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Technisches Gebiet
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In diesem Dokument wird ein Verfahren und eine Steuereinheit offenbart. Genauer ausgedrückt wird ein Verfahren und eine Steuereinheit zum Positionieren eines Fahrzeugs mit einem dachmontierten Pantographen beschrieben, der seitlich im Verhältnis zu einem Energieübertragungssegment über dem Fahrzeug angeordnet ist.
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Hintergrund
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Eine Art der Übertragung von Strom zu einem Fahrzeug mit einem elektrischen Vortriebssystem wie z. B. einem Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV), einem Plug-in-Hybrid-Fahrzeug (PHV), einem Plug-in-Hybrid- oder einem Batterie-Elektrofahrzeug (BEV) kann darin bestehen, einen dachmontierten Pantographen ähnlich wie bei elektrischen Zügen zu verwenden. Die Leistungsübertragung könnte statisch und/oder dynamisch sein, d. h. beim Stillstand oder beim Fahren. Dadurch werden im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren unterschiedliche attraktive Vorteile erreicht, wie z. B. weniger Verschmutzung, verringerter Lärm vom Fahrzeug, reduzierte Betriebskosten und Zeitgewinn während der Fahrt (da kein Halt zum Nachtanken notwendig ist).
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Das Fahrzeug mit dem elektrischen Vortriebssystem kann wiederaufladbare Batterien oder eine andere Energiespeichervorrichtung umfassen, die durch Anschließen des dachmontierten Pantographen jeweils an einen Plus-Oberleitungskontaktdraht und einen Minus-Oberleitungskontaktdraht wieder auf volle Ladung aufgeladen werden kann. Weiterhin kann ein Elektromotor im Fahrzeug durch die in den Batterien gespeicherte Elektrizität angetrieben werden. In einem Hybridfahrzeug ist auch ein Verbrennungsmotor enthalten. Dadurch kann das Problem der Reichweiten-Angst, die mit allen Elektrofahrzeugen in Zusammenhang steht, reduziert werden, da der Verbrennungsmotor wenn die Batterien leer sind als Sicherung wirkt.
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Bei einigen Fahrzeugen mit einem elektrischen Vortriebssystem, wie z. B. Trolleybussen, sind manchmal möglicherweise keine Energiespeichervorrichtungen vorhanden. Anstatt mit dem Elektromotor kann das Fahrzeug direkt durch die von den Oberleitungskontaktdrähten über den dachmontierten Pantographen bereitgestellte Elektrizität angetrieben werden.
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Das hierin abgehandelte Fahrzeug kann z. B. einen Lastkraftwagen, einen Bus, einen Van, ein Auto, ein Motorrad, Militärfahrzeuge, einen Trolleybus, einen Trolleylastkraftwagen oder eine ähnliche Art von nicht auf Schienen fahrenden Fahrzeugen umfassen.
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Ein Unterschied zwischen Fahrzeugen auf Schienen, wie z. B. elektrischen Zügen, und die hierin abgehandelten, nicht auf Schienen fahrenden Fahrzeuge haben keine seitliche Bewegung zwischen Pantograph und den Oberleitungskontaktdrähten, da Züge im Gegensatz zu Straßenfahrzeugen auf Schienen laufen, wobei der Fahrer seitlich von den Oberleitungskontaktdrähten abweichen kann, wenn er das Lenkrad dreht.
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Ein unachtsamer Fahrer achtet möglicherweise nicht auf die Kontaktdrähte, und deshalb könnte der Pantograph den Kontakt mit den Kontaktdrähten verlieren, und die Stromübertragung unterbrochen werden. Dunkelheit, Regen, Nebel, Verschmutzung, Schnee, Sonnenlicht usw. können es für den Fahrer schwierig machen, die Kontaktdrähte und/oder Straßenmarkierungen visuell zu sehen. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der Fahrer seine/ihre Aufmerksamkeit auf die umgebende Verkehrssituation konzentriert, anstatt in die Luft zu schauen, um die Kontaktdrähte zu finden, was zu einem Unfall aufgrund von Unachtsamkeit führen und/oder ein ergonomisches Problem für den Fahrer werden kann. Häufiges Kippen des Kopfes kann Torticollis oder eine andere dystone Störung auslösen, was den Fahrer zwingen kann, das Fahrzeug sofort anzuhalten, und für eine beträchtliche Zeit auf Weiterfahren zu verzichten.
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Falls der Pantograph die Kontaktdrähte verliert, werden die Batterien des Fahrzeugs nicht aufgeladen, was dazu führen kann, dass die Batterien des Fahrzeugs nicht genügend aufgeladen werden, um in der Lage zu sein, den nachfolgenden Bereich mit Kontaktdrähten zum Aufladen der Batterien zu erreichen.
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Falls das Fahrzeug nicht über Batterien verfügt, wird das Fahrzeug plötzlich stoppen, wenn der Kontakt zwischen den Oberleitungsdrähten und dem Pantographen kaputt ist, was zu einem Unfall führen kann, wenn der Fahrer eines Fahrzeugs, das sich kurz dahinter befindet, nicht aufmerksam ist. Weiterhin kann ein Verkehrsstau während der Zeit eintreten, die benötigt wird, um das Fahrzeug etwas zurück in Position zu schleppen, um Kontakt mit den Kontaktdrähten aufzubauen.
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Bei einigen Lösungen nach dem Stand der Technik kann ein Sensor auf dem Pantographen oder auf dem Dach des Fahrzeugs das von den Kontaktdrähten erzeugte Magnetfeld messen. Weiterhin kann für den Fahrer zum Positionieren des Fahrzeugs in einer optimalen Position eine Empfehlung erzeugt und angezeigt werden.
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Es kann jedoch ein Vorteil sein oder für das Fahrzeug sogar notwendig sein, nicht immer seitlich zentriert unter den Kontaktdrähten positioniert zu sein, z. B. beim Durchfahren und/oder beim Schneiden einer Kurve. Falls das Fahrzeug z. B. ein Stadtbus ist, der im Berufsverkehr fährt, dann befinden sich oft stehende Fahrgäste an Bord. Wenn der Pantograph unter allen Umständen während einer Kurve in der Mitte der Kontaktdrähte gehalten wird, dann besteht ein Risiko unkomfortabler seitlicher Bewegungen, was verursachen kann, dass stehende Passagiere fallen. Wenn das Fahrzeug ein Lastkraftwagen ist, können entsprechende Probleme mit Lasten an Bord auftreten. In der beschriebenen Lösung nach dem Stand der Technik könnten in einer solchen Situation zahlreiche Warnungen erzeugt werden, die den Fahrer unnötigerweise bis zu einem Grad stören und irritieren können, so dass die Verkehrssicherheit gefährdet wird.
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Ein weiteres Problem besteht darin, dass Lösungen nach dem Stand der Technik, die auf Magnetfeldmessungen basieren, nur die aktuelle Situation erkennen können, und keinerlei zukünftige Verlagerungen der Kontaktdrähte/-straße z. B. in einer Kurve vorhersagen können.
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Das Konzept des Bereitstellens von Elektrizität über Oberleitungskontaktdrähte für den Vortrieb von Fahrzeugen ist seit sehr langer Zeit (Ende des neunzehnten Jahrhunderts) bekannt.
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Trotz der zahlreichen Vorteile des Technologiekonzepts an sich, und der ziemlich langen Zeit technischer Entwicklung innerhalb des Bereichs gelang keine Implementierung von Straßenfahrzeugen mit dachmontierten Pantographen in großem Umfang.
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Daher scheint es so, als ob zum Erreichen einer praktischen Umsetzung von Fahrzeugen mit elektrischem Vortriebssystem mit dachmontierten Pantographen weitere Entwicklung erforderlich ist, um eine Lösung für die vorstehend abgehandelten Probleme bereitzustellen.
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Kurzdarstellung
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Daher besteht eine Aufgabe dieser Erfindung darin, mindestens einige der vorstehenden Probleme zu lösen und die seitliche Positionierung eines Fahrzeugs mit einem dachmontierten Pantographen zu verbessern.
