JP2012533279A - 陸上車両に含有されたエネルギー供給ユニットの交換のためのエネルギー供給ユニット、陸上車両、交換ステーション及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、２次コイル（９）と充電ステーションの一次コイル（２８）との間のエネルギーを誘導伝送するための、充電式電気エネルギー貯蔵部（３）及びこれに接続された前記二次コイル（９）で、陸上車両（２６）の車両電気システム（８）に供給するためのエネルギー供給ユニット（１；２１）に関する。エネルギー供給ユニット（１；２１）は、交換可能な完成ユニットの形態をとり、当該エネルギー供給ユニット（１；２１）及び車両電気システム（８）の間のエネルギー伝送のために、陸上車両（２６）に配置された対応接続要素（７；２４）と接続するための接続要素（６；２３）を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、クレーム１の前提に従うエネルギー供給ユニット、クレーム１１の前提に従う陸上車両及び交換ステーション、並びに、陸上車両に含有されたエネルギー供給ユニットの交換する方法に関する。

従来の陸上車両では、特に自動車等の車輪付き乗り物では、電気モーターを追加の又は単独の推進モーターとして使用することがますます提案されている。電気モーターに電気エネルギーを供給するために、車輪付き乗り物（以下、車両と呼ぶ）には、充電式車両バッテリの形で充電可能な電子エネルギー貯蔵部が備えられている。従来の燃料動力車の場合のように、車両バッテリが車両の推進で放電され、所定時間後、「再補給」すなわち電気的に充電されなければならない。このため、従来技術は、エネルギー貯蔵部の迅速な充電を可能とする多くの様々な手段を提供している。しかしながら、燃料動力式内部燃焼エンジンのための従来の補給（給油）ステーションに比べて、この種の電気「補給ステーション」は深刻な欠点を有している。その欠点とは、現在知られている電気エネルギー貯蔵部、特に充電バッテリ又はアキュムレータで、エネルギー貯蔵部を完全に充電するまでの平均充電時間に数時間単位かかり、液体又はガス燃料で車両タンクを満たすよりも非常に長い。しかしながら、使用者が数分以内に充填することに慣れているので、この問題は、電気推進モーターを専用に備えた車両の使用への重大な妨げを表面化している。

この欠点を克服するための手段がすでに存在しており、これは、可能な限り迅速に充電された車両バッテリを、放電された車両バッテリに交換することを含む。しかしながら、放電した車両バッテリによって対応するバッテリ交換ステーションから離れて車両が停止してしまう場合、放電車両バッテリの交換を、その甚大な重量のせいで迅速に行うことができない。燃料動力式車両では、必要な場合、最寄りの補給ステーションまで運転するのに必要な携帯容器内の燃料を補給ステーションから車両に運ぶことができるが、これは何キロもの重量を有する重い車両バッテリでは不可能である。この場合、車両を、牽引車で最寄りのバッテリ交換ステーションに牽引する必要がある。

車両バッテリを充電するための他の手段は、車両バッテリを充電ステーション内の地上に配置された一次コイル及び車両の下側部に配置された二次コイルによって誘導式に充電可能とすることを目的とする。このような充電ステーションは、例えば、車両所有者の家のガレージ又は公共の駐車場に提供可能であり、そこでは、車両を、数分かかる短い充電操作によって部分的に充電可能であるか、あるいは、数時間かかる拡張した完全な充電操作によって完全に充電可能である。しかしながら、車両バッテリ及び二次コイル（簡易且つ迅速な交換のための車両バッテリ、及び、一次コイルに良好な誘導結合するための二次コイル）の両方が、車両内の比較的大きい空間を占め、且つ、両方が車両外部から簡単にアクセス可能である必要があるので、車両（特には小型又は中型の車両）の下側部の利用可能な空間が、二次コイル及び交換可能な車両バッテリの両方をそこに収容するのに十分ではない。これが、両方の手段の組み合わせを妨げ、この技術からもまた（解決手段）がまた分かっていない。

ＤＥ１０２００７０５４３９６Ａ１号公報は、バッテリの側壁内に位置する螺旋コンダクタ配列を有する車両バッテリに関する。バッテリを充電することに十分な充電装置の螺旋コンダクタ配列への結合を確実にするように、充電装置をバッテリ側壁に可能な限り近接して配置する必要がある。バッテリが車両モーターコンパートメントに搭載されている場合、これは限定的な設置空間のせいで不可能であり、モーターコンパートメント外部の充電装置の螺旋コンダクタ配列の一部位に通じる。この結果、螺旋コンダクタ配列の粗悪な磁気結合が生じ、これにより、高い拡散損失及び伝送損失を生じる。

