-
Akkupack, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen.
-
Der Begriff Akkupack wird in der Allgemeinsprache für wiederaufladbare Batterien, die aus zusammengeschalteten Sekundärzellen bestehen, verwendet.
-
Akkupacks kommen in ganz unterschiedlichen Bauformen und Größen, in mit Strom betriebenen Geräten zum Einsatz und entsprechen dem Stand der Technik.
-
Akkupacks deren Ausgestaltung so gewählt wurde, dass sich einzelne Segmente demontieren und montieren lassen, entsprechen dem Stand der Technik.
-
Bei Akkupacks mit geringer Speicherleistung, die nur über eine überschaubare Anzahl von Sekundärzellen verfügen, können diese mit relativ wenig Aufwand entnommen und nach einer eventuellen externen Aufladung wieder eingefügt werden. Diese Auslegung ist weit verbreitet und entspricht auch dem Stand der Technik.
-
Eine weitere Variante von Akkupacks ganz unterschiedlicher Speicherkapazität, ist mit einer Vorrichtung versehen, die es erlaubt ein Ladekabel anzuschließen, um ein Aufladen seiner Sekundärzellen aus einer externen Energiequelle zu ermöglichen. Auch diese Bauform entspricht dem Stand der Technik.
-
Akkupacks mit hoher Speicherkapazität, wie sie eine bedeutende Rolle in der angestrebten, emissionsfreien Mobilität spielen, werden in der Regel mit einer hohen Anzahl fest verbauter Sekundärzellen hergestellt und eingesetzt. Die beiden wesentlichen Nachteile, die diese Bauart mit sich bringt, das hohe Fahrzeuggewicht und der hohe Verbrauch von begrenzten Rohstoffen, werden in Kauf genommen.
-
Bei einer anderen Bauform von Akkupacks mit hoher Speicherkapazität, wie sie eine bedeutende Rolle in der angestrebten, emissionsfreien Mobilität spielen, ist ihre Konstruktion so gewählt, dass sich der gesamte Akkupack, oder größere Segmente von ihm, bestehend aus Rahmen und Sekundärzellen, trotz des immensen Gewichtes, aus dem Fahrzeug in der er verbaut ist, entnehmen und auch einsetzen lässt.
-
Für diesen Vorgang sind, bedingt durch die große Dimension und das hohe Gewicht der zu händelten Bauteile, massive Wechseleinrichtungen von erheblichen Ausmaßen erforderlich.
-
Die Art und Größe dieser Anlagen und die daraus resultierenden hohen Investitionskosten, haben zusammen mit anderen noch zu optimierenden Vorgaben, eine Marktdurchdringung in einem größeren Umfang bis jetzt verhindert.
-
Ein weiterer deutlicher Kostenfaktor ist mit dem Vorhalten von einer Vielzahl dieser technisch aufwändigen und in der Herstellung teuren wechselbaren Akkupacks, die aus einem tragenden Rahmen, einem Gehäuse und einer entsprechenden Menge von Sekundärzellen bestehen, verbunden und stellt für flächendeckende Umsetzung dieser Anwendung von Akkupacks, eine nur schwer zu überwindende Hürde da.
-
Ein anderer Schwerpunkt Produkte spürbar suffizienter zu gestalten, um einen möglichst geringen Rohstoff- und Energieverbrauch sicher zu stellen, ist bis jetzt nur in Ansätzen umgesetzt worden.
-
Ein Beispiel sind Akkupacks mit hoher Speicherkapazität, wie sie eine bedeutende Rolle in der angestrebten, emissionsfreien Mobilität spielen, bei denen die große Anzahl ihrer Sekundärzellen fest verbaut ist, sodass sich ein Auswechseln einzelner, beschädigter oder nicht mehr leistungsfähiger Einheiten, nur mit großem Aufwand oder gar nicht, realisieren lässt.
