EP4082087A2 - Akkumulatormodul und schwimm- und tauchhilfe mit einem solchen akkumulatormodul - Google Patents

Akkumulatormodul und schwimm- und tauchhilfe mit einem solchen akkumulatormodul

Info

Publication number
EP4082087A2
EP4082087A2 EP20839029.4A EP20839029A EP4082087A2 EP 4082087 A2 EP4082087 A2 EP 4082087A2 EP 20839029 A EP20839029 A EP 20839029A EP 4082087 A2 EP4082087 A2 EP 4082087A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
accumulator
accumulator module
module
swimming
cells
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.)
Pending
Application number
EP20839029.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marc STUMPE
Hans-Peter Walpurgis
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.)
Cayago Tec GmbH
Original Assignee
Cayago Tec 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 Cayago Tec GmbH filed Critical Cayago Tec GmbH
Publication of EP4082087A2 publication Critical patent/EP4082087A2/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, 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
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/46—Divers' sleds or like craft, i.e. craft on which man in diving-suit rides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/04—Superstructure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H11/00—Marine propulsion by water jets
    • B63H11/02—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water
    • B63H11/04—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps
    • B63H11/08—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps of rotary type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal fluid pressure, liquid level or liquid displacement, e.g. Buchholz relays
    • H02H5/083—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal fluid pressure, liquid level or liquid displacement, e.g. Buchholz relays responsive to the entry or leakage of a liquid into an electrical appliance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H11/00—Marine propulsion by water jets
    • B63H11/02—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water
    • B63H11/04—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps
    • B63H11/08—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps of rotary type
    • B63H2011/081—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps of rotary type with axial flow, i.e. the axis of rotation being parallel to the flow direction
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/087—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current for DC applications
    • 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 present invention relates to an accumulator module comprising a moisture-proof housing in which several accumulator cells are arranged, the contacts of which are electrically connected to one another and which are led to external contacts of the accumulator module which are arranged on the outside of the housing.
  • the invention also relates to a swimming and diving aid with a body which has a flow channel and, on its upper side, a support surface for an upper body of a user of the swimming and diving aid.
  • a drive unit operated by an electric motor, in particular a propeller, is assigned to the flow channel.
  • handles are attached to the swimming and diving aid, which are designed to hold the user. Operating elements for controlling the drive unit by the user are arranged on the handles.
  • Such a swimming and diving aid is known, for example, from DE 10 2017 101 146 A1.
  • the accumulator cells In many applications, in addition to high capacity, high performance is also required.
  • the accumulator cells must consequently be able to deliver a high current and be connected to one another accordingly.
  • the electrical connections of an accumulator cell are arranged freely accessible on the outside of a housing of the accumulator cell, since this is necessary for the interconnection of the cells to form the accumulator module.
  • very high currents flow between the contacts of the battery cells, which can often lead to overheating (defects) and a set fire to the cells or ultimately to the entire electrical device that is supplied with electrical energy by the battery cells.
  • a short circuit can be triggered, for example, by the penetration of moisture, in particular salt or sea water. This can happen in particular when using the accumulator module in a water vehicle for use in sea water and with a sporty, dynamic operation of the water vehicle above and under water, as is the case, for example, with a swimming and diving aid of the type mentioned above.
  • accumulator cells are known from the prior art. As an example, reference should be made here to the Li-ion accumulator cells with an essentially cylindrical design (eg type 18650 or VL41M) and to accumulator cells with an essentially rectangular design (eg pouch cells). All designs have in common that the contact poles are freely accessible from the outside. A contact or a bridging of these poles with a conductive material (eg salt water) inevitably leads to a short circuit and strong heating of the battery cell up to a fire.
  • the accumulator cells can be in cylindrical, rectangular or any other shaped housing of battery modules can be used.
  • the accumulator cells In order to prevent a short circuit between the connections of the accumulator cells, it is known to arrange the accumulator cells in a moisture-proof housing of the accumulator module. Here too, however, the electrical connections of the accumulator module are routed as external contacts to the outside of the module housing. In order to prevent a short circuit between the external contacts here, the accumulator module is in turn arranged in a watertightly closable receptacle in the hull or at another point on the watercraft.
  • seawater can penetrate into the receptacle over a longer period of time and / or when the watercraft is subjected to high dynamic loads. As a result, there may be a short circuit between the external contacts of the module housing, the accumulator module overheating and even a fire.
  • LiFePC lithium iron phosphate batteries
  • the present invention is based on the object of designing and developing a battery module of the type mentioned at the beginning in such a way that the overheating and burning of the battery module or the electrical device supplied with it, e.g. the swimming and diving aid of the initially mentioned type, can be effectively prevented in a simple manner in the event of a short circuit.
  • an accumulator module with the features of claim 1 and a swimming and diving aid with the features of the independent claim 13 are proposed.
  • a protective device is arranged in the interior of the housing of the accumulator module of the type mentioned at the beginning, which protective device comprises a detection device which is designed to detect a short circuit between the external contacts.
  • the battery module according to the invention with the battery cells arranged in the housing and the protective device can be handled as a unit and inserted into a corresponding receptacle provided for this purpose in the electrical device.
  • the moisture-proof housing ensures that as little water as possible can get into the interior of the housing to the accumulator cells. Should the external contacts of the housing be short-circuited, this is safely and reliably detected by the integrated protective device, so that appropriate counter or warning measures can be initiated at an early stage.
  • the protective device comprises an interruption device which is designed to interrupt a current flow via the external contacts of the accumulator module when a short circuit is detected between the external contacts.
  • an interruption device which is designed to interrupt a current flow via the external contacts of the accumulator module when a short circuit is detected between the external contacts.
  • the arrangement of the interruption device in the module housing has the advantage that the interruption device is generally protected from moisture and cannot be bridged by moisture or impaired in its function.
  • the protective device comprises one or more fuses.
  • Fuse can be adapted to the current flow that usually occurs during normal operation of the electrical device. At least part of the current flowing via the external contacts flows via the fuse (s). If the maximum current flow occurring during normal operation (or a variable dependent on it or a variable representing the current flow) is exceeded by a certain value and / or for a certain period of time, the fuse triggers and thereby interrupts the current flow via the external contacts of the battery module.
  • Interrupting device of the safety device The use of one or more fuses represents a particularly simple and inexpensive but very reliable way of realizing the invention. By using several different fuses connected in parallel, a gradual reduction in the power output by the accumulator module could also be realized.
  • a fuse other protective devices, for example in the form of a line circuit breaker, a self-resetting fuse or an electronic fuse, can also be used.
  • the protective device comprises an electronic circuit.
  • This is preferably designed as an integrated circuit.
  • the electronic circuit have means for monitoring a current flow via the external contacts of the accumulator module and for detecting a short circuit between the external contacts when the monitored current flow exceeds a predeterminable limit value.
  • the electronic circuit can use an operational amplifier for comparing the current value of the current flowing through the external contacts (or one dependent thereon or a variable representing the current flow) with a predeterminable limit value and possibly an electrical switching element, for example in the form of a transistor, as an interrupting device.
  • the operational amplifier outputs a control signal to control the electrical switching element so that it opens and interrupts the flow of current.
  • the electrical current flowing via the external contacts does not flow directly via the electrical switching element but, for example, via a circuit breaker which is controlled via the electrical switching element.
  • the electronic circuit is implemented in software by means of a processor and a computer program running on it. In this embodiment, too, it is particularly advantageous that the electrical circuit is protected from moisture by the module housing.
  • the battery cells can have any shape and can be assembled to form battery modules of any shape. According to a preferred embodiment, however, it is proposed that the accumulator cells each have an essentially cylindrical shape and the contacts of the accumulator cells are arranged on end faces of the cylindrical accumulator cells.
