CH716427A1 - Systeme zum Laden und/oder Abschliessen eines elektrischen Zwei- oder Dreirads. - Google Patents

Systeme zum Laden und/oder Abschliessen eines elektrischen Zwei- oder Dreirads. Download PDF

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CH716427A1
CH716427A1 CH00953/19A CH9532019A CH716427A1 CH 716427 A1 CH716427 A1 CH 716427A1 CH 00953/19 A CH00953/19 A CH 00953/19A CH 9532019 A CH9532019 A CH 9532019A CH 716427 A1 CH716427 A1 CH 716427A1
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Schimon Stefan
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Abstract

Vorgestellt werden ein Ladesystem zum Laden eines Akkumulators eines zwei- oder dreirädrigen Fortbewegungsmittels (1) mit elektrischem Antrieb (13) und ein Abschliesssystem zum Abschliessen eines solchen Fortbewegungsmittels (1). Das Ladesystem umfasst eine Ladeeinheit (21), die in einer ortsfest mit dem Boden (3) verbundenen Parkstation (2) angebracht ist und eingerichtet ist, elektrische Energie bereitzustellen, und ausserdem ein Lademodul (11), das an dem Fortbewegungsmittel (1) angebracht ist, elektrisch mit dem Akkumulator (12) verbunden ist und eingerichtet ist, die elektrische Energie aufzunehmen und den Akkumulator (12) für einen Betrieb des Antriebs (13) aufzuladen. Das Abschliesssystem umfasst eine Abschliesseinheit die in einer ortsfest mit dem Boden (3) verbundenen Parkstation (2) angebracht ist, sowie ein Abschliessmodul das an dem Fortbewegungsmittel (1) angebracht ist. Die Abschliesseinheit oder das Abschliessmodul umfasst einen Elektromagneten (28) und das Abschliessmodul bzw. die Abschliesseinheit umfasst als Gegenstück einen Permanentmagneten oder einen zweiten Elektromagneten.

Description

Beschreibung
Gebiet der Erfindung
[0001] Es wird ein Ladesystem zum Laden eines Akkumulators eines zwei- oder dreirädrigen Fortbewegungsmittels mitelektrischem Antrieb vorgestellt und ausserdem ein Abschliesssystem zum Abschliessen eines solchen Fortbewegungsmittels an einer ortsfesten Parkstation. Weitere Aspekte der Erfindung beziehen sich auf das Fortbewegungsmittel und die ortsfeste Parkstation.
Hintergrund
[0002] Vor dem Hintergrund von Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit ist Elektromobilität ein wachsender Bereich. Zwei- oder dreirädrige Fortbewegungsmittel mit elektrischem Antrieb, beispielsweise E-Scooter und E-Fahrräder, sind fürkurze Strecken und den Stadtverkehr besonders geeignet und versprechen, das „Problem der letzten Meile" zu lösen, d.h. wie der Weg von der nächstgelegenen Station des öffentlichen Verkehrs zum Ziel zurücklegt wird. Dazu kann eine gemeinsame Nutzung (Sharing) von Fortbewegungsmitteln beitragen und insbesondere auch öffentlich bereitgestellte Fortbewegungsmittel.
[0003] Eine Herausforderung stellen in diesem Zusammenhang das Abstellen bzw. Abschliessen und das Laden der Fortbewegungsmittel dar. Häufig werden die Fortbewegungsmittel ungeordnet auf öffentlichem Grund, beispielsweise inmitten des Trottoirs, hinterlassen. Ebenso ungünstig ist es, wenn ein Benutzer ein funktionsuntüchtiges Fortbewegungsmittel vorfindet, beispielsweise da der Akkumulator nicht geladen ist.
[0004] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Ladesystem zum Laden eines Akkumulators eines zwei- oder dreirädrigen Fortbewegungsmittels mit elektrischem Antrieb sowie ein Abschliesssystem zum Abschliesseneines solchen Fortbewegungsmittels bereitzustellen, das die genannten Herausforderungen und Nachteile überwindet.
Darstellung der Erfindung
[0005] Die Aufgabe wird gelöst durch ein Ladesystem zum Laden eines Akkumulators eines zwei- oder dreirädrigen Fortbewegungsmittels mit elektrischem Antrieb und/oder ein Abschliesssystem zum Abschliessen eines zwei- oder dreirädrigen Fortbewegungsmittels mit elektrischem Antrieb mit den folgenden Eigenschaften. Entsprechende Fortbewegungsmittel sind beispielsweise E-Scooter (elektrische Roller) oder E-Fahrräders, die im Normalfall zwei Räder aufweisen, zurStabilisierung aber auch noch ein drittes Rad umfassen können. Bevorzugt umfasst kann das Fortbewegungsmittel nur eine Person transportieren. Vorteilhafterweise ist das Fortbewegungsmittel kein Auto.
[0006] Der elektrische Antrieb wird von einem Akkumulator, einem wiederaufladbaren Speicher für elektrische Energie, insbesondere auf elektrochemischer Basis, mit elektrischer Energie gespeist. Vorteilhafterweise hat der Akkumulator eine Kapazität von mindestens 100 Wh und/oder von höchstens 20 kWh, insbesondere von höchstens 5 kWh. Bevorzugt umfasst der elektrische Antrieb einen oder mehrere Elektromotoren, der/die insbesondere von einer Regelung geregelt wird/ werden. Vorteilhafterweise hat das Fortbewegungsmittel eine Reichweite von höchstens 200 km, insbesondere höchstens 100 km.
