DE102017201975A1

DE102017201975A1 - Mobilitätssystem, Batterietransportwagen, elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug und Verfahren zum Aufladen einer Antriebsbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102017201975A1
Application number: DE102017201975.1A
Authority: DE
Inventors: Arnulf Sponheimer; Markus Kees
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 2017-02-08
Filing date: 2017-02-08
Publication date: 2018-08-09
Also published as: US10800266B2; CN108394384A; CN108394384B; US20180222338A1

Abstract

Eine erfindungsgemäßes Mobilitätssystem umfasst ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug (14, 23, 29) und einen elektrisch antreibbaren Batterietransportwagen (1, 21, 27), wobei eine wiederaufladbare Antriebsbatterie (10) des Kraftfahrzeugs (14, 23, 29) in dem Batterietransportwagen (1, 21, 27) aufgenommen ist und wobei der Batterietransportwagen (1, 21, 27) in einen nach unten offenen Bereich einer Tragstruktur (16) des Kraftfahrzeugs (14, 23, 29) lösbar einsetzbar ist. Die Erfindung betrifft auch einen Batterietransportwagen (1, 21, 27), ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug (14, 23, 29) und ein Verfahren zum Laden einer wiederaufladbaren Antriebsbatterie (10) eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs (14, 23, 29).

Description

Die Erfindung betrifft ein Mobilitätssystem, das ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug und einen elektrisch antreibbaren Batterietransportwagen umfasst, einen Batterietransportwagen, ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Aufladen einer Antriebsbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs.
Batteriebetriebene Kraftfahrzeuge weisen in der Regel eine wiederaufladbare Antriebsbatterie auf, die nach einer Entladung durch den Betrieb des Kraftfahrzeugs an einem externen Stromanschluss aufgeladen werden muss. Hierfür kann beispielsweise ein haushaltsüblicher Stromanschluss mit 240 Volt oder 110 Volt Wechselstrom ausreichend sein. In besonders vorteilhafter Weise kann eine Aufladung der Antriebsbatterie beispielsweise in den Nachtstunden erfolgen, so dass das Kraftfahrzeug am Morgen wieder mit seiner vollen Reichweite betriebsbereit ist. Hierfür ist es erforderlich, das ein entsprechender Stromanschluss in der Nähe des über Nacht abgestellten Kraftfahrzeugs verfügbar ist. Wenn das Kraftfahrzeug auf einem öffentlichen Parkplatz, etwa am Straßenrand, abgestellt ist, kann daher in der Regel kein Aufladen der Antriebsbatterie erfolgen. Das gleiche gilt für viele Tiefgaragen und Parkhäuser, in denen ebenfalls keine Auflademöglichkeit besteht. Die fehlenden Auflademöglichkeiten sind ein erhebliches Hindernis für die Verbreitung elektrisch betriebener Kraftfahrzeuge, insbesondere in städtischen Regionen. Es sind daher vom Kraftfahrzeug trennbare Antriebsbatterien vorgeschlagen worden, die einen eigenen Antrieb aufweisen, mit dessen Hilfe die Batterie zu einem entfernten Stromanschluss transportiert werden kann, um sie dort aufzuladen und danach wieder zum Kraftfahrzeug zurück zu transportieren.
Aus CN 203020284 U ist ein intelligentes Batteriesystem für elektrische Kraftfahrzeuge bekannt, bei dem die Batterie des Kraftfahrzeugs mit motorbetriebenen Raupenketten bewegbar ist. Die Bewegung der Batterie kann von einem Benutzer mittels einer Fernbedienung gesteuert werden. Ein Computerprozessor der Batterie erfasst mittels Laserradar und eines dreidimensionalen Kamerasystems Umgebungsinformationen, die verarbeitet werden, um eine automatische Bewegung zu erzielen. Die Batterie bewegt sich automatisch in die Karosserie eines Kraftfahrzeugs und wird dort fixiert. Dabei wird die Batterie mit einem Zugdraht über eine schräge Führungsplatte in einen Innenraum in der Karosserie des Kraftfahrzeugs gezogen.
In CN 104890710 A ist ein Stromversorgungswagen für ein elektrisches Fahrzeug offenbart, der eine Batterie umfasst, die die Antriebsenergie für den Stromversorgungswagen bereitstellen kann, wobei der Stromversorgungswagen in dem elektrischen Fahrzeug platziert werden kann und die Energie für das elektrische Fahrzeug bereitstellen kann. Der Stromversorgungswagen ist auch für den Transport von Personen ausgebildet.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass die bekannten Lösungen mit einem getrennt vom Kraftfahrzeug bewegbaren Batterietransportwagen sowohl hinsichtlich der Raumausnutzung innerhalb des Kraftfahrzeugs als auch hinsichtlich des Ablaufs beim Separieren und Integrieren der Batterie vom bzw. in das Kraftfahrzeug nicht optimal sind.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mobilitätssystem, einen elektrisch antreibbaren Batterietransportwagen, ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Aufladen einer Antriebsbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs anzugeben, wobei die oben genannten Nachteile möglichst vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Mobilitätssystem, einen Batterietransportwagen, ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug sowie durch ein Verfahren wie in den unabhängigen Ansprüchen angegeben gelöst.
