EP3611092B1 - Wasserfahrzeug mit elektromotorischem jetantrieb - Google Patents

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EP3611092B1
EP3611092B1 EP19192051.1A EP19192051A EP3611092B1 EP 3611092 B1 EP3611092 B1 EP 3611092B1 EP 19192051 A EP19192051 A EP 19192051A EP 3611092 B1 EP3611092 B1 EP 3611092B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
structural unit
watercraft
cooling water
cavity
battery
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.)
Active
Application number
EP19192051.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3611092A1 (de
Inventor
Eduard REIDEL
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.)
Aveo Technologies GmbH
Original Assignee
Aveo Technologies GmbH
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 Aveo Technologies GmbH filed Critical Aveo Technologies GmbH
Publication of EP3611092A1 publication Critical patent/EP3611092A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3611092B1 publication Critical patent/EP3611092B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B35/00Swimming framework with driving mechanisms operated by the swimmer or by a motor
    • A63B35/08Swimming framework with driving mechanisms operated by the swimmer or by a motor with propeller propulsion
    • A63B35/12Swimming framework with driving mechanisms operated by the swimmer or by a motor with propeller propulsion operated by a motor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B32/00Water sports boards; Accessories therefor
    • B63B32/10Motor-propelled water sports boards
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63CLAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/46Divers' sleds or like craft, i.e. craft on which man in diving-suit rides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/38Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like
    • B63H21/383Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like for handling cooling-water
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H11/00Marine propulsion by water jets
    • B63H11/02Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water

Definitions

  • the present invention is aimed at improving a watercraft, in particular a standing board such as a surfboard or wakeboard, with jet propulsion with electric motor drive and with an electrical energy storage for the electric motor.
  • An essential parameter for the safe operation of an electrically powered vehicle is the temperature of the battery during operation. If the battery is too warm, no more energy can be drawn and, in the worst case, driving must be stopped or damage will occur.
  • the drive and its controls are currently permanently installed in the well-known electric watercraft.
  • An error or defect that occurs usually cannot be repaired by the end user.
  • he is usually dependent on a trained technician: he then has to carry out a repair on-site at the customer's site, or the watercraft is brought to the customer for repairs at a typically certified manufacturer's service location, or it is even sent to the manufacturer for repairs.
  • repairs at the customer's premises by a trained technician are not practical because there is usually a lack of technical infrastructure and the personnel and travel costs are immense. Repairing at a service branch creates the problem of transporting the product. A prerequisite for this is a developed infrastructure with a sufficient number of service branches. This is very difficult to achieve with global sales and is therefore additionally problematic.
  • the present invention is based on the object of creating a watercraft and a drive system for it whose handling and, in particular, ease of maintenance are improved. This task is solved by a watercraft with the features of claim 1. Preferred embodiments are specified in the subclaims.
  • a watercraft according to the invention can, for example, be a standing board in the manner of a surfboard or wakeboard, i.e. set up for a user or "pilot” standing on it (and for example also with or without bindings, as are known from water skis or wakeboards).
  • feet - but also a water or underwater vehicle, that is designed not only for standing on a very limited area of the vehicle, but also for moving on or in it, standing, or even (particularly as an underwater vehicle such as an underwater scooter for towing a diver) for towing one or more people.
  • the watercraft according to the invention is equipped with a jet drive with electric motor drive and with an electrical energy storage device for the electric motor.
  • the jet drive and the electric motor drive are also integrated in a (first) structural unit, but in any case the energy storage is integrated in its own (particularly second) structural unit.
  • the second (and possibly also the first) structural unit is designed according to the invention to be assembled and dismantled in the watercraft as an integral structural unit (in particular pre-assembled and as a whole).
  • the energy storage unit can have a carrying handle that, for example, allows it to be carried upright close to the body.
  • the structural units (in particular for integration into the construction of various watercraft) preferably have a common housing into which they can be mounted and dismantled (prepared, set up, adapted and/or suitable).
  • the structural units can have a common housing, and they are prepared, set up, adapted and/or, in particular, their dimensions and connecting elements can be fitted into the housing and removed from it.
  • housing is also a frame or framework that surrounds the structural units at least in some areas.
  • first structural unit or power box
  • second structural unit or battery box
  • possibly a storage compartment (8) as a possible third structural unit in a receiving unit (which may also consist of several parts).
  • housings can be assembled - which can be integrated together (in particular as a system) into the construction of various watercraft (in particular hydrodynamically, propulsion-functionally and / or regarding the statics of the watercraft) - it is possible to use different watercraft, the same or similar watercraft of about one type, but with different hulls, lengths, buoyancy volumes, widths and/or underwater vessels, as is known from surfboards - but with the same drive system according to the invention. The customer can therefore always access these same components and can use them in all of these products.
  • the watercraft (such as a surfboard or wakeboard) can even be set up to be usable without the drive according to the invention.
  • replacement structural units which, for example, do not contain a drive device and no energy storage
  • the watercraft would then be usable again as, for example, a conventional surfboard or wakeboard - and can then be used again according to the invention by inserting the structural units according to the invention.
  • the modular structure also enables the customer to replace individual components more quickly and with less effort in the event of a fault. This can be done quickly through local sales partners. Since batteries can only be transported in... As this is usually not permitted on passenger aircraft, a user can, for example, take their surfboard without a battery on holiday and rent a battery on site from a sales partner, as transporting the surfboard (without a battery) is also permitted on passenger aircraft as sports luggage.
  • the assembly of the second structural unit it is possible for the assembly of the second structural unit to block the dismantling of the first structural unit and/or for the dismantling of the second structural unit to enable the dismantling of the first structural unit.
  • This also applies to the storage compartment according to the invention:
  • the assembly of a third structural unit (a storage compartment) blocks the dismantling of the second structural unit and the dismantling of the third structural unit enables the dismantling of the second structural unit. In this way, the blocked structural units can be more operationally safe due to their temporary inaccessibility.
  • first structural unit power box
  • This unit can then be fixed in position by installing a rear section.
  • This structural unit and/or the stern part
  • This structural unit can also have an area of an outer skin of the watercraft, namely in particular the area of the outer skin at the stern, which surrounds the outflow opening of the jet drive.
  • the second and/or the third structural unit preferably has an area of an outer skin of the watercraft.
  • the watercraft according to the invention can be set up (for example in the form of a standing surface, at least one foot binding and/or a seat) to accommodate a pilot of the watercraft.
  • a drive emergency stop actuation device can be arranged in the area of the outer skin and within reach of the pilot of the watercraft.
  • the second structural unit is prepared, set up, adapted and/or suitable for being mounted in a (suitably prepared, set up, adapted and/or suitable) housing in such a way that an unfilled cooling water cavity remains in the housing , which has an inlet for cooling water from an inlet opening.
  • This can be arranged in an outer skin of the watercraft in such a way that the water flows against it when it is traveling and allows water into the cavity. It can (for example in a transition area from the first to the second structural unit) but also, for example, be fed from an outlet opening of cooling water of the jet drive (in particular then, for example, also in a transition region from the first to the second structural unit) and therefore in a line connection with it stand or be settable.
  • the cavity then also has an outlet for the cooling water from an outlet opening, which is arranged in an outer skin of the watercraft in such a way that it releases the cooling water from the cavity when it is traveling.
