DE202015102810U1 - Mobile power supply - Google Patents
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Abstract
Mobiles Energieversorgungsgerät (10) umfassend: ein Gehäuse (11) zur Aufnahme eines Batterieblocks (13) und einer Anpassungsschaltung (12), ein erstes Anschlussterminal (18), das mit der Anpassungsschaltung (12) verbunden ist und zur Ausgabe einer Wechselspannung eingerichtet ist, ein zweites Anschlussterminal (17), das mit dem Batterieblock (13) verbunden ist und für den Empfang einer Spannung eingerichtet ist, eine Schaltvorrichtung (16), zum Ein oder Ausschalten des mobilen Energieversorgungsgeräts (10).A mobile power supply (10) comprising: a housing (11) for receiving a battery pack (13) and a matching circuit (12), a first connection terminal (18) connected to the matching circuit (12) and adapted to output an AC voltage, a second connection terminal (17) connected to the battery block (13) and arranged to receive a voltage, a switching device (16) for turning on or off the mobile power supply device (10).
Description
Die Erfindung betrifft ein mobiles Energieversorgungsgerät auf Batteriebasis, welches wenigstens einen Batterieblock und eine Anpassungsschaltung enthält, um eine Versorgung mit elektrischer Energie in Bereichen zu ermöglichen, an denen keine Stromversorgung vorhanden ist. The invention relates to a battery-powered mobile power supply including at least a battery pack and a matching circuit for enabling a supply of electrical energy in areas where there is no power supply.
Die Versorgung mit elektrischer Energie nimmt weiter an Bedeutung zu. Auch wenn dazu der Ausbau von elektrischen Stromversorgungsnetzen immer weiter voranschreitet, gibt es viele Bereiche, in denen bisher keine Stromversorgungsnetze vorhanden sind und in denen trotzdem die Versorgung mit elektrischer Energie wenigstens kurzzeitig erforderlich ist. Außerdem können Situationen entstehen, in denen die elektrischen Stromversorgungsnetzwerke ausfallen und eine kurzfristige Überbrückung der elektrischen Stromversorgung notwendig ist. Bisher wurden für solche Fälle als mobile Energieversorgungsgeräte Aggregate eingesetzt, die als Notstromaggregate verwendet werden. Diese weisen den Nachteil auf, dass sie Abgase produzieren und einen hohen Geräuschpegel aufweisen, so dass der Einsatz derartiger Aggregate, meistens Dieselaggregate, nicht in allen Situationen möglich ist. Darüber hinaus sind derartige Dieselaggregate sehr schwer und weisen große Abmessungen auf. The supply of electrical energy continues to increase in importance. Even if the expansion of electrical power supply networks continues to progress, there are many areas where no power grids exist yet and in which, nevertheless, the supply of electrical energy is required at least for a short time. In addition, situations may arise in which the electrical power supply networks fail and a short-term bridging of the electrical power supply is necessary. So far, aggregates have been used for such cases as a mobile power supply units, which are used as emergency generators. These have the disadvantage that they produce exhaust gases and have a high noise level, so that the use of such aggregates, mostly diesel engines, is not possible in all situations. In addition, such diesel units are very heavy and have large dimensions.
Der Einsatz von Batterien oder Akkus für eine elektrische Stromversorgung ist bisher nur für sehr kleine elektrische Verbraucher bekannt. Insbesondere für elektrische Maschinen, die einen Wechselstrom erfordern, sind bisher keine mobilen Energieversorgungsgeräte auf Batteriebasis bekannt, die über entsprechende Leistungen bzw. Energiemengen verfügen, die einen Betrieb von derartigen elektrischen Maschinen erlauben. The use of batteries for an electrical power supply has hitherto been known only for very small electrical consumers. In particular, for electric machines that require an alternating current, no battery-based mobile power units are known, which have corresponding outputs or amounts of energy that allow operation of such electrical machines.
Vor diesem Hintergrund ergibt sich die Aufgabe ein mobiles Energieversorgungsgerät anzugeben, welches elektrische Energie auch in Bereichen zur Verfügung stellt, in denen keine elektrischen Stromversorgungsnetze vorhanden sind, wobei das mobile Energieversorgungsgerät ein handhabbares Gewicht aufweist, ausreichend robust für den Einsatz im Außenbereich ist und weder Abgase noch Geräusche erzeugt. Against this background, the object is to provide a mobile power supply device, which provides electrical energy in areas where no electrical power grids are present, the mobile power supply device has a manageable weight, is sufficiently robust for outdoor use and neither exhaust still generates noise.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. The object is solved by the features of the independent claims.
Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken eine vorbestimmte Anzahl von Batterien, insbesondere wiederaufladbare Batterien in einem Gehäuse derart anzuordnen, dass sie eine ausreichende Leistung über eine vorbestimmte Zeit zur Verfügung stellen, die an eine Anpassungsschaltung, vorzugsweise einen Wechselrichter, geliefert wird, der die von der vorbestimmten Anzahl von Batterien zugeführte Spannung in ein Spannungsformat ändert, welches von externen Abnehmern gefordert wird. Dazu weist das Gehäuse einerseits ein erstes Anschlussterminal auf, das mit der Ausgangsseite der Anpassungsschaltung, insbesondere mit dem Wechselrichter, verbunden ist und zur Ausgabe einer Wechselspannung vorgesehen ist. Die Anpassungsschaltung kann darüber hinaus jedoch auch eine Gleichspannung abgeben, wenn elektrische Verbraucher mit einer Gleichspannung betrieben werden sollen. The invention is based on the idea of arranging a predetermined number of batteries, in particular rechargeable batteries, in a housing so as to provide sufficient power for a predetermined time, which is supplied to a matching circuit, preferably an inverter, which is the same as that of the the predetermined number of batteries voltage changes in a voltage format, which is required by external customers. For this purpose, the housing has on the one hand a first connection terminal, which is connected to the output side of the matching circuit, in particular to the inverter, and is provided for outputting an alternating voltage. However, the matching circuit can also deliver a DC voltage when electrical loads are to be operated with a DC voltage.
Das mobile Energieversorgungsgerät weist darüber hinaus ein zweites Anschlussterminal auf, welches mit der vorbestimmten Anzahl der Batterien verschaltet ist. Über dieses zweite Anschlussterminal lassen sich die im mobilen Energieversorgungsgerät vorhandenen Batterien laden, in dem ihnen von Außen eine Spannung zugeführt wird. Das mobile Energieversorgungsgerät weist darüber hinaus eine Schaltvorrichtung auf, die ein Einschalten und Ausschalten des mobilen Energieversorgungsgeräts ermöglicht. The mobile power supply device also has a second connection terminal, which is connected to the predetermined number of batteries. Via this second connection terminal, the batteries present in the mobile energy supply device can be charged, in which they are supplied with voltage from the outside. The mobile power supply device further includes a switching device that enables turning on and off of the mobile power supply device.
Die vorbestimmte Anzahl von Batterien ist in einem Batterieblock verschaltet, der eine raumoptimierte Anordnung von Batterien ermöglicht, so dass eine vorbestimmte Leistung über eine vorbestimmte Zeit durch den Batterieblock und den darin enthaltenen Batterien zur Verfügung gestellt werden kann. Durch die Unterbringung des Batterieblocks und des Wechselrichters bzw. der elektrischen Schaltungselemente in einem stabilen Gehäuse ist es möglich, ein mobiles Energieversorgungsgerät bereitzustellen, welches auch unter Wetter-, und Stoß- und Schütteleinflüssen sicher eine elektrische Stromversorgung wenigstens für einen vorbestimmten Zeitraum zur Verfügung stellen kann. The predetermined number of batteries is connected in a battery block that allows a space-optimized arrangement of batteries, so that a predetermined power over a predetermined time by the battery pack and the batteries contained therein can be provided. By housing the battery pack and the inverter or electrical circuit elements in a sturdy housing, it is possible to provide a mobile power supply device which can safely provide an electrical power supply even under weather, shock and shaking effects at least for a predetermined period of time ,
Der Einsatz eines erfindungsgemäßen mobilen Energieversorgungsgeräts auf Batteriebasis ist insbesondere für Hilfs- und Rettungskräfte vorteilhaft, da bei einem Notfall, beispielweise einem Erdbeben häufig die elektrische Energieversorgung über das Stromversorgungsnetzwerk ausgefallen ist und ein schneller Einsatz von elektrischen Geräte hilfreich ist. Die Verwendung von herkömmlichen Dieselaggregaten in derartigen Fällen ist aufwendig, da die Dieselaggregate an entlegene Stellen transportiert werden müssen, und darüber hinaus auch mit Dieselkraftstoff befüllt werden müssen, so dass in einem derartigen Katastrophenfall die Verwendung von Dieselaggregaten nur bedingt möglich ist. The use of a battery-based mobile energy supply device according to the invention is particularly advantageous for auxiliaries and rescue workers, since in an emergency, for example an earthquake often the electrical energy supply via the power supply network has failed and a quick use of electrical equipment is helpful. The use of conventional diesel engines in such cases is costly because the diesel engines must be transported to remote locations, and beyond must be filled with diesel fuel, so that in such a disaster, the use of diesel engines is only partially possible.
