DE102017203813A1

DE102017203813A1 - Energiespeichersystem, Verwendung eines Energiespeichersystems, Ladevorrichtung, System und Verfahren zum Laden eines Energiespeichers

Info

Publication number: DE102017203813A1
Application number: DE102017203813.6A
Authority: DE
Inventors: Yvan Gauthier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-03-08
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2018-09-13
Also published as: CN110352522A; WO2018162235A1; EP3593396A1; US20210142949A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von Energiespeichersystem, einer Verwendung eines Energiespeichersystems, einer Ladevorrichtung, einem System und einem Verfahren zum Laden eines Energiespeichers aufweisend einen wiederaufladbaren Energiespeicher (1), wobei der Energiespeicher (1) eine drehbar gelagerte erste Rolle (2) und eine Folie (4) mit Elektroden (60, 61, 63, 65, 66) aufweist, wobei die Folie (4) zumindest teilweise auf der ersten Rolle (2) gewickelt angeordnet ist.

Description

Feld der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Energiespeichersystem, eine Verwendung eines Energiespeichersystems, eine Ladevorrichtung, ein System und ein Verfahren zum Laden eines Energiespeichers gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
Stand der Technik
US 2009/0268368 zeigt einen gerollten Folienkondensator. Der Folienkondensator weist zwei dielektrische Folien auf, die jeweils mit einem metallischen Elektrodenfilm beschichtet sind.
Wiederaufladbare Energiespeicher, beispielsweise Kondensatoren und/oder Batteriesysteme, finden sowohl in stationären Anwendungen, wie Windkraftanlagen oder Solarenergiesystemen, als auch in Kraftfahrzeugen, wie Hybridfahrzeuge oder Elektrofahrzeuge, oder in Elektronikgeräten, wie Laptops oder Mobiltelefonen, Anwendung.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem Energiespeichersystem aufweisend einen wiederaufladbaren Energiespeicher.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass der Energiespeicher eine drehbar gelagerte erste Rolle und eine Folie mit Elektroden aufweist, wobei die Folie zumindest teilweise auf der ersten Rolle gewickelt angeordnet ist.
Hintergrund der Erfindung ist, die gewickelten Elektroden des Energiespeichers abzuwickeln und wieder aufzuwickeln. Dadurch sind die Elektroden, insbesondere zum Laden, flächig in Kontakt bringbar mit einem Ladungsübertragungsmittel und/oder einer Elektronenquelle.
Erfindungsgemäß ist die Ladezeit verkürzbar und Ladeverluste sind reduzierbar.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Energiespeichersystem ein Aufnahmemittel für die Folie auf, das von der ersten Rolle beabstandet ist. Dadurch ist die Folie von der ersten Rolle abwickelbar und von dem Aufnahmemittel aufnehmbar.
Vorzugsweise weist das Aufnahmemittel eine drehbar gelagerte zweite Rolle auf, die mit der Folie verbunden ist, wobei die Folie aufwickelbar ist auf die zweite Rolle. Somit ist die Folie zum Laden von der ersten Rolle abwickelbar und auf die zweite Rolle aufwickelbar.
Ferner ist es von Vorteil, wenn das Aufnahmemittel einen Drehmotor aufweist zum Abrollen der Folie von der ersten Rolle und Aufwickeln der Folie auf die zweite Rolle. Von Vorteil ist dabei, dass das Abwickeln der Folie von der ersten Rolle und das Aufwickeln der Folie auf die zweite Rolle automatisiert ausführbar ist.
Vorzugsweise ist der Drehmotor im Inneren der zweiten Rolle angeordnet. Dadurch ist das Energiespeichersystem kompakt ausführbar.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn der Energiespeicher ein Rückstellmittel, insbesondere ein Federelement, aufweist zum Abrollen der Folie von der zweiten Rolle und Aufwickeln der Folie auf die erste Rolle. Somit ist die erste Rolle zum Aufwickeln der Folie antreibbar von dem Rückstellmittel, insbesondere rein mechanisch.
