EP4370421A1 - Fahrerloses bodenfahrzeug zum übertragen von elektrischer energie an ein luftfahrzeug - Google Patents

Fahrerloses bodenfahrzeug zum übertragen von elektrischer energie an ein luftfahrzeug

Info

Publication number
EP4370421A1
EP4370421A1 EP22738595.2A EP22738595A EP4370421A1 EP 4370421 A1 EP4370421 A1 EP 4370421A1 EP 22738595 A EP22738595 A EP 22738595A EP 4370421 A1 EP4370421 A1 EP 4370421A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
aircraft
ground vehicle
electrical connector
electrical
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22738595.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Hunkel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
Airbus Defence and Space GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus Defence and Space GmbH filed Critical Airbus Defence and Space GmbH
Publication of EP4370421A1 publication Critical patent/EP4370421A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/35—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B60L53/16—Connectors, e.g. plugs or sockets, specially adapted for charging electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
    • B64F1/35—Ground or aircraft-carrier-deck installations for supplying electrical power to stationary aircraft
    • B64F1/352—Mobile units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/10—Air crafts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/20—Drive modes; Transition between modes
    • B60L2260/32—Auto pilot mode
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the invention relates to a driverless ground vehicle, an energy transmission system and a method for transmitting energy from a ground vehicle to an aircraft.
  • the object is achieved by a driverless ground vehicle having the features of independent claim 1.
  • a driverless ground vehicle for coupling to an aircraft on the ground having a vehicle base, a chassis with wheels arranged on the vehicle base, a control unit, a drive, an electrical energy store, and a coupling unit, the drive being connected to the chassis for moving of the wheels is coupled, wherein the coupling unit is arranged on the vehicle base and carries an electrical line which can be connected to the electrical energy store and has a first electrical connector at a distal end, wherein the coupling unit is designed to connect the first electrical connector to the coupling to a second electrical connector to move relative to the vehicle base, and wherein the control unit is connected to the drive and the coupling unit and is configured to control the drive to move the ground vehicle to the aircraft and to move the coupling unit n of the first connector into a predeterminable position on the aircraft in order to establish an electrical connection with the second electrical connector located at the predeterminable position.
  • the ground vehicle according to the invention is a device that can move on the ground, for example on a runway or airfield of an airport, to the relevant aircraft in order to supply electrical energy to it.
  • the ground vehicle is equipped with devices that enable driving on the ground and devices that allow the storage and delivery of electrical energy.
  • the vehicle base could form the mechanical framework for the ground vehicle. Means for accommodating the electrical energy store and the wheels can be arranged on this.
  • the vehicle base could include a housing or frame having wheels mounted on its underside. The wheels are different depending on the size, weight and intended speed of the
  • the drive may include at least one traction motor that selectively rotates the wheels. It is conceivable to provide a central drive motor which is coupled to all driven wheels via a transfer case. As an alternative to this, however, wheel hub motors that are integrated in the wheel hubs of the wheels are also conceivable.
  • the drive can also include at least one steering motor, which is designed to pivot the steerable wheels for steering.
  • the electrical energy store is a battery or an accumulator and works on a lithium basis, for example. It is further preferred if the electrical energy store is arranged on the vehicle base so that it can be replaced. If the ground vehicle is used more frequently, electrical energy storage devices could consequently be charged outside of the ground vehicle and the ground vehicle is regularly equipped with a fully charged energy storage device. As an alternative to this, the electrical energy store can also have a capacitor with a high power density or a high ratio of power density to energy density, i.e. a so-called supercapacitor or ultracapacitor.
  • the vehicle base can be designed in such a way that it is particularly robust against external mechanical influences and in particular with a regular operation at an airport is comparatively insensitive.
  • the vehicle base could, for example, have a housing made of sheet steel with a sufficient wall thickness.
  • the coupling unit has a free end and a bound end opposite to the vehicle base.
  • the bound end is located on the vehicle base and could be moveable relative thereto.
  • the bound end could have a bearing which has at least one vertical pivot axis and/or at least one horizontal pivot axis in order to be able to pivot the coupling element about the relevant pivot axis.
  • the coupling element can have a plurality of arms and/or other means which are movably coupled to one another.
  • the coupling unit is intended to move the first electrical connector, which is arranged at the free or distal end, relative to the vehicle base.
  • the coupling unit could be, for example, a movable support arm for the electrical line and the first connector, with the support arm absorbing the forces and moments of the cable.
  • the aim is to be able to move the ground vehicle to an aircraft autonomously, semi-autonomously or remotely and there to couple the first electrical connector to a second electrical connector arranged on the aircraft, so that electrical energy is supplied to the aircraft from the energy store.
  • the ground vehicle can already be driven on the apron under or to the aircraft, which is about to start an engine. That
  • the ground vehicle can preferably accompany the aircraft over an entire ground phase from taxiing to take-off and supply the aircraft with electrical energy on a permanent basis.
  • the electrical connection to the aircraft could be disconnected and the ground vehicle removed before, shortly before or during take-off or a take-off rotation. It can then return to a predetermined starting point, for example a terminal or a charging station. There it could be recharged for the next use.
  • the capacity of the electrical energy store and a possible peak power of the energy store should be designed in such a way that the energy can also be transmitted during the entire process, for example during the entire taxi and take-off process of the aircraft until take-off, with the entire electrical energy requirement of the aircraft preferably being used should be covered by the electrical energy storage device.
  • the aircraft then only has to be supplied with on-board energy after the ground vehicle has been separated.
  • the weight and the volume for electrical energy stores on board the aircraft are reduced, which leads to a reduction in the overall weight of the aircraft. This applies in particular to the weight of energy storage devices with a high power density, since these storage devices are heavier than storage devices with a lower power density for the same capacity.
  • the ground vehicle has a separate traction battery that is dimensioned to ensure that the ground vehicle is always driven, regardless of the state of the electrical energy store. This can increase safety and manual transport is not necessary if the electrical energy store is completely empty.
  • the coupling unit could have an arm with at least two elongate members movable relative to and independently of one another.
  • the coupling unit could consequently be like an industrial robot or industrial manipulator be constructed.
  • the individual members can be coupled to one another by a joint, with the member arranged on the vehicle base also being able to be connected to the vehicle base via a joint.
  • the joints can be designed differently. It is conceivable that the joints each have one, two or three rotational degrees of freedom. In a simple case, a joint located between successive links could have only a single rotational degree of freedom, lying, for example, in the horizontal.
  • a joint arranged on the vehicle base for carrying the coupling unit could, for example, have two degrees of freedom, in which case an associated axis of rotation could lie in the vertical and one of the associated axes of rotation in the horizontal. More than two links are also conceivable.
  • the length of the individual links, their number and the specific design of the joints depend on the actual application of the ground vehicle. If this is intended for larger commercial aircraft, more links and/or longer links could be provided. If automatic tracking of the ground vehicle is intended when the aircraft is moving, more degrees of freedom in the joints could be useful.
  • the first electrical connector could be arranged at the distal end of the coupling unit via a hinge unit. Consequently, the first electrical connector can be precisely aligned relative to the second electrical connector. An alignment of the first connector and the second connector to one another, performed solely by aligning the vehicle base, is then not absolutely necessary and different positions of the ground vehicle relative to the aircraft are tolerable.
  • control unit could be designed to dynamically adjust the position of the first connector to the predefinable position.
