CN112776622A - 集成到运输设备中的用于电能的储能设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电能的储能设备，其集成到运输设备中，该运输设备包括紧固设备，其中，停泊的或者行驶的机动车的接收设备能够与储能设备的紧固设备以能够松脱的方式连接，并且其中，储能设备的运输设备包括自主的行驶驱动器和用于与机动车接触的电接触设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电能的储能设备，其集成到运输设备中，该运输设备包括紧固设备，其中，停泊的或者行驶的机动车的接收设备能够与储能设备的紧固设备以能够松脱的方式连接，并且其中，储能设备的运输设备包括自主的行驶驱动器和用于与机动车接触的电接触设备。
背景技术
构造为电池电驱动的电动车辆或者所谓的混合动力车辆的机动车的驱动器的电气化，是对电驱动式机动车的牵引电池进行充电的核心任务。通常，在电驱动式机动车停放时执行充电过程，所述机动车为此与能量供应站导电地或者感应地连接。这些能量供应站通常与电供应网络连接。当电驱动式机动车的行驶超过牵引电池的续航里程时，需要特别快速的充电过程。如果现在存在对特别快速的充电过程的要求，则必须对应有效率地实施能量供应站与电能量供应网络的连接。如果应该通过相邻的充电装置同时执行多个充电过程，则对与电供应网络连接的效率要求成倍增加。当电池电驱动的机动车的数量增加时，对带有一定数量的电池电驱动的机动车的有效率的充电装置的要求将提高。同时，对于主要是电池电驱动的机动车的接受度而言，重要的是，牵引电池的再充电必然需要的时间段必须保持得尽可能短，特别是当设置的行驶距离超过牵引电池的续航里程时。这尤其适用于等待充电站的空闲的充电接口。另外，电驱动的机动车必须行驶到对应的充电站，因此，用户可能被迫偏离其计划的行驶路线并且忍受绕道。替代地，服务商提供蓄电池作为移动充电站，根据要求将所述蓄电池送到电池电驱动的机动车的位置。特别是在城市内部的区域中或者在距离短的情况下，用替代的运输工具（例如货运自行车）将这些蓄电池带到车辆位置是适合的。然后，借助于这些蓄电池，在车辆位置处给继续静止的电池电驱动的机动车的牵引电池充电。另一种方法是，在电池更换站中交换已放电的牵引电池。在这些电池更换站中，通常自动地从电池电驱动的机动车中取出已放电的牵引电池并且放入和电连接充满电的牵引电池。有利地，更换牵引电池不需要肌力。这个系统的缺点是用于电池更换站的成本高，所述电池更换站通常还必须与用于车辆的昂贵的清洁装置结合。此外，不利的是，牵引电池的标准化是电池更换站的基础。因此，应用被限制为少数类似的车辆类型。除了用于电池更换站的高成本之外，同样需要承担用于站内的更换电池的成本。
另外，在电储能器中，利用非常高的功率进行所谓的快速充电导致储能器加速老化。这个加速老化导致储能器的容量减小，进而导致电池电驱动的机动车的续航里程减小。另外，这个加速老化能够导致电池极限电压减小。如果在再充电时不知道或者不注意这个电池极限电压，则超过电池极限电压能够导致储能器自毁，对用户和环境具有巨大危险。尽管存在上述严重的缺点，快速充电仍受到偏爱，以便减少由于在静止的充电站处较长的充电时间而产生的电池电驱动的机动车的停歇时间。
在DE 10 2010 004 549 A1中说明了一种电池子系统，其补充电池电驱动的机动车的电池。因此，由于尽可能地取消再充电过程而带来的用户舒适度、车辆的性能和/或电池电驱动的机动车的续航里程能够得到改善。
现有技术的这个提议的缺点是，电池子系统要么必须以不利的方式昂贵地提升到行李舱或者货舱中，要么必须通过未详细说明的底板机构从下方放入到电池电驱动的机动车中。为此，不利地，电池电驱动的机动车必须寻找底板电池更换站。无论如何，使用电池子系统都以不利的方式导致货舱的可用的装载容积减少。另外，只要电池子系统被放入到电池电驱动的机动车中，使用电池子系统还导致电池电驱动的机动车的重量增加、进而以不利的方式导致电池电驱动的机动车的功率重量比降低。不利地，不能够简单地移除附加的电池子系统。另外，电池电驱动的机动车的不同的装备状态还改变行驶特性。这必须通过用户的对应调整的驾驶方式或者通过电子辅助系统来补偿。
