-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anschließen mehrerer Energieversorgungs-Module an ein elektrisches Gerät, umfassend mehrere DC/DC-Wandler mit jeweils einer Primarseite und einer Sekundärseite. Weiterhin wird ein elektrisches Gerät, insbesondere ein Elektrokraftfahrzeug, mit einem Stromanschluss angegeben, der mit einer solchen Vorrichtung verbunden ist.
-
STAND DER TECHNIK
-
In der heutigen Zeit werden vermehrt elektrische und elektronische Geräte verwendet, die unabhängig von einem Stromnetz betrieben werden können. Dabei wird ein Energieversorgungs-Modul, welches beispielsweise eine galvanische Zelle oder eine Brennstoffzelle umfasst, über eine Anschlussvorrichtung an ein elektrisches Gerät angeschlossen.
-
Ein Problem dabei ist, dass sich im Lauf der Zeit eine Vielzahl von verschiedenen Typen von Energieversorgungs-Modulen ausgebildet hat. Häufig sind selbst Energieversorgungs-Module mit gleicher äußerer Form nur deswegen nicht austauschbar, weil die Nennspannungen unterschiedlich sind.
-
Ein weiteres Problem beim Anschluss von Energieversorgungs-Modulen besteht darin, dass nicht ohne weiteres Energieversorgungs-Module mit unterschiedlichen Ladezuständen kombiniert werden können. Beispielsweise sind zum Teil recht aufwändige Schaltungen bekannt, um unterschiedliche Ladezustände zwischen Akkumulatorzellen, insbesondere bei Lithium-Ionen-Zellen, auszugleichen. Diese Schaltungen sind auch unter dem Begriff „Balancer” bekannt, da sie die Ladezustände mehrere zusammengeschalteter Zellen ausgleichen, d. h. „ausbalancieren”.
-
Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Anschlusskontakte der Energieversorgungs-Module vor Berührung oder Kurzschluss geschützt werden müssen. Insbesondere Energieversorgungs-Module mit vergleichsweise hohem Energieinhalt und hoher Nennspannung, wie sie beispielsweise bei Elektrokraftfahrzeugen vorkommen, stellen ein erhebliches Gefahrenpotential dar. Beispielsweise kann ein solcher Akkumulator, welcher häufig eine Nennspannung von einigen hundert Volt aufweist, bei Berührung der Kontakte schwerwiegende Verletzungen oder sogar den Tod einer Person verursachen, wenn nicht besondere Schutzmaßnahmen ergriffen werden. Ein Kurzschluss eines Akkumulators kann zudem zur Explosion desselben führen und wegen des hohen Energieinhalts auch im Umkreis erheblichen Schaden beziehungsweise erhebliche Verletzungen verursachen.
-
Darüber hinaus wurden auch vielfach schon Vorrichtungen vorgeschlagen, welche einen einfachen Austausch von entladenen Akkumulatoren gegen geladene Akkumulatoren bei einem Elektrokraftfahrzeug ermöglichen, um ein langwieriges Laden fix verbauter Akkumulatoren zu vermeiden. Beispielsweise offenbart die
US 5,373,910 A dazu ein System, bei dem Batterien seitlich in ein Fahrzeug eingeschoben werden können. Weiterhin offenbart die
WO 2009/125414 A2 ein System, bei dem die Batterien nach unten hin aus einem Fahrzeug entnehmbar sind.
-
Nachteilig an bekannten Systemen ist, dass sie wenig flexibel im Hinblick auf die zu verwendenden Energieversorgungs-Module sind. Insbesondere ermöglichen sie den Anschluss verschiedenartiger Energieversorgungs-Module nicht und enthalten auch keine Lehre, wie solche Energieversorgungs-Module sicherer gemacht werden können.