  • the process can in particular be arranged in the top of the watercraft and in particular go through a joint gap, for example between the outer skin area, which is formed by the second structural unit inserted there, and the otherwise surrounding outer skin of the watercraft.
  • the cavity is then arranged for its cooling functionality, in particular next to the energy storage unit in the housing, so that heat from this unit can be exchanged with the cooling water in the cavity and can be removed from the cavity with the cooling water.
  • the power box is preferably locked from behind in a mounting slot in the housing using (for example two) screw connections. Furthermore, either another latch in the front area or screws from below will preferably ensure a secure fit and the introduction of thrust.
  • the battery box is guided to its position via a rail system. Locking is done using special locking pins. These pins hold and lock the battery box in its position.
  • the storage compartment is also preferably fixed with locking pins and at the same time secures the locking of the battery box, as it prevents the battery box from slipping forward out of its locking position.
  • Relevant system information is stored in a data memory regarding setting the performance, retrieving GPS data and error diagnosis through the user interface via an app. This includes, among other things, the driving profile with data on currents, voltages, speeds, system temperatures, serial numbers of the components used, GPS data and driving speeds.
  • the user can access the GPS data of the trips via the app and share them with their friends on social networks. He can also change the power setting, for example to enable children to drive with reduced power.
  • the user can provide a manufacturer or operator with the system data in order to receive quick help in the event of problems. This can then make changes to the parameters or tell the user exactly where the error is and whether parts may need to be replaced.
  • the gas signal is transmitted to the board via the remote control.
  • the gas signal is generated by operating the throttle lever, particularly with the index finder.
  • the remote control communicates with the board via a Bluetooth radio connection.
  • An RGB LED can be used to display various statuses to the driver while driving. These include: charge status of the remote control, connection of the remote control to the board (paired state), battery status, warnings and errors.
  • the remote control can be locked into a tether, allowing the driver to choose whether he wants to drive with or without a tether. To do this, the remote control is inserted into a rail system and locked in place using a clamp connection. The remote control is charged via induction.
  • the battery is the heart of the drive. This is monitored and maintained by an intelligent battery management system (BMS). In addition to the temperature of the battery, the BMS also monitors the voltages of the individual cell strands. If values outside the tolerance occur, the driver is informed accordingly and the system is switched off if necessary to avoid damage.
  • BMS intelligent battery management system
  • the individual strands of the battery are balanced.
  • the currents and voltages as well as the temperature are monitored.
  • the communication between BMS and charger ensures an optimal current/voltage characteristic to charge the battery safely and efficiently.
  • the individual battery cells are connected using copper rails instead of usual steel connectors. Through this A significantly lower internal resistance of the battery pack is achieved, which leads to an extension of the driving time.
  • the copper rails are used to connect the battery and the connector in the battery box, as well as from the connector to the speed controller in the power box. This also minimizes the line resistance, which extends the travel time.
  • the removable battery is locked using a rail system.
  • the battery box is inserted via a rail system and, when inserted, is pushed backwards to close the plug connection.
  • the plug connection is released by pushing the battery box forward, which opens a recessed grip in the rear area through which the battery box can be removed from the receiving unit.
  • the prior art here uses a locking mechanism that allows the battery to be lifted out of the board. However, this can cause the mechanism to come loose while driving and the battery to “jump out” of the board when driving over waves.
  • the storage compartment locked in front of the battery box and the rail system ensure that the battery box cannot be accidentally removed or jumped out of the board.
  • the batteries are charged via a particularly preferred charging station.
  • the battery box is placed in the charging station and can be actively cooled during charging using temperature-controlled fans installed in the charging station in order to prevent the battery cells from heating up excessively during charging.
  • the battery management system controls the voltage and current delivered by the charger. This ensures safe and efficient charging of the battery while simultaneously monitoring battery status and temperature.
  • batteries with different capacities may be available so that different driving and charging times can be achieved.
  • a rental company can use a battery with a capacity that suits its rental times, which can then be quickly recharged.
  • the speed controller, the BMS, the remote control and the GPS receiver can communicate via a CAN bus interface. This means information and data can be exchanged with each other.
  • a particularly preferred power/communications connector in particular between the first and second structural unit, it is a connector that meets the IP68 standard both when plugged in and when not plugged in. The voltage is only released to the plug when the connection is securely locked. The secure locking of the plug connection is ensured via communication contacts.
  • the connector has guide pins that ensure that the two connectors are brought together.
  • the plug connection is held in place by the locking pins, which also ensure the contact pressure required for secure locking.
  • cooling water also for cooling the battery:
  • the temperature of the battery is an essential parameter for operating the board. If the battery is too warm, it may happen that no more energy can be drawn and driving must be stopped.
  • the cooling water system in the board actively cools the battery to minimize the temperature. To do this, cooling water is introduced into the space below the battery and thus cools the battery.
  • This cooling water is particularly preferably provided by the jet drive and flows forward from the power box into the space between the fuselage and battery box, where it cools the battery housed in the battery box. The cooling water can then escape upwards, for example, through the gap between the recording unit and the battery box or backwards through the gap between the power box and the fuselage.
  • the figures show a watercraft 2 and, to drive it, a first structural unit 4, a second structural unit 6 and a third structural unit 8 in a mounting housing 10.
  • the watercraft 2 is a standing board in the style of a surfboard, i.e. set up for a user or “pilot” (not shown) to stand on it.
  • the watercraft 2 is powered by a jet drive (not shown) with an electric motor drive (not shown) and with a electrical energy storage (not shown) for the electric motor.
  • the jet drive and the electric motor drive are integrated in a first structural unit 4 and the energy storage in a second structural unit 6.
  • both structural units are set up to be assembled and dismantled in the watercraft 2 as an integral structural unit (in particular pre-assembled and as a whole).
  • the structural units 4, 6, 8 have (in particular for integration into the construction of various watercraft) a common housing 10 into which they can be mounted and dismantled (prepared, set up, adapted and suitable).
  • the structural units 4, 6, 8 have a common housing 10, and they are prepared, set up, adapted and, in particular, their dimensions and connecting elements can be fitted into the housing and removed from it.
  • the housing 10 is an outer frame with closed walls that surrounds the structural units 4, 6, 8 and only leaves openings 12 in areas 101, 102 of an outer skin of the vehicle 2.
  • the housing 10 thus forms a standardized receptacle for the replaceable energy supply unit 6 and the drive unit 4, which can be integrated into an entire family of watercraft (by means of housing 10 of the same design).
  • Fig. 1 shows an example of the basic structure and integration of such a unit in a watercraft 2, here a surfboard 2.
  • This consists of an outer shell 100, which encloses a polystyrene core 600 as a floating body.
  • a standardized recording unit 10 consisting of a storage compartment battery box recording unit (200) and power box recording unit (lid 201 and base 202) and offers space for the second structural unit 6 (battery compartment base 300 and cover 102), a storage compartment 8, 101 and the first structural unit 4 (Powerbox lid 400 and base 401).
  • the cover 102 of the battery compartment 6 is at the same time part of the outer shell or outer skin 100 of the surfboard 2 and closes (mounted) flush with this.
