DE102022108408A1

DE102022108408A1 - Fahrzeug, Ladevorrichtung zum Laden einer Batterie eines solchen Fahrzeugs sowie Fahrzeugvorrichtung

Info

Publication number: DE102022108408A1
Application number: DE102022108408.6A
Authority: DE
Inventors: Jens Berger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-04-07
Filing date: 2022-04-07
Publication date: 2023-10-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug (1), mit einem Rahmen (2), an welchem Fahrzeugräder (13, 14) des Fahrzeugs (1) drehbar gehalten sind, mit einem Elektromotor (23), mittels welchem wenigstens eines der Fahrzeugräder (13, 14) elektrisch antreibbar und/oder ein durch eine Person bewirktes Antreiben des Fahrzeugs (1) elektrisch unterstützbar ist, mit einer Batterie (24) zum Speichern von elektrischer Energie, mit welcher der Elektromotor (23) versorgbar ist, und mit einer Ladeeinrichtung (25), welche wenigstens eine Sekundärspule (26) aufweist, über welche die Batterie (24) mit elektrischer Energie induktiv aufladbar ist, wobei sowohl die Batterie (24) als auch die Ladeeinrichtung (25), welche ein separat von dem Rahmen (2) ausgebildetes Substrat (30) und die mit dem Substrat (30) verbundene Sekundärspule (26) aufweist, rahmenfest in ein Rohr (3) des Rahmens (2) integriert sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch eine Ladevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8. Außerdem betrifft die Erfindung eine Fahrzeugvorrichtung.
Der DE 10 2014 019 810 B3 ist eine Sekundärbatterie als bekannt zu entnehmen, welche für ein induktiv aufladbares Zweirad verwendet werden kann. Des Weiteren offenbart die DE 10 2013 014 029 B3 eine Vorrichtung zum induktiven elektrischen Laden eines Akkumulators eines Fahrrads. Außerdem ist aus der DE 10 2013 003 506 A1 ein System zur induktiven Übertragung elektrischer Energie an ein Fahrzeug bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeug, eine Ladevorrichtung sowie eine Fahrzeugvorrichtung zu schaffen, sodass eine Batterie des Fahrzeugs besonders vorteilhaft geladen werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Ladevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 sowie durch eine Fahrzeugvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein beispielsweise als Kleinstfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug. Unter dem Merkmal, dass das Fahrzeug beispielsweise als Kleinstfahrzeug ausgebildet ist, ist insbesondere zu verstehen, dass das Fahrzeug für eine Kleinstfahrzeuganwendung vorgesehen oder ausgebildet ist, wobei die Kleinstfahrzeuganwendung auch als Micromobility oder Micromobility-Anwendung bezeichnet wird. Das Fahrzeug weist einen auch als Fahrzeugrahmen bezeichneten Rahmen auf, an welchem Fahrzeugräder des Fahrzeugs drehbar gehalten sind. Die Fahrzeugräder sind Bodenkontaktelemente, über welche das Fahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Die Fahrzeugräder sind derart drehbar an dem Rahmen gehalten, dass dann, wenn das Fahrzeug entlang des Bodens gefahren wird, während das Fahrzeug über seine Bodenkontaktelemente (Fahrzeugräder) in Fahrzeughochrichtung nach unten hin an dem Boden abgestützt ist, die Fahrzeugräder, insbesondere direkt, an dem Boden abrollen, wodurch sich die Fahrzeugräder um jeweilige Raddrehachsen relativ zu dem Rahmen drehen. Insbesondere bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs verlaufen die Raddrehachsen beispielsweise parallel zueinander, und die Raddrehachsen sind insbesondere voneinander beabstandet, insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung. Außerdem verlaufen beispielsweise die Raddrehachsen insbesondere dann, wenn der Boden eine horizontale Ebene ist, parallel zu dem Boden. Beispielsweise ist wenigstens oder genau eines der Fahrzeugräder ein lenkbares Fahrzeugrad, oder wenigstens oder genau zwei der Fahrzeugräder sind lenkbare Fahrzeugräder. Das jeweilige, lenkbare Fahrzeugrad ist beispielsweise relativ zu dem Rahmen um eine Lenkachse relativ zu dem Rahmen verschwenkbar, wobei die Lenkachse schräg oder senkrecht zur Raddrehachse des lenkbaren Fahrzeugrads verläuft. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass eine erste Ebene und eine zweite Ebene schräg oder senkrecht zueinander verlaufen, wobei die Lenkachse senkrecht zur ersten Ebene und die Raddrehachse des lenkbaren Rads senkrecht zur zweiten Ebene verlaufen. Durch Verschwenken des lenkbaren Rads um die zugehörige Lenkachse, das heißt durch Lenken des lenkbaren Rads können Fahrtrichtungsänderungen, Kurvenfahrten und Fahrspurwechsel des Fahrzeugs bewirkt werden.
