DE102011100781A1

DE102011100781A1 - Akkumulatorwechelsystem zum Austausch von Akkumulatoren für Elektrofahrzeuge

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Publication number: DE102011100781A1
Application number: DE102011100781A
Authority: DE
Inventors: Thomas Höltzel; Manuel Czech
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2011-05-06
Publication date: 2011-12-15
Also published as: WO2011138442A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Akkumulatorwechselsystem zum Austausch von Akkumulatoren (4; 30; 34; 40; 70) für Elektrofahrzeuge (1) mit einer Wechselstation (3) für Akkumulatoren (4; 30; 34; 40; 70) und mit einer Vielzahl an derartigen Akkumulatoren (4, 30), mittels welchem an der Wechselstation (3) zumindest teilweise entladene Akkumulatoren (4; 30; 34; 40; 70) gegen zumindest teilweise geladene Akkumulatoren (4; 30; 34; 40; 70) an den Elektrofahrzeugen (1) ausgetauscht werden können, wobei das Akkumulatorwechselsystem eine Steuer- und Kontrollvorrichtung mit einer Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit (6) zum Einstellen von unterschiedlichen Akkumulatorgebrauchskonfigurationen hinsichtlich Verwendungseinstellungen an wenigstens einem der Akkumulatoren (4; 30; 34; 40; 70) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Akkumulatorwechselsystem zum Austausch von Akkumulatoren für Elektrofahrzeuge mit einer Wechselstation für Akkumulatoren und mit einer Vielzahl an derartigen Akkumulatoren, mittels welchem an der Wechselstation zumindest teilweise entladene Akkumulatoren gegen zumindest teilweise geladene Akkumulatoren an den Elektrofahrzeugen ausgetauscht werden können.
Aus der deutschen Patentschrift DE 10 2007 032 210 B4 ist insbesondere ein Verfahren zum Austausch von Akkumulatoren für Elektrofahrzeuge bekannt, bei welchem eine Mehrzahl in ihrer Bauweise zumindest gruppenweise standardisierter Akkumulatoren in zumindest teilweise leeren Energiezuständen mittels einer Schnellbefestigungsvorrichtung von den Elektrofahrzeugen in einer vorgegebenen Reihenfolge automatisiert gelöst und entnommen wird, bei welchem die Akkumulatoren in einer Akkumulator-Austauschstation gegen Akkumulatoren in vollen Energiezuständen selbsttätig ausgetauscht werden, bei welchem die Akkumulatoren in vollen Energiezuständen in einer vorbestimmten Reihenfolge mit der Schnellbefestigungsvorrichtung in die Elektrofahrzeuge automatisiert eingebaut werden, und bei welchem mindestens eine Dateneinheit in oder an jedem Akkumulator zumindest mit Daten zu dem Inhaber und/oder Hersteller des Akkumulators angebracht ist, wobei die Dateneinheit an eine Auswahleinrichtung und/oder eine Anzeigeneinheit Daten überträgt.
Durch dieses Verfahren ist vorteilhafter Weise ein schneller, kostengünstiger, kundenorientierter und frei wählbarer Einbau eines vollen Akkumulators oder mehrerer voller Akkumulatoren beim Vorliegen einer größeren Anzahl von Akkumulatoren möglich. Die Akkumulatoren sind hierzu mit einer Dateneinheit, wie beispielsweise einem RFID-Chip, versehen, der eine Zuordnung des Akkumulators zu einem Hersteller und/oder einem Besitzer des Akkumulators ermöglicht. Darüber hinaus kann die Dateneinheit weitere Angaben über bisher absolvierte Ladezyklen, den alten Ladezustand und sonstige relevante Daten liefern. Das Elektrofahrzeug, welches mit einem derartigen eine Dateneinheit aufweisenden Akkumulator ausgestattet ist, kann zudem eine Sendeeinheit aufweisen, die automatisiert bei Überfahren eines bestimmten Detektionsabschnitts innerhalb der Akkumulator-Austauschstation oder handbetätigt eine Aktivierung einer Übertragung von Daten an die Akkumulator-Austauschstation durchführt, wodurch insbesondere eine Anmeldung des die Akkumulator-Austauschstation befahrenen Elektrofahrzeuges stattfindet.
Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung ein Akkumulatorwechselsystem zu schaffen, welches einen Austausch von Akkumulatoren zum einen noch flexibler und zum anderen noch betriebssicherer gestaltet.
Die Aufgabe der Erfindung wird von einem Akkumulatorwechselsystem zum Austausch von Akkumulatoren für Elektrofahrzeuge mit einer Wechselstation für Akkumulatoren und mit einer Vielzahl an derartigen Akkumulatoren gelöst, mittels welchem an der Wechselstation zumindest teilweise entladene Akkumulatoren gegen zumindest teilweise geladene Akkumulatoren an den Elektrofahrzeugen ausgetauscht werden können, wobei das Akkumulatorwechselsystem eine Steuer- und Kontrollvorrichtung mit einer Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit zum Einstellen von unterschiedlichen Akkumulatorgebrauchskonfigurationen hinsichtlich Verwendungseinstellungen an wenigstens einem der Akkumulatoren aufweist.
Im Gegensatz zum eingangs erwähnten Stand der Technik, bei welchem lediglich eine Übertragung von ermittelten akkumulatorspezifischen Daten zum Einleiten eines Wechsels von Akkumulatoren am Elektrofahrzeug möglich ist, dient erfindungsgemäß die vorliegende Steuer- und Kontrollvorrichtung, insbesondere ihre diesbezüglichen Steuer- und kontrolleinheiten, zur datenspezifische Steuerung der dem erfindungsgemäßen Akkumulatorwechselsystem angehörenden Akkumulatoren. Eine derartige interaktive Kommunikation ist aus dem Stand der Technik nicht bekannt.
Um sowohl die Flexibilität als auch die Sicherheit bei einem Umgang bzw. bei einer Vermietung von Akkumulatoren zu erhöhen, sind erfindungsgemäß mit der Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit unterschiedliche Akkumulatorgebrauchskonfigurationen einstellbar, sodass dementsprechend unterschiedliche Verwendungseinstellungen an einem Akkumulator oder an mehreren Akkumulatoren vorgenommen werden können.
Dies ist besonders vorteilhaft, wenn beispielsweise der Eigentümer des Akkumulators, der etwa ein Vermieter des Akkumulators sein kann, diesen hinsichtlich seines Einsatzbereichs gebrauchsspezifisch programmieren bzw. konfigurieren möchte.
Insofern weist der Akkumulator eine Einrichtung zum Bereitstellen und/oder Speichern von mehr als einer Akkumulatorgebrauchskonfiguration auf, wodurch vorteilhafter Weise ein insbesondere hinsichtlich seiner Verwendungseinstellung konfigurierbarer Akkumulator geschaffen ist.
Vorzugsweise ist ein Mieter des Akkumulators bei Anmietung nur dazu berechtigt, diesen zu entleeren, aber nicht mehr neu aufzuladen, beispielsweise an seinem eigenen Stromnetz. Hierdurch weist der Akkumulator eine erste Akkumulatorgebrauchskonfiguration auf.
Speziell hierdurch kann der Akkumulator vor einem Missbrauch geschützt werden.
Es ist hinsichtlich einer weiteren Akkumulatorgebrauchskonfiguration auch möglich, den Akkumulator durch eine entsprechende Akkumulatorgebrauchskonfiguration nur für bestimmte Wechselstationen zuzulassen, beispielsweise an einer Wechselstation, an welcher eine Leasingfirma, der der Akkumulator gehört, vertreten ist. Ist dies nicht zutreffend, dass sperrt sich der Akkumulator. Oder beispielsweise für Wechselstationen an einer Autobahn oder in einem Bundesland, sodass der Akkumulator für einen Mieter bzw. Besitzer außerhalb dieser Verwendungseinstellung unbrauchbar ist.
Eine andere Akkumulatorgebrauchskonfiguration sieht beispielsweise vor, dass bei einer Überschreitung einer vereinbarten Mietdauer die Leistungsabgabe des Akkumulators reduziert wird. Beispielsweise ermöglicht der Akkumulator noch eine Weiterfahrt zu einer Wechselstation, um dort abgegeben und dem Akkumulatorwechselsystem hierdurch wieder zurückgeführt werden zu können.
Hinsichtlich einer weiteren besonders vorteilhaften Akkumulatorgebrauchskonfiguration ist vorgesehen, dass einige, beispielsweise in einem Aufnahmemittel für Akkumulatoren, wie etwa einem segmentierbaren Akkumulatoraufnahmegehäuse, angeordnete Akkumulatoren nur als Range-Extender konfiguriert sind, während weitere der Akkumulatoren für den Gebrauch einer Langstreckenfahrt auf einem Autobahnnetz konfiguriert sind. Beispielsweise werden die weiteren Akkumulatoren bei Erreichen eines Zielortes an einer hierfür zertifizierten Wechselstation abgegeben und gegebenenfalls durch andere aufgeladene Akkumulatoren ausgetauscht. Oder die Fahrt wird nur mittels der Range-Extender-Akkumulatoren fortgesetzt.
Der Begriff „Steuer- und Kontrollvorrichtung” beschreibt im Sinne der Erfindung eine Vorrichtung, mittels welcher einzelne Teilnehmer des Akkumulatorwechselsystems, wie etwa ein Akkumulator, ein Elektrofahrzeug und eine Wechselstation, interaktiv miteinander kommunizieren können, wobei nicht nur ein einfacher Datenaustausch stattfindet, sondern die Teilnehmer anhand der ausgetauschten Daten bedarfsgerecht geregelt bzw. gesteuert werden können.
Beispielsweise ist die Steuer- und Kontrollvorrichtung ein Bestandteil eines Datenservers des Akkumulatorwechselsystems, der mit weiteren Teilnehmern des Akkumulatorwechselsystems insbesondere informations- bzw. datentechnisch verknüpft ist.
Derartige Teilnahme können beispielsweise eine Elektrofahrzeugsteuer- und -kontrolleinheit und/oder eine Wechsel- und/oder Ladestationssteuer- und -kontrolleinheit sein.
Insofern kann insbesondere ein Wechsel oder ein Laden wenigstens eines Akkumulators in Abhängigkeit von akkumulatorspezifischen Daten vorteilhaft beauftragt werden, indem ein entsprechendes Datensignal beispielsweise entweder direkt von der Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit oder direkt von der Elektrofahrzeugsteuer- und -kontrolleinheit an die Wechsel- und/oder Ladestationssteuer- und -kontrolleinheit übermittelt werden kann.
Die Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit ist idealerweise unlösbar mit dem Akkumulator verbunden, sodass die Gefahr einer unberechtigten Manipulation nahezu ausgeschlossen werden kann.
Insbesondere kann die Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit auch in einer Dateneinheit integriert sein, wie später noch genauer erläutert ist.
Speziell hierdurch kann eine außergewöhnlich vorteilhafte Daten-Akkumulator-Steuer- und -kontrolleinheit bereit gestellt werden, mittels welcher unterschiedliche Akkumulatorgebrauchskonfigurationen besonders gut eingestellt werden können.
Eine derartige Daten-Akkumulator-Steuer- und -kontrolleinheit kann vorteilhafter Weise einen RFID-Chip oder eine funktionell ähnlich wirkende Transpondereinrichtung aufweisen, die einen temporären Datenbereich umfasst, in welchem die Daten für die aktuell anzuwendende Akkumulatorgebrauchskonfiguration hinterlegt werden können. Beispielsweise weist dieser temporäre Datenbereich eine hierzu beschreibbare Tabelle auf, wie dies bei Speicherchips gebräuchlich ist. Beispielsweise ist hier hinterlegt, dass der Akkumulator nach einem Entladen nicht mehr im Fahrzeug aufgeladen werden darf, sondern zwecks Wartungsarbeiten in einer Wechselstation zurückgegeben werden muss. Hierüber kann auch eine Freischaltung oder eine TAN-Funktion verwaltet werden.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der RFID-Chip der vorliegenden Daten-Akkumulator-Steuer- und -kontrolleinheit einen ROM-Bereich umfasst, in welchem beispielsweise die Eigentümerdaten unveränderbar hinterlegt sind.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der RFID-Chip der vorliegenden Daten-Akkumulator-Steuer- und -kontrolleinheit einen weiteren beschreibbaren Bereich aufweist, in welchem weiteren Daten, etwa hinsichtlich der erfolgten Ladezyklen oder dergleichen, hinterlegt werden können. Hier sind dann Daten abgelegt, welche hinsichtlich der Akkumulatorgebrauchskonfigurationen keine entscheidene Rolle spielen.
In diesem Sinne betrifft der Begriff „Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit” eine Steuerung- bzw. Regelung eines Akkumulators, welche vorliegend als Software und/oder Hardware ausgestaltet sein kann.
Der Begriff „Akkumulator” beschreibt im Sinne der Erfindung jegliche Art von Fahrzeugantriebsakkumulatoren für ein Elektrofahrzeug, mittels welchen primär elektrische Energie für einen elektrischen Antrieb des Elektrofahrzeugs bereitgestellt wird, wobei sekundär auch elektrische Energie für Fahrzeugnebenaggregate bereitgestellt werden kann. Der Einfachheit halber wird der Fahrzeugantriebsakkumulator vorliegend als Akkumulator bezeichnet.
Der Begriff „Wechselstation” beschreibt vorliegend eine Station, welche vergleichbar mit herkömmlichen Tankstellen ist, und welche zum Wechseln bzw. zum Austauschen und/oder zum Laden von Akkumulatoren für Elektrofahrzeuge dient.
Im Sinne der Erfindung umfasst der Begriff „Elektrofahrzeug” jegliche elektrisch oder zumindest teilweise elektrisch antreibbare Fahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge, wie z. B. PKWs, Busse, LKWs, Motorräder, Baufahrzeuge, und weitere Kraftfahrzeuge.
Hierbei ist es ebenfalls möglich, dass derartige Wechselstationen und/oder Einrichtungen bezüglich schienengebundener Fahrzeuge, Kettenfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, wie z. B. Boote und/oder Flugzeuge bzw. Helikopter einsetzbar sind.
Es wird vorliegend somit eine bevorzugt voll automatische Akku-Wechselstation für Elektrofahrzeuge bzw. zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge, bereitgestellt, welche mit der Wechsel- und/oder Ladestationssteuer- und -kontrolleinheit mit der Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit und/oder der Elektrofahrzeugsteuer- und -kontrolleinheit kommunizieren kann.
Die Wechselstation ist hierbei für ein Elektrofahrzeug, wie zum Beispiel ein Elektrolastkraftwagen derart gestaltet, dass es in die Station bzw. in den Bereich der Station oder über die Station fahrbar ist und einen Akkumulator, bevorzugt einen zumindest teilweise entleerten Akkumulator, gegen einen anderen bevorzugt vollen Akkumulator auswechselt.
