EP3577703A1 - Modular aufgebaute energiespeichereinrichtung - Google Patents

Modular aufgebaute energiespeichereinrichtung

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Publication number
EP3577703A1
EP3577703A1 EP17816858.9A EP17816858A EP3577703A1 EP 3577703 A1 EP3577703 A1 EP 3577703A1 EP 17816858 A EP17816858 A EP 17816858A EP 3577703 A1 EP3577703 A1 EP 3577703A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
energy storage
storage device
storage units
frame
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17816858.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Horst Walter
Tobias Zadka
Christian Jürgen Häfner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Bicycle Systems GmbH and Co KG
Original Assignee
Continental Bicycle Systems GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Bicycle Systems GmbH and Co KG filed Critical Continental Bicycle Systems GmbH and Co KG
Publication of EP3577703A1 publication Critical patent/EP3577703A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/80—Accessories, e.g. power sources; Arrangements thereof
    • B62M6/90—Batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H01M50/227—Organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K19/00—Cycle frames
    • B62K19/02—Cycle frames characterised by material or cross-section of frame members
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
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    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to an energy storage device of a vehicle, in particular a pedal-operated vehicle with backup drive, wherein the
  • Energy storage device for receiving one or more cooperating energy storage units is formed, preferably receiving means for battery cells or accumulators and lines for electrical connection of the energy storage units with each other and with the support drive.
  • Muscle or pedal operated vehicles with support drive so about electric bicycles with rechargeable energy storage, are known from the prior art in different versions.
  • the energy storage are either permanently connected to the vehicle, so that the vehicle must be driven to a charging station and there can be recharged, or can be solved by the vehicle and be subjected to a separate charging process.
  • energy storage special accumulators are usually used, but it can also be used commercially available rechargeable batteries, which are interconnected, for example, in a housing.
  • DE 10 2010 000 740 AI discloses for this purpose a bicycle in a frame, a plurality of frame members and a battery pack, which is provided with a first and a second battery part.
  • the battery pack is on the outside of a
  • Frame element is arranged and has on the inside a shape that in the
  • the battery parts themselves in turn have a plurality of battery cells.
  • the battery cells and energy storage devices known in the prior art are relatively heavy when a certain power density or capacity is required.
  • Energy storage units / accumulators are also relatively expensive. This is especially true for energy storage high performance and lifetime.
  • the task was an energy storage device
  • Blanking elements in shape and dimensions with the energy storage device or the receiving device can be completed and connected to each other, if necessary formed conductive connectable.
  • the inventive design thus provides a modular system of energy storage device, with the adaptable to the everyday operation the
  • Energy storage device can be so compiled or equipped with energy storage units, ie accumulators or battery cells, that in the normal case enough electrical capacity and power is available.
  • dummy elements can therefore, depending on the requirement against
  • dummy elements and energy storage units may also have different dimensions and shapes, but should be so designed that then a dummy element in shape and dimension many times a
  • Energy storage unit represents or vice versa. This improves the modular structure. In addition, one achieves a cost saving in that according to the
  • Energy storage device in shape and size can always be the same design (equal parts principle), but can be compiled / completed in different ways with energy storage units and blind elements. For certain
  • Energy storage device can be provided so that the necessary number of expensive energy storage units used or can be exchanged for identical in shape and size dummy elements.
  • Plug-in or snap-in contacts can be connected to one another, if necessary can be conductively connected to one another. Such a design results in a structurally very simple possibility of completion or compilation, which is also very easy to handle.
  • a further advantageous embodiment is that the energy storage units are each provided with a separate electronic control device, which cooperate with a central control device of the bicycle in the sense of controlling the support drive.
  • Control devices can then be designed so that the arbitrary
  • Combinations of energy storage units each detected and corresponding signals can be given about power and current to the central control unit, which can then control the drive motor accordingly.
  • the central control unit is arranged in the frame or in the vehicle, so that it can be seen from the signals which and how much energy storage units are available and can be addressed for the control.
  • the energy storage device is formed together with energy storage units and dummy elements as a detachable connected to the frame of the bicycle separate component.
  • the separate component is designed as a housing accommodating the energy storage units and / or reactive elements, and the
  • Energy storage units and / or reactive elements can be removed from the housing, results in a simple integration of the energy storage device according to the invention in existing frame structures.
  • the energy storage device is designed as a frame part or frame tube of a bicycle, wherein the frame part or frame tube at least one substantially parallel to its axis and along its outer side formed open concavity or groove for receiving the Energy storage units and / or reactive elements, wherein
  • Energy storage units and dummy elements complementary to the concavity or groove and the inner volume of the concavity substantially filling are formed and the concavity or groove the energy storage units and dummy elements at least partially wrapped so that energy storage units and blind elements are fixed transversely to the frame part form fit in the concavity or groove, so also be held positively and not just about spring force.
  • the concavity or groove in a partial region has an extension or opening through which the energy storage units and dummy elements can be inserted into the concavity or groove.
  • the energy storage device is fully integrated in the frame and can be designed in an optically pleasing manner together with the frame and fitted into the overall impression.
  • the inventive construction in the form that a completion or
  • Composition of energy storage units and dummy elements facilitates the visual design in that it remains inconspicuous, whether accumulators or dummy elements fill the concavity.
