Kontaktelementpaare vorgesehen sein, vorzugsweise zwei oder mehr Kontaktelementpaare, besonders bevorzugt drei oder mehr Kontaktelementpaare, ganz besonders bevorzugt vier Kontaktelementpaare, beispielsweise aber auch fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder noch mehr Kontaktelementpaare.
  • Ein jeweiliges Kontaktelement der Ladeschale und ein Gegenkontaktelement des Einführabschnitts können insbesondere ausgebildet und angeordnet sein, um miteinander eine elektrische Verbindung herzustellen, wenn der Einführabschnitt des mobilen Geräts bis in seine vorgesehene Endposition in die Ladeschale eingeführt und in der Ladeschale erfindungsgemäß ausgerichtet ist.
  • Insbesondere kann eine hohe Anzahl Kontaktelementpaare zur Übertragung von hohen Strömen von Vorteil sein, wenn die Ladeaufgabe bzw. die Stromübertragung auf mehrere Kontaktelementpaare verteilt wird. Eine Vielzahl Kontaktelementpaare kann sich außerdem zur Ausbildung eines parallelen Datenbusses eignen.
  • Ein Kontaktelement und/oder Gegenkontaktelement kann beispielsweise aus Kupfer ausgebildet sein. Kupfer hat sich aufgrund guter Gleiteigenschaften als besonders geeignet herausgestellt. Grundsätzlich sind aber auch sonstige Materialien (z. B. Graphit), insbesondere aber Metalle/Metalllegierungen (z. B. Messing) zur Ausbildung des Kontaktelements bzw. des Gegenkontaktelements möglich.
  • Die Kontaktelemente können koplanar mit der Seitenwand oder mit den Seitenwänden der Ladeschale ausgebildet sein. Die Gegenkontaktelemente können koplanar mit dem Einführabschnitt, insbesondere mit den nachfolgend noch erwähnten Seitenflächen der Ladefüße ausgebildet sein.
  • Es können auch leitfähige Oberflächen zur Ausbildung der Kontaktelemente und/oder Gegenkontaktelemente vorgesehen sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Seitenwand bzw. die Seitenwände der Ladeschale vollständig oder abschnittsweise leitfähig ausgebildet ist bzw. sind. Es kann auch vorgesehen sein, dass die nachfolgend noch erwähnten Seitenflächen der Ladefüße vollständig oder abschnittsweise leitfähig ausgebildet sind.
  • Die Kontaktelemente bzw. Gegenkontaktelemente können einschichtig oder mehrschichtig ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein mehrschichtiges Kontaktelement oder Gegenkontaktelement z. B. aus Messing mit einer galvanisierten Fläche aus Nickel oder Gold ausgebildet sein.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Kontaktelement und/oder das Gegenkontaktelement zumindest eines der Kontaktelementpaare als Flachkontakt, Federkontakt (z. B. Federkontaktstift) und/oder magnetisch gelagerter Kontakt ausgebildet ist.
  • Insbesondere können sich Kombinationen verschiedener Kontaktarten zur Ausbildung eines Kontaktelementpaars gut eignen.
  • In einer bevorzugten Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Kontaktelement eines Kontaktelementpaars als Flachkontakt, insbesondere als Streifenkontakt oder Gleitkontakt, und das korrespondierende Gegenkontaktelement als gefedert gelagerter Kontakt, insbesondere als Federkontaktstift oder Blattfederkontakt, ausgebildet ist.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kontaktelemente der Ladeschale an der oder den Seitenwänden oder an den Seitenwandsegmenten angeordnet sind.
  • Eine Anordnung der Kontaktelemente der Ladeschale an den Seitenwänden oder an den Seitenwandsegmenten hat sich als besonders geeignet herausgestellt, da die Seitenwände bzw. Seitenwandsegmente zum Ausrichten des Einführabschnitts bzw. des mobilen Geräts dienen können und sich das mobile Gerät dadurch an den Seitenwänden bzw.
  • Seitenwandsegmenten entsprechend abstützt. Hierdurch kann der elektrischen Kontakt zwischen dem Kontaktelement und dem korrespondieren Gegenkontaktelement verbessert, beispielsweise vibrationssicherer und grundsätzlich robuster, sein.
  • Es kann alternativ oder zusätzlich auch vorgesehen sein, dass die Kontaktelemente der Ladeschale an einer der Einführöffnung zugewandten Ladefläche angeordnet sind. Das mobile Gerät kann somit ausgehend von der Einführöffnung in die Ladeschale eingeführt und ausgerichtet werden, bis das mobile Gerät mit wenigstens einem seiner Gegenkontaktelemente auf einer oder mehreren Ladeflächen aufsetzt und hierdurch ein Kontaktelement der Ladeschale kontaktiert.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kontaktelemente der Ladeschale angrenzend an Ecken zweier zusammenlaufender Seitenwände oder angrenzend an die Ecken der Seitenwandsegmente angeordnet sind, wobei vorzugsweise jeder Ecke zwei Kontaktelemente zugeordnet sind.
  • Vorzugsweise sind die Kontaktelemente durch die Ecke voneinander getrennt, wodurch beispielsweise jede Seitenwand im Bereich jeder Ecke ein eigenes Kontaktelement (oder mehrere Kontaktelemente) aufweist. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass sich ein einziges Kontaktelement ausgehend von einer Seitenwand über die Ecke bis zu der angrenzenden Seitenwand erstreckt, wodurch das Kontaktelement schließlich selbst die Ecke ausbildet.
  • Besonders bevorzugt ist die Ladeschale als sich pyramidenförmig verjüngende Ladeschale mit genau vier Seitenwänden und genau vier Ecken ausgebildet, wobei jede der Ecken vorzugsweise zwei oder mehr Kontaktelemente aufweist. Eine ebenfalls bevorzugte Ladeschale weist genau vier Seitenwandsegmente mit jeweils genau einer Ecke auf, wobei jede der Ecken vorzugsweise zwei oder mehr Kontaktelemente aufweist.
  • Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass eine oder mehrere Ecken kein Kontaktelement oder lediglich eines oder mehrere elektrisch nicht verwendete Dummy-Kontaktelemente aufweist.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass in einer Ecke auch lediglich nur ein einziges Kontaktelement an einer der beiden die Ecke bildenden Seitenwände vorgesehen ist.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Seitenwandsegmente verschiebbar in der Ladeeinrichtung angeordnet sind, um die Ladeschale anpassbar zum Einführen verschiedener mobiler Geräte auszubilden.
  • Somit kann die Ladeschale zur Aufnahme beliebiger mobiler Geräte, beispielsweise Luftfahrzeuge, anpassbar sein. Insbesondere können die Größe und/oder die Geometrie der Ladeschale bzw. der Einführöffnung der Ladeschale durch Verschieben der Seitenwandsegmente anpassbar sein, um die Ladeschale an eine spezifische Größe und/oder Geometrie des Einführabschnitts des mobilen Geräts anzupassen.
  • Vorzugsweise ist die Ladeeinrichtung ausgebildet, um eine automatische bzw. automatisierte Anpassung der Ladeschale zu ermöglichen.
  • Optional kann die Ladeeinrichtung eingerichtet sein, um ein sich näherndes mobiles Gerät zu identifizieren und/oder um dessen Ausrichtung zu erkennen, um die Ladeschale entsprechend anzupassen. Dies kann beispielsweise optisch erfolgen, beispielsweise durch an dem mobilen Gerät vorhandene optische Marker oder optische Signalgeber, oder durch die nachfolgend noch beschriebene Kommunikationsverbindung zwischen der Ladeeinrichtung und dem mobilen Gerät.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass jedes der Seitenwandsegmente verschiebbar mit einer Führungsschiene verbunden ist, wobei die Führungsschienen kreuzförmig oder sternförmig um die Mittelachse der Ladeschale angeordnet sind.
  • Vorzugsweise ist jedes Seitenwandsegment einer eigenen Führungsschiene zugeordnet. Es können aber auch mehrere Seitenwandsegmente derselben Führungsschiene zugeordnet sein, insbesondere sich bezüglich der Mittelachse der Ladeschale gegenüberliegende Seitenwandsegmente.
  • Die Seitenwandsegmente können jeweils einzeln, in Gruppen oder gemeinsam (in einer gekoppelten Bewegung) in Richtung auf die Mittelachse der Ladeschale zustellbar oder von der Mittelachse weg bewegbar sein, um die Einführöffnung der Ladeschale entweder zu verkleinern oder zu vergrößern.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Ladeschale elektrische, akustische und/oder optische Signalgeber bzw. Marker aufweist, um ein autonomes Einführen des mobilen Geräts bzw. dessen Einführabschnitts in die Ladeschale noch zu unterstützen. Vorzugsweise sind Leuchtmittel vorgesehen, beispielsweise eine Leuchtdiode in jeder der Ecken der Ladeschale, um ein computergestütztes, visuell basiertes Landen eines unbemannten Luftfahrzeugs zu unterstützen.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Einführabschnitt des mobilen Geräts einen vollständig umlaufenden Rahmen oder ein Rahmensegment aufweist.