-
Ein Umstand der die angestrebte weitere Verwendung von Akkupacks aus E-Fahrzeugen, als stationäre Speicher einschränkt und die gebotene sinnvolle erneute Verwertung der zu erwartenden sehr großen Menge an gebrauchten, altersbedingt aber vermehrt störanfälligen Sekundärzellen, erschwert.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin einen Akkupack bereitzustellen, dessen Auslegung es erlaubt, die in ihm integrierten Sekundärzellen auszuwechseln, ohne das Gehäuse, in dem diese untergebracht sind, geöffnet oder zusammen mit einem tragenden Rahmen, aus der Konstruktion, in dem er verbaut ist, entnommen werden muss.
-
Die betreffende Aufgabe wird durch einen Akkupack, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
-
Ein herausragender Vorteil des erfindungsgemäßen Akkupacks, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen, wird durch einen Gurt generiert, in den die Sekundärzellen integriert sind und dessen Formgebung und Materialbeschaffenheit so gewählt ist, dass die Sekundärzellen, in das dafür vorgesehene Gehäuse, in einem kontinuierlich ablaufenden Vorgang, durch einen Schlitz, ohne dieses zu öffnen, von außen auch wiederholt reibungslos einzubringen und bei Bedarf auf dem gleichen Weg auch wieder zu entnehmen sind und so gerade bei damit ausgestatteten E-Fahrzeugen, deren Mobilität und Reichweite denen von Verbrennungsmotoren angetriebenen Modellen, vergleichbar wird.
-
Ein weiterer sehr deutlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Akkupacks, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen, resultiert aus der gewählten Formgebung des Gehäuses, das kreisförmig, mit einem drehbaren Zylinder als Mittelpunkt, ausgelegt ist, um den sich der Gurt mit den integrierten Sekundärzellen beim Einbringen spiralförmig legt und bei der Entnahme von diesem wieder abrollt und so durch diesen verbauten Mechanismus, innerhalb kurzer Zeit, Gurte mit entladenen Sekundärzellen durch Gurte mit geladenen Einheiten ersetzt werden können, was die Einsatzmöglichkeiten, gerade von Personenkraftwagen und Transportern, aber auch von größeren E-Fahrzeugen für den Personen- und Güterverkehr, deutlich erweitert.
-
Bei einer darüber hinausgehenden Bauart des erfindungsgemäßen Akkupacks, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen, ist die Ausführung des Gurtes so gewählt, dass die in ihm integrierten Sekundärzellen bei Bedarf mit geringem Aufwand, auch automatisiert, einzeln zu entnehmen und einzubringen sind und so die Ladekapazität des Akkupacks, der erfindungsgemäßen Art, durchgängig auf einem optimalen Stand gehalten werden kann, was gerade bei einem Einsatz in Automobilen eine bestmögliche Reichweite über seine gesamte Nutzungsdauer sicherstellt.
-
Bei stationären Speicheranlagen ermöglicht es die gewählte Ausführung der Gurte zudem, auch gebrauchte Sekundärzellen, wie sie in großen Mengen, bei der sich abzeichnenden hohen Verbreitung der E-Mobilität, anfallen werden, zu verwenden, da bei Schäden oder nicht mehr ausreichender Ladekapazität, ihr Wechsel, gerade wenn er automatisiert erfolgt, mit nur geringem Aufwand verbunden ist.
-
Das so zu Verfügung gestellte weite Anwendungsspektrum trägt dazu bei, dass ein nachhaltiger Einsatz der wertvollen Rohstoffe, aus denen gerade die Sekundärzellen bestehen, aber auch der anderen verbauten Ressourcen, durch einen langen Einsatzzeitraum gewährleistet wird, was letztendlich zu einer besseren Umweltbilanz und zu reduzierten Aufwendungen beiträgt.
-
Bei einer weiterführenden Bauform des erfindungsgemäßen Akkupacks, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen, sind in die Gurte, in die die Sekundärzellen integriert sind, Leitungen und Flüssigkeit führende Kanäle eingearbeitet und ihr Material so beschaffen, dass je nach Bedarf, eine Kühlung oder Erwärmung der integrierten Sekundärzellen auf eine optimale Temperatur über sie erfolgen kann.
