DE202018106768U1 - Energy storage that can be attached to a transport vehicle such as a cargo bike, a hand truck or the like, and an accumulator therefor - Google Patents
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Abstract
Energiespeicher (1, 22) für elektrische Energie,insbesondere als Energiequelle für einen elektromotorischen Antrieb (16, 16), vorzugsweise eines Lastentransportvehikels (2, 4), wie eines Lastenfahrrads (2), eines Treppensteigers (4), einer Lastenkarre, eines Hubwagens oder einer Sackkarre (4),mit einem Schacht (20, 20, 20) undmit einem auf den Schacht (20, 20, 20) abgestimmten, schiebbaren Akkumulator (24), der sich aus einem untereinander elektrisch verbundenen Array (84) aus Akkumulatorzellen (88, 88, 88), insbesondere Lithiumionenzellen (86), und gegebenenfalls aus einer Akkumulatorelektronik (110),mit der zumindest einer der Akkumulatorparameter Temperatur, Spannung und Strom, insbesondere einer Akkumulatorzellen-Oberfläche (90, 92), einer exemplarischen Akkumulatorzellen-Umgebungstemperatur, eines Satzes aus Temperaturen von Akkumulatorzellen-Oberflächen (90, 92) und/oder von Akkumulatorzellen-Umgebungstemperaturen, einer Akkumulatorzellen-Spannung, einer Gesamtspannung des Arrays (84) und/oder eines Gesamtstrom des Arrays (84),messbar ist,in einem schalenförmigen Gehäuse (30, 34) zusammensetzt,und mit einem Stecksystem (118) umfassend mehrere Stecker (131, 132, 133, 134, 135, 136, 141)sowie gegebenenfalls mit einer den Akkumulator (24) einseitig abschließenden Grifffläche (50),die einem der Stecker (131, 132, 141), insbesondere einem ersten Stecker (131), an einer entgegengesetzten Seite (26) des Gehäuses (30) gegenüberliegt und zu der quer ausgerichtet Führungsflächen (51, 52, 53, 54) an dem Gehäuse (30) verlaufen,dadurch gekennzeichnet, dasszumindest ein erster Stecker (131) ein Kontakte (161, 162, 163, 164, 165, 166) für elektrische Energie und Steuersignale vereinigender Stecker (131) mit wenigstens fünf oder sechs Kontaktrasterabständen (151, 152, 153, 154, 155) ist, wobei Kontaktflächen (161, 162, 163, 164, 165, 166) des ersten Steckers (131) eine gemeinsame Ebene (170) aufspannen.Energy store (1, 22) for electrical energy, in particular as an energy source for an electric motor drive (16, 16), preferably a load transport vehicle (2, 4), such as a cargo bike (2), a stair climber (4), a load cart, a lifting truck or a hand truck (4), with a shaft (20, 20, 20) and with a sliding battery (24) which is matched to the shaft (20, 20, 20) and consists of an electrically connected array (84) of battery cells (88, 88, 88), in particular lithium ion cells (86), and optionally from an accumulator electronics (110) with which at least one of the accumulator parameters temperature, voltage and current, in particular an accumulator cell surface (90, 92), an exemplary accumulator cell Ambient temperature, a set of temperatures of battery cell surfaces (90, 92) and / or of battery cell ambient temperatures, a battery cell voltage, a total voltage of the Ar rays (84) and / or a total current of the array (84), is measurable, is assembled in a bowl-shaped housing (30, 34), and with a plug system (118) comprising a plurality of plugs (131, 132, 133, 134, 135, 136, 141) and optionally with a grip surface (50) which closes the accumulator (24) on one side and which connects one of the plugs (131, 132, 141), in particular a first plug (131), on an opposite side (26) of the housing ( 30) and which extends to the transversely aligned guide surfaces (51, 52, 53, 54) on the housing (30), characterized in that at least one first plug (131) has a contacts (161, 162, 163, 164, 165, 166) ) for electrical energy and control signals combining connector (131) with at least five or six contact spacings (151, 152, 153, 154, 155), wherein contact surfaces (161, 162, 163, 164, 165, 166) of the first connector (131 ) span a common plane (170).
Description
Die vorliegende Erfindung behandelt einen Energiespeicher mit einem Schacht, der an einem Transportvehikel wie an einem Lastenfahrrad, wie an einem Treppensteiger, wie an einer Lastenkarre, wie an einem Hubwagen oder wie an einer Sackkarre als Energiequelle für eine Person kraftunterstützende Elektromotoren angebracht sein kann.The present invention relates to an energy storage device with a shaft, which can be attached to a transport vehicle such as a cargo bike, such as a stair climber, such as a goods cart, such as a pallet truck or as a hand truck as an energy source for a person power-supporting electric motors.
Des Weiteren behandelt die vorliegende Erfindung einen Akkumulator, der als Teil des Energiespeichers in diesem eingesetzt werden kann und auch durch einen gleichartigen Akkumulator austauschbar ist.Furthermore, the present invention deals with an accumulator which can be used as part of the energy store in the latter and which can also be replaced by a similar accumulator.
Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung behandelt einen elektrochemischen Energiespeicher nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie einen auf elektrochemischen Abläufen basierender Akkumulator nach dem Oberbegriff von Anspruch 13.In other words, the present invention deals with an electrochemical energy store according to the preamble of
Technisches GebietTechnical field
Transportvehikel dienen zur Unterstützung bei dem Transport einer Last wie von mehreren aufgeschichteten oder gemeinsam arrangierten Paketen. Solche Transportvehikel gibt es als auf die unterschiedlichen Anwendungsfälle abgestimmte, häufig aus Rohren zusammengesetzte Rahmen mit ungefederten Rädern, wie z. B. in der Form von Lastenfahrrädern, aber auch in Gestalt von Treppensteigern, Lastenkarren, Hubwagen und Sackkarren. Insbesondere um bedarfsabhängig eine Kraftunterstützung dem Nutzer des Transportvehikels zur Verfügung zu stellen, werden Transportvehikel mit Energiespeichern und den Antrieb oder den Vortrieb unterstützenden Motoren ausgestattet.Transport vehicles are used to support the transport of a load, such as several stacked or arranged packages. Such transport vehicles are available as frames, often composed of pipes, with unsprung wheels, such as, for example, which are adapted to the different applications. B. in the form of cargo bikes, but also in the form of stair climbers, goods carts, pallet trucks and hand trucks. In particular, in order to provide power support to the user of the transport vehicle as required, transport vehicles are equipped with energy stores and motors that support the drive or propulsion.
Handelt es sich bei dem Transportvehikel um ein Lastenfahrrad, so ist ein solches häufig derart gestaltet, dass es nicht nur den das Fahrrad nutzenden Fahrradfahrer tragen kann, sondern darüber hinaus Abstell-, Aufnahme- und/oder Lagerflächen für weitere Lasten wie Päckchen und Pakete hat. Aufgrund des zusätzlichen Gewichts der mit dem Fahrrad zu transportierenden Lasten werden von kommerziellen Lieferdiensten, allgemein also im professionellen Bereich, d. h. z. B. von Fahrradboten gerne tretkraftunterstützte Lastenfahrräder benutzt. In der Regel gehört ein kleinerer Elektromotor zu dem Lastenfahrrad, der zusätzliche Antriebsleistung in rotierender Weise, häufig im Bereich der Tretkurbel oder an der Fahrradkette einleitend, bei Eine Variante eines Lastenfahrrads wird vereinfacht durch seinen Fahrradrahmen ohne Sattel und ohne weitere Anbauteile in der
Andere Transportvehikel sind z. B. solche, die bei einem Transport von Paketen und anderen Lasten über Treppen oder auf Werksgeländen hilfreich sein sollen. Beispiele von derartigen Transportvehikeln werden in der
Aus der Normenwelt ergeben sich im Laufe der Zeit immer weiter zunehmend Anforderungen bezüglich konstruktiver Maßnahmen und inhärenter (Design-)Maßnahmen der Sicherheit. Beispielhaft darf die DIN EN 15194:2017 angeführt werden. Tritt dann noch hinzu, dass eine nachlässige Lagerung der Akkumulatoren, insbesondere mit größeren Energiedichten, wie z. B. für Lastenfahrräder, zu befürchten ist, sind hierauf abgestellt besondere Maßnahmen zur Reduktion der Gefährdung zusätzlich zu ergreifen. Werden die gleichen Akkumulatoren an den übrigen, oben aufgeführten Transportvehikeln verbaut, sind sie auch dort normungsgemäß auszugestalten. Es wäre also vorteilhaft, wenn besondere Sicherheitsvorkehrungen und Vorsichtsmaßnahmen im Zusammenhang mit dem Akkumulator oder den Akkumulatoren durch das Design der Akkumulatoreinheit bzw. des Energiespeichers ergriffen worden sind.In the course of time, the world of standards increasingly leads to requirements regarding constructive measures and inherent (design) measures of safety. As an example, DIN EN 15194: 2017 may be mentioned. Then comes that a negligent storage of the batteries, especially with higher energy densities such. B. for cargo bicycles, there are special measures to reduce the risk to be taken. If the same accumulators are installed on the other transport vehicles listed above, they must also be designed there in accordance with the standards. It would therefore be advantageous if special safety precautions and precautionary measures in connection with the accumulator or the accumulators were taken by the design of the accumulator unit or the energy store.
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Bereich der Freizeitfahrräder mit Akkumulator, den sogenannten E-Bikes und den Pedelecs, können verschiedene Anregungen zur Gestaltung von Akkumulatorengehäusen, von gesamten Energiespeichern und zu deren Anbringung und zu ihren Befestigungen an einen Fahrradrahmen entnommen werden. Von den zahlreichen Varianten sollen einige im Folgenden kurz vorgestellt werden.From the area of recreational bicycles with accumulators, the so-called e-bikes and pedelecs, various suggestions for the design of accumulator housings, of entire energy stores and for their attachment and for their attachment to a bicycle frame can be found. Some of the numerous variants are briefly presented below.
Aus einer der Figuren der
Gemäß der
Ähnliche Befestigungs- und Anordnungskonzepte sind auch in der
In der
In der
In der
Die Patentanmeldung
Auch lassen sich in der Schutzrechtsliteratur einige Dokumente finden, die sich mit solchen Batterien für elektrische Fahrräder beschäftigen, die in einer Ebene eines Gepäckträgers des jeweiligen Fahrrads einzuschieben sind.Some documents can also be found in the property rights literature that deal with batteries for electric bicycles that are to be inserted into the level of a luggage rack of the respective bicycle.
In der
In der
Die Dokumente
Außerdem wird ein Lockkey in der Beschreibung erwähnt, der eine Diebstahlsicherung darstellen soll. Dadurch soll auch eine Positionssicherung des Batteriegehäuses sichergestellt sein. Beide Dokumente scheinen keine weitere Akkuaufnahme für das Batteriegehäuse vorzusehen.In addition, a lockkey is mentioned in the description, which is supposed to represent an anti-theft device. This should also ensure that the battery housing is secured in position. Both Documents do not appear to provide any additional battery receptacles for the battery case.