  • the cover 102 also contains a plug for emergency stop 500 of the drive components of the surfboard 2.
  • the power box 400, 401 contains the drive components (not shown), such as the jet, a BLDC or PMSM motor, a speed controller - and an interface plug 302.
  • the battery compartment 300, 102 contains a lithium-ion battery (not shown), a battery management system (not shown), a receiver for a remote control (both not shown), a GPS receiver and a transmitting and receiving station for communication with an APP via Bluetooth interface (not shown).
  • the storage compartment 8, 101 which is also to be placed in the battery receiving unit 200, fulfills, in addition to its actual function as a storage location, also an additional function as a locking or clamping unit for the battery compartment 6, 300, 102 and the power box 4, 400, 401 behind it.
  • On the Two slide rails are installed on the sides of the unit 200, which enable the battery box to be inserted easily and absorb the forces caused by the weight of the battery box and the driver.
  • the power box 4, 400, 401 is additionally attached by screw connections (not shown) to the rear of the power box receiving unit 201, 202 as well as in the area of the jet inlet on the underside of the board (not shown).
  • the battery compartment 6, 300, 102 is inserted into the battery receiving unit 200 from above through the opening 12 in the case 100 ( Fig. 2 ) and guided to its final position towards the rear of the vehicle by a low-play guide rail system 203.
  • the locking is carried out by guide and locking pins 303, which enable the battery compartment (battery box) 6, 300,102 to be fastened vertically.
  • an interface plug 301, 302 certified as IP 68 is closed, thereby enabling power and communication transmission between relevant components of the units 4 and 6.
  • the plug has guide pins (not shown) which ensure that the two plug elements 301, 302 are brought together. Under the Slide rails (not shown) are installed in the battery box 6, 300,102, which enable the battery box to be easily pushed.
  • the slide rails absorb the weight of the battery box (and the driver), so that the guide and locking pins 303 primarily serve for guidance without a major load-transferring function. It is locked by inserting the storage compartment, which also ensures the required contact pressure.
  • FIG. 1 Another special feature of the design is the creation of a cooling effect through a deliberately created flow of water within the vehicle body 2 ( Figure 1 ). This is achieved by inlet and outlet openings, which allow the water to flow in and out of a cavity 700 between the battery compartment 300 and the battery compartment receiving unit 200 and thus enable the battery assembly 6 to be cooled ( Fig. 3 and 4 ).
  • the inlet opening is fed with cooling water from the jet engine from an outlet opening (305).
  • the process takes place in the top of the watercraft 2 and passes through joint gaps between the outer skin area 102, which is formed by the second structural unit 6, 300, 102 inserted there, and the otherwise surrounding outer skin 100 of the watercraft 2.
  • the cavity 700 is then for its cooling functionality next to the energy storage unit 6, 300, 102 in the housing 10 arranged so that heat from this unit can be exchanged with the cooling water in the cavity 700 and removed with the cooling water from the cavity 700.

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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung richtet sich darauf, ein Wasserfahrzeug, insbesondere ein Stehbrett wie zum Beispiel ein Surfbrett oder Wakeboard, mit Jetantrieb mit Elektromotorantrieb und mit einem elektrischen Energiespeicher für den Elektromotor zu verbessern.
  • Bekanntlich gibt es verschiedene Wasserfahrzeuge mit elektrischem Jet-Antrieb auf dem Markt. Das Angebot reicht von leichteren Fahrzeugen zur Fahrt auf dem Wasser nach Art von Surfbrettern oder unter Wasser nach Art von Tauchscootern bis hin zu vollwertigen Booten und Unterseebooten. Charakteristische Komponenten eines solchen Wasserfahrzeugs sind der Akku und der Wasserstrahlantrieb, die im Inneren des Fahrzeugs integriert sind. Typischerweise sind die Antriebs- und Energieversorgungskomponenten modellspezifisch und werden bis auf den Akku, der austauschbar sein kann, fest üblicherweise irgendwo im Fahrzeugrumpf verbaut. Dies erschwert unter anderem sowohl die Wartung der Antriebskomponenten, als auch den Austausch möglicherweise defekter Teile. Tritt bei diesen Produkten ein Fehler auf, ist es üblicherweise nötig, das gesamte Fahrzeug an den Hersteller oder in eine Werft zur Reparatur zu senden. Dieses Vorgehen erfordert immer einen nicht unwesentlichen logistischen Aufwand.
  • Ein wesentlicher Parameter zum sicheren Betrieb eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs ist die im Betrieb auftretende Temperatur des Akkus. Ist der Akku zu warm, darf keine Energie mehr entnommen werden, und schlimmstenfalls muss das Fahren eingestellt werden, oder es kommt zu Beschädigungen.
  • Aktuell sind der Antrieb und dessen Regelung in den bekannten elektrischen Wasserfahrzeugen fest eingebaut. Ein auftretender Fehler oder Defekt ist für den Endanwender üblicherweise nicht zu reparieren. Er ist in diesem Fall in aller Regel auf einen geschulten Techniker angewiesen: der muss dann eine Reparatur vor Ort beim Kunden vornehmen, oder das Wasserfahrzeug wird zur Reparatur zu ihm zu einer üblicherweise zertifizierten Serviceniederlassung des Herstellers gebracht, oder es wird sogar zur Reparatur zum Hersteller geschickt. Die Reparatur beim Kunden durch einen geschulten Techniker ist in den meisten Fällen nicht praktikabel, da dort üblicherweise die technische Infrastruktur fehlt, auch sind dabei Personal- und Reisekosten immens. Die Reparatur in einer Serviceniederlassung erzeugt das Problem, das Produkt zu transportieren. Voraussetzung hierfür ist zudem eine ausgebaute Infrastruktur mit ausreichender Anzahl an Serviceniederlassungen. Dies ist bei weltweitem Vertrieb nur sehr schwer zu erreichen und also zusätzlich problematisch.
  • Zumindest für kleinere überhaupt nur transportfähige Wasserfahrzeuge bleibt oft als einzige Alternative der Versand des Produktes an den Hersteller. Hierzu muss das Produkt zunächst sicher für den Transport verpackt werden und dann durch einen Logistiker an den Herstellungsort transportiert werden. Dieses Vorgehen ist nicht nur kostenintensiv, sondern bedeutet für den Kunden auch einen Verzicht auf das Produkt für die Dauer der Reparatur.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wasserfahrzeug und ein Antriebssystem dafür zu schaffen, dessen Handhabung und insbesondere auch Wartungsfreundlichkeit verbessert ist. Diese Aufgabe wird von einem Wasserfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Ein erfindungsgemäßes Wasserfahrzeug kann zum Beispiel ein Stehbrett nach Art eines Surfbretts oder Wakeboards sein, also eingerichtet für einen darauf stehenden Benutzer oder "Piloten" (und dabei zum Beispiel auch mit oder ohne Bindung, wie sie etwa von Wasserskis oder Wakeboards bekannt sind, für dessen Füße) - aber auch ein Wasser- oder auch Unterwasserfahrzeug, dass nicht nur zum Stehen auf einem sehr begrenzten Bereich des Fahrzeugs eingerichtet ist, sondern auch zum darauf oder darin Bewegen, Stehen, oder sogar (insbesondere als Unterwasserfahrzeug wie zum Beispiel Unterwasser-Skooter zum Hinterherziehen eines Tauchers) zum Schleppen einer oder mehrerer Personen. Das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug ist zu seinem Antrieb mit einem Jetantrieb mit Elektromotorantrieb und mit einem elektrischen Energiespeicher für den Elektromotor ausgestattet. Erfindungsgemäß, sind auch der Jetantrieb und der Elektromotorantrieb in einer (ersten) Baueinheit integriert aber jedenfalls der Energiespeicher in einer eigenen (insbesondere zweiten) Baueinheit. Die zweite (und gegebenenfalls auch die erste) Baueinheit ist erfindungsgemäß eingerichtet, sich jeweils als integrale Baueinheit (insbesondere vormontiert und insgesamt) im Wasserfahrzeug montieren und demontieren zu lassen. Die Energiespeicher-Baueinheit kann einen Tragegriff aufweisen, der zum Beispiel das aufrechte Tragen dicht neben dem Körper ermöglicht.
