DE202010016546U1 - Mobile cargo container with reliable power supply - Google Patents
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Abstract
Ein mobiler Frachtbehälter, umfassend: mindestens ein erstes Energie-Empfangsmittel, das zur Übertragung von elektrischer Energie an ein Energiespeichermedium mit diesem elektrisch gekoppelt ist, ein Kommunikationssystem, das mit dem Energiespeichermedium zur Energieversorgung elektrisch gekoppelt ist, ein geografisches Ortungssystem, das mit dem Kommunikationssystem signaltechnisch gekoppelt ist zur Übertragung von geografischen Daten über das Kommunikationssystem und das mit dem Energiespeichermedium zur Energieversorgung elektrisch gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Energie-Empfangsmittel zur Wandlung regenerativer Energien nach einem ersten Wandlungsprinzip ausgebildet ist, und dass zumindest ein zweites Energie-Empfangsmittel zur Übertragung von elektrischer Energie an das Energiespeichermedium mit diesem elektrisch gekoppelt ist, wobei das zweite Energie-Empfangsmittel zur Wandlung regenerativer Energien nach einem zweiten, von dem ersten verschiedenen Wandlungsprinzip ausgebildet ist.A mobile freight container, comprising: at least one first energy receiving means, which is electrically coupled to an energy storage medium for the transmission of electrical energy to an energy storage medium, a communication system which is electrically coupled to the energy storage medium for energy supply, a geographic location system which is signal-technically connected to the communication system is coupled for the transmission of geographical data via the communication system and which is electrically coupled to the energy storage medium for energy supply, characterized in that the first energy receiving means is designed for converting regenerative energies according to a first conversion principle, and that at least one second energy receiving means for The transmission of electrical energy to the energy storage medium is electrically coupled to the latter, the second energy receiving means for converting regenerative energies after a second conversion different from the first principle is formed.
Description
Die Erfindung betrifft einen mobilen Frachtbehälter, umfassend: mindestens ein erstes Energie-Empfangsmittel, das zur Übertragung von elektrischer Energie an ein Energiespeichermedium mit diesem elektrisch gekoppelt ist; ein Kommunikationssystem, das mit dem Energiespeichermedium zur Energieversorgung elektrisch gekoppelt ist; ein geografisches Ortungssystem, das mit dem Kommunikationssystem signaltechnisch gekoppelt ist zur Übertragung von geografischen Daten über das Kommunikationssystem und das mit dem Energiespeichermedium zur Energieversorgung elektrisch gekoppelt ist.The invention relates to a mobile cargo container, comprising: at least a first energy-receiving means, which is electrically coupled to the transfer of electrical energy to an energy storage medium with this; a communication system electrically coupled to the energy storage medium for power supply; a geographic location system that is signal coupled to the communications system for transmitting geographic data over the communications system and that is electrically coupled to the energy storage medium for powering.
Aus der deutschen Patentschrift
Aus der deutschen Offenlegungsschrift
Der Erfindung liegt daher die vom Erfinder getroffene Erkenntnis zu Grunde, einen mobilen Frachtbehälter mit einer zuverlässigeren Energieversorgung bereitzustellen.The invention is therefore based on the discovery made by the inventor to provide a mobile cargo container with a more reliable power supply.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Frachtbehälter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das erste Energie-Empfangsmittel zur Wandlung regenerativer Energien nach einem ersten Wandlungsprinzip ausgebildet ist, und dass zumindest ein zweites Energie-Empfangsmittel zur Übertragung von elektrischer Energie an das Energiespeichermedium mit diesem elektrisch gekoppelt ist, wobei das zweite Energie-Empfangsmittel zur Wandlung regenerativer Energien nach einem zweiten, von dem ersten verschiedenen Wandlungsprinzip ausgebildet ist.According to the invention this object is achieved in a freight container of the type mentioned in that the first energy-receiving means for converting regenerative energies is formed according to a first conversion principle, and that at least a second energy-receiving means for transmitting electrical energy to the energy storage medium with this electrically is coupled, wherein the second energy-receiving means for converting regenerative energies according to a second, different from the first conversion principle is formed.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass elektronische Einheiten des Frachtbehälters, hier beispielhaft Kommunikationssystem und Ortungssystem, verlässlich mit elektrischer Energie versorgt werden können, indem zumindest zwei unterschiedliche erneuerbare Energiequellen genutzt werden, hierbei sind erneuerbare Energiequellen zur Verfügung stehende Energieressourcen aus der Umwelt und Umgebung des Frachtbehälters; dadurch ist die Energieversorgung unabhängig von externer Infrastruktur und ebenfalls unabhängig von einer konkreten Quelle regenerativer Energien. Dies behebt die Nachteile bekannter mobiler Frachtbehälter. Insbesondere wird hierbei auch Energy Harvesting, Power Harvesting, Energy Scavenging, aber besser bezeichnet als energieautarkes System, eingesetzt. Beim Energy Harvesting wird die Energie aus der unmittelbaren Umgebung/Umwelt gewonnen, wodurch eine unbegrenzte Betriebsdauer ermöglicht wird.An advantage of the invention is that electronic units of the cargo container, here exemplified communication system and positioning system can be reliably supplied with electrical energy by at least two different renewable energy sources are used, here are renewable energy sources available energy resources from the environment and environment of the cargo container; As a result, the energy supply is independent of external infrastructure and also independent of a concrete source of renewable energies. This eliminates the disadvantages of known mobile cargo containers. In particular, this energy harvesting, power harvesting, energy scavenging, but better known as energy self-sufficient system used. In Energy Harvesting, the energy is extracted from the immediate environment / environment, allowing for unlimited operation time.
