DE102010036599A1

DE102010036599A1 - Fahrbahnsystem für elektromotorisch angetriebene Landfahrzeuge

Info

Publication number: DE102010036599A1
Application number: DE102010036599A
Authority: DE
Original assignee: SCHORR HERMANN HEINRICH
Current assignee: SCHORR HERMANN HEINRICH
Priority date: 2009-08-29
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2011-03-10
Also published as: DE202009011611U1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrbahnsystem für elektromotorisch angetriebene Landfahrzeuge (13) mit einer Vielzahl von in einer ausgerichteten Strecke auseinanderliegend angeordneten Induktormodulen (1) in der Fahrbahn (26). Das Fahrzeug (13) weist einen induktiven Stromabnehmer auf. Im Rahmen eines Energiemanagements ist vorgesehen, dass ein dem Induktormodul zugeordneter elektronischer Schalter (3) von einem in einem Signalgeber (22) in dem Fahrzeug (13) generierten Signal mindestens einschaltbar ist, wobei der Signalgeber (22) das Signal in Abhängigkeit von dem ermittelten Energiebedarf des Fahrzeugs (13) generiert und einer Sendeschaltung mit Antenne (21) und/oder einer Sendespule oder einem Infrarot- oder Lasersender zuführt, die das Signal unmoduliert oder mit einer Trägerfrequenz moduliert leitungsfrei überträgt, dass der Fahrbahn (26) und/oder den Induktormodulen (1) mindestens ein Empfänger für die elektromagnetisch oder mittels eines anderen Trägermediums übertragenen Signale und eine Auswertschaltung zum Extrahieren der Signale zugeordnet sind und dass abhängig vom empfangenen Signal der Empfänger mindestens das Einschalt-eneriert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrbahnsystem für elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Ein solches Fahrbahnsystem ist aus der EP 0 289 868 A2 bekannt. Das Induktormodul überträgt dabei Energie an das induktiv gekoppelte Fahrzeug während des Überfahrens des Induktormoduls leitungslos. Die Module werden über elektronische Schalter an die Energieversorgungsquelle geschaltet, wenn sich das Fahrzeug in diesem Modulabschnitt befindet. Dadurch wird die Verlustleistung reduziert, da nur das Induktormodul aktiviert ist, das gerade überfahren wird. Die Energieübertragung erfolgt in bekannter Weise hochfrequent und mit hoher Spannung auf die Magnetspulen des Stromabnehmers im Fahrzeug. Die Spulen des Abnehmersystems generieren durch das magnetische Feld beim Durchfahren des magnetischen Feldes einen Ladestrom, der entweder dem Elektromotor des Fahrzeugs nach Umsetzung direkt zugeführt wird, oder in einen Pufferspeicher des Fahrzeuges gepuffert und bedarfsweise entnommen wird. Als Puffer können z. B. Akkumulatoren bekannter Bauart oder auch Kondensatoren verwendet werden. Soll eine Fahrzeugstrecke von beispielsweise ein oder zwei Kilometern überbrückbar sein, so sind Akkumulatoren im Fahrzeug anzuordnen, damit eine Stromreserve stets zur Verfügung steht. Das Übertragungssystem ist in der Schrift im Detail beschrieben und wird im Bezug auf die Erfindung als bekannt vorausgesetzt.
Aus der DE 693 26 762 T2 ist ebenfalls ein modulares Stromübertragungsnetz aus speziellen Stromerzeugern, nämlich hochfrequenten Stromresonanzkreisen (Induktormodule) bekannt, um Energie leitungsfrei an ein darüber fahrendes Fahrzeug übertragen zu können, dass ein Stromabnehmer mit einem induktiven Stromerzeuger aufweist, der beim Durchfahren des Magnetfeldes des Induktormoduls die generierte Leistung an einen Fahrzeugakkumulator oder einen elektrischen Motor abgibt. Solche modularen Konzepte können sowohl im Straßen- als auch im Schienenbereich, aber auch für Aufzüge oder dergleichen, verwendet werden. Die einzelnen Module sind ebenfalls über Schalter an eine Stromversorgungsquelle anschaltbar, um die Anzahl der magnetischen Wechselfelder beim Befahren eines damit ausgelegten Fahrbahnsystems zu minimieren. Hierfür ist eine spezielle Steuerung vorgesehen, die die Energie nur dann, wenn sich das Fahrzeug über dem Induktormodul befindet, überträgt. Das System erkennt dabei die Bewegung des Fahrzeuges und schaltet die entsprechenden Stromquellen an die Induktormodule an.
Ferner ist in der DE-PS 29 16 558 eine leitungslose Energieübertragung von einem Induktormodul zu einem Fahrzeug beschrieben. Die beim Durchfahren übertragene Energie wird entweder den Motoren direkt zugeführt oder in einem fahrzeugeigenen Akkumulator gepuffert. Systeme ähnlicher Art sind auch aus der DE 693 30 516 T2 und der DE 202 09 542 U1 bekannt.