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Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren in einem Fahrzeug zum Positionieren eines Fahrzeugs mit einem dachmontierten Pantographen seitlich im Verhältnis zu einem Energieübertragungssegment über dem Fahrzeug gelöst. Das Verfahren umfasst das Erkennen des Energieübertragungssegments. Weiterhin umfasst das Verfahren das Definieren eines linken seitlichen Pendelgrenzwerts auf der linken Seite des dachmontierten Paragraphen und eines rechten seitlichen Pendelgrenzwerts auf der rechten Seite des dachmontierten Pantographen in der Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Zusätzlich umfasst das Verfahren auch das Bestimmen der seitlichen Position des Energieübertragungssegments im Verhältnis zu den definierten seitlichen Pendelgrenzwerten. Das Verfahren umfasst weiterhin das Anzeigen für den Fahrer des Fahrzeugs, wenn die bestimmte seitliche Position des Energieübertragungssegments innerhalb der seitlichen Pendelgrenzwerte liegt.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Steuereinheit in einem Fahrzeug gelöst. Die Steuereinheit zum Positionieren ist zum Positionieren eines Fahrzeugs mit einem dachmontierten Pantographen seitlich im Verhältnis zu einem Energieübertragungssegment über dem Fahrzeug konfiguriert. Die Steuereinheit ist zum Erkennen des Energieübertragungssegments konfiguriert. Außerdem ist die Steuereinheit zum Definieren eines linken seitlichen Pendelgrenzwerts auf der linken Seite des dachmontierten Paragraphen und eines rechten seitlichen Pendelgrenzwerts auf der rechten Seite des dachmontierten Pantographen in der Fahrtrichtung des Fahrzeugs konfiguriert. Die Steuereinheit umfasst zusätzlich das Bestimmen der seitlichen Position des Energieübertragungssegments im Verhältnis zu den definierten seitlichen Pendelgrenzwerten. Weiterhin umfasst die Steuereinheit das Anzeigen für den Fahrer des Fahrzeugs, wenn die bestimmte seitliche Position des Energieübertragungssegments nicht innerhalb der seitlichen Pendelgrenzwerte liegt.
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Hierdurch wird der Fahrer dank der offenbarten Aspekte beim Halten des Fahrzeugs innerhalb der seitlichen Pendelgrenzwerte unterstützt, um die elektrische Verbindung zu den Kontaktdrähten aufrechtzuerhalten. Die Sicherheit wird dadurch erhöht, dass sich der Fahrer auf die kommende Straße und die umgebende Verkehrssituation konzentrieren könnte, anstatt nach oben zu schauen und nach den Kontaktdrähten zu suchen. Externe Projektion z. B. in Dunkelheit und/oder im Falle von Schnee oder schlechten Markierungen auf der Straße können dem Fahrer helfen, die seitliche Position zu finden, wenn die Kontaktdrähte und/oder Straßenmarkierungen schwer zu sehen sind.
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Weitere Vorteile und zusätzliche neuartige Merkmale werden anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich.
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Figuren
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Ausführungsformen der Erfindung werden nun detaillierter unter Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren beschrieben, wobei:
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in 1A eine Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einem dachmontierten Pantographen veranschaulicht ist;
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in 1B ein Fahrzeug mit einem dachmontierten Pantographen in Draufsicht veranschaulicht ist;
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in 2 eine perspektivische Übersicht eines Szenarios veranschaulicht ist, bei dem ein Fahrzeug mit einem dachmontierten Pantographen Oberleitungskontaktdrähten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung folgt;
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in 3A ein Beispiel einer seitlichen Fahrzeugpositionierung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht ist;
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in 3B ein Beispiel einer seitlichen Fahrzeugpositionierung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht ist;
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in 3C ein Beispiel einer seitlichen Fahrzeugpositionierung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht ist;
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in 3D ein Beispiel einer seitlichen Fahrzeugpositionierung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht ist;
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in 4 ein Flussdiagramm ist, das eine Ausführungsform eines Verfahrens veranschaulicht;
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in 5 eine Veranschaulichung ist, die ein System gemäß einer Ausführungsform darstellt.
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Detaillierte Beschreibung
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Die in diesem Dokument beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind als ein Verfahren und eine Steuereinheit definiert, die durch die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen in die Praxis umgesetzt werden können. Diese Ausführungsformen können jedoch in vielen unterschiedlichen Formen beispielhaft veranschaulicht und umgesetzt werden, und sind nicht auf die in diesem Dokument beschriebenen Beispiele begrenzt, sondern diese veranschaulichenden Beispiele von Ausführungsformen werden vielmehr bereitgestellt, damit diese Offenlegung sorgfältig und vollständig ist.
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Weitere Aufgaben und Merkmale können anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich werden, die in Kombination mit den zugehörigen Zeichnungen zu berücksichtigen sind. Es ist jedoch zu verstehen, dass die Zeichnungen ausschließlich zum Zwecke der Veranschaulichung und nicht als Definition der Grenzen der in diesem Dokument offengelegten Ausführungsformen bestimmt sind, auf die in den beigefügten Ansprüchen Bezug genommen wird. Weiterhin sind die Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet, und sind, außer wenn anders angegeben, lediglich vorgesehen, um die in diesem Dokument beschriebenen Strukturen und Verfahrensweisen konzeptionell zu veranschaulichen.
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In 1A ist ein Szenario mit einem Fahrzeug 100 veranschaulicht, das in einer Fahrtrichtung 105 fährt. Das Fahrzeug 100 kann eine Energiespeichervorrichtung 110 umfassen, wie z. B. bei einigen Ausführungsformen wiederaufladbare Batterien. Die Energiespeichervorrichtung 110, sofern vorhanden, kann durch leitende elektrische Übertragung von einem Oberleitungsenergieübertragungssegment 120 über einen dachmontierten Pantographen 130 übertragen werden.
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Das Fahrzeug 100 kann z. B. einen Lastkraftwagen, einen Bus, einen Van, ein Auto, ein Motorrad, Militärfahrzeuge, einen Trolleybus, einen Trolleylastkraftwagen oder eine ähnliche Art von nicht auf Schienen fahrenden Fahrzeugen umfassen. Das Fahrzeug 100 kann z. B. zum Fahren auf einer Straße, im Gelände oder im Wasser konfiguriert sein.
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Das Fahrzeug 100 bei unterschiedlichen Ausführungsformen ein vom Fahrer gesteuertes oder ein fahrerloses, autonom gesteuertes Fahrzeug sein. Zwecks größerer Klarheit wird das Fahrzeug 100 jedoch nachfolgend dahingehend beschrieben, dass es einen Fahrer aufweist.
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Somit kann das Fahrzeug 100 bei einigen Ausführungsformen eine Energiespeichervorrichtung 110 umfassen, die durch das Energieübertragungselement 120 über den dachmontierten Pantographen 130 aufgeladen werden kann. Ein Elektromotor im Fahrzeug 100 wird dann durch die Energiespeichervorrichtung 110 mit Strom beaufschlagt.
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Bei anderen Ausführungsformen umfasst das Fahrzeug 100 möglicherweise jedoch keine Energiespeichervorrichtung 110. Anstatt des Elektromotors des Fahrzeugs 100 wird z. B. ein elektrischer Fahrmotor durch das Oberleitungsenergieübertragungssegment 120 über einen dachmontierten Pantographen 130 mit Strom beaufschlagt.
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Ein Vorteil beim Speichern von Energie in der Energiespeichervorrichtung 110 besteht darin, dass das Fahrzeug 100 nicht ununterbrochen am Energieübertragungssegment 120 befestigt sein muss.
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Ein Vorteil bei Ausführungsformen, die keine Energiespeichervorrichtung 110 aufweisen, besteht darin, dass Gewicht und Raum gespart werden. Energiespeichervorrichtungen 110 können auch teuer sein, und müssen möglicherweise nach einer bestimmten Zeit ausgetauscht werden, was zusätzliche Kosten ergibt.
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Ein weiterer Vorteil bei Fahrzeugen 100, die durch das Energieübertragungselement 120 über den dachmontierten Pantographen 130 mit Strom beaufschlagt werden, manchmal bezeichnet als Trolleybusse, ist eine beeindruckende Betriebslebensdauer im Vergleich zu Fahrzeugen, die auf Verbrennungsmotoren basieren. Um ein Beispiel davon zu erwähnen, umfassen etwa zwei Drittel des Trolleybusfuhrparks in Valparaiso (Chile) Trolleybusse, die zwischen 1946–1952 gebaut wurden, die immer noch regulär in Betrieb sind; eine Tatsache, die der Stadt half, ihre Benennung durch die UNESCO als Weltkulturerbestandort zu erhalten. Die Trolleybusse wurden auch durch die chilenische Regierung im Jahr 2003 kollektiv als nationales Denkmal erklärt.
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Dennoch kann das Fahrzeug 100 bei manchen Ausführungsformen auch einen zusätzlichen Verbrennungsmotor umfassen, der zusätzliche Unabhängigkeit vom Oberleitungsenergieübertragungssegment 120 gibt, was einen Betrieb ohne Draht ermöglicht. Durch das Vorhandensein eines Hilfsaggregats kann das Fahrzeug 100 z. B. um eine Straßenblockade herumgehen und/oder kann die Menge und/oder Komplexität von Oberleitungsverdrahtung, die z. B. beim Betrieb von Garagen, Depots usw. benötigt wird, reduzieren.