[0007] Das Ladesystem zum Laden des Akkumulators des zwei- oder dreirädrigen Fortbewegungsmittels mit elektrischemAntrieb umfasst eine Ladeeinheit, die in einer ortsfest mit dem Boden verbundenen Parkstation angebracht ist und eingerichtet ist, elektrische Energie bereitzustellen, sowie ein Lademodul, das an dem Fortbewegungsmittel angebracht ist, elektrisch mit dem Akkumulator verbunden ist und eingerichtet ist, die elektrische Energie aufzunehmen und den Akkumulator für einen Betrieb des Antriebs aufzuladen. Dabei wird die elektrische Energie von der Ladeeinheit zum Lademodul bevorzugt kabellos, insbesondere induktiv, übertragen. Die Erfindung kann explizit auch das Fortbewegungsmittel und/ oder die ortsfeste Parkstation umfassen.
[0008] Unter der Parkstation wird dabei eine Vorrichtung verstanden, an der das Fortbewegungsmittel abgestellt, also geparkt, werden kann und möglicherweise auch fixiert oder abgeschlossen werden kann. Die Parkstation kann auf öffentlichem oder privatem Boden angebracht sein und umfasst bevorzugt ein wetterfestes Gehäuse zum Schutz der Ladeeinheit. Die Ladeeinheit selbst bezieht die elektrische Energie bevorzugt aus einem öffentlichen Stromnetz, an das sie mit Kabeln angeschlossen ist.
[0009] Im Fall einer kontakt- oder kabelgebundenen Energieübertragung von der Ladeeinheit zum Lademodul umfasst dieLadeeinheit in erster Variante ein oder mehrere Berührungsflächen, die zum Aufladen mit korrespondierenden ein oder mehreren Berührungsflächen des Lademoduls in Kontakt gebracht werden. In der anderen Alternative ist ein Ladekabel zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen Ladeeinheit und Lademodul vorgesehen. Das Ladekabel umfasst einen Stecker, der mit einem Gegenstück als Steckverbindung verbindbar ist, das sich bevorzugt an dem Lademodul befindet. Die Steckverbindung kann mechanisch oder magnetisch fixierbar sein. In beiden Alternativen ist das Lademodul am Fortbewegungsmittel bevorzugt auf gleicher Höhe wie die Ladeeinheit angebracht, um eine korrekte Positionierung der Kontaktflächen zueinander oder einen möglichst geringen Kabelweg zu gewährleisten. So ist in einer Ausführungsform das Lademodul des Fortbewegungsmittels angebracht, hier bevorzugt in einer Höhe grösser 30 cm über Boden, in einer anderen Ausführungsform jedoch in Bodennähe, und / oder bevorzugt an einem Grundgestell des Fortbewegungsmittels.
In letzter Variante kann das Lademodul beispielsweise am Grundgestell in Nähe des Hinterrades angeordnet sein, sodass zum Aufladen eine rückwärts gerichtete Positionierung des Fortbewegungsmittels angezeigt ist relativ zur Parkstation, bzw. zur Ladeeinheit der Parkstation. Hierbei kann die Parkstation Haltemittel für das Hinterrad bereitstellen. Die Ladeeinheit kann ebenfalls in ein solches die Haltemittel enthaltendes Modul integriert sein, und ist ebenfalls am Boden oder in Bodennähe angeordnet.
[0010] Im Fall einer kabel- oder kontaktlosen Energieübertragung wird die elektrische Energie ohne direkte elektrischeVerbindung von der Ladeeinheit zum Lademodul übertragen. Eine kabel- und kontaktlose Energieübertragung hat denVorteil, dass keine elektrisch leitenden Kontakte nach aussen zur Umgebung hin freiliegen und dass so der Schutz der Parkstation und des Fortbewegungsmittels gegen Korrosion oder Eindringen von Wasser einfacher wird. Die kabellose Energieübertragung geschieht insbesondere induktiv. Dabei umfassen die Ladeeinheit und das Lademodul jeweils mindestens eine Spule. Die Energieübertragung geschieht durch induktive Kopplung basierend auf dem magnetischen Fluss zwischen den Spulen in der Ladeeinheit und in dem Lademodul. Beispiele für standardisierte kabellose Energieübertragung sind das Halo System von Qualcomm und das PRIMOVE System von Bombardier. Bevorzugt beträgt der Abstand zwischen Ladeeinheit und Lademodul beim Laden höchstens 5 cm, bevorzugt höchstens 1 cm, oder bevorzugt zwischen 0.2 cm und 1.5 cm, um eine hohe Effizienz bei der Energieübertragung zu erreichen.
[0011] Für die Anbringung des Lademoduls an dem Fortbewegungsmittel gibt es verschiedene Optionen. Bei einer Ausführungsform umfasst das Fortbewegungsmittel einen Lenker und das Lademodul ist an dem Lenker angebracht. Unter Lenker soll hier die Gesamtheit aus Lenkbügel und Lenkgabel verstanden werden. Dabei befindet sich die Ladeeinheit beim Laden auf Höhe des Lademoduls.
