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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für elektrische Ladestationen, die mindestens eine elektrische Ladesäule für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug aufweisen, sowie eine stationäre Einheit für einen solchen elektrischen Energiespeicher, elektrische Energiespeichermodule und ein Verfahren zum Tausch der Energiespeichermodule.
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Um die Nutzung von Elektrofahrzeugen komfortabler zu machen, wird angestrebt, die Ladezeit für die Elektrofahrzeuge zu reduzieren. Zum einen ist dazu fahrzeugseitig Vorkehrungen zu treffen, dass die Batterien entsprechend schnell geladen werden können. Zum anderen muss auf der Seite der Ladesäule Vorkehrungen getroffen werden, um die hohen Ladeleistungen liefern zu können. Wenn an einer zentralen Station mehrere Ladesäulen für Elektrofahrzeuge vorgesehen sein sollen, können dabei Ladeleistungen benötigt werden, die vom Stromnetzbetreiber üblicherweise nicht ohne weiteres zur Verfügung gestellt werden können. Daher besteht die Idee, an solchen Ladestationen mit mehreren Ladesäulen große elektrische Energiespeicher bereitzustellen, welche die hohen Ladeleistungen bei Bedarf liefern können und in Ruhezeiten wieder aufgeladen werden können.
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Solche elektrischen Energiespeicher, wenn sie auf Akkumulatoren, also Batterien basieren, haben nur eine begrenzte Lebensdauer. Bei einem Wechsel oder Austausch der Batterien wäre die Ladestation dann außer Betrieb, was ungünstig für die Kunden der Ladestation ist, da diese nicht damit rechnen, dass diese Ladestation unter Umständen nicht in Betrieb ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers für eine elektrische Ladestation für Kraftfahrzeuge bereitzustellen, die sich insbesondere durch eine einfachere Austauschbarkeit der elektrischen Speichereinheiten auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung basiert auf der Grundidee, den elektrischen Energiespeicher aus einer Mehrzahl einzelner Energiespeichermodule aufzubauen, die aufgrund der geringeren Größe der einzelnen Module leichter ausgetauscht werden können. Erfindungsgemäß ist dazu eine stationäre Einheit vorgesehen, die mehrere Aufnahmen für Energiespeichermodule aufweist, wobei die stationäre Einheit für jede solche Aufnahme steckbare elektrische Anschlüsse für die Energiespeichermodule und steckbare Kühlmittelanschlüsse für die Energiespeichermodule aufweist. Die stationäre Einheit kann also mehrere solche Energiespeichermodule aufnehmen. Durch die steckbaren Verbindungen für die elektrischen und die Kühlmittelanschlüsse ist ein einfacher Austausch der Energiespeichermodule möglich. Insbesondere das Aufteilen der Gesamtspeicherkapazität auf die einzelnen Energiespeichermodule reduziert die Größe der einzelnen Energiespeichermodule, so dass durch diese Gewichtsreduktion der Einzeleinheiten diese leichter ausgetauscht werden können.
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Eine günstige Variante sieht vor, dass die Energiespeichermodule Batteriemodule sind, in welchen wiederaufladbare Batterien angeordnet sind. Wiederaufladbare Batterien, wie beispielsweise Lithium-Ionen-Akkumulatoren, weisen eine hohe Energie- und Leistungsdichte auf, so dass diese günstig für einen solchen Energiespeicher einer elektrischen Ladestation sind.
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Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass die stationäre Einheit eine sich in einer Längsrichtung erstreckende wandförmige Zentraleinheit aufweist, an welcher die Aufnahmen für die Energiespeichermodule angeordnet sind. Dies ergibt zum einen eine platzsparende Konstruktion des Energiespeichers. Zum anderen können in der wandförmigen Zentraleinheit alle Leitungen für die elektrischen Anschlüsse und für die Kühlmittelanschlüsse verlaufen. Dadurch ist ein sehr aufgeräumter und übersichtlicher Aufbau der stationären Einheit möglich.