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Das Energieübertragungssegment 120 ist über einer Straße oder Route des Fahrzeugs 100 angeordnet, und kann bei einigen Ausführungsformen z. B. zwei Kontaktdrähte umfassen, einen Kontaktdraht 121 mit Pluspol und einen Kontaktdraht 122 mit Minuspol, die sich parallel zueinander, und zu der Straße entlang von mindestens einem Segment der Route des Fahrzeugs 100 erstrecken. Dies unterscheidet sich vom entsprechenden Energieübertragungssegment einer Straßenbahn oder eines elektrischen Zugs, der normalerweise die Schiene als Rückführungsteil des elektrischen Wegs verwendet, und deshalb nur einen Draht und einen Pol benötigt. Andere Ausführungsformen können jedoch bei einigen alternativen Ausführungsformen einen Kontaktdraht 121, 122 über dem Fahrzeug 100 und einen Kontaktdraht darunter oder an der Seite des Fahrzeugs 100 umfassen.
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Der dachmontierte Pantograph 130 kann somit z. B. zwei Stromsammler oder Sammlerschuhe umfassen, sowie diese bezeichnet werden können. Ein Stromsammler kann dem Kontaktdraht mit Pluspol 121 gewidmet sein, und ein Stromsammler kann dem Kontaktdraht 122 mit Minuspol gewidmet sein. Dies wird in Verbindung mit der Präsentation von 1B weiter erklärt.
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Weiterhin kann erwähnt werden, dass das Fahrzeug 100 einen oder mehrere Pantographen 130 aufweisen kann. Weiterhin kann der Pantograph 130 bei unterschiedlichen Ausführungsformen unterschiedliche Konstruktionen aufweisen, wie z. B. ein symmetrischer oder diamantförmiger Pantograph, ein Halb-Pantograph, ein Z-förmiger Pantograph, Stromabnehmerstangen oder eine beliebige ähnliche Anordnung. Der Pantograph 130 kann bei unterschiedlichen Ausführungsformen entweder einen einzelnen oder einen doppelten Arm aufweisen. Weiterhin können die zwei Stromsammler gemeinsam von einem Pantographen 130 gehalten werden, oder separate Pantographen 130 können bei unterschiedlichen Ausführungsformen für jeden Stromsammler verwendet werden.
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Der Pantograph 130 kann weiterhin eingerichtet sein, um den einen oder die zwei Stromsammler mit dem jeweiligen Kontaktdraht 121, 122 z. B. durch Aufbringen einer im Wesentlichen nach oben gerichteten Kraft auf die Stromsammler in Kontakt zu bringen, und diese mit den Kontaktdrähten 121, 122 in Kontakt zu bringen Eine solche nach oben gerichtete Kraft kann durch Pneumatikeinrichtungen, durch Hydraulikeinrichtungen, durch Flexibilität des Materials, durch einen Elektromotor, durch einen mechanischen Mechanismus bereitgestellt werden, der durch den Fahrer oder ähnliches verwaltet wird. Bei einigen Ausführungsformen kann ein Sensor konfiguriert sein, um die Druckkraft zwischen den Stromsammlern und den Kontaktdrähten 121, 122 zu messen. Ein Steuerungs- und Regulierungssystem kann bei einigen Ausführungsformen basierend auf den Sensormessungen sicherstellen, dass Kontakt zwischen den Stromsammlern und den Kontaktdrähten 121, 122 auch während rauer Straßenbedingungen und holpriger Passagen aufrechterhalten wird.
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Gemäß einiger Ausführungsformen wird eine Funktion bereitgestellt, um den Fahrer zu unterstützen, das Fahrzeug 100 innerhalb seitlicher Pendelgrenzwerte zu halten. Dies stellt sicher, dass die Stromzufuhr zum Fahrzeug 100 durch das Energieübertragungssegment 120 ununterbrochen bleibt. Die Pantographenposition im Verhältnis zu den Kontaktdrähten 121, 122 des Energieübertragungssegments 120 wird bei einigen Ausführungsformen z. B. durch Verwenden eines Sensors und/oder einer Kamera bestimmt.
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Weiterhin verfolgt das System gemäß einigen Ausführungsformen die Spurt des Vorwärtspfads des Energieübertragungssegments 120, d. h. die Kontaktdrähte 121, 122 und die Straße, um eine komfortable und sichere Reise im Fahrzeug 100 für den Fahrer und die Passagiere (sofern vorhanden) sicherzustellen, die im Falle eines Stadtbusses stehen könnten. Wenn das System Kenntnis über den Pfad des Energieübertragungssegments 120 und die kommende Straße verfügt, kann das System den Fahrer beim Finden der optimalen seitlichen Position unterstützen, die möglicherweise nicht deckungsgleich mit dem Zentrieren des Pantographen 130 auf das Energieübertragungssegment 120 ist, z. B. in einer Kurve, um es für die Fahrgäste komfortabler zu gestalten und dadurch Unfälle zu vermeiden. Die Lösung kann bei einigen Ausführungsformen auch eine seitliche Bewegung des Pantographen 130 im Verhältnis zum Fahrzeug 100 umfassen. Dadurch wird das Fahrzeug 100 in die Lage versetzt, die Kurven beim Durchfahren ein wenig zu schneiden, damit die Fahrgäste mehr Komfort haben.
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Der Pfad des Energieübertragungssystems 120, der die Kontaktdrähte 121, 122 in der Luft umfasst, und der Straßenpfad, können durch geeignete Sensoren wie z. B. einer Monokamera, einer Stereokamera, einem Laserscanner, einem Ultraschallsensor, Global Positioning System (GPS) in Kombination mit detaillierten GPS-Daten, durch Empfangen von Informationen von anderen Fahrzeugen (oder von einem Sensor auf einem anderen Fahrzeug) über Drahtloskommunikation, durch Empfangen von einem Sensor außerhalb des Fahrzeugs über Drahtloskommunikation oder einer Kombination von mindestens zwei der aufgezählten Techniken zum Erkennen des Energieübertragungssegments 120 erkannt werden.
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Außer wenn der Fahrer absichtlich den Pfad des Energieübertragungssegments 120 z. B. durch Blinken und Wenden verlässt, können Ausführungsformen der bereitgestellten Lösung wie folgt funktionieren.
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Falls das Energieübertragungssegment 120, d. h. die Kontaktdrähte 121, 122, nicht innerhalb definierter seitlicher Pendelgrenzwerte enthalten ist, wird der Fahrer darüber z. B. durch Offenbaren eines Zeichens oder Symbols auf der Instrumententafel, in einem Head-Up-Display (HUD), einer über einen Lautsprecher ausgegebenen Ton- oder Sprachmitteilung, einer Vibration im Sitz und/oder dem Lenkrad des Fahrzeugs 100, einer Drehmomentunterstützung im Lenkrad oder durch eine ähnliche Benachrichtigung informiert.
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Alternativ kann bei einigen Ausführungsformen eine externe Projektion erfolgen, wenn das Energieübertragungssegment 120 nicht innerhalb der seitlichen Pendelgrenzwerte liegt. Eine solche externe Projektion kann z. B. durch Laser, intelligentes LED-Licht oder eine ähnliche Lösung basierend auf Projektion von sichtbarem Licht erfolgen, die insbesondere bei Dunkelheit oder schlechten Sichtbedingungen vorteilhaft sein kann. Bei einigen Ausführungsformen kann ein Pfeil oder ähnliches entsprechendes Zeichen auf die Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug 100 projiziert werden, um den Fahrer zu informieren, in welche seitliche Richtung sich das Fahrzeug 100 bewegen sollte, um Kontakt mit dem Energieübertragungssegment 120 aufrechtzuerhalten. Auch Informationen über eine zu haltende Position beim Kurvenfahren des Fahrzeugs 100 in Verbindung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit, um Fahrgastkomfort aufrechtzuerhalten, falls das Fahrzeug 100 Fahrgäste umfasst. Eine Eskalation einer Warnung könnte z. B. durch Verändern von Farben und/oder Intensität des projizieren Lichts und/oder Blinken des projizierten Lichts erfolgen. Alternativ kann das System Linien auf der Spur beleuchten, um eine empfohlene seitliche Position des Fahrzeugs 100 anzugeben.