Vorzugsweise weist das mobile Energieversorgungsgerät ein Ladegerät auf, welches zur Anpassung einer von außen zugeführten Spannung vorgesehen ist, und beispielsweise die von außen zugeführte Spannung anhebt, bzw. absenkt und darüber hinaus den Ladevorgang des Batterieblocks im mobilen Energieversorgungsgerät steuert. Preferably, the mobile power supply device has a charger, which is provided for adjusting a voltage supplied from the outside, and for example, raises the voltage supplied from outside, or lowered and above In addition, controls the charging of the battery pack in the mobile power supply unit.
Das Ladegerät kann in die Anpassungsschaltung integriert sein, wodurch das Innvolumen des mobilen Energieversorgungsgeräts weiter optimiert genutzt werden kann, so dass entweder ein kleineres Gehäuse verwendet werden kann oder ein bestehendes Gehäuse mit mehr Batterien bestückt werden kann, um somit eine höhere Leistung und Energie bereitzustellen. The charger may be integrated into the matching circuitry, which further optimizes the internal volume of the mobile power supply so that either a smaller case can be used or an existing case can be populated with more batteries to provide increased power and energy.
Das mobiles Energieversorgungsgerät weist dazu vorzugsweise auf: ein Gehäuse zur Aufnahme eines Batterieblocks und einer Anpassungsschaltung, ein erstes Anschlussterminal, das mit der Anpassungsschaltung verbunden ist und zur Ausgabe einer Spannung eingerichtet ist, die an den Verbraucher angepasst ist, ein zweites Anschlussterminal, das mit dem Batterieblock verbunden ist und für den Empfang einer Spannung eingerichtet ist sowie eine Schaltvorrichtung, zum Ein oder Ausschalten des mobilen Energieversorgungsgeräts. For this purpose, the mobile power supply device preferably has: a housing for receiving a battery pack and a matching circuit, a first connection terminal, which is connected to the matching circuit and is adapted to output a voltage that is adapted to the consumer, a second connection terminal, which is connected to the Battery block is connected and is adapted to receive a voltage and a switching device, for turning on or off the mobile power supply device.
Das Ladegerät ist insbesondere zur Anpassung der über das zweite Anschlussterminal zugeführten Spannung und zur Steuerung eines Ladevorgangs des Batterieblocks vorgesehen. The charger is provided in particular for adaptation of the voltage supplied via the second connection terminal and for controlling a charging process of the battery block.
Vorzugsweise kann das mobile Energieversorgungsgerät ein Trennrelais enthalten, das zwischen den Batterieblock und die Anpassungsschaltung geschaltet ist und abhängig vom Schaltzustand der Schaltvorrichtung die Verbindung zwischen Batterieblock und der Anpassungsschaltung herstellt oder unterbricht. Preferably, the mobile power supply device may include a disconnect relay connected between the battery pack and the matching circuit and, depending on the switching state of the switching device, establishes or interrupts the connection between the battery pack and the matching circuit.
Das Trennrelais kann dazu einen Schalter umfassen, der in die Zuleitung vom Batterieblock zur Anpassungsschaltung geschaltet ist und einen Schaltkontakt der basierend auf einem Einschaltsignal den Schalter schließt und bei einem Ausschaltsignal den Schalter öffnet. The isolating relay may for this purpose comprise a switch which is connected in the supply line from the battery block to the matching circuit and a switching contact which closes the switch based on a switch-on signal and opens the switch at a switch-off signal.
Um einen sichereren Betreib zu gewährleisten ist im Gehäuse wenigstens ein Batteriemanagementsystem verbaut, welches mit dem Batterieblock gekoppelt ist und den Lade- und/oder Entladevorgang des Batterieblocks überwacht und steuert. In order to ensure a safer operation, at least one battery management system is installed in the housing, which is coupled to the battery pack and monitors and controls the charging and / or discharging process of the battery pack.