[0012] In einer anderen Ausführungsform ist das Lademodul am Fortbewegungsmittel in Bodennähe angebracht und die Ladeeinheit befindet sich beim Laden zwischen dem Boden und dem Lademodul. Unter Bodennähe wird dabei verstanden, dass sich das Lademodul innerhalb des unteren Drittels einer Gesamthöhe des Fortbewegungsmittels befindet, insbesondere innerhalb der unteren 20% der Gesamthöhe. Bevorzugt umfasst das Fortbewegungsmittel zwischen einem Vorderrad und einem Hinterrad ein Trittbrett, auf dem der Benutzer stehen kann. Vorteilhafterweise ist das Lademodul unter dem Trittbrett, also zwischen Trittbrett und Boden, angebracht.
[0013] In einer Ausführungsform umfasst das Ladesystem mindestens ein Sensormodul, das eingerichtet ist, eine Identität der Parkstation und/oder des Fortbewegungsmittels zu bestimmen. Das Sensormodul umfasst einen Sensor, einen Prozessor und insbesondere einen Datenspeicher. Dabei hat das Sensormodul eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften: Das Sensormodul ist in der Parkstation angebracht und eingerichtet, die Identität des Fortbewegungsmittels zu bestimmen, das an der Parkstation abgestellt ist. Alternativ ist das Sensormodul an dem Fortbewegungsmittel angebracht und eingerichtet, die Identität der Parkstation zu bestimmen, an der das Fortbewegungsmittel abgestellt ist. Es ist auch denkbar, dass sowohl die Parkstation als auch das Fortbewegungsmittel jeweils ein Sensormodul umfassen. Bevorzugt bestimmt das Sensormodul die Identität des Fortbewegungsmittels und/oder der Parkstation über RFID (radio-frequencyidentification). Dazu ist das Fortbewegungsmittel und/oder die Parkstation mit einem Transponder versehen, der eine Kennung umfasst, und das Sensormodul umfasst ein Lesegerät zum Auslesen der Kennung. Die Identität des Fortbewegungsmittels und/oder der Parkstation kann aber auch über Bluetooth oder eine sonstige Funkverbindung bewerkstelligt werden.
[0014] Das Sensormodul löst bevorzugt eine oder mehrere der folgenden Aktionen aus:
- Die Ladeeinheit stellt elektrische Energie bereit, wenn die festgestellte Identität einer definierten Identität entspricht.Somit kann gesteuert werden, welche Fortbewegungsmittel an einer bestimmten Parkstation elektrische Energie beziehen können, z.B. nur die Fortbewegungsmittel eines bestimmten Eigentümers oder eines bestimmten Herstellers.
- Eine Menge der von der Ladeeinheit bereitgestellten elektrischen Energie wird abhängig von der bestimmten Identitätangepasst. Damit lässt sich der Ladevorgang z.B. auf die Kapazität des Akkumulators oder eine maximale Ladegeschwindigkeit oder eine gewünschte Ladedauer anpassen.
- Die Menge der von der Ladeeinheit bereitgestellten elektrischen Energie wird gemessen, der Identität zugeordnetund insbesondere im Datenspeicher unter Angabe der Identität gespeichert. Dies erlaubt z.B. eine Abrechnung und entsprechende Vergütung der von einer Parkstation bezogenen Menge von elektrischer Energie.
- Ein Status von Parkstation und/oder Fortbewegungsmittel wird bestimmt und insbesondere im Datenspeicher unterAngabe der Identität gespeichert. Dies erlaubt es beispielsweise eine Gebrauchs-Historie anzulegen oder bei einemStatus, der einem Fehler entspricht, entsprechende Massnahmen zu ergreifen.
[0015] Das Abschliesssystem zum Abschliessen eines zwei- oder dreirädrigen Fortbewegungsmittels mit elektrischemAntrieb umfasst eine Abschliesseinheit, die in einer ortsfest mit dem Boden verbundenen Parkstation angebracht ist, und ein Abschliessmodul, das an dem Fortbewegungsmittel angebracht ist. Dabei umfasst die Abschliesseinheit oder das Abschliessmodul einen Elektromagneten und das Abschliessmodul bzw. die Abschliesseinheit umfasst als Gegenstück einen Permanentmagneten oder einen zweiten Elektromagneten umfasst. Der Elektromagnet ist eingerichtet, in Zusammenwirkung mit dem Permanentmagneten oder dem zweiten Elektromagneten eine magnetische Kraft zu erzeugen, die das Fortbewegungsmittel relativ zur Parkstation ortsfest hält, und die das Fortbewegungsmittel insbesondere in eine gewünschte Position relativ zur Parkstation bringt. Eine Ausführungsform für den bzw. die Elektromagneten sind jeweils mindestens eine Spule, die mit einem elektrischen Strom beschältet werden kann, um ein Magnetfeld zu erzeugen.
[0016] Ein solches Abschliesssystem ermöglicht es, das Fortbewegungsmittel an der Parkstation zu fixieren bzw. abzuschliessen, sodass es gegen unerwünschtes Fortbewegen gesichert ist. Insbesondere kann nur ein berechtigter Benutzer den bzw. die Elektromagneten und somit die magnetische Kraft ausschalten und das Fortbewegungsmittel von der Parkstation fortbewegen.
[0017] Vorteilhafterweise werden das Abschliesssystem und das oben beschriebene Ladesystem kombiniert. Dies erlaubt es, das Fortbewegungsmittel im abgeschlossenen Zustand an der Parkstation zu laden und beispielsweise erst zum Aufschliessen freizugeben, wenn der Akkumulator einen definierten Ladestand erreicht hat.