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Dank der offenbarten Lösung wird der Fahrer dabei unterstützt, das Fahrzeug 100 innerhalb der seitlichen Pendelgrenzwerte zu halten, um die elektrische Verbindung mit dem Energieübertragungssegment 120 aufrechtzuerhalten. Die Sicherheit wird erhöht, da sich der Fahrer auf die kommende Straße und die umgebende Verkehrssituation konzentrieren könnte, anstatt nach oben zu den Kontaktdrähten 121, 122 zu schauen. Externe Projektion z. B. in Dunkelheit und/oder im Falle von Schnee oder schlechten Markierungen auf der Straße können dem Fahrer helfen, die seitliche Position zu finden, wenn die Kontaktdrähte 121, 122 und/oder Straßenmarkierungen schwer zu sehen sind.
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In 1B ist das in 1A präsentierte Fahrzeug 100 wie in einer Draufsicht wahrgenommen veranschaulicht. Das Fahrzeug 100 fährt in die Fahrtrichtung 105. Das Fahrzeug 100 kann die Energiespeichervorrichtung 110 umfassen, wie z. B. wiederaufladbare Batterien bei einigen Ausführungsformen. Die Energiespeichervorrichtung 110, sofern vorhanden, kann durch leitende elektrische Übertragung vom Oberleitungsenergieübertragungssegment 120 über den dachmontierten Pantographen 130 aufgeladen werden.
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Das Energieübertragungssegment 120 ist über einer Straße oder Route des Fahrzeugs 100 angeordnet, und kann einen oder zwei Kontaktdrähte umfassen, z. B. einen Kontaktdraht 121 mit Pluspol und einen Kontaktdraht 122 mit Minuspol, die sich parallel zueinander, und an der Straße entlang mindestens einem Segment der Route des Fahrzeugs 100 erstrecken.
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Der dachmontierte Pantograph 130 kann bei einigen Ausführungsformen einen ersten Stromsammler 135-1, der dem Kontaktdraht 121 mit Pluspol gewidmet ist, und einen zweiten Stromsammler 135-2 umfassen, der dem Kontaktdraht 122 mit Minuspol gewidmet ist. Wie anhand der Veranschaulichung von 1B bemerkt werden kann, können die Stromsammler 135-1, 135-2 eine bestimmte seitliche Erweiterung senkrecht zu den Kontaktdrähten 121, 122 aufweisen.
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Dadurch erhält der Fahrer eine bestimmte Freiheit, um seitlich davon abzuweichen, dass die Stromsammler 135-1, 135-2 vertikal unter dem Energieübertragungssegment 120 zentriert sind. Dadurch werden die seitlichen Pendelgrenzwerte 140, 150 erzeugt, d. h. ein linker seitlicher Pendelgrenzwert 140 auf der linken Seite des dachmontierten Paragraphen 130 und ein rechter seitlicher Pendelgrenzwert 150 auf der rechten Seite des dachmontierten Pantographen 130 in der Fahrtrichtung 105 des Fahrzeugs 100. Solange das Fahrzeug 100 mit dem Energieübertragungssegment 120, d. h den Kontaktdrähten 121, 122 innerhalb der Pendelgrenzwerte 140, 150 positioniert ist, kann Elektrizität durch die Stromsammler 135-1, 135-2 vom jeweiligen zugehörigen Kontaktdraht 121, 122 empfangen werden.
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Wenn das Energieübertragungssegment 120 und/oder einer der Kontaktdrähte 121, 122 nicht mehr innerhalb der seitlichen Pendelgrenzwerte 140, 150 liegen, kann bei einigen Ausführungsformen eine Angabe angezeigt werden, die den Fahrer darüber informiert. Bei einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 100 seitlich so positioniert sein, dass das Energieübertragungssegment 120 über dem Fahrzeug 100 innerhalb der seitlichen Pendelgrenzwerte 140, 150 liegt. Bei einigen Ausführungsformen kann der dachmontierte Pantograph 130 seitlich im Verhältnis zum Fahrzeug 100 verlagert sein, um das Energieübertragungssegment 120 über dem Fahrzeug 100 durch die seitlichen Pendelgrenzwerte 140, 150 zu umschließen.
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In 2 ist ein Übersichtsbeispiel eines Szenarios veranschaulicht, wobei eine Ausführungsform des zuvor präsentierten Fahrzeugs 100 entlang einer Straße in der Fahrtrichtung 105 gefahren wird.
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Die Straße kann bei einigen Ausführungsformen ein konsistentes Energieübertragungssegment 120 vom Ausgangspunkt zum Zielpunkt des Fahrzeugs 100 aufweisen. Bei anderen Ausführungsformen kann die Straße mit einem oder mehreren getrennten Energieübertragungssegmenten 120 versehen sein, und das Fahrzeug 100 kann entweder mittels in der Energiespeichervorrichtung 110 im Fahrzeug 100 gespeicherter Elektrizität gefahren werden, oder alternativ mittels eines Verbrennungsmotors im Fahrzeug 100 gefahren werden, z. B. wenn das Fahrzeug 100 ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEV), einem Plug-in-Hybrid-Fahrzeug (PHV) oder ähnliches Hybridfahrzeug 100 ist.
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Bei einigen Ausführungsformen kann die Elektrizität mindestens teilweise vom Energieübertragungssegment 120 durch Solarpanels erzeugt und demselben bereitgestellt werden, die auf der Straßenseite für die Mehrfachfunktion des Erzeugens von Elektrizität, der Funktion als Geräuschdämpfungselemente und/oder als Wildzaun angeordnet sind. Solche Solarpanele können undurchsichtig (um der Umgebung den Anblick des Verkehrs zu ersparen), oder durchsichtig (um die visuelle Erfahrung der Reise für den Fahrer zu erweitern) sein.
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In 3A ist ein Beispiel davon veranschaulicht, wie das vorherige Szenario in 2 vom Fahrer des Fahrzeugs 100 wahrgenommen werden kann.
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Das Fahrzeug 100 umfasst eine Steuereinheit 300 zum Positionieren des Fahrzeugs 100 seitlich im Verhältnis zum Energieübertragungssegment 120 über dem Fahrzeug 100.
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Das Fahrzeug 100 umfasst auch einen Sensor 310, wie z. B. eine nach oben gerichtete Frontkamera, die zum Erkennen des Energieübertragungssegments 120, d. h. der Kontaktdrähte 121, 122, angeordnet ist.
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Neben der Tatsache, dass er eine Kamera umfasst, kann der Sensor 310 bei einigen Ausführungsformen z. B. eine Stereokamera, eine Filmkamera oder ähnliche Vorrichtung umfassen, die auf Radar, Infrarot licht oder Mikrowellen basiert, um das Energieübertragungssegment 120 zu erkennen.
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Der Sensor 310 kann somit das Energieübertragungssegment 120 erkennen, und eine seitliche Position des Energieübertragungssegments 120 im Verhältnis zu den seitlichen Pendelgrenzwerten 140, 150 kann durch die Steuereinheit 300 basierend auf der durch den Sensor 310 durchgeführten Erkennung bestimmt werden.
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Weiterhin können bei der veranschaulichten Ausführungsform dem Fahrer auf einer Anzeige 320 Informationen angezeigt werden, die angeben, dass sich das Energieübertragungssegment 120 nicht innerhalb der seitlichen Pendelgrenzwerte 140, 150 befindet, und dass das Fahrzeug 100 in diesem Zufallsbeispiel 5 cm nach links bewegt werden muss, damit die Stromsammler 135-1, 135-2 mit dem jeweiligen Kontaktdraht 121, 122 verbunden werden.
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In 3B ist ein weiteres Beispiel davon veranschaulicht, wie das vorherige Szenario in 2 vom Fahrer des Fahrzeugs 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform wahrgenommen werden kann, die alternativ zu der in 3A veranschaulichten Ausführungsform ist.
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Das Fahrzeug 100 umfasst die Steuereinheit 300 zum Positionieren des Fahrzeugs 100 seitlich im Verhältnis zum Energieübertragungssegment 120 über dem Fahrzeug 100, und möglicherweise auch die Anzeige 320. Anstatt des Erkennens und Bestimmens der Position des Energieübertragungssegments 120 durch einen beliebigen Sensor umfasst das Fahrzeug jedoch eine Positionierungsvorrichtung 340.
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Die Positionierungsvorrichtung 340 kann auf einem Satellitennavigationssystem wie z. B. dem Navigation Signal Timing and Ranging (Navstar) Global Positioning System (GPS), Differential GPS (DGPS), Galileo, GLONASS oder dergleichen basiert sein.
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Die geografische Position der Positionierungsvorrichtung 340 (und dadurch auch des Fahrzeugs 100 und/oder des Pantographen 130) kann gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen ununterbrochen in zuvor festgelegten oder konfigurierbaren Zeitintervallen erfolgen.