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Eine weitere besonders vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass an der Zentraleinheit beidseitig solche Aufnahmen angeordnet sind. Durch die beidseitige Anordnung der Aufnahmen können an der Zentraleinheit besonders viele solche Aufnahmen angeordnet werden, so dass die Packungsdichte für die Energiespeichermodule besonders hoch ist und somit eine hohe Energiespeicherdichte erreicht werden kann.
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Eine günstige Variante sieht vor, dass mehrere solche Aufnahmen derart elektrisch verschaltet sind, dass in den Aufnahmen aufgenommene Energiespeichermodule zu einer Energiespeichereinheit verschaltet sind. Das bedeutet, dass der fertige Energiespeicher mehrere Energiespeichereinheiten aufweist. Diese sind dann vorzugsweise unabhängig voneinander, so dass die Energiespeichermodule, die zu derselben Energiespeichereinheit gehören, gemeinsam ausgetauscht werden können, während die anderen Energiespeichereinheiten unberührt weiter betrieben werden können. Dadurch kann ein Austausch der Energiespeichermodule erreicht werden, ohne den Betrieb der Ladestation unterbrechen zu müssen.
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Eine weitere günstige Variante sieht vor, dass die stationäre Einheit in einem Seecontainer angeordnet ist. Die Anpassung der stationären Einheit bzw. des Energiespeichers auf die Größe eines Seecontainers hat den Vorteil, dass durch die standardisierte Größe des Seecontainers der Transport des Energiespeichers von einer Produktionsstätte zu dem Einsatzort erleichtert ist. Des Weiteren ergeben sich durch diese Standardgrößen vergünstigte Herstellungskosten einzelner Teile.
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Eine weitere vorteilhafte Variante sieht vor, dass die stationäre Einheit mindestens eine verschließbare Öffnung aufweist, durch welche Energiespeichermodule in die Aufnahmen eingesetzt und aus den Aufnahmen entnommen werden können. Diese verschließbare Öffnung ermöglicht einen einfachen Wechsel der Energiespeichermodule. Darüber hinaus sind im normalen Betrieb die Energiespeichermodule geschützt, wenn die verschließbare Öffnung verschlossen ist.
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Eine besonders vorteilhafte Variante sieht vor, dass die stationäre Einheit Rolltore aufweist, durch welche die verschließbaren Öffnungen verschließbar sind. Solche Rolltore benötigen wenig Platz beim Öffnen. Dadurch kann die stationäre Einheit des Energiespeichers platzsparend aufgestellt werden.
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Eine zweckmäßige Möglichkeit sieht vor, dass die stationäre Einheit mindestens einen Aufnahmeturm aufweist, in welchem mehrere Aufnahmen für die elektrischen Energiespeichermodule angeordnet sind. Dadurch ist eine Trennung zwischen den elektrischen Anschlüssen und den mechanischen Aufnahmen gegeben. Insbesondere kann dadurch die Zentraleinheit einfacher aufgebaut werden, da diese das Gewicht der Energiespeichermodule nicht tragen muss.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Aufnahmen in einem solchen Aufnahmeturm in Schwerkraftrichtung übereinander angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine platzsparende Anordnung, wenn mehrere solche Aufnahmetürme nebeneinander angeordnet werden.
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Eine weitere besonders zweckmäßige Möglichkeit sieht vor, dass der mindestens eine Aufnahmeturm derart angeordnet ist, dass ein in einer Aufnahme des Aufnahmeturms angeordnetes elektrisches Energiespeichermodul elektrisch und kühlmittelseitig mit den entsprechenden Anschlüssen der stationären Einheit verbindbar sind. Dadurch können die Energiespeichermodule mechanisch in dem Aufnahmeturm gehalten werden, während die Energiespeichermodule funktional mit der zentralen Einheit elektrisch und kühlmittelseitig verbunden werden können.