  • the accumulator cells are advantageously held in a two-part holder, which is preferably made of plastic, the parts of the holder encompassing the accumulator cells on opposite end sides. This has the advantage that cavities are formed between the individual accumulator cells, which cavities can serve to cool the accumulator cells during operation of the electrical device which is provided with the accumulator module for supplying energy.
  • the cavities are preferably filled with air.
  • the cavities are filled with a material with a higher thermal conductivity than air, e.g. a plastic (polyethylene (PE), polyetheretherketone (PEEK), polyamides (nylon, Perlon) or polyimides (PI)).
  • a plastic polyethylene (PE), polyetheretherketone (PEEK), polyamides (nylon, Perlon) or polyimides (PI)
  • PE polyethylene
  • PEEK polyetheretherketone
  • PI polyimides
  • the accumulator cells are preferably held in a clamping manner in the two-part holder and / or the two parts of the holder are after the arrangement of the Accumulator cells clamped against each other in the two-part holder.
  • the accumulator cells can be inserted into corresponding receiving recesses in the holding parts by means of a press fit and are then held therein by means of a friction fit.
  • the opposite end sides of the accumulator cells can be inserted into the holding parts and the holding parts can then be braced against one another, for example by passing at least one threaded rod lengthwise (parallel to the longitudinal extension of the cylindrical accumulator cells) through the accumulator module and securing it on the outside of the holding parts is, for example by means of a mother.
  • Other tensioning mechanisms for tensioning the holding parts against one another could also be used.
  • the contacts of the accumulator cells are preferably electrically connected to one another by means of a plurality of contacting plates and are routed to the external contacts of the accumulator module.
  • the accumulator cells can be connected in series or in parallel or partly in series and partly in parallel.
  • the aim when interconnecting the cells is to obtain an accumulator module with a desired voltage applied to the external contacts and a desired current flowing through the external contacts.
  • the voltage and the current of the accumulator module are adapted to the electrical requirements of the electrical device that is supplied with electrical energy by the accumulator module. It is conceivable that the electrical device has more than one accumulator module according to the invention.
  • the various accumulator modules can be connected to one another in series or in parallel or partly in series and partly in parallel.
  • a battery module for use in a swimming and diving aid as the only battery module, this can, for example, have a voltage of 48 V, an electrical charge of 42 Ah and a capacity of 2.0 kWh.
  • these are connected in series and / or in parallel with one another.
  • the external contacts arranged on the outside of the module housing can be in contact with the battery cells or the contact plates by means of a watertight bushing.
  • part of the contact plates could be replaced by a waterproof Implementation is guided to the outside of the module housing and forms the external contacts.
  • the contacting plates are advantageously fastened to the parts of the holder.
  • the contact plates are attached to the mounting parts by caulking, gluing, welding, soldering, bracing or clamping.
  • the accumulator cells can be fastened to one another by means of the holding parts and at the same time can be electrically connected to one another in the desired manner by means of the contacting plates fastened to the holding parts.
  • the accumulator cells that are fastened to one another and interconnected can be inserted as a unit into the module housing, and the housing can then be closed in a watertight manner. When the unit is inserted into the housing, it is either automatically contacted with the external contacts or parts of the contact plates of the unit automatically slide into the positions provided for the external contacts and form the external contacts.
  • the accumulator module according to the invention is particularly well suited for use in a watercraft, in particular in the form of the swimming and diving aid according to the invention, for operating an electric motor and for driving a drive unit of the watercraft. Propulsion and / or control of the watercraft is implemented by driving the drive unit.
  • the operation of the highly dynamic operation of the swimming and diving aid above and under water in fresh and salt water requires a particularly safe and reliable accumulator module to supply the electric motor with energy.
  • the accumulator module with its moisture-proof housing is in turn arranged in a receptacle in the hull or at another point of the swimming and diving aid and is in contact with the electrical system of the watercraft.
  • the receptacle can preferably be closed in a moisture-tight manner, for example by means of a lid and a seal.
  • the receptacle with the accumulator module arranged therein can be in contact with the surrounding flow channel, adjacent to it or at another point in the swimming and diving aid Be arranged water.
  • the swimming and diving aids according to the invention are generally operated in a highly dynamic manner above and under water in fresh and salt water. As a result of the resulting hydrostatic pressure, water can penetrate into the receptacle and there lead to leakage currents or a short circuit between the external contacts of the battery module. These are detected by the protective device in the module housing and appropriate countermeasures or protective measures are initiated.
  • FIG. 1 shows a swimming and diving aid according to the invention in a perspective view from behind
  • FIG. 2 shows the swimming and diving aid from FIG. 1 in a perspective view obliquely from the front;
  • FIG. 3 shows a swimming and diving aid according to the invention in a side view
  • FIG. 4 shows an accumulator module according to the invention in a perspective view obliquely from above
  • FIG. 5 shows several accumulator cells of an accumulator module according to the invention in a perspective view obliquely from above;
  • FIG. 6 shows a storage battery module according to the invention in a sectional view.
  • FIG. 1 shows, in a perspective view from behind, a swimming and diving aid 10 according to the present invention.
  • FIG. 2 is that shown in FIG swimming and diving aid 10 shown in a perspective side view from the front.
  • the swimming and diving aid 10 has a body 11.
  • the body 11 is composed of an upper part 11.6 and a lower part 11.4 shown in FIG.
  • the fuselage 11 can also be designed in one piece, in which case a maintenance flap that can be closed in a watertight manner is preferably present on the top of the fuselage 11.
  • the upper part 11.6 is provided in the front area of the swimming and diving aid 10 with two handles 16, which are arranged on both sides of the body 11 and to which a user of the swimming and diving aid 10 can hold on during normal operation.
  • Operating elements 16.1 for controlling the swimming and diving aid 10 by the user are attached to the handles 16.
  • the power of an electric motor of the swimming and diving aid 10 can be varied here.
  • An operating element for increasing the engine speed is preferably arranged on one of the handles 16 and an operating element for reducing the engine speed is arranged on the other handle 16.
  • a switching element 16.2 is additionally arranged on one of the handles 16 and a switching element 16.3 is arranged on the other handle 16.
  • the user who holds on to the handles 16, rests with his upper body on a support surface 11.3 on the upper side of the torso 11 during normal operation, the support surface 11.3 extending approximately from the center of the torso 11 to the rear.
  • the support surface 11.3 is arranged in particular in an area behind a display 20 on the upper part 11.6. In this position, during normal operation of the swimming and diving aid 10, the user can read the display 20 in his field of vision in a particularly ergonomic way and operate the operating elements 16.1, the switching element 16.2 and the switching element 16.3 within easy reach.
  • the swimming and diving aid 10 is controlled to the left and right or up and down, preferably by shifting weight by the user while he is holding on to the handles 16.
  • a holder 11.7 for fastening a belt system with which the user can belt himself to the swimming and diving aid 10 is attached to the support surface 11.3. This enables dynamic and, at the same time, particularly fatigue-free operation of the swimming and diving aid 10.
  • a closure 12.1 for a charging socket located behind it is arranged in front of the support surface 11.3. Batteries arranged in the fuselage 11 can be charged via the charging socket.
  • the accumulators preferably include several accumulator cells 31 connected to one another (cf. FIGS. 5 and 6), which form an accumulator module 26.
  • the accumulator cells 31 are preferably designed as lithium-ion accumulators.
  • the accumulator cells 31 are arranged in a moisture-proof housing 28 of the accumulator module 26 (see FIGS. 4 and 6).
  • a removable cover 14 can be attached to the fuselage 11 in front of the display 20 in the direction of travel and between the two handles 16.
  • ventilation openings 15.1 are provided in the cover hood 14, which can be connected to a flooding space provided in the fuselage 11.
  • water inlet openings 15.2 through which water can flow into the flooding space can be provided in the area of the bow 11.1 or at another suitable point on the hull.
  • the flooding space can be vented via the vent openings 15.1, which are preferably provided on the cover hood 14. Due to the flooding space filled with water, the buoyancy of the swimming and diving aid 10 is set in such a way that a predetermined buoyancy force is maintained, so that both swimming and diving operations are possible without great effort.
  • slats can preferably be used covered water outlet openings 15.3 be attached, which are also connected to the flooding space.
  • the flooding space is flooded with water which penetrates through the water inlet openings 15.2 and water outlet openings 15.3.
  • a current is generated in the flooding space.