Die zuvor genannten Druckschriften gelten mit ihrer Benennung als vollumfänglich in vorliegende Erfindungsbeschreibung inkorporiert. Hierdurch soll vermieden werden, nicht mehr erneut und wiederholt allgemein bekannte Zusammenhänge zwischen Gehäuse, Rahmenbefestigung, Akkumulatorausrichtung und sonstige Üblichkeiten im Zusammenhang mit Fahrrädern zu erörtern, sondern durch Verweis auf die Druckschriften als ebenfalls definiert für vorliegende Erfindung ansehen zu dürfen.The names of the aforementioned publications are fully incorporated in the present description of the invention. This is to avoid discussing again and again generally known relationships between the housing, frame mounting, battery alignment and other customary matters in connection with bicycles, but rather to be considered as also defined for the present invention by reference to the documents.
AufgabenstellungTask
Nachdem ein Sichten und Untersuchen von in der Vergangenheit an Fahrrädern angebrachten Akkumulatoren, insbesondere auf Basis von Lithium-Ionen-Zellen, die häufig als Rundzellen verbaut sind, ergeben hat, dass diese den aktuellen Normen nicht vollumfänglich entsprechen dürften, sind andere Lösungen für Akkumulatoren nötig, insbesondere für jene, die an Fahrrädern anzubringen sind. Hierbei ist zu bedenken, dass Akkumulatoren für Lastenfahrräder in der Regel ein gewisses Volumen und eine gewisse Masse haben, sodass ein bisher üblicher Montageort „Sattelstange“ als eher ungeeignetere Lösung anzusehen ist. Zudem kommt hinzu, dass Lastenfahrräder deutlich häufiger und intensiver genutzt werden als viele Freizeitfahrräder. Die Lastenfahrradfahrer sind darauf angewiesen, dass ihr jeweiliges zu nutzendes Lastenfahrrad mit Akkumulatoren ausgestattet ist, die möglichst zu Beginn jeder größeren Fahrradtour ausreichend geladen sind. Komplizierte und aufwändige Ladevorgänge sollten möglichst vermieden werden können. Für die die Lastenfahrräder nutzenden Boten steht im Vordergrund, sich auf ihre Botentätigkeit konzentrieren zu können, ergo möchten sie möglichst wenig Zeit und Aufwand in die Wartung und Pflege des Antriebshilfssystems stecken.After a review and examination of accumulators attached to bicycles in the past, especially based on lithium-ion cells, which are often installed as round cells, have shown that these should not fully comply with the current standards, other solutions for accumulators are necessary , especially for those to be attached to bicycles. It should be borne in mind here that accumulators for cargo bicycles generally have a certain volume and a certain mass, so that a previously usual “saddle bar” installation location can be regarded as a rather unsuitable solution. In addition, cargo bikes are used much more frequently and intensively than many leisure bikes. The cargo bike riders rely on the fact that their cargo bike to be used is equipped with batteries that are sufficiently charged at the beginning of every major bike tour. Complicated and time-consuming charging processes should be avoided as far as possible. For the couriers using the cargo bikes, the focus is on being able to concentrate on their messenger activity, ergo they want to spend as little time and effort as possible in the maintenance and care of the drive assistance system.
Wäre ein geeigneter Energiespeicher bekannt, so wäre dieser auch bei vergleichbaren Lastengeräten wie Treppensteiger und Sackkarren verbaubar, zumal einige der aufgezählten Lastentransportgeräte keinen Montageort anbieten können, der bereits aufgrund seiner Position, d. h. von sich aus einen gewissen Schutz für den Nutzer des Geräts bietet.If a suitable energy storage device were known, it would also be possible to install it in comparable load devices such as stair climbers and hand trucks, especially since some of the load transport devices listed cannot offer an assembly location that is already based on its position, i.e. H. offers a certain amount of protection for the user of the device.
Es besteht also ein Bedarf nach einer technischen Lösung, durch die Energiespeicher für Transportvehikel, insbesondere für Lastenfahrräder, Treppensteiger und Hubkarren bzw. Lastenkarren, zur Verfügung gestellt werden können, die möglichst sicher dem regelmäßigen, häufig nicht besonders pfleglichen Einsatz gerecht werden.There is therefore a need for a technical solution by means of which energy stores for transport vehicles, in particular for cargo bicycles, stair climbers and lifting carts or goods carts, can be made available which are as safe as possible for the regular, often not particularly caring use.
ErfindungsbeschreibungDescription of the invention
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Energiespeicher nach Anspruch 1 gelöst, ein geeigneter Akkumulator wird in Anspruch 13 behandelt. Vorteilhafte Weiterbildungen lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen.The object of the invention is achieved by an energy store according to
Um die geforderte Sicherheit durch den Energiespeicher und/oder den Akkumulator zu erhöhen, sind besondere Maßnahmen an verschiedenen Bauteilen, Komponenten und Baugruppen sowie in dem Zusammenspiel dieser Bauteile, Komponenten und Baugruppen ergriffen worden, was nachfolgend im Einzelnen bauteilgruppenweise erläutert wird.In order to increase the required safety through the energy store and / or the accumulator, special measures have been taken on various components, components and assemblies and in the interaction of these components, components and assemblies, which is explained in detail below in individual component groups.
Der Energiespeicher umfasst mehrere Bauteile und Baugruppen und ist für eine Montage an einem Tragelement wie an einem Gepäckträger, insbesondere einer flachen, vorzugsweise wannenartigen, Aufnahme oder an einem Querträger des Transportvehikels gestaltet. Der Energiespeicher kann vorteilhafterweise eine blockartig Erscheinungsform haben, d. h., er hat (überwiegend) einen quaderförmigen Kern und bietet somit (im Wesentlichen) rechteckig zueinander angeordnete größere und kleinere Seiten. Eine der größten Seiten des Energiespeichers ist für eine Montage des Energiespeichers an einem, vorzugsweise im hinteren Bereich z. B. des Lastenfahrrads vorhandenen, Gepäckträger oder an einem Rahmen eines Treppensteigers oder einer E-Sackkarre gestaltet. Ein Schacht des Energiespeichers und ein Teil eines Trägers, wie z. B. einer Gepäckaufnahme bzw. des Gepäckträgers des Lastenfahrrads, können flächig aufeinander liegend verbunden werden, um die Bauteile zu verbinden und so den Energiespeicher an oder in dem Transportvehikel einzubauen.The energy store comprises several components and assemblies and is designed for mounting on a support element such as on a luggage rack, in particular a flat, preferably trough-like, receptacle or on a cross member of the transport vehicle. The energy store can advantageously have a block-like appearance, i. i.e., it has (predominantly) a cuboid core and thus offers (essentially) larger and smaller sides arranged in a rectangular manner with respect to one another. One of the largest sides of the energy store is for mounting the energy store on one, preferably in the rear area, for. B. the cargo bike available, luggage rack or designed on a frame of a stair climber or an electric hand truck. A shaft of the energy store and part of a carrier, such as. B. a luggage holder or the luggage rack of the cargo bike, can be connected lying flat on top of each other to connect the components and thus install the energy storage on or in the transport vehicle.
Eine Komponente des Energiespeichers ist ein Akkumulator. Zu dem Akkumulator gehören wiederum weitere (Einzel-)Bauteile und Baugruppen, wie ein schalenförmiges Gehäuse.One component of the energy store is an accumulator. The battery in turn includes other (individual) components and assemblies, such as a shell-shaped housing.
Zur elektrischen Einbindung des Energiespeichers in das Antriebs-(Hilfs-)(Tret-)System hat der Energiespeicher ein Stecksystem, wobei von einem der Stecker des Stecksystems wenigstens ein Kabel, insbesondere über Litzen des Kabels, auf einen am Lastenfahrrad, am Treppensteiger oder an der, insbesondere elektrisch angetriebenen, Sackkarre angeordneten Antriebsmotor, wie z. B. ein Synchronmotor, weitergeführt wird. Mit anderen Worten, zu dem Stecksystem gehören wenigstens zwei Stecker, vorteilhafterweise umfasst das Stecksystem des Energiespeichers sogar mehr als zwei Stecker, wobei insbesondere einer der Stecker zur Weiterleitung an einen Elektromotor in dem Kabelbaum und/oder in der elektrischen Anordnung vorhanden ist.For the electrical integration of the energy store in the drive (auxiliary) (pedal) system, the energy store has a plug-in system, at least one cable from one of the plugs of the plug-in system, in particular via strands of the cable, to one on the cargo bike, the stair climber or on the, in particular electrically driven, hand truck arranged drive motor, such as. B. a synchronous motor is continued. In other words, the plug system includes at least two plugs, the plug system of the energy store advantageously even comprises more than two plugs, in particular one of the plugs being present in the wiring harness and / or in the electrical arrangement for forwarding to an electric motor.
Wie bereits oben angesprochen, ist Teil des Energiespeichers ein Aufnahmeschacht. Der Aufnahmeschacht kann auch als erstes, äußeres Gehäuse bezeichnet werden, wobei ein Gehäuse (von sich aus) nicht vollumschließend sein muss. Ein weiteres Gehäuse ist Teil des Akkumulators. Die beiden Gehäuse, äußeres Gehäuse bzw. Aufnahmeschacht und inneres Gehäuse bzw. Akkumulatorgehäuse, sind dimensionsmäßig und durch ihre Oberflächenformung aufeinander abgestimmt. Hierdurch kann der Akkumulator in den Schacht des Energiespeichers hineingeschoben werden. As already mentioned above, part of the energy storage is a receiving shaft. The receiving shaft can also be referred to as the first, outer housing, although a housing does not have to be completely encompassing (by itself). Another housing is part of the battery. The two housings, outer housing or receiving shaft and inner housing or accumulator housing, are dimensionally matched and matched to one another by their surface shape. As a result, the accumulator can be pushed into the shaft of the energy store.
Der Energiespeicher ist Teil des Antriebssystems bzw. des Antriebshilfssystems des Transportvehikels (wie z. B. des Fahrrads). Der Energiespeicher liefert die notwendige Antriebsenergie an den (Hilfs-)Motor des Transportvehikels. Außerdem sind Kabel bzw. Leitungen in dem Fahrrad vorhanden, über die die elektrische Energie sowie gegebenenfalls zusätzliche Informationen zum Antrieb, zum Energiespeicher, zu den Zellen des Akkumulators und/oder zu Betriebszuständen des Gesamtsystems übermittelt werden können.The energy storage is part of the drive system or the auxiliary drive system of the transport vehicle (such as the bicycle). The energy store supplies the necessary drive energy to the (auxiliary) motor of the transport vehicle. In addition, cables or lines are present in the bicycle, via which the electrical energy and, if appropriate, additional information about the drive, the energy store, the cells of the accumulator and / or the operating states of the overall system can be transmitted.
