DE102020133971A1 - Schaltung von festen und Wechsel-Akkus - Google Patents

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Abstract

Die Beschreibung umfasst ein System zur Energieversorgung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, umfassend: eine Leistungselektronik zum Steuern zumindest eines Elektromotors zum Antrieb des Fahrzeugs, eine fest eingebaute Batterie (1), insbesondere Akkumulator, eine wechselbare Batterie (2), insbesondere Akkumulator, einen Speicher zur Ablage von aktuellen und/oder historischen Temperaturdaten und ein Schaltwerk zum Verbinden der fest eingebauten Batterie und der wechselbaren Batterie mit der Leistungselektronik, wobei das Schaltwerk die Schaltzustände umfasst: einen ersten Schaltzustand, bei dem die fest eingebaute Batterie mit der Leistungselektronik verbunden ist, einen zweiten Schaltzustand, bei dem die wechselbare Batterie mit der Leistungselektronik verbunden ist und einen dritten Schaltzustand, bei dem die fest eingebaute Batterie und die wechselbare Batterie mit der Leistungselektronik verbunden ist.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schalten von festen und Wechsel-Akkus und ein Verfahren dazu.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Im Stand der Technik sind Elektro-Fahrzeuge bekannt, die mit Batterien, insbesondere Akkumulatoren (Akkus) betrieben werden. Insbesondere beschreibt die DE 10 2019 113 137 A1 ein Energieversorgungssystem für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug. Das Dokument DE 10 2011 118 976 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Antriebsvorrichtung.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Reichweite und Fahrgeschwindigkeit eines Elektro-Fahrzeugs wird von dessen Batterien bestimmt. Die Batterien und deren optimaler Einsatz spielen daher eine entscheidende Rolle. Ein Elektrofahrzeug kann fest eingebaute Batterien und Wechselbatterien umfassen. Wechselbatterien sind derart angeordnet, dass sich deren Aus- und Einbau in ein Elektrofahrzeug durch wenige Handgriffe bewerkstelligen lässt.
  • Eine Kühlung bzw. Klimatisierung einer Batterie kann die Ladekapazität einer Batterie erheblich steigern. Die Klimatisierung bzw. Kühlung von fest eingebauten Batterien stellt sich als erheblich leichter dar, als die Klimatisierung von Wechselbatterien. Insbesondere eine effektive Fluid-/Luft-/Flüssigkeits-/Wasserkühlung kann nur bei fest eingebauten Batterien vorgenommen werden. Fest eingebaute Batterien eignen sich daher eher dazu im Vergleich zu Wechsel-Akkus in Regionen mit hohen Temperaturen, beispielsweise in Afrika oder Indien, eingesetzt zu werden.
  • Eine Aufgabe ist daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, durch das eine Kombination von festen und Wechsel-Akkus auch in Regionen mit hohen Temperaturen effektiv betrieben werden.
  • Als erster Aspekt der Erfindung wird ein System zur Energieversorgung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs zur Verfügung gestellt, umfassend: eine Leistungselektronik zum Steuern zumindest eines Elektromotors zum Antrieb des Fahrzeugs, eine fest eingebaute Batterie, insbesondere Akkumulator, eine wechselbare Batterie, insbesondere Akkumulator, einen Speicher zur Ablage von aktuellen und/oder historischen Temperaturdaten und ein Schaltwerk zum Verbinden der fest eingebauten Batterie und der wechselbaren Batterie mit der Leistungselektronik, wobei das Schaltwerk die Schaltzustände umfasst: einen ersten Schaltzustand, bei dem die fest eingebaute Batterie mit der Leistungselektronik verbunden ist, einen zweiten Schaltzustand, bei dem die wechselbare Batterie mit der Leistungselektronik verbunden ist und einen dritten Schaltzustand, bei dem die fest eingebaute Batterie und die wechselbare Batterie mit der Leistungselektronik verbunden ist, wobei der erste oder der zweite oder der dritte Schaltzustand in Abhängigkeit vom Inhalt des Speichers gewählt wird.
