DE102014208191A1 - Speichervorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie mit einem Batteriemanagementsystem - Google Patents

Speichervorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie mit einem Batteriemanagementsystem Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Speichervorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie zum Versorgen eines Elektromotors eines elektrisch antreibbaren Fahrzeuges mit elektrischer Energie, wobei die Speichervorrichtung mindestens eine galvanische Zelle sowie ein Batteriemanagementsystem zur automatischen Diagnose einer erforderlichen Spannung eines Bordnetzes des Fahrzeuges oder zur automatischen Anpassung der elektrischen Energie und Spannung der Speichervorrichtung an die ermittelte Spannung aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Speichervorrichtung nach Anspruch 1 zum Speichern von elektrischer Energie zum Versorgen eines Elektromotors eines elektrisch antreibbaren Fahrzeuges mit elektrischer Energie, wobei die Speichervorrichtung mindestens eine galvanische Zelle aufweist.
  • Stand der Technik
  • Grundlegend ist es bekannt, dass es bei Fahrzeugen, wie beispielsweise Landfahrzeugen, wie Personenkraftfahrzeugen oder Lastkraftfahrzeugen, welche einen Verbrennungsmotor aufweisen, der mit Flüssigkraftstoffen, wie Benzin oder Diesel betrieben werden kann, neben dem normalen Versorgungs- bzw. Haupttank auch einen Reservekanister gibt, mittels welchem insbesondere der Haupttank oder -kanister mit Flüssigkraftstoffen (nach-)befüllt werden kann, um eine Weiterfahrt des Fahrzeuges nach einem Verbrauch des Flüssigkraftstoffes des Haupttankes zu gewährleisten. Derartige Reservekanister weisen beispielsweise ein Volumen von 5 bis 10 Liter auf, welches ausreicht, eine Weiterfahrt bis zu nächsten Tankstelle und insbesondere eine Weiterfahrt von beispielsweise 50 Kilometern des Fahrzeugens zu ermöglichen.
  • Insbesondere im Hinblick auf die gesetzlichen Bestimmungen zum verminderten Abgasausstoß der Fahrzeuge, werden neben den bekannten mit Flüssigkraftstoffen betriebenen Fahrzeugen auch Hybridfahrzeuge oder auch lediglich mit elektrischer Energie antreibbare Fahrzeuge hergestellt. Hybridfahrzeuge weisen den Vorteil auf, dass bei einer Entleerung der Traktionsbatterie des Fahrzeuges das Hybridfahrzeug auf einen Reservetank, welcher mit einem Flüssigkraftstoff, wie Benzin oder Diesel, befüllt ist, zurückgreifen kann, wobei dieser Reservekraftstoffbehälter als Range Extender dient, um eine Weiterfahrt des Fahrzeuges nach Verbrauch der in der Traktionsbatterie gespeicherten elektrischen Energie zu ermöglichen. Rein elektrisch antreibbare Fahrzeuge, die sogenannten Elektrofahrzeuge, welche geringere Reichweiten als beispielsweise Fahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor erzielen, besitzen keinen Reservetank, der als Range Extender dienen kann. Bisher gibt es zwar Lösungen hinsichtlich des vollständigen automatisierten Austausches der Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeuges bei dessen Entleerung, beispielsweise an einer Raststätte, um insbesondere lange Ladezeiten der Traktionsbatterie insbesondere auf Langstrecken zu vermeiden. Jedoch ist es hierfür erforderlich, dass mit dem Elektrofahrzeug noch eine Raststelle bzw. Tankstelle angefahren werden kann, um einen Austausch der entleerten Traktionsbatterie zu ermöglichen. Ist eine Anfahrt einer derartigen Wechselstation jedoch nicht mehr möglich, beispielsweise weil eine Entleerung der Traktionsbatterie trotz entsprechender Routenplanung frühzeitig erfolgt ist, ist zum momentanen Zeitpunkt keine Lösung bekannt, welche ein Weiterfahren des Fahrzeuges ermöglichen würde. Das heißt, dass insbesondere in dem Fall eines ungeplanten vollständigen Entleerens der Traktionsbatterie außer Reichweite einer Tankstelle bzw. Raststätte bzw. Wechselstation zum Wechseln der Traktionsbatterie oder außer Reichweite einer Ladestation zum Laden der Traktionsbatterie eine Weiterfahrt des Fahrzeuges nicht möglich ist, sodass dieses zeitaufwendig und kostenintensiv abgeschleppt werden müsste. Ein manueller durch den Bediener des Fahrzeuges durchgeführter Austausch der Traktionsbatterie ist bei den bekannten Elektrofahrzeugen nicht realisierbar, insbesondere dadurch, weil neben dem hohen Gewicht und der Größe der Traktionsbatterie diese zudem oftmals in dem für eine Person manuell kaum erreichbaren Unterbodenbereich des Fahrzeuges angeordnet ist, um den Komfort des Fahrgastinnenraumes nicht zu beeinträchtigen und im Falle eines Unfalls hinreichend vor Beschädigung beschützt zu werden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Demzufolge ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Nachteile einer Traktionsbatterie zum Betreiben bzw. Antreiben eines Elektrofahrzeuges zumindest teilweise zu beheben. Folglich ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Speichervorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche im Falle einer ungeplanten vollständigen Entleerung der Traktionsbatterie eine Weiterfahrt des Elektrofahrzeuges vorteilhaft bis zur nächsten Tankstelle bzw. Raststätte ermöglicht, wobei eine derartige Speichervorrichtung vorteilhaft für alle Fahrzeuge nutzbar und durch die das Fahrzeug bedienenden Personen ohne den Einsatz maschineller Hilfsmittel händelbar sein soll.