Es kann auch gesagt werden, der Akkumulator ist Teil des Energiespeichers. Aufnahmeschacht des Energiespeichers und Akkumulators sind aufeinander abgestimmt. Vorteilhaft ist es, wenn zu einem Energiespeicher mehrere Akkumulatoren zu zählen sind. Ist ein Energiespeicher so gestaltet, dass ein einzelner Akkumulator aus dem Energiespeicher herausgenommen werden kann, so lässt sich der Akkumulator durch einen vergleichbaren, ähnlichen Akkumulator ersetzen, der z. B. elektrisch geladen ist. Auf diese Weise ist ein schneller Austausch der Akkumulatoren möglich. Durch Einschieben eines Akkumulators in den Energiespeicher wird weitere Energie dem Antriebssystem des Transportvehikels (Lastenfahrrads) dargeboten. So ist ein schneller, zügig abzuwickelnder Austausch zwischen Akkumulatoren möglich; es kann hervorgehoben werden, das Lastenfahrrad behält seine Funktionstüchtigkeit bei bzw. gewinnt sie kurzfristig zurück.It can also be said that the accumulator is part of the energy store. The receiving shaft of the energy store and the accumulator are matched to one another. It is advantageous if several batteries are to be counted for one energy store. If an energy storage device is designed in such a way that an individual storage battery can be removed from the energy storage device, the storage battery can be replaced by a comparable, similar storage battery which, for. B. is electrically charged. In this way, the batteries can be replaced quickly. By inserting an accumulator into the energy store, further energy is presented to the drive system of the transport vehicle (cargo bike). This enables a quick, swift exchange between accumulators; It can be emphasized that the cargo bike maintains its functionality or regains it at short notice.
In dem gänzlich umschließenden Gehäuse des Akkumulators sind einzelne Zellen vorhanden. Vorteilhaft sind Lithium-Ionen-Zellen als Teil des Akkumulators. Mehrere solche Lithium-Ionen-Zellen können nebeneinander angeordnet im Gehäuse des Akkumulators vorhanden sein. Aufgrund der langjährigen Erfahrungswerte mit Rundzellen, wobei hervorgehoben wird, dass es bei dieser Aussage nicht auf die konkreten Abmessungen ankommt, werden gerne Lithium-Ionen-Rundzellen im Inneren des schalenförmigen Gehäuses des Akkumulators zu einem Array angeordnet und elektrisch verbunden. Geeignete Zellen sind z. B. die Zellen des Typs 18650 und des Typs 21700.Individual cells are present in the completely enclosing housing of the accumulator. Lithium-ion cells as part of the accumulator are advantageous. Several such lithium-ion cells can be arranged next to one another in the housing of the rechargeable battery. Due to the many years of experience with round cells, whereby it is emphasized that the specific dimensions are not important for this statement, lithium-ion round cells are arranged in an array inside the bowl-shaped housing of the battery and connected electrically. Suitable cells are e.g. B. the cells of type 18650 and type 21700.
Das zuvor Gesagte kann auch dahingehend zusammengefasst werden, dass der Energiespeicher einen Schacht und zumindest einen in diesen Schacht einschiebbaren Akkumulator umfasst. Die äußere Abmessung des Akkumulators ist auf den Schacht abgestimmt. Der Akkumulator hat Oberflächen, die so geformt sind, wie der für die Berührung vorgesehene Bereich der Innenseite des Schachtes verläuft bzw. wie seine Innenformgebung ist. Der Akkumulator wird in den Schacht hineingeschoben, um in seiner eingeschobenen Position Teil des Antriebssystems des Transportvehikels (Lastenfahrrads) zu werden.The foregoing can also be summarized to the effect that the energy store comprises a shaft and at least one accumulator that can be inserted into this shaft. The outer dimension of the accumulator is matched to the shaft. The accumulator has surfaces which are shaped in such a way that the area of the inside of the shaft intended for contact runs or what its internal shape is. The accumulator is pushed into the shaft in order to become part of the drive system of the transport vehicle (cargo bike) in its inserted position.
Ist der Energiespeicher für die Montage an einem Lastenfahrrad vorgesehen, so ist der Schacht vorteilhafterweise für eine Befestigung in Fahrtrichtung des Lastenfahrrads ausgelegt. Der Schacht hat eine längste Erstreckung, die in Fahrtrichtung positioniert werden kann. Der Schacht ist dafür vorgesehen, mit einer seiner äußeren Seiten an einer Unterseite des Ladebereichs des Lastenfahrrads befestigt zu werden. Der Schacht ist vorteilhafterweise ein Mehrfaches schmaler als die, in der Regel, zweirädrig ausgeführte Hinterachse des Lastenfahrrads. Somit ist es möglich, mehrere Energiespeicher nebeneinander zu einem (Gesamt-)Energiespeicher zusammengeschlossen an tragenden Bauteilen des Lastenfahrrads anzubringen.If the energy store is provided for mounting on a cargo bike, the shaft is advantageously designed for attachment in the direction of travel of the cargo bike. The shaft has a longest extension that can be positioned in the direction of travel. The shaft is intended to be attached with one of its outer sides to an underside of the loading area of the cargo bike. The shaft is advantageously several times narrower than the, as a rule, two-wheel rear axle of the cargo bike. It is thus possible to attach a plurality of energy stores side by side to form a (total) energy store combined on load-bearing components of the cargo bike.
Zumindest an seiner Innenseite ist der Schacht mit formbildenden bzw. formgebenden Verläufen versehen. Der Akkumulator ist in seinem Gehäuse - sozusagen - ein Negativ zum Inneren des Schachtes.At least on its inside, the shaft is provided with shape-forming or shaping courses. The accumulator is - so to speak - in its housing a negative to the inside of the shaft.
Wird nach der Betrachtung des Inneren des Schachtes und die formschlüssige Oberflächenformgebung der Innenseite des Schachtes und des Akkumulators die weitere Beschäftigung mit dem Energiespeicher und seines Akkumulators in Richtung auf das Innenleben des Akkumulators fortgesetzt, so umfasst ein Akkumulator ein Array aus Akkumulatorzellen. Eine größere Anzahl von Akkumulatorzellen, wie z. B. 50 Akkumulatorzellen, 75 Akkumulatorzellen oder sogar 100 Akkumulatorzellen, sind zu einem „Gesamtakkumulatorpack“ elektrisch miteinander verbunden. Durch eine elektrische Verbindung der einzelnen Akkumulatorzellen, die zu einem Array zusammengefasst sind, bietet der Akkumulator eine höhere Klemmenspannung als es die Leerlaufspannung der Akkumulatorzelle ist. Durch ein Parallelverschalten mehrerer Akkumulatorzellen lässt sich der von dem Akkumulator verfügbare Strom steigern. Vorteilhafterweise gehören zu einem Array aus Akkumulatorzellen mehrere Akkumulatoren, die untereinander in Serie verschaltet sind. Auch gehört zu einem Array aus Akkumulatorzellen ein Zusammenschluss von mehreren Akkumulatorzellen, die parallel verschaltet sind.If, after considering the interior of the shaft and the form-fitting surface shape of the inside of the shaft and the battery, further work with the energy store and its battery in the direction of the interior of the battery is continued, an battery comprises an array of battery cells. A larger number of battery cells, such as. B. 50 accumulator cells, 75 accumulator cells or even 100 accumulator cells are electrically connected to each other to form a "total accumulator pack". Through an electrical connection of the individual battery cells, which are combined to form an array, the battery offers a higher terminal voltage than the open circuit voltage of the battery cell. The current available from the battery can be increased by connecting a plurality of battery cells in parallel. An array of accumulator cells advantageously includes a plurality of accumulators which are connected to one another in series. An array of battery cells also includes a combination of several battery cells that are connected in parallel.
Die Akkumulatorzellen sind in einem Gehäuse von der Umwelt geschützt angeordnet. Das Gehäuse besteht aus mehreren Teilgehäusen, vorzugsweise besteht das Gehäuse aus zwei Teilgehäusen. Jedes Teilgehäuse bietet eine Schale zur Aufnahme eines Teils der einzelnen Akkumulatorzellen. So ist es möglich, zwei Schalen zu einem Gesamtgehäuse zusammenzufügen. Das Gehäuse setzt sich aus mehreren schalenförmigen Einzelgehäusen zusammen. The battery cells are arranged in a housing protected from the environment. The housing consists of several sub-housings, preferably the housing consists of two sub-housings. Each sub-housing provides a shell for receiving a part of the individual battery cells. So it is possible to join two shells to a complete housing. The housing consists of several bowl-shaped individual housings.
Zu dem Energiespeicher gehört auch ein Stecksystem, zu dem wenigstens - wie einleitend schon angesprochen - zwei Stecker gehören. Werden noch mehr als zwei Stecker Teil des Energiespeichers, so erhöht sich die Flexibilität für und durch den Energiespeicher bei gleichzeitiger Beibehaltung einer erhöhten Sicherheit für den Nutzer des Energiespeichers.The energy storage also includes a plug-in system, which at least - as already mentioned in the introduction - includes two plugs. If more than two plugs become part of the energy storage device, the flexibility for and through the energy storage device increases, while at the same time maintaining increased security for the user of the energy storage device.
Der Stecker, der unmittelbar an einer Außenseite des Akkumulatorgehäuses angesiedelt ist oder sogar Teil des Gehäuses des Akkumulators ist, kann als erster Stecker bezeichnet werden. Über diesen Stecker fließt nicht nur die Energie für den Antrieb des Lastenfahrrads, sondern der Stecker hat auch einzelne Kontakte, über die Steuersignale übertragen werden können. In ein und demselben Stecker befinden sich Kontakte, die für unterschiedliche Leistungen zur Verfügung stehen. Ein leistungsmäßig schwächeres Steuersignal wird genauso über den Stecker geleitet wie ein hierzu im Vergleich leistungsmäßig stärkeres elektrisches Signal bzw. ein elektrischer Stromfluss. Der Stecker vereinigt Kontakte, die unterschiedliche Aufgaben erfüllen. Die Kontaktrasterabstände sind vorteilhafterweise alle gleich, obwohl es unterschiedliche Typen (insbesondere im Sinne einer Nutzung) von Kontakten in dem Stecker gibt. Als Kontaktrasterabstand wird der Abstand eines Kontaktes zu dem nächsten Kontakt (z. B. vom ersten Kontakt zu dem in unmittelbarer Nachbarschaft zum ersten Kontakt liegenden Kontakt) bestimmt. Werden einzelne Kontaktabstände betrachtet, so bietet der erste Stecker wenigstens fünf, eventuell auch sechs oder sogar mehr als sechs (insbesondere gleichartige) Kontaktrasterabstände. Besonders vorteilhaft ist es, wenn alle Kontakte eines Steckers auch tatsächlich genutzt werden, d. h., wenn es nach jedem Kontaktrasterabstand eine Position im Stecker gibt, an der sich tatsächlich ein Kontakt befindet. Hat der Stecker sechs (6) Kontakte, so gibt es fünf Kontaktrasterabstände, die vorteilhafterweise alle gleich groß sind.The plug, which is located directly on the outside of the rechargeable battery housing or is even part of the housing of the rechargeable battery, can be referred to as the first plug. This plug not only flows the energy for driving the cargo bike, but the plug also has individual contacts via which control signals can be transmitted. There are contacts in one and the same plug, which are available for different outputs. A control signal with a lower output is passed through the connector in the same way as an electrical signal or an electrical current flow with a higher output. The plug combines contacts that perform different tasks. The contact spacing is advantageously all the same, although there are different types (especially in terms of use) of contacts in the connector. The distance between a contact and the next contact (e.g. from the first contact to the contact in the immediate vicinity of the first contact) is determined as the contact pitch. If individual contact distances are considered, the first connector offers at least five, possibly also six or even more than six (in particular identical) contact spacings. It is particularly advantageous if all contacts of a plug are actually used, i.e. that is, if there is a position in the connector after each contact pitch where there is actually a contact. If the connector has six (6) contacts, there are five contact spacings, all of which are advantageously of the same size.