Ein erfindungsgemäßes Mobilitätssystem umfasst ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug und einen Batterietransportwagen. Das elektrisch antreibbare Kraftfahrzeug weist eine wiederaufladbare Antriebsbatterie auf, die zur Energieversorgung mindestens eines elektrischen Antriebsmotors des Kraftfahrzeugs dient. Die Antriebsbatterie ist insbesondere als Akkumulator ausgebildet. Das elektrisch antreibbare Kraftfahrzeug kann ein ausschließlich elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, das auch als batterieelektrisches Kraftfahrzeug (Battery Electric Vehicle, BEV) bezeichnet wird, oder auch beispielsweise ein Steckdosenhybrid-Fahrzeug (Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) sein. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen sein. Die wiederaufladbare Antriebsbatterie des Kraftfahrzeugs ist in einem Batterietransportwagen aufgenommen, der ebenfalls elektrisch antreibbar ist. Hierfür weist der Batterietransportwagen ein Fahrwerk auf, mit dem der Batterietransportwagen unabhängig von dem Kraftfahrzeug fahren kann. Vorzugsweise ist der Batterietransportwagen elektrisch mit einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs verbindbar.
Erfindungsgemäß ist der Batterietransportwagen in einen nach unten offenen Bereich einer Tragstruktur des Kraftfahrzeugs lösbar einsetzbar. Der nach unten offene Bereich kann beispielsweise eine Ausnehmung oder eine Ausbuchtung in einem Bodenbereich des Kraftfahrzeugs oder auch etwa ein zwischen zwei Längsträgern des Kraftfahrzeugs gebildeter Zwischenraum sein, ebenso wie beispielsweise ein ausgeschnittener Bereich eines Bodens des Kraftfahrzeugs. Vorzugsweise ist der nach unten offene Bereich auch in eine horizontale Richtung offen, insbesondere nach hinten oder nach vorne. Zum Betrieb des Kraftfahrzeugs ist der Batterietransportwagen mit der Antriebsbatterie des Kraftfahrzeugs somit in den nach unten offenen Bereich der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs, insbesondere in eine nach unten offene Bucht der Tragstruktur, eingesetzt und vorzugsweise mechanisch in die Tragstruktur integriert. Zum Aufladen der Antriebsbatterie kann der Batterietransportwagen von der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs gelöst und separat vom Kraftfahrzeug verfahren werden.
Dadurch, dass der Batterietransportwagen, der die wiederaufladbare Antriebsbatterie des elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs umfasst, in einen nach unten offenen Bereich, etwa in eine Bucht der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs einsetzbar ist, kann eine besonders günstige Raumausnutzung des Kraftfahrzeugs und ein einfaches Einsetzen und Lösen des Batterietransportwagens in die bzw. von der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs ermöglicht werden. Insbesondere können das Kraftfahrzeug und der Batterietransportwagen derart ausgestaltet sein, dass der Batterietransportwagen unterhalb eines Laderaums des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und die Nutzung des Laderaums auch im eingesetzten Zustand nicht behindert. Ferner kann hierdurch erreicht werden, dass die Antriebsbatterie des Kraftfahrzeugs, die in der Regel eine erhebliche Masse aufweist, in einem unteren Bereich des Kraftfahrzeus angeordnet ist, so dass der Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs niedrig liegt, was im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs günstig ist. Schließlich kann hierdurch auch ein rasches und ungehindertes Entnehmen und Wiedereinsetzen des Batterietransportwagens mit der Antriebsbatterie des Kraftfahrzeugs ermöglicht werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Kraftfahrzeug eine Haltevorrichtung zum festen Halten des Batterietransportwagens in dem nach unten offenen Bereich der Tragstruktur auf. Die Haltevorrichtung kann beispielsweise mittels mehrerer horizontal verschiebbarer Riegelbolzen ausgebildet sein, die zum Einsetzen des Batterietransportwagens in diesen eingerückt und zum Lösen des Batterietransportwagens wieder ausgerückt werden können. Die Haltevorrichtung kann insbesondere derart mit dem Batterietransportwagen zusammenwirken, dass dieser zu einem integralen Bestandteil der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs wird. Hierdurch kann ein sicheres Halten des Batterietransportwagens in der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs ermöglicht werden, ohne dass die Stabilität des Kraftfahrzeugs im Fahrbetrieb beeinträchtigt wäre.