[0018] In einer Ausführungsform umfasst das Abschliesssystem zusätzlich mindestens ein Sensormodul, das eingerichtet ist, eine Identität der Parkstation und/oder des Fortbewegungsmittels zu bestimmen. Das Sensormodul umfasst einen Sensor, einen Prozessor und insbesondere einen Datenspeicher und hat eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften. Das Sensormodul ist an der Parkstation angebracht und eingerichtet, die Identität des Fortbewegungsmittels zu bestimmen, das an der Parkstation abgestellt ist. Alternativ ist das Sensormodul an dem Fortbewegungsmittel angebracht und eingerichtet, die Identität der Parkstation zu bestimmen, an der das Fortbewegungsmittel abgestellt ist. Es ist auch denkbar, dass sowohl die Parkstation als auch das Fortbewegungsmittel jeweils ein Sensormodul umfassen. Weitere Ausführungsformen des Sensormoduls finden sich oben im Zusammenhang mit dem Sensormodul des Ladesystems. Es ist auch denkbar, dass das Sensormodul des Ladesystems und das Sensormoduls des Abschliesssystems zusammenfallen.
[0019] Das Sensormodul löst bevorzugt eine oder mehrere der folgenden Aktionen aus:
- Abschliesseinheit und Abschliessmodul halten das Fortbewegungsmittel relativ zur Parkstation ortsfest, wenn die festgestellte Identität einer definierten Identität entspricht. Somit ermöglichen sie ein Fixieren bzw. Abschliessen von Fortbewegungsmitteln eines bestimmten Eigentümers oder Herstellers. Beispielsweise kann ein Benutzer ein Fortbewegungsmittel an einer Parkstation abschliessen und es kann eingerichtet werden, dass nur der Benutzer das Fortbewegungsmittel wieder entsperren oder fortbewegen kann.
- Ein Status von Parkstation und/oder Fortbewegungsmittel wird bestimmt und insbesondere im Datenspeicher unterAngabe der Identität gespeichert. Anwendungsbeispiele dieser Aktion sind oben im Zusammenhang mit dem Ladesystem beschrieben.
[0020] Weiterhin kann das Ladesystem oder das Abschliesssystem zusätzlich ein Kommunikationsmodul umfassen, das in der Parkstation oder an dem Fortbewegungsmittel angebracht ist und eingerichtet ist, kabellos Informationen mit einem entfernten System auszutauschen. Das entfernte System kann beispielsweise ein Mobiltelefon und/oder ein Cloudserver sein. Das Kommunikationsmodul umfasst bevorzugt ein Funkmodul, insbesondere für einen der folgenden Funkstandards: WLAN, Mobilfunk, LoRaWAN oder Bluetooth.
[0021] Die ausgetauschten Informationen umfassen mindestens eines der folgenden Merkmale:
- Information zur Menge der von der Ladeeinheit bereitgestellten elektrischen Energie, was insbesondere für die Abrechnung und Bezahlung verwendet werden kann,
- Information zum Status der Parkstation und/oder des Fortbewegungsmittels, was insbesondere für eine GebrauchsHistorie oder zur Behebung eines Fehlers verwendet werden kann,
- Information zu einem aktuellen Ort des Fortbewegungsmittels, was insbesondere ein Nachverfolgen des Fortbewegungsmittels oder ein Anzeigen aller verfügbaren Fortbewegungsmittel ermöglicht,
- einen Befehl zum Aufschliessen des Fortbewegungsmittels, der auslöst, dass das ortsfeste Halten des Fortbewegungsmittels relativ zur Parkstation beendet wird.
[0022] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fortbewegungsmittel an sich. Das Fortbewegungsmittel umfasst zwei oder drei Räder, einen Lenker zur Steuerung einer Fortbewegungsrichtung, einen elektrischen Antrieb, der eingerichtet ist, mindestens eines der Räder anzutreiben, einen Akkumulator, der elektrisch mit dem Antrieb verbunden ist und eingerichtet ist, Strom für den Antrieb bereitzustellen. Weiterhin umfasst das Fortbewegungsmittel mindestens eines der folgenden Module: ein Lademodul aus dem oben beschriebenen Ladesystem und ein Abschliessmodul aus dem oben beschriebenen Abschliesssystem. Zusätzlich kann das Fortbewegungsmittel mindestens eines derfolgenden oben beschriebenen Module umfassen: ein Sensormodul und ein Kommunikationsmodul.
[0023] Ein anderer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine ortsfeste Parkstation. Die ortsfeste Parkstation für ein zweioder dreirädriges Fortbewegungsmittel mit elektrischem Antrieb umfasst mindestens eine der folgenden Einheiten: die Ladeeinheit aus dem oben beschriebenen Ladesystem und die Abschliesseinheit aus dem oben beschriebenen Abschliesssystem. Zusätzlich kann die Parkstation mindestens eines derfolgenden oben beschriebenen Module umfassen: ein Sensormodul und ein Kommunikationsmodul. Bevorzugt ist die Parkstation fest im Boden, insbesondere am Bodenbelag, verankert oder eingelassen.
[0024] In einer Ausführungsform ist eine Höhe der Parkstation über dem Boden höchstens ähnlich gross wie die Höhe des Trittbretts des Fortbewegungsmittels über dem Boden, sodass das Fortbewegungsmittel zum Laden und/oder Abschliessen auf die Parkstation geschoben werden kann. Bevorzugt umfasst ein Gehäuse der Parkstation eine Vertiefung zur Führung eines Rads des Fortbewegungsmittels beim Abstellvorgang. Eine solche Parkstation ist platzsparend und insbesondere in Verbindung mit einer induktiven Energieübertragung von der Ladeeinheit zum Lademodul, das sich bevorzugt zwischen Trittbrett und Boden befindet, gut geeignet.