-
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Anschluss-Vorrichtung für Energieversorgungs-Module, sowie ein verbessertes Gerät mit einer solchen Anschluss-Vorrichtung anzugeben. Insbesondere soll damit die Austauschbarkeit verschiedenartiger, beziehungsweise unterschiedlich stark geladener Energieversorgungs-Module sowie die Sicherheit derselben verbessert werden.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Primarseite je eines DC/DC-Wandlers mit ersten elektrischen Vorrichtungskontakten für den Anschluss je eines Energieversorgungs-Moduls verbunden ist und die Sekundärseiten der DC/DC-Wandler mit einem Stromanschluss des elektrischen Geräts verbunden sind.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin mit einem elektrischen Gerät gelöst, welches einen Stromanschluss umfasst der mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden ist.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird insbesondere auch mit einem Elektrokraftfahrzeug gelöst, welches ein Bordstromnetz umfasst, das mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden ist.
-
Erfindungsgemäß wird dadurch erreicht, dass verschiedenartige Energieversorgungs-Module, beziehungsweise Energieversorgungs-Module mit unterschiedlichem Ladezustand an ein elektrisches Gerät beziehungsweise dessen Anschluss-Vorrichtung anschließbar sind. Zu diesem Zweck sind vorrichtungsseitig zumindest ebenso viele DC/DC-Wandler vorgesehen wie Energieversorgungs-Module anschließbar sind. Auf diese Weise kann die primärseitige Spannung individuell, das heißt für jedes Energieversorgungs-Module extra, an die vorhandenen Gegebenheiten angepasst werden. Somit können auf einfache Weise verschiedenartige Energieversorgungs-Module beziehungsweise Energieversorgungs-Module mit unterschiedlichem Ladezustand, welche durch unterschiedliche Spannungsniveaus gekennzeichnet sind, kombiniert werden.
-
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Ausfall eines einzelnen Energieversorgungs-Moduls oder auch mehrere Energieversorgungs-Module nicht zu einem Ausfall des damit versorgten Geräts (z. B. zu einem Liegenbleiben eines Fahrzeugs) führt, sondern nur dessen Betriebsdauer einschränkt. Zudem müssen bei einem Tausch der Energieversorgungs-Module nicht alle entladenen Energieversorgungs-Module gegen geladene ausgetauscht werden, sondern es ist auch möglich, nur einzelne Energieversorgungs-Module auszutauschen. Die Flexibilität für den Fahrzeugnutzer wird somit wesentlich erhöht.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die DC/DC-Wandler primärseitig für eine elektrische Spannung vorgesehen sind, welche eine zulässige Berührspannung nicht überschreitet, und sekundärseitig für eine elektrische Spannung vorgesehen sind, welche oberhalb dieser zulässigen Berührspannung liegt. Die einzelnen Energieversorgungs-Module können somit derart gestaltet werden, dass an den nach außen geführten Kontakten eine für den Menschen ungefährliche Spannung anliegt, obwohl im versorgten Gerät selbst (etwa im Verteilnetz eines Elektrokraftfahrzeugs) eine hohe Spannung vorliegt. Das Bordnetz eines Elektrokraftfahrzeugs wird häufig bei einer Spannung von mehr als 400 V betrieben, wohingegen eine Gleichspannung von maximal 60 V üblicherweise als für den Menschen ungefährlich angesehen wird. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen werden diese divergenten Forderungen vorteilhaft in Einklang gebracht. Vorzugsweise erfüllt die Spannung an den Kontakten eines Energieversorgungs-Moduls die Anforderungen an einschlägige Normen für die Berührspannung. Zusätzliche Schutzmaßnahmen gegen Berühren, wie zum Beispiel das häufig angewandte Stromlos-Schalten von Anschlussklemmen, können daher entfallen, was die Herstellung der Energieversorgungs-Module vereinfacht und verbilligt sowie die Handhabung derselben erleichtert.