Die Sicherheit während des Betriebs des Energiespeichers als Energiequelle für ein Transportvehikel wie ein Lastenfahrrad lässt sich noch steigern, wenn eine Elektronik im Akkumulator vorhanden ist, die zumindest eine der folgenden Funktionen übernimmt, nämlich zum einen die Funktion „Überwachung eines oder mehrerer Akkumulatorenparameter“ und/oder zum anderen die Funktion „Passiv- oder Aktivschalten eines der Pinne bzw. eines der Kontakte des Steckers“. Vorteilhafterweise ist die Akkumulatorelektronik im Inneren des Akkumulators angeordnet. Die Akkumlatorelektronik kann als eine von den Akkumulatorzellen versorgte Elektronik in dem Inneren des Akkumulators eingebaut sein. Vorteilhafterweise ist die Akkumulatorelektronik mit einer Messeinrichtung ausgestattet.The safety during the operation of the energy store as an energy source for a transport vehicle such as a cargo bike can be increased further if there is electronics in the accumulator that performs at least one of the following functions, namely on the one hand the function “monitoring one or more accumulator parameters” and / or on the other hand the function "passive or active switching of one of the tiller or one of the contacts of the plug". The accumulator electronics are advantageously arranged in the interior of the accumulator. The accumulator electronics can be installed in the interior of the accumulator as electronics supplied by the accumulator cells. The battery electronics are advantageously equipped with a measuring device.
Geeignete Parameter zur Charakterisierung, Kennzeichnung oder Bestimmung eines „Gesundheitszustands“ eines Akkumulators sind Parameter wie Temperatur, Strom und Spannung. Die Akkumulatorelektronik kann zur Messung einer Temperatur gestaltet sein. Die Akkumulatorelektronik kann zur Messung einer Spannung gestaltet sein. Die Akkumulatorelektronik kann zur Messung eines Stroms gestaltet sein. So kann die Akkumulatorelektronik dafür ausgelegt sein, (mehrere, insbesondere verschiedene) Temperaturen des Akkumulators oder des Energiespeichers zu messen (z. B. einzelne Temperaturen an einzelnen Akkumulatorzellen; z. B. eine Gehäuseinnen- oder eine Gehäuseaußentemperatur, eine (repräsentative) Gesamttemperatur des Energiespeichers, eine (repräsentative) Akkumulatorzellen-Umgebungstemperatur oder eine (insbesondere errechnete) Mittelwerttemperatur. Genauso ist es möglich, dass die Akkumulatorelektronik für eine Messung einer Spannung eines Teils der Akkumulatorzellen (Zellteilspannung), einer Gruppe bzw. einer höheren Akkumulatorzellenteilspannung, einer vom Akkumulator verfügbaren Gesamtspannung, eines Stroms an einer Stelle im Inneren des Akkumulators oder eines gesamt zur Verfügung stehenden Stroms sowie eines Sammelsuriums von einzelnen, gemessenen Strömen ausgestaltet ist.Suitable parameters for characterizing, labeling or determining a “health status” of an accumulator are parameters such as temperature, current and voltage. The battery electronics can be designed to measure a temperature. The battery electronics can be designed to measure a voltage. The battery electronics can be designed to measure a current. For example, the battery electronics can be designed to measure (several, in particular different) temperatures of the battery or of the energy store (e.g. individual temperatures on individual battery cells; e.g. an internal or external temperature of the housing, a (representative) total temperature of the It is also possible that the battery electronics for measuring a voltage of a part of the battery cells (cell voltage), a group or a higher battery cell voltage, one available from the battery Total voltage, a current at one point in the interior of the accumulator or a total available current, and a hodgepodge of individual, measured currents.
Die Bedienung des Akkumulators, insbesondere wenn er in den Schacht hinein- oder herausgeschoben werden soll, vereinfacht sich, wenn der Akkumulator einen Bereich umfasst, der eine als Griff nutzbare Fläche oder Ausformung wie Auswölbung ist. Im Bereich einer Grifffläche oder eines Griffes kann ein Nutzer des Transportvehikels (des Lastenfahrrads) oder ein mit der Wartung des Transportvehikels beauftragter Mitarbeiter den im Schacht angeordneten Akkumulator bewegen und - idealerweise - anhand des Griffes durch die Gegend tragen. Vorteilhaft ist also ein Griff, der an einer Seite des Akkumulators angeordnet ist, wobei jene Seite zu bevorzugen ist, die weiterhin nach einem Einschieben in den Schacht zugänglich bleibt (z. B. die Stirnseite).The operation of the rechargeable battery, in particular if it is to be pushed into or out of the shaft, is simplified if the rechargeable battery comprises an area that is a surface or shape that can be used as a handle, such as a bulge. In the area of a handle surface or a handle, a user of the transport vehicle (the cargo bike) or an employee responsible for the maintenance of the transport vehicle can move the battery arranged in the shaft and - ideally - carry it around with the aid of the handle. It is therefore advantageous to have a handle which is arranged on one side of the accumulator, preference being given to that side which remains accessible after being pushed into the shaft (for example the end face).
Der erste Stecker stellt den Übergang vom Inneren des Akkumulators zu den weiteren Komponenten des Lastenfahrrads her. Der Stecker ist vorteilhafterweise an der Seite vorzufinden, die der Grifffläche oder dem Griff gegenüberliegt. Der Stecker ist nur erschwert zugänglich, eine (versehentliche) Berührung durch einen Nutzer wird vermieden.The first connector creates the transition from the inside of the battery to the other components of the cargo bike. The plug can advantageously be found on the side opposite the grip surface or the grip. The plug is only difficult to access, (accidental) touch by a user is avoided.
Der Schacht kann auch als ein mit mehreren Schiebeschienen ausgestatteter Hohlkörper bezeichnet werden. Die ein Stück der Breite des Akkumulators abdeckenden Schienen des Schachts des Energiespeichers bieten glatte Oberflächen zum Darüberschieben bzw. oberflächlichen Entlangschieben des Akkumulators. Der Schacht hat auf seiner Innenseite Schubbereiche. Der Akkumulator bietet die spiegelbildlichen Schubflächen. Die Schubflächen sind quer zu der vorgesehenen Schubrichtung des Akkumulatorgehäuses im Schacht ausgerichtet. Der Akkumulator kann nicht beliebig schwingen oder sich hin- und herbewegen. Der Akkumulator befindet sich in einer stabilen Führung, was zur Sicherheit beiträgt.The shaft can also be referred to as a hollow body equipped with a plurality of sliding rails. The rails of the shaft of the energy store covering a part of the width of the accumulator offer smooth surfaces for sliding over or pushing the accumulator along the surface. The inside of the shaft has shear areas. The accumulator offers the mirrored push surfaces. The thrust surfaces are aligned transversely to the intended thrust direction of the accumulator housing in the shaft. The accumulator cannot swing or move back and forth arbitrarily. The battery is in a stable guide, which contributes to safety.
Wird die Betrachtung nun auf den Akkumulator fokussiert, der für die Vervollständigung des Energiespeichers geeignet ist, so fallen vorteilhafterweise (bei einem von außen auf ihn gerichteten Blick) ein Griffbereich oder ein Griff, insbesondere auf einer Seite des Akkumulatorgehäuses, und ein Stecker, insbesondere auf genau dem gegenüberliegenden Teil des Gehäuses, sowie mehrere spezielle Schubflächen auf. So können z. B. vier parallel zueinander angeordnete Schubflächen Teil des Akkumulatorgehäuses sein. Über den Griff oder die Grifffläche eingeleitete Kräfte gelangen auf die Kontakte des Steckers. Eine Einleitung von Querkräften wird möglichst weit reduziert. Eine unsichere Kontaktierung durch verbogene Kontakte oder durch nicht geschlossene Kontakte sollte nicht eintreten.If the consideration is now focused on the accumulator that is suitable for completing the energy storage device, then a grip area or a grip, in particular on one side of the accumulator housing, and a plug, in particular, attract attention (when viewed from the outside) exactly the opposite part of the housing, as well as several special push surfaces. So z. B. four parallel thrust surfaces are part of the battery case. Forces introduced via the handle or the grip surface reach the contacts of the connector. The introduction of lateral forces is reduced as much as possible. An unsafe contact due to bent contacts or through not closed contacts should not occur.
Der Akkumulator ist eine Batterie aus parallel und/oder seriell verschalteten Stromspeichern. Diese einzelnen Akkumulatorzellen sind vorteilhafterweise parallel zueinander ausgerichtet. Mehrere (Einzel-)Stromspeicher sind untereinander parallel verschaltet, während, insbesondere andere, Stromspeicher miteinander in serieller Anordnung verschaltet sind. Die Akkumulatorzellen sind zu einem Array zusammengefasst, in dem Akkumulatorzellen untereinander parallel verschaltet sind und in dem Akkumulatorzellen in Serie verschaltet sind. Jede Akkumulatorzelle gehört zu einem Verbund aus mehreren Akkumulatorzellen. Die blockartige Anordnung der Akkumulatorzellen sorgt für eine erhöhte Sicherheit durch Stabilität und Stabilisierung.The accumulator is a battery made of parallel and / or serially connected current storage devices. These individual accumulator cells are advantageously aligned parallel to one another. Several (individual) power stores are interconnected in parallel, while, in particular others, power stores are interconnected in a serial arrangement. The battery cells are combined to form an array in which battery cells are connected in parallel with one another and in which battery cells are connected in series. Each battery cell belongs to a group of several battery cells. The block-like arrangement of the battery cells ensures increased security through stability and stabilization.
