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Es ist anerkannt, dass insbesondere in urbanen Ballungsräumen ein Ersetzen von Verbrennungsmotorgetriebenen Kraftfahrzeugen, jedoch auch von beispielsweise zur Stromerzeugung eingesetzten Verbrennungsmotoren, mit erheblichen Vorteilen für Mensch und Umwelt einherginge und die Lebensqualität in diesen Ballungsräumen erheblich verbessern könnte. Ein Hauptnachteil von Verbrennungsmotoren sind die in Form der Abgase ausgestoßenen Oxide von Kohlenstoff und Stickstoff, wobei insbesondere letztere mit gesundheitlichen Beeinträchtigungen in Zusammenhang gebracht werden, weshalb sie nicht nur unter Umweltaspekten, sondern auch aufgrund gesundheitlicher Erwägungen im Umfeld von Menschen unerwünscht sind. Auch Partikelemissionen, nicht nur vom Antriebs-, sondern zum Beispiel auch vom Bremssystem, zählen neben Schallemissionen zu den unerwünschten Wirkungen, die mit dem Betrieb von Verbrennungsmotoren und/oder dem Betrieb von verbrennungsmotorgetriebenen Kraftfahrzeugen einhergehen.
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Viele der zuvor genannten unerwünschten Auswirkungen des Betriebs von Verbrennungsmotoren, insbesondere des Betriebs von Verbrennungsmotorfahrzeugen, fallen bei einem Ersetzen durch ein elektrisches System weg, andere werden erheblich verbessert. Die Gas- und Partikelemissionen eines Verbrennungsmotors fallen beim Austausch einen Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs oder auch beispielsweise eines Generatoraggregats vollständig weg. Auch die Schallemissionen sind in aller Regel zumindest erheblich geringer. Eine nicht unerhebliche Quelle von Partikelemissionen ist bei einem Fahrzeug i.d.R. die Bremsanlage. Partikel entstehen hierbei durch den konstruktionsbedingt an Bremsbelag und Bremsscheibe auftretenden Materialabtrag. Da teil- voll elektrisch angetriebene Fahrzeuge zur Rekuperation befähigt sind, also dazu, ihren elektrischen Antriebsstrang unter Rückgewinnung elektrischer Energie zum Bremsen einzusetzen, können sie einen nennenswerten Teil im Betrieb erforderlicher Bremsleistung auf diesem Wege und mithin ohne Verschleiß der Bremsanlage und den damit einhergehenden Partikelemissionen bereitstellen. Der geringere Bremsenverschleiß bei Elektrofahrzeugen reduziert natürlich auch die Wartungsanforderungen und -kosten dieser. Selbst wenn die Elektrizität für die Elektrofahrzeuge in Verbrennungskraftwerken gewonnen wird, bieten sich Vorteile, da die Luft in Ballungsräumen weniger verschmutzt wird und im allgemeinen die Abgasreinigung in einer großen stationären Anlage wirkungsvoller und effizienter erfolgen kann als in einer Vielzahl entsprechender Fahrzeuge oder Kleinaggregate.
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Die zuvor genannten Problematiken betreffen in besonderem Ausmaß Ballungsräume in wirtschaftlich schwächeren Regionen, wo beispielsweise ein öffentlicher Personennahverkehr nicht ausreichend ausgebaut ist, um eine nennenswerte Entlastung zu bewirken und wo oft auch Kleingewerbetreibende, beispielsweise zur Beleuchtung von Produktauslagen auf Strom von kleinen Generatoraggregaten zurückgreifen müssen, da es an einer guten Infrastruktur mit für diese und andere Zwecke nutzbaren Stromanschlüssen im öffentlichen Raum fehlt. Aus dieser Tatsache ergibt sie auch die Notwendigkeit, dass ein Energie- bzw. Elektrizitätsbereitstellungssystem für ein Fahrzeug oder auch für den stationären Einsatz verhältnismäßig kostengünstig sein muss, um dort, wo es den meisten Nutzen bringt, nennenswerte Veränderungen herbeiführen zu können. Neben prohibitiven Kosten war also bisher oft das Fehlen entsprechender Stromversorgungsinfrastruktur ein Hinderungsgrund, der einer weiteren Elektrifizierung, insbesondere des Straßenverkehrs im Weg stand. Um die genannten Hürden zu überwinden ist es also zum einen erforderlich ein elektrisches Energieversorgungssystem, wie auch ein damit ausgestattetes Fahrzeug günstig herzustellen und anzubieten, als auch, diese so auszulegen, dass sie unabhängig von einer zentralen Infrastruktur sind.