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Haltevorrichtung derart ausgebildet, dass der Batterietransportwagen mittels der Haltevorrichtung in vertikaler Richtung gegenüber der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs verstellbar ist. Insbesondere ist die Haltevorrichtung zum Anheben des Batterietransportwagens beim Schließen der Haltevorrichtung sowie zum Absenken beim Lösen der Haltevorrichtung ausgebildet. Beim Lösen des Batterietransportwagens kann der Batterietransportwagen somit auf eine Fahrbahn, auf der das Kraftfahrzeug abgestellt ist, abgesenkt werden und unabhängig vom Kraftfahrzeug bewegt werden. Umgekehrt kann der Batterietransportwagen zum Einsetzen in das Kraftfahrzeug in die Haltevorrichtung hineingefahren und sodann durch diese von der Fahrbahn abgehoben werden, so dass der Batterietransportwagen den Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs nicht behindert.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Batterietransportwagen ein Oberteil und ein Unterteil auf, wobei das Oberteil zum lösbaren Einsetzen in den nach unten offenen Bereich der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist und das Unterteil das Fahrwerk des Batterietransportwagens umfasst. Das Oberteil ist gegenüber dem Unterteil mittels eines Verstellmechanismus in vertikaler Richtung verstellbar. Das Unterteil kann beispielsweise als Fahrgestell des Batterietransportwagens ausgebildet sein. Somit ist das Fahrwerk mittels des Verstellmechanismus in vertikaler Richtung verstellbar und kann, wenn das Oberteil in die Tragstruktur des Kraftfahrzeugs eingesetzt ist, mit Hilfe des Verstellmechanismus angehoben oder abgesenkt werden. Hierdurch kann auf besonders einfache Weise ein Abheben des Fahrwerks des Batterietransportwagens von einer Fahrbahn beim Einsetzen in den nach unten offenen Bereich der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs und entsprechend ein Absetzen auf die Fahrbahn beim Lösen des Batterietransportwagens ermöglicht werden.
Vorzugsweise weist der Batterietransportwagen eine Plattform auf, die zum Einsetzen in den nach unten offenen Bereich der Tragstruktur ausgebildet ist. Insbesondere kann die Plattform die Oberseite des Batterietransportwagens, etwa des Oberteils des Batterietransportwagens, bilden und als Ladefläche ausgebildet sein, die dann, wenn der Batterietransportwagen in die Tragstruktur des Kraftfahrzeugs eingesetzt ist, mit einer Ladefläche des Kraftfahrzeugs etwa plan abschließt und somit einen Teil eines Laderaumbodens des Kraftfahrzeugs bildet. Hierdurch kann eine weiter verbesserte Raumausnutzung des Kraftfahrzeugs erreicht werden.
Weiterhin kann der Verstellmechanismus in vorteilhafter Weise derart ausgebildet sein, dass die Plattform gegenüber dem Fahrwerk um eine Längsachse und/oder eine Querachse des Batterietransportwagens schwenkbar ist. Hierdurch kann beispielweise erreicht werden, dass die Plattform auch dann, wenn der Batterietransportwagen über eine Schräge fährt, in einer waagrechten Position gehalten werden kann.
Der Verstellmechanismus umfasst vorzugsweise mindestens zwei, insbesondere vier Hubzylinder, so dass das Oberteil gegenüber dem Unterteil mittels der mindestens zwei Hubzylinder verstellbar ist. Hierdurch kann sowohl das Anheben bzw. Absenken des Unterteils gegenüber dem Oberteil als auch ggf. das Schwenken der Plattform um eine Längs- und/oder Querachse ermöglicht werden. Die Hubzylinder können beispielsweise hydraulisch, pneumatisch oder mittels Gewindespindeln angetrieben werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Fahrwerk des Batterietransportwagens mindestens zwei Raupenschiffe auf, die jeweils eine in einer Längsrichtung des Batterietransportwagens geführte Raupenkette umfassen. Hierdurch kann ein Überwinden von Geländeunebenheiten oder auch von Treppen durch den Batterietransportwagen ermöglicht werden.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die mindestens zwei Raupenschiffe jeweils um eine zu einer Längsachse des Batterietransportwagens parallele Schwenkachse schwenkbar sind. Hierdurch kann im eingesetzten Zustand ein Abstand zwischen dem Fahrwerk und einer Fahrbahn, auf der das Kraftfahrzeug fährt, zusätzlich vergrößert werden.