Zwischen der ersten Seite des Akkumulatorgehäuses und der zweiten Seite des Akkumulatorgehäuses, wobei die beiden Seiten durch den Griff bzw. durch die als Griff vorgesehene Fläche und den Stecker bestimmbar sind, sind in rechtwinkliger Anordnung hierzu die einzelnen Akkumulatorzellen platziert. Vorteilhafterweise sind alle Akkumulatorzellen zueinander parallel arrangiert. Von einer Seite des Gehäuses bis zur anderen Seite des Gehäuses des Akkumulators sind die Akkumulatorzellen aufgereiht. Auf einer Seite gibt es den Stecker, der mehr als vier (4) Kontakte aufweist.The individual battery cells are placed in a right-angled arrangement between the first side of the battery housing and the second side of the battery housing, the two sides being determinable by the handle or by the surface provided as a handle and the plug. All accumulator cells are advantageously arranged parallel to one another. The battery cells are lined up from one side of the housing to the other side of the housing of the battery. There is a connector on one side that has more than four (4) contacts.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn es keinen weiteren Stecker an dem Gehäuse gibt. Mit anderen Worten, es gibt einen einzigen Stecker, über den sowohl die Energie in und aus dem Akkumulator geleitet wird als auch Kommunikationssignale. Eine Reduktion der Anzahl der Stecker am Akkumulator führt zu einer Erhöhung der Sicherheit, z. B. der Kontaktierungssicherheit. Auch ist es vorteilhaft, wenn es nur einen Griff an dem Akkumulatorgehäuse gibt. Es kann auch gesagt werden, auf der einen Seite des Akkumulatorgehäuses ist dieser Stecker, der auch als Zentralstecker bezeichnet werden kann. Auf der anderen Seite des Akkumulatorgehäuses ist der Griff des Gehäuses.It is particularly advantageous if there is no further connector on the housing. In other words, there is a single connector through which both the energy in and out of the accumulator is conducted as well as communication signals. A reduction in the number of plugs on the accumulator leads to an increase in security, e.g. B. the contact security. It is also advantageous if there is only one handle on the battery housing. It can also be said that on one side of the battery housing is this connector, which can also be referred to as a central connector. On the other side of the battery case is the handle of the case.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Stecker nicht genau zentral, d. h. in der Mitte der Seite, angeordnet ist, sondern in einem Randbereich. Ein derart außermittig angeordneter Stecker kann in der Nähe des Schachtgehäuses seine Bestimmungsposition finden. Verwindungsstrecken über das Akkumulatorgehäuse sind kurz gehalten. Der Stecker befindet sich vorteilhafterweise in der unteren, linken Ecke des Gehäuses des Akkumulators. Diese Positionierung steigert die Sicherheit, weil die Gefahr von Querkräften weitergehend reduziert wird.In addition, it is advantageous if the plug is not exactly central, i. H. is arranged in the middle of the page, but in an edge area. Such an eccentric connector can find its intended position near the shaft housing. Distortion distances over the accumulator housing are kept short. The plug is advantageously located in the lower left corner of the battery housing. This positioning increases safety because the risk of transverse forces is further reduced.
Außerdem trägt es zur Sicherheit bei, dass die einzelnen Kontakte des Steckers alle ebenengleich sind. Keiner der Kontakte steht über eine Ebene hinaus. Alle Kontakte reichen bis zu einer gemeinsamen Ebene. Eine gleichzeitige Kontaktierung aller Kontakte, insbesondere unter Vermeidung von Spannungsbögen, wird sichergestellt.It also contributes to the safety that the individual contacts of the plug are all level. None of the contacts go beyond one level. All contacts reach a common level. A simultaneous contacting of all contacts, in particular avoiding voltage arcs, is ensured.
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dargelegt, die für sich gesehen, sowohl einzeln als auch in Kombination, ebenfalls erfinderische Aspekte offenbaren können.Advantageous refinements and developments are set out below which, viewed individually, both individually and in combination, can likewise disclose inventive aspects.
Zu dem Energiespeicher gehört nicht nur der erste Stecker, sondern das Stecksystem hat noch wenigstens einen Gegenstecker, der der Gegenstecker zum ersten Stecker ist. Der Gegenstecker ist auf einer Innenseite des Schachts befestigt. Vorzugsweise befindet sich der Gegenstecker in einem Endbereich des Schachtes. Somit kann der Akkumulator vollständig in den Schacht eingeschoben werden. Der Schacht ist zumindest um die Länge des Gegensteckers länger als der Akkumulator mit seinem ersten Stecker. Der mechanisch feste Gegenstecker, der an dem Schacht befestigt ist, ist zugleich ein Endanschlag für den ersten Stecker und damit für den Akkumulator. Der Akkumulator kann auf Anschlag eingeschoben werden. Diese Positionierung durch Stecker und Gegenstecker trägt zur Steigerung der Bediensicherheit bei.Not only does the first connector belong to the energy store, but the plug system also has at least one mating connector, which is the mating connector to the first connector. The mating connector is attached to the inside of the shaft. The mating connector is preferably located in an end region of the shaft. The battery can thus be fully inserted into the shaft. The shaft is at least longer by the length of the mating connector than the accumulator with its first connector. The mechanically fixed mating connector, which is attached to the shaft, is also an end stop for the first connector and thus for the accumulator. The accumulator can be pushed in as far as it will go. This positioning through Plugs and mating plugs help to increase operational safety.
Vorteilhafterweise sind Stecker und Gegenstecker zueinander paarartig ausgestaltet. Stecker und Gegenstecker sind gleichartig gestaltet. Besonders vorteilhaft ist, wenn alle Kontakte des Steckers und alle Kontakte des Gegensteckers jeweils berührungssicher ausgestaltet sind. Sollte ein Nutzer des Energiespeichers, z. B. eine den Akkumulator tragende Person, mit seinen Fingern entweder an Stecker oder an Gegenstecker geraten, so wird vorteilhafterweise keine leitende Verbindung zwischen dem Steckeräußeren oder dem Gegensteckeräußeren auf der einen Seite und den jeweiligen Kontakten innerhalb des Steckers auf der anderen Seite hergestellt. Der Stecker bzw. der Gegenstecker ist berührungssicher.Plugs and mating plugs are advantageously configured in pairs. The connector and mating connector are designed in the same way. It is particularly advantageous if all contacts of the connector and all contacts of the mating connector are each designed to be safe to touch. Should a user of the energy storage, e.g. B. a person carrying the accumulator, with his fingers either on the plug or on the mating connector, advantageously no conductive connection is established between the exterior of the connector or the mating connector on the one side and the respective contacts within the connector on the other side. The connector or mating connector is safe to touch.
Die Vorteile des Steckers können noch weiter gesteigert werden, wenn der Stecker polungsunabhängig ausgestaltet ist. Hat der Stecker zwar eine Kodierung, nicht jedoch eine bestimmte Polung in sich kodiert, sondern bestimmen sich positive und negative Potenziale anhand einzelner Pinne bzw. Kontakte des Steckers, die alle untereinander gleichartig oder sogar identisch sind, so ergibt sich eine Polungsunabhängigkeit. Erst durch die Heranführung der Potenziale an den Stecker auf der jeweiligen Innenseite des Steckers, z. B. über Kabel oder über eine oder mehrere Leiterbahnen, ergibt sich die jeweilige Polung eines einzelnen Pins oder Kontakts. Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn die Kontakte nicht stromflussrichtungsabhängig gestaltet sind. D. h., ein einzelner Kontakt kann sowohl für eine Stromschlussrichtung aus dem Stecker als auch für eine Stromflussrichtung in den Stecker gestaltet sein. Sowohl ein Kontakt für eine Stromflussrichtung aus dem Stecker als auch ein Kontakt für eine Stromflussrichtung in den Stecker können vorteilhafterweise identisch sein.The advantages of the plug can be increased even further if the plug is designed to be polarity-independent. If the connector has a coding, but does not encode a specific polarity, but instead positive and negative potentials are determined on the basis of individual pins or contacts of the connector, which are all identical or even identical to one another, the result is polarity independence. Only by introducing the potential to the connector on the inside of the connector, e.g. B. via cable or one or more conductor tracks, the respective polarity of a single pin or contact results. It is also advantageous if the contacts are not designed depending on the current flow direction. In other words, a single contact can be designed both for a direction of current closure from the plug and for a direction of current flow into the plug. Both a contact for a current flow direction from the plug and a contact for a current flow direction into the plug can advantageously be identical.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn sämtliche Kontakte aller Stecker des Energiespeichersystems gleichartig aufgebaut sind. So ist es möglich, dass alle Kontakte aller Stecker polungsunabhängig und auch stromflussunabhängig ausgestaltet sein können.It is particularly advantageous if all contacts of all plugs of the energy storage system are constructed in the same way. So it is possible that all contacts of all plugs can be designed independent of polarity and also independent of current flow.
Neben dem eigentlichen Aufnahmeraum für den Akkumulator kann der Schacht noch ein weiteres Kompartiment aufweisen. Ein solches Kompartiment kann als Ladesteckerkompartiment gestaltet sein. Ein solches Kompartiment kann sich z. B. entlang des Schachtes bzw. entlang der Schieberichtung innerhalb des Schachts bzw. des Akkumulators in dem Schacht erstrecken. Die Schieberichtung des Akkumulators und die Längserstreckung des Kompartiments sind vorzugsweise parallel ausgerichtet. In einem solchen Fall ist das Kompartiment eine längliche, dünne Anordnung, die parallel zur Schieberichtung oder Zugrichtung des Akkumulators verläuft, wobei insbesondere das Kompartiment Raum für eine zusätzliche, vorgeschaltete Elektronik bietet.In addition to the actual receiving space for the accumulator, the shaft can also have a further compartment. Such a compartment can be designed as a charging plug compartment. Such a compartment can z. B. along the shaft or along the sliding direction within the shaft or the accumulator in the shaft. The sliding direction of the accumulator and the longitudinal extent of the compartment are preferably aligned in parallel. In such a case, the compartment is an elongated, thin arrangement which runs parallel to the sliding direction or pulling direction of the battery, the compartment in particular offering space for additional, upstream electronics.
Die elektrischen Verbindungen untereinander können so ausgestaltet sein, dass von dem Kompartiment zu dem ersten Stecker eine elektrische Verbindung, z. B. über ein Kabel, existiert. Soll das Kompartiment von dem Akkumulator abkoppelbar sein, so ist es vorteilhaft, wenn Gegenstecker und Stecker (in elektrischem Sinne bzw. aus Blickwinkel des Energieflusses in einer Ladebetriebsweise) hinter dem Kompartiment sitzen.The electrical connections to one another can be designed such that an electrical connection, for. B. exists on a cable. If the compartment should be able to be uncoupled from the accumulator, it is advantageous if the mating connector and plug (in an electrical sense or from the point of view of the energy flow in a charging mode) are located behind the compartment.
Das Kompartiment kann dafür vorgesehen sein, elektrische Ladeflüsse (elektrische Ströme) und Ladungsbetriebsweisen zu steuern und zu regeln. So ist es möglich, einen Ladebetriebszustand des Akkumulators über einzelne elektrische Kontakte mit Hilfe des Kompartiments herzustellen. Hierdurch können elektrische Ladeflüsse weitergeführt werden. Ein Kompartiment, wenn dieses als Kompartiment für die Steuerung von Ladebetriebszuständen vor den Steckern erster Stecker und Gegenstecker vorgeschaltet ist, stellt eine zusätzliche Absicherung des Energiespeichers da.The compartment can be intended to control and regulate electric charge flows (electric currents) and charge modes of operation. It is thus possible to establish a charging operating state of the battery via individual electrical contacts with the aid of the compartment. In this way, electrical charging flows can be continued. A compartment, if it is connected upstream of the plugs of the first plug and mating plug as a compartment for the control of charging operating states, represents an additional safeguard for the energy store.