  • Beispielsweise kann ein vollständig umlaufender Ring oder ein Ringsegment vorgesehen sein. Es kann allerdings auch ein eckiger Rahmen, beispielsweise ein rechteckiger oder quadratischer Rahmen oder entsprechende Rahmensegmente vorgesehen sein.
  • Ein entsprechender Rahmen bzw. ein Rahmensegment vermag das Einführen des Einführabschnitts ggf. zu unterstützen, insbesondere wenn der Rahmen bzw. das Rahmensegment geometrisch an die Ladeschale angepasst ist (oder umgekehrt).
  • Ein derartiger Rahmen birgt jedoch auch den Nachteil erhöhten Gewichts und erhöhter Kosten. Außerdem ist die Befestigung des Rahmens an dem mobilen Gerät in der Regel schwierig. Beispielsweise kann ein umlaufender Rahmen den Sichtbereich eines Kamerasystems des mobilen Geräts, beispielsweise eines Luftfahrzeugs, ggf. einschränken.
  • In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Einführabschnitt des mobilen Geräts drei oder mehr Ladefüße aufweist, vorzugsweise vier Ladefüße oder mehr Ladefüße.
  • Die Erfinder haben überraschend erkannt, dass insbesondere die Verwendung einzelner Ladefüße zu einer verbesserten Selbstzentrierung des mobilen Geräts in der Ladeschale führen kann. Ferner ist die Montage einzelner Ladefüße flexibler möglich als dies bei einem vollständig umlaufenden Rahmen oder bei Rahmensegmenten der Fall wäre.
  • Die Ladefüße übernehmen vorzugsweise einen Teil der Ausrichtungsaufgabe und sind demnach ausreichend massiv bzw. robust ausgebildet, um selbst durch häufiges Einführen des mobilen Geräts in die Ladeschale nicht beschädigt zu werden. Vorzugsweise handelt es sich bei einem Ladefuß im Sinne der Erfindung nicht um einen Kontaktdraht.
  • Die Anzahl Ladefüße kann grundsätzlich beliebig sein, beispielsweise können auch fünf Ladefüße oder mehr Ladefüße, sechs Ladefüße oder mehr Ladefüße, sieben Ladefüße oder mehr Ladefüße, acht Ladefüße oder noch mehr Ladefüße vorgesehen sein.
  • Vorzugsweise entspricht die Anzahl Ladefüße des Einführabschnitts des mobilen Geräts der Anzahl Seitenwände oder Seitenwandsegmente der Ladeschale bzw. der Anzahl der von den Seitenwänden gebildeten Ecken.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ladefüße entlang eines Einführwinkels angewinkelt sind oder einen entlang eines Einführwinkels angewinkelten Kontaktabschnitt aufweisen, wobei der Einführwinkel vorzugsweise einem Verjüngungswinkel entspricht, gemäß dem sich die Ladeschale verjüngt.
  • Vorzugsweise ist der Einführwinkel der Ladefüße verstellbar.
  • Beispielsweise kann ein Einführwinkel von 20° bis 70° vorgesehen sein, vorzugsweise ein Einführwinkel von 30° bis 60°, besonders bevorzugt von 45°.
  • Die Verwendung eines entsprechenden Einführwinkels hat sich als geeignet herausgestellt, um das mobile Gerät bzw. dessen Einführabschnitt noch vorteilhafter innerhalb der sich verjüngenden Ladeschale auszurichten. Ferner kann auch die Kräfteverteilung und damit die Kontaktkraft eines Kontaktelementpaars durch den Einführwinkel vorteilhaft eingestellt werden.
  • Der Winkel, entlang dem sich die Ladeschale verjüngt kann vorzugsweise dem Einführwinkel der Ladefüße entsprechen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der Winkel, entlang dem sich die Ladeschale verjüngt, verstellbar ist. Insbesondere kann eine Anpassung des Winkels bei Verwendung von Seitenwandsegmenten besonders vorteilhaft erfolgen. Hierdurch kann der Winkel entlang dem sich die Ladeschale verjüngt gegebenenfalls für verschiedene Ladefüße optimal anpassbar sein.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an wenigstens einem der Ladefüße zumindest eines der Gegenkontaktelemente angeordnet ist, vorzugsweise zwei der Gegenkontaktelemente angeordnet sind.
  • Grundsätzlich kann an einem Ladefuß eine beliebige Anzahl Gegenkontaktelemente angeordnet sein, beispielsweise auch nur ein Gegenkontaktelement, drei oder mehr Gegenkontaktelemente, vier oder mehr Gegenkontaktelemente, fünf oder mehr Gegenkontaktelemente oder sechs oder noch mehr Gegenkontaktelemente.
  • Die Ladefüße können jeweils eine Trägerstruktur aufweisen, um die Ladefüße an dem mobilen Gerät zu befestigen. Bei der Trägerstruktur kann es sich beispielsweise um einen Klemmring zur Befestigung an einem Konstruktionsprofil, beispielsweise einem Leerrohr, des mobilen Geräts handeln. Die Trägerstruktur kann beispielsweise aus einem Metall, einer Metalllegierung und/oder einem Kunststoff ausgebildet sein. Vorzugsweise handelt es sich bei der Trägerstruktur nicht um das Gegenkontaktelement.
  • Die Ladefüße können jeweils eine oder mehrere Funktionsflächen zur Befestigung der Gegenkontaktelemente aufweisen. Die Funktionsfläche(n) kann bzw. können zusammen mit dem oder den Gegenkontaktelementen den angewinkelten Kontaktabschnitt ausbilden. Die Funktionsfläche(n) kann bzw. können an der Trägerstruktur befestigt oder einteilig mit der Trägerstruktur ausgebildet sein.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Ladefuß oder mehrere Ladefüße kein Gegenkontaktelement oder eines oder mehrere elektrisch nicht verwendete Dummy-Gegenkontaktelemente aufweist bzw. aufweisen. Der Begriff „Ladefuß“ ist in diesem Falle vielmehr abstrakt zu verstehen, dahingehend dass sich die Ladefüße in vorteilhafter Weise zum Ausrichten und schließlich zum Laden des mobilen Geräts in der Ladeschale eignen können.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwei Gegenkontaktelemente angrenzend an eine Kante zweier zusammenlaufender Seitenflächen der Ladefüße angeordnet sind, wobei vorzugsweise jeder der beiden Seitenflächen eines der Gegenkontaktelemente zugeordnet ist. Bei den Seitenflächen kann es sich um die zuvor erwähnten Funktionsflächen handeln.
  • Diese Variante der Erfindung eignet sich insbesondere zur Ausbildung von Kontaktelementpaaren mit Kontaktelementen, die Ecken der Ladeschale zugeordnet sind. Die Kante bzw. die Kanten des Einführabschnitts des mobilen Geräts können somit vorteilhaft in die Ecken der Ladeschale eingreifen und hierdurch die Kontaktelemente zielgenau kontaktieren, wenn der Einführabschnitt in der Ladeschale ausgerichtet ist.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ladefüße ausziehbar oder ausfahrbar ausgebildet sind.
  • Die Ladefüße können beispielsweise selbst ausziehbar oder ausfahrbar sein oder an einem ausziehbaren oder ausfahrbaren Gestellt, z. B. einer Teleskopstange, montiert sein. Die Ladefüße können beispielsweise teleskopierbar sein.
  • Es kann vorzugsweise auch vorgesehen sein, einen Kontaktabschnitt eines Ladefußes an einer Stange bzw. an einem Rohr oder an einem sonstigen Konstruktionsprofil verschiebbar und beispielsweise mittels einer Schraube fixierbar oder verklemmbar anzuordnen.
  • Dadurch, dass die Ladefüße ausziehbar oder ausfahrbar ausgebildet sind, lässt sich die Erfindung in vorteilhafter Weise zur Verwendung mit verschiedenen mobilen Geräten bzw. Luftfahrzeugen einfach anpassen. Vorzugsweise kann ein modulares Ladesystem bereitgestellt werden. Die Ladefüße können grundsätzlich auch nur statisch montiert sein.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Ladefüße gefedert oder auf sonstige Weise zumindest teilweise elastisch gelagert sind, um die mechanische Belastung des mobilen Geräts und/oder der Ladefüße und/oder Ladeschale während des Einführens des Einführabschnitts in die Ladeschale zu verringern.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ladefüße an einem Landegestell und/oder an Auslegern zur Befestigung von Propellern eines Luftfahrzeugs angeordnet sind.