Darüber hinaus kann wenigstens eine Sicherung vorhanden sein, die zwischen Batterieblock und die Anpassungsschaltung geschaltet ist und bei einem Stromfluss über einem vorherbestimmten Stromwert die Zuleitung zur Anpassungsschaltung unterbricht. In addition, at least one fuse may be present, which is connected between the battery block and the matching circuit and interrupts the supply line to the matching circuit in the case of a current flow above a predetermined current value.
Die Anpassungsschaltung kann dabei als Wechselrichter ausgestaltet sein, der eine Gleichspannung empfängt und in eine Wechselspannung wandelt. Vorzugsweise gibt der Wechselrichter eine Sinuswechselspannung aus. Vorzugsweise werden 230 V bzw. 110 V ausgegeben, die den jeweiligen Standardspannungen in den Einsatzregionen angepasst sind. The matching circuit can be designed as an inverter which receives a DC voltage and converts it into an AC voltage. Preferably, the inverter outputs a sinusoidal AC voltage. Preferably, 230 V or 110 V are output, which are adapted to the respective standard voltages in the application regions.
Um den Benutzer über den Zustand des mobilen Energieversorgungsgeräts zu informieren ist eine Betriebsanzeigevorrichtung zur Anzeige wenigstens eines Betriebsstatus des mobilen Energieversorgungsgeräts enthalten. Diese kann an einer Außenseite des Gehäuses angeordnet sein, um eine gute Sichtbarkeit zu gewährleisten. To inform the user of the state of the mobile power device, an operation display device for displaying at least one operation status of the mobile power device is included. This can be arranged on an outer side of the housing in order to ensure good visibility.
Der im mobilen Energieversorgungsgerät enthaltene Batterieblock ist vorzugsweise aus mehreren Batteriepacks zusammengesetzt. Dabei kann ein Batteriepack wenigstens zwei Batteriezellen umfassen, wobei jede Batteriezelle einen positiven und einen negativen elektrischen Anschlusskontakt aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten der Batteriezelle angeordnet sind, wobei die elektrisch positiven Anschlusskontakte der Batteriezellen mit einer ersten Anschlussstruktur und die elektrisch negativen Anschlusskontakte der Batteriezellen mit einer zweiten Anschlussstruktur verbunden sind, wobei die erste und die zweite Anschlussstruktur auf gegenüberliegenden Seiten des Batteriepacks angeordnet sind, und jede Anschlussstruktur eine Stromfestigkeit aufweist, die der Summe der Einzelströme jeder angeschlossenen Batteriezelle entspricht, wobei jede Batteriezelle über wenigstens ein Anschlusselement mit der ersten Anschlussstruktur und über wenigstens ein weiteres Anschlusselement mit der zweiten Anschlussstruktur verbunden ist, wobei ein Querschnitt des jeweiligen Anschlusselements an einen vorbestimmten Maximalstrom einer Batteriezelle angepasst ist. The battery pack contained in the mobile power supply device is preferably composed of a plurality of battery packs. In this case, a battery pack may comprise at least two battery cells, wherein each battery cell has a positive and a negative electrical connection contact, which are arranged on opposite sides of the battery cell, wherein the electrically positive terminal contacts of the battery cells with a first connection structure and the electrically negative terminal contacts of the battery cells with a second terminal structure are connected, wherein the first and the second terminal structure are arranged on opposite sides of the battery pack, and each terminal structure has a current strength corresponding to the sum of the individual currents of each connected battery cell, each battery cell via at least one connection element with the first terminal structure and at least one further connection element is connected to the second connection structure, wherein a cross-section of the respective connection element to a predetermined maximum current a battery cell is adjusted.
Um eine sichere elektrische Verbindung zwischen der Anschlussstruktur und den Batteriezellen zu gewährleisten, sind die Anschlusselemente jeweils an einer den Batteriezellen zugewandten Seite der Anschlussstruktur befestigt. In order to ensure a secure electrical connection between the connection structure and the battery cells, the connection elements are each attached to a battery cell facing side of the connection structure.