Ferner ist es von Vorteil, wenn das Energiespeichersystem eine dritte drehbar gelagerte Rolle aufweist, wobei die dritte drehbar gelagerte Rolle mit Elektronen beladbar ist, wobei die dritte Rolle zum Laden des Energiespeichers zumindest eine auf der Folie angeordnete Elektrode berührt, insbesondere wobei die dritte Rolle auf der Folie abrollt. Vorteilhafterweise berührt die dritte Rolle die Elektrode flächig. Dadurch wird eine gleichmäße Ladungsverteilung auf der Elektrode erreicht. Die Ladezeit ist verkürzbar und Ladeverluste reduzierbar.
Vorzugsweise sind die zweite Rolle und die dritte Rolle auf einem Träger drehbar gelagert angeordnet, wobei der Träger um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, wobei die Schwenkachse, die Drehachse der zweiten Rolle und die Drehachse der dritten Rolle beabstandet voneinander und im Wesentlichen parallel ausgerichtet sind. Von Vorteil ist dabei, dass die Ausrichtung des Trägers abhängig ist von der Drehrichtung der zweiten Rolle. Dabei schwenkt der Träger beim Aufwickeln der Folie auf die zweite Rolle in eine erste Schwenkwinkelposition und beim Abwickeln der Folie von der zweiten Rolle in eine zweite Schwenkwinkelposition.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn ein Schwenkwinkelbereich des Trägers begrenzt ist mittels eines ersten Begrenzungsmittels und eines zweiten Begrenzungsmittels, wobei die dritte Rolle die Folie berührt, wenn der Träger das erste Begrenzungsmittel berührt, wobei die dritte Rolle von der Folie beabstandet ist, wenn der Träger das zweite Begrenzungsmittel berührt. Vorteilhafterweise berührt der Träger das zweite Begrenzungsmittel in der ersten Schwenkwinkelposition und/oder der Träger berührt das erste Begrenzungsmittel in der zweiten Schwenkwinkelposition. Mittels der Begrenzungsmittel sind also definierte Schwenkwinkelpositionen des Trägers einstellbar.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Energiespeicher als Kondensator ausgeführt, wobei die Folie als Dielektrikum ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Folie sowohl als Trägermaterial für die Elektroden fungiert als auch als Dielektrikum. Somit ist der Energiespeicher kompakt ausführbar.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Energiespeicher als wiederaufladbare Batterie ausgeführt, wobei die Folie als Festkörperelektrolyt ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Folie sowohl als Trägermaterial für die Elektroden fungiert als auch als Elektrolyt. Somit ist der Energiespeicher kompakt ausführbar.
Der Kern der Erfindung bei der Verwendung eines Energiespeichersystems wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf das Energiespeichersystem gerichteten Ansprüche für ein Fahrzeug besteht darin, dass das Energiespeichersystem zumindest teilweise in einem Fahrzeug angeordnet wird.
Hintergrund der Erfindung ist, den Energiespeicher innerhalb des Fahrzeugs abwickelbar auszuführen. Dadurch ist die Ladezeit verkürzbar, da die Elektroden des Energiespeichers flächig kontaktierbar sind.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn in dem Fahrzeug ein elektronendurchlässiger Bereich angeordnet wird, insbesondere wobei das Energiespeichersystem vollständig in dem Fahrzeug angeordnet wird. Dadurch ist eine Elektronenquelle außerhalb des Fahrzeugs anordenbar. Der elektronendurchlässige Bereich ist für Elektronenstrahl der Elektronenquelle passierbar, so dass der Energiespeicher mittels der Elektronen ladbar ist.
Vorzugsweise wird der elektronendurchlässige Bereich in einem Fahrzeugboden des Fahrzeugs angeordnet. Somit ist die Elektronenquelle unterhalb des Fahrzeugs anordenbar.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Aufnahmemittel außerhalb des Fahrzeugs angeordnet, wobei das Fahrzeug eine Öffnung aufweist, wobei die Folie zumindest teilweise durch die Öffnung hindurchgeführt wird und mittels eines Koppelmittels mit der zweiten Rolle verbunden wird. Von Vorteil ist dabei, dass die zweite Rolle außerhalb des Fahrzeugs anordenbar ist. Somit ist der Drehmotor der zweiten Rolle von einer stationären Spannungsquelle antreibbar.
Der Kern der Erfindung bei der Ladevorrichtung für ein Energiespeichersystem, insbesondere wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf das Energiespeichersystem gerichteten Ansprüche, ist, dass die Ladevorrichtung eine Elektronenquelle aufweist, von der Elektronen auf zumindest eine Elektrode des Energiespeichersystems übertragbar sind.