  • Die Ladefüße können beispielsweise ausgehend von dem Landegestell eines Luftfahrzeugs senkrecht nach unten abstehen. Die Ladefüße können allerdings auch an „waagrechten“ Trägern parallel zu den Auslegern der Propeller befestigt sein. Es kann auch vorgesehen sein, die Ladefüße an den Elektromotoren, an der Propellerbefestigung oder an einem beliebigen Rahmenbauteil des Luftfahrzeugs, beispielsweise an dem Chassis des Fahrzeugs (bzw. des mobilen Geräts) zu montieren. Grundsätzlich sind die Möglichkeiten zur Befestigung der Ladefüße vielfältig, weshalb sich die Erfindung besonders vorteilhaft zur Verwendung mit verschiedenen mobilen Geräten, insbesondere mit verschiedenen unbemannten Luftfahrzeugen, gut eignen kann.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Ladeschale und/oder dass die Ladefüße bzw. der Einführabschnitt Mittel aufweist, um die Reibung während des Einführens des Einführabschnitts in die Ladeschale zu verringern.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, Rollen oder Kufen an den Ladefüßen und/oder Rollen an der Innenseite der Ladeschale vorzusehen. Die Rollen bzw. Kufen können optional gleichzeitig die Kontaktelemente bzw. Gegenkontaktelemente ausbilden.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ladeschale eine der Einführöffnung gegenüberliegende Ausnehmung aufweist.
  • Beispielsweise kann die Ladeschale ausschließlich aus der einen oder den mehreren Seitenwänden bestehen, die nach „oben“ und nach „unten“ geöffnet sind.
  • Eine Ausnehmung an der Unterseite bzw. an der der Einführöffnung gegenüberliegenden Seite der Ladeschale kann von Vorteil sein, um nach unten abstehende Teile des mobilen Geräts hindurchzuführen (beispielsweise einen Ausleger für eine Kamera oder einen Greifer) und/oder um Flüssigkeiten, beispielsweise Regenwasser, aus der Ladeschale ableiten zu können.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ladeeinrichtung eine Rotationseinheit aufweist, um die Drehlage der Ladeschale einzustellen.
  • Die Ausrichtung bzw. Drehlage der Ladeschale kann dadurch flexibel an die Ausrichtung des mobilen Geräts anpassbar sein. Hierdurch kann eine Grobpositionierung durch die Ladeschale erfolgen, wobei die Feinpositionierung anschließend durch das erfindungsgemäße Zusammenwirken zwischen der Ladeschale und dem Einführabschnitt des mobilen Geräts erfolgen kann. Grundsätzlich kann ergänzend oder alternativ aber auch vorgesehen sein, dass das mobile Gerät seine Ausrichtung an die Drehlage der Ladeschale anpasst.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Rotationseinheit eine die Seitenwände oder die Seitenwandsegmenten tragende, um die Mittelachse der Ladeschale rotierbare Drehscheibe aufweist.
  • Die Drehscheibe kann beispielsweise mit dem Läufer eines Elektromotors verbunden sein, wodurch eine automatische Anpassung der Drehlage der Ladeschale möglich wird. Grundsätzlich kann allerdings auch eine manuell drehbare Drehscheibe vorgesehen sein.
  • Es kann außerdem vorgesehen sein, dass die Drehscheibe während des Einführens des mobilen Geräts frei drehbar gelagert ist. Hierdurch kann das Einführen des mobilen Geräts gegebenenfalls weiter verbessert sein, da die Ladeschale während des Einführens des mobilen Geräts eine ausgleichende Drehbewegung ausführen kann. Die Drehscheibe kann während des Einführens des mobilen Geräts allerdings auch mechanisch festgelegt sein, um eine definierte Drehlage der Ladeschale beizubehalten.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ladeeinrichtung und/oder das mobile Gerät und/oder zumindest einer der Ladefüße eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Ladevorgangs aufweist.
  • Es kann auch eine von dem mobilen Gerät oder von der Ladeeinrichtung unabhängige Steuereinrichtung vorgesehen sein, die mit dem mobilen Gerät oder vorzugsweise mit der Ladeeinrichtung bedarfsweise verbunden werden kann, beispielsweise über eine Steckverbindung.
  • Die Steuereinrichtung kann als Mikroprozessor ausgebildet sein. Anstelle eines Mikroprozessors kann auch eine beliebige weitere Einrichtung zur Implementierung der Steuereinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise eine oder mehrere Anordnungen diskreter elektrischer Bauteile auf einer Leiterplatte, eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder eine sonstige programmierbare Schaltung, beispielsweise auch ein Field Programmable Gate Array (FPGA), eine programmierbare logische Anordnung (PLA) und/oder ein handelsüblicher Computer.
  • Bei der Steuereinrichtung des mobilen Geräts kann es sich vorzugsweise um eine Steuereinrichtung handeln, die noch weitere Funktionen des mobilen Geräts steuert. Beispielsweise kann es sich bei der Steuereinrichtung des mobilen Geräts um eine Flugsteuerung eines unbemannten Luftfahrzeugs handeln.
  • Vorzugsweise weist das mobile Gerät eine erste Steuereinrichtung und die Ladeeinrichtung eine zweite Steuereinrichtung auf. Die zweite Steuereinrichtung kann auch von der Ladeeinrichtung unabhängig sein und beispielsweise über eine Steckverbindung mit der Ladeeinrichtung verbunden werden.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist, um eine korrekte elektrische Verbindung zwischen dem mobilen Gerät und der Ladeschale zu detektieren, wobei die Steuereinrichtung weiter eingerichtet ist, um den Ladevorgang und/oder die Datenübertragung nur im Falle der korrekten elektrischen Verbindung auszulösen.
  • Beispielsweise können Sensoren vorgesehen sein, um die korrekte Ausrichtung bzw. die korrekte Verbindung der Kontaktelementpaare zu erkennen. Insbesondere können auch Testsignale mit niedrigen bzw. sicherheitsunkritischen Stromstärken bzw. niedrigen Spannungen vorgesehen sein, um eine korrekte elektrische Verbindung zu erkennen.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, einen Ladevorgang lediglich im Falle einer korrekten elektrischen Verbindung aller Kontaktelementpaare auszulösen. Besonders bevorzugt kann beispielsweise eine Ladespannung an den Kontaktelementen der Ladeeinrichtung lediglich dann anliegen, wenn die Kontaktelemente mit den korrespondierenden Gegenkontaktelementen verbunden sind. Kurzschlüsse und damit auch eine Gefährdung von Gegenständen und/oder Personen durch die freiliegenden Kontaktelemente können hierdurch vermieden werden.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass die Kontaktelemente und/oder die Gegenkontaktelemente auf mechanische Weise eingerichtet sind, um den Ladevorgang und/oder die Datenübertragung nur im Falle der korrekten elektrischen Verbindung auszulösen. Hierfür kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Kontaktelemente und/oder die Gegenkontaktelemente kodierte Magnete und/oder Federelemente aufweisen, um lediglich im Falle einer korrekten Kontaktierung, beispielsweise durch magnetische Zustellung eines Stromschlittens, eine elektrische Verbindung herzustellen.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ladeeinrichtung und/oder das mobile elektrische Gerät eine Sicherheitsschaltung aufweist, um Kurzschlüsse aufgrund fehlerhaft ausgerichteter Kontaktelemente bzw. Gegenkontaktelemente auszuschließen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung der Ladeeinrichtung (oder die unabhängige Steuereinrichtung) eingerichtet ist, um mit einem Batterie-Management-System (BMS) des Akkupacks elektrische Datensignale zur Steuerung des Ladevorgangs auszutauschen.
  • Zumeist umfasst ein zeitgemäßes Akkupack ein integriertes Batterie-Management-System. Das BMS dient der Überwachung und/oder Regelung des Akkupacks (teilweise auch als „Power-Management-System“ (PMS) bezeichnet) und überträgt meist in analoger und/oder digitaler Weise Daten über den Zustand (beispielsweise Ladezustand und/oder Temperaturstatus) und/oder Bauart bzw. charakteristische Parameter (z. B. Nennspannung, Ladeschlussspannung und/oder Identifikationsdaten) des jeweiligen Akkupacks.