Ausgehend vom bekannten Stand der Technik, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, das Fahrbahnsystem so weiterzubilden, dass ein effizientes Energiemanagement und auch eine Energieverbrauchserfassung ermöglicht wird, um ein dem tatsächlichen Verbrauch angepasstes Abrechnungssystem praktizieren zu können, und eine Sicherungsfunktion des fahrbaren Systems realisierbar ist.
Gelöst wird die Aufgabe durch Ausgestaltung des Fahrbahnsystems gemäß der im Anspruch 1 enthaltenen technischen Lehre.
Gemäß der Lehre der Erfindung ist vorgesehen, dass der elektronische Schalter, über den das Induktormodul in der Fahrbahn mit Energie gespeist wird, von einem in einem Signalgeber in dem Fahrzeug generiertes Signal mindestens einschaltbar ist, wobei der Signalgeber das Signal in Abhängigkeit von dem ermittelten Energiebedarf des Fahrzeugs generiert und einer Sendeschaltung und/oder einer Sendespule oder einem Infrarot- oder Lasersender zuführt, die das Signal unmoduliert oder mit einer Trägerfrequenz moduliert leitungsfrei überträgt, dass der Fahrbahn oder den Induktormodulen mindestens ein Empfänger für die elektromagnetisch oder mittels eines anderen Trägermediums übertragenen Signale und eine Auswertschaltung zum Extrahieren der Signale zugeordnet sind und dass abhängig vom empfangenen Signal der Empfänger mindestens das Einschalt-Steuersignal für den elektronischen Schalter generiert. Die Erfindung ist auch auf solche Fahrbahnsysteme anwendbar, bei denen die Induktormodule nicht einzeln über einen elektronischen Schalter, sondern mehrere zu Gruppen entweder in Reihe oder parallel zusammengefasst angesteuert werden. Des Weiteren kann das Fahrzeug die Impulse durch unterschiedliche Medien, wie magnetische Wellen, z. B. Infrarotlicht oder Laser, übertragen. Dies hängt jeweils von der benötigten Sendereichweite ab und welches System bevorzugt wird. Das Abschaltsignal kann der Signalgeber ebenfalls generieren. Dieses kann aber auch vom Induktormodul erzeugt und an das Fahrzeug oder einen Zentralrechner übertragen werden.
Zur Realisierung eines Sicherungssystems ist vorgesehen, dass zusätzlich zu dem dem Fahrzeug zuordenbaren Erkennungssignal auch Bewegungszustandssignale generiert und zur Auswertung übertragen werden. Beispielsweise kann mit Auslösen eines Airbagsignals einer elektronischen Ansteuerung eines Airbags der Signalgeber ein Stromabschaltsignal an den Empfänger übertragen, das dazu verwendet wird, um das Induktormodul zu deaktivieren, über dem sich das Fahrzeug befindet. Ferner können die nicht essentiellen Stromkreise im Fahrzeug automatisch abgeschaltet und/oder ein Warnlicht angesteuert werden. Auch kann vorgesehen sein, dass die Standortdaten das Datum und die Uhrzeit automatisch an eine Rettungsstation oder Zentrale gesendet wird. Es erfolgt praktisch eine automatische Unfallmitteilung und eine Abschaltung der Stromversorgung im unmittelbaren Bereich des Fahrzeugs. Weiterhin können die Bewegungssignale auch an die nachfolgenden Verkehrsteilnehmer übertragen werden, so dass in den Fahrzeugen eine Unfallwarnung anzeigbar ist. Es versteht sich dabei von selbst, dass die Fahrzeuge mit entsprechenden Auswerteschaltungen auszustatten sind.
Das Fahrzeug bestimmt nach der Einrichtung, zu welchem Zeitpunkt und während welcher Zeit Energie leitungslos aufgenommen werden soll. Das Fahrzeug bestimmt also auch die aufgenommene Energiemenge, wodurch die Voraussetzungen für ein kundenfreundliches Abrechnungssystem gegeben sind. Wenn das Fahrzeug beispielsweise eine Gefällstrecke herunterfährt, so braucht es keine Energie aufzunehmen, es sei denn, dass das Energiemanagementsystem des Fahrzeugs für bestimmte Energieverbraucher, wie Fernlicht, Heizung usw., benötigt oder beispielsweise die Nachladung des Energiespeichers verlangt. Als Leistungsspeicher kommen beispielsweise Nickel-Metallhydrid oder Lithium-Ionen, Akkumulatoren oder Hochleistungskondensatoren, die blitzschnell aufladbar sind und die Elektromotoren antreiben, aber auch mechanische Energiespeicher, wie Energiekreisel, die mit ca. 40.000 Umdrehungen verlustfrei im Vakuum rotieren, kommen in Betracht, um Energie hieraus wieder an das Fahrzeug abzugeben, wobei nicht nur der Motor, sondern auch alle anderen Funktionseinheiten, einschließlich dem Licht, elektrische Energieverbraucher darstellen. Natürlich kann auch der Motor bei entsprechender Ausbildung auf Generatorbetrieb beim Befahren einer abschüssigen Fahrbahn umgeschaltet werden, wenn er entsprechend ausgelegt ist, und die dann generierte Energie kann den Speichern zugeführt werden, so dass kein weiterer Energieaufnahmebedarf besteht. Ebenso kann auch Bremsenergie in elektrische Energie umgesetzt und zusätzlich mitgespeichert werden, um die Energieaufnahme reduzieren zu können.