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Speichervorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie gemäß den Merkmalen des Anspruches 1. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Die erfindungsgemäße Speichervorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie zum Versorgen eines Elektromotors eines elektrisch antreibbaren Fahrzeuges mit elektrischer Energie weist mindestens eine galvanische Zelle sowie ein Batteriemanagementsystem wenigstens zur automatischen Diagnose einer erforderlichen Spannung eines Bordnetzes des Fahrzeuges oder zur automatischen Anpassung der elektrischen Energie und Spannung der Speichervorrichtung an die ermittelte Spannung auf. Die Speichervorrichtung weist vorteilhaft nicht nur eine galvanische Zelle, sondern insbesondere eine Zusammenschaltung mehrerer gleichartiger galvanischer Zellen auf. Die erfindungsgemäße Speichervorrichtung weist demzufolge einen elektrochemischen Energiespeicher und einen Energiewandler auf, bei deren Entladung gespeicherte chemische Energie durch eine elektrochemische Redoxreaktion in elektrische Energie umgewandelt wird. Diese umgewandelte elektrische Energie wird dann von dem Elektromotor des elektrisch antreibbaren Fahrzeuges für dessen Betrieb genutzt. Das elektrisch antreibbare Fahrzeug ist beispielsweise ein Landfahrzeug, wie ein Personenkraftfahrzeug, Lastkraftfahrzeug, Zweirad oder ein Wasserfahrzeug, wie beispielsweise ein Boot oder ein Luftfahrzeug, wie beispielsweise ein Flugzeug.
  • Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Speichervorrichtung eine Reservespeichervorrichtung bzw. Ersatzspeichervorrichtung, welche zum Versorgen des Elektromotors des elektrisch antreibbaren Fahrzeuges verwendet wird, sobald die Hauptspeichervorrichtung entladen ist. Die Hauptspeichervorrichtung ist beispielsweise eine Traktionsbatterie, welche zum Versorgen des Elektromotors des elektrisch antreibbaren Fahrzeuges und vorteilhaft zum Versorgen des Bordnetzes des elektrisch antreibbaren Fahrzeuges mit elektrischer Energie dient, um eine Fahrt des Fahrzeuges zu ermöglichen. Die Traktionsbatterie dient folglich auch zur Speisung des Bordnetzes, welches die Gesamtheit aller elektronischen Komponenten darstellt, mit elektrischer Energie. Zu den elektrischen Komponenten des Bordnetzes zählen beispielsweise neben den Verkabelungen und der Bordspannungssteckdose auch Steuergeräte oder Sensoren sowie Anzeigeelemente, wie Warn- und Kontrollleuchten oder Displays, oder Aktoren, wie der Elektromotor selbst sowie die Bussysteme und Generatoren.
  • Die erfindungsgemäße Speichervorrichtung weist ein Batteriemanagementsystem auf, welches u. a. eine Art elektronische Schaltung ist, die zur Überwachung und Regelung der Speichervorrichtung dient. Insbesondere bei der Zusammenschaltung der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung mit dem Bordnetz und insbesondere dem Fahrzeugmanagementsystem dient das Batteriemanagementsystem dazu, den Abgleich zwischen der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung und dem Bordnetz des elektrisch antreibbaren Fahrzeuges zu regeln bzw. zu steuern. Vorteilhaft dient das Batteriemanagementsystem dazu, mit dem Fahrzeugmanagementsystem bzw. dem Motormanagementsystem zu kommunizieren, um zu diagnostizieren, welche erforderliche Spannung das Bordnetz aufweist. Zudem regelt das Batteriemanagementsystem die von der Speichervorrichtung abgegebene elektrische Leistung sowie die Spannung der Speichervorrichtung insbesondere hinsichtlich und vorteilhaft in Berücksichtigung auf die ermittelte Spannung des Bordnetzes des Fahrzeuges. Das Batteriemanagementsystem übermittelt insbesondere dem Fahrzeugmanagementsystem, welche elektrische Energie und Leistung die Speichervorrichtung dem Bordnetz des elektrisch antreibbaren Fahrzeuges zur Verfügung stellen kann. Gleichzeitig überwacht das Batteriemanagementsystem der Speichervorrichtung die Entladung der Speichervorrichtung selbst, um eine Beschädigung der Speichervorrichtung aufgrund beispielsweise einer thermischen Entwicklung beim Entladevorgang sowie aufgrund einer zu schnellen Entladung der Speichervorrichtung zu vermeiden. Vorteilhaft speichert das Batteriemanagementsystem auch die Historie der Speichervorrichtung. Das bedeutet, dass das Batteriemanagementsystem abspeichert, wie oft die Speichervorrichtung selbst geladen und auch entladen wurde und in welchen Zeiträumen dies geschehen ist. Des Weiteren ist es möglich, dass