Vorzugsweise ist die Elektronenquelle als eine Kathodenstrahlröhre ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass ein hochenergetischer Elektronenstrahl zum Laden des Energiespeichers verwendbar ist. Somit ist die Ladezeit verkürzbar. Die Elektronen sind berührungslos übertragbar.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ladevorrichtung zur Positionierung der Ladevorrichtung relativ zum Energiespeichersystem in einem Mobilteil angeordnet, insbesondere wobei die Ladevorrichtung zumindest einen Sensor zur Positionsbestimmung aufweist. Dadurch ist die Positionierung der Ladevorrichtung relativ zum Energiespeichersystem automatisiert ausführbar.
Der Kern der Erfindung bei dem System zum Laden eines Energiespeichers, ist, dass das System ein Energiespeichersystem wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf das Energiespeichersystem gerichteten Ansprüche und eine Ladevorrichtung wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf die Ladevorrichtung gerichteten Ansprüche aufweist.
Hintergrund der Erfindung ist, die Elektroden des Energiespeichers zum Laden abzuwickeln und flächig zu kontaktieren. Dadurch ist die Ladezeit verkürzbar.
Der Kern der Erfindung bei dem Verfahren zum Laden eines Energiespeichers, insbesondere eines Energiespeichersystems wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf das Energiespeichersystem gerichteten Ansprüche, ist, dass in einem ersten Verfahrensschritt eine zumindest eine Elektrode aufweisende Folie des Energiespeichers abgewickelt wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt die Folie wieder aufgewickelt wird und dabei die zumindest eine Elektrode Elektronen aufnimmt.
Hintergrund der Erfindung ist die Elektrode des Energiespeichers flächig zu kontaktieren, um eine gleichmäßige Verteilung der Elektronen auf der Elektrode zu bewirken. Vorteilhafterweise ist dadurch die Ladezeit verkürzbar.
Vorzugsweise rollt im zweiten Verfahrensschritt eine Elektronen aufweisende dritte Rolle auf der Folie ab und gibt Elektronen an die zumindest eine Elektrode ab. Vorteilhafterweise wird dabei aufgrund des triboelektrischen Effekts die Elektrode geladen. Vorzugsweise weist die dritte Rolle eine kleinere Elektronenaffinität auf als die auf der Folie angeordnete Elektrode.
Ferner ist es von Vorteil, wenn eine Elektronenquelle Elektronen zum Laden des Energiespeichers generiert, insbesondere wobei die Elektronenquelle die dritte Rolle mit Elektronen belädt. Vorteilhafterweise wird die dritte Rolle kontaktlos mittels eines Elektronenstrahls der Elektronenquelle beladen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden Abschnitt wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf die die Erfindung aber in ihrem Umfang nicht beschränkt ist, erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Energiespeichersystems in einem ersten Verfahrensschritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Laden eines Energiespeichers;
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems zum Laden eines Energiespeichers in einem zweiten Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Laden eines Energiespeichers;
3 eine Detailansicht einer Elektronenquelle 20 und einer dritten Rolle 7 des erfindungsgemäßen Systems zum Laden eines Energiespeichers in Seitenansicht;
4 ein Fahrzeug 30 mit einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems zum Laden eines Energiespeichers;
5 ein Fahrzeug 30 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems zum Laden eines Energiespeichers;
6a eine Detailansicht einer Folie 4 eines Energiespeichers 1 und
6b eine Seitenansicht der Folie 4 des Energiespeichers 1.

Ausführungsformen der Erfindung
In 1 sind ein Energiespeicher 1, der eine erste drehbar gelagerte Rolle 2 und eine Folie 4 aufweist, ein Aufnahmemittel 12, aufweisend eine zweite drehbar gelagerte Rolle 11, und eine dritte drehbar gelagerte Rolle 7 des erfindungsgemäßen Energiespeichersystems dargestellt.
Die Folie 4 ist als Dielektrikum eines Kondensators beziehungsweise als Festelektrolyt einer Batterie ausgeführt, beispielsweise aus Kunststofffolie. Die Folie 4 ist mit zumindest einer Elektrode (60, 61, 63, 65, 66) verbunden, insbesondere beschichtet.