  • the predeterminable position could change continuously when the aircraft is moving. If the aircraft is on the taxiway, the second connector moves continually. This means that the position of the first connector, once actuated, corresponds to the position of the second connector for only a brief moment.
  • the control unit is preferably designed to dynamically track the first connector to the changing position of the second connector. The movement of the first connector depends on the movement of the second connector. The first connector could be moved in two stages. If the aircraft moves only marginally, for example during loading, refueling or the like, as a result of which the landing gear of the aircraft deflects, moving the coupling unit could be sufficient to track the first connector.
  • the vehicle base must also be tracked by moving the wheels.
  • the coupling unit is tracked in such a way that the first connector is always in the predetermined position of the second connector.
  • the reference navigation could include one or more sensors to determine the position of the second connector. These could include a camera, LID AR, radar or similar. It is conceivable to equip a surface area on the second connector with a marking that can be clearly recognized by a reference navigation unit and facilitates reference navigation.
  • the ground vehicle could also have a sensor unit coupled to the control unit, which is designed to monitor the surroundings of the ground vehicle for obstacles and, if an obstacle is detected, to actuate the drive to drive around the detected obstacle. With knowledge of a whereabouts position of the aircraft as a target, the ground vehicle could be moved to the aircraft that are on a planned route of the ground vehicle without damaging other facilities on the ground.
  • the ground vehicle could also have a navigation unit coupled to the control unit, which is designed to provide the control unit with position data for navigating on the ground.
  • the navigation unit could, in particular, carry out satellite-based navigation in addition to the above reference navigation. The position of the aircraft can thus be transmitted to the ground vehicle, so that the ground vehicle can reach the aircraft independently.
  • the ground vehicle could also be self-propelled to travel from a ground-based loading station to the aircraft of interest.
  • the electrical energy store could be designed to supply an aircraft with electrical energy of at least 1,000 kWh via the first electrical connector.
  • An electric medium-haul aircraft could have one
  • the invention further relates to an energy transmission system, comprising at least one ground vehicle according to the preceding description and at least one charging station for charging the electrical energy storage of at least a ground vehicle is formed.
  • the charging station could be placed at a terminal so that the ground vehicle can be recharged at the terminal for the next use after returning from the aircraft in question.
  • the energy transmission system could have at least one second electrical connector that can be integrated into an aircraft, the first electrical connector and the second electrical connector being designed to complement one another.
  • the connectors could be plugged into one another. It might be advisable to provide a locking element on the first connector, with which the first connector and the second connector can be locked to one another.
  • the locking could be designed in such a way that the locking is released by a pulling movement or the like. However, it is also conceivable to implement an additional control channel that actuates an actuator for actively releasing the lock.
  • the second connector is preferably electrically connected to a high power electrical system of the aircraft.
  • the aircraft could be electric or hybrid electric.
  • the at least one charging station could have a second electrical connector and the ground vehicle could be configured to couple the first electrical connector to the second electrical connector on the charging station in order to charge the electrical energy store. Consequently, the ground vehicle can be connected to the charging station in the same way as with an aircraft.
  • the invention also relates to a method for transmitting energy from a ground vehicle to an aircraft, comprising driving the ground vehicle to the aircraft by means of a drive, actuating a coupling unit on the ground vehicle to move a coupling unit arranged at a distal end of the coupling unit first electrical connector to a second electrical connector located on the aircraft Connector at a predeterminable position, coupling of the first electrical connector and the second electrical connector, and delivery of electrical energy from an electrical energy store arranged in the ground vehicle to the aircraft.
  • the method could also include dynamic tracking of the position of the first connector to the predeterminable position. This is preferably done by controlling the coupling unit and optionally the wheels using reference navigation.
  • the method could further include taxiing the aircraft, with the ground vehicle following the taxiing of the aircraft.
  • the method could further include uncoupling the first electrical connector from the second electrical connector after delivering electrical energy and returning to the charging station.
  • 1 shows a ground vehicle in a schematic side view.
  • 2 shows a runway with a terminal, several ground vehicles and a commercial aircraft.
  • FIG. 3 shows a schematic, block-based illustration of a method for transmitting energy from a ground vehicle to an aircraft.
  • FIG. 1 shows a driverless ground vehicle 2 for coupling to an aircraft located on the ground.
  • the ground vehicle 2 has a vehicle base 4 which, for example, comprises a vehicle frame with a housing located thereon.
  • a chassis 6 with wheels 8 is arranged on the vehicle base 4 .
  • These are coupled to a drive 9 which, among other things, has a traction motor 10 in order to drive the wheels 8 .
  • At least one pair of wheels can be steered, for which purpose the drive 9 includes, for example, a steering gear and a steering drive (not shown).
  • the ground vehicle 2 can also cover curved paths.
  • a coupling unit 12 is arranged on the upper side of the ground vehicle 2 and is equipped with, for example, two elongate members 14 that can be moved relative to one another and independently of one another.
  • a link 14 is connected directly to the vehicle base 4 via a first joint 16 .
  • a second joint 18 is arranged between the two links 14, by means of which the two links 14 can be moved relative to one another. Both members 14 can be placed on top of each other on an upper side of the ground vehicle 2 when no transmission of electrical energy is desired, for example in a rest or charging state.
  • a first electrical connector 22 is arranged at a distal end 20 of the coupling unit 12 .
  • the first electrical connector 22 could be attached to the outer member 14 via a hinge assembly, such as a third hinge 21 be arranged. It is connected to an electrical line 24 which, however, is coupled to an electrical energy store 26 .
  • a control unit 28 is provided, which is coupled to the traction motor 10 and the coupling unit 12 in order to move the vehicle 2 to an aircraft and by moving the links 14 or all joints the first connector 22 with one on the
  • the control unit 28 could be designed so that the ground vehicle 2 is self-propelled.
  • the control unit 28 could carry out a reference navigation.
  • one or more sensors 32 are provided, through which the ground vehicle 2 can detect signals required for navigation.
  • the ground vehicle 2 could include a navigation unit 34 that is part of the control unit 28 or represents a separate module connected thereto.
  • the navigation unit 34 could perform the reference navigation as well as perform navigation on a ground from a loading station to an aircraft.
  • the electrical energy store 26 can, for example, store at least 1,000 kWh of electrical energy, preferably more. It could be dimensioned in such a way that all conceivable uses can be covered, ie all possible sizes of aircraft can be covered, which can range from regional aircraft to long-haul aircraft.
  • Fig. 2 shows a section of a runway 36 on which a commercial aircraft 38 is located. The airliner 38 is spaced apart from a terminal 40 and is about to perform a taxi operation. Charging stations 42 are provided at the terminal 40, at each of which a ground vehicle 2 is charged. One of the ground vehicles 2 has been detached from its loading station 42 and is on a route 44 on the runway 36 to the commercial aircraft 38. It preferably moves autonomously or semi-autonomously along the router 44.
  • the commercial aircraft 38 has, for example, on its underside a second electrical connector 30 to which the ground vehicle 2 can be connected.
  • the ground vehicle 2 moves slightly under the fuselage of the airliner 38, deploys the coupling assembly 12 there by moving the members 14 to align the first electrical connector 22 with the second electrical connector 30 and to couple the two.
  • the control unit 28 and the navigation unit 34 are designed to follow a movement of the commercial aircraft 38 in order to disconnect the connection between the two connec countries 22 and 30 shortly before or during the take-off of the commercial aircraft 38 .
  • the ground vehicle 2 can then drive back to the charging station 42 in question. Consequently, the vehicle 38 requires less electrical energy stored on board for the entire taxi process up to take-off and can thereby save part of the weight.