[0025] In einer weiteren Ausführungsform ist die Höhe der Parkstation zwischen 50% und 150% einer Gesamthöhe des Fortbewegungsmittels. Bevorzugt umfasst die Parkstation ein Gestell zum Anlehnen oder Einhängen des Fortbewegungsmittels, insbesondere in der Art eines Fahrradständers. Das Fortbewegungsmittel wird beispielsweise dadurch von der Parkstation gehalten, dass der Lenker in das Gestell eingehängt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0026] Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen die Figuren 1 und 2 jeweils eine perspektivische Ansicht eines Fortbewegungsmittels und einer ortsfesten Parkstation mit einem Ladesystem bzw. mit einem Abschliesssystem gemäss Ausführungsformen der Erfindung.
Weg(e) zur Ausführung der Erfindung
[0027] Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Fortbewegungsmittels (1) und einer Parkstation (2), die am Boden (3) befestigt, also ortsfest, ist. Die Befestigung der Parkstation (2) am Boden (3) kann beispielsweise über Schrauben oder über ein Fundament im Boden (3) bewerkstelligt sein. Das Fortbewegungsmittel (1) ist im speziellen Fall der Figur 1 ein E-Scooter, d.h. ein Roller oder Tretroller mit einem elektrischen Antrieb (13). Der elektrische Antrieb (13) wird von einemAkkumulator (12) mit elektrischem Strom gespeist und treibt das Hinterrad des E-Scooters an. Denkbar ist aber auch einFortbewegungsmittel (1) mit drei Rädern, von denen mindestens eines von dem Antrieb (13) angetrieben wird.
[0028] Weiterhin umfasst der E-Scooter in Figur 1 einen Lenker (14), mit dem die Richtung des Vorderrads und damit dieFortbewegungsrichtung gesteuert werden kann, und ein Trittbrett (19), auf dem ein Benutzer während der Fortbewegung stehen kann. Der Akkumulator (12) ist unter dem Trittbrett (19), also zwischen dem Trittbrett (19) und dem Boden (3), angebracht.
[0029] Die Parkstation (2) von Figur 1 dient zum Abstellen, also Parken, des Fortbewegungsmittels (1). Gleichzeitig kann das Fortbewegungsmittel (1) im geparkten Zustand geladen werden. Dazu sind das Fortbewegungsmittel (1) und die Parkstation (2) mit einem Ladesystem versehen. Die Parkstation (2) umfasst eine Ladeeinheit (21), welche elektrische Energie bereitstellt. Das Fortbewegungsmittel (1) umfasst ein Lademodul (11), welches die bereitgestellte elektrische Energie aufnimmt und an den Akkumulator (12) weitergibt. Dazu sind das Lademodul (11) und der Akkumulator (12) elektrisch verbunden.
[0030] Die Übertragung der elektrischen Energie von der Ladeeinheit (21) zum Lademodul (11) kann entweder kabelgebunden oder kabellos erfolgen. Bei einer kabel- oder kontaktgebundenen Übertragung muss entweder ein Stecker undein entsprechendes Gegenstück in der Art einer Steckverbindung zusammengefügt werden, um den elektrischen Kontakt herzustellen, oder das Fortbewegungsmittel (1) muss relativ zur Parkstation (2) so ausgerichtet werden, dass sich entsprechende Kontaktflächen am Fortbewegungsmittel (1) und an der Parkstation (2) berühren.
[0031] Bei einer kabel- und kontaktlosen Verbindung ist die genaue Ausrichtung von Fortbewegungsmittel (1) und Parkstation (2) von untergeordneter Bedeutung. Der Abstand zwischen Ladeeinheit (21) und Lademodul (11) darf aber nicht zu gross sein, um eine hohe Effizienz der Energieübertragung zu erreichen. Insbesondere ist der Abstand kleiner als 1 cm. Die Energieübertragung ohne Kabel findet induktiv statt. Dazu umfasst die Ladeeinheit (21) eine Sendespule, durch welche ein Wechselstrom fliesst, was ein wechselndes Magnetfeld erzeugt. Das Lademodul (11) umfasst eine Empfangsspule, in der durch das Magnetfeld eine Spannung induziert wird, die zum Laden des Akkumulators (12) dient. Alternativ zur induktiven Energieübertragung ist auch eine kapazitive Energieübertragung denkbar.
[0032] In Figur 1 ist das Lademodul (11) am Fortbewegungsmittel (1) in der Nähe des Bodens (3) angebracht, nämlich insbesondere unterhalb des Trittbretts (19) und neben dem Akkumulator (12). Die Ladeeinheit (21) befindet sich beim Laden zwischen dem Boden (3) und dem Lademodul (11). Dies stellt einen definierten Abstand zwischen Ladeeinheit (21) und Lademodul (11) sicher, der klein genug für eine effiziente Energieübertragung ohne Kabel ist und z.B. höchstens 5 cm beträgt. In Figur 2 ist die gesamte Parkstation (2) anders gestaltet. Die Ladeeinheit (21) ist einem grösseren Abstand vom Boden (3) angebracht, z.B. in ungefähr 1 m Höhe. Entsprechend ist das Lademodul (11) am Lenker (14) angebracht. Gezeigt ist hier eine Ausführungsform mit Energieübertragung über ein Kabel (21a) an der Ladeeinheit (21), das über einen Stecker, insbesondere mechanisch oder magnetisch, mit dem Lademodul (11) verbunden werden kann.
