DE102018002134A1

DE102018002134A1 - Change&Drive Batterie-Schnellwechselsystem für Elektro-Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102018002134A1
Application number: DE102018002134.4A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2019-09-19

Abstract

KurzfassungTechnisches Problem der Erfindung = technische Aufgabe und ZielsetzungDie Reichweite der Elektro-Kraftfahrzeuge für längere Fahrten sind durch die Ladekapazität der Batterien/Akkus begrenzt. Diese Fahrzeuge müssen die Fahrt unterbrechen. Um weiterfahren zu können, müssen die Batterien/Akkus über längeren Zeitraum mit neuer elektrischer Energie aufgeladen werden. Selbst wenn die Elektro-Fahrzeuge an Ladestationen mit elektrischer Energie übe ein Ladekabel geladen werden können, könnte auch durch einen Stromausfall das Laden der Elektro-Kraftfahrzeuge für den Zeitraum des Stromausfalles nicht möglich sein.Lösung des Problems:Wechseln von Akku/Batterie des Elektro-Kfz (PKWs und LKWs) wie beim Tanken auf der Tankstelle und weiterfahren ohne zu warten. Die Idee Elektroautos (bzw. Kraftfahrzeuge, einschl. LKWs) möglichst schnell mit so viel elektrischer Energie für die Weiterfahrt mittels neuer Batterien/Akkus an Akku-/Batterie-Schnellwechselsystemen auszustatten, wobei dies durch Austausch von verbrauchten Batterien bzw. Akkus gegen frisch geladene Akkus/Batterien erfolgt. Dies erfolgt wie auf Tankstellen und Werkstätten, die das umgehende Weiterfahren von Kraftfahrzeugen ermöglichen, wobei die entladenen bzw. Teilentladenen Batterien bzw. Akkus gegen vollgeladene Batterien bzw. Akkus ausgetauscht werden.Anwendungsgebiete- Tankstellen- Kfz-Werkstätte- Autobahn-Raststätten- Elektro-Kraftfahrzeuge- Verkehrsverbundsysteme (für öffentliche Verkehrsmittel, wie z.B. Busse)