Das Auswechseln des zunächst im Fahrzeug angeordneten Akkumulators bzw. das Einwechseln des bevorzugt in der Wechselstation vorgehaltenen zumindest teilweise geladenen Akkumulator erfolgt besonders bevorzugt in einer Zeit unter fünf Minuten, wie etwa zwei Minuten oder vorzugsweise unter einer Minute.
Es ist hierbei auch möglich, dass Akkumulatoren mit gleichen Füllständen bzw. Ladezuständen ausgetauscht werden.
Das Elektrofahrzeug ist, wie bereits ausgeführt, in einen Austauschbereich bringbar bzw. fahrbar, in dem eine Entnahme und/oder Zuführung bzw. ein Einbau mindestens eines Akkumulators erfolgen kann.
Der Begriff „Dateneinheit” beschreibt im Sinne der Erfindung jegliche technische Einrichtung, mittels welcher akkumulatorspezifische Daten idealerweise ermittelt, zumindest aber gespeichert und abrufbar bereitgestellt werden können.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante sieht vor, dass die Dateneinheit permanent an einem Akkumulator des Akkumulatorwechselsystems angeordnet ist.
Es versteht sich aber, dass Akkumulatoren, die bisher nicht diesem Akkumulatorwechselsystem zugehörig sind, jeweils mit einer entsprechenden Nachrüstdateneinheit ausgerüstet werden können.
Hierzu können insbesondere diesbezügliche Akkumulatoren über eine entsprechende Befestigungseinrichtung verfügen.
Der Begriff „Elektrofahrzeugsteuer- und -kontrolleinheit” bezieht sich auf technische Einrichtungen zum Steuern und/oder Regeln eines teilnehmenden Elektrofahrzeuges. Auch diese Elektrofahrzeugsteuer- und -kontrolleinheit kann vorteilhafter Weise als Software und/oder Hardware ausgestaltet sein.
Und der Begriff „Wechsel- und/oder Ladestationssteuer- und -kontrolleinheit” beschreibt eine Einrichtung zum Steuern und/oder Regeln einer teilnehmenden Wechselstation, wobei auch diese vorteilhafter Weise als Software und/oder Hardware ausgestaltet sein kann.
Es versteht sich, dass eine Ausgestaltung als Software, den Vorteil hat, dass sie sich stets problemlos updaten lässt, und somit einfach an Weiterentwicklungen anpassen lässt.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante sieht vor, dass die Steuer- und Kontrollvorrichtung eine Einrichtung zum Sperren einer Stromabgabe und/oder Stromaufnahme und/oder Mittel zum Begrenzen einer Stromabgabe und/oder Stromaufnahme eines Akkumulators oder mehrerer Akkumulatoren umfasst. Hierdurch kann ein Akkumulator beispielsweise erst nach einem Bezahlvorgang freigeschaltet werden. Beispielsweise hinsichtlich Mietfahrzeuge kann eine Verleihung in Abhängigkeit einer bezahlten Energiemenge oder dergleichen erfolgen. Bei Überschreiten des Mietzeitraums oder bei Zahlungssäumnis kann die Akkumulatorleistung reduziert werden. Auch kann etwa die Abgabemenge kontrolliert werden. Etwa bei Diebstahl kann eine Verbindung zu einer Zentrale bzw. der Steuer- und Kontrollvorrichtung hergestellt werden.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Steuer- und Kontrollvorrichtung eine Einrichtung zum Verändern einer Stromabgabe umfasst. Beispielsweise kann die Stromabgabe in Ihrer Intensität herabgesetzt werden, sodass etwa eine weiter entfernte Wechselstation mit zum Elektrofahrzeugtyp passenden Akkumulatoren mit einer noch zur Verfügung stehenden Restmenge an elektrischer Energie erreichbar wird.
Vorteilhafter Weise umfasst die Steuer- und Kontrollvorrichtung eine Einrichtung zum Verarbeiten von akkumulatorspezifischen Daten, wie zum Beispiel Ladezyklendaten, Kapazitätsdaten, Ladegeschwindigkeitsdaten, Ladeverfahrensdaten, Vertragsdaten, Daten über Vertragslaufzeiten, Mietmodalitäten usw.
Die Einrichtung zum Verarbeiten von akkumulatorspezifischen Daten kann besonders einfach durch eine computerimplementierte Software umgesetzt werden. Hardwaremäßig kann die Einrichtung auch einfache Steuerplatinen oder dergleichen umfassen.
Umfasst die Steuer- und Kontrollvorrichtung eine Einrichtung zum Senden eines Ortungssignals, insbesondere eines GPS-Signals und/oder eines Mobilfunksignals, kann jeder Akkumulator, vorzugsweise mit seiner noch zur Verfügung stehenden Energie, hinsichtlich einer erreichbaren Wechselstation in Beziehung gebracht werden, wodurch eine betriebssichere Auswahl der vorhandenen Wechselstationen ermöglicht ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, dass die Steuer- und Kontrollvorrichtung, insbesondere die Wechsel- und/oder Ladestationssteuer- und -kontrolleinheit, eine Einrichtung zum Übertragen von Daten bezüglich des Vermietungsvertrags, insbesondere Grenzwerte, um bei Überschreiten dieser Grenzwerte einen Akkumulator oder mehrere Akkumulatoren abzuschalten, umfasst.
Alle vorgenannten Einrichtungen sind vorzugsweise als computerunterstütze Hardware-Einrichtungen ausgeführt.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Steuer- und Kontrollvorrichtung eine Informationseinheit mit wenigstens einem Lesegerät zum Auslesen von Daten der Dateneinheit oder einer Nachrüstdateneinheit umfasst.
Vorzugsweise ist das Lesegerät Bestandteil einer Lesestation einer Wechselstation, mittels welcher die an einem Akkumulator und/oder an einem Elektrofahrzeug vorgesehenen Dateneinheit und/oder Nachrüstdateneinheit ausgelesen werden kann.
Es versteht sich, dass das Lesegerät nahezu beliebig ausgewählt sein kann, beispielsweise als Lesegerät geeignet zum Auslesen eines RFID-Transponders.
Vorzugsweise verfügt die Informationseinheit auch über eine Vielzahl an verschieden arbeitenden Lesegeräten, sodass es möglich ist, verschiedene Dateneinheiten an der Wechselstation automatisch auslesen zu können.
Insofern kann mittels des Akkumulatorwechselsystems bzw. einer Wechselstation hiervon vorteilhaft eine Detektion eines Elektrofahrzeugs bzw. eines Akkumulators erfolgen, wodurch durch das Akkumulatorwechselsystem bzw. die Wechselstation etwa erfassbar ist, wo und/oder welcher Akkumulator in bzw. an dem jeweiligen Elektrofahrzeug verbaut ist.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Steuer- und Kontrollvorrichtung eine Verarbeitungseinheit umfasst, die mindestens eine Funktion ausgewählt aus einer Gruppe an Funktionen zumindest bestehend aus Prüfen von Akkumulatoreigenschaften, Entsperren eines Akkumulators, Laden eines Akkumulators, Bereitstellen von Abrechnungsdaten und einem Freigeben einer Entnahme des Akkumulators durchführt.
Das Akkumulatorwechselsystem bzw. eine Wechselstation hiervon, insbesondere eine Verarbeitungseinheit der Wechselstation, wählt bevorzugt mindestens eine der vorgenannten Funktionen der Prüfungseinheit aus der Gruppe an Funktionen aus und leitet diese ein.
Die Verarbeitungseinheit kann ebenfalls als Software und/oder Hardware ausgestaltet sein.
Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, dass das Akkumulatorwechselsystem ein Lock- and Key-System mit mehr als einer Sicherheitsstufe umfasst.
Mittels des Lock- and Key-Systems kann ein Missbrauch des Akkumulatorwechselsystems vorteilhaft entgegengewirkt werden.
Vorzugsweise umfasst das Lock- and Key-System insbesondere eine Plombe, welche zumindest einige Funktionen der Steuer- und Kontrollvorrichtung aufweist. Hierdurch kann eine besonders hohe Sicherheit erzielt werden.
Eine derartige Plombe kann vorteilhaft eingesetzt werden, wenn der Akkumulator eine eigene Steuer- und Kontrolleinheit umfasst. Bevorzugt kann sie vorgesehen werden, wenn der Akkumulator keine eigene Steuer- und Kontrolleinheit, da hierbei die Plombe insbesondere ein Sperren oder Freischalten von Ladevorgängen übernehmen kann.
Vorteilhafter Weise kann die Plombe als Kommunikationseinrichtung eingesetzt werden.
Beispielsweise kann die Plombe auch eine einfache GPS- und/oder Funk-Sonde für den Akkumulator verkörpern, welcher unter dem Fahrzeug keinen oder nur einen ungenügenden Empfang hat. Bei unerlaubten Handlungen kann dann die Plombe anstelle einer akkumulatorseitigen Sendeeinrichtung ein Notsignal senden.
Ein entsprechendes hardwaremäßige Ladeverriegelungssystem kann hierbei ebenfalls als Plombe bezeichnet werden, die im Bereich zwischen den Ladestutzen am Elektrofahrzeug und einer externen Ladestromquelle, wie z. B. eines Hausstromanschlusses oder einer E-Fahrzeug-Ladestation, vorsehbar ist.
Die vorliegende Plombe kann einige Funktionen der Steuer- und Kontrolleinrichtung übernehmen, wie das Freischalten eines Ladevorgangs, das Senden eines GPS-Signals beim gewaltsamen Entfernen der Plombe oder bei dem Überschreiten eines Mietzeitlimits.
Der Begriff Plombe beschreibt somit bevorzugt eine software- und/oder hardwarebasierte Einrichtung zum Sperren bzw. Begrenzen der Ladestromzuführung zum Akkumulator, bei Stromabgabe vom Akkumulator oder ähnlichem.
Es ist ebenfalls denkbar, dass die Plombe mittels Eingabe von Codes oder durch die Übertragung von Funksignalen entriegelbar bzw. verriegelbar ist.
Ein derartiges elektronisches Sicherheitssystem kann im Sinne der Erfindung als Software und/oder Hardware ausgeführt sein.
Vorzugsweise ist eine erste Sicherheitseinrichtung des elektronischen Sicherheitssystems einer Wechselstation zugeordnet, die mit einer zweiten Sicherheitseinrichtung der Dateneinheit eines Akkumulators zusammenwirkt. Bei definierten übereinstimmenden Sicherheitsdaten ist durch das Zusammenwirken der beiden Sicherheitseinrichtungen eine Entnahme eines Akkumulators freigebbar.
Bei Übereinstimmung diesbezüglicher Sicherheitsdaten können etwa entsprechende Abrechnungsdaten an eine oder an mehrere möglicherweise verschiedene Abrechnungs- und Datenerhebungsmittel, die bevorzugt in der jeweiligen Wechselstation und/oder außerhalb der Wechselstation vorgesehen sind, zur Abrechnung weitergeleitet werden.
Beispielsweise wird hinsichtlich einer Mietanfrage an einer Wechselstation über die Steuer- und Kontrollvorrichtung ein Datenaustausch mit dem jeweiligen Vermieter des Akkumulators getätigt und bei Annahme des Mietvertrags durch den Mieter des Akkumulators über die Steuer- und Kontrollvorrichtung ein entsprechender Aktivierungscode an die Wechselstation übermittelt.
Insbesondere außerhalb der Wechselstation können Server der Steuer- und Kentrollvorrichtung eine Weiterleitung/Weiterverarbeitung und/oder Auswertung bzw. Ergänzung der Abrechnungsdaten und eine entsprechende Freigabe des Akkumulators durchführen.
Diese Abrechnungsdaten können neben anderen beispielsweise auch Daten zu dem Ladestand, der Zahl der Ladezyklen, den Ladeverfahren, dem Akkumulatortyp, dem Fahrzeugtyp und/oder Daten zu dem Besitzer bzw. Hersteller des Akkumulators beinhalten, die an eine Abrechnungssoftware weitergegeben werden.
Bei allen beschriebenen Sicherheitssystemen ist es vorteilhafter Weise darüber hinaus möglich, dass mittels des Lock- and Key-Systems ein Sicherheitssystem des Akkumulatorwechselsystems bei einem Defekt in eine zweite Sicherheitsstufe übergeht.
Es ist ebenfalls vorteilhaft, wenn durch das Lock- and Key-System gewährleistbar ist, dass der Akkumulator austauschbar ist, wenn einzelne, mehrere oder alle sonstigen Einrichtungen, die bevorzugt mit dem Akkumulator kommunizieren bzw. diesen Steuern oder Sichern ausfallen.
Der Akkumulator ist beispielsweise auch nur für einzelne Einsatzzwecke freischaltbar. Eine Sperrung des Akkumulators kann beispielsweise auch bei einem gewaltsamen Entfernen der Steuer- und Kontrolleinheit erfolgen.
Ein Entsperren der Steuer- und/oder Kontrolleinheit ist bevorzugt über eine Kommunikation der Steuer- und/oder Kontrolleinheit mit einer bestimmten Autorität, wie z. B. einer Leitzentrale und/oder dem Vermieter über einen Sendeimpuls, der beispielsweise per Funk oder Kabel übermittelbar ist, möglich.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn eine Entsperrung durch das Eingeben eines Codes oder mittels eines Lock- and Key-Verfahrens möglich ist.
Ebenso ist es besonders vorteilhaft, wenn das Akkumulatorwechselsystem des Weiteren auch Abrechnungsdaten und/oder Abrechnungsdatenerhebungsmittel umfasst.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante sieht vor, dass die modulare Wechselstation ein modulares Regalsystem aus modular anordenbaren Lade- und/oder Wechselkassetten aufweist.
Eine derart modular aufgebaute Wechselstation kann besonders flexibel an wechselnde Anforderungen angepasst werden.
Es versteht sich, dass die modulare Wechselstation konstruktiv vielfältig realisiert sein kann.
Bevorzugt ist an der modularen Wechselstation eine Bereitstellungseinrichtung zum Bereitstellen einer Vielzahl von Akkumulatoren vorgesehen. Es ist möglich, dass die Akkumulatoren einzeln, mehrfach und/oder in auswählbaren bzw. automatisch oder selbsttätig bestimmbaren Anordnungen bereitstellbar oder ausbaubar sind.
Eine diesbezügliche Bereitstellungseinrichtung kann etwa ein Regalsystem mit Zuführ- und/oder Abführeinrichtungen zum Bereitstellen bzw. Transportieren der Akkumulatoren umfassen.
Bevorzugt ist eine Bereitstellungseinrichtung modular etwa mittels des modularen Regalsystems aufgebaut und durch Hinzufügen weiterer modularer Bestandteile, wie etwa geänderter Regalsystemanteile und/oder einzelner Transportelemente, Steuereinrichtungen und/oder Lager-, Wartungs-, Servicebereiche, erweiterbar.
