WO2009024122A2 - Vehicle driven by electric motor - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a vehicle which is driven exclusively by one or more electric motors and which has at least one exchangeable and rechargeable battery for supplying energy to these electric motors.
  • hybrid vehicles which have one or more electric motors in addition to an internal combustion engine.
  • the drive energy is initially applied almost exclusively by the high-torque electric motor when accelerating from a standstill. If the acceleration is still increased or if high speeds are to be achieved, the internal combustion engine is automatically connected, so that the vehicle is driven by both drive motors. In individual cases, especially when driving evenly with only a small load, the electric motor is switched off. For energy supply powerful batteries are needed, which are charged via the intended alternator while driving.
  • such vehicles have a regenerative braking system in which the braking energy - as far as possible - is converted back into electrical energy.
  • the desirable alternative is a purely electric motor-powered vehicle, which can be operated pollutant and emission-free due to the lack of combustion engines.
  • efforts are currently failing because the range of a powered exclusively with an electric motor vehicle is relatively low. A longer range can only be achieved with an increase in battery capacity reach, which loads the vehicle with additional weight and occupy further vehicle space.
  • the vehicle according to claim 1 which is characterized according to the invention in that the battery has an integrated data acquisition and data storage device, which detects the current state of charge and / or the time of the last battery change and / or total or since the last battery change charge cycles ,
  • the aforementioned equipment of the battery results in the result that the battery can be replaced without detriment to the vehicle user and replaced by a charged battery.
  • the data acquisition and storage device allows immediate control of which energy has actually been consumed.
  • the vehicle owner or vehicle user expects only the energy removed from the battery with the energy supplier, who may be a gas station, for example. As is currently practiced in propane gas bottles, billing can thus be carried out in a consumption-oriented manner.
  • Changing the battery can be greatly facilitated by their location and their attachment to or in the vehicle.
  • the battery change should be possible without the driver having to leave the vehicle.
  • the removed battery can then be recharged in a battery-saving manner and installed in another vehicle.
  • the billing the vehicle operator receives is consumption-based, with the respective data collection and storage facilities of the battery, combined with battery coding, providing sufficient information as to the age of the battery.
  • the change of a battery to another vehicle is also advantageous because in this way a one-sided load condition, as it is often encountered in pure city riders or frequent travelers, is avoided. Instead, the batteries are subjected to a mixed operation by correspondingly many vehicle changes, which has an overall lifetime-increasing effect.
  • the integrated data acquisition and storage allows a control system at any time to detect the remaining charge capacity of the battery, so that it is up to the vehicle user to make a recharge or postpone.
  • This cheap electricity tariffs can be exploited, such that - except for exceptional cases - always only as much charge is returned to the battery, as is actually required for the next journey section or the next drive sections, but in principle a recharge takes place only if favorable electricity tariff can be exploited.
  • the battery consists of several individual cells with respective outputs, which are automatically connected in series only in case of need, namely in the connected state in the vehicle or in a charging station by a required voltage of 300 V to 600 V, preferably 500 V to 600 V, to tap. This has the advantage that the extremely high voltage is applied only when needed, and thus personal injury to short circuits of stored stored batteries are excluded.
  • the battery or each battery is mounted on the underside of the vehicle, preferably below a designed as a fire wall (firewall) floor platform and / or between the vehicle axles.
  • a designed as a fire wall (firewall) floor platform and / or between the vehicle axles Such attachment has the particular advantage that the center of gravity of the vehicle is placed as low as possible.
  • two or more batteries can be arranged, approximately to increase the range accordingly.
  • the batteries used should be as flat as possible, whereas the length and width can be adjusted according to the available length / width ratio of the vehicle type adapted.
  • the battery has a tapered to the top, preferably conical shape, which is inserted into a correspondingly adapted corresponding cavity on the underside of the vehicle from below or from the side, preferably the battery side walls abut under slight compressive stress on the vehicle cavity side walls so that the vehicle floor rigidity is thereby increased.
  • the conical shape assists in automatically inserting the battery into the corresponding vehicle cavity so that any misdirection of the vehicle relative to the reciprocator with which the battery is raised into the cavity can be compensated.
  • an elastic seal is provided, by which an ingress of dirt or moisture is prevented at the terminal poles between the battery and the vehicle. In addition, this seal can also contact Avoid noise between the battery and the battery box, but at least minimize it considerably.
  • an on-board lifting and quick release device is also provided, which is designed to release the battery or batteries, to their storage, to receive a new battery and to attach it to the vehicle.
  • this may be spindle-guided brackets that are driven either by hand or by means of an emergency generator.
  • a vehicle-integrated data acquisition and storage device is provided with a data input which receives via existing lines or wirelessly transmitted signals relating to the energy taken in the battery replaced, the usage time, any charge cycles and which from Data collection and storage device of the battery are read before the exchange or sent from here, the automation of a billing system is largely possible. All billing-related data, in particular the energy consumed, are recorded both at the place where the deflated battery is left for recharging and in the vehicle, so that the driver receives control of the energy consumption or the amount to be paid there.
  • the battery and the charging and power electronics can also be designed for feeding power into a pipeline network.
  • the battery can thus also be used to supply other energy sources that are connected to the line network.
  • a preferred use is as an emergency power supply to selected power consumers such as hospitals, elevators, traffic lights or the like.
  • Private or only slightly used vehicles have significantly longer lives than periods of use.
  • vehicle service life coincides with the periods when there is a high electricity demand, on which the network must be designed.
  • peak currents occur during lunch time when energy is needed for cooking in many households.
  • the present invention makes it possible that energy previously fed into the battery of the vehicle is taken from the batteries of the vehicles except for a rest still required for driving.
  • the vehicle owner can use this recovered energy privately or feed it into the grid as usable electricity. In this way, a large amount of battery capacity can be harnessed so that the electricity supplier can reduce its capacity designed for peak times accordingly. This benefits both the generators and the electric vehicle owners, who measure the amount of energy taken from the battery by means of existing electricity meters and are reimbursed for this an appropriate compensation.
  • the vehicle has a device with which the current electricity price of the energy supplier for charging the battery and / or for feeding it back into the network is detected.
  • electricity prices vary considerably, including price fluctuations during a single day.
  • the mentioned device can be used so that the battery is not only recharged at fixed times or when a residual capacity has been exceeded, but that used for charging low-cost periods and for energy recovery such periods in which for the recycled energy is reimbursed in each case a high electricity price.
  • the vehicle has a controllable device for setting an upper current price threshold, is exceeded when power is fed into the network of a power supplier and / or for setting a lower electricity price threshold, below which power from the network to Charging the battery is removed.
  • a controllable device for setting an upper current price threshold, is exceeded when power is fed into the network of a power supplier and / or for setting a lower electricity price threshold, below which power from the network to Charging the battery is removed.
  • the vehicle-mounted charging station is connected to a monitoring device which controls the times, the duration and the amount of energy according to adjustable specifications, preferably such that the charging processes are dependent on the actually required or desired energy, the temporary electricity price or the battery condition be controlled to avoid a deep discharge.
  • a monitoring device which controls the times, the duration and the amount of energy according to adjustable specifications, preferably such that the charging processes are dependent on the actually required or desired energy, the temporary electricity price or the battery condition be controlled to avoid a deep discharge.
  • the data acquisition and storage device integrated in the battery is connected to a navigation device which transmits automatic route guidance as a function of the available residual capacity of the battery. If the residual capacity of the battery is insufficient, the driver is guided via the route guidance to the next possible battery replacement station. Optionally, the power provided is reduced to have sufficient capacity available to the target or battery replacement station. Under certain circumstances, unneeded secondary consumers, such as an air conditioner, are forcibly shut down.
  • a navigation device which transmits automatic route guidance as a function of the available residual capacity of the battery. If the residual capacity of the battery is insufficient, the driver is guided via the route guidance to the next possible battery replacement station. Optionally, the power provided is reduced to have sufficient capacity available to the target or battery replacement station. Under certain circumstances, unneeded secondary consumers, such as an air conditioner, are forcibly shut down.
  • the electric motor present as the sole drive motor conducts at least more than 60% of the drive energy, preferably more than 70% of the drive energy, to the rear wheels of the vehicle and only the remainder to the front wheels.
  • the recoverable from braking energy is removed via the front wheels to recharge the battery.
  • the regeneration is controlled by a distance and braking point control, i. H. that the driving and braking behavior of the vehicle is partially automated in order to avoid unnecessary braking and acceleration operations.
  • the same objective is pursued by a distance sensor which measures the distance to stationary or moving objects in the direction of travel and whose signals are used to control or regulate the accelerator pedal return force. If an obstacle appears in front of the vehicle that makes the initiation of a braking process sensible, the accelerator pedal return force is increased slightly in order to avoid further acceleration or to initiate a speed minimization. The driver can prevent them, however, by pressing the gas pedal with a correspondingly greater force.
  • the simplest form of battery replacement may be that the vehicle enters a transfer station, where at a first location the battery to be replaced is released from a tensioning device and stored.
  • the (battery-less) vehicle can be moved automatically, a second circuit with a separate accumulator is provided, which allows a short-distance drive to the second station in which the new battery is added and connected.
  • This circuit is also useful for the reason that during the battery change existing electrical facilities such as in particular the navigation system, car phone, radio, existing air conditioning, etc. continue to be powered.
  • the vehicle may be equipped with at least one electrical connector and a socket for power connection to the battery of another vehicle. This is useful for towing and other emergencies in which the electrical power supply or the battery itself fail.
  • the battery (s) is stored in such a way that when a pulse is exceeded, for example, caused by a collision with another vehicle, the battery cells are electrically separated from each other by existing predetermined breaking points and / or decoupled the battery (s) become.
  • the existing high voltage For example, up to 600 V, so that in the worst case, only the voltages are open, each supplying the cells individually (ie, for example, 6 V or 12 V).
  • the heat from the waste heat of the electric motor, the battery and braking and damping processes can be used as additional heating via a heat exchanger.
  • Peltier elements integrated in the seats can be used as control or adjustable heatsinks.
  • each drive wheel with a separate drive, whereby an otherwise necessary differential can be saved.
  • the drive synchronization of the two opposite drive wheels can be controlled electronically, preferably to set optimal traction conditions.
  • the most favorable torque distribution can be adjusted in uphill or downhill.
  • Battery replacement is required only for long-distance use, ie. H. when the maximum range of 400 km is reached. In short-haul traffic, however, it is still useful to replenish the battery capacity via existing sockets or similar sources of power.
  • a consumption-based billing is only possible if a counter is provided at each current collection point Efforts should be a charging station for electric vehicles in parking garages or other public places unprofitable.
  • the vehicle has next to the parts already mentioned a transmitting device, the connection to a power source for recharging the battery emits a coded signal and continuously or after completion of the charging process sends signals that relate to the amount of electrical power removed.
  • This measure ensures that consumption-dependent electricity bills can be allocated directly to the customer. Since each battery in conjunction with each vehicle transmits an individual signal indicative of the vehicle owner, misallocation is also eliminated since any vehicle owner / vehicle / built-in battery combination is simply assigned.
  • a missing coded signal "locks" the relevant power take-off point, ie that a current drain for recharging the battery is only possible if the pantograph is identified by a code signal
  • a code signal Without misuse it is possible for utilities, parking garages, public squares or other places to provide the appropriate power take-off facilities that any owner of an electric vehicle can use, although in principle it is also possible for other users to use these outlets in that the relevant power consumer has a corresponding transmitter on the device side, which identifies the current collector by means of a code.
  • the amount of electricity drawn during battery charging which is controlled by the charging and power electronics, is simultaneously passed on to the electricity supplier (EVU) in the form of a measuring signal.
  • the charging current is controlled via an integrated control device such that too fast recharging of the battery, which can lead to damage, is prevented.
  • the transmitted signals can either be wired directly into the socket or delivered wirelessly in the form of electromagnetic signals.
  • the charging current is switched off in the absence of an input acknowledgment signal or when a threshold value that can be regulated by the control device is exceeded.
  • An appropriate protective device can also be used to ensure that, for certain transmitted coded signals, a defaulting payer or an insolvent person is detected and a power take-off is blocked from the outset.
  • the storage device comprises an electricity meter integrated in the vehicle, which is preferably calibrated and is sealed.
  • calibrated and sealed electricity meters in private households have proven to be effective, since at regular intervals, usually within 12 months, readings can be made that allow for consumption-based billing.
  • the actual amount of electricity taken can be determined and correctly calculated on the basis of the kilowatt hourly rate to be credited.
  • the electricity meter preferably has an input device for the kWh price at the time of the charging process, so that the costs for the withdrawn amount of electricity can be calculated and displayed directly via an integrated computer.