ＤＥ２４１０１０２Ａ１号公報は、バッテリ駆動車両のバッテリを、バッテリを収集又は取外しするための交換トロリー供給で交換するための装置に関する。当該トロリーは、交換位置に固定された車両に向かって、運転方向に対して垂直方向から移動可能である。ＤＥ６９４２５５１１Ｔ２号公報は、バッテリ充電及び伝送システムに関し、交換可能な車両バッテリを、車両内に押し入れるか、又は、その一側部から車両の外に引き出す。上述の既知の装置の両方において、側部から押すことによって、交換装置が多くの空間を必要とし、さらには、バッテリ交換時に車両の側部の空間を歩行可能であることを防止する安全設備を提供する必要があるという欠点を示す。

ＵＳ５９９８９６３号公報は、電気自動車のバッテリの交換及び充電ステーションに関する。当該ステーションは、バッテリを充電するために、バッテリが電気的に充電ステーションのコンタクト（接触部）に結合される必要があることに欠点を有する。

したがって、本発明の目的は、陸上車両の車両電気システムに供給するためのエネルギー供給ユニット、陸上車両及び交換ステーション、並びに、陸上車両内に含有されたエネルギー供給ユニットを交換するための方法を提供することにあり、上述の欠点を克服し、電気エネルギー貯蔵部及び車両内の二次コイルの省スペース配置を可能とすると共に、陸上車両の電気エネルギー貯蔵部の充電及び電気エネルギー貯蔵部の交換の迅速な交換を可能とする。

本発明は、請求項１の特徴を有するエネルギー供給ユニット、請求項１１の特徴を有する陸上車両、及び、請求項１８及び２２の特徴をそれぞれ有する陸上車両に含有されたエネルギー供給ユニットの交換の方法で上記課題を解決可能である。本発明の有利な実施形態及び好適な発展が従属請求項に開示されている。

本発明によれば、最初に言及したエネルギー供給ユニットは、交換可能な完成ユニットの形態をとり、エネルギー供給ユニットと車両電気システムとの間のエネルギー伝送のために、陸上車両に配置された対応接続要素に接続するための接続要素を有している。これにより、最初に言及した陸上車両内のエネルギー供給ユニットの単純な挿入及び抜き出しが可能となる。そして特徴において、それがエネルギー供給ユニットを受容するように構成され、エネルギー供給ユニットの接続要素に接続するための対応接続要素を呈している。また、エネルギー供給ユニットは、エネルギー供給ユニットを取り除くことなく充電ステーションで短い又は便宜的な充電操作で、陸上車両を充電することを可能とする。さらに、放電されたとき、本発明のエネルギー供給ユニットは、本発明の交換ステーション内の異なる完全に充電されたエネルギー供給ユニットとの迅速な交換を可能とする。これにより、従来の充電及び関連する待ち時間の間に求められる陸上車両の長い停止時間を回避する。交換可能な完成ユニットにおける二次コイル及びエネルギー貯蔵部の一体化は、本発明の交換ステーション内のエネルギー供給ユニットに含有されたエネルギー貯蔵部の簡易な、非接触の、且つ、ほぼ危険性のない充電を可能にする。さらに、本発明は、交換ステーション内のエネルギー供給ユニットのエネルギー貯蔵部を充電するように充電装置に接触接続部を形成する必要がないので、完全に自動化された方法で実行される交換ステーションにおけるエネルギー供給ユニットの交換を可能とする。

好適な一実施形態では、エネルギー供給ユニットが、車両電気システム一次コイルとしての接続要素を有し、車両電気システム一次コイルと、陸上車両の車両電気システム二次コイルとして具現化される対応接続要素との間でエネルギーを誘導伝送する。結果として、陸上車両の外部に配置された一次コイルからエネルギー供給ユニットへのエネルギー伝送、及び、エネルギー供給ユニットから車両電気システムへのエネルギー伝送が誘導式に（すなわち、非接触で）行われるので、エネルギー供給ユニットと充電装置又は車両電気システムとの間でエネルギーを伝送することに、いかなる種類の機械的コンタクトをも必要としない。すなわち、エネルギー供給ユニットを完全に包囲された完成ユニットとして具体化可能であるので、塵、湿気又は他の物体がエネルギー供給ユニット内に進入することを安全に防止可能である。さらに、人又は物による接触に対して電気コンタクトを保護するために、他のいずれの保護手段をも必要としない。このようなエネルギー供給ユニットは、機械的可動部を必要としないので、移動容易性を定期的にチェックする必要がもはやなく、尚且つ、定期的に機械的可動部を緩めることも必要ない。