Vorzugsweise ist der Batterietransportwagen von der Antriebsbatterie des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie versorgbar, insbesondere wird der Antrieb des Battterietransportwagens von der Antriebsbatterie versorgt. Hierfür kann es vorgesehen sein, dass eine Steuerungseinrichtung des elektrischen Antriebs des Kraftfahrzeugs derart eingerichtet ist, das stets zumindest ein Restenergiebetrag in der Antriebsbatterie verbleibt, der eine ausreichende Fahrstrecke des Batterietransportwagens, beispielsweise etwa 1 bis 3 km, ermöglicht. Hierdurch kann stets ein sicherer Transport der Antriebsbatterie zu einem zum Aufladen geeigneten Stromanschluss gewährleistet werden.
In vorteilhafter Weise ist der Batterietransportwagen über eine drahtlose Verbindung mit einer externen Steuerungseinrichtung steuerbar. Die externe Steuerungseinrichtung kann beispielsweise ein Smartphone sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Batterietransportwagen für einen autonomen Betrieb ausgerüstet sein und hierfür eine entsprechende Steuerungseinrichtung und Sensorik aufweisen. Der Batterietransportwagen kann auf diese Weise beispielsweise einem Benutzer, der sich von dem Kraftfahrzeug zu einer Lademöglichkeit für die Batterie begibt und ein Smartphone mitführt, autonom folgen. Hierdurch wird das Aufladen der Antriebsbatterie an einem vom Abstellort des Kraftfahrzeugs entfernten Ort weiter erleichtert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Batterietransportwagen mindestens einen Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs, welcher mit mindestens einer Antriebswelle des Kraftfahrzeugs kuppelbar ist. In besonders bevorzugter Weise umfasst der Batterietransportwagen alle Antriebsmotoren des Kraftfahrzeugs, beispielsweise zwei Antriebsmotoren, die dann, wenn der Batterietransportwagen in den nach unten offenen Bereich der Tragstruktur eingesetzt ist, mit einer Antriebswelle eines jeweiligen Antriebsrads des Kraftfahrzeugs gekoppelt werden können. Hierdurch kann auf eine elektrische Verbindung des Batterietransportwagens mit dem Kraftfahrzeug zum Übertragen eines Antriebsstroms, der eine sehr hohe Stromstärke und eine hohe Spannung hat, verzichtet werden. Es kann dabei ganz auf eine elektrische Verbindung des Batterietransportwagens mit dem Kraftfahrzeug verzichtet werden, oder eine solche Verbindung kann lediglich zum Versorgen anderer Verbraucher des Kraftfahrzeugs ausgelegt sein.
Ein erfindungsgemäßer Batterietransportwagen für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug umfasst eine wiederaufladbare Antriebsbatterie des Kraftfahrzeugs. Der Batterietransportwagen ist elektrisch antreibbar und weist ein Fahrwerk auf, mit dem der Batterietransportwagen unabhängig vom Kraftfahrzeug fahren kann. Der Batterietransportwagen weist ferner ein Oberteil und ein Unterteil auf, wobei das Oberteil zum lösbaren Einsetzen in einen nach unten offenen Bereich einer Tragstruktur des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist und das Unterteil das Fahrwerk des Batterietransportwagens umfasst. Das Unterteil und damit das Fahrwerk des Batterietransportwagens ist in vertikaler Richtung gegenüber dem Oberteil verstellbar. Wenn der Batterietransportwagen in die Tragstruktur des Kraftfahrzeugs eingesetzt ist, ist das Fahrwerk somit relativ zur Tragstruktur absenkbar und anhebbar. Hierfür kann der Batterietransportwagen einen beispielsweise mit Hubzylindern ausgebildeten Verstellmechanismus aufweisen. Insbesondere ist der Batterietransportwagen für ein erfindungsgemäßes Mobilitätssystem geeignet und ist wie oben beschrieben ausgebildet.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug ist ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit einer wiederaufladbaren Antriebsbatterie, wobei die Antriebsbatterie in einem elektrisch angetriebenen Batterietransportwagen aufgenommen ist. Eine Tragstruktur des Kraftfahrzeugs weist einen nach unten offenen Bereich auf, in die der Batterietransportwagen lösbar einsetzbar ist und darin mit einer Haltevorrichtung gehalten werden kann. Insbesondere ist das Kraftfahrzeug für ein erfindungsgemäßes Mobilitätssystem geeignet und ist wie oben beschrieben ausgebildet.