Das Fahrzeug weist wenigstens oder genau einen Elektromotor auf, mittels welchem wenigstens oder genau eines der Fahrzeugräder, insbesondere rein, elektrisch antreibbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Elektromotor ein durch eine Person bewirktes Antreiben des Fahrzeugs elektrisch unterstützen. Das wenigstens eine, mittels des Elektromotors elektrisch antreibbare Fahrzeugrad wird auch als Antriebsrad oder angetriebenes Rad oder antreibbares Rad bezeichnet. Somit kann beispielsweise der Elektromotor das antreibbare Rad, insbesondere rein, elektrisch antreiben, insbesondere ohne dass eine Person das antreibbare Rad antreibt, das heißt während ein durch eine Person bewirktes Antreiben des antreibbaren Rads unterbleibt. Ferner ist es denkbar, dass der Elektromotor, insbesondere nur, dazu ausgebildet ist, ein durch eine Person bewirktes Antreiben zu unterstützen. Mit anderen Worten kann beispielsweise der Elektromotor das Fahrzeug insbesondere dann und nur dann elektrisch und somit elektrisch unterstützend antreiben, wenn eine Person das Fahrzeug antreibt. Insbesondere ist es denkbar, dass das Fahrzeug eine Antriebseinrichtung aufweist, welche beispielsweise von der genannten Person betätigbar und dadurch antreibbar ist, insbesondere während die Person beispielsweise auf dem Fahrzeug, insbesondere auf einem Sitzplatz des Fahrzeugs, sitzt. Ganz vorzugsweise ist das Fahrzeug frei von einem durch den Rahmen oder durch einen Aufbau des Fahrzeugs begrenzten Innenraum, in welchem sich eine Person während einer Fahrt des Fahrzeugs aufhalten kann.
Beispielsweise weist die Antriebseinrichtung wenigstens oder genau ein Antriebselement, insbesondere wenigstens oder genau zwei Antriebselemente, auf, welche von der Person betätigbar und dadurch antreibbar und insbesondere relativ zu dem Rahmen bewegbar sind, insbesondere während die Person auf dem Fahrzeug, insbesondere auf dem Sitzplatz, sitzt. Insbesondere kann beispielsweise das jeweilige Antriebselement von der Person betätigt und dadurch relativ zu dem Rahmen gedreht werden, insbesondere während die Person auf dem Fahrzeug, insbesondere auf dem Sitzplatz, sitzt. Durch Betätigen der Antriebseinrichtung kann die Person beispielsweise wenigstens eines der Fahrzeugräder und somit das Fahrzeug antreiben, insbesondere per Muskelkraft der Person, wobei dann beispielsweise der Elektromotor dieses durch die Person bewirkte Antreiben des wenigstens einen Fahrzeugrads und somit des Fahrzeugs elektrisch unterstützen kann. Somit ist beispielsweise das Fahrzeug als ein Zweirad insbesondere in Form eines sogenannten Pedelecs oder S-Pedelecs ausgebildet. Insbesondere ist es denkbar, dass der Elektromotor wenigstens ein Antriebsdrehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs und/oder zum Unterstützen des durch die Person bewirkten Antreibens des Fahrzeugs bereitstellen kann. Beispielsweise kann das Antriebsdrehmoment direkt auf das antreibbare Rad wirken, oder das Antriebsdrehmoment kann auf die Antriebseinrichtung wirken, wodurch die Person besonders vorteilhaft beim Antreiben des Fahrzeugs unterstützt werden kann.
Das Fahrzeug weist eine auch als Antriebsbatterie bezeichnete und insbesondere als Sekundärbatterie ausgebildete Batterie zum Speichern von elektrischer Energie auf. Der Elektromotor ist mit der in der Batterie gespeicherten oder zu speichernden, elektrischen Energie versorgbar. Durch Versorgen des Elektromotors mit der in der Batterie gespeicherten, elektrischen Energie kann der Elektromotor das Fahrzeug antreiben beziehungsweise das Antreiben des Fahrzeugs unterstützen. Das Fahrzeug weist auch eine Ladeeinrichtung auf, welche wenigstens eine Sekundärspule aufweist. Über die Sekundärspule kann die Batterie mit elektrischer Energie induktiv geladen, das heißt aufgeladen, werden. Mit anderen Worten kann elektrische Energie insbesondere von einer Primärspule induktiv auf die Sekundärspule übertragen werden, wobei die induktiv auf die Sekundärspule übertragene, elektrische Energie von der Sekundärspule an die Batterie übertragen werden kann, wodurch die Batterie geladen, das heißt aufgeladen, wird. Unter dem Laden beziehungsweise Aufladen der Batterie ist zu verstehen, dass die elektrische Energie, die von der Sekundärspule bereitgestellt und an die Batterie übertragen wird, in der Batterie gespeichert wird.