Der Akkumulator bzw. die Akkumulatoren oder ein Gebinde bzw. eine Mehrfachanordnung an Akkumulatoren ist nach der Entnahme aus dem Elektrofahrzeug daher bevorzugt einem Regalsystem zuführbar, in dem die Akkumulatoren behandelt, insbesondere geladen und gewartet, werden können, um anschließend einem weiteren Kunden oder dem selben Kunden wieder zur Verfügung gestellt werden zu können.
Das modulare Regalsystem, in dem die Akkumulatoren geladen werden, ist, wie zuvor bereits ausgeführt, bevorzugt einfach erweiterbar und/oder wieder verkleinerbar, um auf Änderungen der Verkehrsdichte schnell reagieren zu können. Das heißt, dass das Regalsystem bzw. die Wechselstation bevorzugt modular aufgebaut ist, um beispielsweise je nach Bedarf und Situation schnellstmöglich eine Erweiterung bzw. eine Verkleinerung des Akkumulatorbestands bzw. der Abfertigungseinrichtungen, wie z. B. der Wechseleinrichtungen, vornehmen zu können.
So ist es ebenfalls möglich, dass zusätzliche Transporteinrichtungen, wie z. B. Transportbänder, Transportschlitten und/oder Transportkräne innerhalb des Regalsystems vorgesehen werden können.
Im Bereich des modularen Regalsystems bzw. während der Entnahme des Akkumulators aus dem Elektrofahrzeug, dem Transport des Akkumulators im Regalsystem und/oder der Lagerung bzw. der Wartung des Akkumulators im Bereich der Wechselstation erfolgt besonders bevorzugt eine Überprüfung der einzelnen Funktionen des Akkumulators bzw. der physischen Eigenschaften des Akkumulators. Die Überprüfung der Funktionalität ist beispielsweise durch die Verarbeitungseinrichtung der Wechselstation und/oder eine Steuer- und Kontrolleinheit bzw. eine Verarbeitungseinrichtung des Elektrofahrzeugs durchführbar.
Die Wechselstation ist bevorzugt derart gestaltet, dass eine beliebige Vielzahl unterschiedlicher Akkumulatortypen gewechselt und/oder gewartet werden kann. Es ist hierbei denkbar, dass auf eine Robotik zurückgegriffen wird, die durch Ansteckmodule und/oder eine entsprechende Programmierung auf neue Erfordernisse, wie z. B. neue oder zusätzliche Akkumulatortypen eingestellt werden kann. Hierzu erkennt die Wechselstation bevorzugt die einzelnen Fahrzeuge bzw. Fahrzeugtypen, die beispielsweise mittels einer Kommunikationseinheit, wie z. B. einer RFID-Einheit, mit der Wechselstation kommunizieren können. Die Wechselstation verfügt dazu ebenfalls besonders bevorzugt über eine Bibliothek, die beispielsweise update-bar ist und in der weitere Informationen zu den jeweiligen Fahrzeugtypen, Akkumulatortypen, Akkumulatorbauformen, Ladeverfahren etc. abspeicherbar und/oder verwaltbar sind.
Informationen zu Einzelanfertigungen, wie beispielsweise einzelangefertigten Elektrofahrzeugen bzw. einzelangefertigten Akkumulatoren oder Akkumulatorbündeln, können manuell eingegeben werden, wodurch besonders bevorzugt auch bei derartigen Akkumulatoren bzw. Elektrofahrzeugen eine Nutzung der Wechselstation bzw. eines Netzes aus Wechselstationen möglich ist. Zur Automatisierung bzw. zur Beschleunigung der Dateneingabe können durch die Wechselstation auch Ortungspunkte am Elektrofahrzeug erfasst werden, wodurch die Wechselstation beispielsweise erkennt, wie und/oder wo ein Akkumulator zu wechseln ist. Derartige Ortungspunkte stellen ein Beispiel für Identifikationsmerkmale dar, durch die in vielfältiger Ausführung der Wechselstation entsprechende Daten bzw. Informationen bereitstellbar sind.
Es ist ebenfalls vorstellbar, dass Akkumulatoren, die z. B. Privatpersonen gehören und keine Dateneinheit besitzen bzw. an denen keine Dateneinheit angeordnet oder ausgebildet ist, automatisch oder manuell mit einer temporär oder permanent angebrachten Dateneinheit versehen werden können bzw. versehen sind. Eine derartige Nachrüstdateneinheit ist besonders bevorzugt durch die Wechselstation aufbringbar. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Dateneinheit stets am Akkumulator vorgesehen ist, jedoch erst bei bestimmten Ereignissen, wie z. B. der erstmaligen Benutzung einer Wechselstation oder einem anderen Ereignis aktiviert bzw. verwendet wird oder verwendbar gemacht wird.
Neben den schon existierenden Wechselakkumulatorsystemen ist ein speziell auf Flexibilität angepasstes Wechselsystem bevorzugt inklusive einem oder mehreren Aufnahmemitteln zum Aufnehmen und/oder Fixieren eines oder mehrerer Akkumulatoren, wie z. B. einem Gehäuse bzw. Einbauschacht bzw. Andockschacht am oder im Auto besonders bevorzugt inklusive Steuereinheit und Akkumulator, vorsehbar. Dies ist vorteilhaft, da das System z. B. von Fahrzeugherstellern, Zulieferern und/oder Werkstätten in Teilen oder ganz verbaut werden kann.
Somit sind beispielsweise die Akkumulatorform, die Anschlusspunkte für die Steuerung des Akkumulators und die Aufladung bzw. Entladung sowie die Softwarekommunikation zwischen dem Elektrofahrzeug und dem Akkumulator bzw. der Wechselstation mit dem Elektrofahrzeug bzw. dem Akkumulator standardisierbar. Es ist dabei denkbar, dass eine Vielzahl verschiedener Schacht- und Akkumulatorformen, insbesondere 2–6 Formen und besonders bevorzugt genau 3 unterschiedliche Schachtformen, vorgesehen sind.
An den Akkumulatorgehäuseformen, sowie den Andockschächten sind bevorzugt Bereiche vorgesehen, an denen beliebige Verbindungsmittel, z. B. Anschlüsse, insbesondere zum Übertragen von Informationen, Strom, Signalen und Daten, ausgebildet sein können. Darüber hinaus ermöglichen die Aufnahmemittel und Verbindungsmittel bevorzugt, dass die Akkumulatoren entweder einzeln in das jeweilige Aufnahmemittel einführbar sind oder in größeren Varianten bzw. Bündeln den Schächten bzw. dem Schacht in einer größeren Stückzahl zuführbar bzw. darin einbaubar sind. Größere Schächte sind beispielsweise in Elektrofahrzeugen wie Sportwagen, LKWs, Baufahrzeugen, SUVs denkbar.
Es ist zudem ebenfalls vorstellbar, dass durch die Anordnung unterschiedlich geformter und gemeinsam bzw. nacheinander installierter Akkumulatoren unterschiedliche Formierungen in den einzelnen Elektrofahrzeugen bzw. in einzelnen Aufnahmemitteln ausbildbar sind. So sind beispielsweise die einzelnen Akkumulatoren nebeneinander, hintereinander, übereinander und/oder versetzt zueinander anordenbar. Besonders bevorzugt sind die Akkumulatoren gegeneinander verriegelbar, wodurch sie sich statisch halten bzw. eine feste Struktur ausbilden. Die einzelnen Akkumulatoren sind daher über Verbindungseinrichtungen, wie z. B. in Form von Nut und Feder ausgebildeten Verbindungsschienen, miteinander gekoppelt bzw. koppelbar. Bevorzugt sind die Akkumulatoren bzw. das Akkumulatorbündel über Verbindungsmittel bzw. die gleichen Verbindungsmittel, wie sie zwischen den einzelnen Akkumulatoren vorgesehen sind, mit dem Aufnahmemittel gekoppelt. Dies ermöglicht beispielsweise, dass die Akkumulatoren bzw. die unterschiedlichen Akkumulatorformen in einem nächsten Schritt von insgesamt größeren Akkumulatorgehäusen bedient werden können.
Die Wechselstation und/oder die Aufnahmemittel in den Elektrofahrzeugen bzw. die Aufnahmemittel, die in Elektrofahrzeugen einbringbar sind, sind bevorzugt multikompatibel, d. h. sie können z. B. die Ladung, Überprüfung, Steuerung, Sicherung und/oder Sperrung verschiedener Akkumulatoren, insbesondere von Akkumulatoren unterschiedlicher Bauart, Leistung und/oder Steuerung ermöglichen bzw. durchführen. Daher sind bevorzugt beliebige Akkumulatortypen vom System bzw. der Wechselstation behandelbar.
Eine Steuereinrichtung, wie z. B. die Verarbeitungseinrichtung, eine Steuer- und Kontrolleinrichtung zum Überwachen von fahrzeugrelevanten Parametern, eine jedem Akkumulator, dem Aufnahmemittel und/oder an einem Akkumulatorbündel angeordnete Akku mulatorsteuereinheit zum Verarbeiten akkumulatorspezifischer Daten, wie z. B. Ladezyklen, Kapazität, Ladegeschwindigkeit, mietrelevante Beschränkungen, Ladeverfahren etc. im Bereich des Akkumulatorschachts, des Elektrofahrzeugs, des Akkumulators und/oder der Wechselstation angeordnet ist.
Die Steuereinrichtung, insbesondere in Form einer Akkumulatorsteuereinheit, am Akkumulatorschacht erkennt die technischen Eigenschaften des jeweiligen Akkumulators oder Akkumulatorbündels und steuert bzw. passt die Parameter hinsichtlich der Strombereitstellung vom Akkumulator bzw. der Stromzuführung zum Akkumulator an. Es ist ebenfalls denkbar, dass Energierückflüsse in Form von Strom vom Elektrofahrzeug beispielsweise beim Bremsen zum Akkumulator möglich sind.
Vorzugsweise befindet sich die entsprechende Steuereinheit direkt am Akkumulator und kann ihn insbesondere in der Stromabgabe und/oder -aufnahme beschränken.
Bevorzugt wird durch das Aufnahmemittel eine Schnittstelle zwischen Elektrofahrzeugtechnik, Steuerungselektronik und/oder Akkumulatortechnik ausgebildet, welche die Implementierung weiterer Einrichtungen, wie z. B. modifizierter oder zusätzlicher Steuereinrichtungen, modifizierter oder zusätzlicher Anschlüsse eines Temperierungssystems zum Temperieren der Akkumulatoren, wie z. B. eines Kühlsystems oder eines Aufwärmsystems, eine Brandbekämpfungseinrichtung, eine Branderkennungseinrichtung, eine Unfallschutzeinrichtung, wie z. B. Deformationsbereiche, ermöglicht. Innerhalb der einzelnen Systemkomponenten bzw. Einrichtungen ermöglicht eine Steuertechnik bevorzugt, dass auch auf eine Mehrzahl an verschiedenen Akkumulatortypen reagiert wird bzw. eine Mehrzahl an verschiedenen Akkumulatortypen einsetzbar und verwendbar bzw. behandelbar ist. Die Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit kann den Akkumulator bei einer Überhitzung oder anderer Fehlfunktionen abschalten oder vorsorglich in seiner Leistungsabgabe beschränken.
Darüber hinaus kann eine Blackbox, die Bestandteil der Akkumulatorsteuer- und kontrolleinheit sein kann, eine Fehlbehandlung aufzeichnen und weiterleiten, um Haftungsansprüche dokumentieren zu können.
Weiterhin ist bevorzugt eine Steuer- und Kontrolleinheit mit einer am Akkumulator, dem Elektrofahrzeug und/oder einer in der Wechselstation vorgesehenen Dateneinheit gekoppelt. Wobei auch denkbar ist, dass die Steuer- und Kontrolleinheit und die Dateneinheit nur eine Einrichtung darstellen. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Steuer- und Kontrolleinheit mit oder ohne Dateneinheit temporär oder permanent am Akkumulator anbringbar bzw. ausgebildet ist.
Durch die Steuer- und Kontrolleinheit sind einzelne oder alle Funktionen, insbesondere die Stromabgabe, veränderbar. Besonders bevorzugt ist der Akkumulator somit mittels der Steuer- und Kontrolleinrichtung sperrbar bzw. es sind vordefinierte Konfigurationen einstellbar. So ist z. B. in einer Konfiguration die Stromabgabe auf ein bestimmtes Maß und/oder eine Abgabedauer begrenzt. Es ist ebenfalls denkbar, dass der Akkumulator in einer weiteren Konfiguration bzw. zusätzlich zur zuvor beschriebenen Konfiguration hinsichtlich der Energieaufnahme sperrbar ist. Weiterhin ist möglich, dass durch die Steuer- und Kontrolleinheit, die Dateneinheit bzw. eine Nachrüstdateneinheit das Ladeverfahren, das Ladeverhalten, der Ein-/Ausbau, die Austauschdauer und ähnliches überwachbar bzw. steuerbar ist. Darüber hinaus erhält die Steuer- und Kontrolleinheit von der Wechselstation Daten bezüglich des Vermietungsvertrages, insbesondere Grenzwerte, um bei Überschreiten dieser Grenzwerte ggf. den Akkumulator abzuschalten und/oder darüber hinaus ein Ortungssignal, insbesondere ein GPS-Signal und/oder ein Mobilfunksignal, zu senden.
Diese in diesem Absatz beschriebenen Merkmale sind vorliegend besonders wichtig und vorteilhaft.
Bevorzugt kann die Steuer- und Kontrolleinheit dem Fahrer über ein Informationsmittel, wie z. B. einen oder mehrerer Bildschirme, eine oder mehrere Anzeigen oder Lautsprecher die Information bzw. die vertraglichen Grenzwerte und/oder die aktuellen Kontoinformationen optisch und/oder akustisch übermitteln. Es ist hierbei ebenfalls denkbar, dass die Information z. B. über ein Handy oder nachträglich installierbare bzw. installierte oder sonstige portable Geräte dem Fahrer, dem Besitzer und/oder Inhaber übermittelt werden. Bzw. übermittelbar sind.