  • Die Übertragung von Daten zwischen der Ladeeinrichtung und dem Batterie-Management-Systems des Akkupacks des mobilen Geräts kann somit insbesondere von Vorteil sein, um dem Ladevorgang zu steuern.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung der Ladeeinrichtung eingerichtet ist, um mit der Steuereinrichtung des mobilen Geräts und/oder mit der Steuereinrichtung eines der Ladefüße drahtlos Daten zur Identifikation des mobilen Geräts und/oder zur Erfassung von Bewegungsdaten des mobilen Geräts, insbesondere Position, Ausrichtung und/oder Kippwinkel, auszutauschen.
  • Besonders bevorzugt ist eine drahtlose Kommunikationsverbindung zwischen der Steuereinrichtung der Ladeeinrichtung und der Steuereinrichtung zumindest eines der Ladefüße vorgesehen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung des Ladefußes mit der Steuereinrichtung des mobilen Geräts zum Austausch von Daten kommunikationsverbunden ist. Die Steuereinrichtung des Ladefußes kann beispielsweise drahtlos oder kabelgebunden mit der Steuereinrichtung des mobilen Geräts verbunden sein.
  • Die Steuereinrichtung zumindest eines der Ladefüße kann insbesondere als Vermittler zwischen der Steuereinrichtung der Ladeeinrichtung und der Steuereinrichtung des mobilen Geräts eingerichtet sein. Das Ladesystem kann somit insgesamt modularer bzw. an verschiedene mobile Geräte anpassbar sein, ohne in die Steuereinrichtung bzw. Elektronik des mobilen Gerätes nennenswert einzugreifen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung des Ladefußes eingerichtet ist, um Bewegungsdaten des mobilen Geräts aus der Steuereinrichtung des mobilen Geräts auszulesen und/oder um der Steuereinrichtung des mobilen Geräts Anweisungen für von dem mobilen Gerät durchzuführende Manöver zu übermitteln.
  • Die Steuereinrichtung des Ladefußes kann beispielsweise eingerichtet sein, um für die Kommunikation mit dem mobilen Gerät spezifische, vordefinierte Steuersignale zu verwenden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung des Ladefußes Steuersignale einer Fernbedienung emuliert oder dass die Steuereinrichtung des Ladefußes über ein bereits vorhandenes Programmierinterface des mobilen Geräts mit der Steuereinrichtung des mobilen Geräts verbunden ist.
  • Die Steuereinrichtung des Ladefußes kann beispielsweise eingerichtet sein, um der Steuereinrichtung eines als Luftfahrzeug ausgebildeten mobilen Geräts ein Signal zur Durchführung eines Landeanflugs oder einer Änderung der Drehlage zu übermitteln, wobei die Steuereinrichtung des Ladefußes optional von der Steuereinrichtung der Ladeeinrichtung zur Weitergabe der Steuersignale veranlasst werden kann. Somit kann die Ladeeinrichtung beispielsweise die Kontrolle des Luftfahrzeugs während des Einführens des Einführabschnitts in die Einführöffnung übernehmen.
  • Die Erfindung betrifft auch ein mobiles Gerät, insbesondere ein Luftfahrzeug, für ein Ladesystem gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen.
  • In vorteilhafter Weise kann ein mobiles Gerät, insbesondere ein Luftfahrzeug, bereitgestellt werden, das sich an einer korrespondierenden Ladeeinrichtung autonom bzw. selbstständig aufladen und/oder mit der Ladeeinrichtung Daten austauschen kann. Ein manueller Benutzereingriff kann dadurch entfallen.
  • Bei dem mobilen Gerät kann es sich beispielsweise auch um ein Landfahrzeug, ein Raumfahrzeug oder um ein Wasserfahrzeug handeln.
  • Insbesondere (aber nicht ausschließlich) wenn ein Wasserfahrzeug zum Betrieb auf und/oder unter dem Wasser vorgesehen ist, können ggf. Dichtungen und/oder Schleusensysteme vorgesehen sein, um die Kontaktelemente, die Gegenkontaktelemente, elektronische Bauteile, korrosionsgefährdete Bauteile oder sonstige Bauteile des mobilen Geräts oder der Ladeeinrichtung vor direktem Wasserkontakt zu schützen.
  • Um das mobile Gerät zum Einführen des Einführabschnitts in die Ladeschale in Reichweite der Ladeeinrichtung zu bringen kann vorgesehen sein, dass das mobile Gerät, insbesondere ein Luftfahrzeug, zunächst manuell oder automatisch an die Ladeeinrichtung herangeleitet wird, bis der Einführabschnitt des mobilen Geräts in die Einführöffnung eingeführt werden kann. Neben den bereits erwähnten Markern kann hierzu auch eine Orientierung unter Verwendung eines globalen Positionsbestimmungssystems, beispielsweise GPS oder Galileo, vorgesehen sein.
  • Die Erfindung betrifft auch einen Ladefuß für ein mobiles Gerät.
  • Die Erfindung betrifft außerdem eine Ladeeinrichtung zum Aufladen eines Akkupacks eines mobilen Geräts und/oder zur Übertragung von Daten zwischen der Ladeeinrichtung und dem mobilen Gerät. Die Ladeeinrichtung weist eine Einführöffnung und eine Ladeschale auf, wobei ein Einführabschnitts des mobilen Geräts durch die Einführöffnung in die Ladeschale einführbar ist, um eine elektrische Verbindung zwischen der Ladeeinrichtung und dem mobilen Gerät herzustellen. Es ist vorgesehen, dass sich die Ladeschale ausgehend von der Einführöffnung verjüngt, um den Einführabschnitt des mobilen Geräts während des Einführens in der Ladeschale auszurichten.
  • Durch die Verjüngung der Ladeschale vermag sich das mobile Gerät bzw. dessen Einführabschnitt in der Ladeschale selbst auszurichten, ohne, dass ein manueller Eingriff erforderlich ist. Vorzugsweise einzig durch die Gewichtskraft des mobilen Geräts wird dieses, während es mit seinem Einführabschnitt in die Ladeschale stetig tiefer eindringt, ausgerichtet.
  • Alternativ oder ergänzend zu einem gewichtskraftbasierten Einführen des mobilen Geräts in die Ladeschale kann auch vorgesehen sein, dass das mobile Gerät durch einen von dem mobilen Gerät und/oder der Ladeschale verursachten Vortrieb, d. h. antriebskraftbasiert, in die Ladeschale eingeführt wird. Diesbezüglich kann das mobile Gerät auf die Ladeschale zubewegt werden und/oder die Ladeschale auf das mobile Gerät zubewegt werden. Ein antriebskraftbasiertes Einführen des mobilen Geräts kann sich insbesondere für Anwendungen im Wasser oder im Weltraum gut eignen.
  • Beispielsweise kann das mobile Gerät auch von einem Greifer der Ladeeinrichtung oder von einer Ansaugeinrichtung der Ladeeinrichtung in die Ladeschale eingeführt werden.
  • In vorteilhafter Weise kann eine universelle Ladeeinrichtung bereitgestellt werden, um unterschiedliche mobile Geräte, ggf. mit nur geringfügigen Anpassungen eines korrespondierenden Einführabschnitts, in der Ladeeinrichtung autonom auszurichten und zu laden.
  • Die Ladeeinrichtung kann optional eine Verriegelungseinrichtung aufweisen, um ein mit der Ladeeinrichtung verbundenes mobiles Gerät in der Ladeschale zu verriegeln.
  • Neben dem Laden und/oder dem Austauschen von Daten kann auch vorgesehen sein, dass die Ladeeinrichtung einzelne Komponenten des mobilen Geräts austauscht (beispielsweise ein Akkupack, einen Datenspeicher oder ein defektes Bauteil), dem mobilen Gerät Ladung (z. B. Bodenproben oder Briefpost) entnimmt oder Ladung (z. B. ein an einen Empfänger zuzustellendes Paket oder Briefpost) zuführt oder das mobile Gerät repariert.
  • Die Erfindung betrifft außerdem einen Einführabschnitt für ein mobiles Gerät, insbesondere für ein Luftfahrzeug. Der Einführabschnitt ist ausgebildet, um das mobile Gerät durch eine Einführöffnung in eine sich ausgehend von der Einführöffnung konisch verjüngende Ladeschale einer Ladeeinrichtung derart einzuführen, dass sich der Einführabschnitt in der Ladeschale während des Einführens ausrichtet.