Energiewandler wandeln dabei auch geringste Mengen an Energie um und stellen sie als elektrische Energie zur Verfügung. Dabei können mechanische, thermoelektrische, elektromagnetische und photovoltaische Verfahren zur Energieerzeugung eingesetzt werden. Elektrische Verbraucher werden direkt versorgt oder es wird ein Energiezwischenspeicher aufgeladen, der beispielsweise einen Akkumulator, Kondensator oder beides umfassen kann. Damit werden Spitzen in der Energieerzeugung und erhöhter Energieverbrauch der versorgten elektronischen Einheiten ausgeglichen.Energy converters convert even the smallest amounts of energy and make them available as electrical energy. In this case, mechanical, thermoelectric, electromagnetic and photovoltaic methods for energy production can be used. Electrical consumers are supplied directly or an energy buffer is charged, which may for example comprise an accumulator, capacitor or both. This compensates peaks in energy production and increased energy consumption of the supplied electronic units.
Es ist bevorzugt, dass ein oder mehrere Sensoren mit dem Kommunikationssystem signaltechnisch gekoppelt sind, und dass der oder die Sensoren dazu ausgebildet sind, einen oder mehrere der folgenden Parameter zu erfassen: einen Zustand der Umwelt; einen Zustand der Ladung; einen Zustand des Frachtbehälters; Öffnen oder Schließen der Ladeklappe; Vorhandensein von Ladung; Vollständigkeit der Ladung; einen Zustand des Energiespeichermediums.It is preferred that one or more sensors be signal-coupled to the communication system, and that the sensor or sensors are configured to detect one or more of the following parameters: a state of the environment; a state of charge; a condition of the cargo container; Opening or closing the tailgate; Presence of charge; Completeness of the cargo; a state of the energy storage medium.
Ein Vorteil dieser Weiterbildung ist die Möglichkeit der Überwachung von Zuständen des Frachtbehälters, hierzu gehören Beschaffenheit oder Verfassung der Ladung bzw. des Inhalts und Beschaffenheit oder Verfassung des Frachtbehälters, ebenfalls Eigenschaften der Umgebung. Der Sensor kann ein Messfühler, Messwertgeber, Messgrößen-Aufnehmer, Detektor oder ein anderes Sensorsystem sein. Durch die Verbindung des Sensors mit dem Kommunikationssystem können Daten und Messergebnisse des Sensors verarbeitet werden und/oder an eine entfernte Gegenstelle übermittelt werden, wie etwa geplante und ungeplante Veränderungen von Systemparametern und Eigenschaften. Dazu gehören Zustandsänderungen wie öffnen, Schließen und aktueller Status der Öffnungsabdeckung oder des Verschlussmechanismus' des Frachtbehälters, ebenfalls ob Ladung überhaupt vorhanden ist und Änderungen in der Masse bzw. des Gewichts der Ladung.An advantage of this development is the possibility of monitoring conditions of the cargo container, this includes the nature or condition of the cargo or content and condition or constitution of the cargo container, also characteristics of the environment. The sensor may be a sensor, transmitter, transducer, detector or other sensor system. By connecting the sensor to the communication system, data and measurement results from the sensor can be processed and / or transmitted to a remote partner, such as planned and unplanned changes in system parameters and properties. These include state changes such as opening, closing and current status of the opening coverage or the closure mechanism of the cargo container, whether or not there is any load, and changes in the mass or weight of the cargo.
Es ist bevorzugt, dass der oder die Sensoren konfiguriert sind, eine oder mehrere der folgenden Größen zu erfassen: Innentemperatur des Frachtbehälters; Außentemperatur; Helligkeit; Bewegung im Frachtbehälter, insbesondere von Lebewesen; Bewegen des Frachtbehälters; Beschleunigung; Erschütterung; Gaskonzentration; Druck; Feuchtigkeit; Orientierung des Frachtbehälters zur Horizontalen; Erdmagnetfeld; Schall; Gefahrstoffkonzentration; Radioaktivität; Windgeschwindigkeit; Windrichtung; Verschlusszustand der Ladeklappe; elektromagnetische Wellen; einen Zustand des Energiespeichermediums.It is preferred that the sensor (s) are configured to detect one or more of the following: internal temperature of the cargo container; Outside temperature; Brightness; Movement in the cargo container, in particular of living beings; Moving the cargo container; Acceleration; Vibration; Gas concentration; Print; Humidity; Orientation of the cargo container to the horizontal; Earth's magnetic field; Sound; Risk concentration; Radioactivity; Wind speed; Wind direction; Closing state of the loading flap; electromagnetic waves; a state of the energy storage medium.
Ein Vorteil dieser Weiterbildung ist die Möglichkeit, Informationen über den Zustand des Frachtbehälters zu erhalten, insbesondere Informationen betreffend: Innentemperatur; Nässe; eindringendes Wasser; Feuchtigkeitsschäden; unbefugten Zutritt; Lage zur Waagerechten; Vorhandensein von Gefahrstoffen wie explosiven Stoffen, biologischen Erregern, Bakterien, radioaktiven Elementen, atomaren, biologischen und chemische Kampfstoffen, Seuchenübertragern, Lebewesen wie Ratten oder Mäusen; Vorhandensein von Ladung; Vollständigkeit der Ladung; und dergleichen. Auch kann Beschädigung der Ladung festgestellt werden, z. B. austretende Flüssigkeit. Weiterhin ist ein Vorteil der Weiterbildung, Informationen über die Umwelt bzw. Umgebung des Frachtbehälters zu erhalten, insbesondere betreffend Außentemperatur, Wetter und dergleichen. Weiterhin ist ein Vorteil der Weiterbildung, Informationen betreffend den physischen Zustand des Frachtbehälters zu erhalten, wie über die Stabilität der Struktur des Frachtbehälters, also Beschaffenheit von Außenhülle, Innenhülle, tragenden Elementen, Verschlussklappe und dergleichen. Weiterhin ist ein Vorteil der Weiterbildung, dass festgestellt werden kann, ob der Frachtbehälter in Bewegung ist oder nicht, und wie stark und von welcher Charakteristik die Bewegung ist, z. B. Transport auf Straße oder zur See.An advantage of this development is the possibility to obtain information about the condition of the cargo container, in particular information regarding: internal temperature; wetness; penetrating water; Moisture damage; unauthorized access; Location to the horizontal; Presence of hazardous substances such as explosive substances, biological agents, bacteria, radioactive elements, nuclear, biological and chemical warfare agents, disease transmitters, living organisms such as rats or mice; Presence of charge; Completeness of the cargo; and the same. Also, damage to the cargo can be detected, for. B. leaking liquid. Furthermore, an advantage of the development is to obtain information about the environment or environment of the cargo container, in particular concerning the outside temperature, weather and the like. It is also an advantage of the invention to obtain information regarding the physical condition of the cargo container, such as the stability of the structure of the cargo container, ie the nature of the outer casing, inner casing, load-bearing elements, closure flap and the like. Furthermore, an advantage of the development that can be determined whether the cargo container is in motion or not, and how strong and what is the characteristic of the movement, z. B. Transport by road or sea.