Zur besseren Ausrichtung und Sicherung des Akkumulators im Schacht, damit insgesamt der Energiespeicher geschaffen ist, kann eine Verriegelung vorgesehen sein. Die Verriegelung kann den Akkumulator mit dem Schacht arretieren. Die Verriegelung ist zur Arretierung des Akkumulators im Schacht geeignet. Hierfür hat die Verriegelung einen krafteinleitenden Mechanismus, der z. B. seitlich angeordnet sein kann. Durch eine Querkrafteinleitung ist es möglich, ein Herausrutschen des Akkumulators aus dem Gegenstecker zu verhindern. Wird die Arretierung z. B. auf einer dem Stecker abgewandten Seite angeordnet, so kann ein Anpressmoment erzeugt werden, das ausreichend stark dimensioniert ist, obwohl die seitlich eingeleitete Kraft in einem einstelligen Newtonbereich angesiedelt ist, z. B. bei nur 5 Newton oder eventuell auch bei 6 Newton, also unterhalb von 10 Newton. Unter Nutzung der Hebelwirkung über das Gehäuse des Akkumulators lässt sich die Kontaktierung des Steckers sicherstellen. Trotz einer geringen Kraftwirkung an einem Ende des Akkumulators reicht das hebelverstärkte Moment aus, das auf den Stecker und den Gegenstecker einwirkt, um eine sichere Kontaktierung zu bewirken.A lock can be provided for better alignment and securing of the accumulator in the shaft, so that the energy store is created overall. The lock can lock the accumulator with the shaft. The lock is suitable for locking the accumulator in the shaft. For this purpose, the lock has a force-introducing mechanism which, for. B. can be arranged laterally. By introducing a transverse force, it is possible to prevent the battery from slipping out of the mating connector. If the locking z. B. arranged on a side facing away from the connector, a contact torque can be generated which is dimensioned sufficiently strong, although the force introduced laterally is located in a single-digit Newton range, for. B. at only 5 Newton or possibly also at 6 Newton, that is below 10 Newton. The contacting of the plug can be ensured by using the leverage effect via the housing of the accumulator. Despite a small force effect at one end of the accumulator, the lever-strengthened moment, which acts on the plug and the mating plug, is sufficient to ensure reliable contacting.
Der Frontbereich des Akkumulators bzw. des Energiespeichers kann noch weitergehend genutzt werden als nur, wie oben angesprochen, als Grifffläche. So ist es möglich, dass der Akkumulator zum einen in einen Griff übergeht, zum anderen kann der Akkumulator an jener Stelle, der Frontseite ein Display für Informationen an einen Nutzer aufweisen. Wird dann neben dem eigentlichen Akkumulator im Frontbereich des Energiespeichers, z. B. in Nachbarschaft zu dem Griff des Akkumulators, eine Steckerbuchse vorgehalten, in die ein Ladekabel eingesteckt werden kann, so kann selbst im eingebauten Zustand der Akkumulator über diese sogenannte „Ladebuchse“ bzw. über diesen sogenannten „Ladestecker“ elektrisch aufgeladen werden, obwohl der Akkumulator unverändert an seinem eingeschobenen Platz im Schacht verbleibt. Als weitere Maßnahme der Sicherheitserzeugung kann ein Deckel auf der Kontaktbuchse zu liegen kommen, der zuerst zu beseitigen ist, bevor über die Kontaktbuchse eine Ladung des Akkumulators stattfinden kann.The front area of the rechargeable battery or of the energy store can be used even further than just, as mentioned above, as a grip surface. So it is possible that the battery merges into a grip on the one hand, on the other hand, the battery can have a display for information to a user at that point, the front. Is then in addition to the actual accumulator Front area of the energy store, e.g. B. in the vicinity of the handle of the rechargeable battery, a plug socket is provided, into which a charging cable can be plugged in, so even when installed, the rechargeable battery can be electrically charged via this so-called "charging socket" or via this so-called "charging plug", although the The battery remains unchanged in its inserted position in the shaft. As a further measure of safety generation, a cover can come to rest on the contact socket, which must first be removed before the accumulator can be charged via the contact socket.
In einer Ausgestaltung des Akkumulators ist es vorgesehen, den Stecker als lang gestreckten Stecker mit unterschiedlichen Kontakten auszubilden. Hierbei ist es möglich, die Leistungskontakte, d. h. jene Kontakte, über die der größte Strom fließt, jeweils an dem äußeren Ende des länglichen Steckers anzusiedeln. Liefert das Array eine entsprechend hohe Spannung, z. B. mehr als 48 Volt oder sogar mehr als 60 Volt, so kann durch die mittels Kontaktreihung erzeugte Beabstandung, die also durch zwischengeschaltete Kontakte gebildet wird, eine höhere Spannungsfestigkeit erzeugt werden. Auch trägt eine größere Beabstandung dazu bei, dass eine bessere thermische Gleichverteilung geschaffen wird. So ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, vier andersartige Kontakte zwischen den Leistungskontakten, von denen je ein Leistungskontakt an dem äußeren Ende vorhanden ist, zu platzieren. Über die mittleren Kontakte kann z. B. eine Datenkommunikation erfolgen. Über die äußeren Kontakte kann ein deutlich höherer Leistungsstromfluss stattfinden. Physisch können trotzdem alle Kontakte - vorteilhafterweise - gleich ausgestaltet sein. In Bezug auf ihre Abmessungen können die Kontakte also identisch sein. Dabei ist es möglich, den Abstand von einem ersten Kontakt zu einem zweiten Kontakt zwischen allen Kontakten des Steckers gleich zu belassen. Von einem Kontakt bis zu seinem nächsten Kontakt ist immer wieder der gleiche Abstand in dem Stecker vorzufinden. In Versuchen hat es sich gezeigt, dass ein fixes Maß mit einem Abstand zwischen 7 mm und 8 mm ein günstiges Maß ist (im Sinne einer Kontaktrasterung bzw. einem Kontaktrasterabstand).In one embodiment of the accumulator, it is provided that the plug is designed as an elongated plug with different contacts. It is possible to connect the power contacts, i.e. H. to locate those contacts through which the greatest current flows at the outer end of the elongated plug. If the array supplies a correspondingly high voltage, e.g. B. more than 48 volts or even more than 60 volts, can be generated by the spacing generated by means of contact spacing, which is thus formed by intermediate contacts, a higher dielectric strength. Greater spacing also helps to create better thermal uniform distribution. For example, one embodiment provides for placing four different types of contacts between the power contacts, one of which has a power contact at the outer end. About the middle contacts z. B. data communication. A significantly higher power current flow can take place via the external contacts. Physically, all contacts can - advantageously - be configured identically. The contacts can therefore be identical in terms of their dimensions. It is possible to leave the distance from a first contact to a second contact between all contacts of the plug the same. The same distance can be found in the connector from one contact to the next. Experiments have shown that a fixed dimension with a distance between 7 mm and 8 mm is a favorable dimension (in the sense of a contact grid or a contact grid spacing).
Der Stecker selbst kann mit einer Außenschale ausgestattet sein, in deren Inneren die einzelnen Leistungskontakte und die Kontakte für die Datenkommunikation angeordnet sind. Die Außenschale kann eine verschweißte, z. B. ultraschallverschweißte, Schale sein. Der Stecker ist, insbesondere wenn alle Kontakte nebeneinander in einer gleichen Reihe angeordnet sind (einreihiger Stecker), ein Kunststoffflachstecker.The plug itself can be equipped with an outer shell, in the interior of which the individual power contacts and the contacts for data communication are arranged. The outer shell can be a welded, e.g. B. ultrasonically welded, shell. The connector is a flat plastic connector, especially if all contacts are arranged next to each other in the same row (single-row connector).
Das Gehäuse des Steckers, das in einer vorteilhaften Ausführungsform z. B. schalenartig ist, kann entweder mit einem vorstehenden Pin oder mit einem Aufnahmeeinschnitt, wie einem in einer Seite des Gehäuses hineinlaufenden Schlitzes, ausgestattet sein, wodurch zum Ausdruck gebracht werden kann, für welche Spannung der Stecker ausgelegt ist. Zusätzlich kann auf dem Stecker ein Spannungswert angegeben sein, z. B. durch hervorstehende Zahlen, hergestellt durch Negativ in einer Gußform des Steckergehäuses. Durch Freigabe oder Sperre eines Kodierungspins beim Zusammenführen eines Steckers und seines Gegensteckers können beide Stecker als aufeinander abgestimmt passförmig aufsteckbar sein oder an einem Zusammenstecken gehindert sein. Die Passform bietet eine Kodierung, wodurch das Spannungsniveau der Leistungspinne bzw. Leistungskontakte festgelegt wird.The housing of the plug, which in an advantageous embodiment, for. B. is shell-like, can either be equipped with a protruding pin or with a recess, such as a slot running into one side of the housing, which can be used to express the voltage for which the plug is designed. In addition, a voltage value can be specified on the connector, e.g. B. by protruding numbers, produced by negative in a mold of the connector housing. By releasing or blocking a coding pin when merging a plug and its mating plug, both plugs can be fitted in a matched manner to one another or prevented from being plugged together. The fit offers a coding, which determines the voltage level of the power tiller or power contacts.
In einer vorteilhaften Weiterbildung können alle Kontakte eines Steckers sowohl mit einem männlichen Bereich als auch mit einem weiblichen Bereich ausgestattet sein. Jeder Kontakt ist sozusagen ein Zwitter-Kontakt. Ein erster Teil des Steckers hat einen männlichen Bereich und ein zweiter Teil des Steckers hat einen weiblichen Bereich. Hierbei können die beiden unterschiedlichen Bereiche ungefähr bei der Hälfte der durch die Stirnseite der Kontakte beanspruchten Fläche, insbesondere bei ungefähr der Hälfte der Höhe einer Stirnfläche des Kontakts, in ihren männlichen Bereich und in ihren weiblichen Bereich geteilt sein. So kann jeder einzelne Kontakt im Wesentlichen hälftig geteilt sein. Die eine Hälfte ist der männliche Teil des Kontakts und die andere Hälfte ist der weibliche Teil des Kontakts.In an advantageous development, all contacts of a plug can be equipped with a male area as well as with a female area. Every contact is a hermaphrodite contact, so to speak. A first part of the connector has a male area and a second part of the connector has a female area. In this case, the two different regions can be divided into their male region and their female region approximately at half of the area occupied by the end face of the contacts, in particular at approximately half the height of an end face of the contact. In this way, each individual contact can essentially be divided in half. Half is the male part of the contact and the other half is the female part of the contact.