  • Der Einführabschnitt kann insbesondere zur mechanischen Ausrichtung einer Drohne bzw. eines unbemannten Luftfahrzeugs in der Ladeschale einer Ladeinrichtung verwendet werden.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein Ladeverfahren zum Aufladen eines mobilen elektrischen Geräts in einer Ladeeinrichtung, wonach sich das mobile Gerät aufgrund der geometrischen Form einer Ladeschale der Ladeeinrichtung in Kombination mit einem Einführabschnitt des mobilen Geräts selbstständig ausrichtet und hierdurch eine elektrische Verbindung zwischen der Ladeeinrichtung und dem mobilen Gerät herstellt. In vorteilhafter Weise kann anschließend ein Ladevorgang oder eine Datenübertragung zwischen der Ladeeinrichtung und dem mobilen Gerät eingeleitet werden. Bei der geometrischen Form der Ladeschale handelt es sich vorzugsweise um die sich verjüngende Geometrie, die vorstehend bereits beschrieben wurde.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ladeeinrichtung die Größe der Ladeschale automatisch an eine Größe des mobilen Geräts anpasst und/oder eine Drehlage der Ladeschale automatisch an eine Ausrichtung des mobilen Geräts anpasst.
  • Die Erfindung betrifft auch eine vorteilhafte Verwendung zumindest einer Ladeeinrichtung eines Ladesystems gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen, zur Bereitstellung eines Flugkorridors für Luftfahrzeuge.
  • Die Ladeeinrichtung(en) kann / können beispielsweise in vorgesehenen Einflugbereichen unbemannter Luftfahrzeuge positioniert sein, um die Reichweite der unbemannten Luftfahrzeuge zu vergrößern. Insbesondere können mehrere Ladeeinrichtungen zur Ausbildung eines längeren Flugkorridors verwendet werden. Hierdurch kann beispielsweise eine vorteilhafte Infrastruktur zur Paketzustellungen durch unbemannte Luftfahrzeuge ermöglicht werden.
  • Die Ladeeinrichtungen können insbesondere zum benutzerunabhängigen Laden von mobilen Geräten, insbesondere Luftfahrzeugen, bereitgestellt werden. Durch eine Identifizierung des mobilen Geräts kann anschließend eine Abrechnung bzw. Rechnungsstellung für den Ladevorgang erfolgen. Die Ladeeinrichtungen können auch vermietet werden.
  • Merkmale, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Ladesystem beschrieben wurden, sind selbstverständlich auch für das mobile elektrische Gerät, den Ladefuß, die Ladeeinrichtung, den Einführabschnitt des mobilen Geräts oder das Ladeverfahren vorteilhaft umsetzbar - und umgekehrt. Ferner können Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Ladesystem genannt wurden, auch auf das mobile elektrische Gerät, den Ladefuß, die Ladeeinrichtung, den Einführabschnitt des mobilen Geräts oder das Ladeverfahren bezogen verstanden werden - und umgekehrt.
  • Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie „ein“ oder „das“, die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
  • In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielswiese ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.
  • Ferner sei betont, dass die vorliegend beschriebenen Werte und Parameter Abweichungen oder Schwankungen von ±10% oder weniger, vorzugsweise ±5% oder weniger, weiter bevorzugt ±1 % oder weniger, und ganz besonders bevorzugt ±0,1 % oder weniger des jeweils benannten Wertes bzw. Parameters mit einschließen, sofern diese Abweichungen bei der Umsetzung der Erfindung in der Praxis nicht ausgeschlossen sind. Die Angabe von Bereichen durch Anfangs- und Endwerte umfasst auch all diejenigen Werte und Bruchteile, die von dem jeweils benannten Bereich eingeschlossen sind, insbesondere die Anfangs- und Endwerte und einen jeweiligen Mittelwert.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
  • Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
  • In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigen schematisch:
    • 1 ein Ladesystem mit einer Ladeeinrichtung und einem mobilen elektrischen Gerät in einer perspektivischen Darstellung;
    • 2 eine Ladeeinrichtung mit einer Ladeschale gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Darstellung;
    • 3 eine Ladeeinrichtung mit einer Ladeschale gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Darstellung;
    • 4 einen Ladefuß eines mobilen elektrischen Geräts gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Darstellung;
    • 5 einen Ladefuß eines mobilen elektrischen Geräts gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Darstellung;
    • 6 eine beispielhafte Befestigung eines Ladefußes an einem Gestell des mobilen Geräts in einer Schnittdarstellung;
    • 7 den Ladefuß des mobilen elektrischen Geräts der 1 in einer perspektivischen Einzeldarstellung;
    • 8 ein gefedertes Kontaktelement bzw. Gegenkontaktelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung;
    • 9 ein gefedertes Kontaktelement bzw. Gegenkontaktelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung;
    • 10 ein gefedertes Kontaktelement bzw. Gegenkontaktelement gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung;
    • 11 das Prinzip der Ausrichtung des mobilen elektrischen Geräts in der Ladeschale in einer Draufsicht; und
    • 12 eine Ladeeinrichtung mit einer Ladeschale gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Darstellung.
  • 1 zeigt ein Ladesystem 1 mit einem mobilen elektrischen Gerät 2 und einer Ladeeinrichtung 3 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Das mobile elektrische Gerät ist in den Ausführungsbeispielen als Luftfahrzeug 2 bzw. als unbemanntes Luftfahrzeug 2 ausgebildet. Grundsätzlich kann es sich bei dem mobilen elektrischen Gerät allerdings um ein beliebiges mobiles elektrisches Gerät handeln, beispielsweise auch um ein mobiles Endgerät wie ein Mobiltelefon oder einen Tablet-Computer. Sofern nachfolgend von dem mobilen elektrischen Gerät als Luftfahrzeug 2 gesprochen wird, so ist dies nicht einschränkend zu verstehen, sondern soll lediglich dem besseren Verständnis dienen.
  • Auch das dargestellte unbemannte Luftfahrzeug 2, umgangssprachlich auch als „Drohne“ bezeichnet, ist lediglich schematisiert dargestellt, um zu verdeutlichen, dass es auf die spezifische Ausgestaltung des Luftfahrzeugs 2 nicht ankommt. Vorzugsweise ist das unbemannte Luftfahrzeug 2 als Quadrocopter mit vier Elektromotoren 4, die jeweilige Propeller 5 (Rotoren / Luftschrauben) antreiben und an entsprechenden Auslegern 6 befestigt sind, ausgebildet. Zur Vereinfachung der Darstellung ist in 1 lediglich ein einziger Ausleger 6 mit einem Elektromotor 4 und einem zugehörigen Propeller 5 dargestellt.
  • Das mobile Gerät bzw. das Luftfahrzeug 2 weist ein Akkupack 7 sowie eine erste Steuereinrichtung 8 (strichliniert angedeutet) auf.
  • Das erfindungsgemäße Ladesystem 1 wird verwendet, um das Akkupack 7 des mobilen Geräts bzw. des Luftfahrzeugs 2 aufzuladen und/oder um Daten zwischen der Ladeeinrichtung 3 und dem mobilen Gerät bzw. dem Luftfahrzeug 2 zu übertragen. Hierzu weist die Ladeeinrichtung 3 eine Einführöffnung 9 zum Einführen eines Einführabschnitts 10 des mobilen Geräts bzw. des Luftfahrzeugs 2 in eine Ladeschale 11 der Ladeeinrichtung 3 auf, um die elektrische Verbindung zwischen der Ladeeinrichtung 3 und dem mobilen Gerät bzw. dem Luftfahrzeug 2 herzustellen.
  • Die spezifische Ausrichtung, insbesondere eines landenden Luftfahrzeugs 2 in einer Ladeeinrichtung 3 zur Herstellung einer korrekten elektrischen Verbindung ist bekanntermaßen problematisch.
  • Grundsätzlich kann die Ladeeinrichtung 3 elektrische, optische, akustische oder sonstige Marker aufweisen, um den Anflug des Luftfahrzeugs 2 zu erleichtern bzw. um das Luftfahrzeug 2 zum Einführen des Einführabschnitts 10 bis zu der Einführöffnung 9 zu geleiten. Hierzu ist im Ausführungsbeispiel an jeder Ecke der Ladeschale 11 eine Leuchtdiode 12 vorgesehen. Besonders problematisch gestaltet sich allerdings das Einführen des Einführabschnitts 10 in die Einführöffnung 9. Diesbezüglich muss sichergestellt werden, dass das Luftfahrzeug 2 zum anschließenden Herstellen der elektrischen Verbindung korrekt ausgerichtet ist. Hier setzt die Erfindung an.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sich die Ladeschale 11 ausgehend von der Einführöffnung 9 verjüngt, um den Einführabschnitt 10 des mobilen Geräts bzw. des Luftfahrzeugs 2 während des Einführens in die Ladeschale 11 automatisch auszurichten.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist die Ladeschale 11 hierzu vier sich ausgehend von der Einführöffnung 9 pyramidenförmig verjüngende Seitenwände 13 auf. Der Einführöffnung 9 gegenüberliegend ist ferner eine Ausnehmung 14 vorgesehen. Die Ausnehmung 14 kann beispielsweise dazu dienen, Regenwasser abzuführen, wenn die Ladeschale 11 im Freien angeordnet ist. Unterhalb der Ausnehmung 14 ist außerdem noch eine Bodenplatte 15 montiert. Die Bodenplatte 15 kann z. B. zur besseren Befestigung der Ladeeinrichtung 3, beispielsweise auf einem Fahrzeug oder auf einem Hausdach, dienen. Die Ausnehmung 14 und die Bodenplatte 15 sind jeweils optional.