  • the water After flowing through the flooding space, the water leaves it through the water outlet openings 15.3, which can be arranged symmetrically on both sides of a jet outlet 17 of a flow channel 18.
  • the drive unit of the swimming and diving aid 10 is arranged, which sucks in water and ejects it from the jet outlet 17 at the rear, whereby the swimming and diving aid 10 receives a thrust forwards.
  • a flow stator 18.2 can be arranged in the flow channel 18 on the outlet side in the area of the jet outlet 17, which counteracts a rotation of the water flowing through the flow channel 18 so that the water flows out of the flow channel 18 from the jet outlet 17 with as little rotation as possible.
  • the rotational movement of the water is converted into a linear movement and thus serves to drive the swimming and diving aid 10.
  • the body 11 of the swimming and diving aid 10 is preferably made of a plastic or a composite material. As a result, the swimming and diving aid 10 has a low weight, so that it can be carried by a single person outside of the water.
  • a nose tip 11.8 forming the front area of the bow 11.1 is made of an elastic material, for example rubber or silicone. This increases the shock load capacity of the swimming and diving aid 10 in the area of the bow 11.1.
  • FIG. 3 shows the swimming and diving aid 10 according to the invention in a side view.
  • the flow channel 18 extends from an inflow opening 21 in the area of the bow 11.1 to the jet outlet 17 in the stern area of the fuselage 11.
  • the inflow opening 21 extends from a central area of the fuselage 11 in the direction of the bow 11.1.
  • a drive unit 22, which can be in the form of a propeller, as well as the flow stator 18.2, an electric motor 23 and a motor control unit 24 are arranged in the flow channel 18, which is curved slightly downwards in the area of the inflow opening 21 and the jet outlet 17.
  • the flow stator 18.2 is fixedly connected to the fuselage 11.
  • the electric motor 23 and the motor control device 24 can also be arranged outside the flow channel 18 at any other point in the fuselage 11, for example in the flooding space.
  • the flow channel 18 can be formed in one piece in the fuselage 11.
  • the flow channel 18 is delimited by the upper part 11.6 and the lower part 11.4.
  • the components are connected to one another by means of suitable fasteners.
  • the flow channel 18 can be made accessible by removing the lower part 11.4.
  • a maintenance flap or the like can also be provided below the drive unit 22, the electric motor 23 and the motor control device 24, via which there is access to the components in the flow channel 18.
  • a receptacle 25 can be formed in the underside, in which the at least one accumulator module 26 is arranged.
  • the at least one accumulator module 26 is accommodated in the flooding space for cooling purposes.
  • the receptacle 25 can be closed in a watertight manner by means of a maintenance flap 27 or the like. In spite of the watertight closure, the highly dynamic operation of the swimming and diving aid above and under water can lead to the penetration of small amounts of water into the receptacle 25.
  • the accumulator modules 26 are designed in a special way in order to detect a short circuit at an early stage and to prevent damage to the accumulator modules 26 as a result of the short circuit.
  • the accumulator modules 26 By arranging the accumulator modules 26 so that they are exposed to water flowing past at least indirectly in the flooding space or along their two sides (port and starboard) and / or on the keel side, they can be optimally cooled in order to prevent excessive heating of the accumulator modules 26 during operation.
  • FIG. 4 shows an accumulator module 26 according to the invention, which can be used, for example, in the swimming and diving aid 10 according to the invention.
  • the module 26 comprises a moisture-proof housing 28 in which a plurality of battery cells (see FIG. 5) are arranged.
  • the housing 28 can have any shape; in the example shown it has a substantially cylindrical shape.
  • the housing 28 has an opening through which the battery cells can be inserted. The opening can be closed moisture-tight by a cover 29. It is conceivable that the cover 29 is glued, welded or non-detachably connected to the rest of the housing 28.
  • the cover 29 is detachably connected to the rest of the housing 28, a sealing element then preferably being arranged between the cover 29 and the upper edge of the housing 28, which delimits the opening.
  • External contacts 30 of the accumulator module 26 (a positive pole and a negative pole) are arranged on the outside of the housing 28.
  • Several accumulator cells 31 of the accumulator module 26 are shown in FIG.
  • the cells 31 preferably each have a substantially cylindrical shape.
  • the contacts (not visible) of the accumulator cells 31 are arranged on the end faces of the cylindrical accumulator cells 31.
  • the battery cells 31 are held in a two-part flap 32, 33, which is preferably made of plastic.
  • the parts 32, 33 of the folding encompass the accumulator cells 31 on opposite end sides.
  • the accumulator cells 31 can be held in a clamping manner in the two-part folding 32, 33, for example by means of a press fit.
  • the two parts 32, 33 of the folding can be braced against one another after the accumulator cells 31 have been arranged in the two-part folding 32, 33.
  • the contacts of the accumulator cells 31 can be electrically connected in series or in parallel to one another and led to the external contacts 30 of the accumulator module 26. By electrically connecting the cells 31, the desired values for voltage and current at the external contacts 30 can be achieved.
  • the contacts of the accumulator cells 31 are electrically connected to one another by means of a plurality of contacting plates 34 and are guided to the external contacts 30 of the accumulator module 26.
  • the contacting sheets 34 are attached to the parts 32, 33 of the folding. The attachment can be detachable or non-detachable.
  • the metal sheets 34 can be attached to the folding parts 32, 33 by caulking, gluing, welding, soldering, bracing or clamping.
  • the accumulator cells 31 with the foldings 32, 33 and the contacting sheets 34 form a separately manageable unit in which the cells 31 are held and electrically contacted and which can be inserted as a whole through the opening into the housing 28.
  • FIG. 6 shows a section through an accumulator module 26 according to the invention, the two-part folding 32, 33 not being shown.
  • the accumulator cells 31 can also be held in the housing 28 in some other way instead of the folding 32, 33. You can see the battery cells connected in series inside 31, which are in electrical contact with the external contacts 30.
  • a protective device 35 is arranged in the interior of the housing 28 and comprises a detection device 36 which is designed to detect a short circuit between the external contacts 30. In the event of a short circuit between the external contacts 30, the voltage between the two external contacts 30 or the conductor tracks (contact plates 34) leading there drops sharply, whereas the strength of the current I flowing through the external contacts 30 increases sharply.
  • the detection device 36 measures the current via a current measuring resistor (so-called shunt) R which is arranged in the current path and at which a voltage U which is dependent on the current I drops.
  • the measured voltage U is representative of the current intensity I. If the voltage U exceeds a predeterminable limit value, a short circuit between the external contacts 30 is assumed.
  • the protective device 35 preferably comprises an interruption device 37 which is designed to interrupt the current flow I via the external contacts 30 of the accumulator module 26 when a short circuit is detected between the external contacts 30.
  • the interruption device 37 comprises, for example, an electrical switching element 38, for example a transistor, which is controlled by a control signal 39 which is generated by the detection device 36 in the event of a detected short circuit. By activating the electrical switching element 38, the current flow I is interrupted (open position of the switching element 38 shown in dashed lines).
  • the protective device 35 is preferably designed as an electronic circuit, in particular as an integrated circuit (for example IC or ASIC). This makes the protective device 35 particularly small and can be arranged in the housing 28 of the accumulator module 26 without any problems.
  • the protective device 35 can also be designed in any other way. It is important that it has means for monitoring the current flow I via the external contacts 30 of the accumulator module 26 and for detecting a short circuit between the external contacts 30 when the monitored Current flow I exceeds a predeterminable limit value. How exactly the detection of the short circuit takes place in detail is not important for the invention.
  • the protective device 35 can comprise one or more fuses (not shown).
  • the fuse can be adapted to the current flow I that usually occurs when the electrical device is operated as intended. In this case, at least part of the current I flowing via the external contacts 30 flows via the fuse (s). If the maximum current flow occurring during normal operation (or a variable dependent on it or a variable representing the current flow) exceeds a certain value and / or for a certain period of time, the fuse triggers and thereby interrupts the current flow I via the external contacts 30 of the accumulator module 26 The fuse thus combines the detection device 36 and the interruption device 37 of the safety device 35 in a single component.
  • other protective devices for example in the form of a line circuit breaker, a self-resetting fuse or an electronic fuse, can also be used.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Akkumulatormodul (26) umfassend ein feuchtigkeitsdichtes Gehäuse (28), in dem mehrere Akkumulatorzellen (31) angeordnet sind, deren Kontakte miteinander elektrisch verschaltet sind und die zu Außenkontakten (30) des Akkumulatormoduls (26) geführt sind, die an der Außenseite des Gehäuses (28) angeordnet sind. Um auf möglichst einfache und effiziente Weise einen Kurzschluss zwischen den Außenkontakten (30) des Akkumulatormoduls (26) detektieren zu können, wird vorgeschlagen, dass im Inneren des Gehäuses (28) eine Schutzeinrichtung (35) angeordnet ist, die eine Detektionseinrichtung (36) umfasst, die ausgebildet ist, einen Kurzschluss zwischen den Außenkontakten (30) zu detektieren. Außerdem betrifft die Erfindung eine Schwimm- und Tauchhilfe (10) mit einem solchen Akkumulatormodul (26).