Die Erfindung ist grundsätzlich auf jedes Fahrbahnsystem anwendbar, beispielsweise auf ein Straßenbahnsystem, das von Elektroautomobilen, Lastwagen, Bussen oder anderen elektrisch angetriebenen Fahrzeugen befahren wird, oder auch auf schienengebundene Fahrbahnsysteme, beispielsweise Straßenbahnen oder das Streckennetz der Deutschen Bahn. Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei Fahrbahnsystemen Anwendung finden, die innerbetrieblich ausgelegt sind, beispielsweise Fabrikhallen, die mit Elektrofahrzeugen, wie Gabelstapler und dergleichen, befahren werden. Dasselbe trifft auch für Flughäfen zu, in denen elektrobetriebene Fahrzeuge zum Einsatz kommen.
Das vom Signalgeber im Fahrzeug generierte Signal kann neben dem reinen Energieanforderungssignal auch andere Informationen zusätzlich enthalten. Es ist deshalb vorgesehen, dass das Signal als digital codiertes Signal generiert wird und neben dem bei der Energieanforderung mindestens generierten Einschaltsignal ein dem Fahrzeug zuordenbares Kennungssignal beinhaltet, z. B. das Kraftfahrzeugkennzeichen, den Kraftfahrzeughalter, Nummer des Schienenfahrzeugs oder andere Informationen. Diese zusätzlichen Informationen müssen nicht von dem elektronischen Schalter, der die Induktormodule einschaltet, ausgewertet werden. Sie können von der ihm zugeordneten Empfängerschaltung auch an einen in das Fahrbahnsystem eingebundenen Zentralrechner weitergereicht werden. Dieser Zentralrechner ermittelt anhand des Einschaltzeitraumes die an das Fahrzeug abgegebene Energie.
Befinden sich im Abschnittsbereich einer Serienmodulanordnung mehrere Fahrzeuge oder befinden sich zwei Fahrzeuge zur gleichen Zeit über ein- und demselben Induktormodul, so kann das Fahrzeug auch die Leistungsaufnahme selbst ermitteln und nach Abschluss der Energieaufnahme ein Schlusssignal senden, das der Zentralrechner ebenfalls auswerten kann. Es ist in jedem Fall möglich, die tatsächlich auch vom Fahrzeug aufgenommene Energie dem Fahrzeughalter zuordnen und berechnen zu können. Über solche Abgleiche lässt sich auch feststellen, ob das System fehlerfrei arbeitet bzw. im Fahrzeug gegebenenfalls kein geeichter Energiemengenzähler vorhanden ist. Der Kunde hat darüber hinaus auch die Möglichkeit, wenn ein entsprechender Energieaufnahmezähler im Fahrzeug vorhanden ist, beispielsweise die Monatsabrechnung anhand seiner Ermittlungen überprüfen zu können.
Ein Fahrzeug, das in das Fahrbahnsystem eingebunden ist, sollte nach jedem Anfahren Signale generieren, wenn Energie benötigt wird oder eine Fahrterfassung erfolgen soll. Es ist ebenfalls bei jedem vollständigen Abbremsen, also dann wenn das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist, empfehlenswert, von dem Signalgeber unter Auswertung der Einschaltdauer der Stromabnahme oder des Induktormoduls und unter Angabe des Datums und der Uhrzeit und der aufgenommenen Energiemenge Signale generieren zu lassen, die an den mit dem Zentralrechner gekoppelten Empfänger übertragbar sind. Die Datums- und Uhrzeitangabe kann entweder vom Fahrzeug selbst übertragen werden oder aber zugeordnet vom Zentralrechner angegeben werden. Es ist ersichtlich, dass beim Vorhandensein einer entsprechenden Fahrbahn, die mit Induktormodulen bestückt ist, alle Strecken, auch sehr lange, befahrbar sind ohne dass sich der Benutzer des Fahrzeuges über eine Nachladung der Akkumulatoren und der Verbrauchserfassung Gedanken machen muss. Ebenso ist sichergestellt, dass eine nutzungsdauerorientierte, individuelle Energieaufnahmeerfassung des Fahrzeuges erfolgt.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass jedem Induktormodul ein Geo-Tag-Datum zugeordnet ist und dass das Geo-Tag-Datum beim Überfahren des Induktormoduls aus dem Speicher ausgelesen und/oder an den Zentralrechner oder an das Fahrzeug übertragen und verarbeitet wird. Damit kann sogar angegeben werden, welches örtlich vom Fahrzeug zugeschaltete Induktormodul in die Energieübertragung einbezogen worden ist. Wenn darüber hinaus dem Geo-Tag-Datum Kalender-, Datums- und Uhrzeitdaten zugeordnet werden, ist beispielsweise der Fahrverlauf des Fahrzeuges zumindest vom Rechner im Fahrzeug dokumentierbar, so dass diese Daten auch für ein elektronisches Fahrtenbuch verwendet werden können. Sofern die Daten an einen Zentralrechner übertragen werden, können über diese auch Mautgebühren für die Straßenbenutzung individuell erfasst und berechnet werden. Handelt es sich um eine mautgebührenpflichtige Straße, so braucht der Benutzer auch hier keine Aufwände zu betreiben, da seine Fahrstrecke automatisch erfasst und damit auch die Mautgebühren berechnet und gegebenenfalls auch automatisch abgebucht werden können.