[0033] Die Parkstation (2) von Figur 1 umfasst weiterhin ein Sensormodul (25). Das Sensormodul (25) kann die Identität des Fortbewegungsmittels (1) bestimmen. Dazu umfasst das Sensormodul (25) einen Sensor, z.B. ein RFID-Lesegerätzum Auslesen einer RFID-Kennung eines Transponders am Fortbewegungsmittel (1). Weiterhin umfasst das Sensormodul(25) einen Prozessor zur Verarbeitung der Identitätsdaten und bevorzugt auch einen Datenspeicher, in dem die Identität gespeichert werden kann, insbesondere auch in historisierter Form als chronologischer Verlauf der an der Parkstation (2) abgestellten Fortbewegungsmittel (1).
[0034] Weiterhin umfasst die Parkstation (2) von Figur 1 ein Kommunikationsmodul (26), das kabellos Informationen mit einem entfernten System austauschen kann. Solche Informationen können beispielsweise sein: eine Information zur Menge der von der Ladeeinheit (21) bereitgestellten elektrischen Energie, eine Information zum Status der Parkstation (2) oder auch zum Status des Fortbewegungsmittels (1), z.B. dessen Ladestand, eine Information zur Identität des aktuell an der
Parkstation (2) abgestellten Fortbewegungsmittels (1). Weiterhin kann die Parkstation (2) über das Kommunikationsmodul (2) auch Befehle erhalten, z.B. bezüglich des Ladens oder einer Ladegeschwindigkeit oder bezüglich des Freigebens des Fortbewegungsmittels (1). Dazu umfasst das Kommunikationsmodul (26) einen Funksender und -empfänger, bevorzugtein WLAN-, LoRaWAN-, Mobilfunk- oder Bluetooth-Modul.
[0035] Als Beispiel für ein solches entferntes System (4), mit dem das Kommunikationsmodul (16, 26) Informationen austauscht, ist in Figur 2 ein Mobiltelefon (4) dargestellt. Dies kann beispielsweise das Mobiltelefon eines Benutzers sein, der auf diese Weise Informationen über den Ladestand oder die Verfügbarkeit des Fortbewegungsmittels (1) erhalten oder das Fortbewegungsmittel (1) freischalten kann. Alternativ oder zusätzlich kann das entfernte System (4) auch ein Server sein, z.B. der Cloudserver des Eigentümers des Fortbewegungsmittels (1), sodass dieser Informationen über den Zustand der Parkstation (2) und des Fortbewegungsmittels (1) erhalten kann oder auch das Fortbewegungsmittel (1) sperren kann.
[0036] Ansonsten zeigt Figur 2 ebenfalls eine perspektivische Ansicht eines Fortbewegungsmittels (1) und einer ortsfesten Parkstation (2) mit einem Ladesystem, das eine Ladeeinheit (21) und ein Lademodul (11) umfasst. Zur räumlichen Anordnung von Ladeeinheit (21) und Lademodul (11) siehe oben. Figur 2 zeigt aber zusätzlich ein Abschliesssystem zum Abschliessen eines zwei- oder dreirädrigen Fortbewegungsmittels (1), insbesondere des E-Scooters aus Figur 1. Ein solches Abschliesssystem ermöglicht es, dass nur berechtigte Nutzer das Fortbewegungsmittel (1) von der Parkstation (2) fortbewegen und nutzen können. Denkbar ist über die Ausführungsformen von Parkstationen (2) in den Figuren 1 und 2 hinaus aber auch eine simple Parkstation (2), welche nur das Abschliesssystem, nicht aber das Ladesystem umfasst. Eine solche simple Parkstation (2) kann z.B. vor einem Einkaufsgeschäft angebracht werden, sodass der Benutzer eines Fortbewegungsmittels (1) dieses für die Zeit des Einkaufs abschliessen kann, um es danach wieder zur Verfügung zu haben. Gleichzeitig kann eine solche simple Parkstation sogar ohne Stromanschluss auskommen und ist kostengünstig in Herstellung und Installation.
[0037] Für das Abschliesssystem in Figur 2 umfasst das Fortbewegungsmittel (1) ein Abschliessmodul (17) und die Parkstation (2) eine Abschliesseinheit (27). Das Abschliessmodul (17) umfasst einen Elektromagneten (18), welcher mit Strom beschälten werden kann, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Die Abschliesseinheit (27) umfasst einen Permanentmagneten (28) oder einen zweiten Elektromagneten, der mit Strom beschälten werden kann, sodass das Abschliessmodul (17) und die Abschliesseinheit (27) relativ zueinander durch die magnetische Kraft fixiert, also ortsfest gehalten, werden können. Dieser Abschliessmechanismus ist einerseits einfach zu bedienen, da er keine mechanische Verbindung zwischen Abschliessmodul (17) und Abschliesseinheit (27) benötigt, die kompliziert sein könnte herzustellen oder die abgenützt sein könnte, und da er elektrisch schaltbar ist. Andererseits kann die magnetische Kraft des Abschliessmechanismus auch zu einer genauen Ausrichtung des Fortbewegungsmittels (1) relativ zur Parkstation (2) benutzt werden. Dies ist insbesondere hilfreich, wenn das Fortbewegungsmittel (1) an der Parkstation (2) auch geladen werden soll wie oben beschrieben.