Es ist bevorzugt, dass eine Analyseeinheit mit dem Kommunikationssystem und mit mindestens einem der Energie-Empfangsmittel signaltechnisch gekoppelt ist, und dass die Analyseeinheit konfiguriert ist, anhand der Menge der durch mindestens eines der Energie-Empfangsmittel erzeugten elektrischen Energie einen oder mehrere der folgenden Parameter zu erfassen: einen Zustand der Umwelt; einen Zustand der Ladung; einen Zustand des Frachtbehälters; einen Öffnungsvorgang oder Schließvorgang der Ladeklappe; Vorhandensein von Ladung; Vollständigkeit der Ladung.It is preferred that an analysis unit is signal-coupled to the communication system and to at least one of the energy-receiving means, and that the analysis unit is configured based on the amount of electrical energy generated by at least one of the energy-receiving means one or more of the following parameters capture: a state of the environment; a state of charge; a condition of the cargo container; an opening operation or closing operation of the loading door; Presence of charge; Completeness of the cargo.
Ein Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, dass die Verwendung vorhandener Umwandlungseinheiten für Energie aus der Umwelt zum Messen von Umweltgrößen oder Status bzw. Zustand des Frachtbehälters keine eigenständigen Messgrößen-Aufnehmer benötigt. Somit können die vorhandenen Energie-Empfangsmittel, indem die erzeugte Energie in einen Messwert bzw. Messgröße umgesetzt wird, Sensoren ersetzen oder ergänzen.An advantage of this development is that the use of existing environmental energy conversion units to measure environmental variables or status or condition of the cargo container does not require separate measurement sensors. Thus, the existing energy-receiving means by the generated energy is converted into a measured value or measure, replace or supplement sensors.
Es ist bevorzugt, dass zumindest eines der Energie-Empfangsmittel eine Vorrichtung zur Umwandlung von Windenergie in elektrische Energie umfasst.It is preferred that at least one of the energy receiving means comprises a device for converting wind energy into electrical energy.
Ein Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, dass ein Generator elektrische Energie aus vorbeiströmender Luft erzeugt; dabei kann die Transformierung bzw. Umwandlung der Strömungsenergie in elektrische Energie mittels einer Windkraftanlage erfolgen, die an dem Frachtbehälter angeordnet ist. Die Nutzung von Windkraft ist weitgehend unabhängig von anderen Formen erneuerbarer Energien.An advantage of this development is that a generator generates electrical energy from passing air; In this case, the transformation or conversion of the flow energy into electrical energy by means of a wind turbine take place, which is arranged on the cargo container. The use of wind power is largely independent of other forms of renewable energy.
Es ist bevorzugt, dass der Frachtbehälter einen Luftkanal mit je einer Einlass- und einer Auslassöffnung, die vorzugsweise seitlich am Frachtbehälter und einander diagonal gegenüber liegend positioniert sind, und einen in den Luftraum des einen Luftkanals reichenden Rotor, vorzugsweise einen Savonius-Rotor, umfasst, wobei der eine Rotor in Kombination mit einem direkt oder über ein Getriebe angeschlossenen Elektrogenerator als Energie-Empfangsmittel ausgebildet ist.It is preferred that the cargo container comprises an air duct, each having an inlet and an outlet opening, which are preferably positioned laterally on the cargo container and diagonally opposite each other, and a rotor, preferably a Savonius rotor, extending into the air space of the one air duct, wherein the one rotor in combination with an electric generator connected directly or via a transmission is designed as energy-receiving means.