Das Geo-Tag-Datum kann aber auch gemeinsam mit den übrigen Daten an den Zentralrechner übertragen werden. Diese Daten können auch zu der Übertragung des mindestens notwendigen Einschaltsignals für ein Induktormodul zur Energieübertragung an einen Zentralrechner oder einen anderen Rechner übertragen werden. Hierzu eignen sich beispielsweise WLAN, UMTS, GSM, Bluetooth oder andere Funkübertragungsnetze, deren Protokolle und Übertragungssequenzen von der Fahrzeugelektronik genutzt werden. Auch ist es möglich, über eine dieser Netzstrukturen die Übertragung vorzunehmen. Die Übertragung selbst kann aber auch mittels elektromagnetischer hochfrequenter Wellen erfolgen; sie ist grundsätzlich auch beispielsweise mittels Laser- oder Infrarotlicht zu einem Empfänger längs der Fahrbahn möglich. Die Verbrauchsdaten oder Fahrzeugdaten können auch in Zeitintervallen automatisch übertragen werden, um so die Überlastung des Funknetzes zu vermeiden.
Im Fahrzeug kann aber auch ein Kartenleser, z. B. für eine Zahl- oder Kreditkarte, vorhanden sein, der den Signalgeber steuert. Nur dann, wenn eine Zahl- oder Kreditkarte eingeführt ist, wird der Signalgeber aktiv geschaltet, so dass beispielsweise nach Beendigung einer Fahrt oder einer bestimmten Fahrtstrecke die Abbuchung einer verbrauchten Energie und/oder der Mautgebühren unmittelbar erfolgen kann. Auch kann über dieses System im Vorfeld festgestellt werden, ob der Fahrzeughalter Bonität genießt. Anderenfalls kann die Kredit- oder Fahrkarte auch eine Sperrung des Signalgebers und des Fahrzeugs veranlassen, wenn die Bonität nicht gegeben ist. In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine Freischaltung des Signalgebers im Fahrzeug vom Zentralrechner erfolgt, beispielsweise wenn die Bonität des Fahrzeughalters überprüft ist. Dies setzt immer eine Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und dem Zentralrechner, mit dem diese Abwicklungen gesteuert werden, voraus.
In einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass am Fahrzeug ein RFID-Transponder vorgesehen ist und dass im Fahrbahnsystem einem jeden Induktormodul zugeordnet ein Lesegerät zum Auslesen der Transponderkennung vorgesehen ist. Das Lesegerät überträgt die Daten an den Zentralrechner. Der Zentralrechner kann beispielsweise die Angaben, die er im Datenformat vom Fahrzeug erhält, mit denen des Transponders vergleichen und bei Feststellung der Identität des Fahrzeugs die Energieverbrauchsabrechnung erstellen. Ebenso kann dieses System dazu verwendet werden, um gestohlene Fahrzeuge aus den Verkehr zu ziehen, zu welchem Zweck ein Blockiersignal gesendet wird, das das Fahrzeug empfängt. An einem Display wird der Fahrer aufgefordert, die Fahrt nicht mehr fortzusetzen, da die Energieversorgung anderenfalls abgeschaltet wird. Grundsätzlich kann das Abschaltsignal für den Energieverbrauch auch vom Fahrzeug gesendet werden. Das überfahrene Induktormodul kann aber auch nach der Energieübertragungsphase den Zentralrechner direkt die Abnahmezeit bzw. die Energiemenge signalisieren und selbstständig abschalten, wenn sich das Fahrzeug von dem Induktormodul entfernt hat.