  • Blind elements are slidably inserted into the concavity or groove in the longitudinal direction.
  • Energy storage units and dummy elements in the longitudinal direction of the frame member are resiliently fixed and inserted against spring pressure in the concavity or groove and / or latched, is given a very easy and easy to install design, in which the installation of the energy storage units and blind elements can be performed quickly and easily.
  • This also applies to a further advantageous embodiment of a frame part or
  • Frame tube formed energy storage device which consists in that a plurality of arranged in the frame, preferably electrically connected in parallel or in series
  • Energy storage units are provided, e.g. rod-shaped battery cells or
  • a further advantageous embodiment of an energy storage device designed as a frame part or frame tube is that the frame part has a plurality of cavities or grooves arranged on its circumference and a plurality of energy storage units and / or blind elements revolverartig, approximately in the form of a drum magazine, are arranged around the frame part.
  • the energy storage units are located within concaves of the frame tube and can be completed as required.
  • Frame part or frame tube and energy storage units and dummy elements have a common enclosure or outer shell, preferably one through
  • Clamp connection attached outer shell made of plastic so have a kind of cladding, which can then be arbitrarily designed and colored.
  • a panel may also serve to power the energy storage units on the To secure energy storage device.
  • a further advantageous embodiment of a designed as a frame part or frame tube energy storage device is that frame part or frame tube consist of several composable to a common cross section of individual tubes or profiles, that is, for example, composed of half-pipe or quarter tube profiles.
  • Such training can help, for example, the grooves or
  • a further advantageous embodiment of an energy storage device designed as a frame part or frame tube is that the concavity or groove extends from the outside of the frame part or frame tube into the internal volume of the frame part or frame tube.
  • the concavity or groove extends from the outside of the frame part or frame tube into the internal volume of the frame part or frame tube.
  • projections or sockets may be formed, can be inserted or inserted into the energy storage unit.
  • the energy storage units may themselves be designed in each case as a monolithic accumulator block or battery unit or else in each case a plurality of
  • rod-shaped battery cells or accumulators which are connected in accordance with each other.
  • a pedal-operated electric bicycle a so-called e-bike or pedelec, with at least one such inventive
  • Operate energy storage device For such electric bicycles, which generally allow a low weight and with corresponding additional equipment a high payload, in their performance by different combinations of batteries and reactive elements customizable energy storage devices are particularly suitable. Due to the weight saving, the payload is not significantly reduced and the performance is adapted to everyday use.
  • Fig. 1 is an electric bicycle with a bicycle arranged
  • Fig. 2 shows an energy storage device according to the invention.
  • Fig. 4 different shapes or cross sections of a as a
  • FIG. 1 shows a pedal-operated vehicle with a support drive, namely an electric bicycle 1 with an electric auxiliary drive, which is arranged as a center motor 2 on the bottom bracket 3.
  • the electric motor is here switched so that it is used to increase the pedal force.
  • a releasably arranged on the bicycle energy storage device 4 is provided here namely integrated on or in the down tube 5, which connects the head tube 6 with the bottom bracket or, the motor mount and the seat tube 7
  • the down tube 5 is formed as a frame profile, which has a recess not described here in detail, in which an inventive
  • Energy storage device 4 therefore consists of the two differently powerful energy storage units 8 and 9 and from the
  • the energy storage device 4 is thus formed here on the down tube 5 of a two-wheeler, wherein the down tube has an axis and along its outer side formed L-shaped open recess or concavity, in which the two
  • Energy storage units 8 and 9 and also the dummy element 10 are included.
  • the energy storage units and dummy elements are complementary to the L-shaped recess formed so that the inner volume of the recess is filled.
  • the concavity comprises the energy storage units and dummy elements so that energy storage units and dummy elements are fixed transversely to the frame part positively in the concavity or groove and flush form a common outer contour.
  • Fig. 3 shows a detail of a frame of another embodiment of a
  • Energy storage device for a pedal-operated vehicle with support drive, namely one which is designed as a frame part, here as a down tube 12 of a two-wheeler.
  • the housing 11 connects a bottom bracket with mid-engine, the down tube 12 to the seat tube 13th
  • the down tube 12 has on both sides each one parallel to its axis 14 and along its outer sides formed open concave or groove 15, 16 for receiving the
  • Energy storage units 17 and dummy elements 18 are fixed in the longitudinal direction of the frame part by means of a spring 20 and also inserted against spring pressure in the groove. This is also illustrated once again in FIG. 3a, which, as a sketch only, shows a further above and represents in the vicinity of the not visible here control tube portion of a differently shaped down tube 21, which has only a lateral concavity 22.
  • the concavity 22 has, in an upper subregion, an extension 23, through which the energy storage units and dummy elements can be inserted into the concavity, as shown schematically by the arrows 24.
  • the energy storage units and dummy elements are in this way in the concavities or grooves 15, 16, 22 in
  • FIG. 4 shows once again in the cross-section possible different forms of
  • Concaves or grooves as they can provide an embodiment of the invention, wherein the energy storage device is designed as a frame part or frame tube.
  • an energy storage device which is provided as a hollow frame tube 25 with a concave 26, 27 formed on both sides.