das Batteriemanagementsystem zur Authentifizierung und Identifizierung der Speichervorrichtung dient, sodass beispielsweise mittels eines Auslesegerätes über einen RFID Code oder Vergleichbarem ermittelt werden kann, um welchen Typ der Speichervorrichtung es sich handelt, wie alt die Speichervorrichtung beispielsweise ist, wer der Hersteller der Speichervorrichtung ist usw. Es ist des Weiteren möglich, dass das Batteriemanagementsystem der Speichervorrichtung die Gesundheit der galvanischen Zellen der Speichervorrichtung erkennt und vorteilhaft Beschädigungen der galvanischen Zellen beispielsweise dem Fahrzeugmanagementsystem übermittelt, sodass der Bediener des Fahrzeuges erkennt, ob die von ihm verwendete Speichervorrichtung noch funktionsfähig ist oder eventuell ausgetauscht werden müsste. Dazu ist es denkbar, dass das Fahrzeugmanagementsystem über beispielsweise eine Anzeigeeinrichtung des Fahrzeuges dem Fahrzeugbediener entsprechende auswertbare Informationen zur Verfügung stellt bzw. visualisiert. Auch ist es möglich, dass das Batteriemanagementsystem der Speichervorrichtung vorteilhaft den Ladezustand der Speichervorrichtung selbst an eine derartige Anzeigeeinrichtung des Fahrzeuges übermittelt, sodass insbesondere der Bediener des Fahrzeuges erkennen kann, wie viel Leistung die Speichervorrichtung noch zur Verfügung stellen kann, und wie weit folglich das elektrisch antreibbare Fahrzeug mittels der aus der Speichervorrichtung zu entnehmenden Energie bewegt werden kann.
  • Vorteilhaft weist die erfindungsgemäße Speichervorrichtung eine automatische Anpassungseinrichtung auf, mittels welcher beispielsweise die Ausgangsspannung der Speichervorrichtung zumindest zeitweise auf die Spannung der vorher zur Verfügung gestellten Traktionsbatterie und insbesondere die Spannung des Bordnetzes des Fahrzeuges angepasst werden kann. Eine derartige automatische Anpassungseinrichtung ist beispielsweise ein Hochsetzsteller. Der Hochsetzsteller bzw. Aufwärtswandler bzw. Aufwärtsregler ist eine Form des Gleichspannungswandlers, bei dem die Ausgangsspannung stets größer ist als die Eingangsspannung.
  • Die erfindungsgemäße Speichervorrichtung ist vorteilhaft eine wieder aufladbare Batterie und insbesondere eine Reservebatterie. Es ist zudem auch denkbar, dass die erfindungsgemäße Speichervorrichtung ein Akkumulator und insbesondere ein Reserveakkumulator ist.
  • Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass die Speichervorrichtung eine elektrische Ladekapazität von ca. 1 kWh bis 5 kWh und eine Entladeleistung von ca. 10 kW bis 50 kW aufweist, um eine Fortbewegung des Fahrzeuges von ca. 10 km bis 50 km zu ermöglichen. Vorteilhaft weist die Speichervorrichtung eine elektrische Ladekapazität von 2 kWh bis 4 kWh auf, um eine Reichweite des Fahrzeuges von 20 km bis 40 km zu ermöglichen. Dabei weist die Speichervorrichtung vorteilhafterweise ein Leistungs- zu Energieverhältnis von mindestens 10 auf, entsprechend einer Leistung von wenigstens 20 kW bis 40 kW, so dass auch ein größeres Personenkraftfahrzeug noch mit mindestens LKW-Geschwindigkeit bewegt werden kann. Vorteilhaft weist demnach die Speichervorrichtung hinreichend elektrische Ladekapazität bzw. Entladeleistung auf, um in Form einer Reservespeichervorrichtung dem elektrisch antreibbaren Fahrzeug und insbesondere dem Elektromotor des elektrisch antreibbaren Fahrzeuges hinreichend elektrische Energie zur Verfügung zu stellen, um bei einem insbesondere vollständigen Entladen der Traktionsbatterie des Fahrzeuges eine Weiterfahrt des Fahrzeuges bis beispielsweise zur nächstgelegenen Ladestation oder auch bis zur nächstgelegenen Traktionsbatteriewechselstation zu ermöglichen.
  • Vorteilhaft weist die Speichervorrichtung ein Gewicht zwischen ca. 10 kg bis 25 kg auf, um durch eine einzelne Person manuell getragen bzw. transportiert werden zu können. Bei einer derartigen Person handelt es sich vorteilhaft um eine durchschnittliche weibliche oder auch männliche erwachsene Person, wobei es auch denkbar ist, dass eine jugendliche Person, wie beispielsweise ein Kind zwischen 10 und 18 Jahre, die Speichervorrichtung transportieren kann. Als durchschnittliche Personen werden hierbei insbesondere Personen mittleren Alters und mittleren Gewichtes bzw. mittleren Fitnessgrades bezeichnet, sodass auch der Durchschnittsmensch in der Lage ist, die Speichervorrichtung zumindest zeitweise anzuheben bzw. zu bewegen. Der Durchschnittsmensch weist demzufolge keine besonderen körperlichen bzw. athletischen Eigenschaften auf. Im Rahmen der Erfindung bedeutet manuell transportierbar bzw. bewegbar, dass die Speichervorrichtung durch die genannte Person manuell und ohne zusätzliche (technische) Hilfsmittel händelbar bzw. von einem Anfangsort zu einem Endort und insbesondere zu dem Fahrzeug und einem in dem Fahrzeug vorgesehenen Aufbewahrungs- bzw. Anordnungsbereich bewegbar ist.