[0038] Die Ausführungsform der Figur 2 unterscheidet sich weiterhin dadurch von derjenigen in Figur 1, dass das Fortbewegungsmittel (1) ein Sensormodul (15) sowie ein Kommunikationsmodul (16) umfasst. In diesem Fall kann der Benutzer oder der Hersteller also direkt mit dem Fortbewegungsmittel (1) kommunizieren. Denkbar ist aber auch, dass sowohl das Fortbewegungsmittel (1) als auch die Parkstation (2) ein Sensormodul (15, 25) und/oder ein Kommunikationsmodul (16, 26) umfassen.
[0039] Das Sensormodul (15) in Figur 2 ist eingerichtet, eine Identität der Parkstation (2) zu bestimmen, an der das Fortbewegungsmittel (1) abgestellt ist. Die Identität der Parkstation (2) lässt wiederum eine Aussage über den Ort des Fortbewegungsmittels (1) zu. Ausserdem kann das Sensormodul (15) oder auch das Kommunikationsmodul (16) auslösen, dass der mindestens eine Elektromagnet mit Strom beschältet und das Fortbewegungsmittel (1) somit an der Parkstation (2) abgeschlossen wird, insbesondere auch automatisch, d.h. ohne Interaktion des Benutzers, z.B. sobald ein Fortbewegungsmittel in einer gewünschten Position an der Parkstation abgestellt wird. Diese Aktion kann davon abhängig gemacht werden, ob die vom Sensormodul (15) festgestellte Identität einer definierten Identität entspricht. Für weitere Aktionen, die aufgrund der Informationen von Sensormodul (15) oder Kommunikationsmodul (16) durchgeführt werden können, wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
[0040] Bevorzugt sendet das Kommunikationsmodul (16) aber Informationen über den aktuellen Ort des Fortbewegungsmittels (1) an einen Server, der eine Verwaltung und Anzeige der Verfügbarkeit verschiedener Fortbewegungsmittel (1) vornimmt. Ein Benutzer kann nun über eine Anfrage an den Server das Fortbewegungsmittel (1) an einem bestimmten Ort reservieren. Insbesondere kann der Server auch einen Befehl zum Abschliessen oder Aufschliessen sowie zum Laden oder zum Ladestopp an das Kommunikationsmodul (16) übertragen. So lässt sich das Fortbewegungsmittel in einer Ausführungsform über eine App auf dem Mobiltelefon des Benutzers entriegeln, indem die App einen Aufschliessbefehl an das Kommunikationsmodul sendet.
[0041] Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und in auch anderer Weise innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims (10)

Patentansprüche
1. Ladesystem zum Laden eines Akkumulators (12) eines zwei- oder dreirädrigen Fortbewegungsmittels (1) mit elektrischem Antrieb (13), umfassend
- eine Ladeeinheit (21), die in einer ortsfest mit dem Boden (3) verbundenen Parkstation (2) angebracht ist undeingerichtet ist, elektrische Energie bereitzustellen,
- ein Lademodul (11), das an dem Fortbewegungsmittel (1) angebracht ist, elektrisch mit dem Akkumulator (12)verbunden ist und eingerichtet ist, die von der Ladeeinheit (21) bereitgestellte elektrische Energie aufzunehmen und den Akkumulator (12) für einen Betrieb des Antriebs (13) aufzuladen.
2. Ladesystem gemäss Anspruch 1,
wobei die elektrische Energie von der Ladeeinheit (21) zum Lademodul (11) kabellos, insbesondere induktiv, übertragen wird.
3. Ladesystem gemäss Anspruch 1 oder 2,
wobei das Fortbewegungsmittel (1) einen Lenker (14) umfasst,
wobei das Lademodul (11) an dem Lenker (14) oder in Bodennähe angebracht ist und
wobei sich die Ladeeinheit (21) beim Laden auf Höhe des Lademoduls (11) befindet.
4. Ladesystem gemäss Anspruch 1 oder 2,
wobei das Lademodul (11) am Fortbewegungsmittel (1) in Bodennähe angebracht ist und
wobei sich die Ladeeinheit (21) beim Laden zwischen dem Boden (3) und dem Lademodul (11) befindet.
5. Ladesystem gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich umfassend
- mindestens ein Sensormodul (25), das eingerichtet ist, eine Identität der Parkstation (2) und/oder des Fortbewegungsmittels (1) zu bestimmen,
wobei das Sensormodul (25) einen Sensor, einen Prozessor und insbesondere einen Datenspeicher umfasst, wobei das Sensormodul (25) eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften hat:
- das Sensormodul (25) ist in der Parkstation (2) angebracht und eingerichtet, die Identität des Fortbewegungsmittels
(1) zu bestimmen, das an der Parkstation (2) abgestellt ist,
- das Sensormodul (25) ist an dem Fortbewegungsmittel (1) angebracht und eingerichtet, die Identität der Parkstation
(2) zu bestimmen, an der das Fortbewegungsmittel (1) abgestellt ist,
wobei das Sensormodul (25) eine oder mehrere der folgenden Aktionen auslöst:
- die Ladeeinheit (21) stellt elektrische Energie bereit, wenn die Identität einer definierten Identität entspricht,
- eine Menge der von der Ladeeinheit (21) bereitgestellten elektrischen Energie wird abhängig von der bestimmtenIdentität angepasst,
- die Menge der von der Ladeeinheit (21) bereitgestellten elektrischen Energie wird gemessen, der Identität zugeordnet und insbesondere im Datenspeicher unter Angabe der Identität gespeichert,
- ein Status von Parkstation (2) und/oder Fortbewegungsmittel (1) wird bestimmt und insbesondere im Datenspeicherunter Angabe der Identität gespeichert.