  • Fig. 4 In the middle part of Fig. 4 is the cross section of an energy storage device to see, which is also formed as a hollow frame tube 31, but only a concave 32 has on the bottom, in the energy storage devices energy storage units or blind elements 33, 34 can be used. Again, in the cavity of the frame tube 31 cable guides 30 can be laid in a simple manner.
  • the cross section is also a frame part 35th
  • the frame part 35 has a plurality of circumferentially disposed cavities or grooves 38 and a plurality
  • the frame part consists of the two individual profiles 36 and 37 which can be combined to form a common cross-section.

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Abstract

Energiespeichereinrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere eines pedalbetriebenen Fahrzeugs mit Unterstützungsantrieb, wobei die Energiespeichereinrichtung zur Aufnahme einer oder mehrerer zusammenwirkender Energiespeichereinheiten ausgebildet ist, vorzugsweise Aufnahmeeinrichtungen für Batteriezellen oder Akkumulatoren sowie Leitungen zur elektrischen Verbindung der Energiespeichereinheiten untereinander sowie mit dem Unterstützungsantrieb aufweist, wobei die Energiespeichereinrichtung Energiespeichereinheiten und/oder Blindelemente bzw. Attrappen aufweist, wobei Energiespeichereinheiten und Blindelemente in Form und Abmessung mit der Energiespeichereinrichtung bzw. der Aufnahmeeinrichtung komplettierbar und untereinander ggf. leitend verbindbar ausgebildet sind.

Description

Beschreibung
Modular aufgebaute Energiespeichereinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Energiespeichereinrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere eines pedalbetriebenen Fahrzeugs mit Unterstützungsantrieb, wobei die
Energiespeichereinrichtung zur Aufnahme einer oder mehrerer zusammenwirkender Energiespeichereinheiten ausgebildet ist, vorzugsweise Aufnahmeeinrichtungen für Batteriezellen oder Akkumulatoren sowie Leitungen zur elektrischen Verbindung der Energiespeichereinheiten untereinander sowie mit dem Unterstützungsantrieb aufweist. Muskel- oder pedalbetriebene Fahrzeuge mit Unterstützungsantrieb, also etwa elektrische Fahrräder mit wiederaufladbaren Energiespeichern, sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Die Energiespeicher sind entweder fest mit dem Fahrzeug verbunden, so dass das Fahrzeug zu einer Ladestation gefahren werden muss und dort wieder aufgeladen werden kann, oder können vom Fahrzeug gelöst werden und separat einem Ladevorgang unterzogen werden.
Als Energiespeicher werden üblicherweise spezielle Akkumulatoren verwendet, es können aber auch handelsübliche wiederaufladbare Batterien verwendet werden, die beispielsweise in einem Gehäuse zusammengeschaltet sind.
Die DE 10 2010 000 740 AI offenbart hierzu ein Fahrrad in einem Rahmen, einer Vielzahl von Rahmenelementen und einem Batteriepack, welches mit einem ersten und einem zweiten Batterieteil versehen ist. Das Batteriepack ist an der Außenseite eines
Rahmenelements angeordnet ist und weist auf der Innenseite eine Form auf, die im
Wesentlichen an die Form der Außenseite eines Rahmenelements angepasst ist. Die Batterieteile selbst weisen wiederum eine Vielzahl von Batteriezellen auf. Die im Stand der Technik bekannten Batteriezellen und Energiespeichereinrichtungen sind jedoch relativ schwer, wenn eine bestimmte Leistungsdichte oder Kapazität erforderlich ist. Wünschenswert ist aber ein möglichst leichtes Fahrzeug, so dass der Kraftaufwand beim Fahren möglichst gering wird.
Im Alltagsbetrieb werden viele Fahrzeuge bzw. Fahrräder nur für kürzere Strecken gebraucht, so dass die Energiespeichereinrichtung bzw. der Akkumulator immer nur z.B. halb geleert und dann wieder geladen wird. Dies ist auf Dauer für den Akkumulator oder die Batteriezelle nicht förderlich und führt bekanntermaßen bei bestimmten Bauarten zu dem unerwünschten Memoryeffekt.
Energiespeichereinheiten/ Akkumulatoren sind zudem relativ teuer. Dies gilt insbesondere für Energiespeicher hoher Leistung und Lebensdauer.
Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, eine Energiespeichereinrichtung
bereitzustellen, die möglichst wenig zusätzliches Gewicht an das Fahrzeug/Fahrrad bringt, bzw. die nur so viel Leistung bereitstellt und damit Gewicht erzeugt, wie gerade benötigt wird, die weiterhin so ausgelegt ist, dass sie auf den Alltagsbetrieb angepasst werden kann und eine optimale Ladung ermöglicht und die die Kosten der Anschaffung eines
Elektrofahrrades nicht überproportional erhöht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
Dabei weist die Energiespeichereinrichtung Energiespeichereinheiten und/oder
Blindelemente bzw. Attrappen aufweist, wobei Energiespeichereinheiten und
Blindelemente in Form und Abmessung mit der Energiespeichereinrichtung bzw. der Aufnahmeeinrichtung komplettierbar und untereinander verbindbar, ggf. leitend verbindbar ausgebildet sind. Die erfindungsgemäße Ausbildung stellt also ein modulares System einer Energiespeichereinrichtung bereit, mit dem anpassbar auf den Alltagsbetrieb die
Energiespeichereinrichtung so zusammengestellt bzw. mit Energiespeichereinheiten ausgerüstet werden kann, also Akkumulatoren oder Batteriezellen, dass im Normalfall genügend elektrische Kapazität und Leistung zur Verfügung steht.