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Ferner basiert die Erfindung auf der Idee, ein elektrisches Energiespeichermodul für einen solchen elektrischen Energiespeicher, der eine stationäre Einheit gemäß der vorstehenden Beschreibung aufweist, bereitzustellen, der derart ausgebildet ist, dass unterschiedliche Typen von Kraftfahrzeug-Energiespeichern in die Energiespeichermodule eingesetzt werden können. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass die Energiespeichermodule einen Rahmen aufweisen, in welchem mindestens ein elektrischer Kfz-Energiespeicher angeordnet ist. Der Rahmen ist dann vorzugsweise an die Aufnahmen der stationären Einheit angepasst, so dass mittels des Rahmens der elektrische Kfz-Energiespeicher in die stationäre Einheit eingesetzt werden kann und zur Energiespeicherung zur Verfügung stehen kann. Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das elektrische Energiespeichermodul steckbare elektrische Anschlüsse aufweist, die mit den steckbaren elektrischen Anschlüssen der stationären Einheit für die Energiespeichermodule verbindbar sind und steckbare Kühlmittelanschlüsse aufweist, die mit den steckbaren Kühlmittelanschlüssen der stationären Einheit für die Energiespeichermodule verbindbar sind. Dadurch, dass das elektrische Energiespeichermodul solche steckbaren Anschlüsse aufweist, ist der Austausch der Energiespeichermodule an der stationären Einheit erleichtert. Die Verwendung des Rahmens, in welchem der elektrische Kfz-Energiespeicher angeordnet sein kann, ermöglicht es, von den Kfz-Herstellern für die Autos entwickelte Batteriemodule auch für die Energiespeicher der Ladestationen zu verwenden. Dadurch kann die durch die Massenfertigung bedingte Kostenreduktion bei den Kfz-Energiespeichern auch für die Ladestationen ausgenutzt werden. Ferner kann, wenn ein Austausch notwendig wird, tagesaktuell die günstigsten Kfz-Batterien verwendet werden, was ebenfalls Kosten reduziert.
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In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen werden unter Kfz-Energiespeichern elektrische Energiespeicher verstanden, die für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug entwickelt wurden. Solche Kfz-Energiespeichern weisen insbesondere auch ein Temperaturmanagement auf. Die Speicherung der elektrischen Energie kann beispielsweise durch elektrochemische Zellen, wie beispielsweise Akkumulatoren oder Kondensatoren erfolgen.
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Eine günstige Möglichkeit sieht vor, dass die elektrischen Anschlüsse der Energiespeichermodule intern elektrisch mit elektrischen Anschlüssen des elektrischen Kfz-Energiespeichers verbunden sind, so dass die elektrischen Kfz-Energiespeicher zu Energiespeicherung genutzt werden können. Entsprechend ist auch vorgesehen, dass die Kühlmittelanschlüsse fluidisch mit Kühlmittelanschlüssen der Kfz-Energiespeicher verbunden sind. Dadurch kann in einfacher Weise die in dem Kfz-Energiespeicher vorgesehenen Kühlkanäle ausgenutzt werden, um den Energiespeicher zu kühlen.
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Eine günstige Lösung sieht vor, dass das elektrische Energiespeichermodul Halteelemente aufweist, mit welchen die Kfz-Energiespeicher in dem Rahmen gehalten werden können. Dadurch müssen nur die Halteelemente angepasst werden, wodurch die Anpassung an die Kfz-Energiespeicher ohne großen Aufwand erreicht werden kann. Dadurch wird die Verwendung unterschiedlicher Kfz-Energiespeicher erleichtert, insbesondere unterschiedlicher Hersteller oder auch unterschiedlicher Größen der Batteriemodule. Es ist selbstverständlich vorstellbar, dass unterschiedliche Energiespeichereinheiten des elektrischen Kfz-Energiespeichers unterschiedliche Kfz-Energiespeicher verwenden können.
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Eine weitere besonders günstige Variante sieht vor, dass die elektrischen Energiespeichermodule Gleichspannungswandler aufweisen, um die Spannung der Batteriezellen der Kfz-Energiespeicher an eine für den Energiespeicher benötigte Spannung anpassen können.