  • Erfindungsgemäß werden die Batterien entsprechend der aktuellen oder historischen Temperaturen des Aktionsgebiets des Elektrofahrzeugs zugeschaltet. Bestehen beispielsweise morgens und abends am Aktionsgebiet gemäßigte Temperaturen, so werden morgens und abends bevorzugt die schlechter zu kühlenden Wechselbatterien eingesetzt. In den Mittagsstunden können dann die leichter zu kühlenden fest eingebauten Batterien verwendet werden. Ist es andererseits so, dass mittags eher gemäßigte Temperaturen bestehen, können mittags die Wechsel-Akkus verwendet werden und morgens und abends die festen Batterien eingesetzt werden, die leichter zu erwärmen sind.
  • Als zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt, umfassend ein System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Außentemperatur die Außentemperatur des Fahrzeugs ist.
  • Beispielhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein System zur Verfügung gestellt, wobei das System einen Temperatursensor zur Feststellung einer Außentemperatur aufweist und/oder wobei Daten des Temperatursensors im Speicher abgelegt werden.
  • Mit einem Temperatursensor und einem Speicher zum Ablegen der Daten des Temperatursensors können historische Daten zur Bestimmung des erforderlichen Schaltzustands gesammelt werden.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein System zur Verfügung gestellt, wobei das System im ersten Schaltzustand betrieben wird, falls gemäß den aktuellen oder den historischen Daten von einer hohen Außentemperatur auszugehen ist und, wobei das System im zweiten Schaltzustand betrieben wird, falls gemäß den aktuellen oder den historischen Daten von einer niedrigen Außentemperatur auszugehen ist.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Verfügung gestellt, wobei das System im dritten Schaltzustand betrieben wird, falls gemäß den aktuellen oder den historischen Daten von einer mittleren Außentemperatur auszugehen ist.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Verfügung gestellt, wobei eine niedrige Temperatur kleiner als 5° Celsius ist, wobei insbesondere eine niedrige Temperatur kleiner als 0° Celsius ist, wobei ganz besonders eine niedrige Temperatur kleiner als - 5° Celsius ist.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein System zur Verfügung gestellt, wobei eine hohe Temperatur größer als 25° Celsius ist, wobei insbesondere eine hohe Temperatur größer als 35° Celsius ist, wobei ganz besonders eine hohe Temperatur größer als 50° Celsius ist.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein System zur Verfügung gestellt, wobei eine mittlere Temperatur zwischen 5° Celsius und 25° Celsius ist.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein System zur Verfügung gestellt, wobei das System bei generell hohen Außentemperaturen morgens und abends im zweiten und/oder dritten Schaltzustand betrieben wird und/oder wobei das System bei generell hohen Außentemperaturen mittags im ersten und/oder dritten Schaltzustand betrieben wird.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein System zur Verfügung gestellt, wobei das System bei generell tiefen Außentemperaturen morgens und abends im ersten und/oder dritten Schaltzustand betrieben wird und/oder wobei das System bei generell tiefen Außentemperaturen mittags im zweiten und/oder dritten Schaltzustand betrieben wird.
  • Als eine Idee der Erfindung kann angesehen werden, den Einsatz einer Kombination von fest eingebauten und Wechsel-Akkus derart zu managen, dass sich auch in Regionen mit hohen Temperaturen oder in Regionen mit stark schwankenden Temperaturen eine hohe Reichweite für das betreffende Elektrofahrzeug ergibt.
  • Die einzelnen Merkmale können selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
  • Figurenliste
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich. Es zeigen
    • 1 ein Elektrofahrzeug 3 in einer Seitenansicht mit fest eingebauten Batterien 1 und Wechselbatterien 2 und
    • 2 dasselbe Elektrofahrzeug 3 in einer Draufsicht.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 1 zeigt ein Elektrofahrzeug 3 mit fest eingebauten Batterien 1 und Wechsel-Akkus 2. Vorteilhaft bei den Wechsel-Akkus ist es, dass diese schnell gewechselt werden können, falls sie leer sind, und statt den leeren Batterien 2 voll-aufgeladene Batterien 2 eingesetzt werden können. Hierdurch ist es nicht erforderlich, dass darauf gewartet werden muss, dass die Batterien 2 aufgeladen werden, um das betreffende Elektrofahrzeug 3 wieder in Betrieb nehmen zu können. Nachteilig ist, dass die Kühlung bzw. Erwärmung auf erforderliche Betriebstemperaturen bei Wechsel-Akkus sich schwieriger gestaltet. Das ist der Vorteil der fest eingebauten Batterien, denn diese können sehr einfach beispielsweise gekühlt werden. Insbesondere die sehr effektive Fluid-/Luft-/Flüssigkeits-/Wasserkühlung ist im Grunde nur bei fest eingebauten Batterien 1 möglich.