Description

Wechseln von Akku/Batterie des Elektro-Kfz wie beim Tanken auf der Tankstelle und weiterfahren ohne zu warten.
Die Idee Elektroautos (bzw. Kraftfahrzeuge, einschl. LKWs) möglichst schnell mit so viel elektrischer Energie für die Weiterfahrt mittels neuer Batterien/Akkus an Akku-/Batterie-Schnellwechselsystemen auszustatten, wobei dies durch Austausch von verbrauchten Batterien bzw. Akkus gegen frisch geladene Akkus/Batterien erfolgt. Dies erfolgt wie auf Tankstellen und Werkstätten, die das umgehende Weiterfahren von Kraftfahrzeugen ermöglichen, wobei die entladenen bzw. Teilentladenen Batterien bzw. Akkus gegen vollgeladene Batterien bzw. Akkus ausgetauscht werden.
Problematik/Begründung der Idee bzw. des Konzepts/Verfahrens:
Die Reichweite der Elektro-Kraftfahrzeuge sind durch die Ladekapazität der Batterien/Akkus begrenzt. Durch die Weiterentwicklung von Elektrofahrzeugen entsteht ein großer Bedarf an Ladestationen (manchmal an diversen Parkplätze in der Stadt oder an manchen Tankstellen), wobei die lange Ladezeit die Fahrzeit unterbricht, da die Reichweite der Elektrofahrzeuge eingeschränkt ist. D.h. während der Ladezeit kann man mit dem Fahrzeug nicht weiterfahren, wenn kein Ersatz vorhanden ist. Der jetzige Stand der Technik bietet Hybrid-Fahrzeuge, die mit flüssigem oder gasförmigem Kraftstoff als Ersatz. Hierbei würde es jedoch nicht um reine Elektrofahrzeuge handeln, sondern um mit flüssigem oder gasförmigen Kraftstoff betriebenen Motoren. Um eine große bzw. fast unbegrenzte Reichweite der Elektrofahrzeuge mit ziemlich kurzen Fahrtunterbrechungen sicherzustellen, habe ich das nachfolgende Konzept entwickelt, das sonst bei Spielzeugen üblich ist. Es geht also um die Idee die bei Spielzeugen verwendete Technik auch auf die Personenkraftfahrzeuge (PKWs) und Lastfahrzeuge (LKWs) zu übertragen.
Selbst wenn die Elektro-Fahrzeuge an Ladestationen mit elektrischer Energie über ein Ladekabel geladen werden können, könnte auch durch einen Stromausfall das Laden der Elektro-Kraftfahrzeuge für den Zeitraum des Stromausfalles nicht möglich sein. Ebenso könnte die Ladestation selbst aus unterschiedlichen Gründen nicht betriebsfähig sein. Auch in solchen Fällen könnte das Elektro-Fahrzeug mit einer bereits beladenen Batterie-/Akku wieder fahrfähig gemacht werden.
Patentierbar sind prinzipiell Gegenstände und Verfahren aus allen Gebieten der Technik. Insofern wird das folgende Konzept vom Anmelder als patentfähig betrachtet.
Akku-/Batterie-Schnellwechsel-System
Mit der vorgesehenen Idee als Erfindung soll der Wechsel (d.h. Aufladen von neuer elektrischer Energie zum weiterfahren) von aufgeladenen Batterien bei den Elektrofahrzeugen innerhalb von wenigen Minuten ja sogar je nach Verfahren innerhalb weniger Sekunden möglich sein. Durch sehr vielfältige Konstruktionsarbeit können unbegrenzt viele Lösungsmöglichkeiten erzielt werden, um einen schnellen Batteriewechsel zu ermöglichen, wobei die passenden Batterien auch von der Batterieindustrie unter Einhaltung der genormten Größen zur Verfügung gestellt werden sollten. Auch die Idee zur Gestaltung der genormten Batterien gehört zur Sicherstellung dieser Patentanmeldung. Ohne genormte Akkus/Batterien ist die Umsetzung kaum sinnvoll.
Hierbei wird sowohl der Gegenstand (Elektrofahrzeug mit schnell wechselbaren Batterien) als auch die Idee (Akku-/Batterie-Schnellwechselstationen, wie Tankstellen), sowie die zugehörenden Batterien und das Gesamtkonzept für Akku/Batterie-Schnellwechselsystemen mit Ladestationen, die überall wo Elektrofahrzeuge genutzt werden, als Batterie-Schnellwechsel-System anwendbar.
Neuheit
Die Erfindung ist neu, weil die gängigen bekannten Elektrofahrzeuge mit festinstallierten Batterien ausgestattet sind, die regelmäßig nicht für den täglichen Wechsel vorgesehen sind; sondern, die über eine Steckdose bzw. Ladestationen geladen werden. Dabei beträgt die Ladezeit unter mständen sogar mehrere Stunden.
Unter Einsatz von einem Batterie-Schnellwechselsystem, die technologisch vielfach entwickelbar sind, müssen die Fahrzeuge Ihre Fahrt nur für die Batteriewechselzeit unterbrechen und Ihre Fahrt so gesehen fast unterbrechungsfrei und unbegrenzt, nur mit der Ausnahme der Batteriewechselzeit, fortsetzen. Und zwar, nach dem Motto, wie bei den Rennfahrern:

• Kurzer Boxen-Stopp mit Elektro-Fahrzeug
• Batteriewechseln
• Weiterfahren.