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Zweckmäßig ist vorgesehen, dass das elektrische Energiespeichermodul eine Wechselvorrichtung aufweist, welche eine lösbare mechanische Verbindung zu einer Aufnahme der stationären Einheit ermöglicht, und welche eine Greifmöglichkeit für ein Wechselwerkzeug bildet. Mit Hilfe eines solchen Wechselwerkzeuges kann dann in einfacher Weise das Energiespeichermodul ausgetauscht werden. Ein solches Wechselwerkzeug kann beispielsweise auch von einem Roboter geführt werden, wodurch der Austausch der elektrischen Speichermodule automatisiert erfolgen kann.
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Günstig ist es, wenn die Wechselvorrichtung fluchtende Öffnungen in einer Frontplatte des elektrischen Speichermoduls und in den Haltelementen aufweist, durch welche stangenförmige Greifelemente des Wechselwerkzeugs in die elektrische Speichermodule greifen kann, um diese abzustützen.
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Ferner basiert die Erfindung auf dem allgemeinen Gedanken, einen elektrischen Energiespeicher für elektrische Ladestationen, die mindestens eine elektrische Ladesäule für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug aufweisen mit einer stationären Einheit gemäß der vorstehenden Beschreibung und mit mindestens einem Energiespeichermodul gemäß der vorstehenden Beschreibung auszustatten, das in einer Aufnahme der stationären Einheit angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist dabei ferner vorgesehen, dass die elektrischen Anschlüsse der Aufnahme, in welchem das mindestens eine Energiespeichermodul eingesetzt ist und die elektrischen Anschlüsse des in der Aufnahme eingesetzten Energiespeichermoduls elektrisch verbunden sind und die Kühlmittelanschlüsse der Aufnahme, in welcher das mindestens eine Energiespeichermodul eingesetzt ist, und die Kühlmittelanschlüsse des in der Aufnahme eingesetzten Energiespeichermoduls fluidisch verbunden sind. Somit ist das Energiespeichermodul sowohl elektrisch als auch kühlmittelseitig mit der stationären Einheit verbunden, so dass das Energiespeichermodul zur Energiespeicherung beitragen kann und ausreichend durch den elektrischen Energiespeicher gekühlt werden kann.
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Des Weiteren basiert die Erfindung auf der Grundidee, bei einem Verfahren zum Tausch der Energiespeichermodule eines elektrischen Energiespeichers gemäß der vorstehenden Beschreibung einen Roboter zu verwenden, um die Energiespeichermodule aus der stationären Einheit zu entnehmen. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Energiespeichermodule aus den Aufnahmen der stationären Einheit direkt in eine Transportaufnahme eines Transportmittels geführt werden. Beispielsweise kann ein solcher Roboter direkt an einem LKW befestigt sein, welcher ebenfalls die Transportaufnahmen die Energiespeichermodule trägt. Der Roboter kann dann die Energiespeichermodule aus der stationären Einheit direkt in die Transportaufnahmen des LKWs setzen, so dass keine Zwischenlagerung notwendig ist. Insbesondere können dadurch auch die notwendigen Verfahrensschritte beim Tausch der Energiespeichermodule reduziert werden.
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Ferner sieht eine erfindungsgemäße Variante vor, dass beim Tausch von Energiespeichermodulen eines elektrischen Energiespeichers mit mindestens zwei Energiespeichereinheiten nur an einer der Energiespeichereinheiten gleichzeitig die Energiespeichermodule gewechselt werden, so dass die anderen Energiespeichereinheiten weiter genutzt werden können. Dadurch kann an einer Ladestation die Energiespeichermodule ausgetauscht werden, ohne den Betrieb der Ladestation unterbrechen zu müssen.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 eine perspektivische Aufsicht auf eine stationäre Einheit eines elektrischen Energiespeichers,
- 2 eine perspektivische Ansicht auf eine stationäre Einheit eines Energiespeichers, wobei ein Rolltor geöffnet ist und ein Batteriemodul aus einer Aufnahme der stationären Einheit herausgenommen ist,
- 3 eine perspektivische Aufsicht auf eine stationäre Einheit des Energiespeichers aus 2, wobei die Rolltore und eine Deckenwand ausgeblendet sind,
- 4 eine perspektivische Ansicht auf eine stationäre Einheit, wobei nur der Boden, eine wandförmige Zentraleinheit und zwei Aufnahmetürme dargestellt ist,
- 5 eine perspektivische Ansicht auf zwei Aufnahmetürme mit darin eingesetzten Energiespeichermodulen, wobei die Vorderseiten der Energiespeichermodule sichtbar sind,
- 6 eine perspektivische Rückansicht auf die Aufnahmetürme aus 5,
- 7 eine perspektivische Ansicht auf ein Energiespeichermodul,
- 8 eine Aufsicht auf das Energiespeichermodul aus 7.