  • Um insbesondere den manuellen Transport in der Speichervorrichtung für die oben genannte Person zu erleichtern, wäre es folglich im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die Speichervorrichtung wenigstens ein Transportmittel zum einfachen Transportieren der Speichervorrichtung aufweist. Ein derartiges Transportmittel kann beispielsweise ein Tragegriff und insbesondere ein ausziehbarer Tragegriff wie ein Teleskopgriff sein, welcher an einem ersten Bereich der Speichervorrichtung angeordnet ist, um ein Greifen und auch ein Anheben der Speichervorrichtung durch die oben genannte Person zu vereinfachen. Des Weiteren ist es möglich, dass im Rahmen der Erfindung als Transportmittel auch Rollen bzw. Räder verstanden werden, auf welchen die Speichervorrichtung derart gelagert ist, dass ein Bewegen der Speichervorrichtung durch die oben genannte Person vorteilhaft erleichtert wird. Weitere Transportmittel können beispielsweise Haken, Griffe, Einschübe oder Vergleichbares sein, welche den Transport der Speichervorrichtung durch die Person erleichtern.
  • Im Rahmen der Erfindung weist die Speichervorrichtung einen ersten Steckverbinder zum Anbinden der Speichervorrichtung an ein Energieversorgungssystem des Fahrzeuges auf, wobei der erste Steckverbinder eine universeller Steckverbinder ist, welcher zumindest einen Kommunikationsport wenigstens zur Datenübertragung zwischen der Speichervorrichtung und einem Fahrzeugmanagementsystem des Fahrzeuges und/oder einen Energieport zur Übertragung der elektrischen Energie von der Speichervorrichtung zu einem Bordnetz des Fahrzeuges aufweist. Der Steckverbinder ist dabei beispielsweise ein Bestandteil bzw. Teil einer Steckverbindung und kann demnach entweder den männlichen oder auch den weiblichen Teil der Steckverbindung darstellen. Im Rahmen der Erfindung bedeutet der Begriff universell, dass der Steckverbinder der Steckverbindung derart ausgestaltet ist, dass er mit einem Steckverbinder bzw. Anschlusselement des Fahrzeuges unmittelbar verbindbar ist. Unter dem Begriff „Port“, wie Kommunikationsport oder auch Energieport, wird im Rahmen der Erfindung insbesondere ein Anschluss oder eine Leitung innerhalb eines Kabels verstanden, über welche Daten und/oder elektrische Energie übertragen werden können. Vorteilhaft findet über den Kommunikationsport der Datenaustausch des Batteriemanagementsystems mit dem Fahrzeugmanagementsystem bzw. dem Motormanagementsystem statt. Insbesondere über den Energieport ist es möglich, elektrische Energie aus der Speichervorrichtung direkt in das Bordnetz des elektrisch antreibbaren Fahrzeuges und insbesondere an den Elektromotor zu übertragen. Es ist des Weiteren denkbar, dass die Speichervorrichtung mehr als einen Kommunikationsport und insbesondere zwei oder mehr Kommunikationsports aufweist, um einen Datenaustausch mit dem Fahrzeugmanagementsystem bzw. dem Motormanagementsystem des elektrisch antreibbaren Fahrzeuges zu ermöglichen, wodurch vorteilhaft ein Erkennen in der Speichervorrichtung und ein Aktivieren der Speichervorrichtung zur Übertragung der elektrischen Energie aus der Speichervorrichtung in das Bordnetz des Fahrzeuges ermöglicht wird. Über den Kommunikationsport kann auch die automatische Anpassungseinrichtung der Speichervorrichtung aktiviert werden, welche in Form einer integrierten Leistungselektronik und insbesondere in Form eines Hochsetzstellers eine beliebige Ausgangsspannung beispielsweise in einem Bereich von ca. 100 V bis 600 V liefern kann. Über den Steckverbinder der Speichervorrichtung, welcher in einen entsprechenden Steckverbinder des Fahrzeuges zur Erzeugung einer Steckverbindung eingebracht wird, wird die Speichervorrichtung derart mit dem Bordnetz und insbesondere dem Traktionsbordnetz des Fahrzeuges verbunden, dass zum einen zwar eine Abgabe der elektrischen Energie der Speichervorrichtung in das Bordnetz des Fahrzeuges, zu welchem vorteilhaft auch der Elektromotor des Fahrzeuges zählt, eingespeist wird, währenddessen gleichzeitig jedoch die Rekuperation der Bremsenergie des Fahrzeuges während eines Bremsvorganges des Fahrzeuges weiterhin über die Traktionsbatterie selbst realisiert wird. Dies ist insbesondere dafür vorteilhaft, da die Reservebatterie zwar eine hohe Entladeleistung, jedoch keine Schnellladefähigkeit aufweisen muss, da die Speichervorrichtung bzw. Reservebatterie bei der nächsten Ladestation bzw. der nächsten Raststätte durch eine entsprechende andere vollgeladene Speichervorrichtung bzw. Reservebatterie ausgetauscht werden kann.