  • Der Einführabschnitt 10 des Luftfahrzeugs 2 weist vier Ladefüße 16 auf, die an einem Landegestell 17 des Luftfahrzeugs 2 befestigt sind. Grundsätzlich kann eine beliebige Anzahl Ladefüße 16 vorgesehen sein, vorzugsweise entsprechend der Anzahl Ecken der Ladeschale 11. Ferner können die Ladefüße 16 alternativ zu einer Befestigung an dem Landegestell 17 auch an den Auslegern 6 zur Befestigung der Propeller 5 angeordnet sein. Die Ladefüße 16 können an dem Landegestell 17 oder an den Propellern 5 auch senkrecht angeordnet sein. Beispielhaft sind zwei weitere Befestigungspositionen strichliniert in 1 angedeutet.
  • Die Ladefüße 16 sind im Ausführungsbeispiel ausziehbar und verdrehbar an dem Landegestell 17 befestigt (vgl. Pfeile in 1). Die Befestigung kann dabei z. B. durch einen Klemmring 18 unter Verwendung einer Maschinenschraube erfolgen, wie in 6 dargestellt. Einer der Ladefüße 16 der 1 ist ergänzend in 7 in einer perspektivischen Einzeldarstellung gezeigt.
  • Die Ladefüße 16 sind an ihrem Kontaktabschnitt entlang eines Einführwinkels α zu der Mittelachse M der Ladeschale 11 angewinkelt (vgl. 5), wobei der Einführwinkel α vorzugsweise dem Verjüngungswinkel β entspricht (vgl. 1), gemäß dem sich die Ladeschale 11 verjüngt. Der Verjüngungswinkel β kann optional verstellbar sein, beispielsweise um eine Anpassung an verschiedene Ladefüße 16 mit verschiedenen Einführwinkel α zu ermöglichen.
  • Wird nun das Luftfahrzeug 2 durch die Einführöffnung 9 in die Ladeschale 11 eingeführt, vermag es sich aufgrund der erfindungsgemäßen geometrischen Form der Ladeschale 11 in der Ladeschale 11 selbständig korrekt auszurichten, wie dies in 11 angedeutet ist. Die Verjüngung führt einerseits zu einer Verdrehung des Luftfahrzeugs 2 derart, dass die Ladefüße 16 schließlich mit ihren Kanten mit den jeweiligen Ecken der Ladeschale 11 in Eingriff kommen (obere Darstellung der 11). Gleichzeitig zwingt die konische Form das Luftfahrzeug 2 aufgrund der Gewichtskraft des Luftfahrzeugs 2 in das Zentrum der Ladeschale 11 (untere Darstellung der 11). Gleichzeitig wird auch eine Verkippung des Luftfahrzeugs 2 kompensiert.
  • Im Rahmen der Erfindung bilden die Ladeschale 11 und der Einführabschnitt 10 elektrische Kontaktelementpaare aus jeweils einem Kontaktelement 19 der Ladeschale 11 und einem korrespondierenden Gegenkontaktelement 20 des Einführabschnitts 10 aus.
  • Die Kontaktelemente 19 der Ladeschale 11 sind dabei vorzugsweise angrenzend an Ecken zweier zusammenlaufender Seitenwände 13 angeordnet, wie dies in den 1 und 3 dargestellt ist. Dabei sind jeder Ecke zwei Kontaktelemente 19 zugeordnet, die im Ausführungsbeispiel als streifenförmige Flachkontakte ausgebildet sind. Die korrespondierenden Gegenkontaktelemente 20 zur Ausbildung der entsprechenden Kontaktelementpaare sind an den Ladefüßen 16 angrenzend an eine Kante zweier zusammenlaufender Seitenflächen angeordnet, wobei jeder der beiden Seitenflächen eines der Gegenkontaktelemente 20 zugeordnet ist. Dies ist besonders gut in 7 erkennbar.
  • Um im sonstigen Betrieb des Luftfahrzeugs 2 eine Beschädigung der Gegenkontaktelemente 20 der Ladefüße 16 zu verhindern, kann ergänzend ein optionaler Landefuß 21 vorgesehen sein, auf dem das Luftfahrzeug 2 im Rahmen seiner herkömmlichen Verwendung landen kann (vgl. strichliniert in 7).
  • Grundsätzlich kann eine beliebige Verteilung der Kontaktelemente 19 und korrespondierenden Gegenkontaktelemente 20 vorgesehen sein derart, dass diese im eingeführten und ausgerichteten Zustand des mobilen Geräts bzw. des Luftfahrzeugs 2 elektrisch korrekt miteinander kontaktieren. Eine weitere beispielhafte Verteilung der Gegenkontaktelemente 20 ist in den 4 und 5 erkennbar, die jeweils ein alternatives Ausführungsbeispiel für die Ladefüße 16 des mobilen Geräts bzw. des Luftfahrzeugs 2 zeigen.
  • Grundsätzlich können die Kontaktelemente 19 bzw. Gegenkontaktelemente 20 als Flachkontakte, Federkontakte und/oder magnetisch gelagerte Kontakte oder sonstige Kontakte ausgebildet sein. Besonders bevorzugt werden Federkontakte verwendet, wobei einige beispielhafte Varianten in den 8 bis 10 dargestellt sind. 8 zeigt einen gleichmäßig, durch mehrere Federn gelagerten Flachkontakt. Die 9 zeigt einen einseitig federgelagerten Flachkontakt und 10 ein Kontaktelement 19 bzw. ein Gegenkontaktelement 20 in der Art einer Blattfeder. In einer bevorzugten Variante sind Gegenkontaktelemente 20 gefedert gelagert und die Kontaktelemente 19 als Flachkontakte, insbesondere Streifenkontakte ausgebildet.
  • Grundsätzlich kann die Verjüngung der Ladeschale 11 beliebig ausgebildet sein. Zur Verdeutlichung ist eine weitere, beispielhafte Variante zur Ausbildung einer Ladeschale 11 in 2 dargestellt. Die Ladeschale 11 der 2 weist eine einzige, sich konisch verjüngende Seitenwand 13 auf, die ebenfalls eine der Einführöffnung 9 gegenüberliegende Ausnehmung 14 aufweist. Die Ladeschale 11 gemäß 2 weist ferner ringförmig umlaufende Kontaktelemente 19 auf, da die dargestellte konische Variante der Erfindung keine rotative Ausrichtung des mobilen Geräts bzw. des Luftfahrzeugs 2 ermöglicht.
  • Eine weitere Variante einer Ladeschale 11 ist in 3 dargestellt. Die Ladeschale 11 der 3 ist aus mehreren Seitenwandsegmenten 22 gebildet, die jeweilige Ecken ausbilden, vergleichbar mit der Variante der 1. Wiederum ist eine Ausnehmung 14 an der Unterseite vorgesehen. Die Kontaktelemente 19 sind wie bei dem Ausführungsbeispiel der 1 in den Ecken angeordnet. Aufgrund der segmentierten Ausgestaltung ist die Ladeschale 11 der 3 vergleichsweise flexibel anpassbar, insbesondere wenn die Seitenwandsegmente 22 auf einer verschiebbaren Rahmenstruktur 23 angeordnet sind. Im Falle einer in 3 dargestellten Ladeschale 11 kann es dann allerdings erforderlich sein, dass das mobile Gerät bzw. das Luftfahrzeug 2 bereits in einer ausreichend genau justierten Drehlage in die Ladeschale 11 eingeführt wird, da es der Ladeschale 11 der Variante der 3 an den durchgängigen Seitenwänden 13 fehlt, die zur initialen Führung des mobilen Geräts 2 dienen können.
  • In 3 ist außerdem strichliniert eine Anordnung eines Kontaktelements 19 an einer der Einführöffnung 9 zugewandten Ladefläche 24 angedeutet. Grundsätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Kontaktelemente 19 der Ladeschale 11 nicht oder nicht ausschließlich an den Seitenwänden 13 bzw. an den Seitenwandsegmenten 22 angeordnet sind. Somit kann einer oder können mehrere Ladefüße 16 vorteilhaft auf einer Ladefläche 24 aufsetzen. Ein entsprechend geeignetes Gegenkontaktelement 20 ist in 4 angedeutet.