Für besondere Anforderungen oder Aufgaben, z.B. für längere Fahrten oder Bergtouren können zusätzliche Energiespeichereinheiten anstelle von Blindelementen eingefügt werden. Die Blindelemente (Dummies) können also je nach Anforderung gegen
Akkumulatoren ausgetauscht werden. Neben der so erreichbaren Leistungsanpassung ergibt sich hier auch eine vorteilhafte Gewichtsanpassung. Dazu es besonders vorteilhaft, wenn Blindelemente und Energiespeichereinheiten in Abmessung und Form miteinander austauschbar ausgebildet sind, d.h. gleiche Größe, gleiche Anschlüsse und gleiche
Halteelemente aufweisen. Natürlich können Blindelemente und Energiespeichereinheiten auch unterschiedliche Abmessungen und Formen beinhalten, sollten jedoch so ausgebildet sein das dann ein Blindelement in Form und Abmessung ein Vielfaches einer
Energiespeichereinheit darstellt bzw. umgekehrt. Damit verbessert man den modulartigen Aufbau. Darüber hinaus erreicht man eine Kosteneinsparung dadurch, dass gemäß die
Energiespeichereinrichtung in Form und Größe immer gleich ausgebildet werden kann (Gleichteile-Prinzip), jedoch in unterschiedlicher Weise mit Energiespeichereinheiten und Blindelementen zusammengestellt/komplettiert werden kann. Für bestimmte
Einsatzbereiche muss lediglich eine dafür ausreichende Größe der
Energiespeichereinrichtung vorgesehen werden, damit die dafür nötige Anzahl an teueren Energiespeichereinheiten eingesetzt bzw. gegen in Form und Größe gleich ausgebildete Blindelemente ausgetauscht werden kann.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass Energiespeichereinheiten und
Blindelemente in der Energiespeichereinrichtung bzw. der Aufnahmeeinrichtung über
Steck- oder Rastkontakte miteinander verbindbar, ggf. leitend miteinander verbindbar sind. Durch eine solche Ausbildung ergibt sich eine konstruktiv sehr einfache Möglichkeit der Komplettierung oder Zusammenstellung, die auch sehr einfach zu handhaben ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Energiespeichereinheiten jeweils mit einer separaten elektronischen Steuerungseinrichtung versehen sind, die mit einer zentralen Steuerungseinrichtung des Zweirades im Sinne einer Steuerung des Unterstützungsantriebs zusammenwirken. Die separaten elektronischen
Steuerungseinrichtungen können dann so ausgebildet sein, dass die beliebigen
Kombinationen von Energiespeichereinheiten jeweils erkannt und entsprechende Signale über Leistung und Stromstärke an die zentrale Steuereinheit gegeben werden können, die dann den Antriebsmotor entsprechend steuern kann.
Natürlich können all diese Funktionen auch direkt in einer zentralen Steuerung
zusammengefasst werden. Vorteilhafterweise ist die zentrale Steuereinheit im Rahmen bzw. im Fahrzeug angeordnet, so dass anhand der Signale erkennbar ist, welche und wie viel Energiespeichereinheiten zur Verfügung stehen und für die Regelung ansprechbar sind.
Eine andere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Energiespeichereinrichtung mitsamt Energiespeichereinheiten und Blindelementen als ein lösbar mit dem Rahmen des Zweirads verbindbares separates Bauteil ausgebildet ist. Insbesondere im Zusammenspiel mit einer Ausbildung, bei der das separate Bauteil als ein die Energiespeichereinheiten und/oder Blindelemente aufnehmendes Gehäuse ausgebildet ist und die
Energiespeichereinheiten und/oder Blindelemente aus dem Gehäuse entnehmbar sind, ergibt sich eine einfaches Integration der erfindungsgemäßen Energiespeichereinrichtung in bereits bestehende Rahmenkonstruktionen.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Energiespeichereinrichtung als ein Rahmenteil oder Rahmenrohr eines Zweirads ausgebildet ist, wobei das Rahmenteil oder Rahmenrohr mindestens eine im Wesentlichen parallel seiner Achse und entlang seiner Außenseite ausgebildete offene Konkavität oder Nut zur Aufnahme die Energiespeichereinheiten und/oder Blindelemente aufweist, wobei
Energiespeichereinheiten und Blindelemente komplementär zur Konkavität oder Nut und das Innenvolumen der Konkavität im Wesentlichen ausfüllend ausgebildet sind und die Konkavität oder Nut die Energiespeichereinheiten und Blindelemente mindestens teilweise so umhüllt, dass Energiespeichereinheiten und Blindelemente quer zum Rahmenteil formschlüssig in der Konkavität oder Nut fixiert sind, also auch formschlüssig gehalten werden und nicht etwa nur über Federkraft.