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Die Positionierung durch Satellitennavigation basiert auf Distanzmessung unter Verwendung von Triangulation von einer Anzahl von Satelliten 350-1, 350-2, 350-3, 350-4. Die Satelliten 350-1, 350-2, 350-3, 350-4 übertragen ununterbrochen Informationen über Zeit und Datum (z. B. in codierter Form), Identität (welcher Satellit 350-1, 350-2, 350-3, 350-4 sendet), Status, und wo die Satelliten 350-1, 350-2, 350-3, 350-4 zu jedem gegebenen Zeitpunkt positioniert sind. Die GPS-Satelliten 350-1, 350-2, 350-3, 350-4 senden mit unterschiedlichen Codes codierte Informationen, wie z. B., jedoch nicht notwendigerweise basierend auf Code Division Multiple Access (CDMA). Dies ermöglicht das Unterscheiden der Informationen eines einzelnen Satelliten 350-1, 350-2, 350-3, 350-4 von den Informationen anderer, basierend auf einem einzigartigen Code für jeden jeweiligen Satelliten 350-1, 350-2, 350-3, 350-4. Diese Informationen können dann gesendet werden, um von der angemessen angepassten Positionierungsvorrichtung 340 empfangen zu werden, die im Fahrzeug 100 enthalten ist.
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Die Distanzmessung kann gemäß einiger Ausführungsformen das Messen der Differenz der Zeit umfassen, die für jedes der jeweiligen Satellitensignale benötigt wird, die von den jeweiligen Satelliten 350-1, 350-2, 350-3, 350-4 übertragen werden, um die Positionierungsvorrichtung 340 zu erreichen. Da sich die Funksignale mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, kann die Distanz zum jeweiligen Satelliten 350-1, 350-2, 350-3, 350-4, durch das Messen der Signallaufzeit berechnet werden.
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Die Positionen der Satelliten 350-1, 350-2, 350-3, 350-4, sind bekannt, da diese ununterbrochen von ungefähr 15–30 Bodenstationen beobachtet werden, die hauptsächlich entlang und in der Nähe des Äquators von der Erde angeordnet sind. Hierdurch kann die geografische Position, d. h., der Breitengrad und Längengrad der mobilen Vorrichtung 120 durch Bestimmen der Distanz zu mindestens drei Satelliten 350-1, 350-2, 350-3, 350-4, durch Triangulation berechnet werden. Zur Ermittlung der Höhe können die Signale von vier Satelliten 350-1, 350-2, 350-3, 350-4, gemäß einiger Ausführungsformen verwendet werden.
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Nachdem die geografische Position der Positionierungsvorrichtung 340 (und damit auch die des Fahrzeugs 100 und/oder des Pantographen 130) bestimmt ist, kann sie auf einer Karte präsentiert werden, wo die Position des Fahrzeugs 100 markiert sein kann, sowie die Positionen des Energieübertragungssegments 120. Bei einigen Ausführungsformen kann auch eine Meldung, ein Zeichen oder eine Angabe, die auf der Anzeige 320 angezeigt wird, den Fahrer darüber informieren, in welcher Richtung und wie viel das Fahrzeug 100 seitlich zu bewegen ist.
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In 3C ist ein weiteres Beispiel davon veranschaulicht, wie das vorherige Szenario in 2 vom Fahrer des Fahrzeugs 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform wahrgenommen werden kann, die jeweils alternativ zu den in 3A und 3B veranschaulichten Ausführungsform sind.
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Das Fahrzeug 100 umfasst die Steuereinheit 300 zum Positionieren des Fahrzeugs 100 seitlich im Verhältnis zum Energieübertragungssegment 120 über dem Fahrzeug 100. Anstatt des Erkennens und Bestimmens der Position des Energieübertragungssegments 120 durch einen bordeigenen Sensor oder durch GPS-Positionierung umfasst das Fahrzeug 100 jedoch einen Empfänger 370. Der Empfänger 370 ist konfiguriert, um Drahtlossignale von Sendern 360-1, 360-2, 360-3 zu empfangen, die sich außerhalb des Fahrzeugs 100 befinden, und die dem Energieübertragungssegment 120 zugeordnet, d. h. an zuvor festgelegten (und deshalb bekannten) Positionen im Verhältnis zum Energieübertragungssegment 120 angeordnet sind.
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Durch Empfangen dieser Drahtlossignale von z. B. drei Sendern 360-1, 360-2, 360-3 können Richtung und/oder Distanz zum jeweiligen Sender 360-1, 360-2, 360-3 bestimmt werden, und die seitliche Position des Energieübertragungssegments 120 im Verhältnis zu den seitlichen Pendelgrenzwerten 140, 150 kann durch Triangulation der empfangenen Drahtlossignale bestimmt werden.
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Jedes zufällige Funksignal und jede Wellenlänge können zu diesem Zweck bei unterschiedlichen Ausführungsformen verwendet werden. Wie allgemein bekannt ist, ist die Größe der Empfängerantenne am Empfänger 370 jedoch von der Wellenlänge des Signals abhängig. Somit erfordern sehr lange Wellenlängen (d. h. niedrige Frequenzen) sehr lange Antennen, was möglicherweise nicht machbar ist.
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In 3D ist wiederum ein weiteres Beispiel davon veranschaulicht, wie das vorherige Szenario in 2 vom Fahrer des Fahrzeugs 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform wahrgenommen werden kann, die jeweils alternativ zu den in 3A, 3B und/oder 3C veranschaulichten Ausführungsformen sind.
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Das Fahrzeug 100 umfasst die Steuereinheit 300 zum Positionieren des Fahrzeugs 100 seitlich im Verhältnis zum Energieübertragungssegment 120 über dem Fahrzeug 100. Weiterhin umfasst das Fahrzeug 100 den Empfänger 370. Der Empfänger 370 ist konfiguriert, um Drahtlossignale von einem Sender 390 außerhalb des Fahrzeugs 100 zu empfangen, wobei der Sender 390 wiederum in Kommunikationsverbindung mit einer Kamera 395 außerhalb des Fahrzeugs 100 steht.
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Die Kamera 395 kann in Zusammenhang mit dem Energieübertragungssegment 120 wie z. B. an einer zuvor festgelegten Position und/oder Distanz im Verhältnis zum Energieübertragungssegment 120 angeordnet sein, und in Richtung der Position des Fahrzeugs 100, des Pantographen 130 und/oder der Stromsammler 135-1, 135-2 gerichtet sein. Informationen, die ein Bild darstellen, oder eine Folge von Bildern, können dann drahtlos über den Sender 390 übertragen werden, um vom Empfänger 370 im Fahrzeug 100 empfangen zu werden.
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Das drahtlose Signal kann z. B. ein Fahrzeug-zu-Fahrzeug(Vehicle-to-Vehicle – V2V)-Signal oder ein beliebiges anderes Drahtlossignal sein, das auf der drahtlosen Kommunikationstechnik, wie z. B. Wi-Fi, Wireless Local Area Network (WLAN), Ultra Mobile Broadband (UMB), Bluetooth (BT) oder Infrarotübertragung basiert oder zumindest davon inspiriert ist, um nur einige wenige Beispiele für die drahtlose Kommunikation zu nennen.
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Die Steuereinheit 300 kann, wenn sie die Informationen von der externen Kamera 395 empfängt, die seitliche Position des Energieübertragungssegments 120 im Verhältnis zu den seitlichen Pendelgrenzwerten 140, 150 basierend auf Informationen, die von der externen Kamera 395 des Fahrzeugs über Drahtlossignale empfangen wurden, und auf Kenntnis über die Position der externen Kamera 395 des Energieübertragungssegments 120, bestimmen.
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In 4 wird ein Beispiel eines Verfahrens 400 gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. Das Ablaufdiagramm in 4 stellt das Verfahren 400 zur Verwendung in einem Fahrzeug 100 zum Positionieren eines Fahrzeugs 100 mit einem Pantographen 130 dar, der seitlich im Verhältnis zu einem Energieübertragungssegment 120 über dem Fahrzeug 100 dachmontiert ist.
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Das Energieübertragungssegment 120 kann bei manchen Ausführungsformen einen ersten Kontaktdraht 121 mit Pluspol und parallel dazu einen zweiten Kontaktdraht 122 mit Minuspol umfassen. Bei anderen Ausführungsformen kann das Energieübertragungssegment 120 einen ersten Kontaktdraht umfassen, während der zweite Kontaktdraht unter dem Fahrzeug 100 oder möglicherweise an der Seite des Fahrzeugs 100 angeordnet ist.