  • Vorzugsweise weisen die Baueinheiten (insbesondere zur Integration in die Konstruktion verschiedener Wasserfahrzeuge) ein gemeinsames Gehäuse auf, in das sie (vorbereitet, eingerichtet, angepasst und/oder passend) montierbar und demontierbar sind. Mit anderen Worten können die Baueinheiten ein gemeinsames Gehäuse aufweisen, und sie sind vorbereitet, eingerichtet, angepasst und/oder insbesondere in ihren Abmessungen und Verbindungselementen passend in das Gehäuse montierbar und daraus demontierbar. Gehäuse ist dabei im weitesten Sinne auch ein Gestell oder Gerüst, das die Baueinheiten mindestens bereichsweise umgibt.
  • Wenn die erste Baueinheit (oder auch Powerbox), die zweite Baueinheit (oder auch Akkubox) und gegebenenfalls ein Staufach (8) als möglicher dritter Baueinheit in einer (auch möglicherweise aus mehreren Teilen bestehenden) Aufnahmeeinheit oder Gehäuse montierbar sind - die zusammen (insbesondere als System) in die Konstruktion verschiedener Wasserfahrzeuge (insbesondere hydrodynamisch, antriebsfunktional und/oder betreffend die Statik des Wasserfahrzeugs) integrierbar sind - ist es möglich, verschiedene Wasserfahrzeuge, gleiche oder ähnliche Wasserfahrzeuge etwa einer Bauart, aber mit verschiedenen Rümpfen, Längen, Auftriebsvolumina, Breiten und/oder Unterwasserschiffen anzubieten, wie es etwa von Surfbrettern bekannt ist - aber mit dem gleichen erfindungsgemäßen Antriebssystem. Der Kunde kann dadurch immer auf diese selben Komponenten zurückgreifen und kann sie in allen diesen Produkten verwenden. Dies ist nicht nur für den Anbieter betreffend das Bereithalten von Ersatzteilen vorteilhaft, sondern ein Benutzer kann zum Beispiel auch verschiedene Rümpfe nämlich mit verschiedenen Fahreigenschaften, aber nur eine Powerbox und/oder eine Akkubox haben, die er jeweils in zum Beispiel dasjenige Surfbrett einsetzt, dass er gerade mit dem erfindungsgemäßen Antrieb verwenden möchte.
  • Das Wasserfahrzeug (etwa ein Surfbrett oder Wakeboard) kann sogar auch eingerichtet sein, auch ohne den erfindungsgemäßen Antrieb brauchbar zu sein. Dazu können zum Beispiel anstelle insbesondere der ersten und zweiten Baueinheiten Ersatzbaueinheiten (die zum Beispiel keine Antriebsvorrichtung und keinen Energiespeicher enthalten) in das Gehäuse eingesetzt werden, die aber zum Beispiel einen Bereich der Außenhaut des Wasserfahrzeugs vervollständigen und/oder Masse ergänzen, die für den Trimm erforderlich ist: Das Wasserfahrzeug wäre dann wieder als zum Beispiel herkömmliches Surfbrett oder Wakeboard brauchbar - und kann durch Einsetzen der erfindungsgemäßen Baueinheiten anschließend auch wieder erfindungsgemäß verwendet werden.
  • Der modulare Aufbau ermöglicht es dem Kunden im Fehlerfall zudem, einzelne Komponenten schneller und mit geringerem Aufwand auszutauschen. Hierzu kann über lokale Vertriebspartner schneller Austausch sein. Da der Transport von Akkus nur in Passagierflugzeugen üblicherweise nicht erlaubt ist, kann ein Benutzer zum Beispiel sein Surfbrett ohne Akku mit in den Urlaub nehmen und sich vor Ort bei einem Vertriebspartner einen Akku leihen, denn der Transport des Surfbretts (ohne Akku) ist als Sportgepäck auch in Passagierflugzeugen zulässig.
  • Es ist erfindungsgemäß möglich, dass die Montage der zweiten Baueinheit die Demontage der ersten Baueinheit versperrt und/oder dass die Demontage der zweiten Baueinheit die Demontage der ersten Baueinheit freigibt. Dies gilt auch für das erfindungsgemäße Staufach: Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Montage einer dritten Baueinheit (eines Staufachs) die Demontage der zweiten Baueinheit versperrt und die Demontage der dritten Baueinheit die Demontage der zweiten Baueinheit freigibt. So können die jeweils versperrten Baueinheiten durch ihre so gesicherte vorübergehende Unzugänglichkeit betriebssicherer sein.
  • Denkbar ist auch die Montage der ersten Baueinheit (Powerbox) von einer anderen Seite, zum Beispiel von Seiten des Hecks des Wasserfahrzeugs. Diese Einheit kann dann durch die Montage eines Heckteils in ihrer Position fixiert werden. Diese Baueinheit (und/oder das Heckteil) kann auch einen Bereich einer Außenhaut des Wasserfahrzeugs aufweisen, nämlich insbesondere des Bereichsder Außenhaut am Heck, der die Ausströmöffnung des Jetantriebs umgibt.
  • Vorzugsweise weist die zweite und/oder die dritte Baueinheit also einen Bereich einer Außenhaut des Wasserfahrzeugs auf. Das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug kann eingerichtet sein (zum Beispiel in Gestalt einer Standfläche, mindestens einer Fußbindung und/oder eines Sitzes), einen Piloten des Wasserfahrzeugs aufzunehmen. In dem Bereich der Außenhaut und in Reichweite des Piloten des Wasserfahrzeugs kann eine Antriebs-Notaus-Betätigungsvorrichtung angeordnet sein.