  • the electricity tariffs of the remuneration calculation can be taken as an individual basis, which pays the one who provides his power grid for recharging the battery.
  • the electricity meter has a printer that prints out the recorded charge data, in particular the amount of electricity fed into the battery and the charging times as well as the electricity price to be paid.
  • the vehicle user or the operator present at a gas station or parking garage enters the kWh transfer price to be charged into the input device, which can be done manually or by means of a signal transmitted by wire or wirelessly.
  • the electricity meter records in particular the amount of electricity, from which the remuneration to be paid can be calculated.
  • the integrated printer ejects a receipt that will eject the relevant data such as the date, duration and time of charging, owner or owner of the power network used for the charging process. Remuneration may be paid either directly or periodically via a summary accounting system. Since all the facilities necessary for the registration of the electricity withdrawn are integrated on or in the vehicle, the person who makes his power grid available for recharging need not have any special facilities; In principle, each private individual's electricity consumption can be reimbursed according to the individual electricity tariff.
  • each battery is inventively provided with an integrated data acquisition and storage device that detects the current state of charge and / or the time of the last battery change and / or total or since the last battery change charging cycles.
  • the aforementioned data allow consumption-based billing, which is as transparent for the vehicle owner or driver as for the operator of a battery changing station. It makes sense to have the batteries in terms of their size and the pole arrangement to be standardized, with a limited number of different standards for cars, trucks and trucks is conceivable. However, the larger battery capacity required for utility vehicles or trucks because of the longer travel distances can be provided even when using only a single type of battery, that two or more batteries are attached to the vehicle floor, which are successively used for power collection. The service stations at which the battery is changed must also be started up only if, for a gentle recharging, the battery There is no time.
  • car downtimes can be used so that the battery is charged in a controlled manner during standstill time.
  • the vehicle has its own charging station, but also outside the vehicle, z. B. in the garage of the driver or at the workplace can be permanently installed, which has the advantage that the charging station does not have to be moved with the vehicle.
  • the battery does not need to be changed.
  • the costs associated with using the battery over the period of time used, as well as wear and tear resulting from spent charge cycles that are critical to battery life, can be detected and read using the battery-integrated device.
  • the vehicle owner does not have to be the owner of the battery at the same time.
  • a battery is borrowed for a period of use and then billed according to usage based on the charging cycles.
  • a system can be realized in which service companies own the batteries and a chain of charging and changing stations, so that a precise cost allocation for the return of the battery for each customer is possible.
  • Customer-specific data can be recorded at the first edition of the vehicle or at the owner change in the data storage of the battery as well as the time usage, the consumed energy and the used charging cycles by own recharges, which the customer has made.
  • an additional chip can be attached to the vehicle, which is read out at each changeover stop. Location and time creates a redundant collection and transparency for a billing similar to cell phone charges or credit card debits.
  • the particular advantage of the vehicle according to the invention is of course in the exhaust-free operation. With a pure electric motor drive, which has undisputed advantages anyway due to the higher torques available in city traffic, even long journeys can be covered more comfortably with the same performance and travel time. Another advantage results from the fact that the recharging of the batteries at the service stations can be done at times when the price of electricity is low. If energy consumption is billed as a function of the temporarily current demand in the course of a power exchange, a favorable electricity price based on low consumption can thus be used effectively. This additional power take-off in low-consumption times makes it possibly unnecessary even the existing energy in storage power plants z. B. for pumping water to a higher level, the kinetic energy then has to be converted into electrical energy to use.
  • the on-board energy and cycle cycle system allows billing to be controlled, providing further redundancy of costing.
  • the replaceable battery is preferably attached in the vehicle floor and accessible from below, as there fast access through an automatic handling system is possible.
  • the vehicle's center of gravity can be set low.
  • the crash safety can be maximized by an appropriately equipped floor group. This already follows from the fact that complex vehicle superstructures, as required by internal combustion engines and the exhaust system, are avoided from the outset by a stable floor chassis on which the passenger compartment, etc. are arranged. With regard to the vehicle design, this results in greater freedom.
  • the battery can be charged via a regenerative braking, with only a charged battery and a descent with an above-average number of braking operations must be prevented via a controller that a battery overcharge takes place. In normal driving conditions such situations (for lack of alternator) can not occur.
  • the battery change should be done in a battery replacement station by a machine.
  • the charged batteries are lined up on the floor.
  • the vehicle is moved (either via an emergency generator or passive) to a location where the battery to be picked up is lying on the ground.
  • this battery is now introduced into the existing compartment and locked there and connected, so that the battery replacement takes only a short time.
  • the emptied batteries are led via a transfer line to a charging station, where, possibly at times with a favorable electricity tariff, the recharging is carried out before the batteries are made available for replacement.
  • mobile battery changing stations are also possible, which can be driven on a truck or a trailer to need places. Similar to breakdown vehicles, such a vehicle can be ordered to avoid a detour to a stationary battery changing station via radio to a motorway parking lot, where the removable battery is provided at the desired time. Such mobile vehicles also suitably have a change machine.
  • the battery and the charging and power electronics are also designed to feed electricity into a pipeline network.
  • the battery which consists of Li-ion cells, which in turn are combined into one accumulator.
  • the structure of this battery contains on the one hand electronic components that controls the charging and power of the individual cells, on the other hand, the supply lines with which the electrical energy is supplied and removed or combined to the desired voltage values by series connection and finally a mechanical Structure (housing), which gives the whole structure stability.
  • this case should allow the dissipation of heat when charging the cells or under high load and also prevent a chain reaction in which by a disruption of a cell, for example by short circuit, the adjacent cells would also be overheated and destroyed.
  • a chain reaction in which by a disruption of a cell, for example by short circuit, the adjacent cells would also be overheated and destroyed.
  • the entire charge energy could be released in a very short time and produce an excess temperature, as a result of which an oxidation process of the lithium is triggered, which is a chemical reaction in addition to the electric Reaction releases more energy.
  • the housing is usually divided by partition walls into individual areas, so that the reaction can be localized.
  • the battery housing made of a composite material with aramid fibers (Kevlar), so that in a mechanical disturbance from the outside initially no cracks and no collapse of the housing occur, but only a deformation.
  • aramid fibers Kevlar
  • a double-walled sandwich construction of a polyamide composite material is provided in order to maximize both the stability and the working absorption of the housing with respect to external loads.
  • a metal fire powder such as sodium chloride or similar. filled so that in case of damage or excess temperature of a cell, the powder melts and the damaged cell airtight insulation.
  • a medium in the housing is filled between the cells which prevents oxidation of the lithium, e.g. a noble gas.
  • the box is evacuated so that lack of air also prevents oxidation.
  • the box is made of an elastic material, so that the rigidity and working absorption of the crash energy of the box is generated by using the firmly pressed Li cells. The box can then deform without the outer skin ruptures and the exclusion of air by vacuum is maintained.
  • the interstices between the cells are filled with a material that changes state of aggregation in a specific temperature window, ie melts or solidifies, the resulting enthalpy of melting being used for temperature stabilization (latent heat storage).
  • a material that changes state of aggregation in a specific temperature window ie melts or solidifies, the resulting enthalpy of melting being used for temperature stabilization (latent heat storage).
  • latent heat storage temperature stabilization
  • the desired objectives of the metal firing powder effect, the heat conduction and the latent heat effect are achieved together by a suitable combination of fillers.

Abstract

The invention relates to a vehicle which is driven exclusively by means of one or more electric motors and which has at least one replaceable and/or rechargeable battery for supplying energy to these electric motors. In order to permit consumption-dependent billing together with a battery change which is as quick as possible, according to the invention the battery has an integrated data acquisition and storage device which acquires the instantaneous charge state and/or the time when the battery was last changed and/or the charge cycles which have occurred overall or which have occurred since the last time the battery was changed.

Description

Elektromotorisch angetriebenes Fahrzeug Electric motor driven vehicle
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, das ausschließlich über einen oder mehrere Elektromotoren angetrieben wird und das zur Energieversorgung dieser Elektromotoren mindestens eine austauschbare und wieder aufladbare Batterie aufweist.The invention relates to a vehicle which is driven exclusively by one or more electric motors and which has at least one exchangeable and rechargeable battery for supplying energy to these electric motors.
Nach dem Stand der Technik sind Hybridfahrzeuge bekannt, die neben einem Verbrennungsmotor einen oder mehrere Elektromotoren aufweisen. In konkreten Anwendungsfällen wird die Antriebsenergie beim Beschleunigen aus dem Stand zunächst fast ausschließlich von dem drehmomentstarken Elektromotor aufgebracht. Soll die Beschleunigung noch erhöht oder sollen hohe Geschwindigkeiten erreicht werden, wird automatisch der Verbrennungsmotor hinzugeschaltet, so dass das Fahrzeug mit beiden Antriebsmotoren angetrieben wird. In Einzelfällen, insbesondere beim gleichmäßigen Fahren mit nur geringer Last wird der Elektromotor abgeschaltet. Zur Energieeinspeisung werden leistungsfähige Batterien benötigt, die über die vorgesehene Lichtmaschine im Fahrbetrieb aufgeladen werden. Zusätzlich besitzen solche Fahrzeuge ein regeneratives Bremssystem, bei dem die Bremsenergie - soweit möglich - wieder in elektrische Energie umgewandelt wird. Der Nachteil solcher Fahrzeuge liegt darin, dass zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor sowie weiteren Aggregaten bis hin zur Abgasreinigung ein Elektromotor mit den entsprechenden Kupplungselementen vorgesehen sein muss. Zudem muss eine ausreichende Batteriekapazität vorhanden sein, um eine genügend effiziente Beschleunigung gewährleisten zu können. Die Zielsetzung, mit einem solchen Hybridmotor Brennstoff einzusparen, wird aufgrund der höheren zu bewegenden Gewichte teilweise zunichte gemacht. Ein weiterer Nachteil solcher Hybridfahrzeuge besteht darin, dass der Platzbedarf für die zusätzlichen Aggregate relativ groß ist.According to the prior art hybrid vehicles are known, which have one or more electric motors in addition to an internal combustion engine. In concrete applications, the drive energy is initially applied almost exclusively by the high-torque electric motor when accelerating from a standstill. If the acceleration is still increased or if high speeds are to be achieved, the internal combustion engine is automatically connected, so that the vehicle is driven by both drive motors. In individual cases, especially when driving evenly with only a small load, the electric motor is switched off. For energy supply powerful batteries are needed, which are charged via the intended alternator while driving. In addition, such vehicles have a regenerative braking system in which the braking energy - as far as possible - is converted back into electrical energy. The disadvantage of such vehicles is that in addition to the internal combustion engine and other units to the exhaust gas cleaning an electric motor must be provided with the appropriate coupling elements. In addition, sufficient battery capacity must be available to ensure sufficiently efficient acceleration. The objective of saving fuel with such a hybrid engine is partially offset by the higher weights to be moved. Another disadvantage of such hybrid vehicles is that the space required for the additional units is relatively large.
Die wünschenswerte Alternative ist ein rein elektromotorisch betriebenes Fahrzeug, das mangels Verbrennungsmotoren Schadstoff- und emissionsfrei betrieben werden kann. Derzeit scheitern Bestrebungen jedoch daran, dass die Reichweite eines ausschließlich mit einem Elektromotor betriebenen Fahrzeuges relativ gering ist. Eine größere Reichweite lässt sich lediglich mit einer Vergrößerung der Batteriekapazität erreichen, welche das Fahrzeug mit zusätzlichem Gewicht belastet und weiteren Fahrzeugraum in Anspruch nimmt.The desirable alternative is a purely electric motor-powered vehicle, which can be operated pollutant and emission-free due to the lack of combustion engines. However, efforts are currently failing because the range of a powered exclusively with an electric motor vehicle is relatively low. A longer range can only be achieved with an increase in battery capacity reach, which loads the vehicle with additional weight and occupy further vehicle space.