  • Es sei erwähnt, dass nicht alle Kontaktelemente 19 oder Gegenkontaktelemente 20 elektrisch angeschlossen oder überhaupt vorhanden sein müssen. Es können im Rahmen der Erfindung auch Dummy-Kontakte vorgesehen sein, beispielsweise auch Dummy-Ladefüße, die lediglich der Ausrichtung des mobilen Geräts bzw. des Luftfahrzeugs 2 in der Ladeschale 11 dienen.
  • Ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung 3 ist in 12 dargestellt. Vergleichbar mit dem in 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel weist die Ladeschale vier Seitenwandsegmente 22 auf, die jeweilige Ecken der Ladeschale 11 ausbilden. Die Kontaktelemente 19 sind in den Ecken der Seitenwandsegmente 22 angeordnet.
  • Auch die Seitenwandsegmente 22 der 12 sind verschiebbar angeordnet, um die Ladeschale 11 anpassbar zum Einführen verschiedener mobiler Geräte bzw. verschiedener Luftfahrzeuge 2 auszubilden. Hierzu ist jedes der Seitenwandsegmente 22 auf einer eigenen Führungsschiene 23' angeordnet, wobei die Führungsschienen 23' kreuzförmig um die Mittelachse M der Ladeschale 11 angeordnet sind.
  • Ergänzend weist die Ladeeinrichtung 3 der 12 eine Rotationseinheit 15' auf, um die Drehlage der Ladeschale 11 einzustellen. Hierdurch kann die Drehlage der Ladeschale 11 vorteilhaft an die Drehlage bzw. Ausrichtung des mobilen Geräts bzw. des Luftfahrzeugs 2 anpassbar sein. Die Seitenwandsegmente 22 sind hierzu zusammen mit ihren Führungsschienen 23' auf einer rotierbaren Drehscheibe 15" befestigt.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Ladeeinrichtung 3 und/oder das mobile Gerät bzw. das Luftfahrzeug 2 eine Steuereinrichtung 8, 25 zur Steuerung des Ladevorgangs aufweist. Hierzu kann beispielsweise die in 1 stichliniert angedeutete, erste Steuereinrichtung 8 des Luftfahrzeugs 2 verwendet werden. Ferner ist in 1 ebenfalls strichliniert eine zweite Steuereinrichtung 25 der Ladeeinrichtung 3 dargestellt. Die Steuereinrichtung(en) 8, 25 kann bzw. können eingerichtet sein, um eine korrekte elektrische Verbindung zwischen dem mobilen Gerät bzw. dem Luftfahrzeug 2 und der Ladeschale 11 zu detektieren, um den Ladevorgang und/oder die Datenübertragung nur im Falle der korrekten elektrischen Verbindung auszulösen. Die zweite Steuereinrichtung 25 der Ladeeinrichtung 3 kann insbesondere eingerichtet sein, um mit einem Batterie-Management-System des mobilen elektrischen Geräts bzw. des Luftfahrzeugs 2 Datensignale zur Steuerung des Ladevorgangs auszutauschen, beispielsweise für eine Ausgleichsregelung zur gleichmäßigen elektrischen Ladungsverteilung auf mehrere Zellen des Akkupacks 7.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass zumindest einer der Ladefüße 16 eine Steuereinrichtung 26 aufweist (in 1 angedeutet).
  • Die Steuereinrichtung 25 der Ladeeinrichtung 3 kann eingerichtet sein, um mit der Steuereinrichtung 8 des mobilen Geräts bzw. des Luftfahrzeugs 2 und/oder mit der Steuereinrichtung 26 des Ladefußes 16 drahtlos Daten zur Identifikation des mobilen Geräts bzw. des Luftfahrzeugs 2 und/oder zur Erfassung von Bewegungsdaten (insbesondere Flugdaten) des mobilen Geräts bzw. des Luftfahrzeugs 2, insbesondere betreffend Position, Ausrichtung und/oder Kippwinkel des mobilen Geräts bzw. des Luftfahrzeugs 2, auszutauschen. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 26 des Ladefußes 16 mit der Steuereinrichtung 8 des mobilen Geräts bzw. des Luftfahrzeugs zum Austausch von Daten kommunikationsverbunden sein. Die Steuereinrichtung 26 des Ladefußes 16 kann hierzu beispielsweise an ein Programmierinterface 27 des mobilen Geräts bzw. des Luftfahrzeugs 2 angeschlossen sein und definierte Steuersignale zur Kommunikation mit der Steuereinrichtung 8 übermitteln. Die Steuereinrichtung 26 kann beispielsweise aber auch eine Fernbedienung des mobilen Geräts bzw. des Luftfahrzeugs 2 bzw. deren Steuersignale nachbilden. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 26 eingerichtet sein, um Bewegungsdaten (insbesondere Fludaten) des mobilen Geräts bzw. des Luftfahrzeugs 2 aus der Steuereinrichtung 8 auszulesen und/oder um der Steuereinrichtung 8 Anweisungen für von dem mobilen Gerät bzw. von dem Luftfahrzeug 2 durchzuführende Manöver (beispielsweise ein Landemanöver oder eine Änderung der Drehlage) zu übermitteln.

Claims (34)

  1. Ladesystem (1), aufweisend ein mobiles elektrisches Gerät (2) und eine Ladeeinrichtung (3) zum Aufladen eines Akkupacks (7) des mobilen Geräts (2) und/oder zur Übertragung von Daten zwischen der Ladeeinrichtung (3) und dem mobilen Gerät (2), wobei die Ladeeinrichtung (3) eine Einführöffnung (9) zum Einführen eines Einführabschnitts (10) des mobilen Geräts (2) in eine Ladeschale (11) der Ladeeinrichtung (3) aufweist, um eine elektrische Verbindung zwischen der Ladeeinrichtung (3) und dem mobilen Gerät (2) herzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ladeschale (11) ausgehend von der Einführöffnung (9) verjüngt, um den Einführabschnitt (10) des mobilen Geräts (2) während des Einführens in der Ladeschale (11) auszurichten.
  2. Ladesystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mobile elektrische Gerät ein Luftfahrzeug (2), insbesondere ein unbemanntes Luftfahrzeug (2), ist.
  3. Ladesystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeschale (11) eine sich ausgehend von der Einführöffnung (9) konisch verjüngende Seitenwand (13) aufweist oder mehrere, vorzugsweise vier, sich ausgehend von der Einführöffnung (9) pyramidenförmig verjüngende Seitenwände (13) aufweist.
  4. Ladesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeschale (11) mehrere Seitenwandsegmente (22) aufweist, vorzugsweise vier Seitenwandsegmente (22), die jeweilige Ecken der Ladeschale (11) ausbilden.
  5. Ladesystem (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Seitenwandsegmente (22) ausgehend von der Einführöffnung (9) konisch verjüngen.
  6. Ladesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeschale (11) und der Einführabschnitt (10) elektrische Kontaktelementpaare aus jeweils einem Kontaktelement (19) der Ladeschale (11) und einem korrespondierenden Gegenkontaktelement (20) des Einführabschnitts (10) ausbilden.
  7. Ladesystem (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (19) und/oder das Gegenkontaktelement (20) zumindest eines der Kontaktelementpaare als Flachkontakt, Federkontakt und/oder magnetisch gelagerter Kontakt ausgebildet ist.
  8. Ladesystem (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (19) der Ladeschale (11) an der oder den Seitenwänden (13) oder an den Seitenwandsegmenten (22) angeordnet sind.
  9. Ladesystem (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (19) der Ladeschale (11) angrenzend an Ecken zweier zusammenlaufender Seitenwände (13) oder angrenzend an die Ecken der Seitenwandsegmente (22) angeordnet sind, wobei vorzugsweise jeder Ecke zwei Kontaktelemente (19) zugeordnet sind.
  10. Ladesystem (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwandsegmente (22) verschiebbar in der Ladeeinrichtung (3) angeordnet sind, um die Ladeschale (11) anpassbar zum Einführen verschiedener mobiler Geräte (2) auszubilden.
  11. Ladesystem (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Seitenwandsegmente (22) verschiebbar mit einer Führungsschiene (23') verbunden ist, wobei die Führungsschienen (23') kreuzförmig oder sternförmig um die Mittelachse (M) der Ladeschale (11) angeordnet sind.
  12. Ladesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Einführabschnitt (10) des mobilen Geräts (2) einen vollständig umlaufenden Rahmen oder ein Rahmensegment aufweist.
  13. Ladesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Einführabschnitt (10) des mobilen Geräts (2) drei oder mehr Ladefüße (16) aufweist, vorzugsweise vier Ladefüße (16) oder mehr Ladefüße (16).