-
Bei einer ergänzenden konstruktiven Auslegung des erfindungsgemäßen Akkupacks, mit in einem Gurt integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen, ist oberhalb und unterhalb des, mit integrierten Sekundärzellen bestückten Gurtes, jeweils eine Druckplatte mit Schaltkreisen, die in etwa die Dimension des Gehäuses hat, montiert, die ihre Position so verändern können, dass im betriebsbereiten Zustand des Akkupacks, die einzelnen Sekundärzellen durchgängig Kontakt mit den Schaltkreisen bekommen und sie so durch deren Auslegung, zu Blöcken zusammen geschaltet werden. Steht eine Entnahme des Gurtes, mit integrierten Sekundärzellen, aus dem Gehäuse an, werden die Druckplatten zusammen mit ihren Schaltkreisen, von den in einem Gurt integrierten Sekundärzellen wegbewegt und so der Kontakt mit diesen unterbrochen, damit eine Abnutzung oder Beschädigung der Schaltkreise und der Sekundärzellen, durch aneinander reiben vermieden wird und so der Gurt mit den integrierten Sekundärzellen, ungehindert entnommen werden kann. Nach Einfügen eines neuen Gurtes mit integrierten Sekundärzellen, wird die Position der Druckplatten erneut so verändert, dass der Kontakt ihrer Schaltkreise zu den Sekundärzellen, wiederhergestellt ist. Bei einer bevorzugten Auslegung wird die Bewegung der Druckplatten mit ihren Schaltkreisen, die pneumatisch oder hydraulisch, aber auch elektromechanisch erfolgen kann, beim Start des Wechselvorganges des Gurtes mit integrierten Sekundärzellen, automatisch ausgelöst.
-
Bei einer drüber hinausgehenden vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Akkupacks, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen, verfügt der drehbare Zylinder, der den Mittelpunkt des kreisförmig gestalteten Gehäuses bildet, über einen eigenen Antrieb für seine Drehbewegungen, die er in zwei Richtungen ausführen kann und so das Einbringen und Entnehmen, des mit Sekundärzellen bestückten Gurtes, in den auch Leitungen und Flüssigkeit führende Kanäle eingearbeitet sein können, die zusammen mit den Eigenschaften seines Materials es ermöglichen, je nach Bedarf, eine Kühlung oder Erwärmung der integrierten Sekundärzellen auf eine optimale Temperatur, sicherzustellen, unterstützt wird.
-
Bei einer anderen Bauart bedingten Option des erfindungsgemäßen Akkupacks, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen, ist ein Mechanismus verbaut, der es bei einer Gefahrenlage, automatisiert oder manuell, auch von Rettungskräften gesteuert, ermöglicht, die Sekundärzellen durch Bewegung der Druckplatten von ihren Schaltkreisen zu trennen und zusammen mit ihrem Gurt, in die sie integriert sind, kontrolliert aus ihrem Gehäuse auszustoßen, was dazu beitragen kann, Brände ganz zu verhindern oder einzudämmen und damit Schäden zu begrenzen.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Akkupacks, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen, werden mehrere kreisförmig gestaltete Gehäuse, deren Mittelpunkt ein drehbarer Zylinder bildet, um den sich der Gurt mit den integrierten Sekundärzellen beim Einbringen spiralförmig legt und bei der Entnahme von diesem wieder abrollt, nebeneinander oder übereinander angeordnet und so die Grundlage geschaffen, eine hohe Speicherkapazität bereitzustellen, wie sie gerade bei E-Fahrzeugen unterschiedlicher Bauart, die über einen leistungsstarken Antrieb, mit entsprechendem Energieverbrauch, verfügen, benötigt wird, oder man setzt sie als ein Baustein von großen Speicheranlagen ein, die aus einer unterschiedlichen Anzahl von Akkupacks, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen, bestehen können, die sinnvollerweise über eine mobile Wechseleinrichtung für die Gurte mit den integrierten Sekundärzellen verfügen sollten und so, auch bei Verwendung von gebrauchten Sekundärzellen, trotz ihrer Größe die je nach Bedarf skalierbar ist, mit überschaubaren, wirtschaftlichen Aufwendungen für den laufenden Betrieb, auskommen.