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Laden einer wiederaufladbaren Antriebsbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, wobei die Antriebsbatterie in einem elektrisch angetriebenen Batterietransportwagen aufgenommen ist, der ein Fahrwerk aufweist und der in einen nach unten offenen Bereich der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs eingesetzt ist, wird ein Fahrwerk des Batterietransportwagens auf eine Fahrbahn abgesenkt, indem beispielsweise der Batterietransportwagen insgesamt oder lediglich ein Unterteil, das das Fahrwerk aufweist, abgesenkt wird. Der Batterietransportwagen wird mechanisch und ggf. elektrisch vom Kraftfahrzeug getrennt und mittels eines Antriebs des Batterietransportwagens aus dem nach unten offenen Bereich der Tragstruktur heraus und zu einem geeigneten Stromanschluss gefahren. Dort wird die Antriebsbatterie aufgeladen. Sodann wird der Batterietransportwagen mit Hilfe seines Antriebs zurück zum Kraftfahrzeug und in den nach unten offenen Bereich der Tragstruktur gefahren und in diesen eingesetzt. Schließlich wird das Fahrwerk von der Fahrbahn abgehoben. Der Batterietransportwagen wird dabei mechanisch und ggf. elektrisch mit dem Kraftfahrzeug verbunden. Vorzugsweise sind das Kraftfahrzeug und der Batterietransportwagen wie oben beschrieben ausgebildet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1a bis 1f ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Batterietransportwagens in unterschiedlichen Ansichten;
2 beispielhaft die Verwendung des Batterietransportwagens zum Überwinden von Steigungen;
3a bis 3f das Einsetzen des Batterietransportwagens in ein Kraftfahrzeug gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in teiltransparenter Seitenansicht;
4a bis 4d das Einsetzen des Batterietransportwagens in ein Kraftfahrzeug gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in Schnittansicht;
5a bis 5c das Einsetzen des Batterietransportwagens in ein Kraftfahrzeug gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in teiltransparenter Draufsicht;
6a und 6b ein Kraftfahrzeug und einen Batterietransportwagen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
7 ein Kraftfahrzeug und einen Batterietransportwagen gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In den 1a bis 1f ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Batterietransportwagens 1 in unterschiedlichen Ansichten dargestellt. Dabei zeigen 1a eine Ansicht von vorne, 1b eine Seitenansicht, 1c eine teilweise geschnittene Ansicht von hinten und 1d eine Draufsicht von oben. Die 1e und 1f zeigen den Batterietransportwagen 1 mit angehobenem Oberteil in Ansichten, die den 1b und 1c entsprechen.
Der Batterietransportwagen 1 umfasst ein Oberteil 2 und ein Unterteil 3. Das Oberteil 2 ist als Plattform 4 mit einer aufgesetzten Haube 5 ausgebildet, die aus zwei schwenkbar an der Plattform 4 angelenkten Haubenteilen 6, 6' besteht. Auf der Plattform 4 bzw. in der Haube 5 können Lasten aufgenommen werden, die mit dem Batterietransportwagen 1 transportiert werden können. Die Aufteilung der Haube 5 in zwei Haubenteile 6, 6' ist nicht in allen Figuren dargestellt.
Das Unterteil 3 des Batterietransportwagens 1 umfasst das Fahrgestell 7, das ein durch zwei Raupenschiffe 8, 8' gebildetes Fahrwerk trägt. Die Raupenschiffe 8, 8' weisen jeweils eine flexible, beispielsweise aus Gummi bestehende, Raupenkette 9, 9' sowie entsprechende Rollen zur Führung und für den Antrieb der Raupenketten 9, 9' auf. Zum Antrieb der Raupenketten 9, 9' ist ferner jeweils ein Elektromotor M vorgesehen. Das Unterteil 3 umfasst ferner die Antriebsbatterie 10 eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, die insbesondere ein Akkumulator ist. Die Antriebsbatterie kann eine Hochvolt-Batterie sein und beispielsweise eine Kapazität von 8 bis 14 kWh haben, was insbesondere für ein Steckdosenhybrid-Fahrzeug (PHEV) ausreichend ist.
Das Oberteil 2 und das Unterteil 3 sind über einen Verstellmechanismus 11 miteinander verbunden, der vier paarweise zusammenwirkende Hubzylinder 12, 12', 13, 13' umfasst, die jeweils über ein Drehgelenk an dem Unterteil 3 und dem Oberteil 2 bzw. an dem Fahrgestell 7 und der Plattform 4 angelenkt sind. Wie insbesondere in den 1d und 1f zu erkennen ist, kann das Oberteil 2 durch gleichmäßige Längenänderung der Hubzylinder 12, 12', 13, 13' in vertikaler Richtung verstellt werden.
In 2 ist gezeigt, wie der Batterietransportwagen 1 Steigung und Gefällstrecken, insbesondere Treppen, überwinden kann. Die Elektromotoren M (s. oben) werden dabei zum Antrieb der Raupenketten 9, 9' von der Antriebsbatterie 10 des Kraftfahrzeugs mit Strom versorgt, ebenso wie ein Antrieb der Hubzylinder 12, 12', 13, 13'. Durch ungleichmäßige Längenänderung der Hubzylinder 12, 13 bzw. 12', 13' kann auch beim Überwinden von Steigungen die Plattform 4 in einer waagrechten Lage gehalten werden. Hierdurch wird ein Transport empfindlicher Güter auf der Plattform 4 bzw. innerhalb der Haube 5, ebenso wie ggf. ein Transport von Personen auf einem anstelle der Haube 5 auf der Plattform 4 montierten Sitz (nicht dargestellt) ermöglicht. Der Batterietransportwagen 1 weist eine Steuerungseinrichtung mit entsprechenden Sensor- und Prozessormitteln auf, die in an sich bekannter Weise ausgebildet ist.