Ein erster Endabschnitt der Folie 4 ist mit der ersten Rolle 2 verbunden und zumindest teilweise um die erste Rolle 2 gewickelt angeordnet. Ein zweiter Endabschnitt der Folie 4 ist mit der zweiten Rolle 11 verbunden und zumindest teilweise um die zweite Rolle 11 gewickelt angeordnet. Die Folie 4 verbindet also die erste Rolle 2 mit der zweiten Rolle 11. Dabei sind die erste Rolle 2 und die zweite Rolle 11 beabstandet voneinander angeordnet.
Die zweite Rolle 11 und die dritte Rolle 7 sind an zwei gegenüberliegenden Endbereichen eines schwenkbaren Trägers 8 angeordnet und jeweils drehbar an diesem gelagert. Die Schwenkachse 10 des Trägers 8 ist dabei zwischen der Drehachse 14 der zweiten Rolle 11 und der Drehachse 6 der dritten Rolle 7 angeordnet. Der Schwenkwinkelbereich des Trägers 8 ist begrenzt mittels eines ersten Begrenzungsmittels 5 und eines zweiten Begrenzungsmittels 9.
Die Drehachsen (3, 6, 14) der Rollen (2, 7, 11) und die Schwenkachse 10 des Trägers 8 sind parallel und jeweils beabstandet voneinander angeordnet. Dabei drehen die erste Rolle 2 und die zweite Rolle 11 gleichsinnig.
Im Inneren der drehbar gelagerten ersten Rolle 2 ist ein Rückstellmittel 15, insbesondere ein Federelement, angeordnet, das eine Rückstellkraft auf die erste Rolle 2 ausübt, so dass die erste Rolle 2, nachdem die Folie 4 zumindest teilweise abgewickelt wurde, diese wieder aufwickelt.
Im Inneren der drehbar gelagerten zweiten Rolle 11 ist ein Drehmotor 13, insbesondere ein elektrischer Drehmotor, angeordnet, mittels dessen die zweite Rolle 11 drehbar ist. Dadurch ist die Folie 4 von der ersten Rolle 2 abwickelbar und auf die zweite Rolle 11 aufwickelbar, insbesondere entgegen der Rückstellkraft des Rückstellmittels 15. Das Aufnahmemittel 12 für die Folie 4 weist die zweite Rolle 11 und den Drehmotor 13 auf.
In einem ersten Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Laden eines Energiespeichers wird mittels des Drehmotors 13 die Folie von der ersten Rolle 2 abgewickelt und auf die zweite Rolle 11 aufgewickelt. Dabei wird der Träger 8 um einen ersten Schwenkwinkel ausgelenkt, insbesondere bis der Träger 8 das zweite Begrenzungsmittel 9 berührt, so dass die dritte Rolle 7 von der Folie 4 beabstandet ist. Der erste Verfahrensschritt ist abgeschlossen, wenn die Folie 4 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, von der ersten Rolle 2 abgewickelt ist.
In 2 ist ein System zum Laden eines Energiespeichers in einem zweiten Verfahrensschritt dargestellt.
Das System zum Laden eines Energiespeichers weist den Energiespeicher 1, die zweite Rolle 11, die dritte Rolle 7, den Träger 8, das erste Begrenzungsmittel 5 und das zweite Begrenzungsmittel 9 und eine Ladevorrichtung, aufweisend zumindest eine Elektronenquelle 20, insbesondere eine Kathodenstrahlröhre auf. Dabei ist die Elektronenquelle 20 derart ausgerichtet angeordnet, dass ein von der Elektronenquelle 20 emittierter Elektronenstrahl 21 im zweiten Verfahrensschritt auf die dritte Rolle 7 trifft.
Im zweiten Verfahrensschritt wird die zweite Rolle 11 von dem Drehmotor 13 entkoppelt. Aufgrund der Rückstellkraft des Federelements 15 wird die Folie 4 von der zweiten Rolle 11 abgewickelt und auf die erste Rolle 2 aufgewickelt. Im zweiten Verfahrensschritt kehrt sich also die Drehrichtung der ersten und zweiten Rolle (2, 11) im Vergleich zum ersten Verfahrensschritt um.