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Insbesondere wichtig ist des Punkt der Infrastrukturabhängigkeit für in jüngerer Zeit populär gewordenes „ride hailing“, also das Buchen von Fahrzeugen aus einer Flotte für einzelne Fahrten oder verhältnismäßig kurze begrenzte Zeiträume. Anders als bei nur von Einzelpersonen oder kleinen Personengruppen genutzten Fahrzeugen bietet sich hier in der Regel nicht die Möglichkeit, ein Fahrzeug beispielsweise nachts, an einer Steckdose oder Wallbox beispielsweise eines Wohngebäudes ausreichend aufzuladen, um die für den nächsten Tag zu erwartende Fahrtstrecke sicher zu bewältigen. Auch die in kleineren preisgünstigeren Fahrzeugen installierbare Akkukapazität ist hierfür nicht reichlich bemessen. Aus diesen Gründen ist es, wo immer eine entsprechende Infrastruktur noch nicht zur Verfügung steht, erforderlich eine Unabhängigkeit von solcher Infrastruktur zu erzielen, damit die Anzahl insbesondere Kleiner Elektrofahrzeuge schnell erhöht werden kann.
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Entsprechend ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe das Erschaffen technischer Voraussetzungen für eine Infrastrukturunabhängigkeit der zuvor thematisierten Elektrofahrzeuge aber auch verbrennungsmotorfreier batteriebasierter Insel-Stromversorgungslösungen, beispielsweise für Kleingewerbetreibende ohne festes Ladengeschäft in Städten.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der angehängten Ansprüche, die im Folgenden im Detail erklärt werden.
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Die Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, umfassend, das eine Leistungselektronik zum Steuern zumindest eines Elektromotors für den Antrieb des Kraftfahrzeugs, zumindest ein in dem Kraftfahrzeug fest verbautes Batteriemodul zum Liefern von elektrischer Energie zum Betreiben des Elektromotors, zumindest einen Anschluss für zumindest ein manuell wechselbares Batteriemodul zum Liefern von elektrischer Energie zum Betreiben des Elektromotors und ein Schaltwerk umfasst, welches die Leistungselektronik mit dem fest verbauten Batteriemodul und dem Anschluss für zumindest ein manuell wechselbares Batteriemodul verbindet, wobei das Schaltwerk ausgestaltet ist, einen von mehreren Schaltzuständen einzunehmen, das Schaltwerk ausgeführt ist, Energie zum Betreiben und/oder Antreiben des Fahrzeugs in Abhängigkeit von seinem Schaltzustand selektiv und exklusiv aus dem zumindest einen fest verbauten Batteriemodul oder dem zumindest einen manuell wechselbaren Batteriemodul über die Leistungselektronik an den Elektromotor und/oder einen anderen Verbraucher bereitzustellen.
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Das Wort „Energie“ bedeutet im Zusammenhang dieser Beschreibung stets „elektrische Energie“, es sei denn, etwas anderes wird an einer spezifischen Stelle genannt. Das Schaltwerk, als Teil der Leistungselektronik, kann bevorzugt einen von zwei Zuständen einnehmen: in einem ersten Zustand wird Energie aus dem fest verbauten Batteriemodul an den Elektromotor und/oder einen anderen Verbraucher in dem Fahrzeug weitergeleitet; in einem zweiten Zustand wird Energie von dem Anschluss für zumindest ein manuell wechselbares Batteriemodul an den Elektromotor und/oder einen anderen Verbraucher in dem Fahrzeug weitergeleitet. Das Schaltwerk befindet sich entweder in dem ersten Zustand oder in dem zweiten Zustand. Es ist denkbar, dass das Schaltwerk einen dritten Zustand einnehmen kann, in welchem keine Energie an den Elektromotor oder anderen Verbraucher weitergeleitet wird. In dem ersten und zweiten Zustand wird exklusiv Energie aus dem fest verbauten Batteriemodul oder aus einem wechselbaren Batteriemodul, welches an dem Anschluss für das manuell wechselbare Batteriemodul angeschlossen ist, entnommen. Es gilt hierbei jedoch stets, dass das Schaltwerk sich mindestens während der Entnahme von Energie nicht in einem „Mischzustand“ befinden kann, in welchem aus beiden Energiequellen elektrische Energie entnommen wird. Energie wird also entweder aus dem einen (fest verbauten) Batteriemodul oder dem anderen (manuell wechselbaren) Batteriemodul entnommen. Verbraucher in dem Fahrzeug werden dabei mit Energie aus demselben Batteriemodul gespeist wie der Elektromotor. Es wird also zu einem Zeitpunkt nur eines der Batteriemodule verwendet.