Weiterhin kann durch die bzw. eine weitere bevorzugt am Elektrofahrzeug angebrachte Steuer- und Kontrolleinheit oder durch eine zusätzliche Einrichtung ein Absicherungssystem bereitgestellt sein, das es unmöglich macht, dass das Elektrofahrzeug dem Akkumulator Schaden zufügt. Es ist ebenfalls bevorzugt, dass durch das Absicherungssystem oder ein weiteres Absicherungssystem der Akkumulator dem Elektrofahrzeug nicht schaden kann. Dieses Absicherungssystem geht bevorzugt über eine gewöhnliche Sicherung hinaus und kann das Elektrofahrzeug und/oder die Wechselstation über ein fehlerhaftes Verhalten des Akkumulators informieren, damit ein Abgleich mit akkumulatorspezifischen Daten stattfinden kann und eine beste Lösung gefunden wird. Nach dem Abgleich der Daten bzw. Analyse der Daten erfolgt bevorzugt die manuelle oder automatische Anpassung der Nutzung bzw. Wartung. Es ist dabei denkbar, dass bei fehlerhaftem Verhalten eine direkte Abschaltung des Akkumulators bzw. eine Reduzierung auf eine definierte bzw. in Abhängigkeit von den zuvor ermittelten Daten ermittelte maximale Nutzungsdauer oder eine reduzierte Stromabgabe einstellbar ist.
Der Akkumulator bzw. eine Dateneinheit oder die Steuer- und Kontrolleinheit im Elektrofahrzeug oder am Akkumulator oder am Aufnahmemittel speichert diese Daten und gibt diese z. B. beim nächsten Anlaufen einer Wechselstation an die Zentralsoftware weiter. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Daten z. B. mittels Funksignal noch vor dem Anfahren einer Wechselstation an eine oder mehrere Stellen, wie z. B. einen Rettungsdienst, einen Abschleppservice, einen Wartungsservice, der Wechselstation, einer Zentrale aller Wechselstationen oder den jeweiligen Vertragspartner, übermittelt werden.
Bevorzugt kann die Steuer- und Kontrolleinheit im Elektrofahrzeug und/oder am Akkumulator bzw. im oder an dem Aufnahmemittel Daten über ein Fehlverhalten des Akkumulators speichern. Bevorzugt umfassen die gespeicherten Daten Daten ausgewählt aus der Gruppe zumindest bestehend aus Herstellerdaten, Daten zum Typ des Akkumulators bzw. Elektrofahrzeugs, Daten zur Art des Fehlverhaltens, Daten zu den Ladezyklen, dem Ladeverhalten, Wartungsinformationen und ähnlichem. Die Daten können dabei durch die Wechselstation bzw. die Steuer- und Kontrolleinheit bereits statistisch aufbereitet sein, damit das System dazu beiträgt, dass die Fehlermeldungen den einzelnen Fahrzeugtypen bzw. Akkumulatortypen statistisch zuordenbar sind. Diese Daten sind insbesondere für eine Haftung wichtig.
Ferner meldet das Elektrofahrzeug dem Fahrer bevorzugt, wo der nächste verfügbare bzw. volle Akkumulator vorhanden ist und besonders bevorzugt ist der entsprechende Akkumulator in der jeweiligen Wechselstation auch direkt vom Elektrofahrzeug aus reservierbar und/oder bezahlbar.
Die Steuer- und Kontrolleinheit oder eine Dateneinheit am Elektrofahrzeug sendet bevorzugt Daten über den Elektrofahrzeugtyp an die Wechselstation, insbesondere an ein Empfängermodul der Wechselstation. Darüber hinaus ist es denkbar, dass die Dateneinheit über eine Steuer- und/oder Kontrolleinheit im Elektrofahrzeug auch in Kommunikation mit der Wechselstation tritt, um die Wünsche des Fahrers, wie z. B. die bevorzugte Akkumulatormarke, Akkumulatortyp, Akkumulatoranbieter, der Wechselstation mitzuteilen, oder um selbst den Zahlungsverkehr durchzuführen. Bevorzugt muss der Fahrer das Elektrofahrzeug dazu nicht verlassen.
Die Dateneinheit am Akkumulator kann ebenfalls als Steuer- und Kontrolleinheit ausgebildet sein und Daten der Wechselstation, dem Elektrofahrzeug und/oder einer weiteren Einrichtung zuführen bzw. davon entgegennehmen, verwalten, bearbeiten und speichern. Diese Daten beinhalten z. B. die freigegebene Mietdauer oder die Anzahl der Aufladungen des Akkumulators bzw. wie eine Aufladung des Akkumulators gehandhabt werden soll. Dies kann insbesondere beispielsweise die Information sein, dass nur ein Wechseln des Akkumulators möglich ist oder auch ein Laden an einer externen Steckdose nach Eingabe beispielsweise eines Freischaltcodes möglich ist. Es ist ebenso vorstellbar, dass eine Freischaltung über jedes beliebige Medium, insbesondere ein Handy, das Internet, Impulse einer Stromleitung etc., durchführbar ist.
Die Dateneinheit bzw. Steuer- und Kontrolleinheit am Akkumulator kommuniziert daher bevorzugt auch mit der Steuereinheit sowie der Dateneinheit des Elektrofahrzeugs und/oder der Wechselstation.
Für Akkumulatoren von Fremdherstellern ist, wie bereits zuvor ausgeführt, in vorteilhafter Weise eine Nachrüstdateneinheit vorgesehen, die nachträglich an dem Akkumulator anbringbar oder diesem zuordenbar ist. Die Nachrüstdateneinheit kann aktiv und/oder passiv ausgestaltet sein, dies bedeutet bevorzugt, dass die Dateneinheit zum Steuern bzw. Beeinflussen des Akkumulators einsetzbar ist, besonders bevorzugt ist auch durch die Nachrüstdateneinheit der Akkumulator blockierbar und/oder abschaltbar.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung kann beispielsweise die Nachrüstdateneinheit bei der Einlagerung, dem Ausbau, bei Wartungsarbeiten etc. eines Akkumulators, der z. B. einer Privatperson gehört und keine eigene Dateneinheit aufweist, von der Wechselstation bevorzugt automatisch mit einer z. B. temporär oder permanent anbringbaren Nachrüstdateneinheit versehen werden. Bevorzugt ist somit ein mit einer Nachrüstdateneinheit versehener Akkumulator wie ein bereits mit einer Dateneinheit und/oder einer Steuer- und Kontrolleinheit versehener Akkumulator konfigurierbar und/oder steuerbar. Auch diese Nachrüstdateneinheit ist bevorzugt gegen unerlaubtes Entfernen gesichert. Weiterhin ist die Anbringung einer Nachrüstdateneinheit vorteilhaft, da der jeweilige Akkumulator einem Besitzer und/oder dem Zeitpunkt der Einlagerung zuordenbar ist. Die Dateneinheit ist besonders bevorzugt von der Wechselstation auslesbar.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Nachrüstdateneinheit permanent an den Akkumulatoren angeordnet bzw. anordenbar, die Akkumulatoren können dabei beispielsweise Akkumulatoren von Fremdherstellern sein. Wie bereits zuvor beschrieben, sind durch derartige Nachrüstdateneinheiten Informationen in Form von Daten hinsichtlich des Akkumulator-Wechsels durch die Nachrüstdateneinheit bevorzugt aufnehmbar, speicherbar und/oder veränderbar sowie an die entsprechende Wechselstation weitergebbar. Durch die Wechselstation können die durch die Nachrüstdateneinheit bereitgestellten Daten bevorzugt empfangen, ausgewertet, verändert und/oder verifiziert werden. Die Nachrüstdateneinheit kann ebenfalls als Steuer- und Kontrolleinheit ausgeführt sein, die eine Dateneinheit umfasst. Bevorzugt ist die Nachrüstdateneinheit mit Sensoren ausgestattet, die im Bereich des Entnahmemechanismus oder der Ladeköpfe angeordnet bzw. anordenbar sind. Durch die Sensoren sind somit z. B. eine Entnahme des Akkumulators, eine Betätigung der Ladeköpfe und/oder ein Laden des Akkumulators erfassbar. Ferner ist die Nachrüstdateneinheit bevorzugt mit einem Kommunikationsmittel ausgestattet, das ihr ermöglicht mit weiteren Einrichtungen zu kommunizieren.
Darüber hinaus kann die Wechselstation, das Elektrofahrzeug und/oder der Akkumulator zum einen mit einer Blockiereinrichtung, insbesondere einem Ladeverriegelungssystem, kommunizieren, das an einer beliebigen Stelle, wie z. B. an den Ladeanschlüssen des Akkumulators zum Elektrofahrzeug oder vom Elektrofahrzeug zur externen Steckdose vorgesehen ist. Das Verriegelungssystem kann hierbei eine Softwareverriegelung und/oder eine Hardwareverriegelung darstellen. Mittels der jeweiligen Verriegelung oder in Kombination der Verriegelungsvarianten kann z. B. das Laden und/oder der Austausch des Akkumulators bzw. der Akkumulatoren verhindert bzw. begrenzt oder von weiteren Erfordernissen abhängig gemacht werden. Die Nachrüstdateneinheit sowie die Blockiereinrichtung, d. h. das Verriegelungssystem und die Akkumulatornutzungssperre sind bevorzugt ebenfalls gegen Entfernen bzw. unerwünschtes Entfernen gesichert. Es ist auch hinsichtlich dieser Einrichtung möglich, dass bei einem unerlaubten Entfernen des Ladeverriegelungssystems Alarmsignale und/oder Positionsangaben zu der Position des Elektrofahrzeugs bzw. des Akkumulatorfahrzeugs ausgegeben werden.
Insbesondere die Dateneinheit kann auch derart ausgestaltet sein, dass sie nur temporär an dem Akkumulator angeordnet ist, um beispielsweise den Eigentümer und die Zeit festzuhalten. Dies ist besonders vorteilhaft hinsichtlich einer Einlagerung des Akkumulators in einer Wechselstation. Im Zuge einer Entnahme aus der Wechselstation kann die Dateneinheit vorzugsweise von der Wechselstation automatisch wieder von dem Akkumulator abgenommen bzw. entfernt werden.
Bevorzugt kann nur, wenn ein legitimierter Wechselmechanismus, wie die Wechselstation der Dateneinheit zur Freischaltung relevante Daten oder Signale sendet, der Akku ohne Aktivierung des Alarmsignals aus dem Elektrofahrzeug und/oder der Wechselstation entnommen werden. Besonders bevorzugt können einzelne Wechselstationen, z. B. in Abhängigkeit von Regionen, für eine Nutzung mit einem bestimmtem Elektrofahrzeug, Fahrzeugtyp, Akkumulator und/oder Akkumulatortyp gesperrt oder freigegeben sein.
Die Dateneinheit bzw. die Nachrüstdateneinheit am oder in dem Akkumulator übermittelt bevorzugt Daten an eine Fahrzeugsteuereinheit im Fahrzeuginneren. Diese kann ggf. direkt in die Fahrzeugelektronik integriert sein, nachträglich einbaubar sein oder ein zusätzliches mobiles Gerät darstellen, das mit dem Fahrzeug koppelbar ist.
Diese Steuereinheit bzw. Fahrzeugsteuereinheit ist besonders bevorzugt derart ausgestaltet, dass sie mit einem Steuerungs- und Abrechnungssystem einer Wechselstation bzw. einer Tankstelle kommuniziert bzw. kommunizieren kann. Ferner ist denkbar, dass durch die Steuereinheit ein Wechsel des Akkumulators initiierbar ist bzw. der Wechsel überwachbar ist und/oder ein Zahlungsvorgang sowie Statusmeldungen zu dem Batteriestatus und abrechnungstechnische Informationen abrufbar sind. Über die Fahrzeugsteuereinheit ist beispielsweise ebenfalls über eine drahtlose Verbindung, wie z. B. eine Mobilfunkverbindung, der Kontakt zum Austausch von Informationen mit einer Wechselstation herstellbar, wodurch beispielsweise Akkumulatoren reserviert werden können oder eine Anmietung eines Akkumulators einleitbar ist. Dies ist vorteilhaft, da beispielsweise beim Einfahren eines Elektrofahrzeugs in die Wechselstation bereits der administrative Teil des Verleihvorgangs abschließbar bzw. abgeschlossen ist. Ferner ist vorstellbar, dass mittels der Fahrzeugsteuereinrichtung weitere Waren und Dienstleistungen, wie z. B. Erfrischungsgetränke, in der Wechselstation vorbestellt, bezahlt und/oder während dem Wechsel des Akkumulators abgerufen werden können.
Es ist ebenfalls denkbar, dass zusätzlich und/oder optional zum Aktivieren des Akkumulatorwechsels aus dem Inneren des Elektrofahrzeugs heraus, wie zuvor beschrieben, ebenfalls eine Aktivierung des Akkumulatorwechsels von der Wechselstation aus, insbesondere der Kasse der Wechselstation aus, möglich ist. Zudem ist denkbar, dass die Aktivierung des Akkumulatorwechsels über ein Terminal durchführbar ist, das besonders bevorzugt im Bereich der Fahrertür angeordnet ist. Im Bereich der Fahrertür angeordnet bedeutet hierbei, dass das Elektrofahrzeug möglichst nah an ein derartiges Terminal heranfahrbar ist, wobei bei dieser Ausführungsform bevorzugt darauf zu achten ist, dass der Fahrer den Wagen vorzugsweise verlassen kann, um ggf. einen Einkauf in der Station bzw. Tankstelle vorzunehmen. In einer weiteren Ausgestaltung ist an die Kommunikation vom Elektrofahrzeug zur Wechselstation ebenfalls ein Erfrischungs- und Snackautomat angebunden oder Bestellungen sind weitergebbar, die schon während des Akkumulatorwechsels an die Wechselstation oder in einem Erfrischungsbereich bereitgestellt werden.
Ferner ist eine Anzeigeneinrichtung denkbar, die für den Akkumulatorwechsel erforderliche Informationen eine Fahrzeugführer frühzeitig und verständlich zukommen lässt. Neben dem Betreiber der Wechselstation bzw. der Tankstelle respektive dem jeweiligen Stromanbieter sind bevorzugt der Preis eines Akkumulatorwechsels an der jeweiligen Station sowie die Akkumulatortypen, der Akkumulatorladestand und/oder die Verfügbarkeit anzeigbar. Diese Daten können auch über eine Funkverbindung, wie beispielsweise eine Telefonverbindung oder ähnlichem an die Dateneinheit bzw. die Fahrzeugsteuereinheit im Elektrofahrzeug übermittelt werden. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da dem Fahrzeugführer bereits die entsprechenden bzw. benötigten Informationen mittellbar sind, obwohl er sich noch außerhalb des Sichtbereichs der entsprechenden Wechselstation befindet.