Ein Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, dass die Druckdifferenz zwischen einer dem Wind zugeneigten und einer dem Wind abgeneigten Seiten des Frachtbehälters zur Erzeugung von elektrischer Energie ausgenutzt wird, wobei Luft durch eine Luftleitung strömt und einen Rotor antreibt, welcher an einen Generator mechanisch gekoppelt ist, so dass Windenergie umgewandelt wird und elektrische Energie erzeugt wird. Die Luftleitung ist vorzugsweise im Inneren des Frachtbehälters angeordnet und mündet an den Seitenwänden des Frachtbehälters. Die Luftleitung kann vorzugsweise durch ein Rohr bzw. Rohrsystem, einen Luftkanal bzw. Luftkanalsystem, oder einen anderen Hohlraum eines Hohlkörper zum Transport von Luft gebildet werden. Die Luftleitung bzw. Hohlkörper kann ebenfalls den Innenraum des Frachtbehälters umfassen. Somit kann der Innenraum für die strömende Luft als Strömungsraum verwendet werden, beispielsweise, wenn ein Belüftungssystem für den Frachtbehälter vorhanden ist, welches den Frachtbehälter mittels Durchströmen belüftet. Damit kann der Strömungswiderstand verringert werden. Je nach Anströmrichtung des Windes relativ zum Frachtbehälter können unterschiedliche Drucksituationen vorherrschen, beispielsweise wenn der Wind senkrecht auf eine Seitenwand auftrifft oder längs an einer Seitenwand vorbeiströmt. Dabei können die Mündungen der Luftleitung an den entsprechenden Seitenwänden so positioniert werden, dass der Energieertrag für alle Drucksituationen, bzw. Windrichtungen und Windstärken, optimiert wird. Weiterhin können dazu mehrere Luftleitungen, mehrere Mündungen und/oder mehrere Rotoren vorgesehen werden; beispielsweise können vier Luftleitungen an einem Rotor münden. Vorteilhaft zum Ausnutzen des Druckpotenzials können die Einlass- und Auslassöffnungen bzw. -Mündungen an gegenüberliegenden Ecken des Frachtbehälters liegen.An advantage of this development is that the pressure difference between a wind-inclined and a wind-leaning sides of the cargo container is exploited to generate electrical energy, wherein air flows through an air duct and drives a rotor which is mechanically coupled to a generator, so that wind energy is converted and electrical energy is generated. The air duct is preferably located inside the cargo container and opens at the sidewalls of the cargo container. The air duct may preferably be formed by a pipe or pipe system, an air duct or air duct system, or another cavity of a hollow body for the transport of air. The air line or hollow body may also include the interior of the cargo container. Thus, the interior for the flowing air can be used as a flow space, for example, if there is a ventilation system for the cargo container, which ventilates the cargo container by flowing through. Thus, the flow resistance can be reduced. Depending on the direction of flow of the wind relative to the cargo container different pressure situations prevail, for example, when the wind impinges perpendicular to a side wall or flows longitudinally past a side wall. The mouths of the air duct can be positioned on the corresponding side walls in such a way that the energy output for all pressure situations or wind directions and wind forces is optimized. Furthermore, several air lines, multiple orifices and / or multiple rotors can be provided for this purpose; For example, four air lines can open on a rotor. Advantageously for exploiting the pressure potential, the inlet and outlet openings or mouths can be located at opposite corners of the cargo container.
Es ist bevorzugt, dass zumindest eines der Energie-Empfangsmittel einen thermoelektrischen Generator zur Umwandlung unterschiedlicher Temperaturniveaus in elektrische Energie umfasst, wobei eine erste Seite des thermoelektrischen Generators mit dem Innenraum des Frachtbehälters wärmeleitend gekoppelt ist und eine zweite Seite des thermoelektrischen Generators mit der Außenseite des Frachtbehälters wärmeleitend gekoppelt ist.It is preferred that at least one of the energy receiving means comprises a thermoelectric generator for converting different temperature levels into electrical energy, wherein a first side of the thermoelectric generator is thermally conductively coupled to the interior of the cargo container and a second side of the thermoelectric generator is connected to the outside of the cargo container coupled thermally conductive.
Ein Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, dass die Temperaturträgheit der Ladung und des Inneren des Frachtbehälters gegenüber der Außentemperatur ausgenutzt wird, um mit Hilfe eines thermodynamischen Elements oder evtl. Peltier-Elements elektrische Energie zu erzeugen. Dabei ist je nach Tageszeit, also ob die Außentemperatur steigt oder fällt, entweder die Innen- oder Außenseite des thermodynamischen Elements die Wärmesenke, und die entsprechend andere Seite die Wärmequelle. Die beiden Seiten des thermodynamischen Elements sind dabei wärmeleitend mit dem Innenraum bzw. der Ladung und mit der Außenseite des Frachtbehälters verbunden.An advantage of this development is that the temperature inertia of the charge and the interior of the cargo container is used with respect to the outside temperature in order to generate electrical energy with the aid of a thermodynamic element or possibly a Peltier element. Depending on the time of day, ie whether the outside temperature rises or falls, either the inside or outside of the thermodynamic element, the heat sink, and the corresponding other side, the heat source. The two sides of the thermodynamic element are thermally conductively connected to the interior or the cargo and to the outside of the cargo container.
Es ist bevorzugt, dass zumindest eines der Energie-Empfangsmittel eine Vorrichtung zur Umwandlung von solarer Energie in elektrische Energie umfasst, vorzugsweise eine Solarzelle.It is preferred that at least one of the energy receiving means comprises a device for converting solar energy into electrical energy, preferably a solar cell.
Ein Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, dass auftreffende Helligkeit, Licht oder Sonnenstrahlen durch photovoltaische Umwandlung in elektrische Energie transformiert werden. Weiterhin kann solarthermische Umwandlung erfolgen.An advantage of this development is that incident brightness, light or solar rays are transformed by photovoltaic conversion into electrical energy. Furthermore, solar thermal conversion can take place.
Es ist bevorzugt, dass zumindest eines der Energie-Empfangsmittel eine Vorrichtung umfasst, die an der Außenhülle des Frachtbehälters angeordnet ist und die ausgebildet ist, bei Aufprall von Masse kinetische Energie mittels eines drucksensitiven Elementes, vorzugsweise eines Piezo-Elementes, in elektrische Energie umzuwandeln.It is preferred that at least one of the energy-receiving means comprises a device which is arranged on the outer shell of the cargo container and which is designed to convert kinetic energy upon impact of mass into electrical energy by means of a pressure-sensitive element, preferably a piezo-element.
Ein Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, dass Regentropfen und herablaufender Regen bzw. Wasser von anderen Frachtbehältern oder Gegenständen auf eine Umwandlungseinheit auftreffen, und dabei die Bewegungsenergie in elektrische Energie transformiert wird. Dazu kann eine Folie mit angeordneten Piezo-Elementen an die Außenhülle des Frachtbehälters angebracht werden.An advantage of this development is that rain drops and rain falling down or water from other freight containers or objects impinge on a conversion unit, and in the process the kinetic energy is transformed into electrical energy. For this purpose, a film with arranged piezo elements can be attached to the outer shell of the cargo container.
Es ist bevorzugt, dass das mindestens eine drucksensitive Element an mindestens einem Solarzellenmodul angeordnet ist.It is preferred that the at least one pressure-sensitive element is arranged on at least one solar cell module.