  • Fig. 3 shows a schematic, block-based representation of a method for transferring energy from the ground vehicle 2 to the aircraft 38.
  • the method has the steps of driving 46 the ground vehicle 2 to the aircraft 38 by means of the drive 9, actuating 48 a coupling unit 12 on the ground vehicle 2 for moving a first electrical connector 22 arranged at the distal end of the coupling unit 12 to the second electrical connector 30 arranged on the aircraft 38 at a predeterminable position, the coupling 50 of the first electrical connector 22 and the second electrical connector Connector 30, and the delivery 52 of electrical energy from an electrical energy store 26 arranged in the ground vehicle 2 to the aircraft 38.
  • the method can also include the dynamic tracking 54 of the position of the first connector 22 to the predeterminable position.
  • the aircraft 38 can, for example, carry out a taxiing 56, with the ground vehicle 2 following aircraft 38 taxiing.
  • the method may include uncoupling 58 the first electrical connector 22 from the second electrical connector 30 after delivering electrical energy and returning 60 to the charging station 42 .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Ein fahrerloses Bodenfahrzeug zum Koppeln mit einem am Boden befindlichen Luftfahrzeug, weist eine Fahrzeugbasis, ein an der Fahrzeugbasis angeordnetes Fahrwerk mit Rädern, eine Steuereinheit, einen Antrieb, einen elektrischen Energiespeicher, und eine Kopplungseinheit auf, wobei der Antrieb mit dem Fahrwerk zum Bewegen der Räder gekoppelt ist, wobei die Kopplungseinheit an der Fahrzeugbasis angeordnet ist und eine elektrische Leitung trägt, welche mit dem elektrischen Energiespeicher verbindbar ist und einen ersten elektrischen Verbinder an einem distalen Ende aufweist, wobei die Kopplungseinheit dazu ausgebildet ist, den ersten elektrischen Verbinder zum Koppeln mit einem zweiten elektrischen Verbinder relativ zu der Fahrzeugbasis zu bewegen, und wobei die Steuereinheit mit dem Antrieb und der Kopplungseinheit verbunden ist und dazu ausgebildet ist, den Antrieb zum Verfahren des Bodenfahrzeugs zu dem Luftfahrzeug anzusteuern und die Kopplungseinheit zum Bewegen des ersten Verbinders in eine vorgebbare Position an dem Luftfahrzeug anzusteuern, um eine elektrische Verbindung mit dem an der vorgebbaren Position befindlichen zweiten elektrischen Verbinder herzustellen.

Description

Fahrerloses Bodenfahrzeug zum Übertragen von elektrischer Energie an ein
Luftfahrzeug
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein fahrerloses Bodenfahrzeug, ein Energieübertragungs system, sowie ein Verfahren zum Übertragen von Energie von einem Bodenfahrzeug an ein Luftfahrzeug. HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es sind Konzepte bekannt, Verkehrsflugzeuge mit hybrid- oder vollelektrischen Antrieben auszuführen. Eine der technologischen Herausforderungen ist dabei die vergleichsweise niedrige Energie- und Leistungsdichte elektrischer Energiequellen, wie etwa Batterien oder Wasserstoff-Brennstoffzellen. Dies kann zu einem hohen Gewicht des Verkehrsflugzeugs führen, wobei insbesondere Flugphasen mit einem hohem Spitzenleistungsbedarf, beispielsweise beim Start, mit dimensionierend sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Energie liefernde Vorrichtung vorzuschlagen, die dazu in der Lage ist, das Gewicht eines hybridelektrisch oder vollelektrisch ausgeführten Verkehrsflugzeugs möglichst zu verringern. Die Aufgabe wird gelöst durch ein fahrerloses Bodenfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiter bildungen sind den Unteransprüchen der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
Es wird ein fahrerloses Bodenfahrzeug zum Koppeln mit einem am Boden befindlichen Luftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend eine Fahrzeugbasis, ein an der Fahrzeugbasis angeordnetes Fahrwerk mit Rädern, eine Steuereinheit, einen Antrieb, einen elektrischen Energiespeicher, und eine Kopplungseinheit, wobei der Antrieb mit dem Fahrwerk zum Bewegen der Räder gekoppelt ist, wobei die Kopplungs einheit an der Fahrzeugbasis angeordnet ist und eine elektrische Leitung trägt, welche mit dem elektrischen Energiespeicher verbindbar ist und einen ersten elektrischen Verbinder an einem distalen Ende aufweist, wobei die Kopplungseinheit dazu ausgebildet ist, den ersten elektrischen Verbinder zum Koppeln mit einem zweiten elektrischen Verbinder relativ zu der Fahrzeugbasis zu bewegen, und wobei die Steuereinheit mit dem Antrieb und der Kopplungseinheit verbunden ist und dazu ausgebildet ist, den Antrieb zum Verfahren des Bodenfahrzeugs zu dem Luftfahrzeug anzusteuern und die Kopplungseinheit zum Bewegen des ersten Verbinders in eine vorgebbare Position an dem Luftfahrzeug anzusteuern, um eine elektrische Verbindung mit dem an der vorgebbaren Position befindlichen zweiten elektrischen Verbinder herzustellen.
Das erfindungsgemäße Bodenfahrzeug ist eine Vorrichtung, die sich auf dem Boden, beispielsweise auf einem Roll- bzw. Flugfeld eines Flughafens, zu dem betreffenden Luftfahrzeug bewegen kann, um diesem elektrische Energie zu liefern. Hierzu ist das Bodenfahrzeug mit Einrichtungen ausgestattet, die das Fahren auf dem Boden ermöglichen sowie Einrichtungen, die das Speichern und Abgeben von elektrischer Energie erlauben. Die Fahrzeugbasis könnte das mechanische Grundgerüst für das Bodenfahrzeug bilden. An diesem können Mittel zum Aufnehmen des elektrischen Energiespeichers und der Räder angeordnet sein. Beispielsweise könnte die Fahrzeugbasis ein Gehäuse oder einen Rahmen umfassen, an dessen Unterseite Räder angeordnet sind. Die Räder sind je nach Größe, Gewicht und vorgesehener Geschwindigkeit des
Bodenfahrzeugs auszuwählen bzw. zu gestalten. Es kann sich anbieten, zwei oder mehr Achsen vorzusehen, an denen jeweils mindestens zwei Räder angeordnet sind. Die Räder mindestens einer Achse könnten lenkbar sein, sodass das Bodenfahrzeug auch gekrümmte Bahnen zurücklegen kann.
Der Antrieb kann mindestens einen Fahrmotor umfassen, der die Räder selektiv rotiert. Es ist denkbar, einen zentralen Fahrmotor vorzusehen, der über ein Verteilergetriebe mit allen angetriebenen Rädern gekoppelt ist. Alternativ dazu sind jedoch auch Radnabenmotoren denkbar, die in Radnaben der Räder integriert sind. Der Antrieb kann weiterhin mindestens einen Lenkmotor umfassen, der dazu ausgebildet ist, die lenkbaren Räder zum Lenken zu verschwenken.