-
Bei einer ergänzenden Verwendung des erfindungsgemäßen Akkupacks, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen, ist dieser in einem Anhänger, der auch als Auflieger aus gelegt sein kann und der bei Bedarf auch über einen eigenen Antrieb verfügt, als Energiespeicher integriert und so Systembedingt in der Lage, das Zugfahrzeug oder den eigenen Antrieb, ganz oder teilweise mit Strom zu versorgen und darüber hinaus auch als Stromspeicher, wie sie bei dem Einsatz von erneuerbaren Energien benötigt werden, zu dienen.
-
Bei einer darüber hinaus gehenden Verwendung des erfindungsgemäßen Akkupacks, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen, ist dieser, auch aus mehreren Einheiten bestehend, in einem Container, der sich mit den bekannten Vorrichtungen bewegen und transportieren lässt, verbaut, damit er den Container selbst bei Bedarf mit Energie versorgen kann, oder wenn es die Situation erfordert, an externen Orten die Energieversorgung sicherstellt und darüber hinaus auch als Stromspeicher, wie sie bei dem Einsatz von erneuerbaren Energien benötigt werden, eingesetzt werden kann.
-
Weiterführende Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
-
Die Erfindung wird nachfolgend, anhand von drei bevorzugten Anwendungsbeispielen des Akkupacks, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen, ausführlich beschrieben.
-
Es zeigen:
- 1 Einen Akkupack, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen, als horizontaler Schnitt.
- 2 Die Ausgestaltung gemäß 1, als vertikalen Schnitt.
- 3 Ein Teilbereich der Ausgestaltung gemäß 1 und 2 als horizontaler Schnitt.
- 4 Ein Teilbereich der Ausgestaltung gemäß 1 bis 3, als vertikaler Schnitt.
- 5 Eine Ausgestaltung gemäß 1 bis 4 mit mehreren nebeneinander angeordneten Akkupacks, als horizontaler Schnitt.
- 6 Eine Ausgestaltung gemäß 1 bis 5 in Form eines stationären E-Speichers, mit mehreren übereinander angeordneten Akkupacks, als vertikaler Schnitt.
- 7 Eine Ausgestaltung gemäß 1 bis 6 als stationärer Großspeicher unter Verwendung mehrerer E-Speicher, als horizontaler Schnitt.
-
Wie 1 zeigt, besteht ein Akkupack, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen 5, aus einem kreisförmigen Gehäuse 6, das über eine Öffnung 10 in Form eines Schlitzes verfügt und über einen Gurt 8, der zusammen mit den in ihn integrierten Sekundärzellen 11, um einen Zylinder 7, in dessen Mitte ein Antrieb 18 verbaut ist, spiralförmig gelegt wurde.
-
Wie 2 zeigt, besteht ein Akkupack, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen 5, aus einem Gehäuse 6, in das eine obere Druckplatte 14 und eine untere Druckplatte 15, die beide über Schaltkreise verfügen, eingebaut ist und dazwischen der Gurt 8, der sich zusammen mit den in ihn integrierten Sekundärzellen 11, um den Zylinder 7, in dessen Mitte ein Antrieb 18 verbaut ist, spiralförmig gelegt wurde.
-
Wie 3 zeigt, sind in die Gurte 8, des Akkupacks, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen 5, Kanäle 13 eingearbeitet und die Sekundärzellen 11, so integriert, dass, die Gurte 8, sich beim Einbringen in das Gehäuse, platzsparend aneinanderlegen.