Folgende Verschlusssysteme für Batterien Befestigung sollten den schöpferischen Konstrukteure dienen und gehören nicht zum Umfang der Patentansprüche:
Beispielsweise werden hier folgende Schnellbefestigungssysteme für die Machbarkeit erwähnt, die zu den Aufgaben der Konstrukteure und eventuellen neuen Patentanmeldungen gehören sollten: Schnellverschlusskupplung, Dockingstation, Klappverschluss, Schnellverschraubung, Pneumatik Schloss, Magnetverriegelung, Einschubprofil, Plug and change, Bajonettverschluss, Schienensystem mit Schnellverschluss, Klappverschluss, Steckverbindung, Klemmverbindung, Schnellkupplung und die Kombination der o.g. Verschlusssysteme
Vollständige Offenbarung und die gewerbliche Anwendbarkeit
Gemäß Patentgesetz § 5 gilt dieses Verfahren und Konzept „als gewerblich anwendbar, wenn die Elektrofahrzeuge so konstruiert werden, dass sie mit einer oder mehreren Batterien ausgestattet sind, die schnellwechselbar sind.
Die Patentansprüche gelten hier für die Umsetzung der o.g. Idee auf unterschiedlichen Systemen. Die Elektrofahrzeuge, deren Batterien/Akkus entladen sind, werden auf Akku/BatterieSchnellwechselstationen wieder in ausreichender elektrische Energie so gebracht, wobei die entladenen Akkus/Batterien mit geladenen Akkus bzw. Batterien mit Akku-/Batterie-Schnellwechselsystemen ausgetauscht werden.
Das System läuft wie ein Boxenstopp ab, dass das Elektrofahrzeug kurz stoppt, um die Batterie schnell gewechselt zu bekommen.
Bei Umsetzung dieses Verfahrens werden die Fahrzeuge an den Ladestationen nicht bis zum Ende der Ladezeit warten, sondern dort bekommen sie die frisch aufgeladenen Batterien gegen die entladenen ausgetauscht bekommen.
Die Batteriewechselstationen sind so zu gestalten, dass sie entladene Batterien durch ein Diagnoseverfahren überprüfen und für den nächsten Einsatz aufladen. Hier geht es also um Pläne, Verfahren und um ein Konzept.
Voraussetzungen für die Umsetzung des Konzeptes und die Erfindung selbst:

- Elektrofahrzeuge, die so konstruiert werden, die mit schnellwechselbaren Batterien ausgestattet sind
- Batterieschnellwechselstationen bei denen insbesondere folgende Aufgaben (einzeln oder als eine Kombination) ausgeführt werden:
- Batteriediagnosesysteme
- Batteriewechselsysteme
- Batterieladesysteme
- Ausreichendes Sortiment an Batterien (je nach Typenvielfalt oder in Abh. von einzelnen Herstellern)

Es folgt die Erläuterung anhand der skizzenhaften Zeichnungen zum Aufbau bzw. Ablauf des Verfahrens „Change&Drive Batterie-Schnellwechselsystem für Elektro-Kraftfahrzeuge“ 1 Stellt eine Tankstelle mit schnell austauschbaren Batterie-Wechsel-Systemen dar
2 zeigt ein skizzenhaftes Ablaufschema zu Batterie-Akku-Schnellwechsel-Station „Change&Drive Batterie-Schnellwechselsystem für Elektro-Kraftfahrzeuge“ bei Elektro-Kraftfahrzeugen (Erläuterungen zu 2 sind wie folgt)

1 Elektro-LKW-Fahrzeug mit teilentladener Batterie/Akku fährt zu Akku-/Batterie-Wechsel-Station vor
2 alternativ. Ein Elektro-Auto fährt zu Akku-/Batterie-Wechsel-Station vor
3 Typ der Batterie wird anhand der Auftragsabwicklung und Bezahlung wird geklärt
4 Batterie/Akku-Wechsel-Roboter (oder personal) macht den Wechsel und die Qualitätsprüfungen
5 Ladestation mit voll beladenen bzw. entladenen Batterien/Akkus (einschl. Lagerung defekter Teile)
6 Batterie/Akku-Wechsel-Roboter mit personal) macht den Wechsel und die Qualitätsprüfungen
7 Batterie/Akku-Wechsel-Roboter (oder personal) macht den Wechsel und die Qualitätsprüfungen
8 Qualitätsprüfungen
9 Weiterfahrt