在文献WO 2010/112226中提出一种连接系统，其具有至少一个止动系统和布置在止动系统下方的啮合系统，其中，止动系统具有至少一个能够复位的止动机构和用于接收止动机构的互补的止动接收部，并且其中，啮合系统具有至少一个啮合件和用于接收啮合件的互补的啮合件接收部。连接系统构型为两件式，第一连接件至少要么具有止动机构、要么具有止动接收部，并且要么具有啮合件、要么具有啮合件接收部。第二连接件具有止动系统的和啮合系统的相应互补的部件。第一连接件能够以能够松脱的方式或者以不能够松脱的方式紧固在车辆中、处或者上，第二连接件能够至少通过止动系统和啮合系统以能够松脱的方式与第一连接件连接。在一种优选的构型方案中，第一连接件具有止动接收部和啮合件接收部，第二连接件具有止动机构和啮合件。另外，根据本发明的充电器件能够配备有蓄能器，当充电器件通过连接系统与电池电动机动车连接时，该蓄能器通过与车辆的电连接给牵引储能器充电。因此，在电池电驱动的机动车的情况下，能够实现电池电驱动的机动车的更大的续航里程。不利的是，充电器件必须手动地带到电池电驱动的机动车处。不利地，必须通过操纵连接系统的调整机构才建立配备有蓄能器的充电器件的借助于所提议的连接系统的连接。为了将配备有蓄能器的充电器件从提出的连接系统上松脱，又不利地，必须操纵连接系统的调整机构。
因此，需要运输设备中的电池系统，该电池系统包括自主的行驶驱动器和电接触装置。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供一种用于电能的储能设备，其集成到运输设备中并且包括自动化的紧固设备，其中，静止的或者行驶的电池电驱动的机动车的接收设备能够与储能设备的紧固设备以能够松脱的方式连接，并且其中，储能设备的运输设备包括自主的行驶驱动器和用于与电池电驱动的机动车接触的自动化的电接触设备。
根据本发明，这个任务通过独立权利要求的保护对象得到解决。本发明的有利的扩展方案通过从属权利要求的特征得出。
具有权利要求1的特征部分的本发明利用根据本发明的用于电能的储能设备提供下述优点：储能设备在车辆用户不协助的情况下以有利的方式自动化地与电池电驱动的机动车连接，该储能设备集成到运输设备中并且该储能设备包括紧固设备，其中，静止的或者行驶的电池电驱动的机动车的接收设备能够与储能设备的紧固设备以能够松脱的方式连接，并且其中，储能设备的运输设备包括自主的行驶驱动器和用于与电池电驱动的机动车接触的自动化的电接触设备。有利地，根据本发明的储能设备不限制电池电驱动的机动车的货舱。另外，有利地，电池电驱动的机动车不需要寻找确定的位置，在该位置上根据本发明的储能设备可供使用。有利地，储能设备能够借助于自主的行驶驱动器独立地在用户不协助的情况下运动到电池电驱动的机动车处并且在能量转移结束之后再次运动离开该电池电驱动的机动车。另外，有利的是，能够在充电过程中继续运行电池电驱动的机动车。
通过在从属权利要求中提到的措施能够实现在独立权利要求中给出的设备的有利的扩展方案。
另外，根据本发明的储能设备提供下述优点：储能设备能够自动化地与接收设备连接并且再次松脱。因此，有利地，除了自主的行驶驱动器之外，储能设备还能够独立地在用户不协助的情况下与电池电驱动的机动车连接并且在能量转移结束之后再次从电池电驱动的机动车上松脱。
有利地，储能设备的电接触设备构造用于能量传递。因此，接触设备提供下述优点：不仅能够传递信号，还能够传递高电流强度。
非常有利的是，电池电驱动的机动车的接收设备装备有电连接设备。因此，储能设备的接触设备能够以有利的方式传递用于驱动电池电驱动的机动车的和/或用于给电池电驱动的机动车的牵引电池充电的能量。
特别有利的是，储能设备包括电池。有利地，这个电池用作电储能器，在该电储能器中，储能设备准备好用于输出给电池电驱动的机动车的电能。
非常有利的是，储能设备包括燃料电池和燃料箱。有利地，这个燃料电池用作电能源，该电能源用于提供用于输出给电池电驱动的机动车的电能。由于与具有电池的储能系统相比，燃料电池的燃料的能量密度更大，储能设备能够实施得更小或者能够设计用于提供相对更大的能量。
有利地，储能设备包括内燃机、与该内燃机作用连接的发电机和燃料箱。有利地，与内燃机作用连接的发电机用作电能源，该电能源用于提供用于输出给电池电驱动的机动车的电能。由于与具有电池的储能系统相比，内燃机的燃料的能量密度更大，储能设备能够实施得更小或者能够设计用于提供相对更大的能量。
非常有利的是，储能设备的紧固设备包括用于以能够松脱的方式与电池电驱动的机动车的挂车接合器连接的器件。因此，在电池电驱动的机动车处不需要附加的接收设备，已经存在的挂车接合器用作接收设备。
有利地，储能设备的电接触设备包括用于与电池电驱动的机动车的电连接设备电连接的接头。因此，有利地确保具有高效率的鲁棒的能量传递。
有利地，储能设备的电接触设备包括用于感应式地将能量传递给电池电驱动的机动车的电连接设备的器件。这个感应式能量传递提供能量传递特别舒服、而无需电接头的优点。