Ein Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, dass das drucksensitive Element, z. B. ein Piezo-Element, auf der Oberfläche der Solarzelle befestigt werden kann, und somit ein kombiniertes Modul zwei unterschiedliche regenerative Energiequellen nutzen kann.An advantage of this development is that the pressure-sensitive element, for. As a piezoelectric element can be mounted on the surface of the solar cell, and thus a combined module can use two different regenerative energy sources.
Es ist bevorzugt, dass zumindest eines der Energie-Empfangsmittel eine Vorrichtung zur Umwandlung der durch Lageänderung der Ladung entstehenden mechanischen Krafteinwirkung auf die Struktur des Frachtbehälters in elektrische Energie durch Anordnen mindestens eines drucksensitiven Elementes, vorzugsweise eines Piezo-Elementes, in den Boden des Frachtbehälters umfasst.It is preferred that at least one of the energy receiving means comprises a device for converting the mechanical force generated by the change in position of the charge on the structure of the cargo container into electrical energy by placing at least one pressure-sensitive element, preferably a piezoelectric element, in the bottom of the cargo container ,
Ein Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, dass durch Transport, z. B. auf See, Land oder Luft, oder Verladen des Frachtbehälters zu Bewegungen der Ladung führt, da die Ladung eine träge Masse darstellt. Sie kann sich auch z. B. horizontal verschieben oder beim Transport vertikale Kraft ausüben. Die auf den Boden ausgeübte Kraft bzw. der ausgeübte mechanische Druck werden mit Hilfe von beispielsweise Piezo-Elementen in elektrische Energie umgewandelt.An advantage of this development is that by transport, z. As at sea, land or air, or loading the cargo container to movements of the charge leads, as the charge is an inertial mass. You can also z. B. move horizontally or exercise vertical force during transport. The force exerted on the ground or the applied mechanical pressure are converted by means of, for example, piezoelectric elements into electrical energy.
Es ist bevorzugt, dass zumindest eines der Energie-Empfangsmittel eine Vorrichtung zur Umwandlung von durch eine auf den Frachtbehälter wirkende äußere Last entstehende mechanische Energie in elektrische Energie umfasst, vorzugsweise durch in/an die Struktur des Frachtbehälters angeordnete drucksensitive Elemente, vorzugsweise Piezo-Elemente.It is preferred that at least one of the energy receiving means comprises a device for converting from one to the freight container Acting external load resulting mechanical energy into electrical energy comprises, preferably arranged in / on the structure of the cargo container pressure-sensitive elements, preferably piezoelectric elements.
Ein Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, dass beispielsweise bei Anordnung mehrerer Frachtbehälter übereinander, insbesondere während Lagerung oder Transport, mechanischer Druck auf die tragenden Elemente des Frachtbehälters ausgeübt wird, insbesondere dort, wo die einzelnen Frachtbehälter sich berühren, aber auch auf Boden und Seitenwände des Frachtbehälters oder wo durch den Einfluss der äußeren Kraft Verformungen auftreten. Die ausgeübte Kraft bzw. der ausgeübte mechanische Druck werden mit Hilfe von beispielsweise Piezo-Elementen in elektrische Energie umgewandelt.An advantage of this development is that, for example, in the arrangement of several cargo containers one above the other, especially during storage or transport, mechanical pressure is exerted on the supporting elements of the cargo container, especially where the individual cargo containers are touching, but also on the ground and side walls of the cargo container or where deformations occur due to the influence of the external force. The force exerted or the applied mechanical pressure are converted by means of, for example, piezo elements into electrical energy.
Es ist bevorzugt, dass zumindest eines der Energie-Empfangsmittel eine Vorrichtung zur Umwandlung von auf Grund von Bewegungen durch Transport oder Verladen des Frachtbehälters entstehender mechanischer Energie in elektrische Energie umfasst, wobei die Vorrichtung vorzugsweise eine oder mehrere der folgenden Umwandlungseinheiten umfasst: ein Pendel mit mindestens einem Piezo-Element, welches so angeordnet ist, dass es mechanische Energie der Pendelbewegung in elektrische Energie umwandelt; ein flexibler, an einer Seite an der Struktur des Frachtbehälters befestigter Stab mit mindestens einem Piezo-Element so angeordnet, dass dieses bei Stabbiegung mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt; ein Pendel mit mindestens einem Magneten, welcher so angeordnet ist, dass bei Pendelbewegung eine Spannung in einer Spule induziert wird; ein federnd gelagertes oder federnd aufgehängtes Element mit mindestens einem Magneten so angeordnet, dass bei Federschwingung eine Spannung in einer Spule induziert wird; ein flexibler, an einer Seite an der Struktur des Frachtbehälters befestigter Stab mit mindestens einem Magneten so angeordnet, dass bei Stabbewegung eine Spannung in einer Spule induziert wird; ein an der Struktur des Frachtbehälters befestigter Körper mit Hohlraum, vorzugsweise eine abgedeckte Schale oder ein zu beiden Enden nach oben gebogenes Rohr, mit mindestens einem Piezo-Element an der Innenseite und mindestens einer beweglichen Masse, vorzugsweise einer Kugel, so angeordnet, dass das mindestens eine Piezo-Element bei Bewegung der Masse mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt; ein an der Struktur des Frachtbehälters befestigter Hohlraum, vorzugsweise eine abgedeckte Schale oder ein zu beiden Enden nach oben gebogenes Rohr, mit mindestens einer beweglichen magnetischen Masse, vorzugsweise einer Magnet-Kugel, und einer Spule, so angeordnet, dass bei Bewegung der magnetischen Masse eine Spannung in der Spule induziert wird.It is preferred that at least one of the energy receiving means comprises a device for converting mechanical energy resulting from movements by transport or loading of the cargo container into electrical energy, the device preferably comprising one or more of the following conversion units: a pendulum having at least a piezo element arranged to convert mechanical energy of the pendulum motion into electrical energy; a flexible, attached to one side of the structure of the cargo container rod with at least one piezoelectric element arranged so that it converts mechanical energy into electrical energy during rod bending; a pendulum with at least one magnet, which is arranged so that during oscillation a voltage is induced in a coil; a spring-mounted or spring-mounted element arranged with at least one magnet so that at spring vibration, a voltage is induced in a coil; a flexible bar attached to one side of the structure of the cargo container is arranged with at least one magnet so as to induce tension in a coil upon rod movement; a fixed to the structure of the cargo container body with cavity, preferably a covered shell or a tube bent upwards to both ends, with at least one piezo element on the inside and at least one movable mass, preferably a ball, arranged so that the at least a piezo element upon movement of the mass converts mechanical energy into electrical energy; a cavity fastened to the structure of the cargo container, preferably a covered shell or tube bent upwards to both ends, with at least one movable magnetic mass, preferably a magnetic ball, and a coil arranged so that when the magnetic mass moves Voltage is induced in the coil.