本発明のさらなる有利な実施形態は、陸上車両に備えられた少なくとも１つの対応結合要素との迅速な機械的接続のための少なくとも１つの結合要素を備えることができる。これにより、エネルギー供給ユニットを、簡易且つ迅速に車両にしっかりと接続できると共に、迅速且つ簡易に車両から離脱させることができる。これは、エネルギー供給ユニットの自動交換を確実にすることを容易にする。この目的を達成するために、有利には、本発明の陸上車両に配置された少なくとも１つの対応位置決め要素と係合するための少なくとも１つの位置決め要素が設けられ、エネルギー供給ユニットを陸上車両に挿入するときに（１又は複数の）接続要素及び（１又は複数の）対応接続要素を相互に簡単且つ正確に配置する。

本発明の陸上車両に含有された第一エネルギー供給ユニットを、当該交換ステーション内の格納部に保持された第二エネルギー供給ユニットで交換するための本発明の交換ステーションは、地上に配置された交換装置を備え、陸上車両から第一エネルギー供給ユニットを抜き出して、第一エネルギー供給ユニットを運搬装置に移送し、第一エネルギー供給ユニットを格納部内に運搬すると共に、格納部から当該交換装置に第二エネルギー供給ユニットを運搬する。これにより、燃料動力式陸上車両の補給作業とほぼ同じ時間で、エネルギー供給ユニットの迅速な交換が可能となる。

陸上車両から抜き取られた放電したエネルギー供給ユニットを迅速且つ簡単に再充電可能とするために、有利に、充電ステーションの格納部には、１又は複数のレセプタクルが設けられ、各レセプタクルは、充電一次コイルと、レセプタクル内の格納されたエネルギー供給ユニットの二次コイルとの間でエネルギーの誘導伝送をするための充電一次コイルを有する。

交換に有利である省スペースの実施形態では、交換装置は、エネルギー供給ユニットの垂直可動支持部を有するリフト装置を備え、２つの車轍（トラック）の陸上車両の２つの車轍間に位置するピット（凹部）内に配置されている。これにより、陸上車両の下側部に配置されたエネルギー供給ユニットが迅速且つ安全に抜き出される。さらに、地上に空間を主に必要としないので、地下で別の交換を実行可能である。これは、追加空間を地上に必要とせずに、既存の燃料補給ステーション（給油所）を、交換ステーションに簡単に変換できることを意味している。いずれにせよ、従来の補給ステーションの地中に配置された大きいタンクを取り除く必要があるが、堀削作業もまた許容範囲内である。

好適な一実施形態では、最小の操作人員を必要とし、その場の作業者への危険を可能な限り小さくするように、エネルギー供給ユニットの自動交換のための制御装置を提供可能である。

陸上車両に含有された第一エネルギー供給ユニットを、第二エネルギー供給ユニットで交換するための本発明の方法は、ａ）交換装置の交換領域内に陸上車両を配置するステップと、ｂ）交換装置で第一エネルギー供給ユニットを接続するステップと、ｃ）第一エネルギー供給ユニットと陸上車両との間の機械的接続を開けるステップと、ｄ）交換装置）で陸上車両から第一エネルギー供給ユニットを抜き出すステップと、ｅ）この前に、これと同時に、又は、この後に、交換領域の外に第一エネルギー供給ユニットを運搬するステップと、ｆ）第二エネルギー供給ユニットを交換装置に搭載するステップと、ｇ）これと同時に、又は、この後に、陸上車両に、交換装置（３０）で第二エネルギー供給ユニットを取着するステップと、ｈ）第二エネルギー供給ユニットと陸上車両との間の機械的接続を形成するステップと、を含む。これにより、エネルギー供給ユニットの交換を迅速且つ簡単に実行可能であり、有利な一実施形態では、少なくともステップｂ）〜ｈ）を自動化可能である。