Der Träger 8 wird in zu der Schwenkrichtung im ersten Verfahrensschritt entgegengesetzter Schwenkrichtung um einen zweiten Schwenkwinkel ausgelenkt, bis der Träger 8 das erste Begrenzungsmittel 5 berührt. Dadurch wird die dritte Rolle 7 derart ausgelenkt, dass die dritte Rolle 7 die Folie 4 und/oder zumindest eine auf der Folie 4 angeordnete Elektrode (60, 61, 63, 65, 66) berührt. Die dritte Rolle 7 rollt also auf der Folie 4 ab, nachdem die Folie 4 von der zweiten Rolle 11 abgewickelt wurde und bevor die Folie 4 auf die erste Rolle 2 aufgewickelt wird. Dabei ist die dritte Rolle 7 zumindest teilweise zwischen der ersten Rolle 2 und der zweiten Rolle 11 angeordnet. Die dritte Rolle 7 und die zweite Rolle 11 drehen gegensinnig.
Zumindest eine Elektrode (60, 61, 63, 65, 66) ist auf der der dritten Rolle 7 zugewandten Seite der Folie 4 angeordnet, so dass die Elektrode (60, 61, 63, 65, 66) die dritte Rolle 7 im zweiten Verfahrensschritt berührt.
Vorzugsweise weist die dritte Rolle 7 eine kleinere Elektronenaffinität auf als die auf der Folie 4 angeordnete Elektrode, beispielsweise ist die dritte Rolle aus Glas oder Acrylglas ausgeführt und die Elektrode ist als metallische Beschichtung der Folie 4 ausgeführt.
Im zweiten Verfahrensschritt werden Elektronen von der Elektronenquelle 20 auf die dritte Rolle 7 übertragen. Diese Elektronen werden von der dritten Rolle 7 an die auf der Folie 4 angeordnete Elektrode abgegeben, während die dritte Rolle 7 auf der Folie 4 abrollt.
3 zeigt eine Seitenansicht der Elektronenquelle 20 und der dritten Rolle 7. Die dritte Rolle 7 ist an dem Träger 8 drehbar gelagert, vorzugsweise weist der Träger 8 eine Gabel auf, zwischen deren Holmen die dritte Rolle 7 angeordnet ist. Der Elektronenstrahl 21 der Elektronenquelle 20 wird von der Elektronenquelle 20 derart aufgefächert, dass er die dritte Rolle 7 entlang ihrer Längsseite bestrahlt, insbesondere die volle Höhe der dritten Rolle 7 bestrahlt. Vorzugsweise ist der Elektronenstrahl 21 dreieckförmig aufgefächert.
In 4 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zum Laden eines Energiespeichers in einem Fahrzeug 30 dargestellt.
In dem Fahrzeug 30 sind der Energiespeicher 1 mit der Folie 4, das Aufnahmemittel 12, die dritte Rolle 7 und der Träger 8 angeordnet, insbesondere unterhalb zumindest eines Sitzes des Fahrzeugs 30. Eine Bodenplatte des Fahrzeugs 30 weist einen elektronendurchlässigen Abschnitt, insbesondere eine Öffnung, auf.
Das Fahrzeug 30 ist auf einer Fahrbahn 32 verfahrbar angeordnet. Die Fahrbahn 32 weist einen elektronendurchlässigen Abschnitt 31, insbesondere eine Öffnung, auf, unterhalb dessen die Elektronenquelle 20 angeordnet ist.
Das Fahrzeug 30 wird zum Laden derart über der Elektronenquelle 20 positioniert, dass der von der Elektronenquelle 20 emittierte Elektronenstrahl 21 den elektronendurchlässigen Abschnitt 31 in der Fahrbahn 32 und den elektronendurchlässigen Abschnitt in dem Fahrzeug 30 passiert, auf die dritte Rolle 7 trifft und diese bestrahlt.
In 5 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zum Laden eines Energiespeichers in einem Fahrzeug 30 dargestellt.
Das Fahrzeug 30 ist auf einer Fahrbahn 42 verfahrbar angeordnet. Die Fahrbahn 42 weist zumindest eine Öffnung 41 auf.
In dem Fahrzeug 30 ist der Energiespeicher 1 mit der ersten Rolle angeordnet. Das Aufnahmemittel 12, die dritte Rolle 7, der Träger 8 und die Elektronenquelle 20 sind in einem Mobilteil 48 unterhalb der Fahrbahn 42 angeordnet. Das Mobilteil 48 ist verfahrbar unterhalb der Fahrbahn 42 angeordnet. Vorzugsweise ist das Mobilteil 48 mittels Rädern (46, 47) auf Schienen 45 verfahrbar angeordnet.