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Durch die zuvor beschriebene Ausgestaltung wird es ermöglicht, steuerbar ist, ob das zumindest eine in dem Kraftfahrzeug fest verbautes Batteriemodul oder das zumindest eine manuell wechselbare Batteriemodul in einem gegebenen betriebszustand entladen werden soll oder nicht. Damit gehen mehrere Vorteile einher. So ist es beispielsweise möglich das zumindest eine manuell wechselbare Batteriemodul zuerst zu entladen. Insbesondere wenn dies der Regelfall ist, kann dadurch die Zyklenzahl und damit die Degradation des schwerer zu wechselnden zumindest einem in dem Kraftfahrzeug fest verbauten Batteriemodul niedriger gehalten werden als es bei herkömmlich aufgebauten Fahrzeugen der Fall ist und ein degradationsbedingt erforderlicher Austausch kann damit hinausgezögert werden. Außerdem kann die volle Kapazität des zumindest eine manuell wechselbaren Batteriemoduls entladen werden ohne, dass ein Nutzer des Fahrzeugs in eine Situation gerät, in der er Reichweitenangst haben müsste, da er so nach dem Entladen des mindestens einen manuell wechselbaren Batteriemoduls immer noch genügend elektrische Energie in dem zumindest einen in dem Kraftfahrzeug fest verbauten Batteriemodul gespeichert hat, um bis zu einem anstehenden Wechsel des zumindest einen manuell wechselbare Batteriemoduls das Fahrzeug normal weiter nutzen zu können. Auf diese Wiese ist es möglich, das Fahrzeug durch ein Wechseln des zumindest einen manuell wechselbaren Batteriemoduls sehr effizient und Infrastrukturunabhängig mit elektrischer Energie zu versorgen.
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Andererseits wird die Möglichkeit geschaffen, zuerst nur dem zumindest einen in dem Kraftfahrzeug fest verbauten Batteriemodul elektrische Energie zu entnehmen und somit einen geladenen Zustand des zumindest einen manuell wechselbaren Batteriemoduls zu erhalten, was beispielsweise nützlich sein kann wenn ein Fahrzeug einer Fahrzeugflotte, das zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht auf die in dem zumindest einen manuell wechselbaren Batteriemodul gespeicherte Energie angewiesen ist, sich zu einer Übergabe des zumindest einen manuell wechselbaren Batteriemoduls an ein anderes Fahrzeug sich mit diesem anderen Fahrzeug treffe soll, um durch Übergabe des zumindest einen manuell wechselbaren Batteriemoduls das andere Fahrzeug mit zusätzlicher elektrischer Energie zu versorgen.
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Ein weiterer Vorteil der zuvor beschriebenen Ausgestaltung ist es, dass im Fall fortschreitender Batterietechnologie, die manuell wechselbare Batteriemodule mit besseren Leistungsparametern, beispielsweise im Hinblick auf volumetrische oder gravimetrische Energiedichte, Hochstromfähigkeit, Zyklenfestigkeit, etc. hervorbringt, mit geringem Aufwand möglich ist, entsprechende Modernere Batteriemodule in dem Fahrzeug zu Nutzen und so dessen Leistungsfähigkeit oder Flexibilität zu steigern.
