[发明专利]能量供给单元、陆上车辆、用于更换包含在陆上车辆中的能量供给单元的更换站和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的能量供给单元、一种根据权利要求11前序部分的陆上车辆以及一种用于更换包含在陆上车辆中的能量供给单元的更换站和更换方法。

背景技术

在已知的陆上车辆、尤其是轮式车辆如汽车中，越来越多地提出使用电机作为附加的或唯一的驱动马达。为了给所述电机供给电能，在轮式车辆(以后也被简称为车辆)上设置有呈可再充电的车辆电池形式的可再充的电能量储存器。如在传统的用燃料工作的陆上车辆中那样，车辆电池通过车辆的运行工况放电，并且在确定时间之后必须再“加油/加燃料”、即充电。对此，由现有技术已知了多种不同的可实现能量储存器的立即充电的解决方案。但这种电“加油站”相对于用燃料工作的内燃发动机的传统加油站而言具有严重缺点，即：在目前已知的电能量储存器、尤其是可充电的电池或蓄电池中，直到能量储存器完全充满电为止的平均充电时间处于数个小时的范围内，因此比用液态或气态燃料装满车辆燃料箱的时间长得多。因为使用者习惯于执行几分钟之内的加油过程，所以这个问题成为使用仅仅装备有电驱动马达的车辆的决定性阻碍原因。

为了克服所述缺点，已经存在尽可能快速地用充好电的车辆电池更换放完电的车辆电池的解决方案。但如果车辆在车辆电池放完电时远离相应的电池更换站，则放完电的车辆电池的更换由于其重量大而不可即时进行。与在不得已时可在可携带的桶中将继续行驶直到最近的加油站所需的燃料从加油站携带到车辆处的、用燃料工作的车辆不同，这对于几十千克重的车辆电池是不可实现的。因此，在此情况下，车辆必须用拖车一直拖到最近的电池更换站。

其它用于对车辆电池再充电的解决方案提出，车辆电池可借助于设置在充电站的地面上的初级线圈和设置在车辆底面上的次级线圈感应式地充电。这种充电站例如可设置在车辆所有者的私人车库中或公共停车场上，在那里，可借助于几分钟的短暂充电对车辆部分地充电或者可借助于数小时以上的长时间持续的完全充电来对车辆充电。但因为不仅车辆电池而且次级线圈都需要车辆的相对较多的结构空间并且所述车辆电池和次级线圈都必须可从车辆的外侧容易接近——以使车辆电池能简单且快速地更换并且次级线圈能与初级线圈良好地感应耦合，所以尤其是在小型或中型车辆中，车辆底面上的空间不足以供次级线圈以及可更换的车辆电池安置在那里。由此妨碍并且也没有由现有技术已知这两种解决方案的组合。

DE 10 2007 054 396 A1涉及一种传统的机动车电池，其具有设置在电池侧壁中的线圈状的导体结构。为了对电池充电，充电装置必须尽可能近地设置在电池的侧壁旁，以便与充电装置的线圈状的导体结构建立充分的耦合。但这由于机动车发动机舱中的受限制的结构空间而在电池装入的状态中事实上不可实现，充电装置的线圈状的导体结构因此必须布置在发动机舱之外。由此得到线圈状的导体结构的不理想的磁耦合，并因此漏磁损失和传输损失也高。

DE 24 10 102 A1涉及一种用于更换用电池工作的车辆的电池的装置，其具有与行驶方向垂直地在可固定在更换位置中的车辆旁边驶过的、用于接收或输出电池的更换车。DE 694 25 511 T2涉及一种电池充电和输送系统，在所述电池充电和输送系统中将可更换的车辆电池在侧向插入到车辆中或从车辆中取出。两种已知装置都具有下述缺点：由于在侧向插入，更换装置需要很多空间并且必须涉及在更换电池期间可靠防止车辆侧面空间被占据的安全措施。

US 5 998 963 A涉及一种用于电动车辆的电池的更换充电站。所述更换充电站具有如下缺点：电池在那里为了充电而必须与充电站上的触点导电连接。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种用于给陆上车辆的电的车载网络进行供给的能量供给单元、一种陆上车辆以及一种用于对包含在陆上车辆中的能量供给单元进行更换的更换站和更换方法，所述能量供给单元、陆上车辆以及更换站和更换方法克服了上述缺点，实现了电能量储存器和次级线圈在车辆中的节省空间的布置结构，并且不仅可以在陆上车辆中对电能量储存器充电，而且可以快速地更换电能量储存器。

本发明通过具有权利要求1特征的能量供给单元、具有权利要求11特征的陆上车辆以及具有权利要求18特征的用于更换包含在陆上车辆中的能量供给单元的更换站和具有权利要求22特征的用于更换包含在陆上车辆中的能量供给单元的方法来实现所述目的。本发明的有利构型和适宜的扩展构型在从属权利要求中给出。