Denkbare Mittel zum Steuern der einzelnen Einrichtungen sind beispielsweise ein Steuerungsmittel in Form einer Steuerungssoftware zum Steuern der Wechselstation, ein Sicherheitsmittel in Form einer Sicherheitssoftware, die den Entnahmevorgang bevorzugt in Abhängigkeit verschiedener Parameter freigibt. Ein Erfassungsmittel, insbesondere einer Erfassungssoftware, welche die Akkumulatoren ihren Herstellern, ihren Besitzern, den absolvierten Ladezyklen, Zustandsberichten, Herstellungsdaten und ggf. zusätzlichen Informationen zuordnen, sie mit Ort und Zeit verbindet und relevante Teile bzw. Daten an eine Abrechnungssoftware der Wechselstation weiterleitet und die gesamten Daten beispielsweise an einen Zentralserver weitervermittelt. Eine Abrechnungssoftware der Wechselstation die zumindest zeitweise sowohl von der Erfassungssoftware in der Wechselstation sowie von der Verwaltungssoftware des Akkumulatorvermieters für den Zahlungsverkehr relevante Daten erhält. Eine Verwaltungssoftware des Akkumulatorverleihers, die Information über den Zahlungsverkehr der Wechselstation erhält aber auch Änderungen an der Preisgestaltung vornehmen kann hierzu hat die Verwaltungssoftware bevorzugt Zugriff auf eine Abrechnungssoftware. Sowie eine Zentralrechnersoftware der Betreiberfirma, die unabhängig Daten, dem Erfassungsmittel, der Abrechnungssoftware und/oder der Verwaltungssoftware erhält und diese abgleicht und einen gesicherten Zahlungsverkehr ermöglicht.
Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsvariante sieht noch eine Plug-and-Use-Einrichtung vor, mittels welcher ein neuer oder ein zwischenzeitlich stillgelegter Akkumulator wieder automatisch an dem vorliegenden Akkumulatorwechselsystem angemeldet werden kann, wenn er insbesondere in einer Wechselstation aktiviert wird. Eine solche Plug-and-Use-Einrichtung kann auch Bestandteil der Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit sein, wodurch sich vorteilhafter Weise die Anzahl der Bauteile reduzieren lässt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich ein Akkumulator bei seinem ersten Einsetzen in ein Fahrzeug in dessen System bzw. die Elektrofahrzeugsteuer- und -kontrolleinheit einschreibt, sodass der Akkumulator verwendet werden kann.
Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand anliegender Zeichnung und nachfolgender Beschreibung erläutert, in welchen beispielhaft ein Akkumulatorwechselsystem umfassend eine Steuer- und Kontrollvorrichtung mit einer Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit, mit einer Elektrofahrzeugsteuer- und -kontrolleinheit und mit einer Wechsel- und/oder Ladestationssteuer- und -kontrolleinheit komponentenweise dargestellt und beschrieben ist. In der Zeichnung zeigen:
1 schematisch eine Ansicht eines Elektrofahrzeugs mit einer Elektrofahrzeugsteuer- und -kontrolleinheit und eines Akkumulators mit einer Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit eines erfindungsgemäßen Akkumulatorwechselsystems;
2 schematisch Ansichten eines standardisierten Akkumulatorschachts, eines standardisierten Akkumulators sowie weiterer zugehöriger Einrichtungen des Akkumulatorwechselsystems;
3 schematisch Ansichten verschiedener Akkumulatorformen und Akkumulatoranordnungen;
4 schematisch eine dreidimensionale Darstellung einer Ladekassette sowie ein modular aufgebautes Regalsystem;
5 schematisch eine Ansicht eines Reserveakkumulator oder eines Gasgenerators mit Kartusche;
6 schematisch Ansichten von an einem Akkumulator anbringbaren Dateneinheiten;
7 schematisch eine Ansicht eines Akkumulators mit einer Vielzahl daran ausgebildeten Einrichtungen zum Fixieren und/oder Steuern des Akkumulators;
8 schematisch eine perspektivische Ansicht einer modularen Wechselstation mit weiteren optionalen Einrichtungen;
9 schematisch eine Ansicht einer Ladesperreinrichtung zum Entsperren bzw. Sperren eines Ladevorgangs;
10 schematisch eine Ansicht eines Hebe- und Verteilschlittens zum Heben bzw. Verteilen von Akkumulatoren;
11 schematisch eine Ansicht eine Steuereinheit zum Trennen der Verbindung zwischen dem Elektrofahrzeug und dem Akkumulator; und
12 schematisch eine Ansicht möglicher Kommunikationswege, die im Rahmen der Verwendung von Wechselakkumulatoren neben anderen denkbar sind.
Das in den 1 bis 12 gezeigte Akkumulatorwechselsystem zum Austausch von standardisierten Akkumulatoren 4 für Elektrofahrzeuge 1 umfasst eine Steuer- und Kontrollvorrichtung mit einer Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit 6 zum Einstellen von unterschiedlichen Akkumulatorgebrauchskonfigurationen, beispielsweise hinsichtlich mietvertragsspezifischen Verwendungseinstellungen, an wenigstens einem der Akkumulatoren 4 aufweist.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Steuer- und Kontrollvorrichtung noch mit einer Elektrofahrzeugsteuer- und -kontrolleinheit 10 (siehe insbesondere 1) und mit einer Wechsel- und/oder Ladestationssteuer- und -kontrolleinheit 60 (siehe 4a) ausgerüstet, mittels welchem ein Austausch an einer modularen Wechselstation 3 zumindest teilweise entladener Akkumulatoren 4 gegen geladene Akkumulatoren 4 an den Elektrofahrzeugen 1 unterstützt werden kann, wobei eine Steuereinheitskombination aus Wechselstation 3 und Akkumulator 4 auch die Entnahme frei schaltet.
Das in der 1 beispielhaft gezeigte Elektrofahrzeug 1 weist einen Akkumulatorschacht 2 zur Aufnahme eines Akkumulators 4 des Akkumulatorwechselsystems auf.
An dem Akkumulator 4 ist die Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit 6 angeordnet.
Ferner ist bevorzugt am Akkumulatorschacht 2 ebenfalls eine Dateneinheit 8 angeordnet, die ebenfalls Bestandteil des Akkumulatorwechselsystems ist.
Die Dateneinheit 8 und die Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit 6 können bevorzugt miteinander kommunizieren, wobei sie in diesem Ausführungsbeispiel getrennt voneinander ausgestaltet sind.
Idealerweise sind sie jedoch einteilig ausgebildet, beispielsweise in Form einer einzigen Daten-Akkumulator-Steuer- und Kontrolleinheit (hier nicht gezeigt), sodass sie bauteilreduziert ausgestaltet sind.
Die Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit 6 sendet Daten beispielsweise bezüglich des Besitzers des Akkumulators 4, des Akkumulatortyps, der Einbauzeit, des Hersteller des Akkumulators 4, des Baujahrs des Akkumulators 4, hinsichtlich der absolvierten Ladzyklen etc. an die modulare Wechselstation 3 und gegebenenfalls über eine Ausgabeeinrichtung, wie etwa eine Anzeige, an den Fahrer. Besonders wichtig ist ein Senden einer zumindest lebenslang gültigen ID-Nummer. Diese bleibt vorzugsweise einzigartig dem jeweiligen Akkumulator vom Zeitpunkt seiner Herstellung bis weit über die eigentliche Lebensdauer hinweg erhalten.
Darüber hinaus können von der Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit 6 am Akkumulator 4 vorteilhafter Weise Ladevorgänge freigegeben oder gesperrt werden. Dies ist beispielsweise in Abhängigkeit von Vertragsdaten oder physikalischen Eigenschaften des Akkumulators 4 steuerbar.
Weiterhin kann die Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit 6 am Akkumulator 4 mit einem Sicherheitssystem, insbesondere mit einem Lock- and Key-System, kommunizieren und in Abhängigkeit bestimmter Informationen, wie beispielsweise Daten und/oder Signale hinsichtlich eines Bezahlvorgangs, die Entnahme des Akkumulators 4 freigeben oder verhindern.
Zur Überwachung der Position des Akkumulators 4 kann die Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit 6 am Akkumulator 4 auch Ortungssignale aussenden. Aus technischen Gründen kann ein Senden gegebenenfalls auch über eine Plombe 108 (siehe 9) erfolgen.
Die Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit 6 am Akkumulator 4 kann über die Dateneinheit 8 ebenfalls mit einer Elektrofahrzeugsteuer- und -kontrolleinheit 10 im Elektrofahrzeug 1 gemäß dem Bezugszeichen 12b kommunizieren.
Eine umgekehrte Kommunikation der Elektrofahrzeugsteuer- und -kontrolleinheit 10 des Elektrofahrzeugs 1 mit der der Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit 6 zugeordneten Dateneinheit 8 des Akkumulators 4 ist gemäß Bezugszeichen 12a visualisiert.
Der Akkumulator 4 kann von dem Zentralrechner 132 über die Wechselstation 3 derart programmiert werden, dass der Akkumulator 4 nur vertragskonform arbeiten kann.
Daten bzw. Informationen, die ebenfalls von der Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit 6 des Akkumulators 4 zur Elektrofahrzeugsteuer- und -kontrolleinheit 10 im Elektrofahrzeug 1 austauschbar sind, sind beispielsweise Daten hinsichtlich vertraglicher Grenzwerte, die beispielsweise durch die Elektrofahrzeugsteuer- und -kontrolleinheit 10 im Elektrofahrzeug 1 und/oder einer damit verbundenen Ausgabeeinrichtung dem Fahrzeugführer, dem Fahrzeugbesitzer, dem Fahrzeuginhaber, dem Akkumulatorbesitzer, der modularen Wechselstation 3, einem Zentralrechner und/oder dem Wartungspersonal etc. übermittelbar sind.
Die Dateneinheit 8 am Akkumulatorschacht 2 kann alternativ auch am Akkumulator 4 angeordnet sein (hier nicht dargestellt).
Die Dateneinheit 8 kommuniziert beispielsweise mit der Elektrofahrzeugsteuer- und -kontrolleinheit 10 des Elektrofahrzeugs 1, der Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit 6 des Akkumulators 4 und/oder der Wechsel- und/oder Ladestationssteuer- und -kontrolleinheit der modularen Wechselstation 3, je nachdem welche Daten für welche der Steuer- und Kontrolleinheiten bestimmt sind.
Das Fahrzeug 1 sendet Daten über den Fahrzeugtyp. Darüber hinaus dient es als Kommunikationseinrichtung. Informationen bzw. Daten, die durch die Dateneinheit 8 beispielsweise austauschbar sind, können neben anderen bevorzugt Daten zu dem Fahrzeugtyp umfassen.
Insbesondere bei Sonderfahrzeugen können vorteilhafter Weise zudem Koordinaten über die Wechselsystematik übermittelt werden, sodass speziell die Lage eines Akkumulatoraufnahmeschachtes am Sonderfahrzeug bekannt ist.
Die Elektrofahrzeugsteuer- und -kontrolleinheit 10 im Elektrofahrzeug 1 kann besonders bevorzugt mit der modularen Wechselstation 3, insbesondere einer Kasse der modularen Wechselstation 3, kommunizieren, wodurch beispielsweise Zahlungs- und Reservierungsvorgänge vorteilhaft durchführbar sind.
Ferner sind im Rahmen einer derartigen Kommunikation beispielsweise weitere Wünsche des Fahrers an die modulare Wechselstation 3 übermittelbar.
Es ist ebenfalls in vorteilhafter Weise möglich, dass die Elektrofahrzeugsteuer- und -kontrolleinheit 10 im Elektrofahrzeug 1 einer Lokalisierung der modularen Wechselstation 3 ermöglicht bzw. bevorzugt zumindest zeitweise durchführt.
Die Elektrofahrzeugsteuer- und -kontrolleinheit 10 im Elektrofahrzeug 1 kann beispielsweise bei einer Kommunikation mit einer der modularen Wechselstationen 3 Informationen bzgl. der Preise, der Verfügbarkeit und sonstige Informationen bzgl. der Akkumulatoren 4 sowie bevorzugt sonstige allgemeine Informationen und/oder Werbung erhalten.
Die in der 2a gezeigte Elektrofahrzeugsteuer- und -kontrolleinheit 10 im Elektrofahrzeug 1 ist mit einem Bildschirm bzw. mit einer Ein- und/oder Ausgabeeinrichtung ausgestattet ist.
Ferner sind durch die Bezugszeichen 10a, 10b und 10c weitere Ausführungsformen für Steuereinheiten im Elektrofahrzeug 1 dargestellt.
So ist durch das Bezugszeichen 10a beispielsweise eine Steuereinheit für den nachträglichen Einbau in ein Elektrofahrzeug 1, durch das Bezugszeichen 10b eine mobile Steuereinheit für ein Elektrofahrzeug 1 und durch das Bezugszeichen 10c eine Steuereinheit, die beispielsweise in ein Mobiltelefon integriert ist, gekennzeichnet.
In 2b ist ein akkumulatorseitiger Anschlussbereich 18b dargestellt, der neben einem Stromanschluss einen Anschluss 20 zur Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit 6 und einen Anschluss 22 zu einer Steuerungsbrücke aufweist.
Die Steuerbrücke bietet z. B. eine Möglichkeit zur mehrfach Verbindung und Steuerung verschiedener bzw. mehrerer Akkumulatoren 4, bevorzugt jeweils beliebigen Typs. Sie gibt dem Akkumulator in der Mitte einer Akkumulatoranordnung die Möglichkeit, mit der Steuereinheit zu kommunizieren.
Mit den Bezugszeichen 24 sind darüber hinaus noch freie Felder des akkumulatorseitigen Anschlussbereichs 18b gekennzeichnet, die Raum für weitere Anschlüsse (hier nicht gezeigt) bieten.
In 2c ist eine teilweise dreidimensionale Darstellung des Akkumulatorschachts 2 insbesondere aus der 1 gezeigt.
Der Akkumulatorschacht 2 zeigt in dieser Darstellung statische Haltepunkte 14a auf, die mit statischen Haltepunkten 14b des Akkumulators 4 zusammenwirken können.
Ferner weist der Akkumulatorschacht 2 einen akkumulatorschachtseitigen Anschlussbereich 18a auf, der mit dem akkumulatorseitigen Anschlussbereich 18b funktionell zusammenwirken kann.
In den Wandungsbereichen des Akkumulatorschachts 2 sind eine erste Ausführungsform von Führungsschienen 26a und eine zweite Ausführungsform von Führungsschienen 26b angeordnet, sodass stets ein korrekt orientierter Einbau des Akkumulators 4 sichergestellt und darüber hinaus der Akkumulator auch statisch gut haltbar ist.
Es ist hierbei möglich, dass lediglich eine der beiden Arten an Führungsschienen 26a oder 26b im Wandungsbereich ausgebildet ist.
Ferner ist es möglich, dass nicht an allen Wandungsbereichen des Akkumulatorschachts 2 Führungsschienen 26a, 26b angeordnet sind.
Zudem weist der Wandungsbereich des Akkumulatorschachtes 2 besonders bevorzugt ebenfalls weitere Verriegelungen 28a auf, die mit korrespondierenden Verriegelungen 28b des Akkumulators 4 (vgl. 2d) funktionell zusammenwirken können.
Die Führungsschienen 26a, 26b ermöglichen auch das Ineinanderstecken mehrerer bzw. verschiedener Akkumulatoren.