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Ein in den 1 bis 8 dargestellter Energiespeicher 10 wird beispielsweise für eine Ladestation für Elektrofahrzeuge mit mehreren Ladesäulen verwendet. Der Energiespeicher 10 weist eine stationäre Einheit 12 auf, in welcher mehrere elektrische Energiespeichermodule 14 wechselbar angeordnet sind. Dazu weist die stationäre Einheit 12 Aufnahmen 16 für die Energiespeichermodule 14 auf. Der Energiespeicher 10 ist vorzugsweise als ein freistehender Quader ausgebildet, welcher beispielsweise die Dimensionen eines Seecontainers aufweisen kann. An den Längsseiten sind mehrere, vorzugsweise sechs, verschließbare Öffnungen 18 vorgesehen, durch welche die Energiespeichermodule 14 gewechselt werden können. Die verschließbaren Öffnungen 18 sind vorzugsweise durch Rolltore 20 verschließbar. Solche Rolltore haben den Vorteil, dass zum Öffnen der Tore kein Platz neben dem Energiespeicher benötigt wird. Dadurch kann eine platzsparende Aufstellung des Energiespeichers 10 ermöglicht werden.
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Der Energiespeicher 10 weist eine Zentraleinheit 22 auf, welche wandförmig ausgebildet ist und sich im Wesentlichen in einer Längsrichtung 24 des Energiespeichers 10 erstreckt. Die Zentraleinheit 22 umfasst die elektrische Verkabelung und Kühlmittelversorgung des Energiespeichers 10. Insbesondere sind an der Zentraleinheit 22 elektrische Anschlüsse 26 und Kühlmittelanschlüsse 28 vorgesehen, welche steckbar mit entsprechend ausgebildeten elektrischen bzw. Kühlmittelanschlüssen der Energiespeichermodule 14 verbindbar sind. Die elektrischen Anschlüsse 26 und Kühlmittelanschlüsse 28 sind dazu gedacht, elektrische Energiespeichermodule 14 an die Zentraleinheit anzuschließen. Dadurch können die elektrischen Energiespeichermodule zur Energiespeicherung beitragen und können gleichzeitig über ein zentrales Kühlsystem gekühlt werden.
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Die elektrischen Anschlüsse 26 und Kühlmittelanschlüsse 28 sind vorzugsweise beidseitig an der wandförmigen Zentraleinheit 22 angeordnet, so dass an beiden Seiten der Zentraleinheit 22 Energiespeichermodule 14 angeschlossen werden können.
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Ferner weist der Energiespeicher 10 mehrere, beispielsweise zwölf Aufnahmetürme 30 auf, welche mehrere, beispielsweise sieben Aufnahmen 16 für Energiespeichermodule 14 umfasst. Die Aufnahmetürme 30 sind beidseitig in der Zentraleinheit 22 nebeneinander angeordnet, so dass an jeder Seite der Zentraleinheit beispielsweise sechs Aufnahmetürme 30 angeordnet sind.