Ein noch größeres Problem ergibt sich aus der Tatsache, dass eine entladene (Auto)-Batterie nur schonend aufgeladen werden kann, da ein zu hoher Ladestrom die Lebensdauer der Batterie aufgrund der hohen entstehenden Wärme zu einer Zerstörung der Batterie führt. Außerdem würde der Leistungsbedarf der Ladestation sehr hoch und eine flächendeckende Energieversorgung für stochastisch auftretende Leistungsspitzen wäre problematisch. Aus diesem Grund ist die Reichweite eines mit einem Elektromotor betriebenen Fahrzeuges beschränkt, da bei längeren Fahrten stets unzumutbar lange Zeiten für die Wiederaufladung der Batterie aufgewendet werden müssen. In der Praxis sind daher rein elektromotorisch betriebene Fahrzeuge nur als Gabelstapler oder als Golfwagen zum Transportieren eines Golfbags bekannt.An even greater problem arises from the fact that a discharged (car) battery can be charged only gently, since too high a charging current leads the battery life due to the high heat generated to a destruction of the battery. In addition, the power requirement of the charging station would be very high and a nationwide power supply for stochastic power peaks would be problematic. For this reason, the range of a vehicle powered by an electric motor is limited, since on longer trips always unreasonably long times for the recharging of the battery must be spent. In practice, therefore, purely electric motor vehicles are known only as a forklift or golf cart for transporting a golf bag.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung hier Abhilfe mit einem Fahrzeug zu schaffen, das nach Verbrauch der zur Verfügung stehenden Batterieleistung in kurzer Zeit von maximal 5 min bis 10 min zur Weiterfahrt ausgerüstet werden kann.It is an object of the present invention to provide a remedy with a vehicle that can be equipped after consumption of the available battery power in a short time of a maximum of 5 minutes to 10 minutes to continue.
Diese Aufgabe wird durch das Fahrzug nach Anspruch 1 gelöst, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, dass die Batterie eine integrierte Datenerfassungsund Datenspeicherungseinrichtung aufweist, die den momentanen Ladezustand und/oder den Zeitpunkt des letzten Batteriewechsels und/oder insgesamt oder seit dem letzten Batteriewechsel erfolgte Ladezyklen erfasst. Die vorgenannte Ausstattung der Batterie führt im Ergebnis dazu, dass die Batterie ohne Nachteil für den Fahrzeugbenutzer ausgetauscht und durch eine geladene Batterie ersetzt werden kann. Die Datenerfassungs- und Speicherungseinrichtung ermöglicht eine unmittelbare Kontrolle, welche Energie tatsächlich verbraucht worden ist. Der Fahrzeugbesitzer oder Fahrzeugbenutzer rechnet mit dem Energielieferanten, der beispielsweise eine Tankstelle sein kann, somit nur die aus der Batterie entnommene Energie ab. Ähnlich wie es bei Propangasflaschen derzeit praktiziert wird, kann somit verbrauchsorientiert eine Abrechnung erfolgen. Das Wechseln der Batterie kann durch deren Lage und deren Anbringung am oder im Fahrzeug erheblich erleichtert werden. Vorzugsweise soll der Batteriewechsel erfolgen können, ohne dass der Fahrer das Fahrzeug verlassen muss. Die entnommene Batterie kann dann in einer batterieschonenden Weise wieder aufgeladen und in ein anderes Fahrzeug eingebaut werden. Die Abrechnung, die der Fahrzeugbetreiber erhält, ist verbrauchsorientiert, wobei die jeweiligen Datenerfassungs- und Speicherungseinrichtungen der Batterie, verbunden mit einer Batteriecodierung hinreichende Auskünfte darüber verschaffen, welches Alter die Batterie erreicht hat. Der Wechsel einer Batterie zu einem anderen Fahrzeug ist auch deshalb von Vorteil, weil auf diese Art und Weise ein einseitiger Belastungszustand, wie er bei reinen Stadtfahrern oder bei Vielfahrern häufig anzutreffen ist, vermieden wird. Stattdessen werden die Batterien einem Mischbetrieb durch entsprechend viele Fahrzeugwechsel ausgesetzt, der sich insgesamt lebensdauererhöhend auswirkt.This object is achieved by the vehicle according to claim 1, which is characterized according to the invention in that the battery has an integrated data acquisition and data storage device, which detects the current state of charge and / or the time of the last battery change and / or total or since the last battery change charge cycles , The aforementioned equipment of the battery results in the result that the battery can be replaced without detriment to the vehicle user and replaced by a charged battery. The data acquisition and storage device allows immediate control of which energy has actually been consumed. The vehicle owner or vehicle user expects only the energy removed from the battery with the energy supplier, who may be a gas station, for example. As is currently practiced in propane gas bottles, billing can thus be carried out in a consumption-oriented manner. Changing the battery can be greatly facilitated by their location and their attachment to or in the vehicle. Preferably, the battery change should be possible without the driver having to leave the vehicle. The removed battery can then be recharged in a battery-saving manner and installed in another vehicle. The billing the vehicle operator receives is consumption-based, with the respective data collection and storage facilities of the battery, combined with battery coding, providing sufficient information as to the age of the battery. The change of a battery to another vehicle is also advantageous because in this way a one-sided load condition, as it is often encountered in pure city riders or frequent travelers, is avoided. Instead, the batteries are subjected to a mixed operation by correspondingly many vehicle changes, which has an overall lifetime-increasing effect.
Die integrierte Datenerfassung und -speicherung lässt über ein Kontrollsystem jederzeit die noch vorhandene Ladekapazität der Batterie erkennen, so dass es dem Fahrzeugbenutzer überlassen bleibt, eine Wiederaufladung vorzunehmen oder zu verschieben. Hiermit können günstige Stromtarife ausgenutzt werden, etwa dergestalt, dass - von Ausnahmefällen abgesehen - stets nur so viel Ladung in die Batterie zurückgeführt wird, wie tatsächlich für den nächsten Fahrtabschnitt oder die nächsten Fahrtabschnitte benötigt wird, grundsätzlich jedoch eine Wiederaufladung nur dann stattfindet, wenn ein günstiger Stromtarif ausgenutzt werden kann.The integrated data acquisition and storage allows a control system at any time to detect the remaining charge capacity of the battery, so that it is up to the vehicle user to make a recharge or postpone. This cheap electricity tariffs can be exploited, such that - except for exceptional cases - always only as much charge is returned to the battery, as is actually required for the next journey section or the next drive sections, but in principle a recharge takes place only if favorable electricity tariff can be exploited.
Insbesondere können im Kraftfahrzeug ein Verbrennungsmotor einschließlich der Zusatzaggregate bis hin zum Katalysator völlig eingespart werden. Hiermit ist nicht nur ein preislicher Vorteil verbunden, sondern auch eine erhebliche Gewichtsmini- mierung. Zudem wird gegenüber Hybridfahrzeugen, aber auch Fahrzeugen, die mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet sind, der ansonsten für den Verbrennungsmotor und die Nebenaggregate benötigte Platz eingespart, welcher den Fahrgästen zu Gute kommt. Vorzugsweise besteht die Batterie aus mehreren einzelnen Zellen mit jeweiligen Ausgängen, die nur im Bedarfsfall, nämlich im angeschlossenen Zustand im Fahrzeug oder in einer Ladestation, automatisch in Reihe geschaltet werden, um eine notwendige Spannung von 300 V bis 600 V, vorzugsweise 500 V bis 600 V, abgreifen zu können. Dies hat den Vorteil, dass die extrem hohe Spannung nur im Bedarfsfall anliegt und somit Personengefährdungen bei Kurzschlüssen von abgelegten gelagerten Batterien ausgeschlossen sind.In particular, in the motor vehicle, an internal combustion engine including the additional units can be completely saved up to the catalyst. This not only brings a price advantage, but also a significant weight reduction. In addition, compared to hybrid vehicles, but also vehicles that are equipped with an internal combustion engine, the space otherwise required for the internal combustion engine and ancillaries saved, which benefits the passengers. Preferably, the battery consists of several individual cells with respective outputs, which are automatically connected in series only in case of need, namely in the connected state in the vehicle or in a charging station by a required voltage of 300 V to 600 V, preferably 500 V to 600 V, to tap. This has the advantage that the extremely high voltage is applied only when needed, and thus personal injury to short circuits of stored stored batteries are excluded.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Batterie oder jede Batterie auf der Fahrzeugunterseite montiert, vorzugsweise unterhalb einer als Brandschutzwand (Brandschott) ausgebildeten Bodenplattform und/oder zwischen den Fahrzeugachsen. Eine derartige Anbringung hat den besonderen Vorteil, dass der Schwerpunkt des Fahrzeuges so tief wie möglich gelegt wird. Bei Nutzkraftwagen oder Lastkraftwagen bzw. solchen Fahrzeugen, die über eine hinreichend große Bodenplattform verfügen, können gegebenenfalls auch zwei oder mehr Batterien angeordnet werden, etwa um die Reichweite entsprechend zu erhöhen. Die verwendeten Batterien sollten möglichst flach ausgebildet sein, wohingegen die Länge und Breite entsprechend dem zur Verfügung stehenden Längen/Breiten-Verhältnisses des Fahrzeugtyps angepasst gewählt werden kann.According to a further embodiment of the invention, the battery or each battery is mounted on the underside of the vehicle, preferably below a designed as a fire wall (firewall) floor platform and / or between the vehicle axles. Such attachment has the particular advantage that the center of gravity of the vehicle is placed as low as possible. In commercial vehicles or trucks or such vehicles, which have a sufficiently large ground platform, if necessary, two or more batteries can be arranged, approximately to increase the range accordingly. The batteries used should be as flat as possible, whereas the length and width can be adjusted according to the available length / width ratio of the vehicle type adapted.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Batterie eine sich zur Oberseite verjüngende, vorzugsweise konische Form, die in einen entsprechend angepassten korrespondierenden Hohlraum an der Fahrzeugunterseite von unten oder von der Seite her einführbar ist, wobei vorzugsweise die Batterieseitenwände unter leichter Druckspannung an den Fahrzeughohlraumseitenwänden anliegen, so dass hierdurch die Fahrzeugbodensteifigkeit erhöht wird. Die konische Form hilft beim automatischen Einführen der Batterie in den entsprechenden Fahrzeughohlraum, so dass etwaige Fehldispositionen des Fahrzeugs gegenüber dem Hubgerät, mit dem die Batterie in den Hohlraum angehoben wird, ausgeglichen werden können. Weiterhin vorzugsweise ist eine elastische Dichtung vorgesehen, durch welche ein Eindringen von Schmutz oder Feuchtigkeit an die Anschlusspole zwischen der Batterie und dem Fahrzeug verhindert wird. Zudem kann diese Dichtung auch Kontaktge- rausche zwischen der Batterie und dem Batteriekasten vermeiden, zumindest jedoch erheblich minimieren.According to a further embodiment of the invention, the battery has a tapered to the top, preferably conical shape, which is inserted into a correspondingly adapted corresponding cavity on the underside of the vehicle from below or from the side, preferably the battery side walls abut under slight compressive stress on the vehicle cavity side walls so that the vehicle floor rigidity is thereby increased. The conical shape assists in automatically inserting the battery into the corresponding vehicle cavity so that any misdirection of the vehicle relative to the reciprocator with which the battery is raised into the cavity can be compensated. Further preferably, an elastic seal is provided, by which an ingress of dirt or moisture is prevented at the terminal poles between the battery and the vehicle. In addition, this seal can also contact Avoid noise between the battery and the battery box, but at least minimize it considerably.
Um auch ohne fremde HilfsVorrichtungen einen Batteriewechsel vornehmen zu können, ist zusätzlich eine fahrzeugeigene Hub- und Schnellspannvorrichtung vorgesehen, die zum Lösen der Batterie oder der Batterien, zu deren Ablage, zur Aufnahme einer neuen Batterie und zu deren Befestigung am Fahrzeug ausgebildet ist. Gegebenenfalls kann es sich hierbei um spindelgeführte Halterungen handeln, die entweder per Hand oder mittels eines Notstromaggregates angetrieben werden.In order to make a battery change without external auxiliary devices, an on-board lifting and quick release device is also provided, which is designed to release the battery or batteries, to their storage, to receive a new battery and to attach it to the vehicle. Optionally, this may be spindle-guided brackets that are driven either by hand or by means of an emergency generator.
Sofern - nach einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung - eine fahrzeugintegrierte Datenerfassungs- und Speichervorrichtung mit einem Dateneingang vorgesehen ist, der über vorhandene Leitungen oder drahtlos gesendete Signale empfängt, welche die in der ausgetauschten Batterie entnommene Energie, die Nutzungszeit, etwaige Ladezyklen betreffen und welche aus der Datenerfassungs- und speiche- rungseinrichtung der Batterie vor dem Austausch ausgelesen bzw. von hier aus gesendet werden, ist eine weitestgehende Automatisierung eines Abrechnungssystems möglich. Alle abrechnungstechnischen Daten, insbesondere die verbrauchte Energie, werden sowohl am Ort erfasst, wo die entleerte Batterie zur Wiederaufladung zurückgelassen wird als auch im Fahrzeug, so dass der Fahrer dort eine Kontrolle über den Energieverbrauch bzw. den zu zahlenden Betrag erhält.If - according to one embodiment of the present invention - a vehicle-integrated data acquisition and storage device is provided with a data input which receives via existing lines or wirelessly transmitted signals relating to the energy taken in the battery replaced, the usage time, any charge cycles and which from Data collection and storage device of the battery are read before the exchange or sent from here, the automation of a billing system is largely possible. All billing-related data, in particular the energy consumed, are recorded both at the place where the deflated battery is left for recharging and in the vehicle, so that the driver receives control of the energy consumption or the amount to be paid there.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Batterie und die Lade- und Leistungselektronik auch zum Einspeisen von Strom in ein Leitungsnetz ausgebildet sein.According to a further embodiment of the invention, the battery and the charging and power electronics can also be designed for feeding power into a pipeline network.