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Das zuvor beschriebene Energieversorgungssystem kann ferner eine Steuerelektronik umfassen, die ausgeführt ist, ausgelöst durch ein gespeichertes Programm, eine Nutzereingabe oder ein Signal einer weiteren Steuerkomponente, zu steuern, wann die Leistungselektronik wie viel Energie aus dem zumindest einen fest verbauten Batteriemodul und/oder zumindest einen manuell wechselbaren Batteriemodul entnimmt.
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Das Vorhandensein einer solchen Steuerelektronik ist mit dem Vorteil verbunden, dass manuell oder auf verschiedene automatisierte oder teilautomatisierte weisen gesteuert werden kann, wann die Leistungselektronik wie viel Energie aus dem zumindest einen fest verbauten Batteriemodul und/oder zumindest einen manuell wechselbaren Batteriemodul entnimmt. Die manuelle Steuermöglichkeit bietet den Vorteil, dass ein Nutzer der aus bestimmten Gründen eine Entnahme elektrischer Energie aus dem einen oder anderen Batteriemodul wünscht, eine dies bewirkende Einstellung vornehmen kann auch wenn aufgrund einer automatischen oder teilautomatischen Steuerung dem anderen Batteriemodul elektrische Energie entnommen worden wäre.
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Die Steuerung durch ein gespeichertes Programm bietet den Vorteil einer einfachen Nutzung, ohne dass von einem Nutzer Eingaben oder Entscheidungen erforderlich wären, die als ablenkend, belastend oder unnötig empfunden werden könnten.
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Die Steuerung durch eine weitere Steuerkomponente biete zum Beispiel die vorteilhafte Möglichkeit, ein Fahrzeug auch durch außerhalb des Fahrzeugs generierte sich gegebenenfalls dynamisch ändernde Informationen so zu steuern, dass beeinflusst wird, wann die Leistungselektronik wie viel Energie aus dem zumindest einen fest verbauten Batteriemodul und/oder zumindest einen manuell wechselbaren Batteriemodul entnimmt. Auf diese Weise wird beispielsweise ein effektives Management gespeicherter Reserven elektrische Energie in einer gesamten Fahrzeugflotte ermöglicht.
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In dem zuvor beschriebenen Energieversorgungssystem kann die weitere Steuerkomponente ferner ein Funkmodul umfassen, das ausgeführt ist, von außerhalb des Fahrzeugs gesendete Steuersignale zu empfangen und darauf basierend Signale an die Steuerelektronik auszugeben, wobei die Steuersignale ausgestaltet sind, das Steuerverhalten der Steuerelektronik zu beeinflussen.
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Ein solches Funkmodul als Bestandteil der weiteren Steuerkomponente schafft die vorteilhafte Möglichkeit, die zuvor beschriebene Steuerung durch die weitere Steuerkomponente über Funksignale zu beeinflussen, die beispielsweise über ein herkömmliches Mobilfunknetz übertragen werden können. Dies biete nicht nur die Möglichkeit, für ein einzelnes Fahrzeug oder einen Nutzer eines einzelnen Fahrzeugs Informationen bereitzustellen, die für die zukünftige Versorgung dieses Fahrzeugs mit elektrische Energie von Bedeutung sind sondern auch die Möglichkeit, eine ganze Flotte von Fahrzeugen im Hinblick auf ein Management gespeicherter Mengen elektrischer Energie effizient zu managen.
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Das zuvor beschriebenen Energieversorgungssystem kann zum Anschluss mehrerer manuell wechselbarer Batteriemodule ausgestaltet sein, deren Nennspannung zusammengenommen der Nennspannung des fest verbauten Batteriemoduls oder, im Fall mehrerer fest verbauter Batteriemodule, der Nennspannung der zusammengeschalteten fest verbauten Batteriemodule insgesamt entspricht.
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Eine solche Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass unabhängig von der Quelle der entnommenen elektrischen Energie keine mit unnötigen Wärmeverlusten behaftete zusätzliche Spannungsumwandlung erforderlich ist. Einen Reihenschaltung mehrere Niederspannungsbatteriemodule bietet den Vorteil, dass Leistungselektronik und Motor mit einer höheren Spannung als der eines einzelnen Batteriemoduls betrieben werden können was im Allgemeinen im Hinblick auf Leistung, Gewicht und Kosten der verwendbaren Komponenten vorteilhaft ist.