本発明のさらなる特徴及び有利な点は、以下の図面を参照した好適な実施形態の説明によって明らかになる。

部分的に開口して示された本発明のエネルギー供給ユニットの第一実施形態の概略図。 部分的に開口して示された本発明のエネルギー供給ユニットの第二実施形態の概略図。 本発明の陸上車両における本発明のエネルギー供給ユニットの充電動作の概略図。 ａ）〜ｈ）は、陸上車両内に含有されたエネルギー供給ユニットを交換するための、本発明の方法の異なるステップにおける本発明の交換ステーションを示した概略図。 図４ａ）の交換ステーションの詳細図。

図１は、本発明に従ったエネルギー供給ユニットの第一の実施形態を示す。エネルギー供給ユニット１の密閉ボックス形状のハウジング２が、本発明をより理解するために、部分的に開口している。ハウジング２は、ここに含有されたエネルギー貯蔵部３への損傷の結果、毒性のバッテリ酸又は蒸気が逃げ出すことを防止するように、好ましくは耐酸性材料から形成される。ハウジングは、図面に示されたものと異なる形態を有していてもよい。

本発明の実施形態では、エネルギー貯蔵部３は、充電可能な第一バッテリ３ａ及び第二バッテリ３ｂからなり、各々が、正ターミナル＋及び負ターミナル−を有する。これらの代わりに、別のエネルギー貯蔵部を、電気エネルギーのストレージとして使用可能である。例えば、所謂、スーパーキャパシタ（super-caps）又は充電バッテリとスーパーキャパシタとの組み合わせが挙げられる。所望の供給電圧をエネルギー貯蔵部３から提供するために、第一バッテリ３ａの負ターミナルが、連続（直列）リード線４を介して、第二バッテリ３ｂの正ターミナルに接続されている。第一バッテリ３ａの正ターミナル及び第二バッテリ３ｂの負ターミナルから、接続リード線５＋及び５−が、コンタクトコネクタ６の形態の接続要素に延びている。図１では、コンタクトコネクタ６のコンタクトが図１に示した車両電気システム８の接触車両電気システムコネクタ７の形態の対応接続要素に導電式に接続されている。すなわち、エネルギーを貯蔵部３と車両電気システム８との間に伝送可能である。

車両の外部からエネルギー貯蔵部３を充電するために、本発明は、ハウジング２に固定された又はハウジング２に一体化された二次コイル９を提供し、この実施形態では、二次コイル９がその成形コイルフォーマー１０内に組み込まれている。当該コイルフォーマー１０は、二次コイル９への直接的な接触を防止する。二次コイル９は電力コネクション１１を通してコントローラ又は整流器１２に接続される。本実施形態に示された１つの回路の二次コイル９の代わりに、他の形態又は複数の二次コイルを提供することも可能である。

整流器１２の正出力が正の充電リード線１４を介して第一バッテリ３ａの正ターミナルに接続され、整流器１２の負出力が負の充電リード線１４を介して第二バッテリ３ｂの負ターミナルに接続される。交流電圧及び交流電流の形態で２次コイル９により供給されたエネルギーは、エネルギー貯蔵部３及び車両電気システム８に必要な直流電圧及び直流電流に整流器１２で変換される。この種のコントローラ又は整流器１２の設計及び動作方法は公知である。

さらに、エネルギー供給ユニット１は、通信インターフェース１５及びバッテリ管理システム１６を備えており、これらの両方には、環状に通る供給リード線１７を介して整流器１２によって必要な供給電圧が供給される。

例えばエネルギー伝送信号に変調された通信信号を評価するために。通信インターフェース１５が通信リード線１８を介して２次コイル９に接続されている。これにより、２次コイル９を通して外側からエネルギー供給ユニット１を対処可能である。同様に、通信インターフェース１５は、エネルギー供給ユニット１からデータを伝送可能であり、或いは、必要時に、車両電気システム８から外部へ２次コイル９を通して逆方向に伝送可能である。