另外，本发明提供下述优点：储能设备包括插接设备。有利地，这个插接设备能够用于为任意的电负载供应电能。
对于本领域技术人员而言，本发明的其他特征和优点从下文参考附图对示例性实施方式的说明中显而易见，然而，示例性实施方式不应被解释为限制本发明。
附图说明
附图示出：
图1 具有用于储能设备的自动化的接收设备的、示例性的电池电驱动的机动车；
图2 在将储能设备与电池电驱动的机动车连接之前的、具有用于储能设备的自动化的接收设备的、示例性的电池电驱动的机动车；
图3 具有已连接的储能设备的、具有用于储能设备的自动化的接收设备的、示例性的电池电驱动的机动车。
具体实施方式
所有附图仅示意性地示出根据本发明的设备和其根据本发明的实施例的组成部分。尤其是间距和尺寸关系在附图中未按正确比例再现。在不同的附图中，对应的元件设有相同的附图标记。
图1示出电池电驱动机动车2和储能设备1。储能设备1按照与具有两个轮子的滚动箱类似的优选的构造形式实施。两个轮子以受驱动的方式实施，可选地利用整个轴的驱动器或者利用用于每个车轮的驱动器来驱动。另外，这个具有两个车轮的实施方式配备有用于位置识别的惯性导航系统和调节回路。这个调节回路基于惯性导航系统的数据控制储能设备的电驱动器。因此，在运动期间稳定储能设备1的位置。例如由赛格威个人运输机（Segway Personal Transporter）公开了类似的系统。
另外，储能设备1配备有用于驱动器的电源和控制电子部件，该储能设备包括储能器、充电电子部件和充电接口。储能设备1配备有紧固设备4，储能设备1利用该紧固设备能够与电池电驱动的机动车2的接收装置5以能够松脱的方式连接。为了改善储能设备1的紧固设备4的耦合过程，储能设备1能够包括储能设备1的高度调节件。储能设备1的惯性导航系统通过用于借助于导航卫星的信号进行位置确定的系统得到补充。
另外，储能系统3包括能够使储能设备1从其停放地点自主地运动到电池电驱动机动车2的接收装置5的系统。在此重要的是，可靠地避免与别的静止的或者移动的物体或者人和动物发生碰撞。这些系统例如包括一个或者多个摄像机、一个或者多个立体相机和/或具有飞行时间方法的3D相机（所谓的飞行时间相机）、根据推进系统的数据的位移测量和别的传感器（如超声传感器、激光雷达和/或雷达等）。
此外，储能装置1还包括用于通信的系统，例如GSM、UMTS、LTE、5G或者Sigfox，以便远程传递数据和接收控制指令。
为了处理传感器数据、为了控制驱动器、为了创建环境模型并且为了示出别的功能，储能装置1包括计算单元。
为了给电池电驱动的机动车2提供电能，储能装置1包括作为电储能器9的蓄电池，其优选基于锂离子技术处在4kWh直至30kWh的容量范围中。另外，这个储能器9还包括用于确定储能器9的充电状态和温度的传感器。为了将电储能器9与电池电驱动的机动车2电连接，储能装置1包括电接口。这个电接口具有适合用于给电池电驱动的机动车2的牵引电池充电的载流能力，并且能够以导电或者感应的方式实施。
通过储能装置1的计算单元同样将与结算相关的数据（例如已传递的能量、为此需要的时间和当前的位置）传递给一个或者多个通过网络以云计算的形式连接的计算机。
图2示出在将储能设备1与电池电驱动的机动车2连接之前的、具有用于储能设备1的在工厂交货时已装配的或者已加装的自动化的接收设备5的示例性的电池电驱动的机动车2。当电池电驱动的机动车2已将充电需求传递给通过网络以云计算的形式连接的计算机时，已充电的储能设备1借助于传感机构和驱动器能够朝向这个电池电驱动的机动车2运动。储能装置1如此定位在电池电驱动的机动车处，使得紧固装置4和接收设备5彼此对置。借助于高度调节件，储能装置1的紧固装置4的紧固点在需要时如此在竖直方向上定位，使得所述紧固点对准接收设备5的锁定件的高度。替代地，也能够由接收设备5进行高度调整。另外能够考虑的是，通过机器人臂将接收设备5带到需要的位置上。
通过锁定紧固设备4和接收设备5，储能装置1固定在电池电驱动的机动车2处。同时，通过电接触装置7和电连接设备8制造储能装置1与电池电驱动的机动车2之间的电接触。在已加装自动化的接收设备5的情况下，这个连接例如能够通过与电池电驱动的机动车2的充电插座连接的线缆来实现。因此，储能装置1能够将能量传递给电池电驱动的机动车2的牵引电池。
为了为电池电驱动的机动车2全面地提供再充电可能性，也可能的是，由另外的机动车2将储能装置1带到电池电驱动的机动车2的附近，以便该储能装置与第一机动车1松开并且自主地运动到第二电池电驱动的机动车2并且耦合到这个第二电池电驱动的机动车上。储能装置1的指定和分配例如通过一个或者多个通过网络连接的计算机以云计算的形式进行。存在在储能装置1中的用于导航和用于通信的器件为此创造先决条件。