  14. Ladesystem (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladefüße (16) entlang eines Einführwinkels (a) angewinkelt sind oder einen entlang eines Einführwinkels (a) angewinkelten Kontaktabschnitt aufweisen, wobei der Einführwinkel (a) vorzugsweise einem Verjüngungswinkel (β) entspricht, gemäß dem sich die Ladeschale (11) verjüngt.
  15. Ladesystem (1) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem der Ladefüße (16) zumindest eines der Gegenkontaktelemente (20) angeordnet ist, vorzugsweise zwei der Gegenkontaktelemente (20) angeordnet sind.
  16. Ladesystem (1) nach Anspruch 15, d a durc h g e k e n n z e ich n e t, dass zwei Gegenkontaktelemente (20) angrenzend an eine Kante zweier zusammenlaufender Seitenflächen der Ladefüße (16) angeordnet sind, wobei vorzugsweise jeder der beiden Seitenflächen eines der Gegenkontaktelemente (20) zugeordnet ist.
  17. Ladesystem (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladefüße (16) ausziehbar oder ausfahrbar ausgebildet sind.
  18. Ladesystem (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladefüße (16) an einem Landegestell (17) und/oder an Auslegern (6) zur Befestigung von Propellern (5) eines Luftfahrzeugs (2) angeordnet sind.
  19. Ladesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeschale (11) eine der Einführöffnung (9) gegenüberliegende Ausnehmung (14) aufweist.
  20. Ladesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung (3) eine Rotationseinheit (15') aufweist, um die Drehlage der Ladeschale (11) einzustellen.
  21. Ladesystem (1) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationseinheit (15') eine die Seitenwände (13) oder die Seitenwandsegmenten (22) tragende, um die Mittelachse (M) der Ladeschale (11) rotierbare Drehscheibe (15") aufweist.
  22. Ladesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung (3) und/oder das mobile Gerät (2) und/oder zumindest einer der Ladefüße (16) eine Steuereinrichtung (8, 25, 26) zur Steuerung des Ladevorgangs aufweist.
  23. Ladesystem (1) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (8, 25, 26) eingerichtet ist, um eine korrekte elektrische Verbindung zwischen dem mobilen Gerät (2) und der Ladeschale (11) zu detektieren, wobei die Steuereinrichtung (8, 25, 26) weiter eingerichtet ist, um den Ladevorgang und/oder die Datenübertragung nur im Falle der korrekten elektrischen Verbindung auszulösen.
  24. Ladesystem (1) nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (25) der Ladeeinrichtung (3) eingerichtet ist, um mit einem Batterie-Management-System des Akkupacks (7) elektrische Datensignale zur Steuerung des Ladevorgangs auszutauschen.
  25. Ladesystem (1) nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet,dass die Steuereinrichtung (25) der Ladeeinrichtung (3) eingerichtet ist, um mit der Steuereinrichtung (8) des mobilen Geräts (2) und/oder mit der Steuereinrichtung (26) eines der Ladefüße (16) drahtlos Daten zur Identifikation des mobilen Geräts (2) und/oder zur Erfassung von Bewegungsdaten des mobilen Geräts (2), insbesondere Position, Ausrichtung und/oder Kippwinkel, auszutauschen.
  26. Ladesystem (1) nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (26) des Ladefußes (16) mit der Steuereinrichtung (8) des mobilen Geräts (2) zum Austausch von Daten kommunikationsverbunden ist.
  27. Ladesystem (1) nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (26) des Ladefußes (16) eingerichtet ist, um Bewegungsdaten des mobilen Geräts (2) aus der Steuereinrichtung (8) des mobilen Geräts (2) auszulesen und/oder um der Steuereinrichtung (8) des mobilen Geräts (2) Anweisungen für von dem mobilen Gerät (2) durchzuführende Manöver zu übermitteln.
  28. Mobiles Gerät, insbesondere Luftfahrzeug (2), für ein Ladesystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27.
  29. Ladefuß (16) eines Ladesystems (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27 für ein mobiles Gerät (2).
  30. Ladeeinrichtung (3) zum Aufladen eines Akkupacks (7) eines mobilen Geräts (2) und/oder zur Übertragung von Daten zwischen der Ladeeinrichtung (3) und dem mobilen Gerät (2), aufweisend eine Einführöffnung (9) und eine Ladeschale (11), wobei ein Einführabschnitts (10) des mobilen Geräts (2) durch die Einführöffnung (9) in die Ladeschale (11) einführbar ist, um eine elektrische Verbindung zwischen der Ladeeinrichtung (3) und dem mobilen Gerät (2) herzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ladeschale (11) ausgehend von der Einführöffnung (9) verjüngt, um den Einführabschnitt (10) des mobilen Geräts (2) während des Einführens in der Ladeschale (11) auszurichten.
  31. Einführabschnitt (10) für ein mobiles Gerät (2), insbesondere für ein Luftfahrzeug (2), ausgebildet um das mobile Gerät (2) durch eine Einführöffnung (9) in eine sich ausgehend von der Einführöffnung (9) konisch verjüngende Ladeschale (11) einer Ladeeinrichtung (3) derart einzuführen, dass sich der Einführabschnitt (10) in der Ladeschale (11) während des Einführens ausrichtet.
  32. Ladeverfahren zum Aufladen eines mobilen elektrischen Geräts (2) in einer Ladeeinrichtung (3), wonach sich das mobile Gerät (2) aufgrund der geometrischen Form einer Ladeschale (11) der Ladeeinrichtung (3) in Kombination mit einem Einführabschnitt (10) des mobilen Geräts (2) selbstständig ausrichtet und hierdurch eine elektrische Verbindung zwischen der Ladeeinrichtung (3) und dem mobilen Gerät (2) herstellt, wonach anschließend ein Ladevorgang und/oder eine Datenübertragung zwischen der Ladeeinrichtung (3) und dem mobilen Gerät (2) eingeleitet werden.
  33. Ladeverfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung (3) die Größe der Ladeschale (11) automatisch an eine Größe des mobilen Geräts (2) anpasst und/oder eine Drehlage der Ladeschale (11) automatisch an eine Ausrichtung des mobilen Geräts (2) anpasst.
  34. Verwendung zumindest einer Ladeeinrichtung (3) eines Ladesystems (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27 zur Bereitstellung eines Flugkorridors für Luftfahrzeuge (2).
DE102020104832.7A 2019-08-08 2020-02-25 Ladesystem, Ladeeinrichtung, mobiles Gerät und Einführabschnitt für ein mobiles Gerät Pending DE102020104832A1 (de)

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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11453513B2 (en) * 2018-04-26 2022-09-27 Skydio, Inc. Autonomous aerial vehicle hardware configuration
US11987402B2 (en) 2021-03-29 2024-05-21 The Boeing Company Vertical air vehicle takeoff and landing stabilization apparatuses, systems, and methods
US20220306319A1 (en) * 2021-03-29 2022-09-29 The Boeing Company Vertical Air Vehicle Takeoff and Landing Stabilization Apparatuses, Systems, and Methods
US11993409B2 (en) 2021-03-29 2024-05-28 The Boeing Company Vertical air vehicle takeoff and landing stabilization apparatuses, systems, and methods
CN114013674B (zh) * 2021-11-05 2024-05-14 北京理工大学 无人机自动化起降系统及无人机自动化起降方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012064891A2 (en) * 2010-11-09 2012-05-18 Colorado Seminary, Which Owns And Operates The University Of Denver Intelligent self-leveling docking system
US9573701B2 (en) * 2014-08-06 2017-02-21 Disney Enterprises, Inc. Robust and autonomous docking and recharging of quadrotors
WO2016137982A1 (en) * 2015-02-24 2016-09-01 Airogistic, L.L.C. Methods and apparatus for unmanned aerial vehicle landing and launch
US10287034B2 (en) * 2015-03-02 2019-05-14 American Robotics, Inc. Drone aircraft landing and docking systems
US10633115B2 (en) * 2015-08-17 2020-04-28 Skyyfish, LLC Autonomous system for unmanned aerial vehicle landing, charging and takeoff
US10418853B2 (en) * 2016-09-30 2019-09-17 Intel Corporation Methods and apparatus to wirelessly power an unmanned aerial vehicle
FR3072651B1 (fr) * 2017-10-25 2020-06-26 Airbus Helicopters Drone et station de recharge adaptes pour une recharge electrique automatique et autonome du drone
CN109131921A (zh) * 2018-09-03 2019-01-04 杭州昊舜视讯科技有限公司 一种无人机自动充电平台及自动充电方法

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