バッテリ管理システム１６は、４つのバッテリ管理リード線１９によってエネルギー貯蔵部３のバッテリ３ａ、３ｂの正及び負ターミナルに接続されており、バッテリ３ａ、３ｂの充電状態をモニタリングすると共に、バッテリ３ａ、３ｂの充電及び必要に応じて放電を制御する。整流器１２、通信インターフェース１５及びバッテリ管理システム１６は、データを交換するように相互に接続されており、例えば、バッテリ管理システム１６が整流器１２からバッテリ３ａ、３ｂへのエネルギーの供給（フィード）を制御可能である。これに対して、これにより、通信インターフェース１５は、エネルギー供給ユニット１及び必要に応じて車両電気システム８内の誘導式に測定（決定）されたデータを外部に伝送することが可能であり、例えば、充電ステーションに、エネルギー要求、並びに、エネルギー貯蔵部３及びエネルギー供給ユニット１のパラメータの情報を与える。

陸上車両にエネルギー供給ユニット１をしっかりと固定することを可能とするために、２つの結合要素が、ハウジングに配置されると共にそこから突出している突起２０の形態で提供される。移動ピンの形の対応結合要素が突起２０を通して自動的に通過可能である凹部内で、突起２０が陸上車両に係合し、エネルギー供給ユニット１を陸上車両に全動作状況において固定する。

図２に示した本発明に従う別実施形態のエネルギー供給ユニット２１は、図１のエネルギー供給ユニット１と、車両電気システム８へのエネルギー伝送接続の特性においてのみ異なる。それ故、相違点を以下に説明する。したがって、同じ部位は上述と同じ符番で示されている。

図１のエネルギー供給ユニット１の実施形態とは対照的に、図２のエネルギー供給ユニット２１では、接続リード線５＋及び５−が車両電気システムコネクタ７とのコンタクトを形成するための導電コネクタ６でなく、インバータ２２で接続されている。インバータ２２は、エネルギー貯蔵部３によって提供された直流電圧及び直流電流を交流電圧及び交流電流に変換して、接続要素として、その出力に接続された車両電気システム一次コイル２３に供給する。これは、エネルギーを車両電気システム２次コイル２４の形態の対応接続要素に誘導式に伝送して、エネルギーを車両電気システム８に供給する。このため、車両側では、整流器２５が車両電気システム２次コイル２４及び車両電気システム８の間に接続されており、コイル配置２３、２４を介して伝送された交流電圧及び電流を、車両電気システム８に必要な直流電圧に変換する。

これは、エネルギー供給ユニット２１を完全に包み込むことが可能であるように、各種の電気コンタクトをさらに必要としないことを意味する。すなわち、機械的な作動部をこれ以上必要することがなく、これはメンテナンスからの高レベルの解放及びメンテナンス間隔が長期間になることを意味する。さらに、対応する接続コンタクト６の保護が不必要であるので、図１の実施形態の接続コンタクト６への人又は物の接触に対する危険性が存在しない。これは、車両電気システム一次コイル２３、車両電気システム２次コイル２４に加えてインバータ２２及び整流器２５による追加費用を正当化することを意味する。このような配列によって引き起こされたエネルギー損失は、現在の整流器及びインバータの高効率性によって、許容範囲内にある。

図３は、本発明に従う陸上車両２６を示し、その下側部２７に本発明に従うエネルギー供給ユニット１が取り付けられている。陸上車両２６は、設置状態におけるエネルギー供給ユニット１のエネルギー貯蔵部３の充電のための充電ステーションの一次コイル２８上に位置している。

図４は、以下に説明する、陸上車両２６内に配置された第一エネルギー伝送ユニット１を交換するための本発明に従う方法に基づいた様々なステップの間の本発明の交換ステーション２９の概略図である。

図４ａ）の左側には、ほぼ完全に放電したエネルギー供給ユニット１を有し、交換ステーション２９内に運転される車両２６が示されている。車両２６がさらなる長い待ち時間なしに運転される場合、エネルギー供給ユニット１を交換ステーション２９内で迅速に充電する必要がある。図５は、図４（ａ）を拡大した、交換ステーション２９を示す。

