-
Die Erfindung betrifft einen Behälter zum Transport von Fahrzeugbatterien und ein Energieversorgungssystem für eine Vielzahl von elektrisch betriebenen Fahrzeugen.
-
Derzeit eingesetzte Fahrzeuge bzw. Straßenfahrzeuge werden überwiegend mit fossilen Energieträgern, nämlich Benzin, Diesel und zum Teil Methan betrieben. Weiterhin sind elektrisch betriebene Fahrzeuge bzw. Straßenfahrzeuge bekannt, deren Antrieb über einen Elektromotor und einen Fahrzeug-Akku bzw. eine wiederaufladbare Fahrzeugbatterie erfolgt. Die Fahrzeugbatterien können zum Teil an herkömmlichen Wechselstromquellen aufgeladen werden; die Aufladezeit ist jedoch von der Speicherkapazität der Fahrzeugbatterie abhängig, sodass bei Fahrzeugbatterien mit größerer Speicherkapazität zum Teil Ladevorgänge von mehreren Stunden auftreten können.
-
Aus ökologischen und ökonomischen Gründen wird ein verstärkter oder sogar weitgehender Einsatz von elektrischen Fahrzeugen im Straßenverkehr angestrebt. Ein hierzu geeignetes Energieversorgungssystem ist jedoch noch nicht vorhanden und nicht bekannt.
-
Für den Transport der Batterien offenbart die
DE 20 2007 009 734 U1 ein Transportfahrzeug mit einem Laderaum in den zu transportierende Ladegutstücke einladbar sind. Der Laderaum ist dabei regalartig in Ladefächer unterteilt und von mindestens einer Längsseite des Transportfahrzeuges offen oder zu öffnen. Dabei ist ein verfahrbares Regalbediengerät vorgesehen, mit dem die Ladegutstücke automatisiert in die Ladefächer einladbar oder aus den Ladenfächern ausladbar sind.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Behälter zum Transport von Fahrzeugbatterien und ein Energieversorgungssystem zu schaffen, die eine hohe Mobilität für elektrisch betriebene Straßenfahrzeuge mit relativ geringen Kosten ermöglichen.
-
Diese Aufgabe wird durch einen Behälter nach Anspruch 1 und ein Energieversorgungssystem nach Anspruch 12 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.
-
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Transport einer größeren Anzahl von Fahrzeugbatterien durch geeignete Behälter zu ermöglichen, um ein flächendeckendes Energieversorgungssystem zu schaffen. Hierbei wird eine Vielzahl von Fahrzeugbatterien jeweils in einem erfindungsgemäßen Behälter, insbesondere einem durch einschlägige Normen genormten Container, sicher und in einer Weise aufgenommen, dass die Fahrzeugbatterien schnell in den Behälter aufgenommen und aus dem Behälter ausgeladen werden können, indem an dessen Seitenwänden entsprechende Einschubfächer mit von außen zugängigen Einschuböffnungen ausgebildet sind. Die Fahrzeugbatterien können somit direkt in diese Einschubfächer eingesetzt bzw. aus diesen entnommen werden, sodass ein schneller Entnahme- und Einladevorgang möglich ist und die Fahrzeugbatterien dennoch in dem Behälter sicher aufgenommen und ohne Beschädigung transportierbar sind. Somit entfällt z. B. ein mühsames Einpacken und Auspacken der Fahrzeugbatterien aus Verpackungen, die ansonsten bei einem Transport einer größeren Anzahl von Batterien auftreten.