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Der dachmontierte Pantograph 130 kann bei einigen Ausführungsformen einen ersten Stromsammler 135-1, der dem Kontaktdraht 121 mit Pluspol gewidmet ist, umfassen oder daran befestigt sein, und einen zweiten Stromsammler 135-2 umfassen, der dem Kontaktdraht 122 mit Minuspol gewidmet ist.
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Das Fahrzeug 100 kann jede beliebige Art von Transportmittel sein, wie z. B. ein Lastkraftwagen, ein Bus, ein Auto, ein Motorrad oder ähnliches. Bei manchen besonderen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 100 jedoch ein Fahrzeug mit Fahrgästen sein, wie z. B. ein Bus, ein Krankenwagen, ein gepanzerter Mannschaftswagen (oder anderes Militärfahrzeug), ein Feuerwehr-Lkw usw.
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Um in der Lage zu sein, das Fahrzeug 100 zu positionieren, kann das Verfahren 400 eine Anzahl von Schritten 401–406 umfassen. Einige dieser Schritte 401–406 können jedoch ausschließlich bei einigen alternativen Ausführungsformen ausgeführt werden, wie z. B. Schritt 405 oder 406. Weiterhin können die beschriebenen Schritte 401–406 in einer chronologisch etwas anderen Reihenfolge ausgeführt werden, als die Nummerierung nahelegt. Schritt 402 kann bei einigen Ausführungsformen z. B. vor Schritt 401 ausgeführt werden. Das Verfahren 400 kann die folgenden Schritte umfassen:
Schritt 401 umfasst gemäß einigen Ausführungsformen das Erkennen des Energieübertragungssegments 120, d. h. des ersten Kontaktdrahts 121 mit Pluspol und des dazu parallelen zweiten Kontaktdrahts 122 mit Minuspol.
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Bei einigen Ausführungsformen kann das Energieübertragungssegment 120 unter Verwendung einer fahrzeugmontierten Kamera 310, eines Laserscanners, eines Ultraschallsensors oder eines ähnlichen Detektors am Fahrzeug 100 erkannt werden.
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Bei einigen Ausführungsformen kann die fahrzeugmontierte Kamera 310 nach oben und/oder vorwärts gerichtet sein, um die Position des Energieübertragungssegments 120 vorherzusagen.
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Bei einigen weiteren Ausführungsformen können die geografische Position des Fahrzeugs 100, und dadurch auch des dachmontierten Pantographen 130 und seine definierten seitlichen Pendelgrenzwerte 140, 150 durch eine Positionierungsvorrichtung 340 bestimmt werden. Weiterhin kann das Energieübertragungssegment 120 durch das Aufrufen der Position des Energieübertragungssegments 120 von einer in einem Speicher 525 gespeicherten Karte erkannt werden.
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Das Energieübertragungssegment 120 kann bei einigen Ausführungsformen durch Empfangen eines Drahtlossignals durch einen Empfänger 370 im Fahrzeug 100 erkannt werden, wobei das Signal Informationen in Bezug auf die geografische Position des Energieübertragungssegments 120 trägt. Das Drahtlossignal kann von einem Sender 360-1, 360-2, 360-3 übertragen werden, der dem Energieübertragungssegment 120 zugeordnet ist, d. h. wobei bei einigen Ausführungsformen der jeweilige Sender 360-1, 360-2, 360-3 an einer zuvor festgelegten Position oder Beziehung zum Energieübertragungssegment 120 positioniert ist.
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Bei einigen Ausführungsformen kann die externe Kamera 395 des Fahrzeugs in Verbindung mit dem Energieübertragungssegment 120 angeordnet sein, d. h. wobei die externe Kamera 395 des Fahrzeugs an einer zuvor festgelegten Position oder Beziehung zum Energieübertragungssegment 120 angeordnet ist. Durch das Übertragen von Drahtlossignalen über einen Sender 390 und Empfangen der übertragenen Drahtlossignale durch einen Empfänger 370 im Fahrzeug 100 kann das Energieübertragungssegment 120 erkannt werden.
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Die erwähnten Drahtlossignale können auf einer drahtlosen Kommunikationstechnik, wie z. B. Wi-Fi, Wireless Local Area Network (WLAN), Ultra Mobile Broadband (UMB), Bluetooth (BT) oder Infrarotsendern basieren oder zumindest davon inspiriert sein, um nur einige wenige Beispiele für drahtlose Kommunikation zu nennen.
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Schritt 402 umfasst einen linken seitlichen Pendelgrenzwert 140 auf der linken Seite des dachmontierten Paragraphen 130 und einen rechten seitlichen Pendelgrenzwert 150 auf der rechten Seite des dachmontierten Pantographen 130 in der Fahrtrichtung 105 des Fahrzeugs 100.
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Die seitlichen Pendelgrenzwerte 140, 150 sind die Grenzwerte in der seitlichen Richtung, wobei die Stromsammler 135-1, 135-2 bei einigen Ausführungsformen nicht mehr mit dem jeweiligen Kontaktdraht 121, 122 jeweils auf der linken/rechten Seite in der Fahrtrichtung 105 des Fahrzeugs 100 in Kontakt stehen.
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Schritt 403 umfasst das Bestimmen der seitlichen Position des Energieübertragungssegments 120 im Verhältnis zu den definierten 402 seitlichen Pendelgrenzwerten 140, 150.
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Bei einigen Ausführungsformen kann die seitliche Position des Energieübertragungssegments 120 im Verhältnis zu den definierten 402 seitlichen Pendelgrenzwerten 140, 150 basierend auf Informationen von der fahrzeugmontierten Kamera 310 oder einem anderen ähnlichen Detektor auf dem Fahrzeug 100 bestimmt werden.
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Bei einigen weiteren Ausführungsformen kann die seitliche Position des Energieübertragungssegments 120 im Verhältnis zu den definierten 402 seitlichen Pendelgrenzwerten 140, 150 basierend auf der geografischen Position des Fahrzeugs 100, und dadurch auch des dachmontierten Pantographen 130 und seiner definierten seitlichen Pendelgrenzwerte 140, 150 bestimmt werden, wie durch die Positionierungsvorrichtung 340 bestimmt, und auch basierend auf dem Aufrufen der Position des Energieübertragungssegments 120 von einer in einem Speicher 525 gespeicherten Karte.
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Bei einigen Ausführungsformen kann die seitliche Position des Energieübertragungssegments 120 im Verhältnis zu den definierten 402 seitlichen Pendelgrenzwerten 140, 150 basierend auf dem Empfangen des Drahtlossignals durch den Empfänger 370 im Fahrzeug 100 bestimmt werden, wobei das Signal Informationen in Bezug auf die geografische Position des Energieübertragungssegments 120 tragen kann. Der jeweilige Sender 360-1, 360-2, 360-3 kann bei einigen Ausführungsformen an zuvor festgelegten Positionen oder im Verhältnis zum Energieübertragungssegment 120 positioniert worden sein; und die seitliche Position des Energieübertragungssegments 120 kann durch Triangulation von den empfangenen Drahtlossignalen der jeweiligen Sender 360-1, 360-2, 360-3 bestimmt werden.
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Bei einigen Ausführungsformen kann die seitliche Position des Energieübertragungssegments 120 im Verhältnis zu den definierten 402 seitlichen Pendelgrenzwerten 140, 150 basierend auf Informationen bestimmt werden, die von der externen Kamera 395 des Fahrzeugs über Drahtlossignale empfangen wurden.
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Schritt 404 umfasst das Angeben für den Fahrer des Fahrzeugs 100, wenn die bestimmte 403 seitliche Position des Energieübertragungssegments 120 nicht innerhalb der seitlichen Pendelgrenzwerte 140, 150 liegt.
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Die an den Fahrer gegebene Angabe kann z. B. eine Richtung umfassen, die angibt, welcher seitliche Pendelgrenzwert 140, 150 durch das Energieübertragungselement 120 überschritten wurde, und/oder einen Pfeil oder Ähnliches, der angibt, in welche Richtung (links/rechts) der Fahrer das Fahrzeug 100 drehen muss, um wieder Kontakt zwischen den Stromsammlern 135-1, 135-2 und den Kontaktdrähten 121, 122 zu erhalten. Bei einigen Ausführungsformen können die seitlichen Pendelgrenzwerte 140, 150 angezeigt werden, oder es kann eine Linie projiziert werden, die der Fahrer folgen muss.