交換ステーション２９は、交換装置３０として交換領域の下に配置されたリフト装置を備えており、当該交換装置３０は車両２６の車轍（トラック、走路）の下のピット内に配置されていると共にシザース（ｓｃｉｓｓｏｒ ｌｅｖｅｒ）構造の形態をとる。図４に図示されていない油圧式駆動手段が、シザース構成を図４ａ）の位置から図４ｂ）の拡張位置に上昇させる。本質的に知られている他の最適な駆動手段を油圧駆動手段の代わりに使用可能である。交換ステーション２９では、本発明に従う複数のエネルギー供給ユニット３２〜３６が、格納部３１内に格納され、関連する充電一次コイルを有するレセプタクル内にそこで充電される。各エネルギー供給ユニット１、３２〜３６のための各充電一次コイル１‘‘、３２‘‘〜３６‘‘を有するレセプタクル１’、３２’〜３６’が、図５によって詳細に例示されている。図４の塗りつぶされていないエネルギー供給ユニット３２及び３６が放電されており、且つ、充電されることを必要としているが、エネルギー供給ユニット３３〜３５が充電されており、すぐに交換のために利用可能である。充電されたエネルギー供給ユニット３２〜３５が長時間かけて貯蔵されるとき、これらが適切な充電一次コイル３２‘‘〜３５‘‘によって時折充電される必要がある。

車両２６が交換装置３０の交換領域内に運転され、図４ａ）の中央に示したように配置された後、交換装置３０が下方からエネルギー供給ユニット１に上昇して、図４ｂ）の後者へのコンタクトを形成する。そして、エネルギー供給ユニット１と陸上車両２６との間の機械的接続が解かれて、エネルギー供給ユニット１が交換装置３０によって保持されているだけである。そして、交換装置３０が図４ｂ）の位置から図４ｃ）の位置まで下降する。これを、エネルギー供給ユニット１の重量で駆動可能であるか、あるいは、形成可能である。

図４ｃ）に示すとおり、エネルギー供給ユニット３２及び３６が、介在時間内に半分充電される。そして、エネルギー供給ユニット１が、交換装置３０から抜き出されて、図示しない例えばコンベヤベルト等の運搬装置によって、格納部３１の図４ｄ）の左上の空の位置に運搬される。ここでは、エネルギー供給ユニット１が、エネルギー供給ユニット１の２次コイル９にエネルギーを誘導伝送するための充電一次コイル１‘‘（図５参照）を有するレセプタクル１’に配置される。エネルギー供給ユニット１が所定位置に配置されるとすぐに、その充電が自動的に開始する。

そして、エネルギー供給ユニット３５が運搬装置によって格納部３１から交換装置３０に運搬され、図４ｅ）の交換装置３０上に配置される。さらに、交換を迅速化するために、完全に充電されたエネルギー供給ユニット３５を、交換装置３０に運搬し、且つ、陸上車両２６がそこに運転される前若しくは間、又は、エネルギー供給ユニット１が陸上車両２６から抜き出される間に、スタンバイ位置に配置可能である。例えば、有利には、完全に充電されたエネルギー供給ユニット３５を、陸上車両２６がそこに運転される前又は間に、陸上車両２６によって交換ステーション２９に送信された要求信号に基づいて、交換装置３０で準備することが可能である。さらに、エネルギー供給ユニット１及び３５の可能な限り迅速な交換を可能とするために、例えば、陸上車両２６から放電したエネルギー供給ユニット１を抜き出した後直ちに、充電されたエネルギー供給装置３５を陸上車両２６内に挿入し、且つ、その後に、放電されたエネルギー供給ユニット１を運搬のみするように、２つのリフト装置３０で交換装置を設計可能である。

次に、エネルギー供給ユニット３５が、陸上車両２６まで交換装置３０上で上昇し、図４ｆ）のようにそこに取着される。そして、結合要素２０及び陸上車両２６の対応結合要素によって、エネルギー供給ユニット３５が陸上車両２６にしっかりと結合される。その後、図４ｇ）の中央に示すとおり、交換装置３０がその下方位置に復帰し、他方、陸上車両２６が完全に充電されたエネルギー供給ユニット３５を有して交換ステーション２９から外へと走行する。

図４の実施形態では、エネルギー供給ユニット１の交換が完全に自動的に行われるという事実において、上述の交換作業は、もはや燃料動力式陸上車両への通常の充填操作ではない。本発明に従うエネルギー供給ユニットの特別な構成により、車両２６からの迅速な交換及び除去を可能にするだけでなく、追加操作を実行する必要又は電気コンタクトを形成する必要なしに、交換ステーション２９内で直ちに充電することもまた可能にする。

Claims (26)