-
Erfindungsgemäß wird somit ein magazinartiges System zum schnellen Aufnehmen und Ausgeben und kostengünstigen Transport der Fahrzeugbatterien in großen Stückzahlen geschaffen. Es wird hierbei erkannt, dass mit den derzeit technisch erreichbaren Aufladezeiten für Fahrzeugbatterien ein flächendeckendes Energieversorgungssystem kaum erreichbar ist; die Akzeptanz von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen fällt mit steigenden Aufladezeiten. Da Aufladezeiten von mehreren Stunden im Allgemeinen als nicht akzeptabel angesehen werden, wären derzeit Fahrten über größere Distanzen für Elektrofahrzeuge kaum relevant. Erfindungsgemäß wird jedoch ein schneller Austausch der Fahrzeugbatterie ermöglicht, der vom Zeitaufwand etwa dem Auffüllen eines Fahrzeugtanks für herkömmlichen flüssigen Kraftstoff entspricht.
-
Somit kann insbesondere ein flächendeckendes Energieversorgungssystem mit Akkuwechselstationen und gegebenenfalls Akkuladestationen geschaffen werden, wobei die Akkuwechselstationen und gegebenenfalls Akkuladestationen auch gemeinsam als dezentrale Stationen ausgebildet werden können, z. B. auch an herkömmlichen Tankstellen, da somit ein Fahrer beim Umstieg auf ein elektrisch betriebenes Fahrzeug in herkömmlicher Weise Tankstellen anfahren kann, wobei die Kundenakzeptanz erhöht wird.
-
Derartige Akkuwechselstationen können somit von Lastwagen, die entsprechende erfindungsgemäße Behälter bzw. Container transportieren, angefahren werden, wobei der Behälter z. B. einfach am Boden abgestellt werden kann und ihm nachfolgend neue Batterien jeweils entnommen werden und verbrauchte oder defekte Batterien wieder zugeführt werden können. Weiterhin können auch technisch ordnungsgemäße, jedoch leere Batterien in dem Behälter aufgenommen werden und wiederum zu einer Ladestation transportiert werden oder auch direkt in dem erfindungsgemäßen Behälter aufgeladen werden.
-
Der erfindungsgemäße Behälter ist von den Abmessungen her vorzugsweise als genormter Behälter bzw. üblicher Container gemäß den entsprechenden Normen ausgebildet, sodass ein sehr kostengünstiger Transport möglich ist. Erfindungsgemäß ist insbesondere ein intermodaler Transport sowohl auf Straßen, als auch auf Schienen und Wasserwegen möglich, sodass das bisher bereits bekannte intermodale Transportsystem für Container direkt genutzt werden kann. Hierdurch ergeben sich sehr geringe Kosten für den Transport der Fahrzeugbatterien und geringe bis gar keine Umstellungskosten, da derartige intermodale Versorgungssysteme durch Container bereits bekannt und eingerichtet sind.
-
Erfindungsgemäß wird unter einem genormten Behälter ein Behälter bzw. Container in üblicher ISO-Norm und/oder Euro-Norm verstanden, wie er für den Transport unterschiedlicher Güter bereits bekannt und flächendeckend im Einsatz ist.
-
Erfindungsgemäß können die Behälter mit den Fahrzeugbatterien z. B. auch von einer regenerierbaren Energiequelle, z. B. einem Solarkraftwerk oder Windkraftwerk, zu den Akkuwechselstationen transportiert werden.
-
Somit können die Batterien, z. B. auch in dem Behälter aufgenommen, direkt beladen und nachfolgend die geladenen Fahrzeugbatterien zu den Akkuwechselstationen transportiert werden. Somit entfällt ein aufwendiges elektrisches Verteilsystem, wobei insbesondere auch das Problem der Speicherung der elektrischen Energie zu Überschusszeiten, die bei regenerierbaren Energiequellen einen der großen Nachteile darstellen, behoben werden kann; in Überschusszeiten, z. B. bei sehr starker Sonneneinstrahlung und geringem Stromverbrauch oder bei geringem Stromverbrauch und hoher Windenergie bei Windkraftanlagen, können die angeschlossenen Behälter mit den aufgenommenen Fahrzeugbatterien geladen werden.