  • Im Rahmen der Erfindung ist es des Weiteren möglich, dass die Speichervorrichtung einen zweiten Steckverbinder zur Anbindung einer weiteren Speichervorrichtung zur Ermöglichung einer Reihen- und/oder Parallelschaltung der Speichervorrichtung aufweist. Vorteilhaft ist auch der zweite Steckverbinder, wie auch bereits der oben genannte erste Steckverbinder, ein universell einsetzbarer Steckverbinder, welcher ein männlicher oder weiblicher Teil einer Steckverbindung darstellt und vorteilhaft über wenigstens einen Kommunikationsport und/oder einen Energieport verfügt. Über den zweiten Steckverbinder kann beispielsweise eine zweite Speichervorrichtung mit der erfindungsgemäßen ersten Speichervorrichtung in Reihe geschaltet werden, um die Reichweite des Elektrofahrzeuges basierend auf der durch die nun in Reihe geschalteten zwei Speichervorrichtungen und deren abzugebenden elektrischen Leistungen vorteilhaft zu erhöhen. So ist es denkbar, dass beispielsweise zwei oder auch mehr Speichervorrichtungen in Reihe geschaltet werden können, wodurch wiederum die Reichweite des Fahrzeuges basierend auf der durch die Speichervorrichtung zur Verfügung stehenden elektrischen Leistungen entsprechend der Anzahl der in Reihe geschalteten Speichervorrichtungen erhöht werden kann.
  • Es ist des Weiteren denkbar, dass wenigstens der erste Steckverbinder oder auch der zweite Steckverbinder mit einem Übertragungskabel zur Distanzüberbrückung zwischen dem Steckverbinder und einem Anschlusselement eines Fahrzeuges oder zwischen den Steckverbindern einzelner Speichervorrichtungen verbindbar ist. Vorteilhaft ist ein derartiges Übertragungskabel bzw. Kabel ein Bestandteil der Steckverbindung selbst, welche neben dem ersten bzw. zweiten Steckverbinder auch das Anschlusselement des Fahrzeuges, welches ebenfalls in Form eines Steckverbinders vorliegt, aufweist. So ist es beispielsweise denkbar, dass das Übertragungskabel selbst beidseitig mit einem jeweiligen Steckverbinder und insbesondere einem weiblichen sowie einem männlichen Steckverbinder verbunden ist, welche in das entsprechende Gegenstück an der Speichervorrichtung bzw. dem Fahrzeug eingesteckt werden, um eine Datenübertragung bzw. elektrische Energieübertragung zwischen der Speichervorrichtung und dem Fahrzeug und insbesondere dem Bordnetz des Fahrzeuges bzw. dem Fahrzeugmanagementsystem zu ermöglichen. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Übertragungskabel ein fester Bestandteil der Speichervorrichtung selbst ist, sodass lediglich an dem freien Ende des Übertragungskabels, das bedeutet an dem Ende des Übertragungskabels, welches nicht in der Speichervorrichtung integriert ist, ein Steckverbinder zum Verbinden des Übertragungskabels und demzufolge der Speichervorrichtung mit dem elektrisch antreibbaren Fahrzeug, vorhanden ist.
  • Des Weiteren ist es denkbar, dass das Übertragungskabel selbst einen Belüftungskanal aufweist, um die Wärmeenergie der Speichervorrichtung abzutransportieren. Demzufolge ist es möglich, dass die Speichervorrichtung ein Thermomanagementsystem und insbesondere ein Kühlsystem aufweist, um die Wärmeenergie beispielsweise mit Hilfe einer Luftzufuhr aus dem Fahrgastraum abzuleiten. Hierbei ist es möglich, dass beispielsweise der Steckverbinder der Speichervorrichtung und insbesondere das Anschlusselement des Fahrzeuges sowie auch vorteilhaft ein eventuell zwischen dem Steckverbinder der Speichervorrichtung und dem Anschlusselement des Fahrzeuges angeordnetes Kabel einen zusätzlichen Kanal zum Abtransport der Wärmeenergie aus der Speichervorrichtung aufweist. Hierbei kann vorteilhaft die Wärmeenergie, welche insbesondere beim Umwandlungsprozess der chemischen Energie in elektrische Energie erzeugt wird, über diesen zusätzlichen Kanal bzw. Lüftungskanal aus der Speichervorrichtung und insbesondere einen Bereich der Speichervorrichtung abtransportiert werden. Dabei ist möglich, dass die Wärmeenergie der Speichervorrichtung über den Steckverbinder der Speichervorrichtung, eventuell das Übertragungskabel und auch das Anschlusselement des Fahrzeuges beispielsweise in einen Bereich der Radkästen oder auch in einen Bereich des Kofferraumes des Fahrzeuges abgeleitet wird. Des Weiteren ist es möglich, dass die Speichervorrichtung aktiv gekühlt wird, indem beispielsweise die über das Fahrzeug auch in den Fahrgastraum eingebrachte Kühlungsluft, erzeugt beispielsweise durch eine Klimaanlage des Fahrzeuges, ebenfalls über das Anschlusselement des Fahrzeuges und eventuell das Übertragungskabel und den entsprechenden Kühlkanal des Übertragungskabels bis zu dem Steckverbinder der Speichervorrichtung übertragen wird, um die Speichervorrichtung zumindest während eines Betriebes der Speichervorrichtung zu temperieren und insbesondere zu kühlen. Hierdurch wird vorteilhaft eine Überhitzung der Speichervorrichtung, welche in einer Beschädigung der Speichervorrichtung oder in einer zu schnellen Entladung der Speichervorrichtung resultieren kann, verhindert.