Gewerbliche Anwendbarkeit
Die gewerbliche Anwendbarkeit ist bei allen Elektrofahrzeugen möglich, wenn die Fahrzeuge dementsprechend konstruiert werden. D.h. Elektrofahrzeuge sind in dieser Form herstellbar.
Die Ladestationen sind auch gewerblich anwendbar, da es sich dann nicht um eine Tankstelle sondern um eine Batteriewechselstelle/Station/Markt o.ä. handelt, wenn man das Fahrzeug aufladen will.
Bei dem beantragten Patent handelt es sich auch um die Idee der Batteriewechselstationen, die landesweit durch ein geeignetes Vertriebssystem umsetzbar wäre.
Durch Einführung von genormten Batterien könnte die Vielfalt der von den Batteriewechselstationen zu bevorratenden Batterien reduziert werden. Wenn mehrere Hersteller den gleichen Typ der Batterie verwenden, so wäre ein Austausch/Wechsel von Batterien auch wirtschaftlicher.
Die Akku-/Batterieladestation (oder das Unternehmen, die solche Leistungen bietet) sollte nach Möglichkeit auch folgende zusätzliche Aufgaben übernehmen können, um den bisher entwickelten Elektrofahrzeugtypen auch die derzeitige Lademöglichkeit bieten zu können.
Nebenwirkungen (positive wie negative)
Wie bei allen Entwicklungen, die der Menschheit dienen haben auch solche Konzepte unvorhersehbare oder auch vorhersehbare Nebenwirkungen, als Beispiel werden vom Patentanmelder folgende Punkte erwähnt:

- Die Batterien werden viel schneller verbraucht, sodass die Batterieentsorgungsindustrie davon betroffen wird.
- Der Einsatz von herkömmlichen Kraftstoffen (Diesel, Benzin, Gas etc.) wird verringert.
- Geschwindigkeit des Alltags bleibt etwa wie bisher
- Die Gefahr von Batterien, die mit Säure unterwegs sind, steigt auf den Straßen, da mehr Elektrofahrzeuge sich im Straßenverkehr teilnehmen. Bei Unfällen steigt die Gefahr von Auslauf an Batteriesäure. Dies wäre unter Umständen nicht nur umweltschädlich.
- Der Anstieg an Elektrofahrzeugen verringert jedoch die Umweltverschmutzung, da wo sie fahren.
- Der Anstieg an Umweltverschmutzung durch die Erzeugung von mehr Elektroenergie zum Aufladen von Batterien steigt.

Claims

Die Idee Elektro-Kraftfahrzeuge (hier sind PKWs und LKWs gemeint) möglichst schnell mit so viel elektrischer Energie für die Weiterfahrt mittels neuer Batterien/Akkus an Akku-/Batterie-Schnellwechselsystemen auszustatten, wobei dies durch Austausch von verbrauchten Batterien bzw. Akkus gegen frisch geladene Akkus/Batterien erfolgt. Dies erfolgt wie auf Tankstellen, die das umgehende Weiterfahren von Kraftfahrzeugen ermöglichen, wobei die entladenen bzw. Teilentladenen Batterien bzw. Akkus gegen vollgeladene Batterien bzw. Akkus ausgetauscht werden. Dabei sind die Elektroautos und die erforderlichen Batterien/Akkus für einfachen Wechsel konstruiert anzunehmen, womit die Reichweite der Elektro-Kraftfahrzeuge mit möglichst kurzen Unterbrechungen bedarfsgerecht verlängert werden können. Die entladenen Batterien und Akkus werden dabei auf den in Akku-/Batterie-Wechsel-Systemen enthaltenen Ladestationen für den nächsten Einsatz geprüft und geladen.