Vorteilhafterweise weist die Konkavität oder Nut in einem Teilbereich eine Erweiterung oder Öffnung aufweist, durch welche die Energiespeichereinheiten und Blindelemente in die Konkavität oder Nut einführbar sind.
Durch eine solche erfindungsgemäße Ausbildung ist die Energiespeichereinrichtung vollständig im Rahmen integriert und kann in einer optisch gefällige Art und Weise zusammen mit dem Rahmen gestaltet und in den Gesamteindruck eingepasst werden. Die erfindungsgemäße Ausbildung in der Form, dass eine Komplettierung bzw.
Zusammensetzung aus Energiespeichereinheiten und Blindelementen vorgesehen ist, erleichtert die optische Gestaltung dadurch, dass es unauffällig bleibt, ob Akkumulatoren oder Blindelemente die Konkavität ausfüllen.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung einer als Rahmenteil oder Rahmenrohr ausgebildeten Energiespeichereinrichtung besteht darin, dass Energiespeichereinheiten und
Blindelemente in die Konkavität oder Nut in Längsrichtung verschieblich einführbar sind. Insbesondere zusammen mit einer weiteren vorteilhaften Ausbildung, bei der die
Energiespeichereinheiten und Blindelemente in Längsrichtung des Rahmenteils federnd fixiert und gegen Federdruck in die Konkavität oder Nut einführbar und/oder einrastbar sind, ist ein sehr leicht und einfach zu montierende Ausführung gegeben, bei der der Einbau der Energiespeichereinheiten und Blindelemente schnell und problemlos durchgeführt werden kann. Dies gilt auch für eine weitere vorteilhafte Ausbildung einer als Rahmenteil oder
Rahmenrohr ausgebildeten Energiespeichereinrichtung, die darin besteht, dass mehrere im Rahmen angeordnete, vorzugsweise elektrisch parallel oder in Reihe geschaltete
Energiespeichereinheiten vorgesehen sind, z.B. stabförmige Batteriezellen oder
Akkumulatoren, rund oder eckig ausgebildet. Bei allen diesen Ausführungen ist es in besonderer Weise der Fall, dass einzelne Energiespeichereinheiten, die relativ preiswert sind, nach und nach und in beliebiger Art und Weise in der Energiespeichereinrichtung komplettiert werden können, so dass eine sehr genaue Anpassungen auf die
Leistungsanforderung einer geplanten Fahrt eingestellt werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung einer als Rahmenteil oder Rahmenrohr ausgebildeten Energiespeichereinrichtung besteht darin, dass das Rahmenteil mehrere an seinem Umfang angeordnete Kavitäten oder Nuten aufweist und mehrere Energiespeichereinheiten und/oder Blindelemente revolverartig, etwa in Form eines Trommelmagazins, um das Rahmenteil angeordnet sind. Dabei befinden sich die Energiespeichereinheiten innerhalb von Konkavitäten des Rahmenrohres und können beliebig komplettiert werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung einer als Rahmenteil oder Rahmenrohr ausgebildeten Energiespeichereinrichtung besteht darin, dass Rahmenteil oder Rahmenrohr und
Energiespeichereinheiten und Blindelemente eine im Wesentlichen glatte gemeinsame
Außenoberfläche und -form ausbilden. Eine solche Ausbildung verbessert wie bereits oben genannte optische Gestaltung der Energiespeichereinrichtung als Teil eines Rahmenrohres.
Dies trifft ebenfalls auf eine weitere vorteilhafte Ausbildung einer als Rahmenteil oder Rahmenrohr ausgebildeten Energiespeichereinrichtung zu, die darin besteht, dass
Rahmenteil oder Rahmenrohr und Energiespeichereinheiten und Blindelemente eine gemeinsame Umhüllung oder Außenschale aufweisen, vorzugsweise eine durch
Klemmverbindung befestigte Außenschale aus Kunststoff, also eine Art Verkleidung aufweisen, die dann beliebig gestaltet und gefärbt werden kann. Zusätzlich kann eine solche Verkleidung auch dazu dienen, die Energiespeichereinheiten an der Energiespeichereinrichtung zu befestigen.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung einer als Rahmenteil oder Rahmenrohr ausgebildeten Energiespeichereinrichtung besteht darin, dass Rahmenteil oder Rahmenrohr aus mehreren zu einem gemeinsamen Querschnitt zusammensetzbaren Einzelrohren oder -profilen bestehen, also beispielsweise aus Halbrohr- oder Viertelrohrprofilen zusammengesetzt wird. Eine solche Ausbildung kann beispielsweise dabei helfen, die Nuten oder
Konkavitäten präzise mit Hilfe von Ziehvorgängern auszubilden. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung einer als Rahmenteil oder Rahmenrohr ausgebildeten Energiespeichereinrichtung besteht darin, dass die Konkavität oder Nut ausgehend von der Außenseite des Rahmenteils oder Rahmenrohrs in das Innenvolumen des Rahmenteils oder Rahmenrohrs hineinreicht. Natürlich können aber auch auf der Außenseite eines Rohres Vorsprünge oder Fassungen ausgebildet sein, in die Energiespeichereinheit eingesetzt oder eingeschoben werden können.