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Die Aufnahmetürme 30 sind derart angeordnet, dass die elektrischen Energiespeichermodule 14, die in den Aufnahmen 16 der Aufnahmetürme 30 angeordnet sind, direkt an die Zentraleinheit 22 angeschlossen werden können. Das heißt, die Aufnahmetürme 30 sind derart angeordnet, dass steckbare elektrische Anschlüsse an den Energiespeichermodulen 14 und steckbare Kühlmittelanschlüsse an den Energiespeichermodulen 14 mit den steckbaren elektrischen Anschlüssen 26 und den steckbaren Kühlmittelanschlüssen 28 an der Zentraleinheit 22 verbunden werden können, wenn die Energiespeichermodule 14 in den Aufnahmen 16 sind. Dadurch werden die Energiespeichermodule 14 automatisch an die Zentraleinheit 22 angeschlossen, wenn sie in die Aufnahmen 16 der Aufnahmetürme 30 eingesetzt werden.
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Die Aufnahmen 16 sind derart ausgebildet, dass die Energiespeichermodule 14 quer zur Längsrichtung 24 aus den Aufnahmen 16 herausgezogen werden können. Dazu sind beispielsweise zwei Schienen 34 vorgesehen, auf welchen die Energiespeichermodule 14 aufliegend in die Aufnahmen 16 und in die Endpositionen geführt werden können.
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Die Energiespeichermodule 14 weisen jeweils einen Rahmen 36 auf, in welchen eine Batterieeinheit 37, beispielsweise ein Kfz-Energiespeicher 37 angeordnet werden kann. Die Rahmen 36 weisen eine Frontplatte 38, eine Rückplatte 40 und mehrere, beispielsweise vier Längsstreben 42 auf, welche die Frontplatte 38 mit der Rückplatte 40 verbinden. An der Rückplatte 40 sind elektrische Anschlüsse 44 und Kühlmittelanschlüsse 46 angeordnet, die komplementär zu den elektrischen Anschlüssen 26 und den Kühlmittelanschlüssen 28 der Zentraleinheit 22 ausgebildet sind, so dass diese Anschlüsse steckbar miteinander verbindbar sind.
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Der Rahmen 36 ist in Breite, Höhe und Länge an die Aufnahmen 16 der Aufnahmetürme 30 angepasst, so dass der Rahmen 36 in die Aufnahmen 16 eingesetzt werden kann. Insbesondere liegen dann die Längsstreben 42 auf den Schienen 34 der Aufnahmen 16 auf.
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Des Weiteren weisen die Energiespeichermodule 14 Halteelemente 45 auf, welche eine mechanische Verbindung zwischen dem Rahmen 36 und der Batterieeinheit 37 ermöglichen. Die Halteelemente 45 sind dabei am Rahmen 36 befestigt, beispielsweise an den Längsstreben 42 des Rahmens 36. Des Weiteren ist die Batterieeinheit 37 an den Halteelementen 45 befestigt.
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Dadurch halten die Halteelemente 45 die Batterieeinheit 37 im Rahmen 36. Die Halteelemente 45 können dabei individuell an das jeweils verwendete Batterieelement 37 angepasst werden, so dass Kfz-Energiespeicher, die für den Einsatz in einem Elektrofahrzeug entwickelt wurden, verwendet werden können. Insbesondere kann durch Anpassung der Halteelemente 45 unterschiedliche Modelle von Kfz-Energiespeichern verwendet werden. Dadurch kann bei einem Austausch der Energiespeichermodule 14 auf die zu der jeweiligen Zeit auf dem Markt günstigsten Kfz-Energiespeichern zurückgegriffen werden.
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Um eine größtmögliche Flexibilität bei der Wahl der Batterieeinheit 37 zu ermöglichen, ist ein Freiraum 46 zwischen der Batterieeinheit 37 und dem Rahmen 36 vorgesehen, welcher durch die Halteelemente 45 überbrückt wird. Dadurch kann eine Anpassung an die Größe und Form der Batterieeinheiten 37 erfolgen, so dass unterschiedlich große Kfz-Energiespeicher verwendet werden können.