Im Bedarfsfall kann somit die Batterie auch zur Versorgung anderer Energiequelle, die an das Leitungsnetz angeschlossen sind, verwendet werden. Eine bevorzugte Verwendung ist die als Notstromversorgung von ausgewählten Stromverbrauchern wie Krankenhäusern, Aufzuganlagen, Verkehrsampeln oder ähnlichem. Private oder nur wenig beruflich genutzte Fahrzeuge haben deutlich längere Standzeiten als Nutzungszeiten. Der typische Fahrzeuglebenslauf beträgt ca. 12 Jahre (=100.000 h) mit einer Nettonutzungszeit von 3500 Stunden, also einem Betriebsnut- zungszeitanteil von weniger als 4%. Nicht selten decken sich Kfz-Standzeiten mit den Zeiträumen, zu denen ein hoher Strombedarf besteht, auf den das Netz ausgelegt sein muss. So ergeben sich erfahrungsgemäß Strom-Spitzenwerte in der Mittagszeit, wenn in vielen Haushalten Energie für das Kochen benötigt wird. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, dass zuvor in die Batterie des Fahrzeugs eingespeiste Energie den Batterien der Fahrzeuge bis auf einen für den Fahrbetrieb noch benötigten Rest entnommen wird. Der Fahrzeugbesitzer kann diese rückgespeiste Energie selbst privat verwenden oder als nutzbaren Strom in das Netz einspeisen. Auf diese Weise lässt sich eine große Menge an Batteriekapazität nutzbar machen, so dass der Stromlieferant seine für Spitzenzeiten ausgelegte Kapazität entsprechend reduzieren kann. Dies kommt sowohl den Stromerzeugern als auch den Elekt- rofahrzeugbesitzern zugute, die über vorhandene Stromzähler die jeweils der Batterie entnommene Energiemenge messen und hierfür eine angemessene Vergütung rückerstattet bekommen.If necessary, the battery can thus also be used to supply other energy sources that are connected to the line network. A preferred use is as an emergency power supply to selected power consumers such as hospitals, elevators, traffic lights or the like. Private or only slightly used vehicles have significantly longer lives than periods of use. The typical vehicle life cycle is approx. 12 years (= 100,000 h) with a net useful life of 3,500 hours, ie a service life of less than 4%. Not infrequently, vehicle service life coincides with the periods when there is a high electricity demand, on which the network must be designed. Experience has shown that peak currents occur during lunch time when energy is needed for cooking in many households. The present invention makes it possible that energy previously fed into the battery of the vehicle is taken from the batteries of the vehicles except for a rest still required for driving. The vehicle owner can use this recovered energy privately or feed it into the grid as usable electricity. In this way, a large amount of battery capacity can be harnessed so that the electricity supplier can reduce its capacity designed for peak times accordingly. This benefits both the generators and the electric vehicle owners, who measure the amount of energy taken from the battery by means of existing electricity meters and are reimbursed for this an appropriate compensation.
Nach einer weiteren Ausgestaltung besitzt das Fahrzeug eine Einrichtung, mit der der aktuelle Strompreis des Energieversorgers zur Ladung der Batterie und/oder zur Rückspeisung ins Netz erfasst wird. Je nach Bedarf variieren die Strompreise erheblich bis hin zu Preisschwankungen während eines einzigen Tages. Die erwähnte Einrichtung kann dazu verwendet werden, dass die Batterie nicht nur zu festgelegten Zeiten oder dann, wenn eine Restkapazität unterschritten worden ist, wieder aufgeladen wird, sondern dass zum Aufladen preisgünstige Zeiträume und zur Rückspeisung von Energie solche Zeiträume genutzt werden, in denen für die rückgespeiste Energie ein jeweils hoher Strompreis erstattet wird.According to a further refinement, the vehicle has a device with which the current electricity price of the energy supplier for charging the battery and / or for feeding it back into the network is detected. Depending on requirements, electricity prices vary considerably, including price fluctuations during a single day. The mentioned device can be used so that the battery is not only recharged at fixed times or when a residual capacity has been exceeded, but that used for charging low-cost periods and for energy recovery such periods in which for the recycled energy is reimbursed in each case a high electricity price.
Vorzugsweise besitzt das Fahrzeug eine steuerbare Vorrichtung zur Einstellung eines oberen Strompreis-Schwellenwertes, bei dessen Überschreiten Strom in das Netz eines Energieversorgers eingespeist wird und/oder zur Einstellung eines unteren Strompreis-Schwellenwertes, bei dessen Unterschreiten Strom aus dem Netz zur Aufladung der Batterie entnommen wird. Durch eine solche steuerbare Vorrichtung kann eine preiswerte Wiederaufladung der Batterie und/oder eine hochpreisige Rückspeisung von Energie ins Netz erreicht werden.Preferably, the vehicle has a controllable device for setting an upper current price threshold, is exceeded when power is fed into the network of a power supplier and / or for setting a lower electricity price threshold, below which power from the network to Charging the battery is removed. By means of such a controllable device, an inexpensive recharging of the battery and / or a high-price return of energy into the network can be achieved.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach Abgabe eines Notsignals an die Batterie aus der Batterie Strom entnommen und in ein Stromnetz zur Notstromversorgung von ausgewählten Stromverbrauchern eingespeist wird. Bei einem Stromausfall müssen beispielsweise Krankenhäuser über ein Notstromaggregat ohne nennenswerten Zeitverzug mit Energie versorgt werden. Hierzu dient nach dem Stand der Technik zumeist ein mittels eines Verbrennungsmotors angetriebene Generator, der gewartet werden muss, damit er im Notfall betriebsbereit ist. Ein solches Notstromaggregat lässt sich einsparen, wenn der Energieversorger die notwendigerweise benötigte Reststrommenge aus vorhandenen Akkumulatoren entnehmen kann. Sämtliche rückgespeiste Energie wird dem Besitzer der Batterie nach dem aktuellen kWh-Preis vergütet. Auf diese Weise erfährt die Autobatterie einen erweiterten permanenten Gebrauchswert, der in den Fahrzeug-Stillstandszeiten wirtschaftlich nutzbar gemacht werden kann.According to a development of the invention, it is provided that, after delivery of an emergency signal to the battery, power is taken from the battery and fed into a power grid for emergency power supply of selected power consumers. In the event of a power failure, hospitals, for example, must be supplied with energy via an emergency generator without significant delay. For this purpose, according to the prior art usually serves a driven by an internal combustion engine generator, which must be maintained so that it is ready for use in an emergency. Such an emergency generator can be saved if the energy supplier can remove the necessary amount of residual electricity from existing batteries. All recovered energy will be reimbursed to the owner of the battery according to the current kWh price. In this way, the car battery undergoes an extended permanent use value, which can be made economically usable in the vehicle downtime.
Wie bereits vorstehend erwähnt, ist es möglich, besonders günstige Stromtarife auszunutzen, d. h. die Batterie zu den Zeiten zu laden, zu denen der Strompreis niedrig ist. Um dies umsetzen zu können, ist die fahrzeugeigene Ladestation mit einer Überwachungseinrichtung verbunden, welche die Zeitpunkte, die Dauer und die Energiemenge nach einstellbaren Vorgaben steuert, vorzugsweise derart, dass die Ladevorgänge in Abhängigkeit der tatsächlich benötigten oder gewünschten Energie, des temporären Strompreises oder des Batteriezustandes zur Vermeidung einer Tiefenentladung gesteuert werden. Entspricht die Restkapazität einer Batterie beispielsweise 100 km und will der Fahrer eine geringfügig, beispielsweise um 50 km weitere Strecke zurücklegen, so reicht es inklusive einer Sicherheitsmarge regelmäßig, nur eine Batteriekapazität zu laden, die für ca. 200 km ausreichend ist. Die vollständige Wiederaufladung der Batterie kann dann auf einen Zeitpunkt verschoben werden, zu dem der Stromtarif günstiger ist. Allerdings ist bei einer solchen Verfah- rensweise stets eine sogenannte Tiefenentladung der Batterie zu vermeiden, welche die Batterie irreversibel zerstört.As already mentioned above, it is possible to take advantage of particularly favorable electricity tariffs, ie to charge the battery at times when the price of electricity is low. In order to be able to implement this, the vehicle-mounted charging station is connected to a monitoring device which controls the times, the duration and the amount of energy according to adjustable specifications, preferably such that the charging processes are dependent on the actually required or desired energy, the temporary electricity price or the battery condition be controlled to avoid a deep discharge. If the residual capacity of a battery corresponds to 100 km, for example, and if the driver wants to travel a little further, for example by 50 km, including a safety margin, it is sufficient to only charge a battery capacity that is sufficient for approximately 200 km. The full recharge of the battery can then be postponed to a time when the electricity tariff is more favorable. However, in such a process always a so-called deep discharge of the battery to avoid, which irreversibly destroys the battery.
Vorzugsweise ist die in der Batterie integrierte Datenerfassungs- und speicherungs- einrichtung mit einem Navigationsgerät verbunden, das eine automatische Routenführung in Abhängigkeit von der verfügbaren Restkapazität der Batterie sendet. Bei nicht ausreichender Restkapazität der Batterie wird der Fahrzeugführer über die Routenführung zu der nächst möglichen Batterie-Austausch-Station geleitet. Gegebenenfalls wird die zur Verfügung gestellte Leistung reduziert, um bis zum Ziel oder der Batteriewechselstation eine ausreichende Kapazität zur Verfügung zu haben. Unter Umständen werden nicht benötigte Sekundärverbraucher wie eine Klimaanlage zwangsweise abgeschaltet.Preferably, the data acquisition and storage device integrated in the battery is connected to a navigation device which transmits automatic route guidance as a function of the available residual capacity of the battery. If the residual capacity of the battery is insufficient, the driver is guided via the route guidance to the next possible battery replacement station. Optionally, the power provided is reduced to have sufficient capacity available to the target or battery replacement station. Under certain circumstances, unneeded secondary consumers, such as an air conditioner, are forcibly shut down.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung leitet der als einziger Antriebsmotor vorhandene Elektromotor zumindest mehr als 60% der Antriebsenergie, vorzugsweise mehr als 70% der Antriebsenergie, auf die Hinterräder des Fahrzeuges und nur den verbleibenden Rest auf die Vorderräder. Die aus Bremsvorgängen regenerierbare Energie wird hingegen über die Vorderräder zur Wiederaufladung der Batterie entnommen.According to a further embodiment of the invention, the electric motor present as the sole drive motor conducts at least more than 60% of the drive energy, preferably more than 70% of the drive energy, to the rear wheels of the vehicle and only the remainder to the front wheels. The recoverable from braking energy, however, is removed via the front wheels to recharge the battery.
Weiterhin vorzugsweise wird die Regeneration durch eine Distanz- und Bremspunktkontrolle gesteuert, d. h. dass das Fahr- und Bremsverhalten des Fahrzeuges teilweise automatisiert wird, um unnötige Brems- und Beschleunigungsvorgänge zu vermeiden.Further preferably, the regeneration is controlled by a distance and braking point control, i. H. that the driving and braking behavior of the vehicle is partially automated in order to avoid unnecessary braking and acceleration operations.
Dieselbe Zielsetzung verfolgt auch ein Abstandssensor, der die Distanz zu stehenden oder bewegten Objekten in Fahrtrichtung misst, und deren Signale zur Steuerung oder Regelung der Gaspedalrückstellkraft verwendet werden. Taucht vor dem Fahrzeug ein Hindernis auf, das die Einleitung eines Bremsvorganges sinnvoll macht, wird die Gaspedalrückstellkraft leicht erhöht, um eine weitere Beschleunigung zu vermeiden bzw. eine Geschwindigkeitsminimierung einzuleiten. Der Fahrer kann diese jedoch verhindern, indem er mit entsprechend größerer Kraftwirkung das Gaspedal betätigt.The same objective is pursued by a distance sensor which measures the distance to stationary or moving objects in the direction of travel and whose signals are used to control or regulate the accelerator pedal return force. If an obstacle appears in front of the vehicle that makes the initiation of a braking process sensible, the accelerator pedal return force is increased slightly in order to avoid further acceleration or to initiate a speed minimization. The driver can prevent them, however, by pressing the gas pedal with a correspondingly greater force.