  • Erfindungsgemäß ist besonders bevorzugt, dass die zweite Baueinheit vorbereitet, eingerichtet, angepasst und/oder passend ist, in ein (entsprechend vorbereitetes, eingerichtetes, angepasstes und/oder passendes) Gehäuse so montierbar zu sein, dass in dem Gehäuse ein unausgefüllter Kühlwasser-Hohlraum verbleibt, der einen Zulauf für Kühlwasser aus einer Eintrittsöffnung aufweist. Diese kann so in einer Außenhaut des Wasserfahrzeugs angeordnet sein, dass sie bei dessen Fahrt vom Wasser angeströmt ist und Wasser in den Hohlraum einlässt. Sie kann (zum Beispiel in einem Übergangsbereich von der ersten zur zweiten Baueinheit) aber zum Beispiel auch aus einer Austrittsöffnung von Kühlwasser des Jetantriebs (insbesondere dann zum Beispiel ebenfalls in einem Übergangsbereich von der ersten zur zweiten Baueinheit) gespeist sein und also mit dieser in Leitungsverbindung stehen oder setzbar sein. Zudem weist der Hohlraum dann auch einen Ablauf für das Kühlwasser aus einer Austrittsöffnung auf, die so in einer Außenhaut des Wasserfahrzeugs angeordnet ist, dass sie bei dessen Fahrt das Kühlwasser aus dem Hohlraum entlässt. Der Ablauf kann insbesondere in der Oberseite des Wasserfahrzeugs angeordnet sein und insbesondere durch einen Fugenspalt gehen zum Beispiel zwischen dem Außenhautbereich, der von der dort eingesetzten zweiten Baueinheit gebildet wird, und der im Übrigen umgebenden Außenhaut des Wasserfahrzeugs. Und der Hohlraum ist dann für seine Kühlfunktionalität insbesondere neben der Energiespeicher-Baueinheit im Gehäuse so angeordnet, dass Wärme aus dieser Baueinheit mit dem Kühlwasser im Hohlraum ausgetauscht und mit dem Kühlwasser aus dem Hohlraum abgeführt werden kann.
  • Eine Produktlinie mit dem erfindungsgemäßen Wasserfahrzeug oder Antriebssystem dafür kann (einzeln oder in beliebiger Kombination) vorzugsweise folgende Komponenten und Aspekte beinhalten:
    • Rumpf: Es sind verschiedene Produkte innerhalb einer Produktpalette vorgesehen, die alle in der Form der Aufnahme für die Energieversorgungs- und Antriebseinheit untereinander identisch sind. Dadurch können alle die Erfindung betreffende Komponenten in allen angebotenen Produkten der Produktpalette verwendet werden. Dadurch entsteht ein modulares System mit gegeneinander austauschbaren Elementen. In den verschiedenen Rümpfen innerhalb der vorgesehenen Produktlinie wird eine standardisierte Aufnahmeeinheit verbaut. Diese Aufnahmeeinheit ist in ihrer Form auf die Powerbox, die Akkubox sowie das Staufach angepasst. Die Aufnahmeeinheit stellt sicher, dass alle verschiedenen Rümpfe mit hier beschriebenen Komponenten kompatibel sind. Es können somit sowohl die Powerbox, die Akkubox als auch das Staufach in allen Produkten der Produktpalette verwendet werden.
    • Powerbox: In der Powerbox sind die Komponenten für den eigentlichen Antrieb eingebaut. Hierbei handelt es sich im Wesentlichen um den Jet, den Motor, einen Fahrtenregler sowie einen Stecker.
    • Batteriefach (Akkubox): Die Akkubox beinhaltet neben dem Akku ein Batteriemanagementsystem (BMS), einen Empfänger für die Fernbedienung, einen Plug für Notstopp, einen GPS-Empfänger der Sende- / Empfangseinheit für die Kommunikation mit einer App auf einem Smartphone und/oder PC über Bluetooth oder Nearfieldkommunikation. Die Akkubox kann einen oder mehrere Griffe enthalten, um den Transport dicht am Körper zu ermöglichen und die Handhabung zu erleichtern.
    • Staufach: Das Staufach dient der Verwahrung persönlicher Gegenstände. Diese können zusätzlich in einer wasserdichten Tasche (die in ihrer Gestalt als Inlay des Staufachs auch angepasst sein kann) verschlossen werden, da das Staufach nicht wasserdicht konzipiert sein muss: Das eindringende Wasser im Staufach kann das Umherfliegen der Gegenstände beim Fahren des Jetboards verhindern. Ladegerät (separat vom Fahrzeug): Das Ladegerät dient zum Laden des Akkus. Es wird mittels eines Steckers mit diesem verbunden. Während des Ladens steuert das Batteriemanagementsystem die von dem Ladegerät abgegebene Spannung und Strom. Dadurch wird ein sicheres und effizientes Laden des Akkus mit gleichzeitiger Überwachung von Akkuzustand und Akkutemperatur sichergestellt.
    • Fernbedienung: Die Fernbedienung gibt dem Fahrer während der Fahrt die Möglichkeit, die Leistungsabgabe des Antriebs und die daraus resultierende Fahrgeschwindigkeit zu beeinflussen. Die Signalübertragung von der Fernbedienung erfolgt über eine Bluetooth-Funkverbindung zum Empfänger. Während der Fahrt kann die Fernbedienung in eine Haltevorrichtung eingeklippt werden oder alternativ ohne Haltevorrichtung frei in der Hand gehalten werden. Die Fernbedienung gibt dem Fahrer durch eine integrierte RGB-LED eine optische Rückmeldung über den Zustand des Fahrzeugs und informiert ihn über eventuell auftretende Fehler oder Störungen. Das Aufladen der Fernbedienung erfolgt über eine Induktionsladeschale, in die die Fernbedienung eingelegt wird. Auch hier erfolgt eine optische Rückmeldung über den Ladezustand mittels RGB-LED.
    • Notstopp: Der Notstopp besteht aus einem magnetischen Plug und einer Befestigungseinrichtung (Leash). Der Notstopp ist während der Fahrt durch die Leash mit dem Fahrer fest verbunden. Verliert der Fahrer die Kontrolle über seinen Gleichgewichtszustand und verlässt ungeplant während der Fahrt das Fahrzeug, so zieht er den Plug aus der Aufnahme und der Antrieb des Fahrzeugs wird simultan gestoppt. Dadurch wird sichergestellt, dass das Fahrzeug nicht ohne Fahrer weiterfahren kann.
  • Die Powerbox wird vorzugsweise über (zum Beispiel zwei) Schraubverbindungen von hinten in einem Aufnahmeschacht des Gehäuses arretiert. Weiterhin wird vorzugsweise entweder ein weiterer Riegel im vorderen Bereich oder Schrauben von unten den sicheren Sitz und die Schubeinleitung gewährleisten.
  • Durch wenige leicht zu lösende Befestigungen kann ein einfacher und schneller Wechsel der Powerbox ermöglicht werden. Auch diese Möglichkeit grenzt die Erfindung vom Stand der Technik ab, denn dort ist ein derartiger Wechsel der Antriebseinheit nicht vorsehen. Die Akkubox wird erfindungsgemäß über ein Schienensystem zu ihrer Position geführt. Die Verriegelung erfolgt über spezielle Arretierungspins. Durch diese Pins wird die Akkubox in ihrer Position gehalten und arretiert.
  • Das Staufach wird ebenfalls vorzugsweise mit Arretierungspins fixiert und sichert gleichzeitig die Verriegelung der Akkubox, da es verhindert, dass die Akkubox aus ihrer Arretierung insbesondere nach vorn rutschen kann.