Description

Akkumulatormodul und Schwimm- und Tauchhilfe mit einem solchen Akkumulatormodul
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Akkumulatormodul umfassend ein feuchtigkeitsdichtes Gehäuse, in dem mehrere Akkumulatorzellen angeordnet sind, deren Kontakte miteinander elektrisch verschaltet sind und die zu Außenkontakten des Akkumulatormoduls geführt sind, die an der Außenseite des Gehäuses angeordnet sind.
Ferner betrifft die Erfindung eine Schwimm- und Tauchhilfe mit einem Rumpf, der einen Strömungskanal und an seiner Oberseite eine Auflagefläche für einen Oberkörper eines Benutzers der Schwimm- und Tauchhilfe aufweist. Dem Strömungskanal ist eine elektromotorisch betriebene Antriebseinheit, insbesondere ein Propeller, zugeordnet. Ferner sind an der Schwimm- und Tauchhilfe Haltegriffe angebracht, die zum Festhalten des Benutzers ausgebildet sind. An den Haltegriffen sind Bedienelementen zur Steuerung der Antriebseinheit durch den Benutzer angeordnet. Eine solche Schwimm- und Tauchhilfe ist bspw. aus der DE 10 2017 101 146 A1 bekannt.
Elektrisch betriebene mobile Geräte beziehen ihre Energie in der Regel aus aufladbaren Batterien, die als Akkumulatoren bezeichnet werden. Aufgrund des häufig erforderlichen hohen Energiebedarfs werden hierfür überwiegend Lithium- lonen-Zellen verwendet, da diese eine recht hohe Energiedichte aufweisen bzw. bei diesen das Verhältnis von Energiedichte zu Preis sehr gut ist.
In vielen Anwendungen wird neben einer hohen Kapazität auch eine hohe Leistung gefordert. Die Akkumulatorzellen müssen folglich einen hohen Storm liefern können und entsprechend miteinander verschaltet sein. Die elektrischen Anschlüsse einer Akkumulatorzelle sind außen an einem Gehäuse der Akkumulatorzelle frei zugänglich angeordnet, da dies für die Verschaltung der Zellen zu dem Akkumulatormodul erforderlich ist. Im Falle eines Kurzschlusses fließen sehr hohe Ströme zwischen den Kontakten der Akkumulatorzellen, welche häufig zu Überhitzung (Defekt) und einem Inbrandsetzen der Zellen bzw. letztendlich des gesamten elektrischen Geräts führen können, das durch die Akkumulatorzellen mit elektrischer Energie versorgt wird. Ein Kurzschluss kann bspw. durch das Eindringen von Feuchtigkeit, insbesondere Salz- bzw. Meerwasser, ausgelöst werden. Dies kann insbesondere bei Verwendung des Akkumulatormoduls in einem Wasserfahrzeug zum Einsatz im Meerwasser und bei einem sportlichen, dynamischen Betrieb des Wasserfahrzeugs über und unter Wasser passieren, wie dies bspw. bei einer Schwimm- und Tauchhilfe der eingangs genannten Art der Fall ist.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Bauformen von Akkumulatorzellen bekannt. Beispielhaft sollen hier die Li-Ionen Akkumulatorzellen mit im Wesentlichen zylindrischer Bauform (z.B. Typ 18650 oder VL41M) sowie auf Akkumulatorzellen mit im Wesentlichen rechteckiger Bauform (z.B. Pouch-Zellen) verwiesen werden. Allen Bauformen ist gemeinsam, dass die Kontaktpole außen frei zugänglich sind. Ein Kontakt bzw. eine Überbrückung dieser Pole mit einem leitfähigen Material (z.B. Salzwasser) führt zwangsläufig zu einem Kurzschluss und starker Erwärmung der Akkumulatorzelle bis hin zum Brand. Die Akkumulatorzellen können in zylindrische, rechteckige oder beliebig anders geformte Gehäuse von Akkumulatormodulen eingesetzt werden.
Um einen Kurzschluss zwischen den Anschlüssen der Akkumulatorzellen zu verhindern, ist es bekannt, die Akkumulatorzellen in einem feuchtigkeitsdichten Gehäuse des Akkumulatormoduls anzuordnen. Dabei sind allerdings auch hier die elektrischen Anschlüsse des Akkumulatormoduls als Außenkontakte an die Außenseite des Modulgehäuses geführt. Um hier wiederum einen Kurzschluss zwischen den Außenkontakten zu verhindern, ist das Akkumulatormodul seinerseits in einem wasserdicht verschließbaren Aufnahmebehältnis im Rumpf oder an einer anderen Stelle des Wasserfahrzeugs angeordnet.
Selbst bei einer sorgfältigen Ausgestaltung und Realisierung des feuchtigkeitsdichten Aufnahmebehältnisses für das Akkumulatormodul kann es über einen längeren Zeitraum hinweg und/oder bei der hohen fahrdynamischen Belastung des Wasserfahrzeugs zum Eindringen von Meerwasser in das Aufnahmebehältnis kommen. In der Folge kann es zu einem Kurzschluss zwischen den Außenkontakten des Modulgehäuses, zu einer Erhitzung des Akkumulatormoduls und sogar zu einem Brand kommen.
Bestimmte Akkutechnologien (z.B. Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien, LiFePC ) sind zwar sicherer, haben aber eine deutlich geringere Energiedichte und sind daher nur in wenigen Fällen eine praktikable Alternative. Insbesondere im Fall einer fahrdynamisch sehr anspruchsvollen Schwimm- und Tauchhilfe für einen Über- und Unterwasserbetrieb sind besonders leistungsstarke Akkumulatoren erwünscht und bieten deshalb die LiFePC -Batterien keine Alternative.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Akkumulatormodul der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass das Überhitzen und Inbrandsetzen des Akkumulatormoduls bzw. des damit versorgten elektrischen Geräts, bspw. der Schwimm- und Tauchhilfe der eingangs genannten Art, im Falle eines Kurzschlusses auf einfache Weise wirksam verhindert werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Akkumulatormodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Schwimm- und Tauchhilfe mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 13 vorgeschlagen. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass im Inneren des Gehäuses des Akkumulatormoduls der eingangs genannten Art eine Schutzeinrichtung angeordnet ist, die eine Detektionseinrichtung umfasst, die ausgebildet ist, einen Kurzschluss zwischen den Außenkontakten zu detektieren. Dies hat den Vorteil, dass das erfindungsgemäße Akkumulatormodul mit den in dem Gehäuse angeordneten Akkumulatorzellen und der Schutzeinrichtung als eine Einheit gehandhabt und in eine entsprechende, dafür vorgesehene Aufnahme in dem elektrischen Gerät eingesetzt werden kann. Das feuchtigkeitsdichte Gehäuse sorgt dafür, dass möglichst kein Wasser in das Innere des Gehäuses zu den Akkumulatorzellen gelangen kann. Sollten die Außenkontakte des Gehäuses kurzgeschlossen werden, wird dies durch die integrierte Schutzreinrichtung sicher und zuverlässig detektiert, so dass frühzeitig entsprechende Gegen- oder Warnmaßnahmen eingeleitet werden können. Denkbar wäre im Falle eines detektierten Kurzschlusses bspw. die Ausgabe eines akustischen und/oder optischen Warnsignals an den Benutzer des elektrischen Geräts, das Umschalten in einen Notlaufbetrieb und/oder ein Abschalten des Akkumulatormoduls, an dessen Außenkontakten ein Kurzschluss detektiert wurde. Falls das elektrische Gerät über mehrere Akkumulatormodule verfügt, können die übrigen Module, an denen kein Kurzschluss detektiert wurde, weiter betrieben werden. Die Anordnung der Schutzeinrichtung in dem Modulgehäuse hat zudem den Vorteil, dass die Schutzeinrichtung im Regelfall vor Feuchtigkeit geschützt ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Schutzeinrichtung eine Unterbrechungseinrichtung umfasst, die ausgebildet ist, bei Detektion eines Kurzschlusses zwischen den Außenkontakten einen Stromfluss über die Außenkontakte des Akkumulatormoduls zu unterbrechen. Auf diese Weise kann schnell und effektiv ein Überhitzen des Akkumulatormoduls verhindert werden. Zudem hat die Anordnung der Unterbrechungseinrichtung in dem Modulgehäuse den Vorteil, dass die Unterbrechungseinrichtung im Regelfall vor Feuchtigkeit geschützt ist und ihrerseits nicht durch Feuchtigkeit überbrückt oder in ihrer Funktion beeinträchtigt werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Schutzeinrichtung eine oder mehrere Schmelzsicherungen umfasst. Die
Schmelzsicherung kann an den beim bestimmungsgemäßen Betrieb des elektrischen Geräts üblicherweise auftretenden Stromfluss angepasst werden. Dabei fließt zumindest ein Teil des über die Außenkontakte fließenden Stroms über die Schmelzsicherung(en). Wenn der beim bestimmungsgemäßen Betrieb auftretende maximale Stromfluss (oder eine davon abhängige bzw. eine den Stromfluss repräsentierende Größe) um einen bestimmten Wert und/oder für eine bestimmte Zeitdauer überschritten wird, löst die Schmelzsicherung aus und unterbricht dadurch den Stromfluss über die Außenkontakte des Akkumulatormoduls. Die
Schmelzsicherung vereint somit die Detektionseinrichtung und die