Es ist bevorzugt, wenn der elektrische Energiespeicher eine Batterie bzw. ein Akkumulator ist und beispielsweise auf Lithiumbasis arbeitet. Es ist weiter bevorzugt, wenn der elektrische Energiespeicher austauschbar an der Fahrzeugbasis angeordnet ist. Bei einer höheren Einsatzfrequenz des Bodenfahrzeugs könnte folglich das Laden von elektrischen Energiespeichern außerhalb des Bodenfahrzeugs erfolgen und das Bodenfahrzeug wird regelmäßig mit einem vollgeladenen Energie speicher ausgestattet. Alternativ dazu kann der elektrische Energiespeicher auch einen Kondensator mit hoher Leistungsdichte bzw. einem hohen Quotienten von Leistungsdichte zu Energiedichte, d.h. einen sogenannten Superkondensator oder Ultrakondensator, aufweisen.
Die Fahrzeugbasis kann derart ausgeführt sein, dass sie besonders robust gegenüber äußeren mechanischen Einwirkungen ist und insbesondere bei einem regelmäßigen Betrieb auf einem Flughafen vergleichsweise unempfindlich ist. Die Fahrzeugbasis könnte beispielsweise ein Gehäuse aus einem Stahlblech mit einer ausreichenden Wandstärke aufweisen. Die Kopplungseinheit weist gegenüber der Fahrzeugbasis ein freies Ende und ein gebundenes Ende auf. Das gebundene Ende ist an der Fahrzeugbasis angeordnet und könnte relativ dazu bewegbar sein. Beispielsweise könnte das gebundene Ende ein Lager aufweisen, das zumindest eine vertikale Schwenkachse und/oder zumindest eine horizontale Schwenkachse aufweist, um das Kopplungselement um die betreffende Schwenkachse herum schwenken zu können. Wie weiter nachfolgend ausgeführt wird, kann das Kopplungselement mehrere Arme und/oder andere Mittel aufweisen, die bewegbar miteinander gekoppelt sind.
Die Kopplungseinheit ist dazu vorgesehen, den ersten elektrischen Verbinder, der an dem freien bzw. distalen Ende angeordnet ist, relativ zu der Fahrzeugbasis zu bewegen. Die Kopplungseinheit könnte beispielsweise ein beweglicher Tragarm für die elektrische Leitung und den ersten Verbinder sein, wobei der Tragarm die Kräfte und Momente des Kabels aufnimmt. Das Ziel ist, das Bodenfahrzeug zu einem Luftfahrzeug autonom, teilautonom oder ferngesteuert verfahren zu können und dort den ersten elektrischen Verbinder mit einem an dem Luftfahrzeug angeordneten zweiten elektrischen Verbinder zu koppeln, sodass elektrische Energie aus dem Energiespeicher an das Luftfahrzeug geliefert wird.
Das Bodenfahrzeug kann bereits auf dem Vorfeld unter oder an das Luftfahrzeug gefahren werden, welches sich etwa kurz vor einem Triebwerksstart befindet. Das
Bodenfahrzeug kann bevorzugt das Luftfahrzeug über eine gesamte Bodenphase vom Rollen bis zum Abheben begleiten und das Luftfahrzeug dauerhaft mit elektrischer Energie versorgen. Vor, kurz vor oder beim Abheben bzw. einer Startrotation könnte die elektrische Verbindung zum Luftfahrzeug getrennt und das Bodenfahrzeug entfernt werden. Es kann sich dann wieder zu einem vorgegebenen Ausgangspunkt, beispielsweise einem Terminal oder einer Ladestation, bewegen. Dort könnte es für den nächsten Einsatz wieder aufgeladen werden.
Die Kapazität des elektrischen Energiespeichers sowie eine mögliche Spitzenleistung des Energiespeichers sollte derart ausgelegt sein, dass die Energieübertragung auch während des gesamten Vorgangs realisierbar ist, etwa während des gesamten Taxi- und Startvorgangs des Luftfahrzeugs bis zum Abheben, wobei bevorzugt der gesamte elektrische Energiebedarf des Luftfahrzeugs aus dem elektrischen Energiespeicher gedeckt werden sollte. Das Luftfahrzeug muss dann erst nach dem Trennen des Bodenfahrzeugs mit bordeigener Energie versorgt werden. Das Gewicht und das Volumen für elektrische Energiespeicher an Bord des Luftfahrzeugs wird reduziert, was zu einer Reduktion des Gesamtgewichts des Luftfahrzeugs führt. Besonders gilt dies für das Gewicht von Energiespeichem mit hoher Leistungsdichte, da diese Speicher bei gleicher Kapazität schwerer sind als Speicher mit niedrigerer Leis- tungsdichte. Es werden üblicherweise sehr hohe elektrische Leistungen speziell in der Startphase bis zum Abheben benötigt, die dann durch den externen elektrischen Energiespeicher gedeckt werden können. Es ist vorstellbar, dass der elektrische Ener giespeicher so ausgelegt ist, dass ein breites Spektrum von Luftfahrzeugen versorgt werden kann. Das Spektrum könnte vom Regionalflugzeug bis zum Langstrecken- flugzeug reichen.
Es ist zudem denkbar, dass das Bodenfahrzeug über eine separate Fahrbatterie verfügt, die dazu dimensioniert ist, den Antrieb des Bodenfahrzeugs unabhängig von dem Zustand des elektrischen Energiespeichers stets zu gewährleisten. Dies kann die Sicherheit erhöhen und ein manueller Transport bei einem eventuell vollständig geleerten elektrischen Energiespeicher ist nicht notwendig.
Die Kopplungseinheit könnte einen Arm mit mindestens zwei relativ zueinander und voneinander unabhängig bewegbaren, länglichen Gliedern aufweisen. Die Kopp- lungseinheit könnte folglich wie ein Industrieroboter bzw. industrieller Manipulator aufgebaut sein. Die einzelnen Glieder können durch ein Gelenk miteinander gekoppelt werden, wobei das an der Fahrzeugbasis angeordnete Glied ebenso über ein Gelenk an der Fahrzeugbasis angebunden sein kann. Die Gelenke können unterschiedlich ausgeführt sein. Es ist denkbar, dass die Gelenke jeweils einen, zwei oder drei Rotationsfreiheitsgrade aufweisen. In einem einfachen Fall könnte ein zwischen aufeinanderfolgenden Gliedern liegendes Gelenk nur einen einzigen Rotationsfreiheitsgrad aufweisen, der beispielsweise in der Horizontalen liegt. Ein an der Fahrzeugbasis angeordnetes Gelenk zum Tragen der Kopplungseinheit könnte beispielsweise zwei Freiheitsgrade aufweisen, wobei eine zugehörige Rotationsachse in der Vertikalen und eine der zugehörigen Rotationsachsen in der Horizontalen liegen könnte. Es sind auch mehr als zwei Glieder denkbar. Die Länge der einzelnen Glieder, ihre Anzahl sowie die konkrete Ausführung der Gelenke hängt von dem tatsächlichen Einsatzzweck des Bodenfahrzeugs ab. Ist dieses für größere Verkehrsflugzeuge gedacht, könnten mehr Glieder und/oder längere Glieder vorgesehen sein. Ist eine automatische Nachführung des Bodenfahrzeugs bei sich bewegendem Luftfahrzeug gedacht, könnten mehr Freiheitsgrade in den Gelenken sinnvoll sein.
Der erste elektrische Verbinder könnte über eine Gelenkeinheit an dem distalen Ende der Kopplungseinheit angeordnet sein. Folglich kann der erste elektrische Verbinder präzise relativ an dem zweiten elektrischen Verbinder ausgerichtet werden. Eine allein durch die Ausrichtung der Fahrzeugbasis durchgeführte Ausrichtung des ersten Verbinders und des zweiten Verbinders zueinander ist dann nicht zwangsläufig notwendig und unterschiedliche Lagen des Bodenfahrzeugs relativ zu dem Luftfahrzeug sind tolerierbar.