Um nun das Fahrzeug, das heißt die Batterie, besonders einfach und komfortabel laden und insbesondere handhaben zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass sowohl die Batterie als auch die Ladeeinrichtung rahmenfest in ein Rohr des Rahmens, das heißt in dasselbe Rohr des Rahmens integriert sind. Das Rohr wird auch als erstes Rohr bezeichnet. Wenn im Folgenden die Rede von dem Rohr ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, das erste Rohr zu verstehen. Insbesondere ist das Rohr eine erste, insbesondere eigensteife und somit formstabile Strebe des Rahmens, wobei das Rohr beispielsweise eine erste Längserstreckungsrichtung aufweist. Das Rohr ist beispielsweise mit wenigstens einer zweiten Strebe des Rahmens verbunden oder einstückig mit der zweiten Strebe ausgebildet, sodass die erste Strebe und die zweite Strebe beispielsweise aus einem einzigen Stück gebildet sind, beispielsweise dann, wenn der Rahmen und somit die erste Strebe und die zweite Strebe aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet sind. Die zweite Strebe weist eine zweite Längserstreckungsrichtung auf, welche schräg oder senkrecht zur ersten Längserstreckungsrichtung verläuft. Ferner ist es denkbar, dass die erste Strebe mit einer dritten Strebe des Rahmens verbunden ist oder einstückig mit der dritten Strebe ausgebildet ist, sodass die erste Strebe und die zweite Strebe, vorzugsweise die erste Strebe, die zweite Strebe und die dritte Strebe, beispielsweise aus einem einzigen Stück gebildet sind, insbesondere dann, wenn der Rahmen aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist. Dabei ist es denkbar, dass über die erste Strebe die zweite Strebe mit der dritten Strebe verbunden ist. Beispielsweise weist die dritte Strebe eine dritte Längserstreckungsrichtung auf, welche schräg oder senkrecht zur ersten Längserstreckungsrichtung verläuft. Beispielsweise verläuft die dritte Längserstreckungsrichtung schräg oder senkrecht zur zweiten Längserstreckungsrichtung. Insbesondere weist das Rohr einen insbesondere in Umfangsrichtung des Rohrs vollständig umlaufend geschlossenen Hohlraum auf, in welchem die Batterie und vorzugsweise auch die Ladeeinrichtung angeordnet ist. Ferner ist es denkbar, dass die jeweilige Strebe einen insbesondere in Umfangsrichtung der jeweiligen Strebe vollständig geschlossenen Hohlraum aufweist. Es ist denkbar, dass der Rahmen und somit die Streben aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Leichtmetall wie beispielsweise Aluminium oder aber aus Titan oder einem Stahl gebildet sind. Hierbei ist es denkbar, dass die erste Strebe und die zweite Strebe und/oder die erste Strebe und die dritte Strebe separat voneinander ausgebildet und miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt, sind. Unter dem Merkmal, dass sowohl die Batterie als auch die Ladeeinrichtung rahmenfest in das Rohr integriert sind, ist insbesondere Folgendes zu verstehen: Die Batterie und die Ladeeinrichtung sind in dem Rohr, das heißt innerhalb des Rohres, angeordnet, insbesondere sind die Batterie und die Ladeeinrichtung in dem Hohlraum angeordnet. Außerdem ist die Batterie nicht zerstörungsfrei lösbar an dem Rahmen, insbesondere an dem Rohr, gehalten, das heißt nur durch Zerstörung des Fahrzeugs von dem Rahmen abnehmbar oder nur dadurch von dem Rahmen abnehmbar, dass ein separat von dem Rahmen und separat von der Batterie ausgebildeter Deckel, welcher eine beispielsweise als Durchgangsöffnung ausgebildete Öffnung des Rahmens verschließt, durch Lösen von Schrauben beziehungsweise Schraubverbindungen zwischen dem Deckel und dem Rahmen und/oder durch Zerstören einer Klebverbindung zwischen dem Rahmen und dem Deckel abnehmbar ist beziehungsweise abgenommen wird. Entsprechendes kann auf die Ladeeinrichtung übertragen werden, sodass beispielsweise die Ladeeinrichtung nicht zerstörungsfrei lösbar an dem Rahmen gehalten ist, das heißt nur durch Zerstörung des Fahrzeugs von dem Rahmen abnehmbar oder nur dadurch von dem Rahmen abnehmbar ist, dass der Deckel und/oder ein weiterer, separat von dem Rahmen ausgebildeter Deckel durch Lösen der genannten Schrauben beziehungsweise der genannten Schraubverbindungen und/oder durch Lösen von weiteren Schrauben beziehungsweise weiteren Schraubverbindungen zwischen dem weiteren Deckel und dem Rahmen und/oder durch Zerstörung der genannten Klebverbindung und/oder durch Zerstören einer weiteren Klebverbindung zwischen dem Rahmen und dem weiteren Deckel von dem Rahmen abnehmbar ist beziehungsweise abgenommen wird.
Des Weiteren ist es bei der Erfindung vorgesehen, dass die Ladeeinrichtung ein separat von dem Rahmen und insbesondere separat von der Sekundärspule ausgebildetes, auch als Träger bezeichnetes, Substrat und die Sekundärspule aufweist, welche, insbesondere unabhängig von dem Rahmen, mit dem Substrat verbunden und somit an dem Substrat gehalten ist. Das Substrat und die Sekundärspule bilden eine insbesondere von dem Rahmen separat ausgebildete oder ausbildbare Baueinheit, welche beispielsweise zunächst unabhängig von dem Rahmen hergestellt und insbesondere in ihrem vollständig hergestellten Zustand an dem Rahmen verbaut wird, insbesondere derart, dass die Baueinheit rahmenfest in das Rohr und somit in den Rahmen integriert wird. Die Erfindung ermöglicht es, das Fahrzeug beziehungsweise die Batterie besonders vorteilhaft zu laden und das Fahrzeug vorteilhaft handhaben zu können, da sowohl die Batterie als auch die Ladeeinrichtung rahmenfest sind. Mittels der Ladeeinrichtung kann die Batterie induktiv geladen werden, sodass unvorteilhafte Steckerverbindungen, bei denen Steckerelemente ineinander gesteckt werden müssen, um die Batterie zu laden, vermieden werden können. Die Batterie kann, um sie zu laden, an dem Rahmen verbleiben und muss nicht mühsam abgenommen werden. Üblicherweise sind Steckerverbindungen schmutzempfindlich, sodass es oftmals zu Kontaktproblemen und Undichtigkeiten am Rahmen kommen kann. Auch diese Probleme und Nachteile können durch die Erfindung vermieden werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Substrat zumindest teilweise in das Rohr eingebettet. Dies bedeutet, dass das Rohr aus einem Werkstoff gebildet ist, welcher beispielsweise der zuvor genannte, metallische Werkstoff oder der zuvor genannte, faserverstärkte Kunststoff ist. Dabei ist das Substrat zumindest teilweise in den Werkstoff eingebettet, mithin zumindest teilweise von dem Werkstoff umgeben, insbesondere derart, dass wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei, voneinander abgewandte Seiten des Substrats von dem Werkstoff umgeben sind. Hierdurch lässt sich eine besonders vorteilhafte Aufladung der Batterie realisieren.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass das Substrat formstabil und somit biegesteif ist. Beispielsweise ist das Substrat eine biegesteife, mithin formstabile, Platte.
Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch gezeigt, wenn das Substrat an sich, das heißt für sich alleine betrachtet, eine biegeschlaffe Matte ist, an welcher die Sekundärspule gehalten ist. Hierdurch kann die Ladeeinrichtung besonders gut in das Rohr integriert werden, sodass die Batterie besonders vorteilhaft aufgeladen werden kann.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Substrat aus einem Kunststoff gebildet ist. Hierdurch kann die Ladeeinrichtung, insbesondere unabhängig von dem Rahmen, besonders vorteilhaft hergestellt und, insbesondere daraufhin, besonders vorteilhaft in den Rahmen integriert werden, sodass sich die Batterie besonders vorteilhaft aufladen lässt.
Es ist denkbar, dass das Substrat Ferritelemente, insbesondere Ferritpartikel, aufweist, welche beispielsweise in einem Matrixwerkstoff des Substrats eingebettet sind. Der Matrixwerkstoff ist beispielsweise ein Kunststoff beziehungsweise der zuvor genannte Kunststoff. Durch Verwendung der Ferritelemente beziehungsweise Ferritpartikel können eine besonders vorteilhafte Übertragung der elektrischen Energie und somit eine besonders vorteilhafte Aufladung der Batterie dargestellt werden.
Um das Fahrzeug besonders vorteilhaft herstellen und somit eine besonders vorteilhafte Aufladung der Batterie realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Batterie und die Ladeeinrichtung voneinander beabstandet, insbesondere in dem Rohr, angeordnet sind.
Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Elektromotor dazu ausgebildet, dass wenigstens ein Fahrzeugrad und dadurch das Fahrzeug bis zu einer Geschwindigkeit von höchstens 100 Kilometer pro Stunde, insbesondere von höchstens 80 Kilometer pro Stunde, ganz insbesondere von höchstens 60 Kilometer pro Stunde und vorzugsweise von höchstens 45 Kilometer pro Stunde, ganz vorzugsweise von höchstens 25 Kilometer pro Stunde, anzutreiben. Alternativ oder zusätzlich ist der Elektromotor dazu ausgebildet, das durch die Person bewirkte Antreiben des Fahrzeugs bis zu einer Geschwindigkeit von höchstens 45 Kilometer pro Stunde, insbesondere von höchstens 25 Kilometer pro Stunde, zu unterstützen. Mit anderen Worten kann beispielsweise der Elektromotor das Fahrzeug nur solange oder nur so stark elektrisch antreiben, insbesondere während ein durch die Person bewirktes Antreiben des Fahrzeugs unterbleibt, bis das Fahrzeug eine Höchstgeschwindigkeit aufweist, welche beispielsweise höchstens 45 Kilometer pro Stunde, insbesondere höchstens 25 Kilometer pro Stunde, beträgt. Ein über die Höchstgeschwindigkeit hinausgehendes Antreiben durch den Elektromotor kann nicht erfolgen, das heißt der Elektromotor kann das Fahrzeug nicht derart antreiben, dass das Fahrzeug schneller als die Höchstgeschwindigkeit fährt. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise der Elektromotor das durch die Person bewirkte Antreiben des Fahrzeugs nur so stark oder nur solange unterstützen, bis das Fahrzeug die genannte Höchstgeschwindigkeit aufweist, wobei beispielsweise dann und immer dann, wenn das Fahrzeug mit einer gegenüber der Höchstgeschwindigkeit höheren Geschwindigkeit fährt, ein durch den Elektromotor bewirktes Unterstützen des Antreibens des Fahrzeugs unterbleibt, das heißt nicht mehr stattfindet. Die Erfindung eignet sich somit besonders vorteilhaft für Kleinstfahrzeuganwendungen, bei denen die Batterie besonders gut, einfach und komfortabel geladen werden kann.
Vorzugsweise ist das Fahrzeug als ein Dreirad oder als ein, insbesondere einspuriges, Zweirad ausgebildet, sodass das Fahrzeug höchstens drei oder höchstens zwei Fahrzeugräder aufweist. Vorzugsweise ist das Fahrzeug ein Fahrrad. Insbesondere kann das Fahrzeug E-Bike, insbesondere ein Pedelec oder S-Pedelec, sein. Beispielsweise kann das Fahrzeug ein einspuriges Fahrzeug, insbesondere ein einspuriges Fahrrad, sein. Ferner ist es denkbar, dass das Fahrzeug ein dreispuriges Dreirad, insbesondere ein dreispuriges Lastenrad, ist, sodass beispielsweise eines der Fahrzeugräder in Fahrzeuglängsrichtung zwischen den anderen Fahrzeugrädern angeordnet ist. Ferner ist es denkbar, dass das Fahrzeug ein Roller, insbesondere ein Motorroller, Elektromotorroller, ein auch als Scooter bezeichneter Tretroller oder E-Tretroller, mithin ein Elektrotretroller, ist. Ferner ist es denkbar, dass das Fahrzeug ein Vierrad, insbesondere ein zweispuriges Vierrad wie beispielsweise ein Quad, insbesondere ein Transportquad, ist und somit beispielsweise genau vier Fahrzeugräder aufweist.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum induktiven Laden einer Batterie eines Fahrzeugs, insbesondere gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, mit elektrischer Energie. Die Ladevorrichtung weist eine Primärspule auf, mittels welcher zum Laden der Batterie die elektrische Energie induktiv an eine Sekundärspule, das heißt insbesondere an die Sekundärspule des Fahrzeugs gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, übertragbar ist.