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Des Weiteren weisen die Energiespeichermodule 14 eine Wechselvorrichtung 47 auf, die den Wechsel der Energiespeichermodule 14 erleichtert. Dazu sind in der Frontplatte 38 und den Halteelementen 45 fluchtende Öffnungen 50 vorgesehen, durch welche stabförmige Greifer eingreifen können, um das elektrische Energiespeichermodul 14 zu greifen. Zusätzlich ist an der Frontplatte 38 ein Griff 52 vorgesehen, an welchen ein Mensch oder ein Werkzeug angreifen kann, um das Energiespeichermodul 14 quer zur Längsrichtung 24 aus der Aufnahme 16 zu ziehen.
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Im Energiespeichermodul 14 sind die Kühlmittelanschlüsse 46 mit Kühlmittelanschlüssen der Batterieeinheit 37 verbunden, so dass die in den Energiespeichermodulen 14 verwendeten Batterieeinheiten 37 über ein zentrales Kühlsystem gekühlt werden können. Des Weiteren sind die elektrischen Anschlüsse 44 der Energiespeichermodule 14 mit elektrischen Anschlüssen der Batterieeinheiten 37 verbunden, so dass die Batterieeinheit 37 über die Zentraleinheit 22 geladen werden kann oder die Batterieeinheit 37 der Zentraleinheit 22 elektrische Energie zur Verfügung stellt.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass das Energiespeichermodul 14 eine Spannungswandeleinheit aufweist, welche die elektrische Spannung der Batterieeinheit 37 auf ein Spannungsniveau wandelt, das für den Energiespeicher 10 benötigt wird.
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Der Energiespeicher 10 weist vorzugsweise mehrere Energiespeichereinheiten 48 auf, die jeweils mehrere Energiespeichermodule 14 umfassen. Entsprechend ist die Zentraleinheit 22 ausgebildet, welche jeweils mehrere der Energiespeichermodule 14 zu einer Energiespeichereinheit 48 zusammenfasst. Durch die Unterteilung in mehrere Energiespeichereinheiten 48 ist es möglich, eine der Energiespeichereinheiten 48 zu warten, also die Energiespeichermodule 14 dieser Energiespeichereinheit 48 auszutauschen, während die übrigen Energiespeichereinheiten 48 den ordnungsgemäßen Betrieb des Energiespeichers weiter sicherstellen können. Wenn nach einer gewissen Betriebsdauer ein Austausch der Energiespeichermodule 14 notwendig wird, werden also die Energiespeichereinheiten 48 nacheinander ausgetauscht.
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Wenn die Energiespeichermodule 14 einer Energiespeichereinheit 48 ausgetauscht werden sollen, werden die entsprechenden Energiespeichermodule 14 aus den Aufnahmen 16 gezogen und durch ein neues Energiespeichermodul 14 ersetzt. Dazu kann beispielsweise ein Roboter verwendet werden, der ein Wechselwerkzeug aufweist, das mit der jeweiligen Wechselvorrichtung 47 zusammenwirkt, um das jeweilige Energiespeichermodul 14 aus der Aufnahme 16 aufzunehmen.
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Vorzugsweise ist ein Transportfahrzeug vorgesehen, welches mehrere Transportaufnahmen aufweist, in welchen die Energiespeichermodule 14 eingesetzt werden können. Dadurch kann der Roboter die Energiespeichermodule 14 direkt aus dem Energiespeicher 10 in die Transportaufnahmen einsetzen. Ein Zwischenlagern oder zwischenzeitliches Absetzen der Energiespeichermodule 14 kann somit vermieden werden.
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Vorzugsweise ist der Roboter selbst an dem Transportfahrzeug angeordnet. Durch die Anpassbarkeit der Energiespeichermodule 14 mittels der Halteelemente 45 kann, wenn ein Austausch der Energiespeichermodule 14 notwendig ist, die jeweils am Markt befindlich günstigsten Batterieeinheiten 37 verwendet werden. Insbesondere können auch Kfz-Batterien, die für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug entwickelt wurden, verwendet werden.
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Aufgrund der hohen Stückzahlen können somit Kosten eingespart werden. Die Anpassbarkeit an unterschiedliche Batteriemodelle erlaubt zusätzlich eine Kostenreduktion, da die zum jeweiligen Zeitpunkt günstigsten Modelle verwendet werden können.