Weiterhin könnte die Steuereinheit dazu ausgebildet sein, die Position des ersten Verbinders dynamisch der vorgebbaren Position nachzuführen. Die vorgebbare Position könnte sich bei sich bewegendem Luftfahrzeug kontinuierlich ändern. Befindet sich das Luftfahrzeug auf der Rollbahn, bewegt sich der zweite Verbinder kontinuierlich. Dies führt dazu, dass die einmal angesteuerte Position des ersten Verbinders nur für einen kurzen Moment mit der Position des zweiten Verbinders übereinstimmt. Die Steuereinheit ist bevorzugt dazu ausgebildet, den ersten Verbinder der sich ändernden Position des zweiten Verbinders dynamisch nachzu- führen. Das Bewegen des ersten Verbinders hängt dabei von der Bewegung des zweiten Verbinders ab. Das Bewegen des ersten Verbinders könnte zweistufig erfolgen. Bei einer lediglich marginalen Bewegung des Luftfahrzeugs, beispielsweise während des Beladens, Betankens oder dergleichen, durch das das Fahrwerk des Luftfahrzeugs einfedert, könnte das Bewegen der Kopplungseinheit ausreichen, um den ersten Verbinder nachzuführen. Rollt indes das Luftfahrzeug auf dem Boden, muss auch die Fahrzeugbasis nachgeführt werden, indem die Räder bewegt werden. Gleichzeitig wird die Kopplungseinheit so nachgeführt, dass sich der erste Verbinder stets in der vorgegebenen Position des zweiten Verbinders befindet. Zum Nachführen des ersten Verbinders ist sinnvoll, dass die Steuereinheit eine Referenznavigation durchführt und die Bewegung des Bodenfahrzeugs auf der Referenznavigation steuert. Die Referenznavigation könnte einen oder mehrere Sensoren umfassen, um die Position des zweiten Verbinders zu bestimmen. Diese könnten eine Kamera, ein LID AR, ein Radar oder ähnliches umfassen. Es ist denkbar, einen Flächenbereich an dem zweiten Verbinder mit einer Markierung auszustatten, die eindeutig von einer Referenznavigationseinheit erkennbar ist und die Referenznavigation erleichtert.
Das Bodenfahrzeug könnte ferner eine mit der Steuereinheit gekoppelte Sensorein heit aufweisen, die dazu ausgebildet ist, eine Umgebung des Bodenfahrzeugs auf Hindernisse zu überwachen und bei einem erkannten Hindernis den Antrieb zum Umfahren des erkannten Hindernisses anzusteuem. Damit könnte bei Kenntnis einer Aufenthaltsposition des Luftfahrzeugs als Ziel das Bodenfahrzeug ohne Beschädi gung anderer Einrichtungen am Boden zu den Luftfahrzeug bewegt werden, die sich auf einer geplanten Route des Bodenfahrzeugs befinden. Das Bodenfahrzeug könnte ferner eine mit der Steuereinheit gekoppelte Navigations einheit aufweisen, die dazu ausgebildet ist, der Steuereinheit Positionsdaten zum Navigieren auf dem Boden bereitzustellen. Die Navigationseinheit könnte, insbe sondere zusätzlich zu der obigen Referenznavigation, eine satellitenbasierte Navigation ausführen. Damit kann dem Bodenfahrzeug die Position des Luftfahr zeugs übermittelt werden, sodass das Bodenfahrzeug selbstständig zu dem Luftfahrzeug gelangen kann.
Das Bodenfahrzeug könnte weiterhin selbstfahrend sein, um von einer am Boden befindlichen Ladestation zu dem betreffenden Luftfahrzeug zu fahren. Eine
Fernsteuerung zum Bewegen des Bodenfahrzeugs ist dann nicht erforderlich. Dies schließt jedoch nicht aus, dass zum Überwachen des Betriebs des Bodenfahrzeugs eine Bodenstation vorgesehen ist, an der durchzuführende Aktionen, Kamerabilder, Systemstatus und dergleichen überwacht werden können. Gleichzeitig ist auch denkbar, von einer solchen Bodenstation gegebenenfalls eine Intervention oder einen Nothalt auszuführen.
Der elektrische Energiespeicher könnte dazu ausgebildet sein, einem Luftfahrzeug über den ersten elektrischen Verbinder eine elektrische Energie von mindestens 1.000 kWh zu liefern. Ein elektrisches Mittelstreckenflugzeug könnte einen
Energieverbrauch bis zum Abheben von beispielsweise 1.000 kWh umfassen. Je nach Dauer des Taxi-Vorgangs, abhängig von klimatischen Umgebungsbedingungen und dergleichen könnte dieser jedoch auch deutlich höher sein, beispielsweise in einem Bereich von 1.800-3.600 kWh. Es ist besonders bevorzugt, wenn das Bodenfahrzeug auf gängige Flugzeuggrößen abgestimmt ist und eine erforderliche Größe des elektrischen Energiespeichers bereitstellt.
Die Erfindung betrifft ferner ein Energieübertragungssystem, aufweisend mindestens ein Bodenfahrzeug nach der vorhergehenden Beschreibung und mindestens eine Ladestation, die zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers des mindestens einen Bodenfahrzeugs ausgebildet ist. Die Ladestation könnte an einem Terminal platziert werden, sodass das Bodenfahrzeug nach Rückkehr von dem betreffenden Luftfahrzeug am Terminal für den nächsten Einsatz wieder aufgeladen werden kann. Das Energieübertragungssystem könnte mindestens einen zweiten elektrischen Verbinder aufweisen, der in ein Luftfahrzeug integrierbar ist, wobei der erste elektrische Verbinder und der zweite elektrische Verbinder komplementär zueinander ausgebildet sind. Insbesondere könnten die Verbinder ineinander steckbar sein. Es könnte sich anbieten, an dem ersten Verbinder ein Verriegelungselement vorzusehen, mit denen der erste Verbinder und der zweite Verbinder miteinander verriegelbar sind. Die Verriegelung könnte dabei so ausgeführt sein, dass durch eine Zugbewegung oder ähnliches die Verriegelung gelöst wird. Es ist jedoch auch denkbar, einen weiteren Steuerkanal zu realisieren, der einen Aktor zum aktiven Lösen der Verriegelung betätigt. Der zweite Verbinder ist bevorzugt elektrisch mit einem elektrischen Hochleistungssystem des Luftfahrzeugs verbunden. Das Luftfahrzeug könnte elektrisch oder hybridelektrisch betrieben sein.
Die mindestens eine Ladestation könnte einen zweiten elektrischen Verbinder aufweisen und das Bodenfahrzeug könnte dazu ausgebildet sein, zum Beladen des elektrischen Energiespeichers den ersten elektrischen Verbinder mit dem zweiten elektrischen Verbinder an der Ladestation zu koppeln. Folglich kann das Boden fahrzeug mit der Ladestation auf dieselbe Weise verbunden werden, wie mit einem Luftfahrzeug. Die Erfindung betrifft analog zu den vorangegangenen Ausführungen außerdem ein Verfahren zum Übertragen von Energie von einem Bodenfahrzeug an ein Luftfahr zeug, aufweisend Fahren des Bodenfahrzeugs zu dem Luftfahrzeug mittels eines Antriebs, Betätigen einer Kopplungseinheit an dem Bodenfahrzeug zum Bewegen eines an einem distalen Ende der Kopplungseinheit angeordneten ersten elektrischen Verbinders zu einem an dem Luftfahrzeug angeordneten zweiten elektrischen Verbinder an einer vorgebbaren Position, Koppeln des ersten elektrischen Verbinders und des zweiten elektrischen Verbinders, und Abgeben von elektrischer Energie von einem in dem Bodenfahrzeug angeordneten elektrischen Energiespeicher an das Luftfahrzeug.