Ein Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, dass Schwanken des Frachtbehälters auf einem Schiff oder andere Transportbewegungen zur Erzeugung elektrischer Energie ausgenutzt werden, indem beispielsweise die durch Transportbewegung in erregter träger Masse gespeicherte Energie in elektrische Energie transformiert wird, beispielsweise mittels eines Pendels. Dabei wird die Bewegungsenergie der trägen Masse gegenüber dem Frachtbehälter ausgenutzt.An advantage of this development is that fluctuations of the cargo container on a ship or other transport movements for generating electrical energy are exploited by, for example, the stored by transport movement in energized inertial mass energy is transformed into electrical energy, for example by means of a pendulum. The kinetic energy of the inertial mass relative to the cargo container is utilized.
Es ist bevorzugt, dass zumindest eines der Energie-Empfangsmittel ein Antennensystem umfasst, das zur induktiven Umwandlung der schwingenden Magnetfeldkomponente von Funkwellen für Funkanwendungen in elektrische Energie ausgebildet ist; vorzugsweise umfasst das Antennensystem mehrere, für verschiedene Funkanwendungen und/oder Funkfrequenzen optimierte Antennen.It is preferable that at least one of the energy receiving means comprises an antenna system adapted to inductively convert the oscillating magnetic field component of radio waves for radio applications into electrical energy; Preferably, the antenna system comprises a plurality of antennas optimized for different radio applications and / or radio frequencies.
Ein Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, dass elektromagnetische Wellen, die beispielswiese durch Datenübertragung, Auslesen von Kennzeichen wie beispielswiese Radio-Frequency-Identification-Elemente (RFID-Elemente) mittels Nahfeldfunk, Fernsehsignalausstrahlung, UHF-Signale, terrestrische und andere Mobilfunksender, und auch durch sogenannten Elektrosmog entstanden sein können, mittels einer Antenne oder auch spezieller aufgedruckter Leiterbahnen empfangen werden und dass die empfangene Energie in elektrische Energie transformiert wird. Die elektromagnetischen Wellen werden in diesem Zusammenhang als regenerative bzw. erneuerbare Energiequelle bezeichnet, da sie die eine zur Verfügung stehende Energieressource aus der Umwelt und Umgebung des Frachtbehälters sind.An advantage of this development is that electromagnetic waves, for example, by data transmission, readout of characteristics such as Radio Frequency Identification elements (RFID elements) using near field radio, television signal broadcasting, UHF signals, terrestrial and other mobile stations, and also by so-called electrosmog, can be received by means of an antenna or more printed printed conductors and that the received energy is transformed into electrical energy. The electromagnetic waves are referred to in this context as regenerative or renewable energy source, since they are the one available energy resource from the environment and environment of the cargo container.
Es ist bevorzugt, dass zumindest eines der Energie-Empfangsmittel eine Vorrichtung zur Umwandlung von auf Grund von temperaturabhängiger Expansion und/oder Kontraktion einer Masse entstandener mechanischer Energie in elektrische Energie umfasst, vorzugsweise durch Anordnung der Masse in einem Druckbehälter mit am Behälter angeordneten drucksensitiven Elementen, vorzugswiese Piezo-Elementen oder Piezo-Folie.It is preferred that at least one of the energy-receiving means comprises a device for converting mechanical energy resulting from temperature-dependent expansion and / or contraction of a mass into electrical energy, preferably by arranging the mass in a pressure vessel with pressure-sensitive elements arranged on the container, vorzugswiese piezoelectric elements or piezo film.
Ein Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, dass die Ausdehnung und Verkleinerung des Volumens einer Masse, beispielsweise Äthylenchlorid, auf den Druckbehälter mechanisch einwirken und die am Druckbehälter angeordneten drucksensitiven Elemente, vorzugsweise Piezoelemente oder -folie, so ausgebildet sind, dass sie die mechanische Energie in elektrische Energie transformieren. Dabei ist das Volumen der Masse vorzugsweise sehr temperaturabhängig. Es kann auch eine Masse sein, die bei bestimmten Temperaturen ihren Aggregatzustand zwischen fest, flüssig und gasförmig ändert.An advantage of this development is that the expansion and reduction of the volume of a mass, such as ethylene chloride, mechanically acting on the pressure vessel and arranged on the pressure vessel pressure-sensitive elements, preferably piezoelectric elements or film, are designed so that they convert the mechanical energy into electrical Transform energy. The volume of the mass is preferably very temperature-dependent. It can also be a mass that changes its state of aggregation between solid, liquid and gaseous at certain temperatures.