Die Anschlusssteuerungsbrücke 22 dient insbesondere zum Verbinden mehrerer Akkumulatoren 4 mit einer bzw. mehreren Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheiten 6.
2d offenbart akkumulatorseitige statische Haltepunkte 14b, die negativ zu den Haltepunkten 14a ausgebildet sind.
Ferner offenbart die 2d an dem Akkumulator 4 ausgebildete Schienen 26a, 26b, die zum Eingreifen in den negativ ausgeformten Schienen 26a, 26b des Akkumulatorschachts 2 ausgebildet sind.
Ebenso wie die statischen Haltepunkte 14a, 14b sind die weiteren Verriegelungen 28a, 28b des Akkumulators 4 bzw. des Akkumulatorschachts 2 jeweils negativ zueinander ausgeführt.
Hierbei sind vorteilhafter Weise einzelne Elemente der Verriegelungen 28a, 28b bzw. die Haltepunkte 14a, 14b federbelastet bzw. zum Verriegeln bzw. Entriegeln ausfahrbar. Dies ist ebenfalls hinsichtlich der Verriegelung 16a, 16b möglich.
Die Verriegelung 16a ist bevorzugt eine Ausnehmung im Boden- bzw. Deckenbereich des Akkumulatorschachts 2, in die beispielsweise ein oder mehrere Verriegelungselemente 16b des Akkumulators 4 eingreifen können, um besonders bevorzugt formschlüssig eine Verriegelung mit dem Akkumulatorschacht 2 auszubilden.
Die Verriegelung erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Rotation der Verriegelung 16b, sobald die Verriegelung 16b in der Ausnehmung 16a eingeführt ist.
In 3a ist ein erster bevorzugter Akkumulatortyp 30 dargestellt, der beispielsweise in einer Anordnung 32 mit weiteren Akkumulatoren 30 oder sonstigen Akkumulatoren 4 anordenbar ist.
In 3b ist ein zweiter Akkumulatortyp 34 dargestellt, der beispielsweise in einer Akkumulatoranordnung 36 und/oder in einer Akkumulatoranordnung 38 gemeinsam mit baugleichen und/oder weiteren Akkumulatoren 4 bzw. 30 anordenbar ist.
In 3c ist alternativ ein dritter Akkumulatortyp 40 gekennzeichnet.
In 3d ist eine Mehrfachanordnung des in 3c gezeigten Akkumulators 40 dargestellt. Die einzelnen Akkumulatoren 40 sind hierbei über Haltepunkte 14a, 14b (siehe beispielhaft auch 2c) miteinander verbunden.
In 3e ist eine weitere Anordnung des in 3c gekennzeichneten Akkumulatortyps 40 dargestellt. Die einzelnen Akkumulatoren 40 sind gemäß der weiteren Anordnung 44 über die Führungsschienen 26a und die Führungsschienen 26b (siehe 2d) miteinander gekoppelt.
Die Akkumulatoren 40 können beispielsweise gemäß der mit dem Bezugszeichen 46 gekennzeichneten Ausführungsform nicht nur als Block, sondern ebenfalls als Reihe aneinander ausgebildet sein bzw. aneinander anordenbar sein. Durch das Bezugszeichen 48 wird eine beliebige Anordnung der Akkumulatortypen 30, 34 und/oder 40 angegeben, wobei sich die Ausführungsform 46 durch drei miteinander fusionierten Akkumulatoren des Typs 40 ergeben kann.
Es ist daher ebenfalls möglich, dass die einzelnen Akkumulatortypen 30, 34 und/oder 40 in beliebiger Kombination flexibel übereinander und/oder untereinander und/oder nebeneinander anordenbar sind.
Bevorzugt sind die einzelnen Akkumulatoren 30, 34 und/oder 40 funktional miteinander verbunden. Insofern ist den einzelnen Akkumulatoren 30, 34 und/oder 40 Strom definiert zu und/oder abführbar.
In 4a ist eine der modularen Wechselstation 3 zugehörige Ladekassette 50 zum Laden und/oder Warten der einzelnen Akkumulatoren 4 bzw. der Akkumulatortypen 30, 34, 40 dargestellt. Die Ladekassette 50 ist bevorzugt aus wenigen Teilen gefertigt, wodurch sie möglichst günstig ist. Dies wird weiterhin bevorzugt durch möglichst modulare Bauteilgruppen gewährleistet, durch die schnell und einfach neue Kassettenformen gefertigt werden können. Der Boden 52 der Ladekassette 50 ist beispielsweise ebenfalls als Zuführboden oder Zuführeinrichtung 52 ausgestaltbar. In dem Boden 52 sind bevorzugt Rollen 54 einer ersten Orientierung und Rollen 56 in einer zweiten Orientierung angeordnet. Besonders bevorzugt sind die Rollen 54 rechtwinklig zu den Rollen 56 angeordnet.
Aus der Darstellung der 4a lässt sich gut entnehmen, dass die Rollen 54, 56 bevorzugt in einer Ebene angeordnet sind. Es ist ebenfalls denkbar, dass neben den Rollen 54, 56 oder anstelle der Rollen 54, 56 Kugeln 58 im Boden 52 der Ladekassette 50 angeordnet sind. Die Rollen 54, 56 und/oder Kugeln 58 oder einzelne dieser Elemente 54, 56, 58 können ebenfalls in einem oder mehreren Wandungsbereichen der Ladekassette 52 angeordnet sein. Die Rollen 54, 56 und die Kugeln 58 stellen Bewegungsmittel dar, die stets angetrieben, zeitweise angetrieben oder nie angetrieben sind. Dies bedeutet, dass es denkbar ist, dass die Akkumulatoren 4 durch die Rollen 54, 56 und/oder die Kugeln 58 aktiv bewegbar sind oder jedoch die Akkumulatoren 4 mittels weiterer Transporteinrichtung über den Rollen 54, 56 und/oder Kugeln 58, diese jedoch zumindest teilweise kontaktierend, hinweg bewegbar sind. Die Rollen 54 sind in einer ersten Richtung drehbar, während die Rollen 56 in eine zweite Richtung drehbar sind. Die Rollen 54, 56 können hierbei beispielsweise als Gummiwalzen, Kunststoffwalzen, Metallwalzen oder ähnlichem ausgebildet sein. Es ist dabei denkbar, dass einzelne Rollen 54, 46 bevorzugt zeitweise in ihrer Höhe verschiebbar sind. Das bedeutet, dass die jeweiligen zum Transport relevanten Rollen 54, 56 und/oder Kugeln 58 beispielsweise rechtwinklig zur Ebene des Bodens 52 verschiebbar sind.
Durch das Bezugszeichen 62 sind weitere Anschlüsse für verschiedene Akkumulatoren 4 gekennzeichnet. Diese können beispielsweise je nach Anforderung der modularen Wechselstation 3 schnell mit weiteren Ladeanschlüssen für neue Akkumulatormodelle 4 bestückt werden.
Im Bereich der Steuereinheit 60 der Ladekassette 52 und/oder mit dieser funktional verbunden sind Lichtschrankeneinrichtungen 64a angeordnet, durch welche die Strahlengänge 64b sichtbar oder unsichtbar emittierbar sind. Die Lichtschranken 64a sind beispielsweise an jeder bzw. an einer beliebigen oder mehreren beliebigen Seitenbegrenzungen der Ladekassette 52 zum Positionieren bzw. definierten Zuführen der Akkumulatoren 4 in die Ladekassette 52 vorsehbar.
In 4b ist eine Modulanordnung 66 mehrerer Ladekassetten 50 dargestellt.
In 4c bilden mehrere Module 66a, 66b, 66c bestehend aus einer Vielzahl an Ladekassetten 50 ein modulares Regalsystem 68, dem Akkumulatoren 4 entnehmbar bzw. zuführbar sind.
In 4d ist ein weiteres Modul 66d dargestellt, das beispielsweise mit dem in 4c gezeigten modularen Regalsystem in Längsrichtung, Höhenrichtung und/oder Tiefenrichtung koppelbar ist. Dies hat den Vorteil, dass mehrere Module 66a bis 66b schnell und/oder temporär zusammenfügbar sind. Das modulare Regalsystem 68 weist bevorzugt eine Verbindung zu einer Wechselgrube in der Wechselstation 3 auf, die bevorzugt ein Gefälle aufweist, damit Förderbänder über einen weiten möglichst ebenen oder verwinkelten Weg führbar sind. Es ist hierbei jedoch ebenfalls denkbar, dass die Akkumulatoren 4 lediglich in zwei Ebenen, d. h. einer horizontalen Ebene und einer vertikalen Ebene transportiert werden. Der vertikale Transport der Akkumulatoren 4 kann dabei beispielsweise über Aufzugsysteme erfolgen.
In der 5 ist ein Reserveakkumulator 70, eine Akkumulatorkombination 70 und/oder ein Gasgenerator 70 mit Kartusche oder sonstiger beliebiger Stromgenerator (z. B. ein Wasserstoff betriebener Stromgenerator) dargestellt.
Der Reserveakkumulator 70 bzw. der Gasgenerator 70 sind dabei am Akkumulatorschacht 2 bzw. Wechselschacht des Elektrofahrzeugs 1 installiert.
Besonders bevorzugt ist der Reserveakkumulator 70 fest im Elektrofahrzeug 1 installiert.
Im Falle eines Gasgenerators 70 ist besonders bevorzugt eine austauschbare Kartusche vorgesehen.
Durch das Bezugszeichen 72 ist eine bevorzugte Einschubrichtung zum Einschieben eines Austauschakkumulators 4 dargestellt.
In 6a ist eine Dateneinheit 8 bzw. eine Nachrüstdateneinheit 74 zur Anbringung an Akkumulatoren 4 dargestellt.
Besonders bevorzugt wird die Nachrüstdateneinheit 74 an Akkumulatoren 4 angeordnet, die ohne bzw. mit einer im Rahmen des Akkumulatorwechselsystems nicht verwendbaren Dateneinheit 8 ausgestattet sind.
Dies ermöglicht beispielsweise die Lagerung von Akkumulatoren 4, die keine eigene Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit 6 besitzen.
Ferner ist es vorteilhafter Weise möglich, dass eine Anordnung einer derartigen Nachrüstdateneinheit 74 erforderlich ist, wenn Kunden vorübergehend einen Mietakkumulator 4 in Anspruch nehmen. Die Dateneinheit 8 bzw. Nachrüstdateneinheit 74 ist beispielsweise von der modularen Wechselstation 3 automatisch anbringbar.
Bei unberechtigter Demontage bzw. bei einem unberechtigten Entfernen der Nachrüstdateneinheit 74 bzw. der Dateneinheit 8 wird vorteilhafter Weise ein Alarm und/oder ein Signal an eine weitere Einrichtung ausgesendet oder direkt ausgegeben.
Die Dateneinheit 8 bzw. die Nachrüstdateneinheit 74 kann darüber hinaus vorteilhaft mit weiteren mit Sensoren, wie beispielsweise einem Vakuumsensor, ausgestattet sein.
Bevorzugt empfängt und sendet eine derartige Dateneinheit 8 bzw. Nachrüstdateneinheit 74 Daten über den Zeitpunkt der Einlagerung dem Besitzer des Akkumulators 4 und/oder Daten bzgl. des Akkumulatortyps 30, 34 bzw. 40.
Mit dem Bezugszeichen 76 ist eine weitere Dateneinheit gekennzeichnet, die bevorzugt als aufklebbarer Strichcode 76 ausgebildet ist.
Es ist hierbei vorteilhafter Weise möglich, dass der Strichcode 76 am Akkumulator 4 und der Dateneinheit 8 bzw. der Nachrüstdateneinheit 74 angeordnet ist.
Es ist ebenfalls vorstellbar, dass der Strichcode 76 sich im Inneren des Vakuumbereichs der Dateneinheit 8 befindet und durch das Aufbringen der Dateneinheit 8 der Strichcode 76 auf den Akkumulator 4 geklebt wird. Hierdurch wird das System weiter gegen Missbrauch bzw. ein unbeabsichtigtes Entfernen der Dateneinheit 8, 74, 76 geschützt, wodurch stets eine Zuordnung des Akkumulators 4 möglich ist.
Eine gemeinsame vorteilhafte Anordnung des Strichcodes 76 und der Dateneinheit 8 bzw. 74 ist beispielsweise der 6b zu entnehmen.
Der in 7 gezeigte Akkumulator 4 weist einen Anschlussbereich 18b auf. Der Anschlussbereich 18b kann dabei einen Hauptstromanschluss umfassen. Ferner ist dieser Darstellung zu entnehmen, dass eine Verriegelungs- bzw. Entriegelungseinheit 16b am Akkumulator 4 ausgebildet ist. Zudem weist der Akkumulator 4 eine Anschlusssteuerungsbrücke 22 bzw. eine Verbindung zur Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit 6 auf. Neben den bereits zumindest teilweise beschriebenen Einrichtungen sind ferner Sensoreinrichtungen 78, 80 vorgesehen. Mit dem Bezugszeichen 78 ist ein Sensor zur Entriegelungseinheit gekennzeichnet, durch den eine registrierte Entnahme und ein registrierter Einbau des Akkumulators 4 überwachbar ist. Es ist ebenfalls denkbar, dass durch diesen Sensor 78 eine unregistrierte Entnahme des Akkumulators 4 erfassbar ist. Das Bezugszeichen 80 kennzeichnet einen Sensor 78 zum Stromanschluss. Dieser Sensor 80 registriert beispielsweise das Laden und/oder Entladen des Akkumulators 4. Es ist ebenfalls denkbar, dass dieser Sensor 80 Zwischenladungen bzw. Zwischenentladungen und die Stromrückgewinnung beispielsweise durch Abbremsen des Elektrofahrzeugs 1 registriert.
Mit dem Bezugszeichen 6 ist die Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit 6 am Akkumulator 4 gekennzeichnet, die in dieser Darstellung mit den beiden Sensoreinrichtungen 78 und 80 verbunden ist. Die Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit 6 dient beispielsweise zum Datenübertragen, Datenempfangen, Datenspeichern, dem Ausgeben eines Alarms bei einem Laden und/oder Entladen des Akkumulators 4 ohne vorhergehende Freischaltung, eines Ausgebens eines Alarms bei Entnahme des Akkumulators 4 ohne zuvor erfolgte Freischaltung, der Ausgabe eines Alarms bei unerlaubten Entfernen des Akkumulators 4 und sie kann beispielsweise ein Ortungssignal zur Ortung des Akkumulators senden bzw. versenden bzw. ein derartiges Ortungssignal veranlassen. Insbesondere die Daten-Steuereinheit 6 hat vorteilhafter Weise in diesem Ausführungsbeispiel einen gesicherten ROM-Bereich, der nie geändert werden kann.