Die wenigstens zwei Batteriezellen sind in einer Parallelschaltung verschaltet, bei der jeweils positive und negative elektrische Anschlusskontakte je einer Anschlussstruktur zugeordnet sind. The at least two battery cells are connected in a parallel connection, in each of which positive and negative electrical connection contacts are each assigned to a connection structure.
Jede Anschlussstruktur ist aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt und flächig ausgebildet, um eine gleichmäßige Stromverteilung zu allen angeschlossenen Batteriezellen zu ermöglichen. Each connection structure is made of an electrically conductive material and formed areally to allow a uniform current distribution to all connected battery cells.
Der Batterieblock kann vorzugsweise wenigstens zwei Batteriepacks umfassen, wobei jedes Batteriepack wenigstens zwei Batteriezellen umfasst, und jeder elektrischen Anschlussseite eines Batteriepacks eine Anschlussstruktur zugeordnet ist, wobei die elektrisch entgegensetzt gepolten Anschlussstrukturen von zwei benachbarten Batteriepacks aneinander liegen, um eine großflächige Verbindung zwischen den Batteriepacks zu bilden. Die Batteriepacks sind dann in Serie geschaltet. The battery pack may preferably comprise at least two battery packs, each battery pack comprising at least two battery cells, and each electrical connection side of one Battery packs is associated with a connection structure, wherein the electrically oppositely poled terminal structures of two adjacent battery packs are adjacent to each other to form a large-area connection between the battery packs. The battery packs are then connected in series.
Das erste und zweite Anschlussterminal, die Schaltvorrichtung und die Betriebsanzeigevorrichtung können an einer Außenseite des Gehäuses angeordnet sein. The first and second terminal terminals, the switching device, and the operation display device may be disposed on an outside of the housing.
In einer besonderen Ausgestaltung können dem Energieversorgungsgerät Photovoltaikelemente zugeordnet sein, die bei Lichteinfall eine Spannung erzeugen und die dem Ladegerät und/oder dem Batterieblock zugeführt wird. Solche Elemente können am Gehäuse befestigt werden oder verbunden mit einer Zuleitung separat vom Gehäuse angeordnet sein. In a particular embodiment, the energy supply device may be associated with photovoltaic elements which generate a voltage upon incidence of light and which is supplied to the charger and / or the battery pack. Such elements may be attached to the housing or connected to a supply line separately from the housing.
Durch die Verwendung von Batteriezellen auf Lithiumbasis weist der Batterieblock eine Leistung grösser 1,0 kW und eine Energie grösser 2kWh auf. By using lithium-based battery cells, the battery pack has a power greater than 1.0 kW and a power greater than 2kWh.
Vorzugsweise kann das Gehäuse Rollen aufweisen, um das mobile Energieversorgungsgerät rollend zu transportieren. Ebenso kann das Gehäuse einen Tragegriff aufweisen, um einen Transport zu erleichtern. Dieser kann ausziehbar sein. Preferably, the housing may include rollers to rollingly transport the mobile power supply. Likewise, the housing may have a carrying handle to facilitate transport. This can be extendable.
In einer beispielhaften Ausgestaltung, weist jedes Batteriepack 60 Batteriezellen auf, und hat somit eine Energie von 650 Wh. Wenn 7 deartige Batteriepacks zu einem Batterieblock zusammengefügt werden, ergibt das eine Energie von 4550 Wh für den gesamten Batterieblock. In an exemplary embodiment, each battery pack 60 has battery cells, and thus has an energy of 650 Wh. When 7 such battery packs are assembled into one battery pack, this results in an energy of 4550 Wh for the entire battery pack.
Im Folgenden werden Figuren des mobilen Energieversorgungsgeräts näher erläutert. In the following figures of the mobile power supply device are explained in detail.
Der Aufbau des Batterieblocks
Die Betriebsanzeigevorrichtung
Wie bereits oben dargestellt, ist es möglich, ein weiteres Anschlussterminal zur Verfügung zu stellen, welches beispielsweise eine 12V oder 24V Gleichspannung ausgibt und eine entsprechende universelle Steckdosenform aufweist. As already stated above, it is possible to provide a further connection terminal which, for example, outputs a 12V or 24V DC voltage and has a corresponding universal socket shape.
In
An den Anschlussseiten des Batterieblocks
In
Durch die optimale Bauform der Batteriepacks
In
In
Mit dem vorliegenden mobilen Energieversorgungsgerät
Das mobile Energieversorgungsgerät
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