Es ist auch zweckmäßig bei Bremsvorgängen andere Getriebe-Übersetzungsverhältnisse zu wählen als beim Beschleunigen. Letztere sollten bei möglichst hohen Drehzahlen (im Vergleich der Bremsvorgänge) durchgeführt werden. Um auch hier eine entsprechende Einstellung zu gewährleisten, ist je nach Leistungsflussrichtung über ein vorhandenes Getriebe eine unterschiedliche Übersetzung einstellbar.It is also useful to select other transmission ratios during braking than when accelerating. The latter should be carried out at the highest possible speeds (in comparison to the braking operations). In order to ensure an appropriate setting here, depending on the power flow direction via an existing gear, a different ratio is adjustable.
Die einfachste Form eines Batteriewechsels kann darin bestehen, dass das Fahrzeug in eine Transferstation einfährt, wo an einem ersten Ort die zu tauschende Batterie aus einer Spannvorrichtung gelöst und abgelegt wird. Damit das (batterielose) Fahrzeug selbsttätig fortbewegt werden kann, ist ein 2. Stromkreis mit einem separaten Akkumulator vorgesehen, der einen Kurzstreckenantrieb bis zur zweiten Station erlaubt, in der die neue Batterie aufgenommen und angeschlossen wird. Dieser Stromkreis ist auch aus dem Grund nützlich, da während des Batteriewechsels vorhandene elektrische Einrichtungen wie insbesondere das Navigationssystem, das Autotelefon, Radio, vorhandene Klimaanlagen etc. weiterhin mit Strom versorgt werden können.The simplest form of battery replacement may be that the vehicle enters a transfer station, where at a first location the battery to be replaced is released from a tensioning device and stored. Thus, the (battery-less) vehicle can be moved automatically, a second circuit with a separate accumulator is provided, which allows a short-distance drive to the second station in which the new battery is added and connected. This circuit is also useful for the reason that during the battery change existing electrical facilities such as in particular the navigation system, car phone, radio, existing air conditioning, etc. continue to be powered.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann auch das Fahrzeug mit mindestens einem elektrischen Stecker sowie einer Buchse zum Stromanschluss an die Batterie eines weiteren Fahrzeuges ausgestattet sein. Dies ist bei Abschlepp- und sonstigen Notfällen sinnvoll, in denen die elektrische Stromzuführung oder die Batterie selbst versagen.In a particular embodiment of the invention, the vehicle may be equipped with at least one electrical connector and a socket for power connection to the battery of another vehicle. This is useful for towing and other emergencies in which the electrical power supply or the battery itself fail.
Zur größeren Sicherheit ist vorgesehen, dass die Batterie(n) derart gelagert wird, das bei Überschreiten eines Impulses, beispielsweise hervorgerufen durch ein Zusammenstoß mit einem anderen Fahrzeug, die Batteriezellen durch vorhandene Sollbruchstellen elektrisch voneinander getrennt werden und/oder die Batterie(n) abgekoppelt werden. Auf diese Weise wird die vorhandene hohe Spannung von bei- spielsweise bis zu 600 V aufgehoben, so dass im ungünstigsten Fall nur die Spannungen offen liegen, die jeweils die Zellen einzeln liefern (also z. B. 6 V oder 12 V).For greater security, it is provided that the battery (s) is stored in such a way that when a pulse is exceeded, for example, caused by a collision with another vehicle, the battery cells are electrically separated from each other by existing predetermined breaking points and / or decoupled the battery (s) become. In this way, the existing high voltage of For example, up to 600 V, so that in the worst case, only the voltages are open, each supplying the cells individually (ie, for example, 6 V or 12 V).
Die aus der Abwärme des Elektromotors, der Batterie sowie aus Brems- und Dämpfungsvorgängen stammende Wärme kann über einen Wärmetauscher als Zusatzheizung genutzt werden. Zur Kühlung können in die Sitze integrierte Peltierelemente als Steuer- oder regelbare Kühlkörper verwendet werden.The heat from the waste heat of the electric motor, the battery and braking and damping processes can be used as additional heating via a heat exchanger. For cooling, Peltier elements integrated in the seats can be used as control or adjustable heatsinks.
Grundsätzlich ist es auch möglich, jedes Antriebsrad mit einem getrennten Antrieb zu versehen, wobei ein ansonsten notwendiges Differential eingespart werden kann. Die Antriebssynchronisation der beiden gegenüberliegenden Antriebsräder lässt sich elektronisch regeln, vorzugsweise um optimale Traktionsverhältnisse einzustellen. Insbesondere kann bei Bergauf- oder Bergabfahrten jeweils die günstigste Drehmomentverteilung eingestellt werden.In principle, it is also possible to provide each drive wheel with a separate drive, whereby an otherwise necessary differential can be saved. The drive synchronization of the two opposite drive wheels can be controlled electronically, preferably to set optimal traction conditions. In particular, the most favorable torque distribution can be adjusted in uphill or downhill.
Ein Batteriewechsel ist nur bei einer Langstreckennutzung erforderlich, d. h. dann, wenn die maximale Reichweite von derzeit 400 km erreicht ist. Im Kurzstreckenverkehr ist hingegen nach wie vor die Wiederauffüllung der Batteriekapazität über vorhandene Steckdosen o. ä. Stromquellen sinnvoll. Soweit hierzu die eigene Steckdose „angezapft" wird, entstehen keine Abrechnungsprobleme. Soll jedoch das Stromnetz eines Dritten zur Energieeinspeisung in die Batterie verwendet werden, ist eine verbrauchsabhängige Abrechnung nur dann möglich, wenn an jeder Stromentnahmestelle auch ein Zähler vorgesehen ist. Wegen des hiermit verbundenen Aufwands dürfte eine Aufladestation für Elektrofahrzeuge in Parkhäusern oder auf sonstigen öffentlichen Plätzen unrentabel sein.Battery replacement is required only for long-distance use, ie. H. when the maximum range of 400 km is reached. In short-haul traffic, however, it is still useful to replenish the battery capacity via existing sockets or similar sources of power. However, if the power grid of a third party to be used for energy supply to the battery, a consumption-based billing is only possible if a counter is provided at each current collection point Efforts should be a charging station for electric vehicles in parking garages or other public places unprofitable.
Um ohne Nachteil für denjenigen, der sein Stromnetz zur Verfügung stellt, kostenneutrale Stromentnahmen dadurch zu ermöglichen, dass Vorkehrungen für eine unmittelbare Abrechnung zwischen dem Energieversorgungsunternehmen und dem Fahrzeugführer getroffen sind, besitzt das Fahrzeug neben den bereits eingangs genannten Teilen eine Sendeeinrichtung, die beim Anschluss an eine Stromquelle zur Wiederaufladung der Batterie ein codiertes Signal abgibt und kontinuierlich oder nach Abschluss des Ladevorgangs Signale sendet, welche die entnommene elektrische Strommenge betreffen. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, dass verbrauchsabhängige Stromabrechnungen unmittelbar dem Kunden zugeordnet werden können. Da jede Batterie in Verbindung mit jedem Fahrzeug ein individuelles, auf den Fahrzeugbesitzer hinweisendes Signal sendet, ist auch eine Fehlzuordnung ausgeschlossen, da jede Kombination eines Fahrzeugbesitzers/Fahrzeuges/ eingebauter Batterie nur einfach vergeben ist. Umgekehrt kann vorgesehen werden, dass ein fehlendes codiertes Signal die betreffende Stromabnahmestelle „verschlossen hält", d. h., dass eine Stromentnahme zur Wiederaufladung der Batterie nur möglich ist, wenn sich der Stromabnehmer durch ein Code-Signal identifiziert. Auf diese Weise ist es ohne weiteres und ohne Missbrauch möglich, dass Energieversorgungsunternehmen, Parkhäuser, öffentliche Plätze oder sonstige Orte mit entsprechenden Stromabnahmemöglichkeiten ausstatten, die jeder Besitzer eines Elek- trofahrzeuges nutzen kann. Prinzipiell ist es zwar auch möglich, dass andere Stro- mentnehmer diese Steckdosen nutzen können, jedoch setzt dies voraus, dass der betreffende Stromverbraucher geräteseitig einen entsprechenden Sender besitzt, der den Stromentnehmer über einen Code kenntlich machen.In order to enable cost-neutral power take-off without detriment to those who provides its power grid by making arrangements for direct billing between the power company and the driver, the vehicle has next to the parts already mentioned a transmitting device, the connection to a power source for recharging the battery emits a coded signal and continuously or after completion of the charging process sends signals that relate to the amount of electrical power removed. This measure ensures that consumption-dependent electricity bills can be allocated directly to the customer. Since each battery in conjunction with each vehicle transmits an individual signal indicative of the vehicle owner, misallocation is also eliminated since any vehicle owner / vehicle / built-in battery combination is simply assigned. Conversely, it can be provided that a missing coded signal "locks" the relevant power take-off point, ie that a current drain for recharging the battery is only possible if the pantograph is identified by a code signal Without misuse it is possible for utilities, parking garages, public squares or other places to provide the appropriate power take-off facilities that any owner of an electric vehicle can use, although in principle it is also possible for other users to use these outlets in that the relevant power consumer has a corresponding transmitter on the device side, which identifies the current collector by means of a code.
Die während der Batterieladung entnommene Strommenge, die über die Lade- und Leistungselektronik gesteuert wird, wird gleichzeitig in Form eines Messsignals an den Stromlieferanten (EVU) weitergegeben. Vorzugsweise wird der Ladestrom über eine integrierte Steuereinrichtung derart geregelt, dass eine zu schnelle Wiederaufladung der Batterie, die zu einer Schädigung führen kann, verhindert wird. Die gesendeten Signale können entweder unmittelbar in die Steckdose verkabelt oder drahtlos in Form von elektromagnetischen Signalen abgegeben werden.The amount of electricity drawn during battery charging, which is controlled by the charging and power electronics, is simultaneously passed on to the electricity supplier (EVU) in the form of a measuring signal. Preferably, the charging current is controlled via an integrated control device such that too fast recharging of the battery, which can lead to damage, is prevented. The transmitted signals can either be wired directly into the socket or delivered wirelessly in the form of electromagnetic signals.
Neben der Einsparung des Installationsaufwandes mit eigenen Zählern an jeder Steckdose wird auch der Betreiber der Anlage oder der Besitzer der Stellfläche, wo sich die jeweilige Steckdose befindet, von der Inkasso Aufgabe entlastet. Die Bereitstellung der Steckdose selbst wird dabei zusammen mit der Parkgebühr berechnet, ist aber nicht proportional zur Energieentnahme und damit wirtschaftlich sinnvoller. Weiterhin wird durch dieses Abrechnungssystem sichergestellt, dass ein jeder Stromkunde immer seinen speziellen Tarif berechnet bekommt, unabhängig von der Frage, wo er den Strom entnommen hat. Besonders für Großkunden, Firmenflotten, Leihwagen- oder Fuhrunternehmen entstehen dadurch wirtschaftliche und organisatorische Vorteile.In addition to saving the installation effort with its own meters at each outlet, the operator of the system or the owner of the footprint where the respective outlet is, relieved from the collection task. The provision of the socket itself is calculated together with the parking fee, but is not proportional to the energy and thus more economically useful. Furthermore, this billing system ensures that each electricity customer always gets his or her special tariff, regardless of where the electricity was taken from. Especially for large customers, company fleets, rental car or haulage companies, this results in economic and organizational advantages.
Weiterhin vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der Ladestrom bei fehlendem Eingangsbestätigungssignal oder bei Überschreiten eines durch die Steuereinrichtung regelbaren Schwellenwertes abgeschaltet wird. Über eine entsprechende Schutzeinrichtung kann auch gewährleistet werden, dass bei bestimmten gesendeten codierten Signalen ein säumiger Zahler oder eine insolvente Person festgestellt und von vornherein eine Stromentnahme gesperrt wird.Furthermore, it can preferably be provided that the charging current is switched off in the absence of an input acknowledgment signal or when a threshold value that can be regulated by the control device is exceeded. An appropriate protective device can also be used to ensure that, for certain transmitted coded signals, a defaulting payer or an insolvent person is detected and a power take-off is blocked from the outset.