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Das zuvor beschriebene Energieversorgungssystem kann zum Anschluss mehrerer manuell wechselbarer Batteriemodule ausgestaltet sein, deren Nennspannung pro Batteriemodul 60 V nicht überschreitet und bevorzugt bei 48 V liegt.
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Dies ist vorteilhaft, da in diesem Niederspannungsbereich ein manueller Wechsel wechselbarer Batteriemodule verbreitet aus regulatorischer Sicht zulässig und auch für den Anwender ungefährlich ist, ohne dass aufwändige Schutzvorrichtungen bzw. -schaltungen verbaut werden müssten. Eine Nennspannung von 48 V bietet darüber hinaus einen Kompatibilitätsvorteil. Es gibt bestehende Elektromobilitätssysteme, beispielsweise mit Elektrorollem, die 48 V-Wechselakkus beispielsweise in automatisierten Ladestationen bereitstellen. Solche Wechselakkus lassen sich manuell wechselbarer Batteriemodule im Sinne der vorliegenden Erfindung nutzen, wenn das Energieversorgungssystem zum Anschluss mehrerer manuell wechselbarer Batteriemodule ausgestaltet ist, deren Nennspannung pro Batteriemodul bei 48 V liegt.
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Das zuvor beschriebene Energieversorgungssystem kann so ausgestaltet sein, dass das Schaltwerk ausgeführt ist, bei einem Ladevorgang elektrische Energie von einer Energiequelle in Abhängigkeit von seinem Schaltzustand selektiv und exklusiv an das zumindest eine fest verbaute Batteriemodul oder an den zumindest einen Anschluss für das zumindest eine manuell wechselbare Batteriemodul bereitzustellen.
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Dies entspricht gewissermaßen einer Umkehrung der Bereitstellung von Energie aus den Batteriemodulen an den Elektromotor und/oder anderen Verbraucher. Dort wird in Abhängigkeit von dem Schaltzustand des Schaltwerks Energie aus entweder dem fest verbauten oder einem manuell wechselbaren Batteriemodul entnommen. So kann beim Ladevorgang in Abhängigkeit von dem Schaltzustand des Schaltwerks elektrische Energie auch nur entweder dem fest verbauten oder dem manuell wechselbaren Batteriemodul zugeführt werden. Eine für das Laden verfügbare Ladezeit kann so optimal genutzt werden, um eines der Batteriemodule zu laden. So kann beispielsweise (nur) das fest verbaute Batteriemodul geladen werden, wohingegen die entladenen wechselbaren Batteriemodule durch bereits geladene wechselbare Batteriemodule ausgetauscht werden. Bei kurzen Fahrten, für die die Kapazität des fest verbauten Batteriemoduls ausreicht, können die entladenen Batteriemodule vor Fahrtantritt entnommen werden, um das Gewicht des Fahrzeugs zu reduzieren, wodurch der Energieverbrauch reduziert werden kann. Somit ist es nicht notwendig, die wechselbaren Batteriemodule zu laden. Das Schaltwerk bietet eine Lösung, um wahlweise und exklusiv je nach Anwendungsfall nur eines der Batteriemodule zu laden.
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Die Erfindung betrifft auch ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, das ein Energieversorgungssystem, wie zuvor beschrieben, umfasst. In einem solchen Kraftfahrzeug werden die zuvor detailliert beschriebenen Vorteile der jeweiligen Ausgestaltung des Energieversorgungssystems realisiert, sodass das Fahrzeug einen hohen Grad an Energienetz-Infrastrukturunabhängigkeit erreichen kann und sich somit auch an Orten mit wenig ausgebauter Energienetz-Infrastruktur effizient einsetzen lässt, da seine zeitliche Verfügbarkeitsrate hoch sein kann.