Um die Batterie besonders vorteilhaft und insbesondere besonders einfach und komfortabel laden zu können, ist es bei dem zweiten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass die Ladevorrichtung ein beispielsweise als Schelle oder Manschette ausgebildetes Basiselement mit einer Aufnahme aufweist, die beispielsweise in Umfangsrichtung der Aufnahme zumindest oder ausschließlich teilweise umlaufend durch das Basiselement begrenzt ist. In der Aufnahme ist die Sekundärspule zumindest teilweise anordenbar. Die Ladevorrichtung weist außerdem ein separat von dem Basiselement und separat von der Primärspule ausgebildetes und an dem Basiselement gehaltenes Substrat auf, mit welchem die Primärspule verbunden ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Die Batterie kann beispielsweise derart besonders einfach und komfortabel mittels der Ladevorrichtung geladen werden, dass die Ladevorrichtung, insbesondere das Basiselement, derart an dem Fahrzeug angeordnet wird, dass das Rohr und somit die Sekundärspule in der Aufnahme angeordnet werden. In der Folge kann die elektrische Energie besonders vorteilhaft von der Primärspule an die Sekundärspule induktiv übertragen werden, sodass die Batterie vorteilhaft geladen werden kann. Schmutzempfindliche Steckerverbindungen und Undichtigkeiten, insbesondere des Rahmens des Fahrzeugs, können durch die Erfindung vermieden werden. Gleichzeitig können die Ladeeinrichtung und die Batterie rahmenfest sein, sodass das Fahrzeug besonders einfach gehandhabt und insbesondere besonders einfach und komfortabel geladen werden kann.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung ist das Substrat an sich, das heißt für sich alleine betrachtet, als eine biegeschlaffe Matte ausgebildet, wodurch beispielsweise das Substrat besonders vorteilhaft an dem Basiselement angeordnet werden kann. Insbesondere können sich in der Folge das Substrat und die damit verbundene Primärspule an eine, insbesondere innenumfangsseitige, Form des Basiselements beziehungsweise der Aufnahme anschmiegen, sodass eine besonders vorteilhafte Übertragung der elektrischen Energie von der Primärspule an die Sekundärspule darstellbar ist.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine auch als System oder Fahrzeugsystem bezeichnete Fahrzeugvorrichtung, welche ein Fahrzeug gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und eine Ladevorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung und des zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:

1 eine schematische Seitenansicht eines als Fahrrad ausgebildeten Fahrzeugs;
2 eine schematische Querschnittsansicht einer Ladevorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung;
3 eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der Ladevorrichtung; und
4 eine schematische Darstellung von Komponenten des Fahrzeugs und der Ladevorrichtung beim Laden einer Batterie des Fahrzeugs.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein Fahrzeug 1, welches bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel als ein einspuriges Zweirad und dabei als ein Fahrrad ausgebildet ist. Das Fahrzeug 1 weist einen beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff oder aber aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildeten Rahmen 2 auf, welcher mehrere Rohre 3, 4, 5 und 6 als jeweilige, eigensteife und somit formstabile Streben aufweist. Das Rohr 3 ist ein Unterrohr, das Rohr 4 ist ein auch als Sitzrohr bezeichnetes Sattelrohr, das Rohr 5 ist ein Oberrohr und das Rohr 6 ist ein Steuerrohr. Beispielsweise sind die Rohre 3, 4, 5 und 6 separat voneinander ausgebildet und miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt. Ferner ist denkbar, dass die Rohre 3, 4, 5 und 6 einstückig miteinander, das heißt aus einem einzigen Stück, gebildet sind. Als weitere Streben 7 und 8 weist der Rahmen 2 eine Unterstrebe und eine auch als Oberstrebe bezeichnete Sitzstrebe auf, wobei die Unterstrebe durch die Strebe 7 und die Sitzstrebe durch die Strebe 8 gebildet ist. Das Fahrzeug 1 weist auch einen Sattel 9 auf, welcher genau einen Sitzplatz für eine Person in Form des Fahrers des Fahrzeugs 1 bereitstellt. Das Fahrzeug 1 umfasst auch ein vorliegend als Gabel ausgebildetes Lenkelement 10, welches um eine auch als Schwenkachse bezeichnete Lenkachse 11 relativ zu dem Rahmen 2 verschwenkbar an dem Rahmen 2, insbesondere an dem Rohr 6, gehalten ist. Eine vorliegend als Lenker ausgebildete Lenkhandhabe 12 des Fahrzeugs 1 ist, insbesondere drehfest, mit dem Lenkelement 10 verbunden und somit um die Lenkachse 11 relativ zu dem Rahmen 2 mit dem Lenkelement 10 mitlenkbar.