  • Folgende bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind zudem vorgesehen:
    Betreffend Einstellung der Leistung, Abrufen von GPS-Daten und Fehlerdiagnose durch User-Interface über eine App, werden in einem Datenspeicher relevante Systeminformationen abgespeichert. Hierzu zählen unter anderem das Fahrprofil mit Daten der Ströme, Spannungen, Drehzahlen, Systemtemperaturen, Seriennummern der verwendeten Komponenten, GPS-Daten und Geschwindigkeiten der Fahrten.
  • Der Benutzer kann über die App die GPS-Daten der Fahrten abrufen und diese in sozialen Netzwerken mit seinen Freunden teilen. Ebenso kann er die Einstellung der Leistung verändern, um zum Beispiel Kindern das Fahren mit gedrosselter Leistung zu ermöglichen.
  • Über die Fehlerdiagnose kann der Benutzer einem Hersteller oder Betreiber die Systemdaten zur Verfügung stellen, um eine schnelle Hilfe bei Problemen zu erhalten. Dieser kann dann Veränderungen der Parameter vornehmen, oder dem Benutzer genau sagen, wo der Fehler liegt und ob eventuell Teile ausgetauscht werden müssen.
  • Betreffend Fernbedienung und deren Form und Funktion wird über die Fernbedienung das Gassignal an das Board übermittelt. Durch Betätigen des Gashebels insbesondere mit dem Zeigefinder wird das Gassignal generiert. Die Kommunikation von Fernbedienung mit dem Board erfolgt über eine Bluetooth Funkverbindung. Durch eine RGB-LED können dem Fahrer verschiedene Status während der Fahrt angezeigt werden. Diese sind unter anderem: Ladezustand der Fernbedienung, Verbindung der Fernbedienung zum Board (gekoppelter Zustand), Akku-Status, Warnungen und Fehler.
  • Die Fernbedienung lässt sich in ein Halteseil arretieren, wodurch dem Fahrer freigestellt wird, ob er mit oder ohne Halteseil fahren möchte. Hierzu wird die Fernbedienung in ein Schienensystem eingesetzt und durch eine Klemmverbindung arretiert. Das Laden der Fernbedienung erfolgt per Induktion.
  • Betreffend einen kompakten Wechselakku mit Überwachung durch ein Batteriemanagementsystem und intelligente Ladetechnik: Der Akku ist ein Herzstück des Antriebs. Dieser wird durch ein intelligentes Batteriemanagementsystem (BMS) überwacht und gepflegt. Das BMS überwacht neben der Temperatur des Ackus auch die Spannungen der einzelnen Zellstränge. Treten Werte außerhalb der Toleranz auf, wird der Fahrer entsprechend informiert, und das System wird notfalls abgeschaltet, um Schäden zu vermeiden.
  • Während des Ladevorgangs werden die einzelnen Stränge des Ackus balanciert. Es werden die Ströme und Spannungen sowie die Temperatur überwacht. Die Kommunikation von BMS und Ladegerät sorgt hierbei für eine optimale Strom- / Spannungskennlinie, um den Akku sicher und effizient zu laden.
  • Die Verschaltung der einzelnen Batteriezellen erfolgt hierbei über Kupferschienen anstelle üblicher Stahlverbinder. Dadurch wird ein wesentlich kleinerer Innenwiderstand des Akkupacks erreicht, was zur Verlängerung der Fahrzeit führt.
  • Die Kupferschienen finden sowohl Anwendung bei der Verbindung des Akkus und dem Steckverbinder in der Akkubox, als auch vom Steckverbinder zum Fahrtenregler in der Powerbox. Hierdurch wird ebenfalls der Leitungswiderstand minimiert, was die Fahrzeit verlängert.
  • Die Arretierung des Wechselakkus erfolgt über ein Schienensystem. Die Akkubox wird über ein Schienensystem eingesetzt und im eingesetzten Zustand nach hinten geschoben, um die Steckverbindung zu schließen. Das Lösen aus der Steckverbindung erfolgt durch nach vorne Schieben der Akkubox, wodurch im hinteren Bereich eine Griffmulde freigegeben wird, durch die die Akkubox aus der Aufnahmeeinheit entnommen werden kann. Der Stand der Technik verwendet hier einen Verriegelungsmechanismus, der das Herausheben des Akkus aus dem Board ermöglicht. Hierdurch kann es jedoch passieren, dass sich der Mechanismus während der Fahrt löst und der Akku durch Fahrt über Wellen aus dem Board "springt". Die Arretierung stellt durch das vor der Akkubox arretierte Staufach und das Schienensystem sicher, dass die Akkubox nicht ungewollt aus dem Board entnommen oder herausspringen kann.
  • Das Laden der Akkus erfolgt über eine besonders bevorzugte Ladestation. Hierzu wird die Akkubox in die Ladestation gestellt und kann während des Ladens über temperaturgeführte Lüfter, die in der Ladestation eingebaut sind, aktiv gekühlt werden, um das übermäßige Aufheizen der Batteriezellen während des Ladens zu verhindern. Während des Ladens steuert das Batteriemanagementsystem die von dem Ladegerät abgegebene Spannung und Strom. Dadurch wird ein sicheres und effizientes Laden des Akkus mit gleichzeitiger Überwachung von Akkuzustand und Akkutemperatur sichergestellt.
  • Betreffend Wechselakkus für verschiedene Benutzeranforderungen können Akkus mit verschiedenen Kapazitäten verfügbar sein, so dass verschieden lange Fahr- und Ladezeiten realisiert werden können. So kann beispielsweise ein Verleiher einen Akku mit einer zu seinen Verleihzeiten passenden Kapazität verwenden, der dann auch schnell wieder geladen werden kann.
  • Der Fahrtenregler, das BMS, die Fernbedienung sowie der GPS-Empfänger können über eine CAN-Bus-Schnittstelle kommunizieren. So können Informationen und Daten untereinander ausgetauscht werden.
  • Betreffend einen besonders bevorzugten Leistungs- / Kommunikationssteckverbinder insbesondere zwischen erster und zweiter Baueinheit handelt es sich um einen Steckverbinder, der sowohl in gestecktem als auch in nicht-gestecktem Zustand den Standard IP68 erfüllt. Die Spannung wird hierbei erst auf den Stecker freigegeben, wenn die Verbindung sicher verriegelt ist. Die sichere Verriegelung der Steckverbindung wird über Kommunikationskontakte sichergestellt.
  • Der Stecker weist Führungspins auf, die die Zusammenführung der beiden Stecker gewährleisten. Gehalten wird die Steckverbindung über die Arretierungspins, die ebenfalls den zur sicheren Arretierung erforderlichen Anpressdruck sicherstellen.
  • Betreffend Kühlwasser auch zum Kühlen des Akkus: Die Temperatur des Akkus stellt einen wesentlichen Parameter zum Betrieb des Boards dar. Ist der Akku zu warm, kann es dazu kommen, dass keine Energie mehr entnommen werden darf und das Fahren eingestellt werden muss. Durch das Kühlwassersystem im Board wird der Akku aktiv gekühlt, um die Temperatur zu minimieren. Hierzu wird Kühlwasser in den Raum unterhalb des Akkus eingebracht und kühlt somit den Akku. Dieses Kühlwasser wird besonders bevorzugt durch den Jetantrieb bereitgestellt und tritt nach vorne aus der Powerbox in den Raum zwischen Rumpf und Akkubox ein, wo es den in der Akkubox untergebrachten Acku kühlt. Das Kühlwasser kann dann zum Beispiel über den Spalt zwischen Aufnahmeeinheit und Akkubox nach oben oder durch den Spalt zwischen Powerbox und Rumpf nach hinten entweichen.