Die Energiespeichereinheiten können selbst jeweils als monolithischer Akkumulatorblock oder Batterieeinheit ausgebildet sein oder aber auch jeweils eine Vielzahl von
stabförmigen Batteriezellen oder Akkumulatoren beinhalten, die entsprechend miteinander verschaltet sind.
Vorteilhafterweise lässt sich ein pedalbetriebenes Elektrofahrrad, ein so genanntes E-Bike oder Pedelec, mit mindestens einer solchen erfindungsgemäßen
Energiespeichereinrichtung betreiben. Für solche Elektrofahrräder, die in der Regel ein geringes Gewicht und mit entsprechenden Zusatzeinrichtungen eine hohe Zuladung erlauben, sind in ihrer Leistung durch unterschiedliche Kombinationen von Akkumulatoren und Blindelementen anpassbare Energiespeichereinrichtungen besonders geeignet. Durch die Gewichtsersparnis wird die Zuladung nicht wesentlich reduziert und die Leistung ist dem Alltagsbetrieb angepasst.
Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 ein Elektrofahrrad mit einer am Fahrrad angeordneten
erfindungsgemäßen Energiespeichereinrichtung,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Energiespeichereinrichtung gem. Fig. 1 im
Detail
Fig. 3, 3a ausschnittsweise zwei andere Ausführungen einer
erfindungsgemäßen Energiespeichereinrichtung, die als
Rahmenteil eines Zweirads ausgebildet ist,
Fig. 4 unterschiedliche Formen bzw. Querschnitte einer als ein
Rahmenteil oder Rahmenrohr ausgebildeten
Energiespeichereinrichtung.
Die Fig. 1 zeigt ein ein pedalbetriebenes Fahrzeug mit Unterstützungsantrieb, nämlich ein Elektrofahrrad 1 mit einem elektrischen Hilfsantrieb, der als Mittelmotor 2 am Tretlager 3 angeordnet ist. Der Elektromotor ist hier so geschaltet, dass er zur Verstärkung der Pedalkraft eingesetzt wird. Zur Energieversorgung des Elektromotors ist eine lösbar am Fahrrad angeordnete Energiespeichereinrichtung 4 vorgesehen, hier nämlich integriert am bzw. im Unterrohr 5, welches das Steuerrohr 6 mit dem Tretlager bzw, der Motorhalterung und dem Sattelrohr 7 verbindet
Das Unterrohr 5 ist dabei als Rahmenprofil ausgebildet, welches eine hier nicht näher beschriebene Ausnehmung aufweist, in die eine erfindungsgemäße
Energiespeichereinrichtung 4 eingesetzt ist. Zusammen bilden Rahmenprofil des
Unterrohres 5 mit der eingesetzten Energiespeichereinrichtung 4 eine optisch gefällige Gesamtkonstruktion des Fahrrades 1.
Fig.2 zeigt in detaillierter Form, jedoch ebenfalls prinzipiell, die Ausbildung des
Unterrohrs 5 mit einer erfindungsgemäßen Energiespeichereinrichtung 4. Die
erfindungsgemäße Energiespeichereinrichtung 4 besteht daher dabei aus den beiden unterschiedlich leistungsfähigen Energiespeichereinheiten 8 und 9 sowie aus dem
Blindelement 10.
Die Energiespeichereinrichtung 4 ist hier also am Unterrohr 5 eines Zweirads ausgebildet, wobei das das Unterrohr eine seiner Achse und entlang seiner Außenseite ausgebildete L- förmige offene Ausnehmung oder Konkavität aufweist, in der die beiden
Energiespeichereinheiten 8 und 9 und auch das Blindelement 10 aufgenommen sind.
Die Energiespeichereinheiten und Blindelemente sind dabei komplementär zur L- förmigen Ausnehmung so ausgebildet, dass das Innenvolumen der Ausnehmung ausgefüllt wird. Die Konkavität umfasst die Energiespeichereinheiten und Blindelemente so, dass Energiespeichereinheiten und Blindelemente quer zum Rahmenteil formschlüssig in der Konkavität oder Nut fixiert sind und bündig eine gemeinsame Außenkontur bilden. Fig. 3 zeigt ausschnittsweise einen Rahmen einer anderen Ausführung einer
erfindungsgemäßen Energiespeichereinrichtung für ein pedalbetriebenes Fahrzeug mit Unterstützungsantrieb, nämlich eine solche, die als ein Rahmenteil, hier als Unterrohr 12 eines Zweirads ausgebildet ist. Auch hier verbindet das Gehäuse 11 eines Tretlagers mit Mittelmotor das Unterrohr 12 mit dem Sattelrohr 13.
Das Unterrohr 12 weist beidseitig je eine parallel seiner Achse 14 und entlang seiner Außenseiten ausgebildete offene Konkavität oder Nut 15, 16 zur Aufnahme der
Energiespeichereinheiten 17 und Blindelemente 18 auf, wobei Energiespeichereinheiten und Blindelemente komplementär zur Konkavität oder Nut und ihr Innenvolumen 19 im Wesentlichen ausfüllend ausgebildet sind und die Nuten 15, 16 die
Energiespeichereinheiten und Blindelemente so umhüllen, dass Energiespeichereinheiten und Blindelemente quer zum Rahmenteil formschlüssig in den Nuten 15, 16 fixiert sind.