Unterbrechungseinrichtung der Sicherheitseinrichtung. Die Verwendung einer oder mehrerer Schmelzsicherungen stellt eine besonders einfache und kostengünstige aber sehr zuverlässige Möglichkeit zur Realisierung der Erfindung dar. Durch Verwendung mehrerer verschiedener parallel geschalteter Schmelzsicherungen könnte auch eine stufenweise Reduktion der von dem Akkumulatormodul abgegebenen Leistung realisiert werden. Statt einer Schmelzsicherung können auch andere Schutzeinrichtungen, bspw. in Form eines Leitungsschutzschalters, einer selbstrückstellenden Sicherung oder einer elektronischen Sicherung, verwendet werden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Schutzeinrichtung eine elektronische Schaltung umfasst. Diese ist vorzugweise als eine integrierte Schaltung ausgebildet. In diesem Sinne wird vorgeschlagen, dass die elektronische Schaltung Mittel zur Überwachung eines Stromflusses über die Außenkontakte des Akkumulatormoduls und zur Detektion eines Kurzschlusses zwischen den Außenkontakten aufweist, wenn der überwachte Stromfluss einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet. Die elektronische Schaltung kann als Detektionseinrichtung einen Operationsverstärker zum Vergleichen des aktuellen Werts des über die Außenkontakte fließenden Stroms (oder einer davon abhängigen bzw. einer den Stromfluss repräsentierenden Größe) mit einem vorgebbaren Grenzwert und ggf. als Unterbrechungseinrichtung ein elektrisches Schaltelement, bspw. in Form eines Transistors, umfassen. Sobald der aktuelle Wert des über die Außenkontakte fließenden Stroms (bzw. der entsprechenden Größe) den Grenzwert überschreitet oder unterschreitet, gibt der Operationsverstärker ein Ansteuersignal zur Ansteuerung des elektrischen Schaltelements aus, sodass dieses öffnet und den Stromfluss unterbricht. Es ist denkbar, dass der über die Außenkontakte fließende elektrische Strom nicht unmittelbar über das elektrische Schaltelement, sondern bspw. über einen Leistungsschalter fließt, der über das elektrische Schaltelement angesteuert wird. Ferner ist es denkbar, dass die elektronische Schaltung mittels eines Prozessors und eines darauf ablaufenden Computerprogramms softwaremäßig realisiert wird. Auch bei dieser Ausführungsform ist es von besonderem Vorteil, dass die elektrische Schaltung durch das Modulgehäuse vor Feuchtigkeit geschützt ist.
Die Akkumulatorzellen können eine beliebige Form aufweisen und zu Akkumulatormodulen beliebiger Form zusammengesetzt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird jedoch vorgeschlagen, dass die Akkumulatorzellen jeweils eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweisen und die Kontakte der Akkumulatorzellen an endseitigen Stirnflächen der zylindrischen Akkumulatorzellen angeordnet sind. Vorteilhafterweise sind die Akkumulatorzellen in einer zweiteiligen Halterung, die vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist, gehalten, wobei die Teile der Halterung die Akkumulatorzellen an gegenüberliegenden Endseiten umfassen. Dies hat den Vorteil, dass zwischen den einzelnen Akkumulatorzellen Hohlräume gebildet sind, die zur Kühlung der Akkumulatorzellen während des Betriebs des elektrischen Geräts dienen können, das mit dem Akkumulatormodul zur Energieversorgung versehen ist. Vorzugsweise sind die Hohlräume mit Luft gefüllt. Es ist wäre jedoch auch denkbar, dass die Hohlräume mit einem Material mit höher Wärmeleitfähigkeit als Luft ausgefüllt sind, z.B. einem Kunststoff (Polyethylen (PE), Polyetheretherketon (PEEK), Polyamide (Nylon, Perlon) oder Polyimide (PI)).
Vorzugsweise sind die Akkumulatorzellen in der zweiteiligen Halterung klemmend gehalten und/oder die zwei Teile der Halterung sind nach dem Anordnen der Akkumulatorzellen in der zweiteiligen Halterung gegeneinander verspannt. In dem ersten Fall können die Akkumulatorzellen durch Presspassung in entsprechende Aufnahmevertiefungen der Halteteile eingesetzt werden und sind darin dann mittels Reibschluss gehalten. In dem zweiten Fall können die gegenüberliegenden Endseiten der Akkumulatorzellen in die Halteteile eingesetzt und die Halteteile dann gegeneinander verspannt werden, bspw. indem mindestens eine Gewindestange der Länge nach (parallel zur Längserstreckung der zylinderförmigen Akkumulatorzellen) durch das Akkumulatormodul hindurchgeführt und an den Außenseiten der Halteteile gesichert ist, bspw. mittels einer Mutter. Andere Spannmechanismen zum Verspannen der Halteteile gegeneinander könnten ebenfalls verwendet werden.
Bevorzugt sind die Kontakte der Akkumulatorzellen mittels mehrerer Kontaktierungsbleche miteinander elektrisch verschaltet und zu den Außenkontakten des Akkumulatormoduls geführt. Die Akkumulatorzellen können in Reihe oder parallel oder teilweise in Reihe und teilweise parallel verschaltet sein. Ziel beim Verschalten der Zellen ist es, ein Akkumulatormodul mit einer an den Außenkontakten anliegenden gewünschten Spannung und einem über die Außenkontakte fließenden gewünschten Strom zu erhalten. Die Spannung und der Strom des Akkumulatormoduls ist auf die elektrischen Anforderungen des elektrischen Geräts angepasst, das mit dem Akkumulatormodul mit elektrischer Energie versorgt wird. Es ist denkbar, dass das elektrische Gerät mehr als ein erfindungsgemäßes Akkumulatormodul aufweist. Dabei können die verschiedenen Akkumulatormodule in Reihe oder parallel oder teilweise in Reihe und teilweise parallel miteinander verschaltet sein. Bei einem Akkumulatormodul zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Schwimm- und Tauchhilfe als einziges Akkumulatormodul kann dieses bspw. eine Spannung von 48 V, eine elektrische Ladung von 42 Ah und eine Kapazität von 2,0 kWh aufweisen. Je nach Art und elektrischen Eigenschaften der verwendeten Akkumulatorzellen, werden diese in Reihe und/oder parallel miteinander verschaltet. Die an der Außenseite des Modulgehäuses angeordneten Außenkontakte können mittels einer wasserdichten Durchführung mit den Akkumulatorzellen bzw. den Kontaktblechen kontaktiert sein. Es wäre aber auch denkbar, dass ein Teil der Kontaktbleche durch eine wasserdichte Durchführung nach außen an die Außenseite des Modulgehäuses geführt ist und die Außenkontakte bildet.
Vorteilhafterweise sind die Kontaktierungsbleche an den Teilen der Halterung befestigt. So wäre es beispielsweise denkbar, dass die Kontaktierungsbleche durch Verstemmen, Kleben, Schweißen, Löten, Verspannen oder Klemmen an den Halterungsteilen befestigt sind. Auf diese Weise können die Akkumulatorzellen mittels der Halterungsteile aneinander befestigt und gleichzeitig in der gewünschten Art und Weise mittels der an den Halterungsteilen befestigten Kontaktierungsbleche miteinander elektrisch verschaltet werden. Die aneinander befestigten und miteinander verschalteten Akkumulatorzellen können als Einheit in das Modulgehäuse eingesetzt, und das Gehäuse kann dann wasserdicht verschlossen werden. Beim Einsetzen der Einheit in das Gehäuse wird sie entweder automatisch mit den Außenkontakten kontaktiert oder aber Teile der Kontaktbleche der Einheit gleiten beim Einsetzen automatisch in die für die Außenkontakte vorgesehenen Positionen und bilden die Außenkontakte.
Das erfindungsgemäße Akkumulatormodul ist ganz besonders gut für einen Einsatz in einem Wasserfahrzeug, insbesondere in der Form der erfindungsgemäßen Schwimm- und Tauchhilfe, zum Betrieb eines Elektromotors und zum Antrieb einer Antriebseinheit des Wasserfahrzeugs geeignet. Durch den Antrieb der Antriebseinheit wird ein Vortrieb und/oder eine Steuerung des Wasserfahrzeugs realisiert. Der Betrieb der hochdynamische Betrieb der Schwimm- und Tauchhilfe über und unter Wasser in Süß- und Salzwasser erfordert ein besonders sicheres und zuverlässiges Akkumulatormodul zur Energieversorgung des Elektromotors. Das Akkumulatormodul mit seinem feuchtigkeitsdichten Gehäuse ist seinerseits in einem Aufnahmebehältnis in dem Rumpf oder an einer anderen Stelle der Schwimm- und Tauchhilfe angeordnet und mit der Elektrik des Wasserfahrzeugs kontaktiert. Das Aufnahmebehältnis kann vorzugsweise feuchtigkeitsdicht verschlossen werden, bspw. mittels eines Deckels und einer Dichtung. Aus Gründen einer besseren Wärmeableitung kann das Aufnahmebehältnis mit dem darin angeordneten Akkumulatormodul in dem Strömungskanal, an diesen angrenzend oder an einer anderen Stelle in der Schwimm- und Tauchhilfe in Kontakt mit dem umgebenden Wasser angeordnet sein. Zudem werden die erfindungsgemäßen Schwimm- und Tauchhilfen in der Regel hochdynamisch über und unter Wasser in Süß- und Salzwasser betrieben. Durch den dadurch entstehenden hydrostatischen Druck kann Wasser in das Aufnahmebehältnis eindringen und dort zu Kriechströmen oder einem Kurzschluss zwischen den Außenkontakten des Akkumulatormoduls führen. Diese werden durch die Schutzeinrichtung in dem Modulgehäuse detektiert und evtl geeignete Gegen- oder Schutzmaßnahmen eingeleitet.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Dabei können die im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen und/oder gezeigten Merkmale auch in beliebig anderer Weise miteinander kombiniert werden, als in den Figuren dargestellt. Die Figuren zeigen:
Figur 1 eine erfindungsgemäße Schwimm- und Tauchhilfe in einer perspektivischen Ansicht von hinten;
Figur 2 die Schwimm- und Tauchhilfe aus Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht von schräg vorne;
Figur 3 eine erfindungsgemäße Schwimm- und Tauchhilfe in einer Seitenansicht;
Figur 4 ein erfindungsgemäßes Akkumulatormodul in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben;
Figur 5 mehrere Akkumulatorzellen eines erfindungsgemäßen Akkumulatormoduls in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben; und
Figur 6 ein erfindungsgemäßes Akkumulatormodul in einer Schnittansicht.
Figur 1 zeigt in perspektivischer Ansicht von hinten eine Schwimm- und Tauchhilfe 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. In Figur 2 ist die in Figur 1 gezeigte Schwimm- und Tauchhilfe 10 in einer perspektivischen Seitenansicht von vorne dargestellt.
Die Schwimm- und Tauchhilfe 10 weist einen Rumpf 11 auf. Der Rumpf 11 ist aus einem Oberteil 11.6 und einem in Figur 2 gezeigten Unterteil 11.4 zusammengesetzt. Selbstverständlich kann der Rumpf 11 auch einteilig ausgebildet sein, wobei dann vorzugsweise an der Oberseite des Rumpfes 11 eine wasserdicht verschließbare Wartungsklappe vorhanden ist. Das Oberteil 11.6 ist im vorderen Bereich der Schwimm- und Tauchhilfe 10 mit zwei Haltegriffen 16 versehen, die beidseitig des Rumpfes 11 angeordnet sind und an denen sich ein Benutzer der Schwimm- und Tauchhilfe 10 während des bestimmungsgemäßen Betriebs festhalten kann. An den Haltegriffen 16 sind Bedienelemente 16.1 zum Steuern der Schwimm- und Tauchhilfe 10 durch den Benutzer angebracht. Insbesondere kann hier die Leistung eines Elektromotors der Schwimm- und Tauchhilfe 10 variiert werden. Vorzugsweise ist an einem der Haltegriffe 16 ein Bedienelement zum Erhöhen der Motordrehzahl und an dem anderen Haltegriff 16 ein Bedienelement zum Verringern der Motordrehzahl angeordnet.
An einem der Haltegriffe 16 ist zusätzlich ein Schaltelement 16.2 und an dem anderen Haltegriff 16 ein Umschaltelement 16.3 angeordnet. Der Benutzer, der sich an den Haltegriffen 16 festhält, liegt während des bestimmungsgemäßen Betriebs mit seinem Oberkörper auf einer Auflagefläche 11.3 an der Oberseite des Rumpfes 11 auf, wobei sich die Auflagefläche 11.3 in etwa von der Mitte des Rumpfes 11 nach hinten erstreckt. Die Auflagefläche 11.3 ist insbesondere in einem Bereich hinter einem Display 20 auf dem Oberteil 11.6 angeordnet. In dieser Position kann der Benutzer während des bestimmungsgemäßen Betriebs der Schwimm- und Tauchhilfe 10 auf besonders ergonomische Weise das in seinem Sichtfeld befindliche Display 20 ablesen und die in Griffweite befindlichen Bedienelemente 16.1, das Schaltelement 16.2 und das Umschaltelement 16.3 bedienen. Eine Steuerung der Schwimm- und Tauchhilfe 10 nach links und rechts bzw. nach oben und unten erfolgt vorzugsweise durch Gewichtsverlagerung durch den Benutzer während er sich an den Handgriffen 16 festhält. An der Auflagefläche 11.3 ist eine Halterung 11.7 zur Befestigung eines Gurtsystems angebracht, mit dem sich der Benutzer an der Schwimm- und Tauchhilfe 10 angurten kann. Dadurch ist ein dynamischer und gleichzeitig besonders ermüdungsfreier Betrieb der Schwimm- und Tauchhilfe 10 möglich.
Vor der Auflagefläche 11.3 ist ein Verschluss 12.1 für eine dahinterliegende Ladebuchse angeordnet. Über die Ladebuchse können in dem Rumpf 11 angeordnete Akkumulatoren aufgeladen werden. Die Akkumulatoren umfassen vorzugsweise mehrere miteinander verschaltete Akkumulatorzellen 31 (vgl. Figuren 5 und 6), die ein Akkumulatormodul 26 bilden. Die Akkumulatorzellen 31 sind vorzugsweise als Lithium-Ionen-Akkus ausgebildet. Die Akkumulatorzellen 31 sind in einem feuchtigkeitsdichten Gehäuse 28 des Akkumulatormoduls 26 angeordnet (vgl. Figuren 4 und 6).
Seitlich am Rumpf 11 können Tragegriffe 11.2 angeordnet sein, an denen die Schwimm- und Tauchhilfe 10 außerhalb des Wassers getragen werden kann. In Fahrtrichtung vor dem Display 20 und zwischen den beiden Haltegriffen 16 kann eine abnehmbare Abdeckhaube 14 an dem Rumpf 11 befestigt sein. Seitlich sind, wie in Figur 2 gezeigt, Entlüftungsöffnungen 15.1 in der Abdeckhaube 14 vorgesehen, welche mit einem in dem Rumpf 11 vorgesehenen Flutungsraum verbunden sein können.
Wie Figur 2 zu entnehmen ist, können im Bereich des Bugs 11.1 oder an einer sonst geeigneten Stelle am Rumpf Wassereintrittsöffnungen 15.2 vorgesehen sein, durch welche Wasser in den Flutungsraum einströmen kann. Der Flutungsraum kann dazu über die Entlüftungsöffnungen 15.1 die vorzugsweise der Abdeckhaube 14 vorhanden sind, entlüftet werden. Durch den mit Wasser gefüllten Flutungsraum wird der Auftrieb der Schwimm- und Tauchhilfe 10 so eingestellt, dass eine vorgegebene Auftriebskraft erhalten bleibt, so dass ohne große Anstrengungen sowohl ein Schwimm- als auch ein Tauchbetrieb möglich ist.
An dem in Figur 1 gezeigten Heck 11.5 oder an einer sonst geeigneten Stelle des Rumpfes der Schwimm- und Tauchhilfe 10 können vorzugsweise durch Lamellen abgedeckte Wasseraustrittsöffnungen 15.3 angebracht sein, die ebenfalls mit dem Flutungsraum in Verbindung stehen. Der Flutungsraum wird, sobald die Schwimm- und Tauchhilfe 10 in das Wasser gesetzt wird, mit Wasser geflutet, das durch die Wassereintrittsöffnungen 15.2 und Wasseraustrittsöffnungen 15.3 eindringt. Sobald die Schwimm- und Tauchhilfe 10 in den Fährbetrieb übergeht, wird in dem Flutungsraum eine Strömung erzeugt. Dabei tritt das Wasser durch die Wassereintrittsöffnungen 15.2 in den Flutungsraum ein, durchströmt den Flutungsraum und umspült dabei in dem Flutungsraum möglicherweise angeordnete elektrische Baueinheiten, wie beispielsweise einen Elektromotor zum Antrieb einer Antriebseinheit, insbesondere eines Propellers, der Schwimm- und Tauchhilfe 10 oder die zugehörigen Akkumulatoren. Dabei nimmt das Wasser die Verlustleistung (Wärme) der elektrischen Baueinheiten auf, transportiert sie ab und kühlt so die Baueinheiten. Nach dem Durchströmen des Flutungsraums verlässt das Wasser diesen durch die Wasseraustrittsöffnungen 15.3, die symmetrisch beidseitig eines Strahlaustritts 17 eines Strömungskanals 18 angeordnet sein können.
In dem Strömungskanal 18 ist wie in Figur 3 gezeigt die Antriebseinheit der Schwimm- und Tauchhilfe 10 angeordnet, welche Wasser ansaugt und hinten aus dem Strahlaustritt 17 ausstößt, wodurch die Schwimm- und Tauchhilfe 10 einen Schub nach vorne erhält.
In dem Strömungskanal 18 kann ausgangsseitig im Bereich des Strahlaustritts 17 ein Strömungsstator 18.2 angeordnet sein, welcher einer Rotation des durch den Strömungskanal 18 strömenden Wassers entgegenwirkt, so dass das Wasser aus dem Strömungskanal 18 möglichst rotationsfrei aus dem Strahlaustritt 17 ausströmt. Die Rotationsbewegung des Wassers wird dabei in eine lineare Bewegung umgewandelt und dient damit dem Antrieb der Schwimm- und Tauchhilfe 10.
Der Rumpf 11 der Schwimm- und Tauchhilfe 10 ist vorzugsweise aus einem Kunststoff oder aus einem Verbundwerkstoff gefertigt. Dadurch weist die Schwimm- und Tauchhilfe 10 ein geringes Gewicht auf, sodass sie außerhalb des Wassers von einer einzelnen Person getragen werden kann. Eine den vorderen Bereich des Bugs 11.1 ausbildende Bugspitze 11.8 ist aus einem elastischen Material, beispielsweise aus Gummi oder Silikon, gefertigt. Dadurch wird die Stoßbelastbarkeit der Schwimm- und Tauchhilfe 10 im Bereich des Bugs 11.1 erhöht.
Figur 3 zeigt die erfindungsgemäße Schwimm- und Tauchhilfe 10 in einer Seitenansicht. Der Strömungskanal 18 erstreckt sich von einer Einströmöffnung 21 im Bereich des Bugs 11.1 bis zum Strahlaustritt 17 im Heckbereich des Rumpfes 11. Die Einströmöffnung 21 erstreckt sich dabei ausgehend von einem Mittenbereich des Rumpfes 11 in Richtung zum Bug 11.1. In dem Strömungskanal 18, der im Bereich der Einströmöffnung 21 und des Strahlaustritts 17 leicht nach unten gekrümmt ist, sind eine Antriebseinheit 22, welche die Form eines Propellers haben kann, sowie der Strömungsstator 18.2, ein Elektromotor 23 und ein Motorsteuergerät 24 angeordnet. Der Strömungsstator 18.2 ist ortsfest mit dem Rumpf 11 verbunden. Selbstverständlich können der Elektromotor 23 und das Motorsteuergerät 24 auch außerhalb des Strömungskanals 18 an einer beliebig anderen Stelle im Rumpf 11 bspw. im Flutungsraum angeordnet sein.