-
Erfindungsgemäß können somit auch insbesondere standardisierte bzw. genormte Fahrzeugbatterien eingesetzt werden, die schnell in dem Behälter ausgetauscht und in normierter Weise in Straßenfahrzeugen eingesetzt werden.
-
Die Fahrzeugbatterien können auch Zustandssignale aussenden, die z. B. den Zustand „technisch einwandfrei und leer”, „technisch einwandfrei und gefüllt” oder auch „defekt” anzeigen, so dass in Abhängigkeit der Zustandssignale nachfolgend an einer Akkuwechselstation ein Aufladevorgang und/oder ein Akkuwechselvorgang erfolgen kann und die von dem Fahrzeug entnommene Fahrzeugbatterie entsprechend wieder aufgeladen und nachfolgend wieder eingesetzt werden kann oder wieder für eine Reparatur oder ein Recycling entsorgt wird.
-
Die Zustandssignale der Fahrzeugbatterien können z. B. direkt von dem Straßenfahrzeug ausgegeben werden. Insbesondere können derartige Zustandssignale auch von einer Anzeigeeinrichtung des erfindungsgemäßen Behälters angezeigt oder über eine Anschlusseinrichtung des Behälters weitergeleitet werden.
-
Die erfindungsgemäßen Behälter können Aufnahmeeinrichtungen für verschiedene Transportfahrtfahrzeuge und Umschlagsysteme aufweisen, d. h. z. B. Staplertaschen für Gabelstapler und Hakenaufnahmen für Hakengeräte, sodass sie durch herkömmliche, vorzugsweise alle herkömmlichen Umschlagmittel und Umschlagvorrichtungen schnell und mit geringem Aufwand aufgenommen und umgeladen werden können, um sie nachfolgend intermodal zu transportieren.
-
Die erfindungsgemäßen Behälter können modulweise ausgebildet werden, z. B. durch ein Rahmenmodul mit seitlichen Rahmenelementen und ggf. Versteifungselementen. Hierdurch wird ein regalartiger Aufbau möglich, der die zusätzliche Aufnahme eines inneren Gestells, z. B. eines fachwerkartigen inneren Gestells zur Ausbildung der Einschubfächer für die Fahrzeugbatterien ermöglicht. Die Fahrzeugbatterien können über die Einschuböffnungen entweder direkt in die Einschubfächer eingesetzt werden oder es können ausfahrbare Schlitten oder Rollfachsysteme zur Aufnahme der Fahrzeugbatterien vorgesehen sein.
-
Erfindungsgemäß ist auch eine Aufladung der in dem erfindungsgemäßen Behälter aufgenommenen Fahrzeugbatterien während des Transports möglich, insbesondere beim Transport in Zügen und einer Stromversorgung über deren Oberleitungen. Es ist weiterhin auch möglich, von den aufgenommenen Fahrzeugbatterien elektrische Energie zu entnehmen und über den Behälter abzugeben, so dass diese Energie z. B. auch zum Transport des Transportfahrzeugs genutzt werden kann, das die Behälter bzw. Container transportiert, so dass ein flexibler, ökologisch vorteilhafter Transport über weite Strecken möglich ist.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen erläutert. Es zeigen:
-
1 einen erfindungsgemäßen Behälter in perspektivischer Ansicht;
-
2 die wesentlichen Rahmenteile des erfindungsgemäßen Behälters;
-
3 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems;
-
4 ein Straßenfahrzeug mit einer einzusetzenden Fahrzeugbatterie;
-
5 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems.
-
Ein Behälter 1 ist als im Wesentlichen quaderförmiger Container ausgebildet mit einem Boden 2, einem Deckel 3, zwei Seitenwänden 4, 5 sowie zwei Stirnwänden 6, 7, wobei in der perspektivischen Darstellung der 1 die Wände 5 und 7 im Wesentlichen verdeckt sind.