Ferner weist die Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit 6 bevorzugt eine Sicherheitssoftware auf, die die alarmfreie Entnahme bzw. das alarmfreie Aufladen des Akkumulators 4 erst nach erfolgreichem Abgleich mit weiteren Sicherheitskriterien bzw. Parametern oder zusätzlichen Softwareelementen zulässt.
In 8 sind die modulare Wechselstation 3 und weitere zugehörige bzw. optionale Einrichtungen dargestellt. Durch das Bezugszeichen 82 ist ein Transport der Akkumulatoren 4 mittels eines Förderbandes von einer ersten Ebene in eine zweite Ebene dargestellt.
Die modulare Wechselstation 3 weist auf ihrer Oberfläche, auf der das Elektrofahrzeug 1 abstellbar ist, Lamellen 84 auf, die bevorzugt die Reifenposition detektieren. Eine Erfassung, ob ein Elektrofahrzeug 1 die modulare Wechselstation 3 anfährt erfolgt beispielsweise über eine Sensoreinrichtung 86, die besonders bevorzugt als Sensorschiene 86 ausgebildet ist. Durch die Sensorschiene 86 ist somit ein Elektrofahrzeug 1 beim Einfahren auf die Wechselstation 3 bzw. in die Wechselstation 3 detektierbar. Es ist ferner durch die Sensorschiene 86 bevorzugt der Fahrzeugtyp und/oder der Akkumulatortyp bevorzugt inklusive Besitzerinformationen detektierbar. Ferner ist denkbar, dass durch die Sensorschiene 86 die Dateneinheit 6 bzw. ein RFID-Chip am Akkumulator 4 und/oder am Elektrofahrzeug 1 auslesbar ist.
Die Oberfläche der Wechselstation 3 weist einen Boden 88 auf, der bevorzugt bewegliche Elements umfasst. Besonders bevorzugt sind einzelne Segmente bzw. Abschnitte des Bodens 88 in Richtung der mit den Bezugszeichen 90a, 90b gekennzeichneten Pfeile verschiebbar. Die Bezugszeichen 90a, 90b geben dabei eine erste und eine zweite Verschieberichtung vor.
Alternativ können lediglich ein bzw. alle beweglichen Abschnitte der Oberfläche bzw. des Bodens 88 der Wechselstation 3 in einer bzw. in beiden Richtungen 90a, 90b bewegbar sein.
Auch ist es kumulativ oder alternativ möglich, dass der Boden 88 eine Klappe aufweist, die nach unten oder oben aufschwenkbar ist und durch die ein Akkumulatoraustausch im unteren Bereich des Elektrofahrzeugs 1 erfolgen kann.
Es ist zudem denkbar, dass die Sensorschiene 86 durch das Auffahren der Vorderräder des Autos bzw. Elektrofahrzeugs 1 aktiviert wird und beim Überfahren der Hinterräder deaktiviert wird.
Eine Deaktivierung der Sensorschiene 86 kann ebenfalls in Abhängigkeit einer erfolgten Kommunikation mit dem Elektrofahrzeug 1 oder einer weiteren Einrichtung erfolgen oder nach einer bestimmten Dauer, wie etwa nach einer Minute, automatisch erfolgen.
Im Bereich der Wechselstation 3 ist bevorzugt ein Modularsystem 94 ausgebildet. Bevorzugt ist das Modularsystem 94, das besonders bevorzugt Ladezellen 104 bzw. Ladekassetten 50 aufweist, direkt an der Entnahmegrube angeordnet, um einen möglichst schnellen Akkumulatorwechsel zu ermöglichen.
In dem Modularsystem 94, das auch als Regalsystem im Sinne des in 4c beschriebenen modularen Regalsystems 68 ausgeführt sein kann, sind bevorzugt eine Vielzahl an Ladezellen 104 bzw. Ladekassetten 50 angeordnet, wodurch bevorzugt eine große Menge an geladenen bzw. wieder geladenen Akkumulatoren 4 bereitstellbar ist.
Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass das Modularsystem 94 Aufnahmebereiche aufweist, in denen lediglich volle bzw. geladene Akkumulatoren 4 bereit gestellt werden.
Die Akkumulatoren 4 werden bevorzugt aus dem Modularsystem 94 mittels einer Transporteinrichtung, wie beispielsweise einem Förderband, zu einem Hauptladebereich sowie von dort in das Modularsystem 94 an der Entnahmegrube bzw. der modularen Wechselstation 3 befördert.
Mit dem Bezugszeichen 98 ist eine optische Kommunikationseinrichtung 98, wie beispielsweise ein Monitor oder eine Anzeige, gekennzeichnet, die beispielsweise vorsehbar ist, um dem Fahrzeugführer Informationen bezüglich der richtigen Stellung des Elektrofahrzeugs 1 zukommen zu lassen.
Ferner ist beispielsweise ein Werbeschild 99 im Bereich der Wechselstation 3 anordenbar, mittels dem z. B. Informationen zum Stromanbieter bzw. dem Inhaber der modularen Wechselstation ausgebbar sind. Ferner ist denkbar, dass eine Kostentafel 100 im Bereich der modularen Wechselstation 3 anordenbar ist, die Informationen bezüglich der Kosten für einen Akkumulatorwechsel und/oder Strom und/oder zusätzliche Informationen wiedergibt. Es ist hierbei ebenfalls denkbar, dass durch die Kostentafel 100 auch Kosten bzw. Preise hinsichtlich verschiedener Akkumulatorgrößen und/oder Akkumulatortypen angezeigt werden können. Weiterhin ist vorstellbar, dass eine Werbetafel 102 zum darstellen von Werbebannern, wie beispielsweise Werbebanner von verschiedenen Akkumulatoranbietern, die an der entsprechenden Tankstelle vertrieben werden, vorgesehen sind.
Durch das Bezugszeichen 96 wird eine Kasse bzw. eine Bezahlstation gekennzeichnet, die bevorzugt ebenfalls im Bereich der Wechselstation 3 angeordnet ist. Es ist ebenfalls denkbar, dass im Bereich der Kasse 96 ein Erfrischungsbereich 122 (vgl. 12) vorgesehen ist bzw. ein Verkauf von Erfrischungsgetränken, Magazinen, Spirituosen, Tabakwaren, Nahrungsmittel und/oder ähnlichem möglich ist.
Es ist ebenfalls bevorzugt vorstellbar, dass die Kasse 96 mit dem entladenen Akkumulator 4 bzw. dem ausgetauschten Akkumulator 4 und/oder mit der Elektrofahrzeugsteuer- und -kontrolleinheit 10 im Elektrofahrzeug 1 kommuniziert. Ferner kommuniziert die Kasse 96 besonders bevorzugt ebenfalls mit einer Software der Wechselstation 3 und mit einer Software eines Zentralservers 132 (siehe 12).
Durch die Kasse 96 können somit die in einem Terminal 92 beauftragten Zahlungen durchgeführt werden. Das Terminal 92 bietet ferner eine Möglichkeit Bestellungen, insbesondere Akkumulatorbestellungen, an die modulare Wechselstation 3 weiterzugeben somit können über das Terminal 92 auch Erfrischungen bestellt werden, die nach dem Akkumulatorwechsel oder während dem Akkumulatorwechsel in einem Erfrischungsbereich bereit stehen oder dem Fahrer geliefert werden. Ferner ist denkbar, dass Positionsinformationen ausgetauscht werden, damit z. B. von einem beliebigen Ort aus Bestellungen aufgegeben werden können, die dann z. B. in Abhängigkeit von der verbleibenden Anfahrtszeit bearbeitbar sind.
In 9 ist eine Schutzeinrichtung 106 zum Schutz vor einer Entfernung einer Plombe 108 dargestellt. Die Plombe 108 ist bevorzugt am Stromladestutzen zur Ladesteuerung angeordnet. Besonders bevorzugt wird die Plombe 108 auf die Anschlusskontakte, durch die dem Akkumulator Strom zugeführt wird, gesteckt. Die Plombe 108 ist bevorzugt mit einer Kommunikationseinrichtung ausgestattet und kann daher besonders bevorzugt mit der Dateneinheit 8 am Akkumulator 4, mit einem Zentralrechner 132, mit einer Dateneinheit im Elektrofahrzeug und/oder einer Wechselstation kommunizieren. Das Wechseln eines Akkumulators 4 bzw. die Initialisierung eines Ladevorgangs ist beispielsweise durch die Eingabe eines Codes über ein Eingabefeld 110 möglich. Die Schutzeinrichtung 106, die Plombe 108 und das Eingabefeld 110 sind bevorzugt mittels einer Abdeckung 112, insbesondere eines Deckels abdeckbar und besonders bevorzugt verschließbar. Insofern kann die Plombe derart klein ausgestaltet sein, dass sie unter dem Deckel 112 platziert werden kann. Der Deckel 112 ist beispielsweise mit der Zentralverriegelung des Elektrofahrzeugs 1 gekoppelt und dadurch in Abhängigkeit von der Zentralverriegelung verriegelbar bzw. entriegelbar oder weist ein Schloss auf und kann mittels eines Schlüssel bzw. einer Autorisierungseinrichtung entriegelt bzw. verriegelt werden. Ferner ist bevorzugt zusätzlich oder ausschließlich ein Deckel zum Abdecken der Ladebuchse vorgesehen, der bevorzugt abnehmbar und/oder verriegelbar ist.
In 10 ist ein Hebe- und/oder Verteilschlitten 114 dargestellt. Dieser Hebe- und/oder Verteilschlitten 114 ist bevorzugt in die mit dem Bezugszeichen 116a und/oder in die mit dem Bezugszeichen 116b gekennzeichnete Transportrichtung verschiebbar bzw. auslenkbar. Es ist jedoch hierbei ebenfalls vorstellbar, dass der Hebe- und/oder Verteilschlitten 114 lediglich in eine der beiden Richtung 116x, 116b bewegbar ist.
Durch den Hebe- und/oder Verteilschlitten 114 sind Akkumulatoren 4 verschiedenen Positionen und/oder Ebenen zuführbar. Die Akkumulatoren 4 sind beispielsweise auf den einzelnen Ebenen bzw. in den einzelnen Positionen bevorzugt in Richtung 118a bzw. 118b transportierbar. Somit werden bevorzugt innerhalb der Module 50, 94, 104 die Akkumulatoren mit einer Transporteinrichtung, wie beispielsweise einem Ladeschlitten und/oder ähnlichem, verteilt.
In 11 ist ein Elektrofahrzeug 1 mit einem darin angeordneten Akkumulator 4 und einer damit in Verbindung stehenden Steuereinheit 6, 10, insbesondere der Steuereinheit 10 und/oder der Steuereinheit 6 darstellt. Die Steuereinheit ist bevorzugt mit einem Elektromotor 120 verbunden. So ist bei einem Ausbau des Akkumulators 4 ein Teil der Steuereinrichtung 6 am Akkumulator 4 angeordnet und ein Teil der Steuereinrichtung 10 verbleibt im Elektrofahrzeug 1. Bevorzugt sitzt die Steuereinheit 6 am Akkumulator 4 und kontrolliert dessen bestimmungsgemäße Verwendung. Und sie hat eben auch einen zuvor schon beschriebenen ROM-Bereich insbesondere mit der ID-Nummer. Beispielsweise können Besitzerinformationen in einer Art Historie-Liste geändert werden, die ID-Nummer jedoch nicht. Die im Elektrofahrzeug 1 verbleibende Steuereinheit 10 ist besonders bevorzugt derart gestaltet, dass sie mit verschiedenen Akkumulatoren 4 funktional zusammenwirken kann. Es ist hierbei denkbar, dass die Steuereinheit 10 bzw. die Steuereinheit 6 verschiedene Steuerungsprogramme für verschiedene Akkumulatoren 4 aufweist. Diese Steuerungsprogramme sind beispielsweise ebenfalls mit akkumulatorspezifischen Werten bzw. akkumulatorinternen Programmen abgleichbar, so dass die Steuereinheit 10 stets die zur Steuerung des Akkumulators 4 bestmöglichen Informationen hat. Es ist ebenfalls denkbar, dass der Akkumulator 4 auch steuerungsrelevante Daten auf die Steuereinheit 10 des Elektrofahrzeugs 1, beispielsweise via plug and play, überspielt.
Ein Akkumulator 4 ist besonders bevorzugt gegen ein Fehlverhalten der Steuereinheit 10 des Elektrofahrzeugs 1 geschützt. Das Elektrofahrzeug 1 ist ebenfalls besonders bevorzugt gegen ein Fehlverhalten des Akkumulators 4 geschützt. Beide Schutzeinrichtungen gehen bevorzugt über das Maß einer normalen Sicherung hinaus und ermöglichen besonders bevorzugt einen Notbetrieb des Akkumulators 4. Es ist ebenfalls denkbar, dass durch die Steuereinheit 10 auf verschiedene chemische bzw. physikalische Grundlagen des Akkumulators 4 reagierbar ist. Es ist ebenfalls denkbar, dass durch die Steuereinheit 10 unterschiedlich leistungsstarke Akkumulatoren 4 funktional in das Elektrofahrzeug 1 integrierbar sind.
In 12 sind Kommunikationswege zwischen einzelnen im System integrierten Einrichtungen dargestellt. Es ist hierbei denkbar, dass jede dieser Einrichtungen mit jeder weiteren Einrichtung kommunizieren kann, wobei bevorzugt jedoch die dargestellten Kommunikationswege relevant sind. So sind beispielsweise in dem System das Elektrofahrzeug 1, die Wechselstation 3, der Akkumulator 4, eine Ladekassette 50, eine Kasse 96, ein Erfrischungsbereich 122, eine Mobilfunksendeeinrichtung 124, ein Akkumulatorbesitzer 126, ein Kundencomputer 128, ein Satellit 130 und ein Zentralrechner 132 vorgesehen. Es ist hierbei denkbar, dass die zuvor genannten Einrichtungen ebenfalls mehrfach bzw. jeweils in einer beliebigen Anzahl vorgesehen sein können.
Durch das Bezugszeichen 141 wird eine Kommunikation zwischen dem Akkumulator 4 und der Steuereinheit 10 im Elektrofahrzeug 1 angezeigt. Hierbei werden beispielsweise Mietkonditionen, Restlaufzeit (z. B. in Kilometern oder Meilen), die Anzahl an erfolgten Aukkumulatorwechseln, die Wechselzeit bzw. Nutzungszeit und/oder ähnliches kommuniziert. Ferner kann dabei ein Sicherheitsabgleich vor bzw. nach einer erneuten Freischaltung des Akkumulatorwechsels bzw. der Akkumulatorladung erfolgen. Bei diesem Sicherheitsabgleich erhält der Akkumulator 4 beispielsweise einen Freischaltcode von der Steuereinheit 10, welche die Steuereinheit 10 beispielsweise nach einer Zahlungsaktion über die Verbindung 152 erhalten hat.