-
Günstig ist es, wenn die DC/DC-Wandler sekundärseitig parallel geschaltet sind. Auf diese Weise können die Energieversorgungs-Module auf einfache Weise unter der Rahmenbedingung verbunden werden, dass die DC/DC-Wandler sekundärseitig dieselbe Spannung aufweisen.
-
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die DC/DC-Wandler als bidirektionaler Wandler ausgeführt sind. Auf diese Weise kann elektrische Energie in eine beliebige Richtung transportiert werden, also zum Beispiel von einem Energieversorgungs-Modul zu einem Verbraucher, von einem Generator zu einem Energieversorgungs-Modul oder zwischen Energieversorgungs-Modulen.
-
In einer weiteren vorteilhaften Variante umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Steuerung, welche dazu vorbereitet ist, die DC/DC-Wandler derart anzusteuern, dass die Energieversorgungs-Module in einem vorgebbaren Verhältnis belastet oder versorgt werden. Bei dieser Variante können bestimmte Energieversorgungs-Module je nach Erfordernis stärker oder schwacher belastet, d. h. entladen, beziehungsweise stärker oder schwächer versorgt, d. h. geladen, werden. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Balancing zwischen verschiedenen Energieversorgungs-Modulen bewerkstelligt werden. Auch kann ein Energieversorgungs-Modul gezielt entladen werden, beispielsweise aus Sicherheitsgründen weil ein Defekt festgestellt wurde.
-
Vorteilhaft ist es, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung zweite elektrische Vorrichtungskontakte umfasst, welche je eine Kommunikationsschnittstelle zu je einem Energieversorgungs-Modul bilden. Auf diese Weise können beispielsweise Daten betreffend den Ladezustand oder die Temperatur der Energieversorgungs-Module von den Energieversorgungs-Modulen zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung übermittelt werden. Desgleichen kann ein Energieversorgungs-Modul von der erfindungsgemäßen Vorrichtung angesteuert werden. Beispielsweise kann dieses angewiesen werden, sich von der Vorrichtung weg oder dieser hinzu zu schalten. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht über eigene Schalter verfügt, um ausgewählte Energieversorgungs-Module ab- oder zuzuschalten.
-
Vorteilhaft ist es zudem, wenn für jedes Energieversorgungs-Modul eine gesonderte potentialfreie Kommunikationsschnittstelle vorgesehen ist. Bei dieser Variante können zwischen den Energieversorgungs-Modulen und der erfindungsgemäßen Vorrichtung Daten ausgetauscht werden, ohne dass dazu eine elektrische Verbindung zwischen den Energieversorgungs-Modulen und der Vorrichtung nötig wäre. Beispielsweise kann die Kommunikationsschnittstelle als induktive Schnittstelle, optische Schnittstelle oder Funkschnittstelle realisiert sein.
-
Vorteilhaft ist es schließlich, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Kupplungsstück umfasst, das mit einem Kühlsystem des elektrischen Geräts verbunden ist und an das ein Kühlsystem eines Energieversorgungs-Moduls anschließbar ist. Auf diese Weise können die Energieversorgungs-Module beispielsweise über einen zentral in der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder einem damit verbundenen Gerät vorgesehenen Kühler gekühlt werden. Die Kühlung (oder auch Heizung) kann dabei über gasförmige oder flüssige Medien erfolgen.
-
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung lassen sich auf beliebige Art und Weise kombinieren.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
-
1 eine beispielhafte, schematisch dargestellte, erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem daran angeschlossenen elektrischen Gerät und mehreren daran angeschlossenen Energieversorgungs-Modulen und
-
2 ein Energieversorgungs-Modul in Detailansicht.