-
Der Behälter 1 weist gemäß 2 ein starres selbsttragendes Rahmenmodul 8 auf, mit seitlichen Rahmenelementen 8.1 (oben) und 8.2 (unten), sowie stirnseitigen Rahmenelementen 8.3 (oben) und 8.4 (unten), die miteinander an Ecken verbunden sind. An den beiden Stirnwänden 6, 7 sind weiterhin seitliche Versteifungselemente 8.5 und obere Versteifungselemente 8.6 mit den Rahmenelementen 8.1 bis 8.4 des Rahmenmoduls 8 verbunden. An den seitlichen oberen Rahmenelementen 8.1 sind ganz außen im Stirnseitenbereich Eckbeschläge 10.1 und etwas weiter nach innen versetzt (insbesondere entsprechend dem z. B. vorgesehenen 20''-Rastermaß entsprechend) dazu Zwischenbeschläge 10.2 angeordnet. An den seitlichen unteren Rahmenelementen 8.2 sind ganz außen im Stirnseitenbereich Eckbeschläge 10.3 und etwas weiter nach innen versetzt (insbesondere entsprechend dem z. B. vorgesehenen 20''-Rastermaß) dazu Zwischenbeschläge 10.4 angeordnet.
-
Für ein Absetzen auf dem Boden sind im Bereich der vier äußeren Ecken 9 Stützbeine 12 mit jeweils einer Arretierstütze 12.1 angeordnet, die schwenkbar am Rahmenmodul 8 oder ggf. auch einem zusätzlich angebrachten Adapter montiert sein können. An den unteren seitlichen Rahmenelementen 8.2 sind Greifkanten 14 und Gabeltaschen 15 vorgesehen oder ausgebildet, die beim Umschlag für den Eingriff von verschiedenen Eingriffsmitteln genutzt werden können.
-
In dem Behälter 1 sind Einschubfächer 20 integriert, die jeweils an einer der Seitenwände 4, 5 eine Einschuböffnung 21 zur Aufnahme jeweils einer Fahrzeugbatterie 22 aufweisen. Unter einer Fahrzeugbatterie 22 wird hierbei ein wiederaufladbarer Akkumulator zum Einsatz im Antriebsstrang eines Straßenfahrzeuges 24 verstanden, wie es in 4 gezeigt ist. Hierbei kann die Form der Fahrzeugbatterie 22 grundsätzlich jede denkbare geometrische Körperform aufweisen, insbesondere auch der Fahrzeug-Form angepasst sein. Das Straßenfahrzeug 24 kann z. B. ein Aufnahmefach 25 zum Einsetzen der auswechselbaren Fahrzeugbatterie 22 aufweisen, z. B. wie gezeigt im Bereich des Motorraums bei Einsetzen vom Fahrzeugheck her oder auch im Bodenbereich des Fahrzeuges bei Einsetzen von unten her.
-
Die Einschubfächer 20 im Behälter 1 können z. B. durch ein inneres Gestell 26 ausgebildet sein, das in 1, 2 schematisiert eingezeichnet ist und von dem Rahmenmodul 8 getragen wird. Die Einschuböffnungen 21 sind vorteilhafterweise an beiden Seitenwänden 4, 5 ausgebildet, wobei sie z. B. wie gezeigt in einer Matrixanordnung bzw. Anordnung in Reihen und Spalten oder auch in versetzten Reihen angeordnet sein können, um die zur Verfügung stehende Fläche und den zur Verfügung stehenden Innenraum effektiv auszunutzen. Gemäß der gezeigten Ausführungsform sind an den Stirnwänden 6, 7 keine Einschuböffnungen 21 ausgebildet. Das Gestell 26 kann z. B. fachwerkartig bzw. regalartig in dem Rahmenmodul 8 aufgenommen und an den Rahmenelementen befestigt sein.