Das Verfahren könnte ferner ein dynamisches Nachführen der Position des ersten Verbinders der vorgebbaren Position aufweisen. Dies erfolgt bevorzugt durch eine Steuerung der Kopplungseinheit und gegebenenfalls der Räder mittels einer Refe renznavigation.
Das Verfahren könnte ferner das Taxiing des Luftfahrzeugs aufweisen, wobei das Bodenfahrzeug dem Taxiing des Luftfahrzeugs folgt.
Das Verfahren könnte ferner das Abkoppeln des ersten elektrischen Verbinders von dem zweiten elektrischen Verbinder nach dem Abgeben von elektrischer Energie und Zurückfahren zu der Ladestation aufweisen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungs beispiele und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbezügen. In den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.
Fig. 1 zeigt ein Bodenfahrzeug in einer schematischen Seitenansicht. Fig. 2 zeigt ein Rollfeld mit einem Terminal, mehreren Bodenfahrzeugen und einem V erkehr sflugzeug .
Fig. 3 zeigt eine schematische, blockbasierte Darstellung eines Verfahrens zum Übertragen von Energie von einem Bodenfahrzeug an ein Luftfahrzeug.
DETAILLIERTE DARSTELLUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN Fig. 1 zeigt ein fahrerloses Bodenfahrzeug 2 zum Koppeln mit einem am Boden befindlichen Luftfahrzeug. Das Bodenfahrzeug 2 weist eine Fahrzeugbasis 4 auf, die beispielhaft einen Fahrzeugrahmen mit einem darauf befindlichen Gehäuse umfasst. An der Fahrzeugbasis 4 ist ein Fahrwerk 6 mit Rädern 8 angeordnet. Diese sind mit einem Antrieb 9 gekoppelt, der unter anderem einen Fahrmotor 10 aufweist, um die Räder 8 anzutreiben. Mindestens ein Radpaar ist lenkbar, wofür der Antrieb 9 bei spielsweise ein Lenkgetriebe und einen Lenkantrieb umfasst (nicht gezeigt). Dadurch kann das Bodenfahrzeug 2 auch gekrümmte Bahnen zurücklegen.
An der Oberseite des Bodenfahrzeugs 2 ist eine Kopplungseinheit 12 angeordnet, die als mit beispielhaft zwei relativ zueinander und voneinander unabhängig bewegbaren länglichen Gliedern 14 ausgestattet ist. Ein Glied 14 ist dabei direkt an der Fahrzeug basis 4 über ein erstes Gelenk 16 angebunden. Zwischen den beiden Gliedern 14 ist ein zweites Gelenk 18 angeordnet, durch das die beiden Glieder 14 relativ zueinander bewegbar sind. Beide Glieder 14 können aufeinandergeklappt auf eine Oberseite des Bodenfahrzeugs 2 gelegt werden, wenn keine Übertragung elektrischer Energie gewünscht ist, beispielsweise in einem Ruhe- oder Ladezustand.
An einem distalen Ende 20 der Kopplungseinheit 12 ist ein erster elektrischer Ver binder 22 angeordnet. Der erste elektrische Verbinder 22 könnte über eine Gelenkeinheit, beispielsweise ein drittes Gelenk 21, an dem äußeren Glied 14 angeordnet sein. Er ist mit einer elektrischen Leitung 24 verbunden, die indes mit einem elektrischen Energiespeicher 26 gekoppelt ist. Eine Steuereinheit 28 ist vorgesehen, welche mit dem Fahrmotor 10 und der Kopplungseinheit 12 gekoppelt ist, um das Fahrzeug 2 zu einem Luftfahrzeug zu bewegen und durch Bewegen der Glieder 14 bzw. aller Gelenke den ersten Verbinder 22 mit einem an dem
Luftfahrzeug angeordneten zweiten Verbinder 30 zu verbinden, wie hier schematisch angedeutet.
Die Steuereinheit 28 könnte dazu ausgebildet sein, dass das Bodenfahrzeug 2 selbstfahrend ist. Hierzu könnte die Steuereinheit 28 eine Referenznavigation ausführen. Hierzu sind ein oder mehrere Sensoren 32 vorgesehen, durch die das Bodenfahrzeug 2 zur Navigation erforderliche Signale erfassen kann. Das Bodenfahrzeug 2 könnte insbesondere eine Navigationseinheit 34 umfassen, die Teil der Steuereinheit 28 ist oder ein separates, damit verbundenes Modul darstellt. Die Navigationseinheit 34 könnte sowohl die Referenznavigation durchführen, als auch eine Navigation auf einem Boden von einer Ladestation zu einem Luftfahrzeug durchführen.
Der elektrische Energiespeicher 26 kann beispielhaft mindestens 1.000 kWh an elektrischer Energie speichern, bevorzugt auch mehr. Er könnte derart dimensioniert sein, dass sämtliche denkbaren Einsatzzwecke abgedeckt werden können, d.h. sämt liche in Frage kommenden Größen von Luftfahrzeugen abdecken, welche vom Regionalflugzeug bis zum Langstreckenflugzeug reichen können. Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Rollfeld 36, auf dem sich ein Verkehrs flugzeug 38 befindet. Das Verkehrsflugzeug 38 ist von einem Terminal 40 beab- standet und ist im Begriff, einen Taxivorgang durchzuführen. An dem Terminal 40 sind Ladestationen 42 vorgesehen, an denen jeweils ein Bodenfahrzeug 2 aufgeladen wird. Eines der Bodenfahrzeuge 2 ist hier von seiner Ladestation 42 gelöst und befindet sich auf einer Route 44 auf dem Rollfeld 36 zu dem Verkehrsflugzeug 38. Es bewegt sich bevorzugt autonom oder teilautonom entlang der Router 44.
Das Verkehrsflugzeug 38 weist beispielhaft an seiner Unterseite einen zweiten elektrischen Verbinder 30 auf, mit dem das Bodenfahrzeug 2 verbindbar ist. Das Bodenfahrzeug 2 bewegt sich etwa unter den Rumpf des Verkehrsflugzeug 38, fährt dort die Kupplungseinheit 12 durch Bewegen der Glieder 14 aus, um den ersten elektrischen Verbinder 22 an dem zweiten elektrischen Verbinder 30 auszurichten und beide zu koppeln. Die Steuereinheit 28 sowie die Navigationseinheit 34 sind dazu ausgebildet, einer Bewegung des Verkehrsflugzeug 38 zu folgen, um kurz vor oder während des Abhebens des Verkehrsflugzeugs 38 die Verbindung zwischen den beiden Verbin dern 22 und 30 zu trennen. Danach kann das Bodenfahrzeug 2 wieder zu der betreffenden Ladestation 42 fahren. Für den gesamten Taxivorgang bis zum Abheben benötigt das Verkehrszeug 38 folglich weniger an Bord gespeicherte elektrische Energie und kann hierdurch einen Teil des Gewichts einsparen.