In den 3a bis 3f ist das Einfügen des Batterietransportwagens 1 mit einer aufgeladenen Antriebsbatterie 10 in ein Kraftfahrzeug 14, das mit der Antriebsbatterie 10 betrieben werden soll, dargestellt. Die einzelnen Schritte werden durch die Steuerungseinrichtung des Batterietransportwagens 1 und eine Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeugs 14 gesteuert, die über eine drahtlose Verbindung miteinander kommunizieren. Wie in 3a gezeigt, nähert sich der Batterietransportwagen 1 mit der aufgeladenen Antriebsbatterie 10 dem Kraftfahrzeug 14 von hinten an. Kurz vor Erreichen des Kraftfahrzeugs 14 wird durch Verstellen der Hubzylinder 12, 12', 13, 13' das Oberteil 2 des Batterietransportwagens auf eine Höhe, die etwa der eines Laderaumbodens des Kraftfahrzeugs 14 entspricht, angehoben. Zugleich öffnet sich die Laderaumklappe 15 des Kraftfahrzeugs 14 (s. 3b). Sodann fährt der Batterietransportwagen 1 in eine ausgeschnittene Bucht des Laderaumbodens des Kraftfahrzeugs 14 ein, die einem entsprechenden, nach unten offenen Bereich einer Tragstruktur des Kraftfahrzeugs 14 entspricht, hinein (3c). Das Oberteil 2 stützt sich an der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs 14 ab und wird durch Einschieben nicht dargestellter Riegelbolzen in die Plattform 4 gesichert. Zudem wird automatisch eine elektrische Verbindung zwischen der Antriebsbatterie 10 und dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs 14 hergestellt, etwa durch Einschieben eines entsprechenden Steckers des Kraftfahrzeugs 14 in eine Buchse des Batterietransportwagens 1. Durch Verkürzen der Hubzylinder 12, 12', 13, 13' wird das Unterteil 3 mit dem Fahrwerk bzw. den Raupenschiffen 8, 8' angehoben, und die Laderaumklappe 15 wird geschlossen (s. 3d, 3e). Das Kraftfahrzeug 14 ist nun betriebsbereit (3f). Zusätzlich können ggf. die beiden Haubenteile 6, 6' auseinandergeklappt werden, um die Nutzung des gesamten Laderaums des Kraftfahrzeugs 14 zu ermöglichen.
Die in den 3c bis 3f gezeigten Schritte sind in den 4a bis 4d in einem Querschnitt des Kraftfahrzeugs 14 nochmals dargestellt. Zum Fixieren des Batterietransportwagens 1 innerhalb der Tragstruktur 16 sind Riegelbolzen 17, 17' vorgesehen, die sich beim Hineinfahren des Batterietransportwagens 1 in einen nach unten offenen Bereich der Tragstruktur 16 des Kraftfahrzeugs 14, der durch den Zwischenraum zwischen zwei Längsträgern gebildet wird, noch in einer zurückgezogenen Stellung befinden (4a). Nach dem Hineinfahren in den Bereich der Tragstruktur 16 wird das Unterteil 3 des Batterietransportwagens angehoben. Die Plattform 4 des Batterietransportwagens 1 stützt sich dabei auf entsprechenden Vorsprüngen der Tragstruktur 16 ab. Die Oberseite der Plattform 4 schließt näherungsweise mit einem Laderaumboden 18 des Kraftfahrzeugs ab (4b). Die Riegelbolzen 17, 17' werden in entsprechende Aufnahmen des Oberteils 2 des Batterietransportwagens 1 eingeschoben (4c). Schließlich werden die Haubenteile 6, 6' auseinander geklappt, so dass ein einheitlicher, gut nutzbarer Laderaum entsteht (4d).
Die in den 3c bis 3e und 4a bis 4c gezeigten Schritte sind in Draufsicht nochmals in den 5a bis 5c dargestellt. Wie insbesondere in 5a zu erkennen ist, fährt der Batterietransportwagen in einen nach unten offenen Bereich der Tragstruktur 16 des Kraftfahrzeugs 14 hinein, der mit einem Ausschnitt 19 aus dem Laderaumboden 18 korrespondiert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind vier Riegelbolzen 17, 17', 17", 17'" zum Verriegeln des Oberteils 2 des Batterietransportwagens 1 mit der Tragstruktur 16 des Kraftfahrzeugs 14 vorgesehen. In den 5a bis 5c ist ebenso ein Verbindungsstecker 20 zum Verbinden der Antriebsbatterie 10 mit dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs 14 angedeutet. Die über den Verbindungsstecker 20 hergestellte elektrische Verbindung ist zum Übertragung einer für den Antrieb des Kraftfahrzeugs ausreichenden Stromstärke und Spannung geeignet.