-
Die Fahrzeugbatterien 22 können in dem Behälter 1 kontaktiert sein, wobei gemäß einer Ausführungsform eine Stromentnahme von den Fahrzeugbatterien 22 über eine in 1 nur angedeutete Strom-Anschlusseinrichtung 30 möglich ist, so dass z. B. ein den Behälter 8 transportierendes Transport- bzw. Umschlagfahrzeug durch eine oder mehrere Fahrzeugbatterien 22 angetrieben werden kann.
-
Weiterhin kann gemäß einer erfindungsgemäßen Ausbildung alternativ oder ergänzend hierzu auch ein Ladevorgang zum Aufladen der Fahrzeugbatterien 22 vorgesehen sein, z. B. über dieselbe Anschlusseinrichtung 30 oder eine weitere Anschlusseinrichtung 31, wobei der Ladevorgang z. B. bei Transport auf einem Eisenbahnwaggon durch Aufnahme und entsprechende Transformation und Gleichrichtung über die Oberleitungen bzw. die Stromversorgung der Bahn erfolgen kann.
-
Weiterhin kann erfindungsgemäß auch an dem Behälter 1 ein Kontrollfeld 32 vorgesehen sein, bei dem die einzelnen jeweils eingesteckten Fahrzeugbatterien 22 entweder aktiv überprüft werden können durch entsprechenden Abruf ihres Zustands oder auch durch die Fahrzeugbatterien 22 selbst jeweils Signale zu einer Kontrolleinrichtung ausgesandt werden, um ggf. ihren Zustand auf dem Kontrollfeld 32 anzuzeigen, insbesondere den Ladezustand und/oder Fehlermeldungen.
-
An einer oder beiden Stirnseiten 6, 7 können Zugangstüren 48 zum Zugang in den Innenraum des Behälters 1 vorgesehen sein.
-
3 zeigt ein grobes Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems. Die indem erfindungsgemäßen Behälter 1 aufgenommene Fahrzeugbatterie 22 kann gemäß Schritt St1 in 3 eine Selbstdiagnose durchführen und ein Signal S1 mit einer Selbstdiagnose ausgeben, das z. B. vom Behälter 1 bzw. einer Steuereinrichtung 36 des Behälters 1 aufgenommen wird. Hierbei können im Wesentlichen drei verschiedene Zustände durch das Zustandssignal S1 angezeigt werden, nämlich
S1a: es ist volle Batteriekapazität vorhanden, d. h. die Fahrzeugbatterie 22 ist technisch in Ordnung und vollständig aufgeladen; somit kann die Fahrzeugbatterie 22 durch den erfindungsgemäßen Behälter 1 zu einer Akkuwechselstation 38 transportiert werden, um dort nachfolgend in ein Fahrzeug 24 eingesetzt zu werden;
S1b: die Fahrzeugbatterie 22 ist technisch in Ordnung, jedoch leer, sodass sie nachfolgend zum Aufladen zu einer Akkuladestation 40 transportiert werden kann;
S1c: die Fahrzeugbatterie 22 ist defekt, sodass sie zur Reparatur oder zum Recycling zu transportieren ist.
-
Gemäß 3 folgt somit bei den Zustandssignalen S1b, S1c ein Schritt St3 des Transportes der Fahrzeugbatterie 22, wobei gemäß einer Ausführungsform in Schritt St2 immer zunächst der Transport zu einer Akkuladestation 40 erfolgt, wobei die Akkuladestationen z. B. in einem Netz über ein Territorium verteilt angeordnet sind, und für den Fall S1c die defekte Fahrzeugbatterie 22 gemäß Schritt St3 repariert oder falls eine Reparatur nicht möglich oder nicht effektiv ist, gemäß Schritt St4 recycelt wird. In Fall S1b und gegebenenfalls nach einer Reparatur in Schritt St3 wird die Fahrzeugbatterie 22 in der Akkuladestation 40 gemäß Schritt St5 aufgeladen. Die Fahrzeugbatterie 22 wird dann wiederum gemäß Schritt St6 zu einer Akkuwechselstation 38 transportiert und gemäß Schritt St7 in ein Fahrzeug 24 eingesetzt. Die Fahrzeugbatterie 22 kann dann gemäß Schritt St8 jederzeit im Fahrzeug 24 eine Selbstdiagnose durchführen und ggf. auch in den Fällen S1b und S1c ein Signal zur Reservierung einer nächsten Batterie in einer Akkuwechselstation 38 ausgeben.