Es ist bevorzugt, dass das Kommunikationssystem ausgebildet ist, mit dem Kommunikationssystem mindestens eines anderen erfindungsgemäßen Frachtbehälters ein Datenübertragungsnetzwerk auszubilden, über das Informationen bezüglich geographischer Position, einen Zustand der Umwelt, einen Zustand der Ladung, einen Zustand des Frachtbehälters, Öffnen oder Schließen der Ladeklappe, Vollständigkeit der Ladung, Vorhandensein von Ladung, die Energieerzeugungsrate, ein Sensormessergebnis, einen Zustand des Energiespeichermediums, Ruhezustand, und/oder andere Daten empfangbar und/oder bereitstellbar sind. It is preferred that the communication system is adapted to form, with the communication system of at least one other cargo container according to the invention, a data transmission network on which information regarding geographical position, a state of the environment, a state of the cargo, a state of the cargo container, opening or closing the tailgate, Completeness of the charge, presence of charge, the power generation rate, a sensor measurement result, a state of the energy storage medium, idle state, and / or other data can be received and / or provided.
Ein Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, dass die Frachtbehälter bzw. deren Kommunikationseinheiten ein drahtloses Netzwerk aufbauen, erhalten und beenden können. Dazu kann die Kommunikationseinheit ein weiteres Sende- und Empfangsmodul umfassen, beispielhafte Übertragungstechnologien sind ZigBee, RFID, DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications), W-LAN-Netze, Wi-Fi, Bluetooth, Infrarot, Nahfeldkommunikation (NFC, Near Field Communication), ANT-Sensor-Netzwerk. Über das Netzwerk können Daten ausgetauscht werden, beispielsweise können einzelne Frachtbehälter verdeckt sein und daher keine sichere Positionsbestimmung anhand von GPS-Signalen durchführen; diesen wird die aktuellste Positionsmessung über das Netzwerk übermittelt. Weiterhin können Daten und Informationen über die Menge der erzeugten, gespeicherten und/oder derzeit verbrauchten Energie übermittelt werden. Außerdem Sensorereignisse wie Öffnen der Ladeklappe, Bewegen des Frachtbehälters, Umwelteinflüsse wie Temperatur oder Windgeschwindigkeit, Status der Ladung, und dergleichen. Ebenso können die Frachtbehälter bzw. deren Kommunikationseinheiten austauschen, wenn sie in einen Ruhezustand gehen, und wann sie dem Netzwerk wieder zur Verfügung stehen.An advantage of this development is that the freight containers or their communication units can build, maintain and terminate a wireless network. For this purpose, the communication unit can comprise a further transmitting and receiving module, exemplary transmission technologies are ZigBee, RFID, DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications), W-LAN networks, Wi-Fi, Bluetooth, infrared, Near Field Communication (NFC), ANT sensor network. Data can be exchanged over the network, for example individual cargo containers can be covered and therefore can not perform a secure position determination based on GPS signals; The most recent position measurement is transmitted via the network. Furthermore, data and information about the amount of generated, stored and / or currently consumed energy can be transmitted. In addition, sensor events such as opening the tailgate, moving the cargo container, environmental factors such as temperature or wind speed, status of the cargo, and the like. Likewise, the cargo containers or their communication units can exchange when they go into hibernation and when they are available to the network again.
Es ist bevorzugt, dass das Kommunikationssystem ausgebildet ist, mit dem Kommunikationssystem mindestens eines anderen erfindungsgemäßen Frachtbehälters ein Datenübertragungsnetzwerk auszubilden und Daten des mindestens einen anderen erfindungsgemäßen Frachtbehälters zu empfangen, auszuwerten, zusammenzufassen, mit weiteren Daten zu kombinieren, mit weiteren Daten zu ergänzen, zu komprimieren und/oder weiterzuleiten an mindestens einen weiteren erfindungsgemäßen Frachtbehälter und/oder an eine entfernte Gegenstelle.It is preferred that the communication system is designed to form a data transmission network with the communication system of at least one other cargo container according to the invention and to receive, evaluate, summarize data of the at least one other cargo container according to the invention, to combine it with further data, to supplement it with further data, to compress it and / or forward to at least one further cargo container according to the invention and / or to a remote counterpart.
Ein Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, dass das Kommunikationssystem eines Frachtbehälters als Weiterleitungs-, Relay- bzw. Vermittlungsstation eines anderen Frachtbehälters dienen kann, wobei die Weiterleitung der Informationen an einen oder mehrere weitere Frachtbehälter erfolgen kann. Dabei kann beispielsweise durch die kürzere Übertragungsdistanz Übertragungsenergie gespart werden. Auch kann durch Zusammenfassen und/oder Komprimieren der Daten und Informationen mehrerer Frachtbehälter Übertragungsenergie gespart werden. Ebenfalls kann mittels eines geeigneten Protokolls einer oder mehrere Frachtbehälter, die beispielsweise mehr Energie erzeugen, als Überträger an eine entfernte Gegenstelle, beispielsweise eine Überwachungszentrale, ausgewählt werden. Diese übermitteln, beispielsweise über eine Satellitenverbindung, die im Netzwerk versandten und gesammelten Informationen an die Überwachungszentrale. Dadurch können weniger Energie erzeugende Frachtbehälter dennoch regelmäßig Status- und Positionsmeldungen an die Überwachungszentrale versenden.An advantage of this development is that the communication system of a cargo container can serve as a forwarding, relay or switching station of another cargo container, wherein the forwarding of the information can be done to one or more other cargo containers. In this case, for example, be saved by the shorter transmission distance transmission energy. Also, by combining and / or compressing the data and information of multiple cargo containers, transmission energy can be saved. Likewise, by means of a suitable protocol, one or more freight containers, which for example generate more energy, can be selected as transmitters to a remote counterpart, for example a monitoring center. These transmit, for example via a satellite connection, the information sent in the network and collected information to the monitoring center. As a result, less energy-producing cargo containers can still regularly send status and position messages to the monitoring center.
Vorteile, Besonderheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele und anhand der Abbildungen.Advantages, features and developments of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and with reference to the drawings.