Fig. 3 zeigt eine schematische, blockbasierte Darstellung eines Verfahrens zum Übertragen von Energie von dem Bodenfahrzeug 2 an das Luftfahrzeug 38. Das Verfahren weist die Schritte des Fahrens 46 des Bodenfahrzeugs 2 zu dem Luft fahrzeug 38 mittels des Antriebs 9, des Betätigens 48 einer Kopplungseinheit 12 an dem Bodenfahrzeug 2 zum Bewegen eines an dem distalen Ende der Kopplungs einheit 12 angeordneten ersten elektrischen Verbinders 22 zu dem an dem Luft fahrzeug 38 angeordneten zweiten elektrischen Verbinder 30 an einer vorgebbaren Position, des Koppelns 50 des ersten elektrischen Verbinders 22 und des zweiten elektrischen Verbinders 30, und des Abgebens 52 von elektrischer Energie von einem in dem Bodenfahrzeug 2 angeordneten elektrischen Energiespeicher 26 an das Luftfahrzeug 38 auf. Ferner kann das Verfahren auch das dynamische Nachführen 54 der Position des ersten Verbinders 22 der vorgebbaren Position umfassen. Das Luftfahrzeug 38 kann etwa ein Taxiing 56 durchführen, wobei das Bodenfahrzeug 2 dem Taxiing des Luftfahrzeugs 38 folgt. Das Verfahren kann schließlich das Abkoppeln 58 des ersten elektrischen Verbinders 22 von dem zweiten elektrischen Verbinder 30 nach dem Abgeben von elektrischer Energie und sowie das Zurück fahren 60 zu der Ladestation 42 aufweisen.
BEZUGSZEICHEN
2 Bodenfahrzeug
4 Fahrzeugbasis 6 Fahrwerk
8 Rad
9 Antrieb
10 Fahrmotor
12 Kopplungseinheit 14 Glied
16 erstes Gelenk
18 zweites Gelenk
20 distales Ende
21 drittes Gelenk / Gelenkeinheit 22 erster elektrischer Verbinder
24 elektrische Leitung
26 elektrischen Energiespeicher
28 Steuereinheit
30 zweiter elektrischer Verbinder 32 Sensor
34 Navigationseinheit
36 Rollfeld
38 V erkehr sflugzeug
40 Terminal 42 Ladestation
44 Route
46 Fahren
48 Betätigen der Kopplungseinheit
50 Koppeln der Verbinder 52 Abgeben elektrischer Energie dy nami sehe s N achführen Taxiing Ab koppeln Zurückfahren

Claims

P A T EN T AN S P RÜ C H E
1. Fahrerloses Bodenfahrzeug (2) zum Koppeln mit einem am Boden befindlichen Luftfahrzeug (38), aufweisend: - eine Fahrzeugbasis (4),
- ein an der Fahrzeugbasis (4) angeordnetes Fahrwerk (6) mit Rädern (8),
- eine Steuereinheit (28), einen Antrieb (9),
- einen elektrischen Energiespeicher (26), und - eine Kopplungseinheit (12), wobei der Antrieb (9) mit dem Fahrwerk (6) zum Bewegen der Räder (8) gekoppelt ist, wobei die Kopplungseinheit (12) an der Fahrzeugbasis (4) angeordnet ist und eine elektrische Leitung (24) trägt, welche mit dem elektrischen Energiespeicher (26) verbindbar ist und einen ersten elektrischen Verbinder (22) an einem distalen Ende aufweist, wobei die Kopplungseinheit (12) dazu ausgebildet ist, den ersten elektrischen Verbinder (22) zum Koppeln mit einem zweiten elektrischen Verbinder (30) relativ zu der Fahrzeugbasis (4) zu bewegen, und wobei die Steuereinheit (28) mit dem Antrieb (9) und der Kopplungseinheit
(12) verbunden ist und dazu ausgebildet ist, den Antrieb (9) zum Verfahren des Bodenfahrzeugs (2) zu dem Luftfahrzeug (38) anzusteuern und die Kopplungseinheit (12) zum Bewegen des ersten Verbinders (22) in eine vorgebbare Position an dem Luftfahrzeug (38) anzusteuern, um eine elektrische Verbindung mit dem an der vorgebbaren Position befindlichen zweiten elektrischen Verbinder (30) herzustellen.
2. Bodenfahrzeug (2) nach Anspruch 1, wobei die Kopplungseinheit (12) einen Arm mit mindestens zwei relativ zueinander und voneinander unabhängig bewegbaren, länglichen Gliedern (14) aufweist.
3. Bodenfahrzeug (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste elektrische Verbinder (22) über eine Gelenkeinheit (21) an dem distalen Ende der Kopplungseinheit angeordnet ist.
4. Bodenfahrzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (28) dazu ausgebildet ist, die Position des ersten Verbinders (22) dynamisch der vorgebbaren Position nachzuführen.
5. Bodenfahrzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine mit der Steuereinheit (28) gekoppelte Sensoreinheit (32), die dazu ausgebildet ist, eine Umgebung des Bodenfahrzeugs (2) auf Hindernisse zu überwachen und bei einem erkannten Hindernis den Antrieb (9) zum Umfahren des erkannten Hindernisses anzusteuem.
6. Bodenfahrzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine mit der Steuereinheit (28) gekoppelte Navigations einheit (34), die dazu ausgebildet ist, der Steuereinheit (28) Positionsdaten zum Navigieren auf dem Boden bereitzustellen.
7. Bodenfahrzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bodenfahrzeug (2) selbstfahrend ist, um von einer am Boden befindlichen Ladestation (42) zu dem betreffenden Luftfahrzeug (38) zu fahren.
8. Bodenfahrzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der elektrische Energiespeicher (26) dazu ausgebildet ist, einem Luftfahrzeug (38) über den ersten elektrischen Verbinder (22) eine elektrische Energie von mindestens 1.000 kWh zu liefern.
9. Energieübertragungssystem, aufweisend
- mindestens ein Bodenfahrzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und
- mindestens eine Ladestation (42), die zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers (26) des mindestens einen Bodenfahrzeugs (2) ausgebildet ist.
10. Energieübertragungssystem nach Anspruch 9, ferner aufweisend mindestens einen zweiten elektrischen Verbinder (30), der in ein Luftfahrzeug (38) integrierbar ist, wobei der erste elektrische Verbinder (22) und der zweite elektrische Verbinder (30) komplementär zueinander ausgebildet sind.
11. Energieübertragungssystem nach Anspruch 9 oder 10, wobei die mindestens eine Ladestation (42)9 einen zweiten elektrischen
Verbinder (30) aufweist und das Bodenfahrzeug (2) dazu ausgebildet ist, zum Beladen des elektrischen Energiespeichers (26) den ersten elektrischen Verbinder (22) mit dem zweiten elektrischen Verbinder (30) an der Ladestation (42) zu koppeln.
12. Verfahren zum Übertragen von Energie von einem Bodenfahrzeug (2) an ein Luftfahrzeug (38), aufweisend:
Fahren (46) des Bodenfahrzeugs (2) zu dem Luftfahrzeug (38) mittels eines Antriebs (9), Betätigen (48) einer Kopplungseinheit (12) an dem Bodenfahrzeug (2) zum
Bewegen eines an einem distalen Ende (20) der Kopplungseinheit (12) angeordneten ersten elektrischen Verbinders (22) zu einem an dem Luftfahrzeug (38) angeordneten zweiten elektrischen Verbinder (30) an einer vorgebbaren Position, Koppeln (50) des ersten elektrischen Verbinders (22) und des zweiten elektrischen Verbinders (30), und
Abgeben (52) von elektrischer Energie von einem in dem Bodenfahrzeug (2) angeordneten elektrischen Energiespeicher (26) an das Luftfahrzeug (38).