Das Mobilteil 48 weist einen Sensor 49 zur Positionsbestimmung auf. Mittels des Sensors 49 ist die Position des Mobilteils 48 relativ zum Fahrzeug 30 beziehungsweise relativ zum Energiespeicher 1 bestimmbar. Somit ist die Position des Mobilteils 48 an die Position des Fahrzeugs 30 beziehungsweise des Energiespeichers 1 anpassbar.
Die Folie 4 erstreckt sich durch eine Öffnung in einem Fahrzeugboden des Fahrzeugs 30 hindurch und ist mittels eines Koppelmittels 43 mit einer weiteren Folie 44 verbunden, die mit dem Aufnahmemittel 12, insbesondere der zweiten Rolle 11 verbunden ist. Dazu ist die Folie 4 und/oder die weitere Folie 44 durch die Ausnehmung 41 in der Fahrbahn 42 geführt.
Das Fahrzeug 30 wird zum Laden oberhalb des Mobilteils 48 geparkt. Das Mobilteil 48 wird derart unterhalb des Fahrzeugs 30 positioniert, dass die Folie 4 und/oder die weitere Folie 44 durch die Öffnung 41 in der Fahrbahn hindurchführbar ist und die Folie 4 und die weitere Folie 44 mittels des Koppelmittels 43 miteinander verbindbar sind.
Vorzugsweise erstreckt sich die Öffnung 41 in der Fahrbahn 42 entlang einer Verfahrrichtung des Mobilteils 48, insbesondere erstreckt sich die Öffnung 41 langgestreckt. Alternativ weist die Fahrbahn 42 mehrere Öffnungen auf, die entlang der Verfahrrichtung des Mobilteils 48 angeordnet sind.
In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Energiespeichersystem in dem Fahrzeug 30 angeordnet und lediglich die Elektronenquelle 20 ist in einem verfahrbaren Mobilteil unterhalb der Fahrbahn angeordnet. Vorzugsweise ist das Mobilteil mittels Rädern auf Schienen verfahrbar angeordnet.
Das Mobilteil weist einen Sensor zur Positionsbestimmung auf. Mittels des Sensors ist die Position des Mobilteils relativ zum Fahrzeug 30 beziehungsweise relativ zum Energiespeicher 1 bestimmbar. Somit ist die Position des Mobilteils an die Position des Fahrzeugs 30 beziehungsweise des Energiespeichers 1 anpassbar.
Der Fahrzeugboden des Fahrzeugs 30 weist einen elektronendurchlässigen Abschnitt, insbesondere eine Öffnung auf. Die Fahrbahn weist einen elektronendurchlässigen Abschnitt, insbesondere eine Öffnung, auf.
Vorzugsweise erstreckt sich der elektronendurchlässige Abschnitt in der Fahrbahn entlang einer Verfahrrichtung des Mobilteils, insbesondere erstreckt sich der elektronendurchlässige Abschnitt langgestreckt. Alternativ weist die Fahrbahn mehrere elektronendurchlässige Abschnitte auf, die entlang der Verfahrrichtung des Mobilteils angeordnet sind.
Das Fahrzeug 30 wird zum Laden oberhalb des Mobilteils geparkt. Das Mobilteil wird derart unterhalb des Fahrzeugs positioniert, dass der Elektronenstrahl 21 der Elektronenquelle den elektronendurchlässigen Abschnitt in der Fahrbahn und den elektronendurchlässigen Abschnitt in dem Fahrzeug 30 passiert und auf die dritte Rolle 7 trifft.
In 6a und 6b ist die Folie 4 mit den Elektroden (60, 61, 63, 65, 66) im Detail dargestellt. Auf jeder Seite der Folie 4 ist zumindest eine Elektrode (60, 61, 63, 65, 66) angeordnet. Dabei sind Elektroden (63, 65, 66) der Kathode auf der einen Seite der Folie 4 und Elektroden (60, 61) der Anode sind auf der gegenüberliegenden Seite der Folie 4 angeordnet. In 6a sind die Elektroden (60, 61) der Anode mit gestrichelten Linien dargestellt, da diese sich auf der vom Betrachter abgewandten Seite der Folie 4 befinden.