  • Es ist des Weiteren möglich, dass im Rahmen der Erfindung die Speichervorrichtung Arretierungselemente zum Arretieren der Speichervorrichtung mit einem Anordnungsbereich des Fahrzeuges aufweist. Ein derartiger Anordnungsbereich des Fahrzeuges kann sich beispielsweise im Kofferraum und insbesondere auf dem Kofferraumboden befinden bzw. der Anordnungsbereich des Fahrzeuges ist der Kofferraumboden selbst. Der Anordnungsbereich ist insbesondere der Bereich des Fahrzeuges, auf welchem die Speichervorrichtung derart angeordnet werden kann, dass bei einem Fortbewegen des Fahrzeuges und auch im Falle eines Fahrzeugunfalles die Speichervorrichtung fest mit dem Fahrzeug verbunden ist, um ein Umherfliegen der Speichervorrichtung innerhalb des Fahrzeuges zu vermeiden und damit die Verletzungsgefahr der im Fahrzeug befindlichen Passagiere zu minimieren. Derartige Arretierungselemente können beispielsweise Vorsprünge, Nuten, Pins, Schrauben, Schienen und Vergleichbares sein, welche in ein entsprechendes Gegenstück des Anordnungsbereiches des Fahrzeuges eingreifen bzw. einklicken bzw. einrasten können.
  • Vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Speichervorrichtung mit jedem Elektrofahrzeug verbunden und folglich in jedem Elektrofahrzeug verwendet werden, welches mit einem geeigneten Anschlusselement zum Anschließen der Speichervorrichtung versehen ist.
  • Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Speichervorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt jeweils schematisch:
  • 1: eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Speichervorrichtung.
  • In der 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Speichervorrichtung 1 gezeigt, welche ein Gehäuse 2 sowie ein erstes Transportmittel 3.1, welches in Form eines Griffes ausgestaltet ist, sowie ein zweites Transportmittel 3.2, welches in Form von Rädern ausgestaltet ist, aufweist. An dem Gehäuse 2 ist ein erster Steckverbinder 4 angeordnet, welcher zwei Kommunikationsports 4.1 sowie zwei Energieports 4.2 und einen Lüftungsport bzw. Lüftungskanal 4.3 aufweist. Der Kommunikationsport 4.1 bzw. die beiden Kommunikationsports 4.1 dienen dazu, einen Datenaustausch zwischen dem Batteriemanagementsystem 10 der Speichervorrichtung 1 und dem hier nicht gezeigten Fahrzeugmanagementsystem bzw. Motormanagementsystem eines elektrisch antreibbaren Fahrzeuges beim Verbinden der Speichervorrichtung 1 mit dem hier nicht gezeigten Fahrzeug zu ermöglichen. Dazu wird lediglich ein Anschlusselement des Fahrzeuges, welches insbesondere ebenfalls in Form eines Steckverbinders vorliegt, mit dem ersten Steckverbinder 4 verbunden. Der Energieport 4.2 bzw. die Energieports 4.2 des ersten Steckverbinders 4 dienen dazu, elektrische Energie der Speichervorrichtung 1 an ein Bordnetz und insbesondere ein Traktionsbordnetz des elektrisch antreibbaren Fahrzeuges zu übertragen, um dieses Bordnetz und insbesondere einen Elektromotor des elektrisch antreibbaren Fahrzeuges soweit mit elektrischer Energie zu versorgen, dass eine Weiterfahrt des Fahrzeuges zumindest über eine Distanz von vorteilhaft 20 km bis 40 km und besonders vorteilhaft bis 50 km ermöglicht werden kann. Des Weiteren weist die Speichervorrichtung 1 einen zweiten Steckverbinder 5 auf, welcher ebenfalls über einen Kommunikationsport 5.1 und insbesondere zwei Kommunikationsports 5.1 sowie einen Energieport 5.2 und vorteilhaft zwei Energieports 5.2 sowie einen Lüftungsport 5.3 bzw. Lüftungskanal 5.3 verfügt. Die Funktion der Kommunikationsports 5.1 entspricht im Wesentlichen der Funktion der Kommunikationsports 4.1 des ersten Steckverbinders und dient vorteilhaft dazu, Daten zwischen der Speichervorrichtung 1 und einer weiteren hier nicht gezeigten Speichervorrichtung, welche mit der Speichervorrichtung 1 in Reihe geschaltet werden kann, zu ermöglichen. Demzufolge dient auch der Energieport 5.2 des zweiten Steckverbinders 5 dazu, elektrische Energie der zweiten hier nicht gezeigten Speichervorrichtung, welche mit der Speichervorrichtung 1 in Reihe oder parallel geschaltet ist, von der zweiten Speichereinrichtung zu der in 1 gezeigte Speichervorrichtung 1 und von dieser zu dem Bordnetz des Fahrzeuges zu übertragen. Der Lüftungsport 5.3 bzw. Lüftungskanal 5.3 dient, wie auch der Lüftungskanal 4.3 dazu, die Speichervorrichtung 