1. ２次コイル（９）と充電ステーションの一次コイル（２８）との間でエネルギーを誘導伝送するための、充電式電気エネルギー貯蔵部（３）及びこれに接続された前記二次コイル（９）で、陸上車両（２６）、より具体的には車輪付き乗り物、の車両電気システム（８）に供給するためのエネルギー供給ユニット（１；２１）であって、
   交換可能な完成ユニットの形態をとり、当該エネルギー供給ユニット（１；２１）と前記車両電気システム（８）との間のエネルギー伝送のために、陸上車両（２６）に配置された対応接続要素（７；２４）と接続するための接続要素（６；２３）を有することを特徴とするエネルギー供給ユニット（１；２１）。
2. 前記エネルギー貯蔵部（３）がハウジング（２）内に提供されていると共に、前記二次コイル（９）がハウジング（２）上又は内に提供されていることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー供給ユニット（１；２１）。
3. 前記陸上車両（２６）に提供された少なくとも１つの対応結合要素への迅速な機械的接続のための少なくとも１つの結合要素（２０）を呈していることを特徴とする請求項１又は２に記載のエネルギー供給ユニット（１；２１）。
4. 前記結合要素が前記ハウジング（２）から突出している突起（２０）及び／又は前記ハウジング（２）の凹部に包含可能に配置されたピンによって形成されていることを特徴とする請求項３に記載のエネルギー供給ユニット（１；２１）。
5. 前記陸上車両（２６）に配置された少なくとも１つの対応位置決め要素に係合するための少なく１つの位置決め要素を呈していることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のエネルギー供給ユニット（１；２１）。
6. 前記ハウジング（２）に配置された整流器（１２）を介して、前記エネルギー貯蔵部（３）が前記二次コイル（９）に接続されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のエネルギー供給ユニット（１；２１）。
7. 前記二次コイル（９）、前記エネルギー貯蔵部（３）、前記エネルギー貯蔵部（３）の充電及び放電動作、及び／又は、エネルギー供給に提供される他の構成要素をモニタリング及び／又は制御するために制御ユニット（１４）が備えられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のエネルギー供給ユニット（１；２１）。
8. 前記接続要素が、導電車両電気システムコネクタ（７）の形態の前記対応接続要素とのコンタクトを形成するための導電コネクタ（６）であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のエネルギー供給ユニット（１；２１）。
9. 前記接続要素が、前記車両電気システム一次コイル（２３）と、前記車両電気システム二次コイル（２４）の形態の対応接続要素との間でエネルギーを誘導伝送するための車両電気システム一次コイル（２３）であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のエネルギー供給ユニット（１；２１）。
10. 前記車両電気システム一次コイル（２３）がインバータを介して前記エネルギー貯蔵部（３）に接続されていることを特徴とする請求項９に記載のエネルギー供給ユニット（１；２１）。
11. 車両電気システム（８）を有する陸上車両、より具体的には、車輪付き乗り物、であって、
    請求項１から１０のいずれか一項のエネルギー供給ユニット（１；２１）を受け取るように構成されており、前記エネルギー供給ユニット（１；２１）の前記接続要素（６；２３）に接続するための対応接続要素（７；２４）を呈していることを特徴とする陸上車両。
12. 前記エネルギー供給ユニット（１；２１）の少なくとも１つの結合要素（２０）との迅速な機械的接続のための少なくとも１つの対応結合要素を呈していることを特徴とする請求項１１に記載の陸上車両（２６）。
13. 前記対応結合要素を、前記機械的接続を自動的に解いて解除するように作動可能であることを特徴とする請求項１２に記載の陸上車両（２６）。
14. 前記エネルギー供給ユニット（１；２１）の少なくとも１つの位置決め要素と係合するための少なくとも１つの対応位置決め要素を呈していることを特徴とする請求項１１から１３のいずれか一項に記載の陸上車両（２６）。
15. 前記対応接続要素は、請求項８の導電コネクタ（６）の形態の接続要素とのコンタクトを形成するための導電車両電気システムコネクタ（７）であることを特徴とする請求項１１から１４のいずれか一項に記載の陸上車両（２６）。