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Das zuvor beschriebene elektrisch angetriebene Kraftfahrzeug kann eine Ausgestaltung aufweisen, bei der das zumindest eine fest verbaute Batteriemodul im Bodenbereich einer Insassenkabine und das zumindest eine manuell wechselbare Batteriemodul im hinteren Bereich des Fahrzeugs angeordnet ist, sodass es von einer hinter dem Fahrzeug stehenden Person manuell gewechselt werden kann.
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Dies ist in verschiedener Hinsicht vorteilhaft. Das zumindest eine fest verbaute Batteriemodul kann so den Fahrzeugschwerpunkt niedrig und mittig halten, was für die Fahreigenschaften und die Sicherheit vorteilhat ist und das zumindest eine manuell wechselbare Batteriemodul kann auf einfache Weise entnommen und gewechselt werden ohne, dass die wechselnde Person eine übermäßig gebückte und damit unbequeme Haltung einnehmen müsste.
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Das zuvor beschriebene elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug kann eine Steuereinheit und eine Positionsermittlungseinheit aufweisen, wobei die Steuereinheit ausgeführt sein kann, eine Position des Kraftfahrzeugs von der Positionsermittlungseinheit abzufragen und eine verbleibende Kapazität aller an Bord des Fahrzeugs befindlichen Batteriemodule von dem Energieversorgungssystem abzufragen, die abgefragte Position sowie die verbleibende Kapazität an eine zentrale Stelle zu übertragen und von der zentralen Stelle eine Position für einen Kopplungspunkt mit einer mobilen Ladestation zu empfangen, und wobei die Steuereinheit weiter ausgeführt ist, das Ermitteln einer Route zu dem Kopplungspunkt zu veranlassen.
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Diese Variante ermöglicht, dass eine mobile Ladestation dem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug im Bedarfsfall wechselbare Batteriemodule bereitstellt. Hierzu überträgt das Fahrzeug seine aktuelle Position, ggf. die geplante weitere Route und die verbleibende Kapazität seiner Batteriemodule an eine zentrale Steuerstation (z.B. Flottenmanagement-Zentrale). Basierend auf den übertragenen Daten kann die zentrale Steuerstation die Position von mobilen Ladestationen (Fahrzeugen mit geladenen wechselbaren Batteriemodulen an Bord) abfragen und einen Kopplungspunkt der in Frage kommenden mobilen Ladestationen mit dem Kraftfahrzeug berechnen. Dieser Kopplungspunkt kann unter Berücksichtigung aller genannten Daten ermittelt werden. An dem Kopplungspunkt können die entladenen wechselbaren Batteriemodule des Kraftfahrzeugs gegen geladene Batteriemodule von der mobilen Ladestation getauscht werden. Bei der mobilen Ladestation kann es sich um ein Landfahrzeug oder ein Luftfahrzeug, z.B. eine Drohne, handeln. Es ist ebenfalls denkbar, dass Batteriemodule zwischen zwei Kraftfahrzeugen getauscht werden, wenn z.B. ein erstes Kraftfahrzeug zunächst das fest verbaute Batteriemodul und ein zweites Fahrzeug das wechselbare Batteriemodul als Energiequelle verwendet. Neigt sich die Kapazität der wechselbaren Batteriemodule des zweiten Fahrzeugs ihrem Ende entgegen, können die noch geladenen wechselbaren Batteriemodule aus dem ersten Fahrzeug in das zweite Fahrzeug übernommen werden, indem die wechselbaren Batteriemodule zwischen den Fahrzeugen getauscht werden.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Steuern der Entnahme elektrischer Energie aus zumindest einem fest verbauten Batteriemodul und zumindest einem manuell wechselbaren Batteriemodul in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug. Das Verfahren umfasst einen sich fortlaufend wiederholenden Schritt des Ermittelns, wie die Entnahme elektrischer Energie, durch Vorgabe eines gespeicherten Programms, einer Nutzereingabe oder eines Signal einer Steuerkomponente, zwischen dem zumindest einem fest verbauten Batteriemodul und dem zumindest einem manuell Wechselbaren Batteriemodul verteilt sein soll, einen sich fortlaufend wiederholenden Schritt des Ermittelns der tatsächlichen Verteilung der Entnahme elektrischer Energie, einen sich fortlaufend wiederholenden Schritt des Ermittelns ob die tatsächliche Verteilung der Entnahme elektrischer Energie der angeforderten Verteilung der Entnahme elektrischer Energie entspricht, und einen Schritt des Anpassens der tatsächlichen Verteilung der Entnahme elektrischer Energie bis sie der angeforderten Verteilung der Entnahme elektrischer Energie entspricht, der ausgeführt wird, wann immer festgestellt wird, dass die tatsächliche Verteilung der Entnahme elektrischer Energie nicht der angeforderten Verteilung der Entnahme elektrischer Energie entspricht.