Durch die Erfindung wird es möglich, ein effektives Energiemanagementsystem in einem Fahrzeug im Verbund mit einem Fahrbahnsystem zu realisieren, bei dem die Energie kontinuierlich dem Fahrzeug zugeführt wird, und zwar nur im Bedarfsfall. Für den Nutzer entfällt gegenüber dem Stand der Technik die lange Aufladezeit von Akkumulatoren. Die Induktormodule können in eine bestehende Fahrbahn in eingebrachte nutenförmige Ausnehmungen eingebracht und wieder verschlossen werden, so dass auch herkömmliche Straßen in dieses System eingebunden werden können. Die Energieversorgung kann durch eine Gleichstrom- oder Wechselstromzuleitung erfolgen. Entsprechend sind die Generatoren der Induktormodule auszubilden, damit sie die benötigten hochfrequenten magnetischen Felder generieren.
Wenn die Fahrzeuge mit einem Energiespeicher der beschriebenen Art ausgestattet sind, kann auch eine kurze Strecke überbrückt werden, die nicht mit Induktormodulen besetzt ist. Dies kann auf einfache Weise vom Fahrzeug dadurch in Erfahrung gebracht werden, dass die Geo-Tag-Daten mit der Fahrstrecke verglichen werden, die vom Fahrzeug abgefahren werden soll. Zweckmäßigerweise wird hierzu beispielsweise ein Navigationsgerät im Fahrzeug benutzt. Die Geo-Tag-Daten können dann unmittelbar mit den Einträgen zum Straßenverlauf vom Navigationssystem verglichen werden. Enthält die Strecke Teilabschnitte, die nicht belegt sind, reagiert hierauf das Energiemanagementsystem des Fahrzeugs und stellt sicher, dass rechtzeitig genügend Energie gespeichert ist, um die nicht mit Induktormodulen bestückte Strecke abfahren zu können. Selbstverständlich können auch größere Kraftfahrzeuge, beispielsweise ein Lastkraftwagen, ein Bus oder auch ein längerer PKW, mit mehreren Stromabnehmern versehen sein. Diese sind dann so miteinander zu verschalten, dass die Energieversorgung der Motoren bzw. die Aufladung der Akkumulatoren sichergestellt ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele ergänzend erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Darstellung eines Fahrbahnsystems mit in Reihe schaltbarer einzelner Induktormodulen,
2 eine Darstellung von Induktormodulen, die jeweils zu Gruppen zusammengefasst sind und über Schalter einschaltbar sind,
3 eine Gruppenanordnung von Induktormodulen mit einem Zentralrechner zur Ansteuerung der elektronischen Schalter,
4 den prinzipiellen Aufbau eines Induktormoduls im Querschnitt,
5 das in 4 dargestellte Induktormodul mit einem darüber befindlichen Personenkraftfahrzeug mit einem Stromabnehmer und
6 in schematischer Darstellung ein Personenkraftwagen, der eine Fahrbahn, ausgestattet mit Induktormodulen, überfährt, mit eingezeichnetem Blockschaltbild.
In 1 ist eine Induktormodulanordnung dargestellt, wie sie in eine Fahrbahn eingebracht werden kann. Die Induktormodule 1 sind, wie aus 4 ersichtlich, in eine Fahrbahn eingebrachte Module, die im Wesentlichen aus einem Kern 12 aus magnetischem Material bestehen und Erregerspulen 2, die beispielhaft in 4 unter der Bezugsziffer 11 eingezeichnet sind, bestehen. Zusätzlich können noch Detektoren 16 vorhanden sein, an die beispielsweise ein Messinstrument 28 oder ein Energiezähler anschaltbar ist oder die mit einem Zentralrechner 7 verbindbar sind, der in 3 dargestellt ist. In dem Modul 1 wird durch Anlegen einer hochfrequenten Wechselstromquelle, beispielsweise mit einer Arbeitsfrequenz von 10 kHz bis 1 MHz, ein magnetisches Wechselfeld in dem Kern generiert. Je höher die Frequenz dabei ist, desto geringer ist die benötigte Menge des Eisenmagnetkernmaterials, sowohl im Induktormodul 1 als auch im Stromabnehmer 14 des Fahrzeugs 13, das in 5 schematisch dargestellt ist. Bei bekannten Systemen liegen typische Stromversorgungsausgänge für hohe aber praktikable Energielieferungen im Bereich von 600 V AC und typische Kreisresonanzströme im Bereich von 70 A. Diese können den Notwendigkeiten und Begebenheiten entsprechend angepasst werden.
Jedes Modul ist über einen elektronischen Schalter 3 wahlweise anschaltbar. Hierzu sind Kontakte 4 symbolisch eingezeichnet. Sie können so angeordnet sein, dass eine Bypasssteuerung erfolgt oder eine direkte Abschaltung auch des Kontaktes C der einzelnen Module, damit nur das Modul tatsächlich mit Energie versorgt wird, das vom Fahrzeug erfindungsgemäß angesteuert wird. Die Stromzuführungsleitung und die HF-Generatoren sind nicht dargestellt. Die Stromversorgung kann über die Kontakte A und B und den elektronischen Schaltern 3 sichergestellt sein. Die Pfeile 10 geben die Richtung des Fahrzeugs an, das über die einzelnen Induktormodule 1 fährt.