1 bzw. die mit der Speichervorrichtung 1 in Reihe geschaltete weitere Speichervorrichtung zu temperieren und insbesondere zu kühlen, sodass die durch die Umwandlung der chemischen Energie in elektrische Energie erzeugte Abwärme von den Speichervorrichtungen abgeführt werden kann, um ein Überhitzen und damit eine Beschädigung der Speichervorrichtungen zu verhindern. Wie in der 1 gezeigt, ist es denkbar, dass der zweite Steckverbinder 5 mit einem Übertragungskabel 6 verbunden ist, welches wiederum mit der ersten Speichervorrichtung 1 verbunden ist, sodass der zweite Steckverbinder 5 direkt an dem Ende des Übertragungskabels 6 angeordnet ist, welches nicht mit der Speichervorrichtung 1 verbunden ist. So wäre es auch denkbar, dass der erste Steckverbinder 4 ein hier nicht gezeigtes Übertragungskabel aufweist, welches sich folglich zwischen dem ersten Steckverbinder 4 und der Speichervorrichtung 1 erstrecken würde. Auch wäre es denkbar, dass der zweite Steckverbinder 5 direkt an dem Gehäuse 2 der Speichervorrichtung 1 angeordnet ist, sodass auf die Verwendung eines Übertragungskabels 6 vollständig verzichtet werden kann. Die Verwendung von Übertragungskabeln 6 zwischen den Steckverbindern 5 bzw. 4 und der Speichervorrichtung 1 dient jedoch vorteilhaft dazu, Distanzen zwischen der Speichervorrichtung 1 und dem Anschlusselement des Fahrzeuges sowie der Speichervorrichtung 1 und einer weiteren Speichervorrichtung zu überbrücken, sodass die Speichervorrichtung 1 sowie auch eine weitere Speichervorrichtung variabel und unabhängig von der Positionierung der Speichervorrichtung 1 und unabhängig von der Positionierung des Anschlusselementes innerhalb des Fahrzeuges angeordnet werden können. Mittels dem in der 1 gezeigten Tragegriff 3.1, welcher vorteilhaft als Teleskopgriff ausgestaltet ist, ist es möglich, die Speichervorrichtung 1 manuell zu händeln, das heißt, entweder anzuheben und über eine gewisse Distanz zu tragen oder auch in Form eines Trollis über die Räder 3.2 entlang einer Strecke zu rollen bzw. zu ziehen. Der Griff 3.1 ist dabei vorteilhaft in dessen Höhe justierbar, sodass er auf die Größe der Person individuell einstellbar ist. Vorteilhaft kann der Griff 3.1 vollständig in das Gehäuse 2 der Speichervorrichtung 1 eingeschoben werden, um bei einem Einbau der Speichervorrichtung 1 innerhalb eines Bereiches des Fahrzeuges diesen Einbau nicht zu erschweren und gegebenenfalls variable Einbausituation zu gewährleisten. Des Weiteren weist die Speichervorrichtung 1 ein Batteriemanagementsystem 10 auf, welches insbesondere über den ersten Steckverbinder 4 und demzufolge über die Kommunikationsports 4.1 mit einem Fahrzeugmanagementsystem bzw. einem Motormanagementsystem des Fahrzeuges in Kommunikationsverbindung steht, um Daten entsprechend zwischen der Speichervorrichtung 1 und dem Fahrzeug auszutauschen. Das Batteriemanagementsystem 10 weist beispielsweise eine Anpassungseinrichtung 11 auf, welche in Form eines Hochsetzstellers ausgebildet sein kann. Die Anpassungseinrichtung 11 dient vorteilhaft dazu, eine Spannung der Speichervorrichtung 1 im Hinblick auf eine Spannung des Bordnetzes hochzustellen. Des Weiteren weist das Batteriemanagementsystem 10 beispielsweise eine Speichereinrichtung 12 auf, welche dazu dient, die Daten zumindest kurzfristig und vorteilhaft langfristig, das heißt über mehrere Stunden bis mehrere Wochen oder Monate hinweg, auslesbar zu speichern. Dabei werden beispielsweise Daten über das Ladeintervall der Speichervorrichtung, der Ladezeitraum oder auch Entladezeitraum, den Hersteller der Speichervorrichtung, das Alter der Speichervorrichtung usw. gespeichert. Auch ist es denkbar, abzuspeichern, mit welchem Fahrzeugtyp die Speichervorrichtung 1 verbunden wurde, um als Reservebatterie zu dienen. Des Weiteren ist es möglich, dass das Batteriemanagementsystem 10 eine Diagnoseeinrichtung 13 aufweist, welches derart in Kommunikationsverbindung mit dem Fahrzeugmanagementsystem bzw. dem Motormanagementsystem steht, um zu ermitteln, welche Spannung bzw. elektrische Energie das Bordnetz des Fahrzeuges benötigt, um eine Weiterfahrt des Fahrzeuges bis beispielsweise zu einer nächstgelegenen Ladestation oder auch einer Batteriewechselstation zu ermöglichen. Daraufhin ist es möglich, dass die von der Diagnoseeinrichtung