-
Wie 4 zeigt, ist die Breite des Gurtes 8 des Akkupacks, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen 5, so gewählt, dass sie in etwa der Länge der integrierten Sekundärzellen 11, entspricht. Weiterhin wird die obere Druckplatte 14 und die untere Druckplatte 15, sowie das Gehäuse 6 gezeigt, dessen Dimension so ausgeführt wurde, dass jeweils ein Hohlraum 16 zwischen der oberen Druckplatte 14 und der unteren Druckplatte 15, zur Verfügung steht, damit beim Wechselvorgang des Gurtes 8, mit den in ihm integrierten Sekundärzellen 11, die obere Druckplatte 14 und die untere Druckplatte 15, in diese verfahren können und so der Kontakt zu der oberen Druckplatte 14 und der unteren Druckplatte 15, zu den, in dem Gurt 8, integrierten Sekundärzellen 11, unterbrochen wird, um den Wechselvorgang des Gurtes 8, mit den in ihm integrierten Sekundärzellen 11, ohne Beeinträchtigung, ausführen zu können.
-
Wie 5 zeigt, besteht eine Anlage mit drei nebeneinander angeordneten Akkupacks, wie sie auf Grund ihrer Abmessung in PKWs und Transportern zum Einsatz kommen kann, aus Einheiten des erfindungsgemäßen Akkupacks, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen 5, die jeweils aus einem kreisförmigen Gehäuse 6, das über eine Öffnung 10 in Form eines Schlitzes verfügt, über die der Gurt 8, der sich zusammen mit den in ihm integrierten Sekundärzellen 11, um den Zylinder 7, in dessen Mitte der Antrieb 18 verbaut ist, spiralförmig gelegt hat. Weiterhin ist zu sehen, dass die drei baugleichen Einheiten des Akkupacks, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen 5, in einem Rahmen 9 eingebettet sind, der auch Teil der tragenden Struktur der Konstruktion sein kann, mit der er verbunden ist.
-
6 zeigt eine Anlage mit mehreren baugleichen übereinander angeordneten Einheiten des Akkupacks, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen 5, wie sie auf Grund ihres Gewichtes aber auch ihrer Abmessungen in der Regel nur als stationärer Speicher oder wenn es ihre Dimensionen erlauben, auch auf schwimmenden oder schienengebundenen Konstruktionen, zum Einsatz kommt. Weiterhin ist zu sehen, dass bei dieser Auslegung als stationärer Speicher 21, die baugleichen übereinander angeordneten Einheiten des Akkupacks, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen 5, auf einer Fundamentplatte 19, die für eine entsprechende Belastung ausgelegt ist um Standsicherheit gewährleisten zu können, aufgebaut sind und die gesamte Anlage mit einer Abdeckung 20 versehen wurde.
-
7 zeigt eine Gruppe von, in zwei Reihen angeordneten Speichern 21, die aus mehreren übereinander angeordneten baugleichen Akkupacks, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne ihr Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen 5, bestehen. Weiterhin ist zu sehen, dass bei dieser Auslegung als Gruppe, von in zwei Reihen angeordneten Speichern 21, diese von einer Einhausung 22 umgeben sind, deren Auslegung so gewählt ist, dass zwischen den Speichern 21 ein Fahrweg 23 vorhanden ist, auf dem sich eine mobile Wechseleinrichtung 24 ungehindert zu jedem einzelnen der Speicher 21, bewegen kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 5
- Akkupack, mit in Gurten integrierten Sekundärzellen, die sich ohne sein Gehäuse zu öffnen, von außen entnehmen und einbringen lassen.
- 6
- Gehäuse
- 7
- Zylinder
- 8
- Gurt
- 9
- Rahmen
- 10
- Schlitz
- 11
- Sekundärzellen
- 13
- Kanäle
- 14
- Druckplatte 1
- 15
- Druckplatte 2
- 16
- Hohlraum
- 18
- Antrieb
- 19
- Fundamentplatte
- 20
- Abdeckung
- 21
- Speicher
- 22
- Einhausung
- 23
- Fahrweg
- 24
- Wechseleinrichtung