In einer Weiterbildung der zuvor dargestellten Steckervarianten ist es auch möglich, dass jeder Stecker, zumindest aber der erste Stecker, Einzelkontakte aufweist, d. h., jeder Kontakt ist von einem nächsten Kontakt als separierter, räumlich abgeschlossener Kontakt zu erkennen. Hierdurch werden Übersprechverhalten, Stromdurchschläge, Spannungsdurchschläge und unerwünschte gegenseitige Beeinflussungen möglichst weit unterbunden, zumindest aber reduziert. Fehlverhalten, insbesondere hervorgerufen an dem ersten Stecker, wird unwahrscheinlicher.In a further development of the connector variants shown above, it is also possible for each connector, but at least the first connector, to have individual contacts, ie. that is, each contact can be recognized by a next contact as a separate, spatially closed contact. As a result, crosstalk behavior, current breakdowns, voltage breakdowns and undesirable mutual influences are prevented as far as possible, or at least reduced. Misconduct, in particular caused on the first connector, is less likely.
Jeder der Einzelkontakte kann blockartig ausgestaltet sein. Ein elektrisch leitender, federnder Anschluss, wie eine Kupfer-Zunge oder ein Pin mit einem verzinnten Leiter, können im Inneren des Einzelkontaktes vorhanden sein. Die äußere Hülle des Einzelkontaktes ist ein, vorzugsweise nicht-leitender, Massivkörper, in dessen Innerem z. B. Kupfer-Zunge vorhanden ist.Each of the individual contacts can be configured block-like. An electrically conductive, resilient connection, such as a copper tongue or a pin with a tin-plated conductor, can be present inside the individual contact. The outer shell of the individual contact is a, preferably non-conductive, solid body, in the interior of which, for. B. copper tongue is present.
Damit das entsprechende Gegenteil des Gegensteckers in den ersten Stecker - bzw. allgemein gesprochen in den Stecker - einführbar ist, ist es vorteilhaft, wenn die Gegenseite U-förmig umschlossen wird, insbesondere der männliche Bereich des Gegensteckers. In einer möglichen Ausgestaltung bzw. Ausformung des Steckers schließt sich an einen männlichen Bereich ein Freiraum an, der durch eine U-förmige Begrenzung abgeschlossen ist.So that the corresponding opposite of the mating connector can be inserted into the first connector - or generally speaking into the connector - it is advantageous if the opposite side is U-shaped is enclosed, especially the male area of the mating connector. In one possible embodiment or design of the plug, a space adjoins a male area, which is closed off by a U-shaped boundary.
Die Berührsicherheit wird weiter gesteigert, wenn der Einzelkontakt nur in bestimmten Bereichen elektrisch leitfähig ausgestaltet ist, wobei die Stellen, an denen der Einzelkontakt elektrisch leitfähig ist, nicht unmittelbar durch eine Frontalberührung berührt werden kann. Von außen berührbar sind nur die aus nicht-leitfähigem Material wie Kunststoff geschaffenen blockartigen männlichen Teile eines Kontakts.The contact security is further increased if the individual contact is designed to be electrically conductive only in certain areas, the points at which the individual contact is electrically conductive cannot be touched directly by frontal contact. Only the block-like male parts of a contact made of non-conductive material such as plastic can be touched from the outside.
Teil der Elektronik des Akkumulators können Schalter sein, die dazu beitragen, dass Stromflüsse zugeschaltet oder unterbrochen werden, insbesondere auf dem Weg zu oder von einem der Stecker. So ist es möglich, Kontakte und Pinne der einzelnen Stecker stromlos zu schalten, z. B. in dem Fall, dass der Akkumulator nicht vollständig in dem Schacht hineingeschoben ist, bis dieser über seinen Stecker mit dem Gegenstecker sicher verriegelt an ein weiterführendes Kabel oder ein weiterführende Leiterbahnen angeschlossen ist.Part of the electronics of the accumulator can be switches which contribute to the fact that current flows are switched on or interrupted, in particular on the way to or from one of the plugs. So it is possible to switch contacts and tiller of the individual plugs without power, e.g. B. in the event that the accumulator is not completely pushed into the shaft until it is securely locked via its connector with the mating connector to a further cable or a further conductor tracks.
Der erste Stecker hat, wie bereits oben ausgeführt, Leistungskontakte. Darüber hinaus kann der erste Stecker Kontakte für eine serielle Kommunikation haben. Eine Variante einer seriellen Kommunikation ist eine Kommunikation nach einem CAN-Bus-Protokoll. Hierbei kann im Nahbereich des Steckers, z. B auch unmittelbar im Stecker, ein Treiber-IC für eine serielle Kommunikation vorgehalten sein, z. B. ein CAN-Bus-Transceiver. Alternativ bietet sich die Akkumulatorelektronik für so ein Treiber-IC an. Über einen Kabelbaum kann die serielle Kommunikation signalmäßig weitergeleitet werden.As already explained above, the first connector has power contacts. In addition, the first connector can have contacts for serial communication. A variant of serial communication is communication according to a CAN bus protocol. Here, in the vicinity of the plug, for. B also directly in the connector, a driver IC for serial communication, z. B. a CAN bus transceiver. Alternatively, the battery electronics can be used for such a driver IC. The serial communication can be forwarded via a cable harness.
Der Akkumulator hat ein Innenleben mit Akkumulatorzellen und gegebenenfalls einer Elektronik. Der Akkumulator wird außen durch sein Gehäuse begrenzt, das z. B. durch eine Kunststoffspritzgießtechnik hergestellt sein kann.The accumulator has an interior with accumulator cells and possibly electronics. The battery is limited on the outside by its housing, which, for. B. can be produced by a plastic injection molding technique.
Ränder des Akkumulators können mit Hinterzügen ausgestaltet sein. Diese Hinterzüge können als Schubschienen oder Gleitkörper auf Schubschienen des Schachtes platzierbar sein.The edges of the accumulator can be designed with ridges. These draws can be placed as push rails or sliding bodies on push rails of the shaft.
Es eignet sich, 18 mm im Durchmesser betragende oder 21 mm im Durchmesser betragende Rundzellen, die insbesondere zylindrisch sind und als 18600-Zellen, als 18650-Zellen oder als 21700-Zellen bezeichnet werden, im Inneren des Akkumulators aufzureihen.It is suitable to line up 18 mm in diameter or 21 mm in diameter round cells, which are in particular cylindrical and are referred to as 18600 cells, as 18650 cells or as 21700 cells, in the interior of the accumulator.
Die Zellen können durch Füllstücke untereinander auf Abstand gehalten werden. Die Füllstücke können darüber hinaus die Zellen parallel zueinander ausrichten. In einer Ausgestaltung sind die Füllstück hülsenartig. Die Akkumulatorzellen sind fixiert. Belastungen auf das Gehäuse des Akkumulator durch Impulse durch umherwandernde Akkumulatorzellen sind reduziert.The cells can be kept apart by filling pieces. The fillers can also align the cells parallel to each other. In one embodiment, the filler is sleeve-like. The accumulator cells are fixed. Loads on the housing of the battery due to impulses from wandering battery cells are reduced.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn noch ein Einschaltknopf oder eine Bedienoberfläche vorhanden ist, die z. B. durch ein Griff geschützt, auf der Frontseite angeordnet für die unmittelbare Betrachtung durch einen Nutzer vorgesehen ist.It is also advantageous if a power button or a user interface is still available, which, for. B. protected by a handle, arranged on the front for immediate viewing by a user.
Die zuvor dargestellten Kombinationen und Ausführungsbeispiele lassen sich auch in zahlreichen weiteren Verbindungen und Kombinationen weiterbilden.The combinations and exemplary embodiments described above can also be developed in numerous other connections and combinations.
Die weiter oben erwähnten Akkumulatoren können mit elektrischen Nennkapazitäten von mehr als 10 Amperestunden (10 Ah) ausgestattet sein, bei einem Spannungsniveau zwischen 36 Volt und 60 Volt. Für (Hilfs-)Antriebe von Lastenfahrrädern hat es sich gezeigt, dass gespeicherte Energiemengen von 500 Wattstunden bis 2000 Wattstunden praktisch und sinnvoll sind.The accumulators mentioned above can be equipped with nominal electrical capacities of more than 10 amp hours (10 Ah), at a voltage level between 36 volts and 60 volts. For (auxiliary) drives on cargo bikes, it has been shown that stored amounts of energy from 500 watt hours to 2000 watt hours are practical and useful.
Das erfindungsgemäße System bietet eine erhöhte Flexibilität beim Betrieb des Antriebssystems. Es sind verschiedene Energieversorgungspfade und -möglichkeiten gegeben. So ist es auch möglich, zumindest kurzfristig, den Akkumulator aus dem Schacht zu nehmen und das motorisch angetriebene oder unterstützte Gerät, wie ein Treppensteiger, aus einer Netzversorgung, z. B. durch ein Spannungsversorgungsgerät, zu versorgen. In einer besonders einfach umzusetzenden Anwendung wird der Gegenstecker, also jener Stecker, der als Stecker zu dem Stecker des Akkumulators in dem Schacht eingebaut ist, am Ladegerät direkt angeschlossen. Der Stecker des Ladegeräts und der Stecker im Schacht, der auch als Gegenstecker bezeichnet wird, sind aufeinander abgestimmt. Hierbei ist es günstig, wenn der Schacht so viel Freiraum lässt, dass das Ladegerät in dem Schacht „versenkt“ werden kann. Der Stecker des Ladegeräts und der Stecker am Akkumulator entsprechen sich im Wesentlichen, wenn sie nicht sogar gleich sind. Das Ladegerät arbeitet dann lediglich als Stromversorgungsgerät. Alternativ ist es auch möglich, den Akkumulator im eingesteckten Zustand über ein Kabel durch ein Ladegerät zu laden.The system according to the invention offers increased flexibility in the operation of the drive system. There are various energy supply paths and options. So it is also possible, at least for a short time, to take the accumulator out of the shaft and the motor-driven or supported device, such as a stair climber, from a mains supply, e.g. B. to be supplied by a voltage supply device. In a particularly easy-to-implement application, the mating connector, that is, the connector which is installed in the shaft as a connector to the connector of the accumulator, is connected directly to the charger. The plug of the charger and the plug in the slot, which is also referred to as the mating connector, are matched to one another. It is advantageous here if the shaft leaves enough space for the charger to be “sunk” into the shaft. The plug of the charger and the plug on the battery are essentially the same, if not the same. The charger then only works as a power supply device. Alternatively, it is also possible to charge the rechargeable battery when plugged in via a cable using a charger.
Wie in einigen der nachfolgend erörterten Figuren zu sehen ist, ist der Schacht an drei von vier Seiten komplett geschlossen. Die geöffnete Seite, d. h. jene Seite, die zumindest teilweise eine Aussparung hat, kann zur leichteren Entwärmung bzw. Wärmeabfuhr durch Konvektion genutzt werden; was wiederum zur Steigerung der Sicherheit des Energieversorgungssystems beiträgt.As can be seen in some of the figures discussed below, the shaft is completely closed on three of four sides. The opened page, i.e. H. that side, which has at least partially a recess, can be used for easier cooling or heat dissipation by convection; which in turn contributes to increasing the security of the energy supply system.