Die Elektroden (63, 65, 66) der Kathode und die Elektroden (60, 61) der Anode sind in einer Erstreckungsrichtung der Folie 4, insbesondere einer Wickelrichtung, in der die Folie 4 auf die erste Rolle 2 aufgewickelt ist, alternierend angeordnet. Dabei ist die Folie 4 sowohl in der Erstreckungsrichtung als auch in einer Querrichtung zu der Erstreckungsrichtung zwischen einer jeweiligen Elektrode (63, 65, 66) der Kathode und einer jeweiligen zu dieser Elektrode (63, 65, 66) nächstbenachbarten Elektrode (60, 61) der Anode angeordnet.
Vorzugsweise erstreckt sich jede Elektrode (60, 61, 63, 65, 66) gerade so weit in Wickelrichtung auf der Folie 4, dass sie im auf der ersten Rolle 2 aufgewickelten Zustand im Wesentlichen einmal die erste Rolle 2 umgibt. Die Breite der Elektroden (60, 61, 63, 65, 66) nimmt also in Wickelrichtung mit zunehmenden Durchmesser des Folienwickels auf der ersten Rolle 2 zu.
In der Erstreckungsrichtung der Folie 4 ist also zwischen den Elektroden (60, 61, 63, 65, 66) jeweils ein elektrodenfreier Folienabschnitt 64 angeordnet.
Die Elektroden (63, 65, 66) der Kathode sind auf der Folie 4 linksbündig und die Elektroden (60, 61) der Anode sind auf der Folie 4 rechtsbündig angeordnet. Somit erstrecken sich die Elektroden (60, 61, 63, 65, 66) in einer Querrichtung zur Wickelrichtung auf einer Seite bis zum Rand der Folie 4 und sind auf der gegenüberliegenden Seite vom Rand der Folie 4 beabstandet. Dadurch sind die Elektroden (60, 61, 63, 65, 66) der Kathode beziehungsweise der Anode seitlich kontaktierbar.
Die Folie 4 weist einen ersten Schutzfolienabschnitt 62 und einen zweiten Schutzfolienabschnitt 67 auf, die jeweils an einem jeweiligen Endbereich der Folie 4 angeordnet sind. Mittels des ersten Schutzfolienabschnitts 62 ist die Folie 4 mit der zweiten Rolle 11 verbunden. Mittels des zweiten Schutzfolienabschnitts 67 ist die Folie 4 mit der ersten Rolle 2 verbunden. Dabei ist der jeweilige Schutzfolienabschnitt (62, 67) zumindest breit genug ausgeführt, dass die jeweilige Rolle zumindest einmal umwickelbar ist mittels des jeweiligen Schutzfolienabschnitts (62, 67).
In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Folie zwei Folienlagen auf, die miteinander verbunden sind, insbesondere verklebt oder verschweißt. Auf einer ersten Folienlage ist einseitig zumindest eine Elektrode der Anode angeordnet und auf einer zweiten Folienlage ist einseitig zumindest eine Elektrode der Kathode angeordnet. Die Folienlagen sind dabei derart miteinander verbunden, dass zwischen den Elektroden der Anode und der Kathode jeweils Folie angeordnet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2009/0268368 [0002]

Claims

Energiespeichersystem aufweisend einen wiederaufladbaren Energiespeicher (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (1) eine drehbar gelagerte erste Rolle (2) und eine Folie (4) mit Elektroden (60, 61, 63, 65, 66) aufweist, wobei die Folie (4) zumindest teilweise auf der ersten Rolle (2) gewickelt angeordnet ist.
Energiespeichersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeichersystem ein Aufnahmemittel (12) für die Folie (4) aufweist, das von der ersten Rolle (2) beabstandet ist.
Energiespeichersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmemittel (12) eine drehbar gelagerte zweite Rolle (11) aufweist, die mit der Folie (4) verbunden ist, wobei die Folie (4) aufwickelbar ist auf die zweite Rolle (11).
Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmemittel (12) einen Drehmotor (13) aufweist zum Abrollen der Folie (4) von der ersten Rolle (2) und Aufwickeln der Folie (4) auf die zweite Rolle (11), insbesondere wobei der Drehmotor (13) im Inneren der zweiten Rolle (11) angeordnet ist.
Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (1) ein Rückstellmittel (15), insbesondere ein Federelement, aufweist zum Abrollen der Folie (4) von der zweiten Rolle (11) und Aufwickeln der Folie (4) auf die erste Rolle (2).
Energiespeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeichersystem eine dritte drehbar gelagerte Rolle (7) aufweist, wobei die dritte drehbar gelagerte Rolle (7) mit Elektronen beladbar ist, wobei die dritte Rolle (7) zum Laden des Energiespeichers (1) zumindest eine auf der Folie (4) angeordnete Elektrode (60, 61, 63, 65, 66) berührt, insbesondere wobei die dritte Rolle (7) auf der Folie (4) abrollt.
Energiespeichersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Rolle (11) und die dritte Rolle (7) auf einem Träger (8) drehbar gelagert angeordnet sind, wobei der Träger (8) um eine Schwenkachse (10) schwenkbar gelagert ist, wobei die Schwenkachse (10), die Drehachse (14) der zweiten Rolle (11) und die Drehachse (6) der dritten Rolle (7) beabstandet voneinander und im Wesentlichen parallel ausgerichtet sind.
Energiespeichersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwenkwinkelbereich des Trägers (8) begrenzt ist mittels eines ersten Begrenzungsmittels (5) und eines zweiten Begrenzungsmittels (9), wobei die dritte Rolle (7) die Folie (4) berührt, wenn der Träger (8) das erste Begrenzungsmittel (5) berührt, wobei die dritte Rolle (7) von der Folie (4) beabstandet ist, wenn der Träger (8) das zweite Begrenzungsmittel (9) berührt.
Energiespeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (1) als Kondensator ausgeführt ist, wobei die Folie (4) als Dielektrikum ausgeführt ist.
Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (1) als wiederaufladbare Batterie ausgeführt ist, wobei die Folie (4) als Festkörperelektrolyt ausgeführt ist.
Verwendung eines Energiespeichersystems nach einem der Ansprüche 1 bis 10 für ein Fahrzeug (30), dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeichersystem zumindest teilweise in einem Fahrzeug (30) angeordnet wird.
Verwendung eines Energiespeichersystems nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektronendurchlässiger Bereich in dem Fahrzeug (30), insbesondere in einem Fahrzeugboden des Fahrzeugs (30), angeordnet wird, insbesondere wobei das Energiespeichersystem in dem Fahrzeug (30) angeordnet wird.
Verwendung eines Energiespeichersystems nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmemittel (12) außerhalb des Fahrzeugs (30) angeordnet wird, wobei das Fahrzeug (30) eine Öffnung aufweist, wobei die Folie (4) zumindest teilweise durch die Öffnung hindurchgeführt wird und mittels eines Koppelmittels (43) mit der zweiten Rolle (11) verbunden wird.
Ladevorrichtung für ein Energiespeichersystem, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung eine Elektronenquelle (20) aufweist, insbesondere eine Kathodenstrahlröhre, von der Elektronen auf zumindest eine Elektrode (60, 61, 63, 65, 66) des Energiespeichersystems (1) übertragbar sind.
Ladevorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung zur Positionierung der Ladevorrichtung relativ zum Energiespeichersystem in einem Mobilteil (48) angeordnet ist, insbesondere wobei die Ladevorrichtung zumindest einen Sensor (49) zur Positionsbestimmung aufweist.
System zum Laden eines Energiespeichers (1), dadurch gekennzeichnet, dass das System ein Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und eine Ladevorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 15 aufweist.
Verfahren zum Laden eines Energiespeichers (1), insbesondere eines Energiespeichersystems nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt eine zumindest eine Elektrode (60, 61, 63, 65, 66) aufweisende Folie (4) des Energiespeichers (1) abgewickelt wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt die Folie (4) wieder aufgewickelt wird und dabei die zumindest eine Elektrode (60, 61, 63, 65, 66) Elektronen aufnimmt.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Verfahrensschritt eine Elektronen aufweisende dritte Rolle (7) auf der Folie (4) abrollt und Elektronen an die zumindest eine Elektrode (60, 61, 63, 65, 66) abgibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektronenquelle (20) Elektronen zum Laden des Energiespeichers (1) generiert, insbesondere wobei die Elektronenquelle (20) die dritte Rolle (7) mit Elektronen belädt.