Der Strömungskanal 18 kann einstückig in dem Rumpf 11 gebildet sein. Im dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Strömungskanal 18 von dem Oberteil 11.6 und dem Unterteil 11.4 begrenzt. Die Bauteile sind mittels geeigneter Befestigungsmittel miteinander verbunden. Für die Wartung der Antriebseinheit 22, des Elektromotors 23 und des Motorsteuergeräts 24 kann der Strömungskanal 18 durch Abnehmen des Unterteils 11.4 zugänglich gemacht werden. Unterhalb der Antriebseinheit 22, des Elektromotors 23 und des Motorsteuergeräts 24 kann aber auch eine Wartungsklappe oder dergleichen vorgesehen sein, über die Zugang zu den Bauteilen im Strömungskanal 18 besteht.
Im Bereich des Bugs 11.1 des Rumpfes 11 kann in der Unterseite ein Aufnahmebehältnis 25 ausgebildet sein, in dem das mindestens eine Akkumulatormodul 26 angeordnet ist. In einer bevorzugten Erfindungsvariante ist das zumindest eine Akkumulatormodul 26 im Flutungsraum zu Kühlzwecken untergebracht. In dem gezeigten Beispiel sind zwei Akkumulatormodule 26 vorgesehen. Das Aufnahmebehältnis 25 ist mittels einer Wartungsklappe 27 oder dergleichen wasserdicht verschließbar. Trotz des wasserdichten Verschlusses kann es aufgrund des hochdynamischen Betriebs der Schwimm- und Tauchhilfe über und unter Wasser zu einem Eindringen von geringen Mengen an Wasser in das Aufnahmebehältnis 25 kommen. Insbesondere im Fall von Meer- oder Salzwasser kann eindringende Feuchtigkeit einen Kurzschluss an Außenkontakten an der Außenseite der Gehäuse der Akkumulatormodule 26 hervorrufen. Wie nachfolgend noch ausführlich beschrieben wird, sind die erfindungsgemäßen Akkumulatormodule 26 in besonderer Weise ausgestaltet, um einen Kurzschluss frühzeitig zu erkennen und einen Schaden der Akkumulatormodule 26 durch den Kurzschluss zu verhindern.
Durch eine Anordnung der Akkumulatormodule 26 sodass sie im Flutungsraum oder längs ihrer beiden Seiten (backbord und steuerbord) und/oder kielseitig zumindest mittelbar vorbeiströmendem Wasser ausgesetzt sind, können sie optimal gekühlt werden, um eine übermäßige Erwärmung der Akkumulatormodule 26 während des Betriebs zu verhindern.
In Figur 4 ist ein erfindungsgemäßes Akkumulatormodul 26 gezeigt, das bspw. in der erfindungsgemäßen Schwimm- und Tauchhilfe 10 eingesetzt werden kann. Das Modul 26 umfasst ein feuchtigkeitsdichtes Gehäuse 28, in dem mehrere Akku mulatorzellen (vgl. Figur 5) angeordnet sind. Das Gehäuse 28 kann eine beliebige Form aufweisen; in dem gezeigten Beispiel hat es eine im Wesentlichen zylindrische Form. Das Gehäuse 28 weist eine Öffnung auf, durch die die Akkumulatorzellen eingesetzt werden können. Die Öffnung ist durch einen Deckel 29 feuchtigkeitsdicht verschließbar. Es ist denkbar, dass der Deckel 29 mit dem restlichen Gehäuse 28 verklebt, verschweißt oder in sonstiger Weise unlösbar verbunden ist. Ebenso ist es denkbar, dass der Deckel 29 lösbar mit dem restlichen Gehäuse 28 verbunden ist, wobei dann vorzugsweise ein Dichtungselement zwischen dem Deckel 29 und dem oberen Rand des Gehäuses 28, der die Öffnung begrenzt, angeordnet ist. An der Außenseite des Gehäuses 28 sind Außenkontakte 30 des Akkumulatormoduls 26 (ein Pluspol und ein Minuspol) angeordnet. Mehrere Akkumulatorzellen 31 des Akkumulatormoduls 26 sind in Figur 5 gezeigt. Die Zellen 31 weisen vorzugsweise jeweils eine im Wesentlichen zylindrische Form auf. Die Kontakte (nicht sichtbar) der Akkumulatorzellen 31 sind an endseitigen Stirnflächen der zylindrischen Akkumulatorzellen 31 angeordnet. In dem gezeigten Beispiel sind die Akkumulatorzellen 31 in einer zweiteiligen Flalterung 32, 33 gehalten, die vorzugsweise aus Kunststoff besteht. Dabei umfassen die Teile 32, 33 der Flalterung die Akkumulatorzellen 31 an gegenüberliegenden Endseiten. Die Akkumulatorzellen 31 können in der zweiteiligen Flalterung 32, 33 bspw. mittels Presspassung klemmend gehalten sein. Alternativ oder zusätzlich können die zwei Teile 32, 33 der Flalterung nach dem Anordnen der Akkumulatorzellen 31 in der zweiteiligen Flalterung 32, 33 gegeneinander verspannt werden.
Die Kontakte der Akkumulatorzellen 31 können in Reihe oder parallel zueinander elektrisch verschaltet und zu den Außenkontakten 30 des Akkumulatormoduls 26 geführt sein. Durch das elektrische Verschalten der Zellen 31 können die gewünschten Werte für Spannung und Strom an den Außenkontakten 30 erreicht werden. Vorzugsweise sind die Kontakte der Akkumulatorzellen 31 mittels mehrerer Kontaktierungsbleche 34 miteinander elektrisch verschaltet und zu den Außenkon takten 30 des Akkumulatormoduls 26 geführt. Bevorzugt sind die Kontaktierungs bleche 34 an den Teilen 32, 33 der Flalterung befestigt. Dabei kann die Befestigung lösbar oder unlösbar sein. Die Bleche 34 können durch Verstemmen, Kleben, Schweißen, Löten, Verspannen oder Klemmen an den Flalterungsteilen 32, 33 befestigt sein.
Die Akkumulatorzellen 31 mit der Flalterung 32, 33 und den Kontaktierungsblechen 34 bilden eine separat handhabbare Einheit, in der die Zellen 31 gehalten und elektrisch kontaktiert sind und die als Ganzes durch die Öffnung in das Gehäuse 28 eingesetzt werden kann.
In Figur 6 ist ein Schnitt durch ein erfindungsgemäßen Akkumulatormodul 26 gezeigt, wobei die zweiteilige Flalterung 32, 33 nicht dargestellt ist. Die Akkumulatorzellen 31 können statt der Flalterung 32, 33 auch auf andere Weise in dem Gehäuse 28 gehalten sein. Man erkennt im Inneren die in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen 31 , die mit den Außenkontakten 30 in einem elektrischen Kontakt stehen. Ferner ist im Inneren des Gehäuses 28 eine Schutzeinrichtung 35 angeordnet, die eine Detektionseinrichtung 36 umfasst, die ausgebildet ist, einen Kurzschluss zwischen den Außenkontakten 30 zu detektieren. Im Falle eines Kurzschlusses zwischen den Außenkontakten 30 sinkt die Spannung zwischen den beiden Außenkontakten 30 bzw. den dorthin führenden Leiterbahnen (Kontaktbleche 34) stark ab, wohingegen die Stärke des über die Außenkontakte 30 fließenden Stroms I stark ansteigt. In dem gezeigten Beispiel misst die Detektionseinrichtung 36 den Strom über einen im Strompfad angeordneten Strommesswiderstand (sog. Shunt) R, an dem eine von dem Strom I abhängige Spannung U abfällt. Die gemessene Spannung U ist repräsentativ für die Stromstärke I. Falls die Spannung U einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet, wird von einem Kurzschluss zwischen den Außenkontakten 30 ausgegangen.
Bevorzugt umfasst die Schutzeinrichtung 35 eine Unterbrechungseinrichtung 37, die ausgebildet ist, bei Detektion eines Kurzschlusses zwischen den Außenkontakten 30 den Stromfluss I über die Außenkontakte 30 des Akkumulatormoduls 26 zu unterbrechen. Die Unterbrechungseinrichtung 37 umfasst bspw. ein elektrisches Schaltelement 38, bspw. einen Transistor, der von einem Ansteuersignal 39 angesteuert wird, das von der Detektionseinrichtung 36 im Falle eines detektierten Kurzschlusses generiert wird. Durch Ansteuern des elektrischen Schaltelements 38 wird der Stromfluss I unterbrochen (gestrichelt dargestellte geöffnete Stellung des Schaltelements 38).
Die Schutzeinrichtung 35 ist vorzugsweise als eine elektronische Schaltung, insbesondere als eine integrierte Schaltung (z.B. IC oder ASIC), ausgebildet. Dadurch wird die Schutzeinrichtung 35 besonders kleinbauend und kann problemlos in dem Gehäuse 28 des Akkumulatormoduls 26 angeordnet werden. Die Schutzeinrichtung 35 kann auch auf beliebig andere Weise ausgebildet werden. Wichtig ist, dass sie Mittel zur Überwachung des Stromflusses I über die Außenkontakte 30 des Akkumulatormoduls 26 und zur Detektion eines Kurzschlusses zwischen den Außenkontakten 30 aufweist, wenn der überwachte Stromfluss I einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet. Wie genau die Detektion des Kurzschlusses im Detail erfolgt, ist für die Erfindung nicht bedeutsam.
In einem besonders einfachen, kostengünstigen und kleinbauenden Beispiel kann die Schutzeinrichtung 35 eine oder mehrere Schmelzsicherungen (nicht dargestellt) umfassen. Die Schmelzsicherung kann an den beim bestimmungsgemäßen Betrieb des elektrischen Geräts üblicherweise auftretenden Stromfluss I angepasst werden. Dabei fließt zumindest ein Teil des über die Außenkontakte 30 fließenden Stroms I über die Schmelzsicherung(en). Wenn der beim bestimmungsgemäßen Betrieb auftretende maximale Stromfluss (oder eine davon abhängige bzw. eine den Stromfluss repräsentierende Größe) einen bestimmten Wert und/oder für eine bestimmte Zeitdauer überschreitet, löst die Schmelzsicherung aus und unterbricht dadurch den Stromfluss I über die Außenkontakte 30 des Akkumulatormoduls 26. Die Schmelzsicherung vereint somit die Detektionseinrichtung 36 und die Unterbrechungseinrichtung 37 der Sicherheitseinrichtung 35 in einem einzigen Bauteil. Statt einer Schmelzsicherung können auch andere Schutzeinrichtungen, bspw. in Form eines Leitungsschutzschalters, einer selbstrückstellenden Sicherung oder einer elektronischen Sicherung, verwendet werden.