Der Vorteil des beschriebenen Fahrzeugs besteht darin, dass auch außerhalb des eigenen häuslichen oder gewerblichen Bereiches beliebig Stromquellen angezapft werden können, um so z. B. während der Arbeitszeit beim Arbeitgeber oder während Besprechungen oder Besichtigungen in einer fremden Stadt Wiederaufladvorgänge ungeachtet des Netzwerkbetreibers gestartet werden können.The advantage of the vehicle described is that even outside of your own domestic or commercial area any power sources can be tapped to z. During work hours at the employer or during meetings or visits in a foreign city recharging operations can be started regardless of the network operator.
Für eine Übergangsphase bei der Einführung von Elektrofahrzeugen ist jedoch damit zu rechnen, dass die Voraussetzungen für ein brauchbares Direktabrechnungssys- tem zwischen dem Energieversorgungsunternehmen und dem Endkunden nicht vorliegen. Hinzukommt, dass die Bereitschaft zur Installation solcher Direktabrech- nungssysteme aus wirtschaftlicher Sicht erst dann zu erwarten ist, wenn eine genügend große Anzahl von Kunden, d. h. Besitzern bzw. Benutzern mit Elektrofahrzeugen vorliegen.For a transitional phase in the introduction of electric vehicles, however, it can be expected that the conditions for a usable direct billing system between the energy supplier and the end customer are not met. In addition, from an economic point of view, the willingness to install such direct billing systems can only be expected if a sufficiently large number of customers, ie. H. Owners or users with electric vehicles.
Um alternativ oder zusätzlich die Möglichkeit zu bieten, Strommengen, die beim Laden der Fahrzeugbatterie aus einem Fremdnetz entnommen worden sind, korrekt zu erfassen, wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, bei dem die Speichereinrichtung einen im Fahrzeug integrierten Stromzähler umfasst, der vorzugsweise geeicht und verplombt ist. Prinzipiell haben sich geeichte und verplombte Stromzähler in Privathaushalten bewährt, da in periodischen Abständen, zumeist innerhalb von 12 Monaten jeweils Ablesungen vorgenommen werden können, die eine verbrauchsgerechte Abrechnung gestatten. So kann vor und nach der Entnahme von Strom aus einem Fremdnetz zur Wiederaufladung der Autobatterie die tatsächlich entnommene Strommenge festgestellt und korrekt auf Basis des jeweils anzurechnenden Kilowatt- Stundenpreises abgerechnet werden.In order alternatively or additionally to offer the possibility of correctly detecting quantities of electricity taken from a foreign network when the vehicle battery is being charged, a vehicle is proposed in which the storage device comprises an electricity meter integrated in the vehicle, which is preferably calibrated and is sealed. In principle, calibrated and sealed electricity meters in private households have proven to be effective, since at regular intervals, usually within 12 months, readings can be made that allow for consumption-based billing. Thus, before and after the removal of electricity from a foreign network for recharging the car battery, the actual amount of electricity taken can be determined and correctly calculated on the basis of the kilowatt hourly rate to be credited.
Vorzugsweise besitzt der Stromzähler eine Eingabeeinrichtung für den kWh-Preis zum Zeitpunkt des Ladevorgangs, so dass über einen integrierten Rechner unmittelbar die Kosten für die entnommene Strommenge berechnet und angezeigt werden können. Auf diese Weise können individuell die Stromtarife der Vergütungsberechnung zugrunde gelegt werden, die derjenige zahlt, der sein Stromnetz zum Wiederaufladen der Batterie zur Verfügung stellt.The electricity meter preferably has an input device for the kWh price at the time of the charging process, so that the costs for the withdrawn amount of electricity can be calculated and displayed directly via an integrated computer. In this way, the electricity tariffs of the remuneration calculation can be taken as an individual basis, which pays the one who provides his power grid for recharging the battery.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besitzt der Stromzähler einen Drucker, der die aufgezeichneten Ladedaten, insbesondere die in die Batterie eingespeiste Strommenge und die Ladezeiten sowie den zu zahlenden Strompreis ausdruckt.According to a further embodiment of the invention, the electricity meter has a printer that prints out the recorded charge data, in particular the amount of electricity fed into the battery and the charging times as well as the electricity price to be paid.
In der praktischen Anwendung wird vom Fahrzeugbenutzer oder dem an einer Tankstelle oder einem Parkhaus vorhandenen Bedienungspersonal der anzusetzende kWh-Verrechnungspreis in die Eingabevorrichtung eingegeben, was manuell oder mittels eines per Draht oder drahtlos gesendeten Signals geschehen kann. Im anschließenden Ladevorgang erfasst der Stromzähler insbesondere die Strommenge, woraus sich die zu zahlende Vergütung berechnen lässt. Nach Abschluss des Ladevorgangs wird vom integrierten Drucker eine Quittung ausgeworfen, welche die relevanten Daten wie Datum, Dauer und Uhrzeit des Ladevorgangs, Besitzer oder Eigentümer des für den Ladevorgang benutzten Stromnetzes auswirft. Die Vergütung kann entweder unmittelbar oder über ein summarisches Abrechnungssystem in periodischen Abständen erfolgen. Da alle für die Registrierung der entnommenen Strommenge notwendigen Einrichtungen am oder im Fahrzeug integriert sind, muss derjenige, der sein Stromnetz zum Wiederaufladen zur Verfügung stellt, keine besonderen Einrichtungen besitzen; prinzipiell kann jeder Privatperson der Stromverbrauch nach dem individuellen Stromtarif vergütet werden.In practical application, the vehicle user or the operator present at a gas station or parking garage enters the kWh transfer price to be charged into the input device, which can be done manually or by means of a signal transmitted by wire or wirelessly. In the subsequent charging process, the electricity meter records in particular the amount of electricity, from which the remuneration to be paid can be calculated. When charging is complete, the integrated printer ejects a receipt that will eject the relevant data such as the date, duration and time of charging, owner or owner of the power network used for the charging process. Remuneration may be paid either directly or periodically via a summary accounting system. Since all the facilities necessary for the registration of the electricity withdrawn are integrated on or in the vehicle, the person who makes his power grid available for recharging need not have any special facilities; In principle, each private individual's electricity consumption can be reimbursed according to the individual electricity tariff.
Alternativ ist es auch möglich anhand der einzelnen Quittungsbelege mit den Energieversorgungsunternehmen abzurechnen, die den Strom geliefert haben.Alternatively, it is also possible to settle on the basis of the individual receipt receipts with the energy supply companies that have supplied the electricity.
Weitere Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden auch hinsichtlich der benötigten Batterieaustauschstationen erörtert. Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das Fahrzeug, das ausschließlich mit einem oder mehreren Elektromotoren angetrieben wird, eine leicht zugängliche flache und unterhalb einer Basisplattform angeordnete Batterie mit einer Reichweite von bis zu 400 km aufweist, die an einer Batteriewechselstation wegen ihrer leichten Zugänglichkeit schnell austauschbar ist. Das Auswechseln einer Batterie erspart die Wartezeit, die zum batterieschonenden Wiederaufladen notwendig ist. Um dieses System in der Praxis rentabel umsetzen zu können, wird erfindungsgemäß jede Batterie mit einer integrierten Datenerfassungs- und Speicherungseinrichtung versehen, die den momentanen Ladezustand und/oder den Zeitpunkt des letzten Batteriewechsels und/oder insgesamt oder seit dem letzten Batteriewechsel erfolgte Ladezyklen erfasst. Die vorgenannten Daten ermöglichen eine verbrauchsorientierte Abrechnung, die für den Fahrzeuginhaber oder Fahrzeugführer ebenso transparent ist wie für den Betreiber einer Batteriewechselstation. Sinnvollerweise müssen die Batterien hinsichtlich ihrer Größe sowie der Polanordnung genormt sein, wobei auch eine begrenzte Anzahl unterschiedlicher Normen für Pkw, Nutzfahrzeuge und Lkw denkbar ist. Die für Nutzfahrzeuge oder Lastkraftwagen wegen der längeren Fahrwege benötigte größere Batteriekapazität kann jedoch auch bei Verwendung nur eines einzigen Batterietyps dadurch bereitgestellt werden, dass am Fahrzeugboden zwei oder mehr Batterien befestigt sind, die sukzessive zur Stromabnahme verwendet werden. Die Servicestationen, an denen die Batterie gewechselt wird, muss auch nur dann angefahren werden, wenn für eine schonende Wiederaufladung der Batte- rie keine Zeit bleibt. Pkw-Stillstandszeiten hingegen lassen sich bei erreichbarem Stromnetz dazu nutzen, dass die Batterie während der Stillstandszeit, gegebenenfalls geregelt geladen wird. Hierzu besitzt das Fahrzeug eine eigene Ladestation, die jedoch auch fahrzeugextern, z. B. in der Garage des Fahrzeugführers oder am Arbeitsplatz fest installiert sein kann, was den Vorteil hat, dass die Ladestation nicht mit dem Fahrzeug mitbewegt werden muss. Für den Kurzstreckenbetrieb braucht die Batterie daher nicht gewechselt zu werden. Die für die Nutzung der Batterie über den benutzten Zeitraum sowie für die Abnutzung durch verbrauchte Ladezyklen, die für die Lebensdauer der Batterie entscheidend sind, entstehenden Kosten lassen sich mittels der batterieintegrierten Einrichtung erfassen und ablesen. Der Fahrzeugeigentümer muss nicht gleichzeitig Eigentümer der Batterie sein, vielmehr wird eine Batterie jeweils für einen Nutzungszeitraum entliehen und dann verbrauchsorientiert an den Ladezyklen abgerechnet. Mit dieser Maßgabe kann ein System realisiert werden, bei dem Serviceunternehmen die Batterien besitzen und eine Kette von Lade- und Wechselstationen, so dass eine präzise Kostenzuordnung bei der Rücknahme der Batterie für jeden Kunden möglich ist. Kundenspezifische Daten lassen sich bei der Erstausgabe des Fahrzeuges oder beim Inhaberwechsel im Datenspeicher der Batterie ebenso erfassen wie die Zeitnutzung, die verbrauchte Energie und die verbrauchten Ladezyklen durch eigene Wiederaufladungen, die der Kunde vorgenommen hat. Als zusätzliche Sicherheit gegen Missbrauch oder Diebstahl kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung am Fahrzeug ein zusätzlicher Chip angebracht werden, der bei jedem Wechselstopp ausgelesen wird. Über Ort und Zeitpunkt entsteht so eine redundante Erfassung und Transparenz für eine Abrechnung ähnlich wie bei Handy-Gebühren oder Kreditkartenabbuchungen.Further advantages and exemplary embodiments of the invention will also be discussed below with regard to the required battery replacement stations. The core idea of the present invention is that the vehicle, which is driven exclusively with one or more electric motors, has an easily accessible flat and below a base platform battery with a range of up to 400 km at a battery replacement station because of their easy accessibility quickly exchangeable. Replacing a battery saves the waiting time necessary for battery-saving recharging. In order to implement this system in practice profitably, each battery is inventively provided with an integrated data acquisition and storage device that detects the current state of charge and / or the time of the last battery change and / or total or since the last battery change charging cycles. The aforementioned data allow consumption-based billing, which is as transparent for the vehicle owner or driver as for the operator of a battery changing station. It makes sense to have the batteries in terms of their size and the pole arrangement to be standardized, with a limited number of different standards for cars, trucks and trucks is conceivable. However, the larger battery capacity required for utility vehicles or trucks because of the longer travel distances can be provided even when using only a single type of battery, that two or more batteries are attached to the vehicle floor, which are successively used for power collection. The service stations at which the battery is changed must also be started up only if, for a gentle recharging, the battery There is no time. On the other hand, when the power grid is accessible, car downtimes can be used so that the battery is charged in a controlled manner during standstill time. For this purpose, the vehicle has its own charging station, but also outside the vehicle, z. B. in the garage of the driver or at the workplace can be permanently installed, which has the advantage that the charging station does not have to be moved with the vehicle. For short-distance operation, therefore, the battery does not need to be changed. The costs associated with using the battery over the period of time used, as well as wear and tear resulting from spent charge cycles that are critical to battery life, can be detected and read using the battery-integrated device. The vehicle owner does not have to be the owner of the battery at the same time. Instead, a battery is borrowed for a period of use and then billed according to usage based on the charging cycles. With this proviso, a system can be realized in which service companies own the batteries and a chain of charging and changing stations, so that a precise cost allocation for the return of the battery for each customer is possible. Customer-specific data can be recorded at the first edition of the vehicle or at the owner change in the data storage of the battery as well as the time usage, the consumed energy and the used charging cycles by own recharges, which the customer has made. As additional security against abuse or theft, in a further embodiment of the invention an additional chip can be attached to the vehicle, which is read out at each changeover stop. Location and time creates a redundant collection and transparency for a billing similar to cell phone charges or credit card debits.