16. 前記対応接続要素は、車両電気システム二次コイル（２４）であり、前記車両電気二次コイル（２４）と、請求項９の車両電気システム一次コイルの形態の前記接続要素との間でエネルギーを誘導伝送することを特徴とする請求項１１から１４のいずれか一項に記載の陸上車両（２６）。
17. 前記車両電気システム二次コイル（２４）は、車両電気システム整流器（２５）を介して、前記車両電気システム（８）に接続されていることを特徴とする請求項１６に記載の陸上車両（２６）。
18. 請求項１１から１７のいずれか一項の陸上車両（２６）に含有された請求項１から１０のいずれか一項の第一エネルギー供給ユニット（１）を、当該交換ステーション（２９）内の格納部（３１）に保持された請求項１から１０のいずれか一項の第二エネルギー供給ユニット（３５）に交換するための交換ステーション（２９）であって、
    交換装置（３０）が地面に配置されており、前記陸上車両から前記第一エネルギー供給ユニット（１）を抜き出して、前記第一エネルギー供給ユニット（１）を運搬装置に移送し、前記第一エネルギー供給ユニット（１）を前記格納部（３１）内に運搬すると共に、前記格納部（３１）から前記交換装置に前記第二エネルギー供給ユニット（３５）を運搬することを特徴とする交換ステーション（２９）。
19. 前記格納部（３１）では、少なくとも１つのレセプタクル（１’、３２’〜３６’）が充電一次コイル（１‘‘、３２‘‘〜３６‘‘）を有し、前記充電一次コイル（１‘‘、３２‘‘〜３６‘‘）と、前記レセプタクル内に格納されたエネルギー供給ユニット（１、３２〜３６）の前記二次コイル（９、３２‘‘〜３６‘‘）との間でエネルギーを誘導伝送することを特徴とする請求項１８に記載の交換ステーション（２９）。
20. 前記交換装置（３０）は、リフト装置を呈しており、前記リフト装置は前記エネルギー供給ユニット（１；２１）のための垂直に移動する支持部（３０’）を有し、２つの車轍を有する陸上車両（２６）の２つの車轍間に位置するピット内に配置されていることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の交換ステーション（２９）。
21. 当該交換ステーション（２９）内の陸上車両（２６）のエネルギー供給ユニット（１；２１）を自動的に交換させるために、制御装置を備えることを特徴とする請求項１８から２０のいずれか一項に記載の交換ステーション（２９）。
22. 特に請求項１８から２１のいずれか一項の交換ステーション（２９）内で、請求項１１から１７のいずれか一項の陸上車両（２６）に含有された請求項１から１０のいずれか一項の第一エネルギー供給ユニット（１）を、請求項１から１０のいずれか一項の第二エネルギー供給ユニット（３５）に交換するための方法であって、
    ａ）交換装置（３０）の交換領域内に陸上車両（２６）を配置するステップと、
    ｂ）前記交換装置（３０）で前記第一エネルギー供給ユニット（１）を接続するステップと、
    ｃ）前記第一エネルギー供給ユニット（１）と前記陸上車両（２６）との間の機械的接続を解くステップと、
    ｄ）前記交換装置（３０）で前記陸上車両（２６）から前記第一エネルギー供給ユニット（１）を抜き出すステップと、
    ｅ）この前に、これと同時に、又は、この後に、前記交換領域の外に前記第一エネルギー供給ユニット（１）を運搬するステップと、
    ｆ）前記第二エネルギー供給ユニット（３５）を前記交換装置（３０）に搭載するステップと、
    ｇ）これと同時に、又は、この後に、前記陸上車両（２６）に、前記交換装置（３０）で前記第二エネルギー供給ユニット（３５）を取着するステップと、
    ｈ）前記第二エネルギー供給ユニット（３５）と前記陸上車両（２６）との間の機械的接続を形成するステップと、を含む方法。
23. 前記第一エネルギー供給ユニット（１）の前記エネルギー貯蔵部（３）が部分的又は完全に放電されており、前記第二エネルギー供給ユニット（３５）のエネルギー貯蔵部が完全に充電されていることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
24. 少なくともステップｂ）〜ｈ）が自動化されていることを特徴とする請求項２２又は２３に記載の方法。
25. 前記第一エネルギー供給ユニット（１）と前記陸上車両（２６）との間の電気又は誘導接続が、前記ステップｃ）の直前、同時、又は直後に分離されることを特徴とする請求項２２から２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 前記第二エネルギー供給ユニット（３５）と前記陸上車両（２６）との間の電気又は誘導接続が、前記ステップｈ）の間又は直後になされることを特徴とする請求項２２から２５のいずれか一項に記載の方法。

Images