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Die dem Fahrer des Fahrzeugs 100 angegebene Richtung kann auf einem beliebigen von z. B.: einer für den Fahrer sichtbaren Anzeige 320, einem Head-Up-Display, einem Paar von Brillengläsern, einem Paar von Kontaktlinsen, einem transparenten Display, das für erweiterte Realität konfiguriert ist, die in der Windschutzscheibe des Fahrzeugs 100 integriert ist, einer sichtbaren Projektion auf der Straße vor dem Fahrzeug 100 durch lichtemittierende Diode, LED, Scheinwerfer, Projektor 380 oder Laser, einem Audiosignal und/oder einem haptischen Signal angezeigt oder angegeben werden.
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Durch Angeben einer solchen Fahrführung für den Fahrer auf eine der beschriebenen Arten kann der Fahrer über den Standort des Energieübertragungssegments 120 informiert werden, ohne dass er den Kopf drehen oder wegbewegen muss, und nach den Informationen schauen muss, so dass dieser sich auf die Verkehrssituation vorn konzentrieren. Dadurch wird die Verkehrssicherheit verbessert.
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Bei einigen Ausführungsformen wird jedoch möglicherweise dem Fahrer des Fahrzeugs 100 keine Angabe angezeigt, wenn die bestimmte 403 seitliche Position des Energieübertragungssegments 120 nicht innerhalb der seitlichen Pendelgrenzwerte 140, 150 liegt, wenn das Fahrzeug 100 in einer Kurve fährt. Bei anderen Ausführungsformen wird möglicherweise keine Angabe angezeigt, wenn das Fahrzeug 100 abbiegt und blinkt, da sie angeben kann, dass der Fahrer absichtlich die mit dem Energieübertragungssegment 120 verbundene Straße verlässt, und mit dem Fahren unter Verwendung von gespeichertem Batteriestrom fortfährt oder alternativ zu einem sofern vorhandenen Reservemotor in Form eines Verbrennungsmotors umschaltet.
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Dadurch wird der Fahrer in die Lage versetzt, eine Kurve zu schneiden und temporär vom Energieübertragungssegment 120 abzuweichen, ohne irgendwelche Angaben und/oder seitliche Positionierungsanpassungen auszulösen. Dadurch wird besserer Komfort z. B. für Fahrgäste in einem Bus bereitgestellt, wodurch vermieden wird, dass diese aufgrund von Schwerkraft gegen das Fenster im Fahrzeug gedrückt werden. Dem Fahrer wird es erspart, zahlreichen Warnungen und/oder Angaben ausgesetzt zu werden, die ihn/sie unnötigerweise ablenken können. Diese Ausführungsform kann vorteilhaft sein, wenn das Fahrzeug 100 eine Batterie umfasst und in der Lage ist, mindestens temporär vom Energieübertragungssegment 120 abzuweichen.
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Schritt 405 wird möglicherweise nur bei einigen alternativen Ausführungsformen ausgeführt, z. B. im Fall, dass kein Fahrer im Fahrzeug 100 vorhanden ist, oder wenn der Fahrer nicht auf die dem Fahrer angezeigte 404 Angabe reagiert. Der optionale Schritt 405 kann somit das autonome Positionieren des Fahrzeugs 100 seitlich umfassen, sodass das Energieübertragungssegment 120 über dem Fahrzeug 100 innerhalb der definierten 402 seitlichen Pendelgrenzwerte 140, 150 liegt.
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Bei einigen Ausführungsformen kann ein Steuersignal durch die Steuereinheit 300 erzeugt werden, um das Lenkrad des Fahrzeugs 100 zu drehen, um die Stromsammler 135-1, 135-2 in Kontakt mit dem jeweiligen Kontaktdraht 121, 122 jeweils auf der linken/rechten Seite in der Fahrtrichtung 105 des Fahrzeugs 100 zu bringen. Dadurch gelangt das Energieübertragungssegment 120 über dem Fahrzeug 100 in die definierten 402 seitlichen Pendelgrenzwerte 140, 150.
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Dadurch könnte vermieden werden, dass das Fahrzeug 100 Kontakt zum Energieübertragungssegment 120 verliert, auch wenn das Fahrzeug 100 autonom ist. Bei einem Fahrzeug 100, das einen Fahrer aufweist, ist der Fahrer in der Lage, sich auf andere Punkte wie z. B. die Verkehrssituation usw. zu konzentrieren.
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Schritt 406 wird möglicherweise nur bei einigen alternativen Ausführungsformen ausgeführt, z. B. im Fall, dass kein Fahrer im Fahrzeug 100 vorhanden ist, oder wenn der Fahrer nicht auf die dem Fahrer angezeigte 404 Angabe reagiert. Der optionale Schritt 405 kann das Verlagern des dachmontierten Pantographen 130 seitlich im Verhältnis zum Fahrzeug 100 umfassen, um das Energieübertragungssegment 120 über dem Fahrzeug 100 durch die definierten 402 seitlichen Pendelgrenzwerte 140, 150 zu umschließen.
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Somit kann das Dach des Fahrzeugs 100 eine Schiene oder ähnliche Anordnung orthogonal zu der Fahrtrichtung 105 des Fahrzeugs 100 umfassen, auf der der Pantograph 130 angeordnet ist, um seitlich z. B. durch Pneumatikeinrichtungen, z. B. einen Elektromotor oder Ähnliches, verlagert zu werden. Ein Steuersignal kann durch die Steuereinheit 300 zum seitlichen Bewegen des Pantographen 130, auf der Schiene oder ähnlichen Anordnung jeweils auf die linke/rechte Seite, erzeugt werden, um diesen in der erforderlichen Distanz zu bewegen, um die Stromsammler 135-1, 135-2 mit dem jeweiligen Kontaktdraht 121, 122 in der Fahrtrichtung 105 des Fahrzeugs 100 in Kontakt zu bringen. Dadurch gelangt das Energieübertragungssegment 120 über dem Fahrzeug 100 in die definierten 402 seitlichen Pendelgrenzwerte 140, 150.
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Dadurch ist es möglich, die seitlichen Pendelgrenzwerte 140, 150 nacheinander zu erweitern, z. B. in einer Kurve, um einem Hindernis auf der Straße auszuweichen, z. B. um ein Pannenfahrzeug zu überholen.
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In 5 ist eine Ausführungsform eines Systems 500 zum Unterstützen eines Fahrzeugs 100 mit einem dachmontierten Pantographen 130 zum Positionieren des Fahrzeugs 100 seitlich im Verhältnis zu einem Energieübertragungssegment 120 über dem Fahrzeug 100 veranschaulicht. Das System 500 umfasst eine Infrastruktur zum Bereitstellen von Elektrizität für das Fahrzeug 100, das das Energieübertragungssegment 120 umfasst, das über der Straße angeordnet ist, sodass die Fahrzeuge darunter hindurchfahren können. Das Energieübertragungssegment 120 kann bei einigen Ausführungsformen einen ersten Kontaktdraht 121 mit Pluspol und parallel dazu einen zweiten Kontaktdraht 122 mit Minuspol umfassen. Das Energieübertragungssegment 120 wird elektrisch durch Strom von einem Stromnetz unterstützt. Das Energieübertragungssegment 120 kann durch Masten an der Straßenseite oder eine ähnliche Anordnung getragen und hochgehalten werden. Das System umfasst auch das Fahrzeug 100 mit dem dachmontierten Pantographen 130. Der dachmontierte Pantograph 130 umfasst bei einigen Ausführungsformen wiederum einen ersten Stromsammler 135-1, der dem Kontaktdraht 121 mit Pluspol gewidmet ist, und einen zweiten Stromsammler 135-2, der dem Kontaktdraht 122 mit Minuspol gewidmet ist, oder ist daran befestigt.
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Das System 500 umfasst auch eine Steuereinheit 300 im Fahrzeug 100. Die Steuereinheit 300 ist zum Positionieren eines Fahrzeugs 100 mit einem dachmontierten Pantographen 130 seitlich im Verhältnis zu einem Energieübertragungssegment 120 über dem Fahrzeug 100 konfiguriert, das bei einigen Ausführungsformen einen ersten Kontaktdraht 121 mit Pluspol und parallel dazu einen zweiten Kontaktdraht 122 mit Minuspol umfassen kann. Die Steuereinheit 300 kann mindestens einige der zuvor beschriebenen Schritte 401–406 gemäß dem oben beschriebenen und in 4 veranschaulichten Verfahren 400 ausführen.