Das Fahrzeug 1 weist vorliegend genau zwei Fahrzeugräder 13 und 14 auf, welche Bodenkontaktelemente des Fahrzeugs 1 sind. Das Fahrzeugrad 13 ist um eine erste Raddrehachse 15 relativ zu dem Rahmen 2 drehbar an dem Rahmen 2 gehalten, derart, dass das Fahrzeugrad 13 um die Raddrehachse 15 relativ zu dem Lenkelement 10 drehbar an dem Lenkelement 10 gehalten ist. Es ist erkennbar, dass die Lenkachse 11 schrägt oder senkrecht zur Raddrehachse 15 verläuft. Das Fahrzeugrad 13 und mit diesem die Raddrehachse 15 ist mit dem Lenkelement 10 um die Lenkachse 11 relativ zu dem Rahmen 2 mitverschwenkbar, das heißt mitlenkbar. Das Fahrzeugrad 14 ist um eine zweite Raddrehachse 16 relativ zu dem Rahmen 2 drehbar an dem Rahmen 2 gehalten. Die Lenkachse 11 verläuft auch senkrecht oder schräg zur Raddrehachse 16. Über die als Bodenkontaktelemente ausgebildeten Fahrzeugräder 13 und 14 ist das Fahrzeug 1 in Fahrzeughochrichtung nach unten hin an einem in 1 besonders schematisch dargestellten und vorliegend horizontalen Boden 17 abgestützt. Wird das Fahrzeug 1 entlang des Bodens 17 gefahren, während das Fahrzeug 1 in Fahrzeughochrichtung nach unten hin über die Fahrzeugräder 13 und 14 an dem Boden 17 abgestützt ist, so rollen die Fahrzeugräder 13 und 14 direkt an dem Boden 17 ab, während sich die Fahrzeugräder 13 und 14 um die Raddrehachsen 15 und 16 relativ zu dem Rahmen 2 drehen. Werden das Lenkelement 10 und mit diesem das Fahrzeugrad 13 um die Lenkachse 11 relativ zu dem Rahmen 2 verschwenkt und somit gelenkt, insbesondere während das Fahrzeug 1 entlang des Bodens 17 gefahren wird, so werden hierdurch Kurvenfahrten, Fahrspurwechsel und Fahrtrichtungsänderungen des Fahrzeugs 1 bewirkt.
Das Fahrzeug 1 weist auch eine Antriebseinrichtung 18 auf, welche Kurbeln 19 und drehbar daran gehaltene Pedale 20 aufweist. Die auf dem Sattel 9 sitzende Person kann mit ihren Beiden Kräfte auf die Pedale 20 ausüben und dadurch die Kurbel 19 und somit die Antriebseinrichtung 18 um eine Antriebsdrehachse 21 relativ zu dem Rahmen 2 drehen, wodurch die Person, insbesondere über ein beispielsweise als Kette oder aber als Riemen ausgebildetes Zugmittel 22 das Fahrzeugrad 14 und dadurch das Fahrzeug 1 per Muskelkraft der Person antreibt, wodurch beispielsweise das Fahrzeug 1 entlang des Bodens 17 gefahren werden kann.
Das Fahrzeug 1 ist dabei als E-Bike ausgebildet. Dies bedeutet, dass das Fahrzeug 1 einen vorliegend als Radnabenmotor ausgebildeten Elektromotor 23 aufweist, mittels welchem das durch die Person bewirkte Antreiben des Fahrzeugrads 14 und somit des Fahrzeugs 1 elektrisch unterstützbar ist, insbesondere bis zu einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 von höchstens 45 Kilometer pro Stunde, insbesondere von höchstens 25 Kilometer pro Stunde.
Das Fahrzeug 1 weist auch eine als Sekundärbatterie ausgebildete Batterie 24 auf, welche auch als Antriebsbatterie bezeichnet wird. In der Batterie 24 ist elektrische Energie gespeichert oder zu speichern. Der Elektromotor 23 kann mit der in der Batterie 24 gespeicherten, elektrischen Energie versorgt werden, wodurch der Elektromotor 23 in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar ist. Insbesondere kann die elektrische Energie elektrochemisch in der Batterie 24 gespeichert sein.
Wie in Zusammenschau mit 4 erkennbar ist, weist das Fahrzeug 1 eine fahrzeugseitige Ladeeinrichtung 25 auf, welche wenigstens oder genau eine Sekundärspule 26 aufweist. Über die Sekundärspule 26 kann die Batterie 24 mit elektrischer Energie induktiv geladen, das heißt aufgeladen, werden.
Das Fahrzeug 1 weist auch einen an dem Rahmen 2 gehaltenen Frontscheinwerfer 27 und eine an dem Rahmen 2 gehaltene Heckleuchte 28 auf, welche beispielsweise mit der in der Batterie 24 gespeicherten, elektrischen Energie versorgbar sind, um dadurch zumindest einen Teilbereich einer Umgebung 29 des Fahrzeugs 1 zu beleuchten.
Um nun die Batterie 24 besonders vorteilhaft laden und das Fahrzeug 1 besonders einfach und komfortabel handhaben zu können, sind sowohl die Batterie 24 als auch die Ladeeinrichtung 25 rahmenfest in das Rohr 3 integriert, insbesondere derart, dass die Batterie 24 und vorzugsweise auch die Ladeeinrichtung 25, insbesondere vollständig, in dem Rohr 3, das heißt innerhalb des Rohres 3, aufgenommen sind. Die Ladeeinrichtung 25 weist dabei ein separat von dem Rahmen 2 und insbesondere separat von der Sekundärspule 26 ausgebildetes Substrat 30 auf, mit welchem die Sekundärspule 26 verbunden ist, sodass insbesondere bei alleiniger Betrachtung der Ladeeinrichtung 25 die Sekundärspule 26 an dem Substrat 30 gehalten ist. Beispielsweise ist die Sekundärspule 26 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zur mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, in das Substrat 30 eingebettet.