Eine Kommunikationsverbindung zwischen der Steuereinheit 10 und einer Sendeeinheit am Elektrofahrzeug 1 ist durch das Bezugszeichen 142 angegeben. Die Steuereinheit 10 kann über diese Verbindung mit der Wechselstation 3 kommunizieren.
Eine Kommunikation des Akkumulators 4 mit der Wechselstation 3 ist beispielsweise durch das Bezugszeichen 143 angegeben.
Eine Kommunikation zwischen einer Sendeeinheit und einer Antenne des Elektrofahrzeugs wird beispielsweise durch das Bezugszeichen 144 angegeben.
Die Bezugszeichen 145a, 145b beziehen sich auf den Informationsfluss beim Auslesen der Daten durch die Sensorschiene 86. Wie bereits zuvor erwähnt, werden dabei bezüglich des Akkumulatortyps, des Herstellers, des Besitzers, des Elektrofahrzeugtyps, ggf. des Besitzers, der bevorzugte Bezahlvorgang, ggf. eine Bestellung von Erfrischungen und/oder ähnlichem übermittelt.
Das Bezugszeichen 146 kennzeichnet den Kommunikationsweg zwischen der Steuereinheit 10 im Auto bzw. Elektrofahrzeug 1 und der Wechselstation 3. Über diesen Weg kann auch mit der Kasse 96, dem Erfrischungsbereich 122, einem Akkumulatorsystem etc. kommuniziert werden.
Der Akkumulator 4 kommuniziert mit der Sicherheitssoftware, der Wartungssoftware, der Erfassungssoftware, dem Laderegalsystem über den mit 147 gekennzeichneten Kommunikationsweg.
Die Wechselstation 3 kommuniziert mit der Kasse 96 über den Kommunikationsweg 148. Für den Zahlungsverkehr relevante Daten werden an die Abrechnungssoftware der Kasse 96 kommuniziert. Dies umfasst beispielsweise Daten bezüglich des Ladestands, des Akkumulators und/oder des Besitzers.
Die Wechselstation 3 gibt alle Daten gemäß dem Bezugszeichen 150 an den Zentralrechner 132 weiter. Diese Daten beinhalten u. a. zahlungsrelevante Daten, Daten bezüglich des Besitzers, Dauer der Anmietung, Daten bezüglich der Ladezyklen etc. Bevorzugt wird erst nach einem Abgleich mit der Kasse 96 über die Verbindung 151 eine Zahlung als abgeschlossen gebucht. Darüber hinaus können über diese Leitung auch weitere Statistiken beispielsweise über das Fahrverhalten des Fahrers, das Verhalten des Akkumulators 4, das Elektrofahrzeug 1 und ggf. über Störungen im System erfasst bzw. erzeugt werden.
Durch das Bezugszeichen 151 wird eine Kommunikation bzw. ein Kommunikationsfluss angegeben, gemäß dem alle Daten, die von der Wechselstation 3 an den Zentralrechner 132 geleitet werden, noch einmal mit dem Kassensystem 96 abgeglichen werden, um z. B. fehlerhafte Buchungen auszuschließen.
Gemäß dem Bezugszeichen 152 können der Zentralrechner 132 und die Steuereinheit 10 im Elektrofahrzeug 1 direkt miteinander kommunizieren. Dadurch kann der Fahrer ermitteln, wo die nächste Wechselstation 3 ist und ggf. einen Akkumulator 4 vorbestellen oder Zahlungsvorgänge einleiten. Ferner ist denkbar, dass über diesen Kommunikationsweg Verträge mit der Tankstelle bzw. dem Tankstellenbetreiber geschlossen werden können und Beschwerden vorgebracht werden können.
Mit dem Bezugszeichen 153 ist eine Kommunikation zwischen der Wechselstation 3 und der Ladesteuerung angegeben. Es können so freie Ladeplätze 50 ermittelt werden und diese wiederum leere Akkumulatoren 4 zugewiesen werden. Die Kommunikation zwischen dem Zentralrechner 132 und der Steuereinheit 60 in der Ladekassette 50 erfolgt bevorzugt gemäß der Kommunikationsverbindung 154 zur Ermittlung der Akkumulatoren 4.
Durch das Bezugszeichen 155 ist eine Kommunikation zwischen dem Akkumulator 4 und der Ladebox 50 angegeben.
Das Bezugszeichen 156 kennzeichnet eine Kommunikation zwischen dem Akkumulator 4 und der Kasse 96 an.
Das Bezugszeichen 157 bezieht sich auf eine Kommunikation zwischen dem Akkumulator 4 und dem Zentralrechner 132.
Das Bezugszeichen 158 benennt eine Kommunikation zwischen dem Akkumulator 4 und dem Satelliten 130, der beispielsweise zur Ortung bei einem Alarm eingesetzt bzw. verwendet wird.
Das Bezugszeichen 159 gibt die Kommunikation zwischen dem Zentralrechner 132 und dem Satelliten 130 an.
Das Bezugszeichen 160 gibt die Kommunikation zwischen dem Akkumulator 4 und dem Mobilfunk- bzw. einem Mobilfunkmast 124 an.
Die Kommunikation zwischen Mobilfunk- bzw. Mobilfunkmast 124 und dem Zentralrechner 132 erfolgt gemäß dem Bezugszeichen 161.
Das Bezugszeichen 162 gibt die Kommunikation zwischen dem Satelliten 130 und der Plombe 108 an. Dies kann beispielsweise ebenfalls zur Ortung der Plombe 108 bzw. des Akkumulators 4 dienen.
Mit dem Bezugszeichen 163 ist eine Kommunikation zwischen der Plombe 108 und der Kasse 96 der Wechselstation 3 wiedergegeben, die z. B. dazu dient ein Kontingent an Ladezyklen freizuschalten.
Die Kommunikation zwischen der Plombe 108 und dem Zentralrechner 132 ist durch das Bezugszeichen 164 wiedergegeben. Diese Kommunikation dient beispielsweise dazu Ladezyklen freizuschalten und/oder ein Fehlverhalten zu melden.
Eine Kommunikation zwischen dem Elektrofahrzeug 1 und der Kasse 96 ist durch das Bezugszeichen 165 wiedergegeben. Diese Kommunikation dient beispielsweise dazu, dass Akkumulatoren 4 aus der Ferne vom Fahrzeugführer reservierbar sind bzw. Erfrischungen bestellbar sind.
Eine Kommunikation zwischen dem Akkumulatorbesitzer 126 und dem Zentralrechner 132 zur beispielsweise tagesaktuellen Abrechnung und ggf. zum Ändern der Preisgestaltung etc. ist durch das Bezugszeichen 166 wiedergegeben.
Die Kommunikation zwischen dem Akkumulatorbesitzer 126 und der Kasse 96 ist durch das Bezugszeichen 167 wiedergegeben. Diese Kommunikation ist bevorzugt zur tagesaktuellen Abrechnung/Rechnungsstellung und ggf. zur Durchführung von Änderungen in der Preisgestaltung etc. vorsehbar.
Durch das Bezugszeichen 168 wird die Kommunikation zwischen dem Akkumulatorkunden 128 und dem Akkumulatorbesitzer 126 bevorzugt zur Rechnungsstellung angegeben.
Das Bezugszeichen 169 gibt die Kommunikation zwischen dem Zentralrechner 132 und dem PC des Kunden 128 wieder. Diese Kommunikation ist beispielsweise dazu geeignet, Reservierungen durchzuführen, eine Vertragsübersicht anzuzeigen etc.
Die Kommunikationsrichtung entspricht in den beschriebenen Beispielen bevorzugt der jeweiligen Pfeilrichtung, die durch das jeweilige Bezugszeichen zugeordnet ist. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass die Kommunikationsrichtung in einzelnen oder mehreren Kommunikationspfaden der Pfeilrichtung entgegengerichtet verläuft. Es ist zudem denkbar, dass eine Kommunikation zeitgleich oder versetzt in entgegengesetzte Richtungen erfolgt.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste

1: Elektrofahrzeug
2: standardisierter Akkumulatorschacht
3: Wechselstation
4: Akkumulator
6: Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit
8: Dateneinheit am Akkumulatorschacht
10: Elektrofahrzeugsteuer- und -kontrolleinheit
10a: Steuereinheit für nachträglichen Einbau
10b: mobile Steuereinheit für Elektrofahrzeug
10c: in einem Mobiltelefon integrierte Steuereinheit
12a: erste Kommunikationseinrichtung
12b: zweite Kommunikationseinrichtung
14a: statische Haltepunkte am Akkumulatorschacht
14b: statische Haltepunkte am Akkumulator
16a: schachtseitige Verriegelung
16b: akkumulatorseitige Verriegelung
18a: elektrischer Anschlussbereich schachtseitig
18b: elektrischer Anschlussbereich akkumulatorseitig
20: Anschluss zur Steuereinheit
22: Anschlusssteuerungsbrücke
24: freies Feld
26a: Führungsschiene erster Teil
26b: Führungsschiene zweiter Teil
28a: weitere Verriegelung schachtseitig
28b: weitere Verriegelung akkumulatorseitig
30: Akkumulator Typ 1
32: Beispiel einer Akkumulatoranordnung
34: Akkumulator Typ 2
36: Beispiel einer Akkumulatoranordnung
38: weiteres Beispiel einer Akkumulatoranordnung
40: Akkumulator Typ 3
42: Beispiel einer Akkumulatoranordnung
44: weiteres Beispiel einer Akkumulatoranordnung
46: weiteres Beispiel einer Akkumulatoranordnung
48: weiteres Beispiel einer Akkumulatoranordnung
50: Ladekassette
52: Boden der Ladekassette/Zuführeinrichtung
54: Rollen erste Orientierung
56: Rollen zweite Orientierung
58: Kugeln
60: Wechsel- und/oder Ladestationssteuer- und -kontrolleinheit
62: Anschlüsse
64a: Lichtschrankeneinrichtung
64b: Strahlengang der Lichtschranke
66: Modulanordnung aus Ladekassette
66a, 66b, 66c, 66d: Module
68: Regalsystem
70: Reserveakkumulator oder Gasgenerator
72: Einschubrichtung
74: Nachrüstdateneinheit
76: weitere Dateneinheit bzw. Strichcode
78: Sensor zur Entriegelungseinheit
80: Sensor zum Stromanschluss
82: Förderweg der Akkumulatoren
84: Lamellen
86: Sensorschiene
88: Boden
90a: erste Richtung
90b: zweite Richtung
92: Terminal
94: Modularsystem
96: Kasse
98: Monitor
99: Werbeschild
100: Kostentafel
102: Werbetafel
104: Ladezellen
106: Schutzeinrichtung
108: Plombe
110: Eingabefeld
112: Abdeckung
114: Hebe- und/oder Verteilschlitten
116a: erste Verstellrichtung des Hebe- und/oder Verteilschlittens
116b: zweite Verstellrichtung des Hebe- und/oder Verteilschlittens
118a: erste Bewegungsrichtung des Akkumulators
118b: zweite Bewegungsrichtung des Akkumulators
120: Elektromotor
122: Erfrischungsbereich
124: Mobilfunk
126: Akkumulatorbesitzer
128: Kundencomputer
130: Satellit
132: Zentralrechner
142 bis 169: Kommunikationswege

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

DE 102007032210 B4 [0002]

Claims

Akkumulatorwechselsystem zum Austausch von Akkumulatoren (4; 30; 34; 40; 70) für Elektrofahrzeuge (1) mit einer Wechselstation (3) für Akkumulatoren (4; 30; 34; 40; 70) und mit einer Vielzahl an derartigen Akkumulatoren (4, 30), mittels welchem an der Wechselstation (3) zumindest teilweise entladene Akkumulatoren (4; 30; 34; 40; 70) gegen zumindest teilweise geladene Akkumulatoren (4; 30; 34; 40; 70) an den Elektrofahrzeugen (1) ausgetauscht werden können, dadurch gekennzeichnet, dass das Akkumulatorwechselsystem eine Steuer- und Kontrollvorrichtung mit einer Akkumulatorsteuer- und -kontrolleinheit (6) zum Einstellen von unterschiedlichen Akkumulatorgebrauchskonfigurationen hinsichtlich Verwendungseinstellungen an wenigstens einem der Akkumulatoren (4; 30; 34; 40; 70) aufweist.
Akkumulatorwechselsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Kontrollvorrichtung eine Einrichtung zum Sperren einer Stromabgabe und/oder Stromaufnahme und/oder eine Einrichtung zum Begrenzen einer Stromabgabe und/oder Stromaufnahme eines Akkumulators (4; 30; 34; 40; 70) oder mehrerer Akkumulatoren (4; 30; 34; 40; 70) umfasst.
Akkumulatorwechselsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Kontrollvorrichtung eine Einrichtung zum Verändern einer Stromabgabe umfasst.
Akkumulatorwechselsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Kontrollvorrichtung eine Einrichtung zum Verarbeiten akkumulatorspezifischer Daten umfasst, nämlich zumindest Ladezyklendaten, Kapazitätsdaten, Ladegeschwindigkeitsdaten, Ladeverfahrensdaten.
Akkumulatorwechselsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Kontrollvorrichtung eine Einrichtung zum Senden eines Ortungssignals, insbesondere eines GPS-Signals und/oder eines Mobilfunksignals umfasst.
Akkumulatorwechselsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Kontrollvorrichtung eine Einrichtung zum Übertragen von Daten bezüglich des Vermietungsvertrags, insbesondere Grenzwerte, um bei Überschreiten dieser Grenzwerte einen Akkumulator oder mehrere Akkumulatoren abzuschalten, umfasst.
Akkumulatorwechselsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Kontrollvorrichtung eine Informationseinheit mit wenigstens einem Lesegerät zum Auslesen von Daten einer Dateneinheit (8) oder einer Nachrüstdateneinheit umfasst.
Akkumulatorwechselsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Kontrollvorrichtung eine Verarbeitungseinheit umfasst, die mindestens eine Funktion ausgewählt aus einer Gruppe an Funktionen zumindest bestehend aus Prüfen von Akkumulatoreigenschaften, Entsperren eines Akkumulators (4; 30; 34; 40; 70), Laden eines Akkumulators, Bereitstellen von Abrechnungsdaten und einem Freigeben einer Entnahme des Akkumulators (4; 30; 34; 40; 70) durchführt.
Akkumulatorwechselsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Akkumulatorwechselsystem ein Lock- and Key-System mit mehr als einer Sicherheitsstufe umfasst, wobei das Lock- and Key-System insbesondere eine Plombe (108) umfasst, welche zumindest einige Funktionen der Steuer- und Kontrollvorrichtung aufweist.
Akkumulatorwechselsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselstation (3) ein modulares Regalsystem (68) aus modular anordenbaren Lade- und/oder Wechselkassetten (50) aufweist.