  • Weitere Vorteile, Ausgestaltungen und Details der Erfindung werden im Folgenden in der Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
  • Figur 1
    eine räumliche Ansicht, eine geschnittene Seitenansicht, und daraus ein Ausschnitt, von einem erfindungsgemäßen Wasserfahrzeug,
    Figur 2
    eine räumliche explodierte Ansicht eines erfindungsgemäßen Gehäuses und einer erfindungsgemäßen zweiten Baueinheit des Wasserfahrzeugs aus Fig. 1,
    Figur 3
    eine ungeschnittene und eine geschnittene räumliche Ansicht eines erfindungsgemäßen Gehäuses und je einer dorthinein montierten erfindungsgemäßen ersten, zweiten und dritten Baueinheit des Wasserfahrzeugs aus Fig. 1 und
    Figur 4
    je eine geschnittene räumliche und vordere Ansicht von Querschnitten des Wasserfahrzeugs aus Fig. 1.
  • Die Figuren zeigen ein Wasserfahrzeug 2 und zu seinem Antrieb eine erste Baueinheit 4, eine zweite Baueinheit 6 und eine dritte Baueinheit 8 in einem Montagegehäuse 10.
  • Das Wasserfahrzeug 2 ist ein Stehbrett nach Art eines Surfbretts, also eingerichtet für einen darauf stehenden Benutzer oder "Piloten" (nicht dargestellt). Das Wasserfahrzeug 2 ist zu seinem Antrieb mit einem Jetantrieb (nicht dargestellt) mit Elektromotorantrieb (nicht dargestellt) und mit einem elektrischen Energiespeicher (nicht dargestellt) für den Elektromotor ausgestattet. Der Jetantrieb und der Elektromotorantrieb sind in einer ersten Baueinheit 4 integriert und der Energiespeicher in einer zweiten Baueinheit 6. Beide Baueinheiten sind erfindungsgemäß eingerichtet, sich jeweils als integrale Baueinheit (insbesondere vormontiert und insgesamt) im Wasserfahrzeug 2 montieren und demontieren zu lassen.
  • Die Baueinheiten 4, 6, 8 weisen (insbesondere zur Integration in die Konstruktion verschiedener Wasserfahrzeuge) ein gemeinsames Gehäuse 10 auf, in das sie (vorbereitet, eingerichtet, angepasst und passend) montierbar und demontierbar sind. Mit anderen Worten weisen die Baueinheiten 4, 6, 8 ein gemeinsames Gehäuse 10 auf, und sie sind vorbereitet, eingerichtet, angepasst und insbesondere in ihren Abmessungen und Verbindungselementen passend in das Gehäuse montierbar und daraus demontierbar. Das Gehäuse 10 ist dabei ein Außengerüst mit geschlossenen Wandungen, das die Baueinheiten 4, 6, 8 umgibt und nur in Bereichen 101, 102 einer Außenhaut des Fahrzeugs 2 Öffnungen 12 lässt.
  • So bildet das Gehäuse 10 eine standardisierte Aufnahme für die austauschbare Energieversorgungseinheit 6 sowie die Antriebseinheit 4, die (mittels gleich gestalteter Gehäuse 10) in einer ganzen Wasserfahrzeug-Familie integriert werden können. Fig. 1 zeigt exemplarisch den grundsätzlichen Aufbau und die Integration einer solchen Einheit in einem Wasserfahrzeug 2, hier ein Surfbrett 2. Dieses besteht aus einer äußeren Hülle 100, welche einen Styroporkern 600 als Schwimmkörper umhaust. Eine standardisierte Aufnahmeeinheit 10 bestehend aus einer Staufach-Akkubox-Aufnahme-Einheit (200) und Powerbox-Aufnahme-Einheit (Deckel 201 und Boden 202) und bietet Platz für das die zweite Baueinheit 6 (Batteriefach-Boden 300 und -Deckel 102), ein Staufach 8, 101 und die erste Baueinheit 4 (Powerbox-Deckel 400 und -Boden 401). Der Deckel 102 des Batteriefachs 6 ist dabei gleichzeitig ein Teil der Außenhülle oder Außenhaut 100 des Surfbretts 2 und schließt (montiert) bündig mit dieser ab. Außerdem beinhaltet der Deckel 102 einen Plug für Notstop 500 der Antriebskomponenten des Surfbretts 2. Die Powerbox 400, 401 beinhaltet die Antriebskomponenten (nicht dargestellt), wie den Jet, einen BLDC- bzw. PMSM-Motor, einen Fahrtenregler - sowie einen Schnittstellenstecker 302. Das Batteriefach 300, 102 beinhaltet einen Lithium-Ionen-Akku (nicht dargestellt), ein Batterie-Management-System (nicht dargestellt), einen Empfänger für eine Fernbedienung (beides nicht dargestellt), einen GPS-Empfänger sowie eine Sende- und Empfangsstation für die Kommunikation mit einer APP über Bluetooth-Schnittstelle (nicht dargestellt). Das ebenfalls in der Batterieaufnahme-Einheit 200 zu platzierende Staufach 8, 101 erfüllt neben seiner eigentlichen Funktion als Aufbewahrungsort auch eine Zusatzfunktion als Arretier- bzw. Klemmeinheit für das Batteriefach 6, 300, 102 und die dahinterliegende Powerbox 4, 400, 401. Auf dem Boden der Einheit 200 sind seitlich zwei Gleitschienen installiert, die sowohl ein leichtes Einsetzen der Akkubox ermöglichen als auch die Kräfte, die durch das Gewicht der Akkubox sowie des Fahrers auftreten, aufnehmen. Die Powerbox 4, 400, 401 wird zusätzlich durch Schraubverbindungen (nicht dargestellt) am Heck der Powerbox-Aufnahme-Einheit 201, 202 als auch im Bereich des Jet-Einlasses an der Unterseite des Bretts (nicht dargestellt) befestigt. Das Batteriefach 6, 300, 102 wird von oben durch die Öffnung 12 in der Hülle 100 in die Batterieaufnahme-Einheit 200 eingesetzt (Fig. 2) und durch ein spielarmes Führungsschienensystem 203 zu ihrer endgültigen Position in Richtung des Fahrzeughecks geführt. Die Verriegelung erfolgt durch Führungs- und Arretierungspins 303, welche die Befestigung des Batteriefachs (Akkubox) 6, 300,102 in der Vertikalen ermöglichen. In der Endposition wird ein als IP 68 zertifizierter Schnittstellenstecker 301, 302 geschlossen, wodurch eine Leistungs- und Kommunikationsübertragung zwischen relevanten Komponenten der Baueinheiten 4 und 6 ermöglicht werden. Der Stecker weist Führungspins (nicht dargestellt) auf, die die Zusammenführung der beiden Steckerelemente 301, 302 gewährleisten. Unter der Akkubox 6, 300,102 sind Gleitschienen (nicht dargestellt) installiert, die ein einfaches Schieben der Akkubox ermöglichen. Gleichzeitig nehmen die Gleitschienen das Gewicht der Akkubox (und des Fahrers) auf, so dass die Führungs- und Arretierungspins 303 überwiegend der Führung ohne größere lastübertragende Funktion dienen. Die Arretierung erfolgt über das Einsetzen des Staufaches, wodurch gleichzeitig der erforderliche Anpressdruck sichergestellt wird.