Vorzugsweise ist das Substrat 30 zumindest teilweise in das Rohr 3, das heißt in einen Werkstoff, eingebettet, aus welchem das Rohr 3 gebildet ist. Vorzugsweise ist das Substrat 30 an sich, das heißt für sich alleine betrachtet, eine biegeschlaffe und somit formlabile Matte, sodass sich beispielsweise das Substrat 30 und vorzugsweise auch die Sekundärspule 26 besonders vorteilhaft an eine insbesondere innenumfangsseitige Form des Rohrs 3 anpassen oder anschmiegen können. Beispielsweise ist das Substrat 30 aus einem Kunststoff gebildet, sodass das Substrat 30 beispielsweise als eine Kunststofffolie oder Kunststoffmatte ausgebildet sein kann.
In 1 ist auch eine Ladevorrichtung 31 dargestellt. Dabei zeigt 2 eine erste Ausführungsform der Ladevorrichtung 31, und 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Ladevorrichtung 31. Die Ladevorrichtung 31 weist ein Basiselement 32 auf, welches beispielsweise zumindest im Wesentlichen U-förmig oder C-förmig ausgebildet ist und eine Aufnahme 33 aufweist. In Umfangsrichtung der Aufnahme 33 ist die Aufnahme 33 durch das Basiselement 32 lediglich teilweise umlaufend begrenzt, sodass die Aufnahme 33 an wenigstens oder genau einer Stelle S insbesondere zur Umgebung 29 hin offen ist. Um die Batterie 24 über die Sekundärspule 26 induktiv laden, das heißt aufladen, zu können, werden zumindest ein Längenbereich des Rohrs 3 und somit die in dem Längenbereich des Rohrs 3 angeordnete Sekundärspule 26 in der Aufnahme 33 angeordnet.
Besonders gut in Zusammenschau mit 4 ist erkennbar, dass die Ladevorrichtung 31 eine Primärspule 34 aufweist, mittels welcher zum Laden der Batterie 24 die elektrische Energie induktiv an die Sekundärspule 26 übertragbar ist. Dies bedeutet, dass die Primärspule 34 die elektrische Energie bereitstellen kann, welche induktiv von der Primärspule 34 auf oder an die Sekundärspule 26 übertragen werden kann. Beispielsweise über wenigstens eine Leitung kann die induktiv an oder auf die Sekundärspule 26 übertragene, elektrische Energie an oder auf die Batterie 24 übertragen und in der Folge in der Batterie 24 gespeichert werden, wodurch die Batterie geladen werden kann.
Aus 4 ist erkennbar, dass die Ladevorrichtung 31 ein separat von dem Basiselement 32 und separat von der Primärspule 34 ausgebildetes und an dem Basiselement 32 gehaltenes Substrat 35 aufweist, mit welchem insbesondere bei alleiniger Betrachtung des Substrats 35 und der Primärspule 34 die Primärspule 34 verbunden ist. Insbesondere ist denkbar, dass die Primärspule 34 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, in das Substrat 35 eingebettet ist. Die vorigen und folgenden Ausführungen zum Substrat 30 können ohne Weiteres auch auf das Substrat 35 übertragen werden und umgekehrt. Beispielsweise ist das Substrat 35 an sich, das heißt für sich alleine betrachtet, eine biegeschlaffe Matte. Ferner ist es denkbar, dass das Substrat 35 an sich, das heißt für sich alleine betrachtet, aus einem Kunststoff gebildet ist, sodass beispielsweise das Substrat 35 eine an sich biegeschlaffe Kunststoffmatte oder Kunststofffolie ist.'
Beispielsweise ist die Ladeeinrichtung 25 in das auch als Rahmenrohr bezeichnete Rohr 3 eingelassen, insbesondere derart, dass zumindest das Substrat 30 in das Rohr 3 eingelassen ist. Beispielsweise ist die Ladeeinrichtung 25, insbesondere die Sekundärspule 26, welche auch als Induktionsspule bezeichnet wird, über eine Antriebselektronik 36 des Fahrzeugs 1 mit der Batterie 24 verbunden. Aus 1 ist erkennbar, dass beispielsweise die Antriebselektronik 36 in dem Rohr 4 aufgenommen ist.
Sowohl bei der in 2 gezeigten ersten Ausführungsform als auch bei der in 3 gezeigten, zweiten Ausführungsform der Ladevorrichtung 31 ist die Ladevorrichtung 31 als eine Manschette ausgebildet, die an dem Rohr 3 reversibel lösbar, das heißt zerstörungsfrei lösbar angeordnet werden kann, derart, dass im an dem Rohr 3 angeordneten Zustand der Manschette (Ladevorrichtung 31) der Längenbereich und die in dem Längenbereich angeordnete Sekundärspule 26 in der Aufnahme 33 angeordnet sind.
Bei der in 2 gezeigten, ersten Ausführungsform ist die Ladevorrichtung 31 als eine Schelle ausgebildet, welche zwei um eine Schwenkachse 37 relativ zueinander verschwenkbar miteinander verbundene Schellenteile 38 und 39 aufweist. Beispielsweise ist die Schwenkachse 37 durch ein Gelenk der Schelle gebildet. Insbesondere ist beispielsweise das Basiselement 32 als die Schelle mit den Schellenteilen 38 und 39 ausgebildet. Insbesondere sind dabei das Substrat 35 und die Primärspule 34 an einem der Schellenteile 38, 39 gehalten.
In 3 ist das Basiselement 32 beispielsweise einstückig ausgebildet, das heißt aus einem einzigen Stück gebildet. Dabei ist an dem Basiselement 32 ein insbesondere als Permanentmagnet ausgebildeter Magnet 40 gehalten, mittels welchem das Basiselement 32 und somit beispielsweise die Ladevorrichtung 31 insgesamt magnetisch an dem Rohr 3 gehalten werden kann.