图3示出具有已连接的储能设备1的、具有用于储能设备1的自动化的接收设备5的、示例性的电池电驱动的机动车2。电池电驱动的机动车2的牵引电池的充电过程能够在泊车过程中或者也能够在行驶期间进行。如果在行驶期间执行充电过程，则没有理由利用特别高的充电电流来执行这个充电过程。为了保护储能装置1的电储能器和电池电驱动的机动车2的牵引电池，能够利用低电流例如在所谓的“2级充电（Level 2 charging）”中执行这个充电过程。相似地，储能装置1能够直接与电池电驱动的机动车2的电驱动系统连接，因此，在对电池电驱动的机动车2的牵引电池进行充电和放电时能够不出现入库损耗和出库损耗（Ein- und Auslagerungsverluste），进而能够更有效地利用储能装置1中包含的电能。
作为紧固设备4和接收设备5的另一种实施方式，能够设置磁性接收器。另外，储能装置1能够包括用于与存在在电池电驱动的机动车2处的挂车接合器15机械连接的器件。
Claims (11)
1.用于电能的储能设备（1），其集成到运输设备（3）中，所述运输设备包括紧固设备（4），其中，停泊的或者行驶的机动车（2）的接收设备（5）能够与所述储能设备（1）的紧固设备（4）以能够松脱的方式连接，
其特征在于，
所述储能设备（1）的运输设备（3）包括自主的行驶驱动器（6）和用于与所述机动车（2）接触的自动化的电接触设备（7）。
2.根据权利要求1所述的储能设备（1），
其特征在于，
所述紧固设备（4）能够与所述接收设备（5）自动化地连接并且能够再次松脱。
3.根据权利要求1所述的储能设备（1），
其特征在于，
所述电接触设备（7）构造用于能量传递。
4.根据权利要求1所述的机动车（2）的接收设备（5），
其特征在于，
所述机动车（2）的接收设备（5）包括电连接设备（8）。
5.根据权利要求1所述的储能设备（1），
其特征在于，
所述储能设备（1）包括电池（9）。
6.根据权利要求1所述的储能设备（1），
其特征在于，
所述储能设备（1）包括燃料电池（10）和燃料箱（11）。
7.根据权利要求1所述的储能设备（1），
其特征在于，
所述储能设备（1）包括内燃机（12）、发电机（13）和燃料箱（14）。
8.根据权利要求1所述的储能设备（1），
其特征在于，
所述储能设备（1）的紧固设备（4）包括用于以能够松脱的方式与所述机动车（2）的挂车接合器（15）连接的器件。
9.根据权利要求1所述的储能设备（1）的电接触设备（7），
其特征在于，
所述电接触设备（7）包括用于与所述电连接设备（8）电连接的接头。
10.根据权利要求1所述的储能设备（1）的电接触设备（7），
其特征在于，
所述电接触设备（7）包括用于感应式能量传递的器件。
11.根据权利要求1所述的储能设备（1），
其特征在于，
所述储能设备（1）包括插接设备。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| DE102019217336.5A DE102019217336A1 (de) | 2019-11-11 | 2019-11-11 | Energiespeichervorrichtung für elektrische Energie integriert in eine Transportvorrichtung |
| DE102019217336.5 | 2019-11-11 |
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Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Country Status (2)
| Country | Link |
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| CN (1) | CN112776622A (zh) |
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2019
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-
2020
- 2020-11-10 CN CN202011248539.0A patent/CN112776622A/zh active Pending
Also Published As
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