-
DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Die 1 zeigt eine Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Anschließen mehrerer Energieversorgungs-Module 2a..2f an ein elektrisches Gerät 3. Die Vorrichtung 1 umfasst mehrere DC/DC-Wandler 4a..4f mit jeweils einer Primärseite und einer Sekundärseite. Erfindungsgemäß ist die Primärseite je eines DC/DC-Wandlers 4a..4f mit ersten elektrischen Vorrichtungskontakten 5a..5f für den Anschluss je eines Energieversorgungs-Moduls 2a..2f verbunden. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 1 zweite elektrische Vorrichtungskontakte 6a..6f, welche je eine Kommunikationsschnittstelle zu je einem Energieversorgungs-Modul 2a..2f bilden. Denkbar wäre aber auch, dass anstelle der elektrischen Kommunikationsverbindung für jedes Energieversorgungs-Modul 2a..2f eine gesonderte potentialfreie Kommunikationsschnittstelle vorgesehen ist. Schließlich sind die Sekundärseiten der DC/DC-Wandler 4a..4f mit einem Stromanschluss 7 des elektrischen Geräts 3 verbunden. Im vorliegenden Fall sind die DC/DC-Wandler 4a..4f sekundärseitig parallel geschaltet, denkbar wäre aber auch eine Serienschaltung der DC/DC-Wandler 4a..4f. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst schließlich eine Wandler-Steuerung 8, welche eine optionale Kommunikationsverbindung zu einer externen Steuerung 9 aufweist
-
In diesem Beispiel umfasst das elektrische Gerät 3 ein Verteilnetz 10, eine über einen DC/AC-Wandler 11 daran angeschlossene elektrische Wechselstrommaschine 12, sowie weitere direkt mit dem Verteilnetz 10 verbundene Verbraucher 13. Bei dem Gerät 3 kann es sich insbesondere um ein Elektrokraftfahrzeug handeln. In diesem Fall bildet das Verteilnetz 10 beispielsweise ein Bordstromnetz des Fahrzeugs, die Wechselstrommaschine 12 den Antriebsmotor und der DC/AC-Wandler 11 einen Fahrregler. Bei den weiteren Verbrauchern 13 kann es sich zum Beispiel um eine Klimaanlage des Fahrzeugs, ein Entertainment-System, ein Sicherheitssystem, einen Inverter, einen Kompressor, einen PTC Zusatzheizer, eine Servolenkung, einen Range Extender mit Inverter oder sonstige an sich in einem Kraftfahrzeug verwendete Nebenaggregate handeln. Dabei kann das Verteilnetz 10 natürlich auch in an sich bekannter Weise in ein Niedervolt- und ein Hochvolt-Netz unterteilt sein. Während die Wechselstrommaschine 12, der DC/AC-Wandler 11, ein Inverter, ein Kompressor, ein PTC Zusatzheizer, eine Servolenkung und ein Range Extender mit Inverter in aller Regel am Hochvolt-Netz angeschlossen sind, werden ein Entertainment-System, ein Sicherheitssystem regelmäßig am Niedervolt-Netz angeschlossen.
-
Die Energieversorgungs-Module 2a..2f sind in der 1 nur schematisch dargestellt und werden anhand der 2 näher erläutert. Die 2 zeigt ein Energieversorgungs-Modul 2, welches mehrere galvanische Zellen 14 umfasst, welche über eine Sicherung 15 und einen steuerbaren Schalter 16 mit ersten Modulkontakten 17 verbunden sind. Das Energieversorgungs-Modul 2 umfasst weiterhin eine Modul-Steuerung 18 mit einem Mikrocontroller 19, sowie eine Schaltersteuerung 20. Schließlich umfasst das Energieversorgungs-Modul 2 zweite Modulkontakte 21, welche eine Kommunikationsschnittstelle bilden, eine Kupplung 22 für ein Kühlsystem eines Energieversorgungs-Moduls 2 sowie eine optische Anzeige 23.