Claims

Ansprüche
1. Akkumulatormodul (26) umfassend ein feuchtigkeitsdichtes Gehäuse (28), in dem mehrere Akkumulatorzellen (31) angeordnet sind, deren Kontakte miteinander elektrisch verschaltet sind und die zu Außenkontakten (30) des Akkumulatormoduls (26) geführt sind, die an der Außenseite des Gehäuses (28) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Gehäuses (28) eine Schutzeinrichtung (35) angeordnet ist, die eine Detektionseinrichtung (36) umfasst, die ausgebildet ist, einen Kurzschluss zwischen den Außenkontakten (30) zu detektieren.
2. Akkumulatormodul (26) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung (35) eine Unterbrechungseinrichtung (37) umfasst, die ausgebildet ist, bei Detektion eines Kurzschlusses zwischen den Außenkontakten (30) einen Stromfluss (I) über die Außenkontakte (30) des Akkumulatormoduls (26) zu unterbrechen.
3. Akkumulatormodul (26) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung (35) eine oder mehrere Schmelzsicherungen umfasst.
4. Akkumulatormodul (26) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung (35) eine elektronische Schaltung umfasst.
5. Akkumulatormodul (26) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung Mittel (35) zur Überwachung eines Stromflusses (I) über die Außenkontakte (30) des Akkumulatormoduls (26) und zur Detektion eines Kurzschlusses zwischen den Außenkontakten (30) aufweist, wenn der überwachte Stromfluss (I) einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet.
6. Akkumulatormodul (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Akkumulatorzellen (31) jeweils eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweisen und die Kontakte der Akkumulatorzellen (31) an endseitigen Stirnflächen der zylindrischen Akkumulatorzellen (31) angeordnet sind.
7. Akkumulatormodul (26) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Akkumulatorzellen (31) in einer zweiteiligen Halterung (32, 33), die vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist, gehalten sind, wobei die Teile (32, 33) der Halterung die Akkumulatorzellen (31) an gegenüberliegenden Endseiten umfassen.
8. Akkumulatormodul (26) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Akkumulatorzellen (31) in der zweiteiligen Halterung (32, 33) klemmend gehalten sind und/oder die zwei Teile (32, 33) der Halterung nach dem Anordnen der Akkumulatorzellen (31) in der zweiteiligen Halterung (32, 33) gegeneinander verspannt sind.
9. Akkumulatormodul (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte der Akkumulatorzellen (31) mittels mehrerer Kontaktierungsbleche (34) miteinander elektrisch verschaltet und zu den Außenkontakten (30) des Akkumulatormoduls (26) geführt sind.
10. Akkumulatormodul (26) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsbleche (34) an den Teilen (32, 33) der Halterung befestigt sind.
11. Akkumulatormodul (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Akkumulatormodul (26) zum Einsatz in einer Schwimm- und Tauchhilfe (10) zum Antrieb eines Elektromotors (23) zur Realisierung eines Vortriebs der Schwimm- und Tauchhilfe (10) ausgebildet ist.
12. Schwimm- und Tauchhilfe (10) mit einem Rumpf (11), der an seiner Unterseite einen Strömungskanal (18), dem eine elektromotorisch betriebene Antriebseinheit (22), insbesondere ein Propeller, zugeordnet ist, und an seiner Oberseite eine Auflagefläche (11.3) für einen Oberkörper eines Benutzers der Schwimm- und Tauchhilfe (10) aufweist, mit an der Schwimm- und Tauchhilfe (10) angebrachten Haltegriffen (16), die zum Festhalten des Benutzers ausgebildet sind, mit einem Akkumulatormodul (26) zur Energieversorgung der Antriebseinheit (22) und mit an den Haltegriffen (16) angeordneten Bedienelementen (16.1) zur Steuerung der Antriebseinheit (22) durch den Benutzer, dadurch gekennzeichnet, dass das Akkumulatormodul (26) der Schwimm- und Tauchhilfe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
13. Schwimm- und Tauchhilfe gemäß Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen der Ansprüche 1 bis 11.
EP20839029.4A 2019-12-27 2020-12-22 Akkumulatormodul und schwimm- und tauchhilfe mit einem solchen akkumulatormodul Pending EP4082087A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019135838.8A DE102019135838B4 (de) 2019-12-27 2019-12-27 Schwimm- und Tauchhilfe mit einem Akkumulatormodul
PCT/EP2020/087560 WO2021130194A2 (de) 2019-12-27 2020-12-22 Akkumulatormodul und schwimm- und tauchhilfe mit einem solchen akkumulatormodul

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4082087A2 true EP4082087A2 (de) 2022-11-02

Family

ID=74175820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20839029.4A Pending EP4082087A2 (de) 2019-12-27 2020-12-22 Akkumulatormodul und schwimm- und tauchhilfe mit einem solchen akkumulatormodul

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230043153A1 (de)
EP (1) EP4082087A2 (de)
DE (1) DE102019135838B4 (de)
WO (1) WO2021130194A2 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023116624A1 (de) * 2023-06-23 2024-12-24 Cayago Tec Gmbh Tauchfahrzeug

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006074896A1 (de) * 2005-01-13 2006-07-20 Rotinor Gmbh Motorwasserfahrzeug mit einer steuereinrichtung

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5094129B2 (ja) * 2007-01-11 2012-12-12 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 電池パック
CN107946536A (zh) * 2010-11-29 2018-04-20 马丁·克布勒 起动器锂电池和用于该锂电池的固态开关
DE102013100544B4 (de) * 2013-01-18 2022-03-03 Cayago Tec Gmbh Wasserfahrzeug mit Flutungsraum
DE102015100499B4 (de) * 2015-01-14 2021-04-08 Cayago Tec Gmbh Schwimm- und Tauchhilfe
DE102015117978A1 (de) * 2015-10-22 2017-04-27 Rwe Ag Mobiler elektrischer Speicher
DE102017101146A1 (de) * 2017-01-20 2018-07-26 Cayago Gmbh Schwimm- und Tauchhilfe mit einer Kamera
WO2018150672A1 (ja) * 2017-02-15 2018-08-23 株式会社村田製作所 電池パック、電子機器、車両、電動工具および電力貯蔵システム
DE102018101213A1 (de) * 2018-01-19 2019-07-25 CURF Technology GmbH Wechselakku für ein elektrisch angetriebenes Wasserfahrzeug

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006074896A1 (de) * 2005-01-13 2006-07-20 Rotinor Gmbh Motorwasserfahrzeug mit einer steuereinrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019135838A1 (de) 2021-07-01
WO2021130194A2 (de) 2021-07-01
DE102019135838B4 (de) 2025-10-09
US20230043153A1 (en) 2023-02-09
WO2021130194A3 (de) 2021-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112017000289B4 (de) Relaisvorrichtung und stromversorgungsvorrichtung
EP2945854B1 (de) Wasserfahrzeug mit flutungsraum
DE112009004800B4 (de) Brennstoffzellensystem, das an einem Fahrzeug montiert ist
EP2920060B1 (de) Boot mit elektroantrieb
DE102013217922B4 (de) Vorrichtung zum Verhindern einer Überladung einer Batterie
DE102017004632A1 (de) Ausgleichsbehälter und Kühlanlage umfassend solch einen Ausgleichsbehälter
DE102017107169B4 (de) Temperaturerfassungsvorrichtung
DE102017005314A1 (de) Energiespeicheranordnung und Kraftfahrzeug
DE102016107706B4 (de) Ansteuerungsvorrichtung für eine pyrotechnische Sicherungsvorrichtung
DE102019135838B4 (de) Schwimm- und Tauchhilfe mit einem Akkumulatormodul
DE60038000T2 (de) Schutzvorrichtung für Batteriezellen und Batterie mit einer solchen Vorrichtung
DE102015100365A1 (de) Sekundärbatteriesatz mit einem Überladungsschutz
WO2014095146A1 (de) Batteriezelle mit überwachungsschaltung
DE102009038168B4 (de) Stromüberbrückungselement zum lösbaren Schließen eines Stromkreises
DE102023105117A1 (de) Halbleiter-basierte sicherung zum sicheren trennen eines ladestrompfads
WO2016113265A1 (de) Schwimm- und tauchhilfe mit befestigungselementen
DE102007056413B4 (de) Spannmechanismus eines Taucher-Unterwasserfahrzeug und Taucher-Unterwasserfahrzeug mit diesem Spannmechanismus
DE60221110T2 (de) Vorrichtung an einem boot
DE102020201632B4 (de) Schaltungsanordnung und Verfahren zum Trennen einer Spannungsquelle von mindestens einem Verbraucher
DE102014100399B4 (de) Starterbatterie
DE102017222544B4 (de) Mehrspannungsbatterievorrichtung und Bordnetz für ein Kraftfahrzeug
DE202007019718U1 (de) Unterwasserfahrzeug für Taucher
DE102007056208A1 (de) Verteiler für ein elektrisches Bordnetz mit einer Luft-Metall-Batterie
EP1806280A1 (de) Aussenbordmotor für ein Boot
DE102015111881B4 (de) Bordnetzarchitektur für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20220727

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20241114