Beim derzeitigen Stand der Technik ergeben sich damit z. B. beim Einsatz von Lithium-Ionen-Polymer-Batterien für ein Mittelklassefahrzeug Reichweiten von 200 km bei Fahrleistungen, die einem 100 kW-Verbrennungsmotor entsprechen, mit einer Batteriemasse von ca. 300 kg. Auf einer 600 km langen Fahrstrecke würden drei Batteriewechselstopps von etwa 2 min erforderlich sein, wenn das Fahrzeug am Zielort wieder voll beladen verfügbar sein soll. Ein Pkw herkömmlicher Bauart mit einem Verbrennungsmotor würde im Vergleich einen Tankstopp benötigen, bei dem der Fahrer aussteigen, tanken, den Wagen verriegeln, zur Kasse gehen, bezahlen, zum Wagen zurückgehen, aufschließen, anlassen und losfahren muss, was im Regelfall 5 bis 10 min erfordert. Der Zeitaufwand mit dem erfindungsgemäßen System ist also bei gleicher Reichweite nicht höher, dafür für den Fahrer komfortabler, da er während des Batteriewechsels im Fahrzeug verbleiben kann. Eine Kontrolle über eine zutreffende Registrierung hat der Fahrzeugführer über ein bordeigenes Datenerfassungssystem, gegebenenfalls mit einer Anzeige.In the current state of the art are thus z. For example, when using lithium-ion polymer batteries for a mid-range vehicle ranges of 200 km at driving performance corresponding to a 100 kW internal combustion engine, with a battery mass of about 300 kg. On a 600 km drive, three battery change stops of about 2 minutes would be required if the vehicle is to be fully loaded again at the destination. A passenger car of conventional design with an internal combustion engine would require a refueling stop in comparison, in which the driver has to get out, refuel, lock the car, checkout, pay, go back to the car, unlock, start and drive off, which usually takes 5 to 10 minutes. The time required with the system according to the invention is thus not higher for the same range, but more comfortable for the driver, since he can remain in the vehicle during the battery change. The vehicle driver has control over an appropriate registration via an on-board data acquisition system, possibly with an advertisement.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Fahrzeuges liegt selbstverständlich in dem abgasfreien Betrieb. Mit einem reinen Elektromotorantrieb, der aufgrund der höheren verfügbaren Drehmomente im Stadtverkehr ohnehin unbestritten Vorteile hat, lassen sich bei etwa gleichen Fahrleistungen und gleicher Reisezeit auch Langstrecken komfortabler zurücklegen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass das Wiederaufladen der Batterien an den Servicestationen zu Zeiten geschehen kann, in denen der Strompreis gering ist. Sofern im Wege einer Strombörse der Energieverbrauch abhängig von der temporär aktuellen Nachfrage abgerechnet wird, lässt sich somit ein am geringen Verbrauch orientierter günstiger Strompreis wirkungsvoll nutzen. Diese zusätzliche Stromabnahme in verbrauchsarmen Zeiten macht es gegebenenfalls auch überflüssig die vorhandene Energie in Speicherkraftwerken z. B. zum Pumpen von Wasser auf ein höheres Niveau, dessen kinetische Energie anschließend in elektrische Energie umgewandet werden muss, zu nutzen. Für den Endkunden ergeben sich keine zusätzlichen Kosten, da er lediglich den Anteil an der Batterie zahlen muss, den er durch Ladezyklen etc. verbraucht hat. Die Gesamtlebensdauer der Batterien erhöht sich, da jede Batterie im Regelfall von verschiedenen Fahrern mit unterschiedlichen Nutzungsprofilen belastet wird, was günstiger ist als extreme Belastungen, denen vereinzelt Batterien durch einseitige Nutzung ausgesetzt sind.The particular advantage of the vehicle according to the invention is of course in the exhaust-free operation. With a pure electric motor drive, which has undisputed advantages anyway due to the higher torques available in city traffic, even long journeys can be covered more comfortably with the same performance and travel time. Another advantage results from the fact that the recharging of the batteries at the service stations can be done at times when the price of electricity is low. If energy consumption is billed as a function of the temporarily current demand in the course of a power exchange, a favorable electricity price based on low consumption can thus be used effectively. This additional power take-off in low-consumption times makes it possibly unnecessary even the existing energy in storage power plants z. B. for pumping water to a higher level, the kinetic energy then has to be converted into electrical energy to use. For the end user, there are no additional costs, since he only has to pay the proportion of the battery, which he has consumed by charging cycles, etc. The overall life of the batteries increases, as each battery is usually burdened by different drivers with different usage profiles, which is cheaper than extreme loads, which occasionally batteries are exposed by unilateral use.
Durch eine Vernetzung mit einem bordeigenen Navigationssystem wird dem Fahrer automatisch der günstigste Ort zum nächsten Batteriewechsel angezeigt. Das bordeigene Energieverbrauchs- und Wechselzyklussystem lässt die Abrechnung kontrollieren, womit eine weitere Redundanz der Kostenerfassung gewährleistet ist. Die Wechselbatterie ist vorzugsweise im Fahrzeugboden und von unten zugänglich befestigt, da dort ein schneller Zugriff durch ein automatisches Handlingssystem möglich ist. Der Fahrzeugschwerpunkt lässt sich niedrig legen. Zudem kann durch eine entsprechend ausgestattete Bodengruppe die Crashsicherheit maximiert werden. Dies folgt bereits daraus, dass komplexe Fahrzeugaufbauten, wie sie durch Verbrennungsmotoren sowie die Abgasführung notwendig sind, von vornherein durch ein stabiles Bodenchassis vermieden werden, auf dem die Fahrgastzelle etc. angeordnet sind. Hinsichtlich des Fahrzeugdesigns ergeben sich somit größere Freiheiten.By networking with an on-board navigation system, the driver is automatically shown the cheapest location for the next battery change. The on-board energy and cycle cycle system allows billing to be controlled, providing further redundancy of costing. The replaceable battery is preferably attached in the vehicle floor and accessible from below, as there fast access through an automatic handling system is possible. The vehicle's center of gravity can be set low. In addition, the crash safety can be maximized by an appropriately equipped floor group. This already follows from the fact that complex vehicle superstructures, as required by internal combustion engines and the exhaust system, are avoided from the outset by a stable floor chassis on which the passenger compartment, etc. are arranged. With regard to the vehicle design, this results in greater freedom.
Selbstverständlich und wie im Prinzip nach dem Stand der Technik auch bekannt, lässt sich die Batterie über ein regeneratives Bremsen laden, wobei lediglich bei einer geladenen Batterie und einer Talfahrt mit überdurchschnittlich vielen Bremsvorgängen über eine Steuerung verhindert werden muss, dass eine Batterieüberladung stattfindet. Bei normalem Fahrbetrieb können solche Situationen (mangels Lichtmaschine) nicht auftreten.Of course, and as known in principle according to the prior art, the battery can be charged via a regenerative braking, with only a charged battery and a descent with an above-average number of braking operations must be prevented via a controller that a battery overcharge takes place. In normal driving conditions such situations (for lack of alternator) can not occur.
Vorzugsweise soll der Batteriewechsel in einer Batteriewechselstation durch einen Automaten erfolgen. Im einfachsten Fall sind hierzu die geladenen Batterien auf dem Boden aufgereiht. Nachdem der Fahrer seine entleerte Batterie an einem vorgesehen Ort entweder über den fahrzeugeigenen Mechanismus abgelegt hat, wird das Fahrzeug (entweder über ein Notstromaggregat oder passiv) zu einem Ort bewegt, wo die aufzunehmende Batterie am Boden liegend bereit steht. Über einen Automaten wird diese Batterie nunmehr in das vorhandene Fach eingeführt und dort verriegelt und angeschlossen, so dass der Batteriewechsel nur kurze Zeit in Anspruch nimmt. Die entleerten Batterien werden über eine Transferstraße in eine Ladestation geführt, wo, gegebenenfalls zu Zeiten mit günstigem Stromtarif, die Wiederaufladung durchgeführt wird, bevor die Batterien wieder zum Austausch bereitgestellt werden. Alternativ denkbar sind jedoch auch solche Stationen, in denen der Fahrer über eine Bodenöffnung (Grube) fährt, in der ein Batteriewechselautomat installiert ist, der sowohl für die Batterieentnahme als auch für die Batteriezuführung ausgebildet ist. Bei solchen Konstruktionen ist das Notstromaggregat für eine Kurzstrecken-Fortbewegung des Fahrzeuges entbehrlich. Andererseits sollte zur Aufrechterhaltung der Bordspannung für Navigationssysteme, Autotelefon, Radio etc. fakultativ eine Spannung auch während des Batteriewechsels zur Verfügung stehen.Preferably, the battery change should be done in a battery replacement station by a machine. In the simplest case, the charged batteries are lined up on the floor. After the driver has deposited his deflated battery in a designated location either via the on-board mechanism, the vehicle is moved (either via an emergency generator or passive) to a location where the battery to be picked up is lying on the ground. About an automaton, this battery is now introduced into the existing compartment and locked there and connected, so that the battery replacement takes only a short time. The emptied batteries are led via a transfer line to a charging station, where, possibly at times with a favorable electricity tariff, the recharging is carried out before the batteries are made available for replacement. Alternatively conceivable, however, are also stations in which the driver drives over a floor opening (pit) in which a battery changing machine is installed, which is designed both for the battery removal and for the battery supply. In such constructions, the emergency generator is dispensable for a short-distance movement of the vehicle. On the other hand should be to maintain the on-board voltage for navigation systems, car phone, radio, etc. optionally a voltage during the battery change available.
Grundsätzlich möglich sind auch mobile Batteriewechselstationen, die auf einem Lkw oder einem Anhänger zu Bedarfsplätzen gefahren werden können. Ähnlich wie bei Pannenfahrzeugen lässt sich eine solches Fahrzeug zur Vermeidung eines Umweges zu einer stationären Batteriewechselstation über Funk zu einem Autobahnparkplatz ordern, wo die Wechsel batterie zur gewünschten Zeit bereitgestellt wird. Auch solche mobilen Fahrzeuge besitzen zweckmäßiger Weise einen Wechselautomaten.In principle, mobile battery changing stations are also possible, which can be driven on a truck or a trailer to need places. Similar to breakdown vehicles, such a vehicle can be ordered to avoid a detour to a stationary battery changing station via radio to a motorway parking lot, where the removable battery is provided at the desired time. Such mobile vehicles also suitably have a change machine.
Um den Nutzungsgrad der jeweiligen Fahrzeugbatterie zu erhöhen, wird die Batterie und die Lade- und Leistungselektronik auch zum Einspeisen von Strom in ein Leitungsnetz ausgebildet.In order to increase the degree of utilization of the respective vehicle battery, the battery and the charging and power electronics are also designed to feed electricity into a pipeline network.
Ein wichtiger und letztendlich leistungsbestimmender Bestandteil des Fahrzeuges ist die Batterie, die aus Li-Ionen-Zellen besteht, die wiederum zu einem Akkumulator kombiniert werden. Der Aufbau dieser Batterie enthält zum einen elektronische Bauelemente, die den Lade- und Leistungsstrom der einzelnen Zellen steuert, zum anderen die Zuleitungen, mit denen die elektrische Energie zu- und abgeführt wird bzw. zu den gewünschten Spannungswerten per Reihenschaltung kombiniert wird und schließlich eine mechanische Struktur (Gehäuse), die dem ganzen Aufbau Stabilität verleiht.An important and ultimately performance-determining component of the vehicle is the battery, which consists of Li-ion cells, which in turn are combined into one accumulator. The structure of this battery contains on the one hand electronic components that controls the charging and power of the individual cells, on the other hand, the supply lines with which the electrical energy is supplied and removed or combined to the desired voltage values by series connection and finally a mechanical Structure (housing), which gives the whole structure stability.
Zusätzlich soll dieses Gehäuse die Abfuhr von Wärme beim Laden der Zellen oder bei hoher Belastung ermöglichen und außerdem eine Kettenreaktion verhindern, bei der durch eine Störung einer Zelle z.B. durch Kurzschluss die benachbarten Zellen ebenfalls überhitzt und zerstört werden würden. Beim Auslösen einer solchen Kettenreaktion könnte die gesamte Ladungsenergie in sehr kurzer Zeit freigesetzt werden und so eine Übertemperatur erzeugen, dass als Folge davon ein Oxidationsprozess des Lithiums ausgelöst wird, der als chemische Reaktion zusätzlich zur elektrischen Reaktion weitere Energie freisetzt. Um das zu verhindern wird üblicherweise das Gehäuse durch Trennwände in einzelne Bereiche aufgeteilt, so dass die Reaktion lokal begrenzt werden kann.In addition, this case should allow the dissipation of heat when charging the cells or under high load and also prevent a chain reaction in which by a disruption of a cell, for example by short circuit, the adjacent cells would also be overheated and destroyed. Upon initiation of such a chain reaction, the entire charge energy could be released in a very short time and produce an excess temperature, as a result of which an oxidation process of the lithium is triggered, which is a chemical reaction in addition to the electric Reaction releases more energy. In order to prevent this, the housing is usually divided by partition walls into individual areas, so that the reaction can be localized.