In 2 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem über die elektronischen Schalter 3 mit den Kontakten 4 Blöcke von Induktormodulen 1 einschaltbar sind. Die Blöcke verteilen sich über eine Länge 8, die durch die Pfeile 10 angegeben ist. Im Ausführungsbeispiel besteht jeder Block aus drei einzelnen Induktormodulen 1 mit entsprechenden Erregerwicklungen 2. Die Zwischenleitungen 5 und die Anschlüsse A verbinden die Blöcke miteinander. Die Ansteuerung selbst erfolgt über den Bypass, der zuschaltbar oder abschaltbar ist und die Kontakte E, die jeweils über die Leitung 5 miteinander verbunden sind.
In 3 ist eine Variante zu 2 dargestellt, die zeigt, dass in dem Induktormodul 1 auch Sensoren 9 z. B. zur Feststellung der Anwesenheit des Fahrzeugs zum Auslesen von abgegebenen Informationen des Fahrzeugs vorgesehen sind. Diese Informationen werden zur blockweisen Ansteuerung der in Blöcke über die Länge 8 aufgeteilten Abschnitte von einem Zentralrechner 7 ausgewertet, der die elektronischen Schalter 3 in Abhängigkeit der von den Sensoren ermittelten Daten, aber insbesondere durch das Anforderungssignal des darüber fahrenden Fahrzeugs 13 ermittelt. Die Induktormodule 1 sind im Übrigen genauso aufgebaut wie die in 2.
4 zeigt in schematischer Darstellung die Einbettung eines Induktormoduls in eine Fahrbahn 26 und geht von der Annahme aus, dass die Erregerspulen 2, die zu Bündeln 11 zusammengefasst sind, über den Magnetkern des Magnetfeldes 19 generieren, um, wie aus 5 ersichtlich, in dem Stromabnehmer 14, und zwar in den dort vorhandenen Wicklungen 18, Strom zu generieren, der der Stromversorgung des Fahrzeuges 13 dient. Das Fahrzeug ist nur teilweise mit seinen Rädern 17 dargestellt.
Der Stromabnehmer 14 weist ferner einen magnetisierbaren Kern 15 auf und nicht dargestellte Resonanzkondensatoren, um durch Resonanzschwingungen die Energie aus dem Magnetfeld 19 abziehen zu können. Die erhaltene Wechselspannung wird sodann gleich gerichtet und, wie aus 6 ersichtlich, über einen Verteiler 23, einem Akkumulator 24 und/oder einem Motor 25 zugeführt wird, je nachdem, wie das integrierte Energiemanagement die Stromverteilung bestimmt.
Erfindungswesentlich ist nun, dass die, wie auch aus 6 ersichtlich, einzelnen elektronischen Schalter 3, die mit der Hauptverteilerleitung A gekoppelt sind, um die hochfrequente magnetische Felderzeugung in den Induktormodulen 1 zu bewirken, vom Fahrzeug 13 selbst angesteuert werden, und zwar anhand des ermittelten Energiebedarfes. Das Fahrzeug 13 fährt also über eine Fahrbahn, in der die Induktormodule 1 einzeln ansteuerbar oder in Blöcken angeordnet einschaltbar sind. Nur die angeforderten Induktormodule 1 werden eingeschaltet, so dass die Verlustleistung relativ gering ist.
Das Fahrzeug 13 überfährt mit den Stromabnehmern 14 die einzelnen Module, wobei in angegebener Art und Weise eine Energieübertragung auf die Stromabnehmer 14 erfolgt. Diese Verfahren sind hinlänglich bekannt, nicht jedoch, dass das Fahrzeug selbst entsprechend seinem Energiebedarf die Aktivschaltung der einzelnen Module 1 bewirkt. Dies ist Basis für ein individuelles Abrechnungssystem, so dass der Energieverbrauch jedem Fahrzeug zugeordnet werden kann. Zu diesem Zweck kann sich das Fahrzeug identifizieren. Dies kann beispielsweise durch einen Rechner im Signalgeber 22 geschehen, der neben dem Energieanforderungssignal, das zumindest die Einschaltung des Induktormoduls 1 bewirkt, auch fahrzeugspezifische Daten zu übertragen vermag, die von einem Zentralrechner 7, wie er in 5 angegeben ist, ausgewertet werden können.
Die Übertragung der Daten erfolgt im Ausführungsbeispiel mittels elektromagnetischer Wellen über die Antenne 21 der Sendeschaltung. Darüber hinaus ist ein Detektor 20 oder ein Empfänger vorgesehen, der beim Überfahren eines Moduls von diesem gespeicherte Geo-Tag-Daten empfängt, die ebenfalls mit den Sendedaten für die Energieabrechnung übertragen werden können, um eine uhrzeitgenaue Verbrauchsabrechnung durchführen zu können, und zwar unter Einbeziehung der örtlichen Angaben zu den jeweils eingeschalteten Induktormodulen 1. Die Induktormodule 1 können nach dem Überfahren automatisch wieder abschalten, es ist aber auch möglich, dass durch das Fahrzeug ein Abschaltsignal jeweils generiert wird.