-
Die Funktion der in der 1 dargestellten Vorrichtung 1 in Kombination mit dem in der 2 näher dargestellten Energieversorgungs-Modul 2 wird beispielhaft im Bezug auf ein Elektrokraftfahrzeug erläutert und ist wie folgt:
An der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 sind die Energieversorgungs-Module 2a..2f austauschbar angeschlossen. Dabei wird über die ersten Modulkontakte 17 und die ersten Vorrichtungskontakte 5a..5f eine elektrische Verbindung zwischen den Energieversorgungs-Modulen 2a..2f und den DC/DC-Wandlern 4a..4f hergestellt, sodass elektrische Energie von den Energieversorgungs-Modulen 2a..2f über die DC/DC-Wandler 4a..4f und den Stromanschluss 7 in das Verteilnetz 10 und von dort über den DC/AC-Wandler 11 zur Wechselstrommaschine 12 sowie zu den weiteren Verbrauchern 13 fließen kann. In einer vorteilhaften Variante der Erfindung sind die DC/DC-Wandler 4a..4f und der DC/AC-Wandler 11 als bidirektionaler Wandler ausgeführt, sodass die Energie im generatorischen Betrieb der Wechselstrommaschine 12 auch von dieser zurück in die Energieversorgungs-Module 2a..2f fließen kann.
-
Erfindungsgemäß wird über die DC/DC-Wandler 4a..4f ein Angleichen von elektrischen Spannungen erzielt, sodass Energieversorgungs-Module 2a..2f mit verschiedenen Spannungsniveaus an die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 angeschlossen werden können. Beispielsweise können so Energieversorgungs-Module 2a..2f mit unterschiedlichen Ladezuständen an die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 angeschlossen werden, ohne dass zwischen den Energieversorgungs-Modulen 2a..2f das nach dem Stand der Technik übliche „Balancing”, also der Ladungsausgleich zwischen den Modulen 2a..2f, nötig wäre (wohl wird aber ein Balancing zwischen den einzelnen Zellen 13 eines Moduls 2a..2f durchgeführt). Denkbar ist auch, dass die an die Vorrichtung 1 angeschlossenen Module 2a..2f unterschiedliche Bauart und deswegen unterschiedliche Spannungsniveaus aufweisen. Beispielsweise könnte das Modul 2b eine geringere Anzahl an galvanischen Zellen 13 aufweisen als das Modul 2c. Das Modul 2a könnte überhaupt als Brennstoffzellenmodul ausgeführt sein. Auch ein Anschluss eines Solarmoduls wäre denkbar, um im Stillstand des Fahrzeugs wichtige Einheiten mit Energie zu versorgen und/oder angeschlossene Energieversorgungs-Module 2a..2f aufzuladen.
-
Erfindungsgemäß können also unterschiedliche Energieversorgungs-Module 2a..2f an ein Netz angeschlossen werden (hier gebildet durch das Verteilnetz 10 und die Leitungen zwischen den DC/DC-Wandlern 4a..4d), innerhalb dem elektrische Energie beliebig transferiert werden kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die einzelnen Energieversorgungs-Module 2a..2f so gestaltet werden können, das an den ersten Modulkontakten 17 bloß eine für den Menschen ungefährliche Spannung anliegt, obwohl im Verteilnetz 10 des Fahrzeugs eine wegen der niedrigeren Ströme bevorzugte Spannung von einigen hundert Volt (häufig mehr als 400 V) herrscht. Vorzugsweise erfüllt die Spannung an den Modulkontakten 17 die Anforderungen an einschlägige Normen für die Berührspannung. Üblicherweise wird eine Gleichspannung von maximal 60 V als sicher angesehen. Zusätzliche Schutzmaßnahmen gegen Berühren können bei solchen Energieversorgungs-Modulen 2a..2f entfallen, was die Herstellung derselben vereinfacht und verbilligt sowie die Handhabung derselben erleichtert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Ausfall eines einzelnen Energieversorgungs-Moduls 2a..2f oder auch mehrere Energieversorgungs-Module 2a..2f nicht zu einem Ausfall des damit versorgten Geräts, im vorliegenden Beispiel also nicht zu einem Liegenbleiben des Fahrzeugs führt, sondern nur dessen Reichweite einschränkt. Schließlich besteht ein weiterer Vorteil darin, dass – wenn ein langwieriges Laden der Energieversorgungs-Moduls 2a..2f nicht möglich oder erwünscht ist – nicht alle entladenen Energieversorgungs-Module 2a..2f gegen geladene ausgetauscht werden müssen, sondern auch nur einzelne Energieversorgungs-Module 2a..2f ausgetauscht werden können. Die Flexibilität für den Fahrzeugnutzer wird somit wesentlich erhöht.