6. Abschliesssystem zum Abschliessen eines zwei- oder dreirädrigen Fortbewegungsmittels (1) mit elektrischem Antrieb(13), umfassend
- eine Abschliesseinheit (27), die in einer ortsfest mit dem Boden (3) verbundenen Parkstation (2) angebracht ist,
- ein Abschliessmodul (17), das an dem Fortbewegungsmittel (1) angebracht ist,
wobei die Abschliesseinheit (27) oder das Abschliessmodul (17) einen Elektromagneten (28) umfasst und wobei das Abschliessmodul (17) bzw. die Abschliesseinheit (27) als Gegenstück einen Permanentmagneten (18) oder einen zweiten Elektromagneten umfasst,
wobei der Elektromagnet (28) eingerichtet ist, in Zusammenwirkung mit dem Permanentmagneten (18) oder dem zweiten Elektromagneten eine magnetische Kraft zu erzeugen, die das Fortbewegungsmittel (1) relativ zur Parkstation (2) ortsfest hält, und insbesondere die das Fortbewegungsmittel (1) in eine gewünschte Position relativ zur Parkstation (2) bringt.
7. Abschliesssystem gemäss Anspruch 6, zusätzlich umfassend
- mindestens ein Sensormodul (15), das eingerichtet ist, eine Identität der Parkstation (2) und/oder des Fortbewegungsmittels (1) zu bestimmen,
wobei das Sensormodul (15) einen Sensor, einen Prozessor und insbesondere einen Datenspeicher umfasst, wobei das Sensormodul (15) eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften hat:
- das Sensormodul (15) ist an der Parkstation (2) angebracht und eingerichtet, die Identität des Fortbewegungsmittels
(1) zu bestimmen, das an der Parkstation (2) abgestellt ist,
- das Sensormodul (15) ist an dem Fortbewegungsmittel (1) angebracht und eingerichtet, die Identität der Parkstation
(2) zu bestimmen, an der das Fortbewegungsmittel (1) abgestellt ist,
wobei das Sensormodul (15) eine oder mehrere der folgenden Aktionen auslöst:
- Abschliesseinheit (27) und Abschliessmodul (17) halten das Fortbewegungsmittel (1) relativ zur Parkstation (2)ortsfest, wenn die Identität einer definierten Identität entspricht,
- ein Status von Parkstation (2) und/oder Fortbewegungsmittel (1) wird bestimmt und insbesondere im Datenspeicherunter Angabe der Identität gespeichert.
8. Ladesystem oder Abschliesssystem gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich umfassend
- ein Kommunikationsmodul (16, 26), das in der Parkstation (2) oder an dem Fortbewegungsmittel (1) angebracht istund eingerichtet ist, kabellos Informationen mit einem entfernten System (4), insbesondere einem Mobiltelefon oder einem Cloudserver, auszutauschen,
wobei die Informationen mindestens eines der folgenden Merkmale umfassen:
- Information zur Menge der von der Ladeeinheit (21) bereitgestellten elektrischen Energie,
- Information zum Status der Parkstation (2) und/oder des Fortbewegungsmittels (1),
- Information zu einem aktuellen Ort des Fortbewegungsmittels (1),
- einen Befehl zum Aufschliessen des Fortbewegungsmittels (1), der auslöst, dass das ortsfeste Halten des Fortbewegungsmittels (1) relativ zur Parkstation (2) beendet wird.
9. Fortbewegungsmittel (1), umfassend
- zwei oder drei Räder,
- einen Lenker (14) zur Steuerung einer Fortbewegungsrichtung,
- einen elektrischen Antrieb (13), der eingerichtet ist, mindestens eines der Räder anzutreiben,
- einen Akkumulator (12), der elektrisch mit dem Antrieb (13) verbunden ist und eingerichtet ist, Strom für den Antrieb(13) bereitzustellen,
weiterhin umfassend mindestens eines der folgenden Module:
- ein Lademodul (11) aus dem Ladesystem gemäss einem der Ansprüche 1 -5,
- ein Abschliessmodul (17) aus dem Abschliesssystem gemäss einem der Ansprüche 6 oder 7,und insbesondere umfassend mindestens eines der folgenden Module:
- ein Sensormodul (15) gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 5 und 7,
- ein Kommunikationsmodul (16) gemäss Anspruch 8.
10. Ortsfeste Parkstation (2) für ein zwei- oder dreirädriges Fortbewegungsmittel (1) mit elektrischem Antrieb (13), umfassend mindestens eine der folgenden Einheiten:
- die Ladeeinheit (21) aus dem Ladesystem gemäss einem der Ansprüche 1-5,
- die Abschliesseinheit (27) aus dem Abschliesssystem gemäss einem der Ansprüche 6 oder 7,und insbesondere umfassend mindestens eines der folgenden Module:
- ein Sensormodul (25) gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 5 und 7,
- ein Kommunikationsmodul (26) gemäss Anspruch 8.
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