Es ist ersichtlich, dass durch dieses System darüber hinaus Fahrzeugdaten und Fahrzeugbewegungen erfasst werden können. Die Daten oder zumindest Teile davon können auch von einer Mautstation übernommen werden, so dass auch hierüber Mautgebühren erfasst werden können. Die einzelnen Daten können aber auch in Speichern abgespeichert sein, die den Empfängern der Induktormodule 1 zugeordnet sind. Diese können beispielsweise von einem Zentralrechner 7 zyklisch abgefragt werden. Auch ist eine Steuerung der einzelnen elektronischen Schalter 3 durch den Zentralrechner 7 direkt möglich, was aus der Pfeilmarkierung ersichtlich ist. Der Zentralrechner 7 kann darüber hinaus als Rundsteuerempfänger arbeiten und die einzelnen Messstationen oder Empfängerschaltung der elektronischen Schalter 3 abrufen. Das System kann sich also bekannter Übertragungsverfahren bedienen. Darüber hinaus ist es aber auch möglich, dass die Verbindungen mit dem Zentralrechner 7 völlig leitungslos unter Nutzung von WLAN, UMTS, GSM und Bluetooth oder andere Funkübertragungsnetze erfolgt, der dann in Form einer Rundsteuerung die entsprechenden Module in Abhängigkeit des Anforderungssignals aktiviert.
Dem Fachmann eröffnen sich durch die Erfindung viele Möglichkeiten der Erfassung der Energieaufnahme eines jeden Fahrzeuges und der Abrechnungssysteme, einschließlich der Erfassung des Fahrzeugs für die Ermittlung von Mautgebühren.
Bezugszeichenliste

1: Induktormodule
2: Erregerspulen
3: elektronischer Schalter
4: Kontakte
5: Zwischenleitungen
6: Brücke
7: Zentralrechner
8: Länge
9: Sensoren
10: Pfeile
11: Leistungswicklungen
12: Kern
13: Fahrzeug
14: Stromabnehmer
15: Kern
16: Detektor
17: Rad
18: Abnahmewicklung
19: Feld
20: Detektor
21: Antenne
22: Signalgeber
23: Verteiler
24: Akkumulator
25: Motor
26: Fahrbahn
28: Messinstrument
A: Stromversorgungsgenerator
B: Kontakte
C: Kontakte
D: Kontakte
E: Kontakte

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

EP 0289868 A2 [0002]
DE 69326762 T2 [0003]
DE 2916558 [0004]
DE 69330516 T2 [0004]
DE 20209542 U1 [0004]

Claims

Fahrbahnsystem für elektromotorisch angetriebene Landfahrzeuge (13) mit einer Vielzahl von in einer ausgerichteten Strecke auseinanderliegend angeordneten Induktormodulen (1) in der Fahrbahn (26), wobei jedes Induktormodul (1) einen Kern (12) aus magnetischem Material und Leistungswicklungen (11) aufweist, die ein über die Fahrbahnoberfläche hinausreichendes magnetisches Feld erzeugen, und über einen steuerbaren elektronischen Schalter (3) an einen hochfrequenten Stromversorgungsgenerator (A) wahlweise anschaltbar sind, wenn ein Fahrzeug (13) mit einem induktiven Stromabnehmer mit einer Abnahmewicklung (18) und einem Kern (15) aus magnetischem Material über das magnetische Feld (19) der Fahrbahn (26) durchfährt dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Schalter (3) von einem in einem Signalgeber (22) in dem Fahrzeug (13) generierten Signal mindestens einschaltbar ist, wobei der Signalgeber (22) das Signal in Abhängigkeit von dem ermittelten Energiebedarf des Fahrzeugs (13) generiert und einer Sendeschaltung mit Antenne (21) und/oder einer Sendespule oder einem Infrarot- oder Lasersender zuführt, die das Signal unmoduliert oder mit einer Trägerfrequenz moduliert leitungsfrei übertragt, dass der Fahrbahn (26) und/oder den Induktormodulen (1) mindestens ein Empfänger für die elektromagnetisch oder mittels eines anderen Trägermediums übertragenen Signale und eine Auswertschaltung zum Extrahieren der Signale zugeordnet sind und dass abhängig vom empfangenen Signal der Empfänger mindestens das Einschalt-Steuersignal für den elektronischen Schalter (3) generiert.
Fahrbahnsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal ein digital codiertes Signal ist und neben dem Energieanforderungssignal ein dem Fahrzeug zuordenbares Erkennungs- und/oder Bewegungszustandssignal beinhaltet, welche Signale zusätzlich von denen der Fahrbahn (26) und/oder dem Induktormodul (1) zugeordneten Empfänger oder einem gesonderten Empfänger an einen im Fahrbahnsystem eingebundenen Zentralrechner (7) zur Ermittlung der von dem Fahrzeug aufgenommenen oder vom Induktormodul abgegebenen Energie oder zur Auswertung des Bewegungszustandes übertragbar sind.
Fahrbahnsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (13) nach jedem Anfahren und/oder nach jedem Abbremsen, das zum Stillstand des Fahrzeugs (13) führt, von dem Signalgeber (22) unter Auswertung der Einschaltdauer der Stromabnahme oder des Induktormoduls und unter Angabe des Datums und der Uhrzeit und der aufgenommenen Energiemenge Signale generiert, die an den mit dem Zentralrechner (7) gekoppelten Empfänger übertragbar sind.
Fahrbahnsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Induktormodul (1) ein Geo-Tag-Datum zugeordnet ist und dass das Geo-Tag-Datum beim Überfahren eines Induktormoduls aus einem Speicher ausgelesen und an den Zentralrechner oder an den Signalgeber (22) des Fahrzeugs überträgt und hiervon nach einem eingeschriebenen Programm verarbeitet wird.
Fahrbahnsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass den Geo-Tag-Datum Kalender- und Uhrzeitdaten zugeordnet sind.
Fahrbahnsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Geo-Tag-Datum beim Überfahren des Induktormoduls von einem Empfänger im Fahrzeug (13) ausgelesen und der Signalgeberschaltung zuführbar ist, dass das jeweilige Datum zugeordnet zur jeweiligen Stromabnahme abspeicherbar ist und dass der Signalgeber diese Daten zusammen mit den Fahrzeugdaten an den Zentralrechner (7) für die Abrechnung überträgt.
Fahrbahnsystem nach einem der Ansprüche 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Signale in definierten Zeitintervallen erfolgt.
Fahrbahnsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (22) von einer Zahl- oder Kreditkarte aktivierbar ist, die in einem Kartenleser einführbar ist und dass von der Zahl- oder Kreditkarte in Abhängigkeit von der von den Induktormodulen aufgenommenen Energie eine Betragsabbuchung unmittelbar erfolgt.
Fahrbahnsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber mit einem WLAN-, einem UMTS-, einem GSM-, einem Bluetooth- oder einem anderen Funkübertragungsnetzmodul verbunden ist und dass mindestens die zu dem Einschaltsignal zusätzlichen Daten hierüber an einen Zentralrechner (7) des Fahrbahnsystems übertragen werden.
Fahrbahnsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Freischaltung des Signalgebers vom Zentralrechner (7) erfolgt, wenn die Bonität des Fahrzeughalters überprüft ist, und dass hierfür Empfangsmittel in einer Empfängerschaltung im Fahrzeug (13) angeordnet sind.
Fahrbahnsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten zusätzlich an eine Mautstation oder an einen Empfänger des elektronischen Schalters (3) des Induktormoduls (1), ergänzt durch ein Geo-Tag-Datum, das abfragbar dem Induktormodul (1) zugeordnet abgespeichert ist, übertragen werden.
Fahrbahnsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Fahrzeug (13) ein RFID-Transponder vorgesehen ist und dass im Fahrbahnsystem, einem Induktormodul (1) zugeordnet, ein Lesegerät zum Auslesen der Transponderkennung vorgesehen ist, welches Lesegerät die Daten an einen Zentralrechner (7) überträgt, und dass der Zentralrechner (7) die Angaben vom Fahrzeug (13) mit denen des Transponders vergleicht und bei Feststellung der Identität des Fahrzeuges die Energieverbrauchsabrechnung erstellt.
Fahrbahnsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass längs des Fahrbahnsystems Kameraerfassungssysteme angeordnet sind, die das Nummernschild eines durchfahrenden Fahrzeuges erfasst und die Daten an den Zentralrechner überträgt, der die Identität des Fahrzeuges (13) mit den vom Fahrzeug (13) übermittelten Daten vergleicht und bei Zuordnung die Energieverbrauchsabrechnung vornimmt.
Fahrbahnsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit Auslösen eines Airbagsignals einer elektronischen Ansteuerung eines Airbags der Signalgeber ein Stromabschaltsignal an den Empfänger überträgt und das Induktormodul (1) deaktiviert, über dem sich das Fahrzeug befindet, und/oder die nicht essentiellen Stromkreise im Fahrzeug automatisch abschalten und/oder ein Warnlicht ansteuert und/oder Standortsignale und Datums- und Uhrzeitangaben an eine Rettungszentrale oder an die nachfolgenden Verkehrsteilnehmer sendet.
Fahrbahnsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (13) ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein anderes Landfahrzeug oder ein schienengebundenes Fahrzeug ist und dass der Stromabnehmer unterhalb des Fahrzeugs in einem Gehäuse angebracht ist, das in zwei Achsenebenen verfahrbar ist, wobei über eine integrierte Regelung über einen definierten Abstand gegenüber der Fahrbahn und seitlich zur Mittenachse des Induktormoduls regelbar ist.