-
Die Behälter 1 sind als normierte Container ausgebildet, d. h. gemäß der Euro-Norm für Euro-Container und/oder der ISO-Norm. Sie sind somit z. B. 6.058; 7.450 oder 9.125 mm lang, max. 2.550 mm breit und bis zu 2.900 mm hoch. Da sie entsprechende Aufnahmen 6 und 8 für Gabelstapler und Haken aufweisen, können die Behälter 1 wie übliche Container durch Umschlagvorrichtungen aufgenommen, verladen und transportiert werden. Die Behälter 1 sind hierbei für einen intermodalen Transport mittels der drei gängigen Transportwege ausgelegt, nämlich
- a) Lastwagen (LKW) auf der Straße,
- b) einen Transport auf Schienenfahrzeugen (Güterzügen) auf Schienen und weiterhin
- c) einen Transport mittels Binnen- oder auch Hochseeschiffen auf Wasserwegen.
-
Erfindungsgemäß können die Fahrzeugbatterien 22 direkt in die Einschuböffnungen 21 eingesetzt werden, oder es können bei entsprechender Betätigung geeignete, in den Einschubfächern 20 vorgesehene Schlitten, Rollaufnahmen oder Gleitaufnahmen herausgefahren werden, sodass diese die Fahrzeugbatterien 22 aufnehmen zum nachfolgenden Einfahren in das Einschubfach 20.
-
Die in den Fahrzeugbatterien 22 gespeicherte Energie kann hierbei auch zum jeweiligen Transport auf dem Transportfahrzeug, Schiff und/oder der Bahn genutzt werden, weiterhin können die Fahrzeugbatterien 22 während des Transports aufgeladen werden, insbesondere bei Transport auf einem Güterzug bzw. auf der Schiene.
-
Das Befüllen und Entnehmen der Fahrzeugbatterien 22 aus dem Behälter 1 kann auch über entsprechende Befüll- und Entnahmevorrichtungen erfolgen, die z. B. die Selbstdiagnosesignale S1 der Fahrzeugbatterien 22 aufnehmen und in Abhängigkeit davon Fahrzeugbatterien entnehmen und weiterverwenden, d. h. in ein Fahrzeug 24 einsetzen oder aussortieren zum Aufladen und/oder Recyceln.
-
Somit wird ein in 5 gezeigtes System 45 bzw. Energieversorgungssystem 45 geschaffen, das eine Vielzahl von Akkuladestationen 40, Akkuwechselstationen 38 und eine entsprechend größere Anzahl von Fahrzeugbatterien 22 aufweist, die jeweils entsprechend der von ihnen ausgegebenen Zustandssignale in die Akkuladestation 40 oder Akkuwechselstation 38 transportiert werden, wobei die Stationen 38, 40 auch zumindest in einigen Fällen funktionell oder lokal zusammengelegt werden können, z. B. in Tankstellen bzw. Autobahnraststätten an den Straßen 50. Hierbei können die Zustandssignale S1 der Fahrzeugbatterien 22 bzw. aus diesen generierte Signale von den Fahrzeugen 24 zu den Aufladestationen 40 und Akkuwechselstationen 38 ausgegeben werden, um jeweils entsprechend neue Fahrzeugbatterien 22 bereitzustellen. Der Transport der Behälter 1 kann über die Straßen 50 mittels intermodaler Transportfahrzeuge 52 erfolgen.