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Die Steuereinheit 300 ist zum Erkennen des Energieübertragungssegments 120 konfiguriert. Weiterhin ist die Steuereinheit 300 zum Definieren eines linken seitlichen Pendelgrenzwerts 140 des dachmontierten Paragraphen 130 und eines rechten seitlichen Pendelgrenzwerts 150 auf der rechten Seite des dachmontierten Pantographen 130 in der Fahrtrichtung 105 des Fahrzeugs 100 konfiguriert. Weiterhin ist die Steuereinheit 300 zusätzlich zum Bestimmen der seitlichen Position des Energieübertragungssegments 120 im Verhältnis zu den definierten seitlichen Pendelgrenzwerten 140, 150 konfiguriert. Die Steuereinheit 300 ist auch zum Anzeigen für den Fahrer des Fahrzeugs 100 konfiguriert, wenn die bestimmte seitliche Position des Energieübertragungssegments 120 nicht innerhalb der seitlichen Pendelgrenzwerte 140, 150 liegt.
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Bei einigen Ausführungsformen kann die Steuereinheit 300 weiterhin optional zum Erzeugen von Steuersignalen zum autonomen Ausführen der empfohlenen Aktion konfiguriert sein, z. B. im Fall, dass das Fahrzeug 100 keinen Fahrer aufweist, oder im Fall, dass der Fahrer der empfohlenen Aktion nicht folgt. Eine solche empfohlene Aktion kann das Positionieren des Fahrzeugs 100 seitlich umfassen, sodass das Energieübertragungssegment 120 über dem Fahrzeug 100 innerhalb der definierten seitlichen Pendelgrenzwerte 140, 150 liegt. Eine solche empfohlene Aktion kann weiterhin das Verlagern des dachmontierten Pantographen 130 seitlich im Verhältnis zum Fahrzeug 100 umfassen, sodass das Energieübertragungssegment 120 über dem Fahrzeug 100 innerhalb der definierten 402 seitlichen Pendelgrenzwerte 140, 150 liegt.
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Die Steuereinheit 300 kann bei einigen Ausführungsformen einen Prozessor 520 umfassen, der zum Ausführen mindestens einiger der zuvor beschriebenen Schritte 401–406 nach dem Verfahren 400 konfiguriert ist.
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Solch ein Prozessor 520 kann eine oder mehrere Instanzen einer Verarbeitungsschaltung, d. h. eine Zentraleinheit (Central Processing Unit – CPU), eine Verarbeitungseinheit, eine Verarbeitungsschaltung, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), einen Mikroprozessor oder andere Prozesslogik umfassen, die Anweisungen interpretieren und ausführen können. Der in diesem Dokument verwendete Ausdruck „Prozessor” kann somit eine Verarbeitungsschaltung repräsentieren, die eine Vielzahl von Verarbeitungsschaltungen umfasst, wie z. B. eine, einige oder alle der oben aufgeführten.
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Die Steuereinheit 300 kann bei einigen Ausführungsformen weiterhin einen Empfangsstromkreis 510 umfassen, der zum Empfangen eines Signals von einem Sensor 310, einer Positionierungsvorrichtung 340 und/oder einem Empfänger 370 im Fahrzeug 100 konfiguriert ist, um das Energieübertragungssegment 120 zu erkennen, d. h. das Vorhandensein des einen oder der mehreren Kontaktdrähte 121, 122 anzugeben.
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Weiterhin kann die Steuereinheit 300 bei einigen Ausführungsformen einen Speicher 525 umfassen. Der optionale Speicher 525 kann eine physikalische Vorrichtung umfassen, die zum Speichern von Daten oder Programmen, d. h., Anweisungsfolgen auf einer vorübergehenden oder dauerhaften Basis, verwendet wird. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Speicher 525 integrierte Schaltungen umfassen, die Transistoren auf Silizium-Basis umfassen. Der Speicher 525 kann bei unterschiedlichen Ausführungsformen z. B. eine Speicherkarte, einen Flash-Speicher, einen USB-Speicher, eine Festplatte oder eine andere ähnliche flüchtige oder nicht flüchtige Speichereinheit zum Speichern, z. B. ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flash, EEPROM (Electrically Erasable PROM) umfassen.
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Weiterhin kann die Steuereinheit 300 einen Signalsender 530 umfassen. Der Signalsender 530 kann bei einigen Ausführungsformen zum Senden eines Steuersignals konfiguriert sein, das durch eine Anzeigevorrichtung 320 oder durch ein Lenkrad konfiguriert ist.
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Die zuvor beschriebenen Schritte 401–406, die in der Steuereinheit 300 auszuführen sind, können durch den einen oder die mehreren Prozessoren 520 innerhalb der Steuereinheit 300 gemeinsam mit einem Computerprogramm implementiert werden, das mindestens einige der Funktionen der Schritte 401–406 ausführt. Somit kann ein Computerprogrammprodukt, das Anweisungen zum Ausführen der Schritte 401–406 in der Steuereinheit 300 umfasst, das Verfahren 400 ausführen, das mindestens einige der Schritte 401–406 umfasst, um das Fahrzeug 100 mit dem dachmontierten Pantographen 130 seitlich im Verhältnis zum Energieübertragungssegment 120 über dem Fahrzeug 100 zu positionieren, wenn das Computerprogrammprodukt in den einen oder die mehreren Prozessoren 520 der Steuerungseinheit 300 geladen wird.
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Weiterhin können einige Ausführungsformen ein Fahrzeug 100 umfassen, das die Steuereinheit 300 umfasst, die zum Positionieren des Fahrzeugs 100 seitlich im Verhältnis zum Energieübertragungssegment 120 über dem Fahrzeug 100 gemäß mindestens einigen der Schritte 401–406 konfiguriert ist.
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Das oben erwähnte Computerprogrammprodukt kann z. B. in Form eines Datenträgers bereitgestellt werden, auf dem ein Computerprogrammcode zum Ausführen von mindestens einigen der Schritte 401–406 gemäß einiger Ausführungsformen gespeichert ist, wenn dieses in den einen oder die mehreren Prozessoren 520 der Steuereinheit 300 geladen wird. Der Datenträger kann z. B. eine Festplatte, eine CD-ROM, ein Speicherstick, eine optische Speichervorrichtung, eine magnetische Speichervorrichtung oder jedes andere geeignete Medium wie z. B. eine Diskette oder ein Band sein, auf denen maschinenlesbare Daten nicht flüchtig gespeichert sind. Das Computerprogrammprodukt kann weiterhin als Computerprogrammcode auf einem Server bereitgestellt und aus der Ferne, z. B. über eine Internet- oder eine Intranetverbindung, auf die Steuereinheit 300 heruntergeladen werden.
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Die bei der Beschreibung der Ausführungsformen, wie diese in den zugehörigen Zeichnungen veranschaulicht sind, verwendete Terminologie soll nicht begrenzend für das beschriebene Verfahren 400, die Steuereinheit 300, das Computerprogramm und/oder das Fahrzeug 100 sein. Verschiedene Änderungen, Ersetzungen und/oder Abänderungen können vorgenommen werden, ohne von den erfindungsgemäßen Ausführungsformen abzuweichen, wie diese durch die beigefügten Ansprüche definiert sind.
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Wie in diesem Dokument verwendet, umfasst der Begriff „und/oder” jede und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgeführten Elemente. Der Begriff „oder”, wie er in diesem Dokument verwendet wird, ist als ein mathematisches OR zu interpretieren, d. h. als eine einschließende Disjunktion, nicht als mathematisch ausschließendes OR (XOR), außer wenn anders angegeben. Außerdem sind die Singularformen von „einer/eine/eines” und „der/die/das” als „mindestens einer/eine/eines” zu interpretieren, und umfassen somit möglicherweise eine Vielzahl von Entitäten derselben Art, außer wenn ausdrücklich anders angegeben. Es ist weiterhin zu verstehen, dass die Begriffe „enthält”, „umfasst”, „enthaltend” und/oder „umfassend” das Vorhandensein von beschriebenen Merkmalen, Aktionen, Ganzzahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen und/oder Komponenten spezifiziert, jedoch nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einem oder mehreren Merkmalen, Aktionen, Ganzzahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließt. Eine einzelne Einheit, wie z. B. ein Prozessor, kann die Funktionen von mehreren in den Ansprüchen erwähnten Elementen erfüllen. Die einfache Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in sich voneinander unterscheidenden abhängigen Ansprüchen erwähnt werden, ist kein Hinweis darauf, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft verwendet werden kann. Ein Computerprogramm kann auf einem geeigneten Medium wie z. B. einem optischen Speichermedium oder einem Halbleitermedium gespeichert/verteilt sein, welches zusammen oder als Teil anderer Hardware geliefert wird, kann jedoch auch in anderen Formen wie z. B. über Internet oder ein anderes drahtgebundenes oder drahtloses Kommunikationssystem verteilt werden.