Aus 1 und 4 ist erkennbar, dass beispielsweise die Primärspule 34, insbesondere über ein Netzteil 41, mit einer in 1 besonders schematisch dargestellten Stromquelle 42 elektrisch verbindbar ist, wobei die Stromquelle 42 die elektrische Energie, mit welcher die Batterie 24 aufzuladen ist, bereitstellen kann. Beispielsweise handelt es sich bei der Stromquelle 42 um ein insbesondere ortsfestes Stromnetz. Insbesondere kann das Netzteil 41 und somit die Primärspule 34 über einen einfach auch als Stecker bezeichneten Netzstecker 43, insbesondere reversibel lösbar, mit der Stromquelle 42 verbunden werden. Somit kann über den Netzstecker 43 und das Netzteil 41 die Primärspule 34 mit der elektrischen Energie versorgt werden, die von der Stromquelle 42 bereitgestellt wird. Beispielsweise weist das Netzteil 41 einen Inverter auf. Mittels der Primärspule 34 wird ein elektromagnetisches Feld induziert, durch welches Energie und wenigstens ein oder mehrere Steuersignale an die Sekundärspule 26 übertragen werden, insbesondere um einen Ladevorgang durchzuführen, in dessen Rahmen die Batterie 24 geladen wird. Der Ladevorgang wird beispielsweise mittels des Netzteils 41, insbesondere mittels des Inverters, und mittels der Antriebselektronik 36 gesteuert oder geregelt. Beispielsweise ist in 4 ein elektrischer Pfad mit 44 bezeichnet, und ein elektronischer Pfad ist mit 45 bezeichnet.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Rahmen
3: Rohr
4: Rohr
5: Rohr
6: Rohr
7: Strebe
8: Strebe
9: Sattel
10: Lenkelement
11: Lenkachse
12: Lenkhandhabe
13: Fahrzeugrad
14: Fahrzeugrad
15: Raddrehachse
16: Raddrehachse
17: Boden
18: Antriebseinrichtung
19: Kurbel
20: Pedal
21: Antriebsdrehachse
22: Zugmittel
23: Elektromotor
24: Batterie
25: Ladeeinrichtung
26: Sekundärspule
27: Frontscheinwerfer
28: Heckleuchte
29: Umgebung
30: Substrat
31: Ladevorrichtung
32: Basiselement
33: Aufnahme
34: Primärspule
35: Substrat
36: Antriebselektronik
37: Schwenkachse
38: Schellenteil
39: Schellenteil
40: Magnet
41: Netzteil
42: Stromquelle
43: Netzstecker
44: elektrischer Pfad
45: elektronischer Pfad
S: Stelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014019810 B3 [0002]
DE 102013014029 B3 [0002]
DE 102013003506 A1 [0002]

Claims

Fahrzeug (1), mit einem Rahmen (2), an welchem Fahrzeugräder (13, 14) des Fahrzeugs (1) drehbar gehalten sind, mit einem Elektromotor (23), mittels welchem wenigstens eines der Fahrzeugräder (13, 14) elektrisch antreibbar und/oder ein durch eine Person bewirktes Antreiben des Fahrzeugs (1) elektrisch unterstützbar ist, mit einer Batterie (24) zum Speichern von elektrischer Energie, mit welcher der Elektromotor (23) versorgbar ist, und mit einer Ladeeinrichtung (25), welche wenigstens eine Sekundärspule (26) aufweist, über welche die Batterie (24) mit elektrischer Energie induktiv aufladbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Batterie (24) als auch die Ladeeinrichtung (25), welche ein separat von dem Rahmen (2) ausgebildetes Substrat (30) und die mit dem Substrat (30) verbundene Sekundärspule (26) aufweist, rahmenfest in ein Rohr (3) des Rahmens (2) integriert sind.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (30) zumindest teilweise in das Rohr (3) eingebettet ist.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (30) an sich eine biegeschlaffe Matte ist.
Fahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (30) aus einem Kunststoff gebildet ist.
Fahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (24) und die Ladeeinrichtung (25) voneinander beabstandet angeordnet sind.
Fahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (23) dazu ausgebildet ist: - das wenigstens eine Fahrzeugrad (13, 14) und dadurch das Fahrzeug (1) bis zu einer Geschwindigkeit von höchstens 45 Kilometer pro Stunde, insbesondere von höchstens 25 Kilometer pro Stunde, anzutreiben und/oder - das durch die Person bewirkte Antreiben des Fahrzeugs (1) bis zu einer Geschwindigkeit von höchstens 45 Kilometer pro Stunde, insbesondere von höchstens 25 Kilometer pro Stunde, zu unterstützen.
Fahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1) als ein Dreirad oder als ein Zweirad ausgebildet ist.
Ladevorrichtung (31) zum induktiven Laden einer Batterie (24) eines Fahrzeugs (1) mit elektrischer Energie, mit wenigstens einer Primärspule (34), mittels welcher zum Laden der Batterie (24) die elektrische Energie induktiv an eine Sekundärspule (26) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (31) ein Basiselement (32) mit einer Aufnahme (33), in welcher die Sekundärspule (26) zumindest teilweise anordenbar ist, und ein separat von dem Basiselement (32) und separat von der Primärspule (34) ausgebildetes und an dem Basiselement (32) gehaltenes Substrat (35) aufweist, mit welchem die Primärspule (34) verbunden ist.
Ladevorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (35) an sich eine biegeschlaffe Matte ist.
Fahrzeugvorrichtung, mit einem Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, und mit einer Ladevorrichtung (31) nach Anspruch 8 oder 9.