  • Eine weitere Besonderheit der Konstruktion liegt in der Erzeugung eines Kühleffekts durch einen bewusst herbeigeführten Wasserstrom innerhalb des Fahrzeugrumpfs 2 (Figur 1). Dies wird durch Ein- und Austrittsöffnungen erzielt, welche das Ein- und Ausströmen des Wassers in einen Hohlraum 700 zwischen dem Batteriefach 300 und Batteriefachaufnahme-Einheit 200 zulassen und somit eine Kühlung der Akku-Baueinheit 6 ermöglichen (Fig. 3 und 4). Die Eintrittsöffnung ist aus einer Austrittsöffnung von Kühlwasser des Jetantriebs gespeist (305). Der Ablauf erfolgt in der Oberseite des Wasserfahrzeugs 2 und geht dort durch Fugenspalten zwischen dem Außenhautbereich 102, der von der dort eingesetzten zweiten Baueinheit 6, 300, 102 gebildet wird, und der im Übrigen umgebenden Außenhaut 100 des Wasserfahrzeugs 2. Der Hohlraum 700 ist dann für seine Kühlfunktionalität neben der Energiespeicher-Baueinheit 6, 300, 102 im Gehäuse 10 so angeordnet, dass Wärme aus dieser Baueinheit mit dem Kühlwasser im Hohlraum 700 ausgetauscht und mit dem Kühlwasser aus dem Hohlraum 700 abgeführt werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • Wasserfahrzeug 2
    • Surfbrett 2
    • erste Baueinheit 4
    • zweite Baueinheit 6
    • dritte Baueinheit 8
    • Staufach 8
    • Antriebseinheit 4
    • Gehäuse 10
    • Aufnahmeeinheit 10
    • Öffnungen 12
    • IP 68
    • äußeren Hülle 100
    • Batteriefach-Deckel 102
    • Batterieaufnahme-Einheit 200
    • Deckel 201
    • Boden 202
    • Batteriefach-Boden 300
    • Batteriefach 300
    • Steckerelemente 301, 302
    • Führungs- und Arretierungspins 303
    • Powerbox 400
    • Antriebskomponenten 401
    • Notstop 500
    • Styroporkern 600
    • Hohlraum 700

Claims (9)

  1. Wasserfahrzeug (2) mit Jetantrieb mit Elektromotorantrieb und mit einem elektrischen Energiespeicher für den Elektromotor, wobei der Jetantrieb und der Elektromotorantrieb in einer Box oder einem Gehäuse als erster Baueinheit (4) eingebaut integriert sind, und dass der Energiespeicher in einer Box oder einem Gehäuse, den Energiespeicher beinhaltend, als zweiter Baueinheit (6) integriert ist, die beide eingerichtet sind, sich jeweils als integrale Baueinheit im Wasserfahrzeug (2) montieren und demontieren zu lassen, wobei die zweite Baueinheit (6) von oben durch eine Öffnung (12) in der Hülle (100) des Wasserfahrzeugs (2) in eine Batterie-Aufnahmeeinheit (200) eingesetzt und durch ein spielarmes Führungsschienensystem (203) zu ihrer endgültigen Position in Richtung des Fahrzeughecks geführt ist, wobei die Verriegelung durch Führungs- und Arretierungspins (303) erfolgt, welche zur Befestigung der zweiten Baueinheit (6) in der Vertikalen eingerichtet sind, wobei unter der zweiten Baueinheit (6) Gleitschienen, die ein einfaches Schieben der zweiten Baueinheit (6) ermöglichen, installiert sind, wobei die Gleitschienen das Gewicht der zweiten Baueinheit (6) aufnehmen, so dass die Führungs- und Arretierungspins (303) überwiegend der Führung ohne größere lastübertragende Funktion dienen, wobei die Arretierung über ein Staufach (8) erfolgt welches vor der zweiten Baueinheit (6) einsetzbar ist.
  2. Wasserfahrzeug (2) nach dem vorhergehenden Anspruch,dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit (4, 6, 8) in ein Gehäuse (10) so montierbar ist, dass in dem Gehäuse (10) ein unausgefüllter Kühlwasser-Hohlraum (700) verbleibt, der einen Zulauf für Kühlwasser sowie einen Ablauf für das Kühlwasser aufweist und dass der Hohlraum (700) neben der Baueinheit (4, 6, 8) im Gehäuse (10) so angeordnet ist, dass Wärme aus der zweiten Baueinheit (4, 6, 8) mit dem Kühlwasser im Hohlraum (700) ausgetauscht werden kann.
  3. Wasserfahrzeug (2) nach dem vorhergehenden Anspruch,dadurch gekennzeichnet, dass die Montage der zweiten Baueinheit (6) die Demontage der ersten Baueinheit (4) versperrt und/oder dass die Demontage der zweiten Baueinheit (6) die Demontage der ersten Baueinheit (4) freigibt.
  4. Wasserfahrzeug (2) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das herausnehmbares Staufach (8) sich als dritte integrale Baueinheit (8) im Wasserfahrzeug (2) montieren lässt.
  5. Wasserfahrzeug (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Montage der dritten Baueinheit (8) die Demontage der zweiten Baueinheit (4) versperrt und die Demontage der dritten Baueinheit (8) die Demontage der zweiten Baueinheit (6) freigibt.
  6. Wasserfahrzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die zweite Baueinheit (6) einen Bereich einer Außenhaut des Wasserfahrzeugs (2) aufweist.
  7. Wasserfahrzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserfahrzeug (2) eingerichtet ist, einen Piloten des Wasserfahrzeugs (2) aufzunehmen, und dass in dem Bereich der Außenhaut und in Reichweite des Piloten des Wasserfahrzeugs (2) eine Antriebs-Notaus-Betätigungsvorrichtung angeordnet ist.
  8. Wasserfahrzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die zweite Baueinheit (6) ein Gehäuse (10) aufweist, in das sie montierbar und demontierbar ist.
  9. Wasserfahrzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlwasser-Hohlraum (700) einen Zulauf für Kühlwasser aus einer Austrittsöffnung von Kühlwasser des Jetantriebs und/oder aus einer Eintrittsöffnung aufweist, die so in einer Außenhaut des Wasserfahrzeugs (2) angeordnet ist, dass sie bei dessen Fahrt vom Wasser angeströmt ist und Wasser in den Hohlraum (700) einlässt, sowie einen Ablauf für das Kühlwasser aus einer Austrittsöffnung, die so in einer Außenhaut des Wasserfahrzeugs (2) angeordnet ist, dass sie bei dessen Fahrt das Kühlwasser aus dem Hohlraum (700) entlässt, und dass der Hohlraum (700) neben der zweiten Baueinheit (6) im Gehäuse (10) so angeordnet ist, dass Wärme aus der zweiten Baueinheit (6) mit dem Kühlwasser im Hohlraum (700) ausgetauscht werden kann.
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