  • 2 zeigt in einer Draufsicht das Elektrofahrzeug 3 mit den fest eingebauten Batterien 1 und den Wechselbatterien 2.
  • Akkumulatoren sind Batterien, die wieder aufladbar sind. Neben Akkumulatoren gibt es außerdem Batterien, die nur für einen einmaligen Gebrauch geeignet sind. In Elektrofahrzeugen werden in aller Regel.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    fest eingebaute Batterie bzw. Batterien
    2
    wechselbare Batterie bzw. Batterien/ Wechsel-Akku bzw. Wechsel-Akku
    3
    Elektrofahrzeug
  • 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
    • DE 102019113137 A1 [0002]
    • DE 102011118976 A1 [0002]

Claims (10)

  1. System zur Energieversorgung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, umfassend: eine Leistungselektronik zum Steuern zumindest eines Elektromotors zum Antrieb des Fahrzeugs, eine fest eingebaute Batterie (1), insbesondere Akkumulator, eine wechselbare Batterie (2), insbesondere Akkumulator, einen Speicher zur Ablage von aktuellen und/oder historischen Temperaturdaten und ein Schaltwerk zum Verbinden der fest eingebauten Batterie und der wechselbaren Batterie mit der Leistungselektronik, wobei das Schaltwerk die Schaltzustände umfasst: einen ersten Schaltzustand, bei dem die fest eingebaute Batterie mit der Leistungselektronik verbunden ist, einen zweiten Schaltzustand, bei dem die wechselbare Batterie mit der Leistungselektronik verbunden ist und einen dritten Schaltzustand, bei dem die fest eingebaute Batterie und die wechselbare Batterie mit der Leistungselektronik verbunden ist, wobei der erste oder der zweite oder der dritte Schaltzustand in Abhängigkeit vom Inhalt des Speichers gewählt wird.
  2. System nach Anspruch 1, wobei das System einen Temperatursensor zur Feststellung einer Außentemperatur aufweist und/oder wobei Daten des Temperatursensors im Speicher abgelegt werden.
  3. System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das System im ersten Schaltzustand betrieben wird, falls gemäß den aktuellen oder den historischen Daten von einer hohen Außentemperatur auszugehen ist und, wobei das System im zweiten Schaltzustand betrieben wird, falls gemäß den aktuellen oder den historischen Daten von einer niedrigen Außentemperatur auszugehen ist.
  4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System im dritten Schaltzustand betrieben wird, falls gemäß den aktuellen oder den historischen Daten von einer mittleren Außentemperatur auszugehen ist.
  5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine niedrige Temperatur kleiner als 5° Celsius ist, wobei insbesondere eine niedrige Temperatur kleiner als 0° Celsius ist, wobei ganz besonders eine niedrige Temperatur kleiner als - 5° Celsius ist.
  6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine hohe Temperatur größer als 25° Celsius ist, wobei insbesondere eine hohe Temperatur größer als 35° Celsius ist, wobei ganz besonders eine hohe Temperatur größer als 50° Celsius ist.
  7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine mittlere Temperatur zwischen 5° Celsius und 25° Celsius ist.
  8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System bei generell hohen Außentemperaturen morgens und abends im zweiten und/oder dritten Schaltzustand betrieben wird und/oder wobei das System bei generell hohen Außentemperaturen mittags im ersten und/oder dritten Schaltzustand betrieben wird.
  9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System bei generell tiefen Außentemperaturen morgens und abends im ersten und/oder dritten Schaltzustand betrieben wird und/oder wobei das System bei generell tiefen Außentemperaturen mittags im zweiten und/oder dritten Schaltzustand betrieben wird.
  10. Fahrzeug umfassend ein System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Außentemperatur die Außentemperatur des Fahrzeugs ist.
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