ermittelten bzw. ausgewerteten Daten einer Einstelleinrichtung 14 dem Batteriemanagementsystem 10 zur Verfügung gestellt werden, welches die Entladeleistung der Speichervorrichtung 1 derart einstellt bzw. regelt, dass das Fahrzeug, mit welchem die Speichervorrichtung 1 verbunden ist, eine definierte Strecke überwinden bzw. weiterfahren kann, um bis zur nächsten Ladestation bzw. bis zum nächsten Traktionsbatteriewechselsystem zu gelangen. Die Diagnoseeinrichtung 13 dient vorteilhaft auch dazu, die Funktionsfähigkeit der Speichervorrichtung 1 zu diagnostizieren, um insbesondere eine Überlastung der Speichervorrichtung 1 zu verhindern. So ist auch möglich, dass die Diagnoseeinrichtung 13 erkennt, welche galvanischen Zellen der Speichervorrichtung 1 beschädigt sind und ob die Speichereinrichtung 1 überhaupt noch als Ersatz bzw. Reservebatterie verwendet werden kann.
  • Des Weiteren weist die Speichervorrichtung 1 wenigstens ein Arretierungselement 7 auf, welches in Form eines Vorsprunges sich von dem Gehäuse 2 der Speichervorrichtung 1 weg erstreckt, um in eine entsprechende Ausnehmung eines Anordnungsbereiches des Fahrzeuges einzugreifen, um die Speichervorrichtung vorteilhaft lösbar mit dem Anordnungsbereich des Fahrzeuges zu verbinden, wodurch ein Verrutschen bzw. ein ungewolltes Bewegen der Speichervorrichtung 1 innerhalb des Fahrzeuges und insbesondere auf dem Anordnungsbereich des Fahrzeuges vermieden wird.

Claims (10)

  1. Speichervorrichtung (1) zum Speichern von elektrischer Energie zum Versorgen eines Elektromotors eines elektrisch antreibbaren Fahrzeuges mit elektrischer Energie, wobei die Speichervorrichtung (1) mindestens eine galvanische Zelle sowie ein Batteriemanagementsystem (10) wenigstens zur automatischen Diagnose einer erforderlichen Spannung eines Bordnetzes des Fahrzeuges oder zur automatischen Anpassung der elektrischen Energie und Spannung der Speichervorrichtung (1) an die ermittelte Spannung aufweist.
  2. Speichervorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung (1) eine wieder aufladbare Batterie und insbesondere eine Reservebatterie ist.
  3. Speichervorrichtung (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung (1) eine elektrische Ladekapazität von ca. 1 kWh bis 5 kWh und eine Entladeleistung von ca. 10 kW bis 50 kW aufweist.
  4. Speichervorrichtung (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung (1) ein Gewicht zwischen ca. 10 kg bis 25 kg aufweist
  5. Speichervorrichtung (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung wenigstens ein Transportmittel (3.1, 3.2) zum einfachen Transportieren der Speichervorrichtung (1) aufweist.
  6. Speichervorrichtung (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung (1) einen ersten Steckverbinder (4) zur Anbindung der Speichervorrichtung (1) an das Fahrzeug aufweist, wobei der erste Steckverbinder (4) ein universeller Steckverbinder (4) ist, welcher zumindest einen Kommunikationsport (4.1) wenigstens zur Datenübertragung zwischen der Speichervorrichtung (1) und einem Fahrzeugmanagementsystem des Fahrzeuges und/oder einen Energieport (4.2) zur Übertragung der elektrischen Energie von der Speichervorrichtung (1) zu einem Bordnetz des Fahrzeuges aufweist.
  7. Speichervorrichtung (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung (1) einen zweiten Steckverbinder (5) zur Anbindung einer weiteren Speichervorrichtung zur Ermöglichung einer Reihen- oder Parallelschaltung der Speichervorrichtungen aufweist.
  8. Speichervorrichtung (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der erste Steckverbinder (4) oder der zweite Steckverbinder (5) mit einem Übertragungskabel (6) zur Distanzüberbrückung zwischen dem ersten Steckverbinder (4) und einem Anschlusselement eines Fahrzeuges oder zwischen den Steckverbindern (4, 5) einzelner Speichervorrichtung verbindbar ist.
  9. Speichervorrichtung (1) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungskabel (6) einen Belüftungskanal aufweist, um Wärmeenergie der Speichervorrichtung (1) abzutransportieren.
  10. Speichervorrichtung (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung (1) Arretierungselemente (7) zum Arretieren der Speichervorrichtung (1) mit einem Anordnungsbereich des Fahrzeuges aufweist.
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