-
Im vorliegenden Fall werden die DC/DC-Wandler 4a..4d von einer übergeordneten Wandler-Steuerung 8 überwacht und synchronisiert. Da im gezeigten Beispiel ja alle DC/DC-Wandler 4a..4e parallel geschaltet sind, ist die Wandler-Steuerung 8 dafür vorgesehen, dass alle DC/DC-Wandler 4a..4e sekundärseitig auf dieselbe Spannung und primärseitig auf die Spannung des jeweils angeschlossenen Energieversorgungs-Moduls 2a..2e eingestellt werden (Anmerkung: Die Begriffe „primärseitig” und „sekundärseitig” beziehen sich auf die Hauptflussrichtung der Energie von den Energieversorgungs-Modulen 2a..2e zu den Verbrauchern 12 und 13. Insbesondere bei der Verwendung bidirektionaler DC/DC-Wandler 4a..4e ist diese Unterscheidung aber nicht mehr gerechtfertigt beziehungsweise verwässert). Zusätzlich kommuniziert die Wandler-Steuerung 8 mit einer externen, dem Fahrzeug zugeordneten Steuerung 9, welche als VCU (Vehicle Control Unit) ausgebildet sein kann.
-
Vorteilhaft steuert die Wandler-Steuerung 8 die DC/DC-Wandler 4a..4f so an, dass die Energieversorgungs-Module 2a..2f in einem vorgebbaren Verhältnis belastet oder versorgt werden. Auf diese Weise können stärker entladene Energieversorgungs-Module 2a..2f weniger belastet beziehungsweise stärker aufgeladen werden als weniger entladene Energieversorgungs-Module 2a..2f. Dies entspricht einem Balancing zwischen den einzelnen Energieversorgungs-Modulen 2a..2f, welches dem in den einzelnen Energieversorgungs-Modulen 2a..2f ablaufenden Balancing übergeordnet ist.
-
Letzteres wird von der Modul-Steuerung 18 durchgeführt, welche die Spannungen der einzelnen Zellen 14 messen und diese auch individuell laden und entladen kann. Das dazu nötige Verfahren läuft im Mikrocontroller 19 ab, die Steuerung könnte aber auch rein hardwarebasiert erfolgen. Der Mikrocontroller 19 kann optional auch den entnommenen oder zugeführten Strom sowie die Temperatur des Energieversorgungs-Moduls 2 beziehungsweise einzelner Zellen 14 erfassen. Überschreitet der Strom oder die Temperatur einen vorgebbaren Schwellwert, so wird das Energieversorgungs-Modul 2 durch einen Befehl an die Schaltersteuerung 20, welche in Folge den Schalter 16 öffnet, vom Stromverbraucher/-lieferant getrennt. Sollte dieser Ablauf versagen, so wird die Verbindung durch die Sicherung 15 getrennt. Aufgrund der vergleichsweise geringen Spannung eines Energieversorgungs-Modul 2 und auch aufgrund des relativ geringen Energieinhalts ist die Abschaltung über den Schalter 16 wesentlich einfacher als bei im Stand der Technik bekannten Verfahren, bei denen eine Batterie mit hoher Spannung und hohem Energieinhalt getrennt werden muss. Wegen der verringerten Neigung zum Entstehen eines Lichtbogens über den Schalterkontakten, wird zudem die Lebensdauer des Schalters 16 wesentlich verlängert.