Von den Abbildungen zeigt:From the pictures shows:
In
Der Behälter umfasst ein Kommunikationssystem
Der Behälter umfasst weiterhin ein Ortungssystem
Die Energie für die genannten Funktionen wird durch ein Energiespeichermedium
Des Weiteren umfasst der Behälter zumindest zwei Energie-Empfangsmittel
Gegebenenfalls umfasst das Energiespeichermedium
Die vorgenannten Verbraucher, Umwandler, Energiespeichermedium und Energie-Empfangsmittel können beispielsweise im oder am Boden, Abdeckung, Grundgerüst und/oder Seitenwänden angeordnet sein.The aforementioned consumers, converters, energy storage medium and energy-receiving means can be arranged for example in or on the ground, cover, backbone and / or side walls.
Ein zweites Ausführungsbeispiel, dargestellt in
Ein drittes Ausführungsbeispiel, dargestellt in
Ein viertes Ausführungsbeispiel, dargestellt in
Ein fünftes Ausführungsbeispiel, dargestellt in
Ein sechstes Ausführungsbeispiel, dargestellt in
Ein siebtes Ausführungsbeispiel umfasst den Frachtbehälter mindestens eines der vorigen Ausführungsbeispiele, wobei zumindest eines der Energie-Empfangsmittel ausgebildet ist, Bewegungsenergie der Ladung in elektrische Energie umzuwandeln. Dazu ist ein
Ein neuntes Ausführungsbeispiel umfasst den Frachtbehälter mindestens eines der vorigen Ausführungsbeispiele, wobei zumindest eines der Energie-Empfangsmittel ausgebildet ist, Bewegungen, Erschütterungen und Lageänderungen durch Transport in elektrische Energie umzuwandeln. Dies wird beispielhaft ausgeführt durch den in
Ein zehntes Ausführungsbeispiel umfasst den Frachtbehälter mindestens eines der vorigen Ausführungsbeispiele, wobei zumindest eines der Energie-Empfangsmittel den in
Ein elftes Ausführungsbeispiel umfasst den Frachtbehälter mindestens eines der vorigen Ausführungsbeispiele, wobei zumindest eines der Energie-Empfangsmittel mittels elektromagnetischer Induktion Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandelt.
Ein zwölftes Ausführungsbeispiel umfasst den Frachtbehälter mindestens eines der vorigen Ausführungsbeispiele, wobei zumindest eines der Energie-Empfangsmittel Nanoantennen umfasst, die Infrarotstrahlung (IR-Strahlung) in elektrische Energie umwandeln.A twelfth embodiment comprises the freight container of at least one of the preceding embodiments, wherein at least one of the energy receiving means comprises nanoantennas, which convert infrared radiation (IR radiation) into electrical energy.
Ein dreizehntes Ausführungsbeispiel umfasst den Frachtbehälter mindestens eines der vorigen Ausführungsbeispiele, wobei zumindest eines der Energie-Empfangsmittel elektromagnetische Wellen in elektrische Energie umwandelt; beispielsweise können fraktale Antennen UHF-Signale und andere Funk- und Radiowellen in elektrische Energie umwandeln.A thirteenth embodiment comprises the freight container of at least one of the previous embodiments, wherein at least one of the energy receiving means converts electromagnetic waves into electrical energy; For example, fractal antennas can convert UHF signals and other radio and radio waves into electrical energy.
Ein vierzehntes Ausführungsbeispiel umfasst den Frachtbehälter mindestens eines der vorigen Ausführungsbeispiele, wobei zumindest eines der Energie-Empfangsmittel als chemischer Energieumwandler ausgebildet ist. Hierzu kann ein Druckbehälter mit einem temperaturveränderlichen Mittel, beispielsweise Äthylenchlorid, befüllt sein. Auf der Oberfläche des Druckbehälters sind Flächenwandler angeordnet, beispielsweise Piezoelemente und -Folien. Das Mittel, hier Äthylenchlorid, verdampft bei einer gewissen Umgebungstemperatur und erhöht somit den Druck im Druckbehälter. Der Druckbehälter dehnt sich aus. Beim Sinken der Umgebungstemperatur kondensiert das Äthylenchlorid und der Druck im Druckbehälter sinkt. Die angebrachten Piezoelemente wandeln die Expansion und Kontraktion des Druckbehälters in elektrische Energie um.A fourteenth embodiment comprises the freight container of at least one of the previous embodiments, wherein at least one of the energy receiving means is designed as a chemical energy converter. For this purpose, a pressure vessel may be filled with a temperature-variable agent, for example ethylene chloride. On the surface of the pressure vessel surface transducers are arranged, for example, piezo elements and films. The agent, here ethylene chloride, evaporates at a certain ambient temperature and thus increases the pressure in the pressure vessel. The pressure vessel expands. When the ambient temperature drops, the ethylene chloride condenses and the pressure in the pressure vessel drops. The attached piezoelectric elements convert the expansion and contraction of the pressure vessel into electrical energy.
Ein fünfzehntes Ausführungsbeispiel umfasst den Frachtbehälter mindestens eines der vorigen Ausführungsbeispiele, wobei eine Analyseeinheit, die in das Kommunikationssystem integriert sein kann, die erzeugte Energie von zumindest einem der Energie-Empfangsmittel auswertet und daraus Umweltzustände ableitet, beispielsweise ob der Frachtbehälter bewegt wird, Ladung vorhanden ist, die Ladeklappe bewegt wird, die Innen-, Außentemperatur und/oder Temperaturdifferenz dazwischen, und dergleichen.A fifteenth embodiment comprises the freight container of at least one of the previous embodiments, wherein an analysis unit that can be integrated into the communication system evaluates the generated energy from at least one of the energy receiving means and derives therefrom environmental conditions, for example, whether the cargo container is being moved, there is a load , the tailgate is moved, the inside, outside temperature and / or temperature difference between them, and the like.
Ein sechzehntes Ausführungsbeispiel umfasst den Frachtbehälter mindestens eines der vorigen Ausführungsbeispiele, wobei das Kommunikationssystem
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