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Vorteile eines solchen Verfahrens sind, dass fortlaufend sichergestellt werden kann, dass die Entnahme elektrischer Energie so erfolgt, wie durch Vorgabe eines gespeicherten Programms, einer Nutzereingabe oder eines Signal einer Steuerkomponente vorgegeben und sich mithin die zuvor in Zusammenhang mit den Hardwarekomponenten der Erfindung beschriebenen Vorteile mit geringem Aufwand für einen Nutzer oder ganz ohne Aufwand für einen Nutzer erzielen lassen.
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Eine bespielhafte Ausführungsform eines Fahrzeugs gemäß der Erfindung ist in den Figuren dargestellt. Die Figuren zeigen die folgenden Inhalte:
- 1 zeigt eine schematische Seitenansicht des Fahrzeugs
- 2 zeigt eine schematische angeschnittene Aufsicht des Fahrzeugs
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In 2 sind entsprechend auch die in dem Fahrzeug fest oder manuell wechselbaren Batteriemodule sichtbar. Gezeigt ist ein Fahrzeug mit einem fest verbauten Batteriemodul f und vier manuell wechselbaren Batteriemodulen w.
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Die vorliegende Erfindung lässt sich besonders vorteilhaft in leichten Elektrofahrzeugen implementieren. Ohne Verwendung allzu komplexer teurer Fertigungsmethoden, insbesondere ohne übermäßigen Einsatz karbonfaserbasierter Verbundwerkstoffe, lassen sich Leergewichte von ca. 550 kg ohne Batteriemodule realisieren. Ein so leichtes elektrisches Fahrzeug verbraucht weniger elektrische Energie als ein elektrisches Fahrzeug, dessen Gewicht dem eines durchschnittlichen Mittelklassepersonenkraftfahrzeugs entspricht oder dieses überschreitet. Mit einer Gesamtbatteriekapazität von 16 kWh lässt sich so eine Reichweite von ca. 160 bis 200 km erzielen.
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Ein beispielhaftes Elektrofahrzeug gemäß der Erfindung kann entsprechend mit einem fest verbauten 8 kWh Batteriemodul und vier wechselbaren 2 kWh Batteriemodulen versehen sein. Mit derzeitiger üblicher Li-Ion Batterietechnologie sind manuell wechselbare 2 kWh Batteriemodule mit einem Gewicht von ca. 10 kg realisierbar, was ein Gewicht ist, dass von den meisten Personen bei einem anstehenden Wechsel gut zu bewältigen ist, insbesondere wenn es nicht aus einer sehr niedrigen Höhe emporgehoben werden muss.
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Es wurde zuvor erwähnt, dass auch Batteriemodule nutzbar sein können, die üblicherweise für Elektroroller verwendet werden. Solche Batteriemodule haben aktuell in der Regel eine geringere Kapazität als 2 kWh. Dies stellt kein grundsätzliches Problem dar, das ihrer Nutzung entgegenstünde, aber es kann dann sinnvoll sein, eine höhere Anzahl von Anschlüssen in einem Elektrofahrzeug vorzusehen, beispielsweise für 8 manuell wechselbare Batteriemodule. Es scheint jedoch nicht optimal allzu kleine Batteriemodule zu verwenden, da dies den Wechselvorgang unnötig verkomplizieren würde, wenn eine sinnvolle Gesamtkapazität erreicht werden soll. In dieser Hinsicht ist es vorteilhaft, Batteriemodule mit einer Kapazität von jeweils mindestens 1 kWh zu verwenden.
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Bezugszeichenliste
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- f
- fest verbautes Batteriemodul
- w
- manuell wechselbares Batteriemodul