13. Verfahren nach Anspruch 12, ferner aufweisend dynamisches Nachführen (54) der Position des ersten Verbinders (22) der vorgebbaren Position.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, ferner aufweisend das Taxiing (56) des Luftfahrzeugs (38), wobei das Bodenfahrzeug (2) dem Taxiing des Luftfahrzeugs (38) folgt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, ferner aufweisend das Abkoppeln (58) des ersten elektrischen Verbinders (22) von dem zweiten elektrischen Verbinder (30) nach dem Abgeben von elektrischer Energie und
Zurückfahren (60) zu der Ladestation (42).
EP22738595.2A 2021-07-12 2022-06-24 Fahrerloses bodenfahrzeug zum übertragen von elektrischer energie an ein luftfahrzeug Pending EP4370421A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021117950.5A DE102021117950B4 (de) 2021-07-12 2021-07-12 Fahrerloses Bodenfahrzeug zum Übertragen von elektrischer Energie an ein Luftfahrzeug
PCT/EP2022/067304 WO2023285106A1 (de) 2021-07-12 2022-06-24 Fahrerloses bodenfahrzeug zum übertragen von elektrischer energie an ein luftfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4370421A1 true EP4370421A1 (de) 2024-05-22

Family

ID=82458592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22738595.2A Pending EP4370421A1 (de) 2021-07-12 2022-06-24 Fahrerloses bodenfahrzeug zum übertragen von elektrischer energie an ein luftfahrzeug

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240246696A1 (de)
EP (1) EP4370421A1 (de)
DE (1) DE102021117950B4 (de)
WO (1) WO2023285106A1 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4095046A1 (de) * 2021-05-27 2022-11-30 Pratt & Whitney Canada Corp. Unterstützungssystem und verfahren für den bodenbetrieb eines flugzeugs

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3423867A1 (de) 1984-06-28 1986-01-02 Heinz 8132 Tutzing Schabmüller Selbstfahrende bordnetzversorgungsanlage fuer flugzeuge
US6424891B1 (en) 1999-03-31 2002-07-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Aircraft ground power unit
US8963481B2 (en) 2011-05-25 2015-02-24 Green Charge Networks Charging service vehicles and methods using modular batteries
US10392103B2 (en) 2015-12-04 2019-08-27 Sikorsky Aircraft Corporation Detachable power transfer device for a rotary-wing aircraft
DE102016221829B4 (de) * 2016-11-08 2025-02-20 Audi Ag Energieversorgungsfahrzeug zum Versorgen eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie
GB2556062B (en) * 2016-11-16 2020-01-15 Ge Aviat Systems Ltd Taxi vehicle for moving an aircraft
EP3615354A4 (de) 2017-04-27 2020-06-17 Flyon Aerosystems Ltd. Integriertes boden-luft-transportsystem
GB201713415D0 (en) 2017-08-21 2017-10-04 Herotech8 Ltd Method and device
US10040576B1 (en) * 2017-09-14 2018-08-07 Ilya Daniel Rosenberg Tram system and methods for autonomous takeoff and landing of aircraft
DE102017220017A1 (de) * 2017-11-10 2019-05-16 Kuka Ag Mobile Ladestation und Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeuges
US11404872B2 (en) 2019-04-30 2022-08-02 JBT AeroTech Corporation Airport electric vehicle charging system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4095046A1 (de) * 2021-05-27 2022-11-30 Pratt & Whitney Canada Corp. Unterstützungssystem und verfahren für den bodenbetrieb eines flugzeugs

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023285106A1 (de) 2023-01-19
DE102021117950B4 (de) 2023-02-02
DE102021117950A1 (de) 2023-01-12
US20240246696A1 (en) 2024-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3070564B1 (de) Fahrzeugverbund und verfahren zum bilden und betreiben eines fahrzeugverbundes
EP3663166B1 (de) Parkrobotersystem für ein kraftfahrzeug mit mehreren rädern sowie verfahren zum betreiben eines derartigen parkrobotersystems
EP2582542B1 (de) Ladungsträgersystem mit einem energiespeicher
DE102015205811A1 (de) Verwendung eines Range-Extender-Fahrzeugs und Range-Extender-Fahrzeug
DE102019135795A1 (de) Verfahren und System zum Laden von wenigstens einer Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftwagens
WO2016012172A1 (de) Fahrzeugladestation mit einer auf einem ausleger angebrachten speise-kontaktvorrichtung
EP3941808B1 (de) Antriebsvorrichtung für ein verkehrsmittelwechselsystem, verwendung und verkehrsmittelwechselsystem
DE102016113972A1 (de) Routenzuganhänger und Transportsystem sowie Transportverfahren
WO2022268779A2 (de) Steuervorrichtung für ein selbstfahrendes transportfahrzeug, transportfahrzeug mit einer solchen steuervorrichtung, fahrzeugflotte mit und verfahren zum betreiben von einer mehrzahl von transportfahrzeugen
WO2020058525A1 (de) Ladevorrichtung zum laden eines elektrofahrzeugs
DE202014100481U1 (de) System und Koppelvorrichtung zum automatischen Ankoppeln einer fahrbaren Maschine, insbesondere eines Container-Stapelkrans, an eine Fahrversorgung, sowie Kupplung hierfür
WO2019206481A1 (de) Ladeverfahren für einen energiespeicher eines elektrisch angetriebenen kraftfahrzeugs, ladesystem zum aufladen eines energiespeichers eines elektrisch angetriebenen kraftfahrzeugs sowie kraftfahrzeug, das mit einem derartigen ladesystem zusammenwirken kann
DE102018210180A1 (de) Dolly sowie Verfahren zu seinem Betrieb
EP3887177A1 (de) Fahrerloses transportfahrzeug sowie verfahren zum koppeln eines fahrerlosen transportfahrzeugs mit einem sattelauflieger
EP3915831A1 (de) Lastkraftwagengespann und anhängefahrzeug mit einer signalverarbeitungseinrichtung
DE102020203322A1 (de) Autonom bewegbarer Laderoboter und Verfahren zum Betreiben desselben
DE102021117950B4 (de) Fahrerloses Bodenfahrzeug zum Übertragen von elektrischer Energie an ein Luftfahrzeug
DE102019207447A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Elektrofahrzeugs und Elektrofahrzeug
DE202011110042U1 (de) Vorrichtung zur elektrischen Verbindung eines Fahrzeugs mit einem Transportmodul sowie Fahrzeug mit einem Transportmodul
EP4015283B1 (de) Fahrzeuggespanneinheit mit einer zugmaschine und mindestens einem anhänger
DE102019217673A1 (de) Mobiles, konduktives Aufladesystem und -vorgang für batterieelektrische Fahrzeuge
DE102019206478A1 (de) Mobile Ladeplattform
EP3616978B1 (de) Stromversorgungs-system sowie betriebs-verfahren hierfür
EP3453624B1 (de) Zu multiplen, agilen und autonomen landungen über einem kleinkörper oder mond ausgebildetes erkundungsfahrzeug
DE102019205851B4 (de) Verfahren zum Durchführen eines Startvorgangs eines Flugautomobils, sowie ein System zum Betreiben eines entsprechenden Flugautomobils

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20231019

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20250521