-
Im vorliegenden Beispiel sind die Energieversorgungs-Module 2a..2f zusätzlich über die zweiten Modulkontakte 21 und die zweiten Vorrichtungskontakte 6a..6f mit der Steuerung 8 verbunden, sodass nicht nur elektrische Energie zwischen den Energieversorgungs-Modulen 2a..2f und der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 transferiert werden kann, sondern auch Daten ausgetauscht werden können. Alternativ kann dies natürlich auch beispielsweise über eine optische, eine induktive oder eine Funkschnittstelle erfolgen. Auf diese Weise kann die Steuerung 8 beispielsweise Daten betreffend ein Energieversorgungs-Modul 2a..2f auslesen, etwa dessen Ladezustand, Temperatur usw., sowie dieses auch ansteuern, beispielsweise den Schalter 16 öffnen oder schließen. Denkbar wäre, dass ein Energieversorgungs-Modul 2a..2f als „Reserve” behalten wird, welches bei Bedarf vom Fahrer bewusst hinzu geschaltet werden kann. Über die Fahrzeugsteuerung 9 würde in diesem Fall ein Befehl zum Schließen des Schalters 16 an die Steuerung 8 und schließlich an die Schaltersteuerung 20 weitergeleitet werden.
-
Weiterhin umfasst das Energieversorgungs-Modul 2 im gezeigten Beispiel eine Kupplung 22 mit deren Hilfe ein Kühlsystem eines Energieversorgungs-Moduls 2 mit einem Kühlsystem der Vorrichtung 1 beziehungsweise des Fahrzeugs verbunden werden kann. Auf diese Weise können die Zellen 14 bei Bedarf gekühlt oder auch beheizt werden. Ein dazu nötiger Wärmetauscher oder eine Heizung kann somit zentral im Fahrzeug angeordnet sein, sodass das Kühlsystem für das Energieversorgungs-Modul 2 einfach und kompakt gehalten werden kann.
-
Schließlich umfasst das Energieversorgungs-Modul 2 eine optische Anzeige 23, mit deren Hilfe der Zustand des Energieversorgungs-Moduls 2 angezeigt werden kann. Beispielsweise kann der Ladezustand in Prozent über eine alphanumerische Anzeige ausgegeben werden. Desgleichen können Fehlermeldungen und dergleichen ausgegeben werden. Beispielsweise kann über eine durchgebrannte Sicherung 15 informiert werden. Selbstverständlich kann die optische Anzeige 23 auch einfacher realisiert werden, beispielsweise mit einer je nach Betriebszustand rot oder grün leuchtende Leuchtdiode (LED).
-
Selbstverständlich umfasst das Energieversorgungs-Modul 2 auch (nicht dargestellte) mechanische Komponenten, beispielsweise ein speziell geformtes Gehäuse und/oder eine Verriegelungsmechanik zur Verbindung mit der Vorrichtung 1. Ein Vorteil der Erfindung liegt aber auch darin, dass zur Not auch mechanisch nicht passende Energiequellen oder Verbraucher an die Vorrichtung 1 angeschlossen werden können, indem diese elektrisch an die ersten Vorrichtungskontakte 5a..5f geklemmt werden. Auf diese Weise können wegen der DC/DC-Wandler 4a..4f relativ einfach Energiequellen oder Verbraucher mit dem Fahrzeug verbunden werden.
-
Abschließend wird festgehalten dass sich die Erfindung nicht nur auf Elektrokraftfahrzeuge bezieht, wenngleich die Anwendung der Erfindung in diesem Gebiet besonders vorteilhaft ist. Weiterhin wird angemerkt, dass die Darstellungen in den Figuren teilweise unmaßstäblich sind. Weiterhin können die einzelnen in den Figuren dargestellten Varianten auch den Gegenstand einer unabhängigen Erfindung bilden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 5373910 A [0006]
- WO 2009/125414 A2 [0006]