Das Lösen des Batterietransportwagens 1 vom Kraftfahrzeug 14 erfolgt in entsprechenden Schritten wie zuvor beschrieben, die in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden. Das Lösen des Batterietransportwagens 1 kann durch eine Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeugs 14 oder auch durch eine separate Steuerungseinrichtung, etwa ein Smartphone mit einer entsprechenden App, gestartet und im Zusammenwirken mit einer Steuerungseinrichtung des Batterietransportwagens 1 gesteuert werden, ebenso wie die Schritte zum Verbinden des Batterietransportwagens 1 mit dem Kraftfahrzeug 14.
In den 6a und 6b ist dargestellt, dass gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung der Batterietransportwagen 21 zwei elektrische Antriebsmotoren 22, 22' des Kraftfahrzeugs 23 umfasst, die von der Antriebsbatterie 10 versorgt werden. Die Antriebsmotoren 22, 22' können auch zum Antrieb der Raupenketten 9, 9' dienen oder können zusätzliche, besonders für den Antrieb des Kraftfahrzeugs 23 angepasste Motoren sein. Die Antriebsmotoren 22, 22' werden, wenn der Batterietransportwagen 21 mit der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs 23 verbunden ist, über Kupplungsstücke 24, 24', in die Antriebswellen 25, 25' der Antriebsräder 26, 26' eingeschoben werden, mit den Antriebsrädern 26, 26' des Kraftfahrzeugs 23 gekoppelt (6a). Zum Lösen des Batterietransportwagens 21 werden die Antriebswellen 25, 25' aus den Kupplungsstücken 24, 24' herausgezogen ( 6b). Bei dieser Ausführungsform ist die Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Batterietransportwagen 21 und dem Kraftfahrzeug 23 nicht notwendig oder kann in einer vereinfachten Form erfolgen, da kein Antriebsstrom übertragen werden muss, sondern allenfalls die weitaus geringeren Ströme zum Versorgen anderer elektrischer Verbraucher des Kraftfahrzeugs 23. Im Übrigen sind der Batterietransportwagen 21 und das Kraftfahrzeug 23 wie oben beschrieben gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet.
Wie in 7 in einem Querschnitt dargestellt ist, können die Raupenschiffe 8, 8' gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung schwenkbar am Fahrgestell des Batterietransportwagens 27 angelenkt sein und zum Abheben vom Boden hochgeschwenkt werden (Pfeile 28, 28'). Um das Hochschwenken zu erleichtern, ist es bei dieser Ausführungsform ferner vorgesehen, dass beim oder nach dem Einfügen und Verriegeln des Batterietransportwagens 27 in der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs 29 dieser angehoben wird (Pfeil 30). Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann der Batterietransportwagen 27 ohne einen Verstellmechanismus aufgebaut sein und das Oberteil zusammen mit dem Unterteil eine Einheit bilden, an der die Haubenteile 6, 6' angelenkt sind. Im Übrigen sind der Batterietransportwagen 27 und das Kraftfahrzeug 29 wie oben beschrieben gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet.
Der Übersichtlichkeit halber sind nicht in allen Figuren alle Bezugszeichen dargestellt. Zu einer Figur nicht erläuterte Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutung wie in den übrigen Figuren.
Bezugszeichenliste

1: Batterietransportwagen
2: Oberteil
3: Unterteil
4: Plattform
5: Haube
6, 6': Haubenteil
7: Fahrwerk
8, 8': Raupenschiff
9, 9': Raupenkette
10: Antriebsbatterie
11: Verstellmechanismus
12, 12': Hubzylinder
13, 13': Hubzylinder
14: Kraftfahrzeug
15: Laderaumklappe
16: Tragstruktur
17, 17': Riegelbolzen
18: Laderaumboden
19: Ausschnitt
20: Verbindungsstecker
21: Batterietransportwagen
22, 22': Antriebsmotor
23: Kraftfahrzeug
24, 24': Kupplungsstück
25, 25': Antriebswelle
26, 26': Antriebsrad
27: Batterietransportwagen
28, 28': Pfeil
29: Kraftfahrzeug
30: Pfeil
M: Elektromotor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 203020284 U [0003]
CN 104890710 A [0004]

Claims

Mobilitätssystem umfassend ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug (14, 23, 29) und einen elektrisch antreibbaren Batterietransportwagen (1, 21, 27), wobei eine wiederaufladbare Antriebsbatterie (10) des Kraftfahrzeugs (14, 23, 29) in dem Batterietransportwagen (1, 21, 27) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterietransportwagen (1, 21, 27) in einen nach unten offenen Bereich einer Tragstruktur (16) des Kraftfahrzeugs (14, 23, 29) lösbar einsetzbar ist.
Mobilitätssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (14, 23, 29) eine Haltevorrichtung aufweist zum Halten des Batterietransportwagens (1, 21, 27) in dem nach unten offenen Bereich der Tragstruktur (16).
Mobilitätssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterietransportwagen (1, 21, 27) mittels der Haltevorrichtung in vertikaler Richtung verstellbar ist.
Mobilitätssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterietransportwagen (1, 21) ein Oberteil (2) und ein Unterteil (3) umfasst, wobei das Oberteil (2) zum lösbaren Einsetzen in den nach unten offenen Bereich der Tragstruktur (16) ausgebildet ist und das Unterteil (3) ein Fahrwerk (7) umfasst und wobei das Oberteil (2) gegenüber dem Unterteil (3) in vertikaler Richtung verstellbar ist.
Mobilitätssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (2) gegenüber dem Unterteil (3) um eine Längs- und/oder eine Querachse schwenkbar ist.
Mobilitätssystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (2) gegenüber dem Unterteil (3) mittels mindestens zweier Hubzylinder (12, 12', 13, 13') verstellbar ist.
Mobilitätssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrwerk (7) des Batterietransportwagens (1, 21, 27) mindestens zwei Raupenschiffe (8, 8') aufweist.
Mobilitätssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Raupenschiffe (8, 8') jeweils um eine zur Längsachse des Batterietransportwagens (27) parallele Achse schwenkbar sind.
Mobilitätssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb des Batterietransportwagens (1, 21, 27) von der Antriebsbatterie (10) des Kraftfahrzeugs (14, 23, 29) versorgt wird.
Mobilitätssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterietransportwagen (1, 21, 27) über eine drahtlose Verbindung mit einer externen Steuerungseinrichtung steuerbar und/oder autonom fahrbar ist.
Mobilitätssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterietransportwagen (21) mindestens einen Antriebsmotor (22, 22') des Kraftfahrzeugs (23) umfasst, der mit mindestens einer Antriebswelle (25, 25') des Kraftfahrzeugs (23) kuppelbar ist.
Batterietransportwagen für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug (14, 23), wobei der Batterietransportwagen (1, 21) eine wiederaufladbare Antriebsbatterie (10) des Kraftfahrzeugs (14, 23) umfasst, elektrisch antreibbar ist und ein Fahrwerk (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterietransportwagen (1, 21) ein Oberteil (2) und ein Unterteil (3) umfasst, wobei das Oberteil (2) zum lösbaren Einsetzen in einen nach unten offenen Bereich einer Tragstruktur (16) des Kraftfahrzeugs (14, 23) ausgebildet ist und das Unterteil (3) das Fahrwerk (7) umfasst, wobei das Fahrwerk (7) des Batterietransportwagens (1, 21) in vertikaler Richtung gegenüber dem Oberteil (2) verstellbar ist.
Elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit einer wiederaufladbaren Antriebsbatterie (10), wobei die Antriebsbatterie (10) in einem elektrisch angetriebenen Batterietransportwagen (1, 21, 27) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tragstruktur des Kraftfahrzeugs (14, 23, 29) einen nach unten offenen Bereich aufweist, in den der Batterietransportwagen (1, 21, 27) lösbar einsetzbar ist.
Verfahren zum Laden einer wiederaufladbaren Antriebsbatterie (10) eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs (14, 23, 29), wobei die Antriebsbatterie (10) in einem elektrisch angetriebenen Batterietransportwagen (1, 21, 27) aufgenommen ist, der ein Fahrwerk (7) aufweist und der in einen nach unten offenen Bereich einer Tragstruktur (16) des Kraftfahrzeug (14, 23, 29) eingesetzt ist, umfassend folgende Schritte: - Absenken des Fahrwerks (7) auf eine Fahrbahn, - Lösen des Batterietransportwagens (1, 21, 27) aus dem nach unten offenen Bereich der Tragstruktur (16), - Fahren des Batterietransportwagens (1, 21, 27) zu einem Ladeanschluss, - Aufladen der Antriebsbatterie (10), - Fahren des Batterietransportwagens (1, 21, 27) zum Kraftfahrzeug (14, 23, 29), - Einsetzen des Batterietransportwagens (1, 21, 27) in den nach unten offenen Bereich der Tragstruktur (16), - Abheben des Fahrwerks (7) von der Fahrbahn.