Energiespeichereinheiten 17 und Blindelemente 18 sind in Längsrichtung des Rahmenteils mit Hilfe einer Feder 20 fixiert und auch gegen Federdruck in die Nut einführbar. Dies verdeutlicht auch noch einmal die Fig. 3a, die, lediglich als Skizze, einen weiter oben und in der Nähe des hier nicht sichtbaren Steuerrohres gelegenen Abschnitt eines anders ausgebildeten Unterrohres 21 darstellt, welches nur eine seitliche Konkavität 22 aufweist.
Die Konkavität 22 weist dabei in einem oberen Teilbereich eine Erweiterung 23 auf, durch welche die Energiespeichereinheiten und Blindelemente in die Konkavität einführbar sind, wie dies schematisch anhand der Pfeile 24 dargestellt ist. Die Energiespeichereinheiten und Blindelemente sind auf diese Weise in die Konkavitäten oder Nuten 15, 16, 22 in
Längsrichtung verschieblich einführbar. Fig. 4 zeigt noch einmal im Quersachnitt mögliche unterschiedliche Formen von
Konkavitäten oder Nuten, wie sie eine erfindungsgemäße Ausbildung vorsehen kann, bei der die Energiespeichereinrichtung als ein Rahmenteil oder Rahmenrohr ausgebildet ist.
Auf der linken Seite der Fig. 4 erkennt man eine Energiespeichereinrichtung, die als hohles Rahmenrohr 25 mit einer beidseitig ausgebildeten Konkavität 26, 27 versehen ist.
Üblicherweise entsteht solch eine Profilform durch die Herstellung in einem
Stranggussverfahren oder in einem Ziehprozess. In den Konkavitäten 26 und 27 sind Energiespeichereinheiten bzw. Blindelemente 28 und 29 enthalten. Im Hohlraum des Rahmenrohres 25 können dann auf einfache Weise Kabelführungen 30 verlegt werden.
Im mittleren Teil der Fig. 4 ist der Querschnitt einer Energiespeichereinrichtung zu sehen, die ebenfalls als hohles Rahmenrohr 31 ausgebildet ist, jedoch nur eine Konkavität 32 auf der Unterseite aufweist, in die Energiespeichereinrichtungen Energiespeichereinheiten oder Blindelemente 33, 34 eingesetzt werden können. Auch hier können im Hohlraum des Rahmenrohres 31 können auf einfache Weise Kabelführungen 30 verlegt werden.
Im rechten Teil der Fig. 4 ist der Querschnitt einer ebenfalls als Rahmenteil 35
ausgebildeten Energiespeichereinrichtung dargestellt, bei der das Rahmenteil 35 mehrere an seinem Umfang angeordnete Kavitäten oder Nuten 38 aufweist und mehrere
Energiespeichereinheiten 39 und Blindelemente 40 revolverartig um das Rahmenteil angeordnet sind. Zudem besteht das Rahmenteil aus den beiden zu einem gemeinsamen Querschnitt zusammensetzbaren Einzelprofilen 36 und 37.
Bezugszeichenliste
(Teil der Beschreibung)
1 Elektrofahrrad
2 Mittelmotor
3 Tretlager
4 Energiespeichereinrichtung
5 Unterrohr
6 Steuerrohr
7 Sattelrohr
8 Energiespeichereinheit
9 Energiespeichereinheit
10 Blindelement / Attrappe
11 Gehäuse des Tretlagers
12 Unterrohr
13 Sattelrohr
14 Achse des Unterrohres
15 Konkavität/Nut
16 Konkavität/Nut
17 Energiespeichereinheit
18 Blindelement/ Attrappe
19 Innenvolumen der Konkavität/Nut
20 Feder
21 Unterrohr
22 Konkavität/Nut
23 Erweiterung der Konkavität/Nut
24 Pfeil, Bewegungsrichtung zur Einführung der
Energiespeichereinheiten/Blindelemente
25 Rahmenrohr
26 Konkavität/Nut
27 Konkavität/Nut Energiespeichereinheit
Blindelement/ Attrappe
Kabelführung
Rahmenrohr
Konkavität/Nut
Energiespeichereinheit
Blindelement/ Attrappe
Rahmenteil
Einzelpro fil
Einzelpro fil
Konkavität/Nut
Energiespeichereinheit
Blindelement/ Attrappe

Claims

Patentansprüche
1. Energiespeichereinrichtung (4) eines Fahrzeugs, insbesondere eines pedalbetriebenen Fahrzeugs mit Unterstützungsantrieb, wobei die Energiespeichereinrichtung zur Aufnahme einer oder mehrerer zusammenwirkender Energiespeichereinheiten (8, 9, 17, 28, 33, 39) ausgebildet ist, vorzugsweise Aufnahmeeinrichtungen für
Batteriezellen oder Akkumulatoren sowie Leitungen (30) zur elektrischen Verbindung der Energiespeichereinheiten untereinander sowie mit dem Unterstützungsantrieb aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinrichtung
Energiespeichereinheiten (8, 9, 17, 28, 33, 39) und/oder Blindelemente (10, 18, 29, 34, 40) bzw. Attrappen aufweist, wobei Energiespeichereinheiten und Blindelemente in Form und Abmessung mit der Energiespeichereinrichtung bzw. der
Aufnahmeeinrichtung komplettierbar und untereinander verbindbar ausgebildet sind, ggf. leitend verbindbar ausgebildet sind.
2. Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 1, bei der Energiespeichereinheiten (8, 9, 17, 28, 33, 39) und Blindelemente (10, 18, 29, 34, 40) in Abmessung und Form miteinander austauschbar ausgebildet sind, ggf. in Vielfachen austauschbar
ausgebildet sind.
3. Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der Energiespeichereinheiten (8, 9, 17, 28, 33, 39) und Blindelemente (10, 18, 29, 34, 40) in der
Energiespeichereinrichtung bzw. der Aufnahmeeinrichtung über Steck- oder
Rastkontakte miteinander verbindbar, ggf. leitend miteinander verbindbar sind.
4. Energiespeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die
Energiespeichereinheiten (8, 9, 17, 28, 33, 39) jeweils mit einer separaten
elektronischen Steuerungseinrichtung versehen sind, die mit einer zentralen
Steuerungseinrichtung des Zweirades im Sinne einer Steuerung des
Unterstützungsantriebs zusammenwirken.
5. Energiespeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die
Energiespeichereinrichtung mitsamt Energiespeichereinheiten (8, 9, 17, 28, 33, 39) und Blindelementen (10, 18, 29, 34, 40) als ein lösbar mit dem Rahmen des Zweirads verbindbares separates Bauteil ausgebildet ist.
6. Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 5, wobei das separate Bauteil als ein die Energiespeichereinheiten (8, 9, 17, 28, 33, 39) und/oder Blindelemente (10, 18, 29, 34, 40) aufnehmendes Gehäuses ausgebildet ist und die Energiespeichereinheiten und/oder Blindelemente aus dem Gehäuse entnehmbar sind.
7. Energiespeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ausgebildet als ein Rahmenteil oder Rahmenrohr (12, 21, 25, 31, 35) eines Zweirads, wobei das
Rahmenteil oder Rahmenrohr mindestens eine im Wesentlichen parallel seiner Achse und entlang seiner Außenseite ausgebildete Konkavität (15, 16, 22, 26, 27, 32, 38) oder Nut zur Aufnahme die Energiespeichereinheiten und/oder Blindelemente aufweist, wobei Energiespeichereinheiten (17, 28, 33, 39) und Blindelemente (18, 29, 34, 40) komplementär zur Konkavität oder Nut und ihr Innenvolumen im
Wesentlichen ausfüllend ausgebildet sind und die Konkavität oder Nut die
Energiespeichereinheiten und Blindelemente mindestens teilweise so umhüllt, dass Energiespeichereinheiten und Blindelemente quer zum Rahmenteil formschlüssig in der Konkavität oder Nut fixiert sind.
8. Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 7, bei der die Konkavität (15, 16, 22, 26, 27, 32, 38) oder Nut in einem Teilbereich eine Erweiterung oder Öffnung aufweist, durch welche die Energiespeichereinheiten (17, 28, 33, 39) und Blindelemente (18, 29, 34, 40) in die Konkavität oder Nut einführbar sind.
9. Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei dem
Energiespeichereinheiten (17, 28, 33, 39) und Blindelemente (18, 29, 34, 40) in die Konkavität oder Nut in Längsrichtung verschieblich einführbar sind.
10. Energiespeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem Energiespeichereinheiten (17, 28, 33, 39) und Blindelemente (18, 29, 34, 40) in Längsrichtung des Rahmenteils federnd fixiert und gegen Federdruck in die
Konkavität oder Nut einführbar und/oder einrastbar ist.
11. Energiespeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei der mehrere im Rahmen angeordnete, elektrisch parallel oder in Reihe geschaltete
Energiespeichereinheiten (17, 28, 33, 39) vorgesehen sind, vorzugsweise ausgebildet als stabförmige Batteriezellen oder Akkumulatoren.
12. Energiespeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei dem das
Rahmenteil mehrere an seinem Umfang angeordnete Konkavitäten (38) oder Nuten aufweist und mehrere Energiespeichereinheiten und/oder Blindelemente revolverartig um das Rahmenteil angeordnet sind.
13. Energiespeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, bei dem Rahmenteil oder Rahmenrohr und Energiespeichereinheiten und Blindelemente eine im
Wesentlichen glatte gemeinsame Außenoberfläche und -form ausbilden.
14. Energiespeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, bei dem Rahmenteil oder Rahmenrohr und Energiespeichereinheiten und Blindelemente eine gemeinsame Umhüllung oder Außenschale aufweisen, vorzugsweise eine durch Klemmverbindung befestigte Außenschale aus Kunststoff.
15. Energiespeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, bei dem Rahmenteil (35) oder Rahmenrohr aus mehreren zu einem gemeinsamen Querschnitt
zusammensetzbaren Einzelrohren oder -profilen (36, 37) bestehen.
16. Energiespeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, bei dem die
Konkavität oder Nut ausgehend von der Außenseite des Rahmenteils oder Rahmenrohrs in das Innenvolumen des Rahmenteils oder Rahmenrohrs hineinreicht.
Pedalbetriebenes Elektrofahrrad mit mindestens einer Energiespeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
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