Figurenliste Figure list
Die vorliegende Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf die beiliegenden Figuren genommen wird, die beispielhaft besonders vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten darlegen, ohne die vorliegende Erfindung auf diese einzuschränken, wobei
-
1 ein erstes Lastentransportvehikel, genauer ein Lastenfahrrad zeigt, -
2 ein zweites Lastentransportvehikel, genauer eine Sackkarre zeigt, -
3 ein Energiespeicher- und -versorgungssystem mit einem entsprechenden Energiespeicher zeigt, -
4 einen Energiespeicher mit Kompartiment in einer Schnittansicht zeigt, -
5 eine erste Ausführungsform eines in einem entsprechenden Energiespeicher verwendbaren Stecker mit Gegenstecker zeigt, -
6 einen Stecker in Frontansicht zeigt und -
7 einen Stecker in Schnittansicht zeigt.
-
1 a first cargo transport vehicle, more precisely a cargo bike, -
2nd shows a second load transport vehicle, more precisely a hand truck, -
3rd shows an energy storage and supply system with a corresponding energy storage, -
4th shows an energy store with compartment in a sectional view, -
5 1 shows a first embodiment of a plug with mating plug that can be used in a corresponding energy store, -
6 shows a connector in front view and -
7 shows a connector in sectional view.
FigurenbeschreibungFigure description
Die
Das in
Die in
In den
Das Energiespeicher- und -versorgungssystem 1 setzt sich aus einem Schacht
Soll der Akkumulator
Der Akkumulator
Der Akkumulator
Das Kompartiment
Die in
Das Akkumualtorgehäuse
Die zweite Seite
Zur besseren Darstellung und leichteren Erkennbarkeit sind die Bereiche der Akkumulatorelektronik
Das Akkumulatorgehäuse
Die Akkumulatorelektronik
Die Steckerbuchse
Wie aus der Darstellung der
Der in
Aus
Damit der Gegenstecker
Jeder der beiden Stecker
Aufgrund der Identität der Einzelkontakte
Durch eine gemeinsame Betrachtung der
In
Am Rande der in einer Ebene, nebeneinander aufgereihten Kontakte
Darüber hinaus hat der Stecker nach
Aus
Die in den einzelnen Figuren gezeigten Ausgestaltungsmöglichkeiten lassen sich auch untereinander in beliebiger Form verbinden.The design options shown in the individual figures can also be connected to one another in any form.
So ist es möglich, einen Energiespeicher an einem Rahmen des Transportvehikels zu befestigen und einen Energiespeicher an einer Wanne eines Transportbereichs zu befestigen.It is thus possible to attach an energy store to a frame of the transport vehicle and to attach an energy store to a trough in a transport area.
Genauso ist es möglich, die auf zwei Elektronik-Platinen verteilten elektronischen Steuerungen auf mehr als zwei Elektronik-Platinen zu verteilen.It is also possible to distribute the electronic controls distributed on two electronic boards to more than two electronic boards.
Das Gehäuse des Akkumulators kann auf die Anzahl der Akkumulatorzellen abgestimmt werden, d. h., bei weniger einzufassenden Akkumulatorzellen kann das Gehäuse insgesamt kürzer gestaltet sein. Sind mehr Akkumulatorzellen in der Schale des Akkumulatorgehäuses anzuordnen, kann das Gehäuse etwas länger ausgeführt werden.The housing of the battery can be matched to the number of battery cells, i. that is, the housing can be made shorter overall with fewer battery cells to be enclosed. If more accumulator cells are to be arranged in the shell of the accumulator housing, the housing can be made a little longer.
Die Akkumulatorzellen können untereinander in vielerlei Art und Weise verschlatet sein. Wird ein besonders hoher Strom benötigt, können mehr Akkumulatorzellen parallel verschaltet werden. Wird eine besonders hohe Spannung verlangt, können mehr Akkumulatorzellen in Serie verschaltet sein.The accumulator cells can be interconnected in a variety of ways. If a particularly high current is required, more battery cells can be connected in parallel. If a particularly high voltage is required, more battery cells can be connected in series.
BezugszeichenlisteReference list
- 11
- Energiespeicher- und -versorgungssystemEnergy storage and supply system
- 22nd
- Lastentransportvehikel, insbesondere LastenfahrradLoad transport vehicle, especially cargo bike
- 44th
- Lastentransportvehikel, insbesondere Treppensteiger bzw. SackkarreLoad transport vehicle, especially stair climber or hand truck
- 6, 6I 6, 6 I
- LastenbereichLoad range
- 8 8th
- Sattelsaddle
- 10, 10I 10, 10 I.
- Lenker, insbesondere mit HaltegriffenHandlebars, especially with handles
- 12, 12I 12, 12 I.
- Radwheel
- 1414
- Radwheel
- 16, 16I 16, 16 I.
- AntriebsmotorDrive motor
- 18, 18I 18, 18 I.
- AntriebsnabeDrive hub
- 20, 20I, 20II 20, 20 I , 20 II
- SchachtShaft
- 2222
- EnergiespeicherEnergy storage
- 2424th
- Akkumulatoraccumulator
- 2626
- erste Seite des Akkumulatorsfirst side of the accumulator
- 2828
- zweite Seite des Akkumulatorssecond side of the accumulator
- 3030th
- Akkumulatorgehäuse, insbesondere schalenförmiges GehäuseAccumulator housing, in particular bowl-shaped housing
- 3232
- außermittiger Bereich, insbesondere Gehäuseendbereichoff-center area, in particular housing end area
- 3434
- HalbschaleHalf shell
- 3636
- HinterzugDeceit
- 3838
- EckbereichCorner area
- 4040
- GehäuseteilungHousing division
- 4242
- EinschaltknopfPower button
- 4444
- BedienflächeControl surface
- 4646
- Betriebszustandsanzeige, insbesondere LEDOperating status display, especially LED
- 4848
- Griff, insbesondere HandgriffHandle, especially handle
- 5050
- GriffflächeGrip surface
- 5151
- erste Führungsflächefirst management area
- 5252
- zweite Führungsflächesecond guide surface
- 5353
- dritte Führungsflächethird management area
- 5454
- vierte Führungsflächefourth management area
- 6060
- Kompartiment, insbesondere LadesteckerkompartimentCompartment, in particular charging plug compartment
- 6262
- VerriegelungInterlock
- 6464
- Auslöser, insbesondere zur QuerkrafteinleitungTriggers, especially for the introduction of lateral forces
- 6666
- Schachtdeckel, insbesondere KompartimentdeckelManhole covers, especially compartment covers
- 6868
- DeckelgriffLid handle
- 7070
- Steckerbuchse, insbesondere LadesteckerbuchsePlug socket, in particular charging plug socket
- 7272
- Stecker, insbesondere LadesteckerPlugs, especially charging plugs
- 7474
- Ladegerätcharger
- 7676
- LadekabelCharging cable
- 7878
- elektrische Verbindungelectrical connection
- 8080
- Kabel, insbesondere zu dem ersten SteckerCable, especially to the first connector
- 8282
- KabelbaumWiring harness
- 8484
- Array aus AkkumulatorzellenArray of accumulator cells
- 8686
- Akkumulatorzelle, insbesondere LithiumionenzelleAccumulator cell, in particular lithium ion cell
- 88, 88I, 8II 88, 88 I , 8 II
- Akkumulatorzelle, insbesondere elektrochemische RundzelleAccumulator cell, in particular electrochemical round cell
- 9090
- ZellenbasisCell base
- 9292
- MantelflächeLateral surface
- 94, 94I, 9II 94, 94 I , 9 II
- FüllstückFilling piece
- 100100
- ZellenabstandCell spacing
- 102102
- serielle Verschaltungserial connection
- 104104
- parallele Verschaltungparallel connection
- 110110
- AkkumulatorelektronikBattery electronics
- 112112
- elektronischer Schalterelectronic switch
- 114114
- Schnittstelleinterface
- 116116
- Treiber-ICDriver IC
- 118118
- StecksystemConnector system
- 120120
- KunststoffflachsteckerPlastic flat plug
- 122, 122I 122, 122 I
- PassformFit
- 131131
- erster Steckerfirst connector
- 132132
- zweiter Steckersecond connector
- 133133
- dritter Steckerthird connector
- 134134
- vierter Steckerfourth connector
- 135135
- fünfter Steckerfifth connector
- 136136
- sechster Steckersixth connector
- 141141
- erster Gegensteckerfirst mating connector
- 142, 142I,142, 142 I ,
- BefestigungshülseMounting sleeve
- 142II, 142III 142 II , 142 III
- 143, 143I 143, 143 I.
- SchweißnahtWeld
- 151151
- erster Kontaktrasterabstandfirst contact pitch
- 152 152
- zweiter Kontaktrasterabstandsecond contact pitch
- 153153
- dritter Kontaktrasterabstandthird contact pitch
- 154154
- vierter Kontaktrasterabstandfourth contact pitch
- 155155
- fünfter Kontaktrasterabstandfifth contact pitch
- 161161
- erster Kontakt, insbesondere Kontaktflächefirst contact, especially contact area
- 162162
- zweiter Kontakt, insbesondere Kontaktflächesecond contact, especially contact surface
- 163163
- dritter Kontakt, insbesondere Kontaktflächethird contact, especially contact surface
- 164164
- vierter Kontakt, insbesondere Kontaktflächefourth contact, in particular contact area
- 165165
- fünfter Kontakt, insbesondere Kontaktflächefifth contact, in particular contact area
- 166166
- sechster Kontakt, insbesondere Kontaktflächesixth contact, in particular contact area
- 170170
- gemeinsame Ebenecommon level
- 171171
- erster Energiekontaktfirst energy contact
- 172172
- zweiter Energiekontaktsecond energy contact
- 174174
- erster Steuersignalkontaktfirst control signal contact
- 176176
- zweiter Steuersignalkontaktsecond control signal contact
- 178178
- erster Kontakt für serielle Kommunikationfirst contact for serial communication
- 180180
- zweiter Kontakt für serielle Kommunikationsecond contact for serial communication
- 182182
- männlicher Bereichmale area
- 184184
- weiblicher Bereichfemale area
- 186186
- EinzelkontaktIndividual contact
- 188188
- KontaktzungeTongue
- 190190
- quaderförmiger Aufnahmebereichcuboid recording area
- 192192
- prismatischer Aufnahmebereichprismatic recording area
- 194194
- erster Berührungsschutzfirst contact protection
- 196196
- zweiter Berührungsschutzsecond contact protection
- 198198
- Stirnseite, insbesondere des BerührungsschutzesFront side, especially the protection against contact
- 200200
- Schubrichtung bzw. ZugrichtungDirection of push or pull
- 202202
- StromflussCurrent flow
- 204204
- QuerkrafteinleitungShear force introduction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- US 3907138 A [0006]US 3907138 A [0006]
- EP 2261167 B1 [0006]EP 2261167 B1 [0006]
- DE 202007019691 U1 [0006]DE 202007019691 U1 [0006]
- EP 1092826 B1 [0009]EP 1092826 B1 [0009]
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