Für das erfindungsgemäße Elektrofahrzeug wird nun vorgesehen, das Batterie- Gehäuse aus einem Verbundwerkstoff mit Aramidfasern (Kevlar) zu fertigen, so dass bei einer mechanischen Störung von außen zunächst keine Risse und kein Kollabieren des Gehäuses auftreten, sondern lediglich eine Deformation. Ergänzend wird dazu eine doppelwandige Sandwichkonstruktion aus einem Polyamid-Verbundwerkstoff vorgesehen, um sowohl die Stabilität als auch die Arbeitsaufnahme des Gehäuses gegenüber äußeren Lasten zu maximieren.For the electric vehicle according to the invention is now provided to manufacture the battery housing made of a composite material with aramid fibers (Kevlar), so that in a mechanical disturbance from the outside initially no cracks and no collapse of the housing occur, but only a deformation. In addition, a double-walled sandwich construction of a polyamide composite material is provided in order to maximize both the stability and the working absorption of the housing with respect to external loads.
Weiterhin wird in einer besonderen Variante der Zwischenraum innerhalb des Gehäuses zwischen den einzelnen Zellen mit einem Metallbrandpulver wie Natriumchlorid o.Ä. gefüllt, so dass bei einer Schädigung oder einer Übertemperatur einer Zelle das Pulver aufschmilzt und die geschädigte Zelle luftdicht isoliert.Furthermore, in a particular variant of the space within the housing between the individual cells with a metal fire powder such as sodium chloride or similar. filled so that in case of damage or excess temperature of a cell, the powder melts and the damaged cell airtight insulation.
In einer bevorzugten Ausführung wird ein Medium in dem Gehäuse zwischen den Zellen eingefüllt, das eine Oxidation des Lithiums verhindert, wie z.B. ein Edelgas. Alternativ dazu wird die Box evakuiert, so dass mangels Luft ebenfalls eine Oxidation verhindert wird. In dieser Variante ist die Box aus einem elastischen Material, so dass die Steifigkeit und Arbeitsaufnahme der Crashenergie der Box unter Nutzung der fest gepressten Li-Zellen erzeugt wird. Die Box kann sich dann verformen ohne dass die Außenhaut reißt und der Luftausschluss durch Vakuum bleibt erhalten.In a preferred embodiment, a medium in the housing is filled between the cells which prevents oxidation of the lithium, e.g. a noble gas. Alternatively, the box is evacuated so that lack of air also prevents oxidation. In this variant, the box is made of an elastic material, so that the rigidity and working absorption of the crash energy of the box is generated by using the firmly pressed Li cells. The box can then deform without the outer skin ruptures and the exclusion of air by vacuum is maintained.
Um die Temperatur der Batteriezellen zu kontrollieren, werden die Zwischenräume zwischen den Zellen mit einem Material gefüllt, das in einem gezielten Temperaturfenster den Aggregatzustand wechselt, also schmilzt bzw. erstarrt, wobei die dabei entstehende Schmelzenthalpie zur Temperaturstabilisierung genutzt wird (Latentwärmespeicher). In einer besonderen Gestaltung werden die gewünschten Zielsetzungen der Metallbrandpulverwirkung, der Wärmeleitung und der Latentwärmewirkung durch eine geeignete Kombination von Füllmaterialien zusammen erzielt. In order to control the temperature of the battery cells, the interstices between the cells are filled with a material that changes state of aggregation in a specific temperature window, ie melts or solidifies, the resulting enthalpy of melting being used for temperature stabilization (latent heat storage). In a particular design, the desired objectives of the metal firing powder effect, the heat conduction and the latent heat effect are achieved together by a suitable combination of fillers.

Claims

Ansprüche claims
1. Fahrzeug, das ausschließlich über einen oder mehrere Elektromotoren angetrieben wird und das zur Energieversorgung dieser Elektromotoren mindestens eine austauschbare und wiederaufladbare Batterie aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Batterie eine integrierte Datenerfassungs- und Speichereinrichtung aufweist, die den momentanen Ladezustand und/oder den Zeitpunkt des letzten Batteriewechsels und/oder insgesamt oder seit dem letzten Batteriewechsel erfolgte Ladezyklen erfasst.A vehicle powered solely by one or more electric motors and having at least one replaceable and rechargeable battery for powering said electric motors, characterized in that the battery has an integrated data acquisition and storage device which determines the current state of charge and / or the time of the battery last battery change and / or total or since the last battery change charging cycles detected.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie aus mehreren einzelnen Zellen mit jeweiligen Ausgängen besteht, die nur im Bedarfsfall , nämlich im angeschlossenen Zustand im Fahrzeug oder in der Ladestation, automatisch in Reihe geschaltet werden, um eine Spannung von 300 V bis 600 V, vorzugsweise 500 V bis 600 V, abgreifen zu können.2. Vehicle according to claim 1, characterized in that the battery consists of several individual cells with respective outputs, which are automatically connected in series only in case of need, namely in the connected state in the vehicle or in the charging station to a voltage of 300 V. up to 600 V, preferably 500 V to 600 V, to be able to tap.
3. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie oder jede Batterie auf der Fahrzeugunterseite montiert ist, vorzugsweise unterhalb einer als Brandschutzwand ausgebildeten Bodenplattform und/oder zwischen den Fahrzeugachsen.3. Vehicle according to one of claims 1 or 2, characterized in that the battery or each battery is mounted on the underside of the vehicle, preferably below a designed as a fire wall protection platform and / or between the vehicle axles.
4. Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie eine sich zur Oberseite verjüngende, vorzugsweise konische Form aufweist, die in einen entsprechend angepassten korrespondierenden Hohlraum an der Fahrzeugunterseite von unten oder von der Seite her einführbar ist, wobei vorzugsweise die Batterieseitenwände unter leichter Druckspannung in den Fahr- zeughohlraumseitenwänden anliegen, so dass hierdurch die Fahrzeugboden- steif igkeit erhöht wird.4. Vehicle according to claim 3, characterized in that the battery has a tapered to the top, preferably conical shape, which is insertable into a correspondingly adapted corresponding cavity on the underside of the vehicle from below or from the side, preferably the battery side walls under lighter Compressive stress in the vehicle cavity side walls, so that thereby the vehicle floor stiffness is increased.
5. Fahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine vorzugsweise elastische Dichtung, durch die ein Eindringen von Schmutz und/oder Feuch- tigkeit und/oder Kontaktgeräuschen bei Relativbewegungen der Batterie und des Batteriekastens zueinander verhindert, zumindest aber minimiert werden.5. Vehicle according to claim 3 or 4, characterized by a preferably elastic seal, by the penetration of dirt and / or moisture action and / or contact noise in relative movements of the battery and the battery box prevents each other, but at least minimized.
6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine fahrzeugeigene Hub- und Schnellspannvorrichtung vorgesehen ist, die zum Lösen der Batterie(n), zu deren Ablage, Aufnahme einer neuen Batterie und zu deren Befestigung am Fahrzeug ausgebildet ist.6. Vehicle according to one of claims 1 to 5, characterized in that an on-board lifting and quick-release device is provided, which is designed for releasing the battery (s), to the storage, recording a new battery and its attachment to the vehicle.
7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine fahrzeugintegrierte Datenerfassungs- und Speichervorrichtung mit einem Dateneingang vorgesehen ist, der über vorhandene Leitungen oder drahtlos gesendete Signale empfängt, welche die in der ausgetauschten Batterie entnommene Energie, die Nutzungszeit und/oder etwaige Ladezyklen betreffen und welche aus der Datenerfassungs- und Speichereinrichtung der Batterie vor dem Austausch ausgelesen bzw. von hier gesendet werden.7. Vehicle according to one of claims 1 to 6, characterized in that an in-vehicle data acquisition and storage device is provided with a data input which receives via existing lines or wirelessly transmitted signals, the energy taken in the replaced battery, the usage time and / or any charging cycles and which are read from the data acquisition and storage device of the battery before the exchange or sent from here.
8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie und die Leistungs- und Ladeelektronik auch zum Einspeisen von Strom in ein Leitungsnetz ausgebildet ist,8. Vehicle according to one of claims 1 to 7, characterized in that the battery and the power and charging electronics is also designed for feeding electricity into a pipeline network,
9. Fahrzeug nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, mit der der aktuelle Strompreis des Energieversorgers zur Ladung der Batterie und/oder zur Rückspeisung ins Netz erfasst wird.9. Vehicle according to claim 8, characterized by a device with which the current electricity price of the energy supplier for charging the battery and / or to feed back into the network is detected.
10. Fahrzeug nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine steuerbare Vorrichtung zur Einstellung eines oberen Strompreis-Schwellenwertes, bei dessen Überschreiten Strom in das Netz eines Energieversorgers eingespeist wird, und/oder zur Einstellung eines unteren Strompreis-Schwellenwertes, bei dessen Unterschreiten Strom aus dem Netz zur Aufladung der Batterie entnommen wird. 10. Vehicle according to claim 9, characterized by a controllable device for setting an upper current price threshold value, when exceeded, power is fed into the network of an energy supplier, and / or for setting a lower electricity price threshold, below which power from the grid to charge the battery is removed.
11. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach Abgabe eines Notsignals an die Batterie aus der Batterie Strom entnommen und in ein Stromnetz zur Notstromversorgung von ausgewählten Stromverbrauchern wie Krankenhäusern, Aufzugsanlagen, Verkehrsampel eingespeist wird.11. Vehicle according to one of claims 8 to 10, characterized in that taken after delivery of an emergency signal to the battery from the battery power and is fed into a power grid for emergency power of selected power consumers such as hospitals, elevator systems, traffic lights.
12. Fahrzeug nach Anspruch 9, 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die ins Netz aus der Batterie eingespeiste Strommenge und der jeweils aktuelle Strompreis in einer Zähleinrichtung reproduzierbar erfasst werden.12. Vehicle according to claim 9, 10 or 11, characterized in that the electricity fed into the network from the battery and the respective current price of electricity are detected reproducibly in a counter.
13. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die fahrzeugeigene Ladestation mit einer Überwachungseinrichtung verbunden ist, welche die Zeitpunkte, die Dauer und die Energiemenge nach einstellbaren Vorgaben steuert, vorzugsweise derart, dass Ladevorgänge in Abhängigkeit der tatsächlich benötigten oder gewünschten Energiemenge, des temporären Strompreises oder des Batteriezustandes zur Vermeidung einer Tiefenentladung gesteuert werden.13. Vehicle according to one of claims 1 to 12, characterized in that the on-board charging station is connected to a monitoring device which controls the times, the duration and the amount of energy according to adjustable specifications, preferably such that charging operations depending on the actual required or desired Amount of energy, the temporary electricity price or the battery condition to avoid a deep discharge to be controlled.
14. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die batterieintegrierte Datenerfassungs- und Speichereinrichtung mit einem Navigationsgerät verbunden ist, das eine automatische Routenführung zum Ziel und/oder zur nächstliegenden Batterieaustauschstation in Abhängigkeit von der verfügbaren Restkapazität der Batterie sendet.14. Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the battery-integrated data acquisition and storage device is connected to a navigation device that sends an automatic route guidance to the destination and / or the nearest battery replacement station in dependence on the available remaining capacity of the battery.
15. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der als einziger Antriebsmotor vorhandene Elektromotor zumindest mehr als 60% der Antriebsenergie, vorzugsweise mehr als 70% der Antriebsenergie auf die Hinterräder des Fahrzeugs leitet und/oder dass die Batterie über ein regeneratives Bremsen im wesentlichen über die Vorderräder geladen wird. 15. Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the sole drive motor present as an electric motor at least more than 60% of the drive energy, preferably more than 70% of the drive energy to the rear wheels of the vehicle passes and / or that the battery via a regenerative braking is essentially loaded via the front wheels.
16. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeneration der Batterie durch eine Distanz- und Bremspunktkontrolle gesteuert wird, wobei vorzugsweise ein Abstandssensor, der die Distanz zu stehenden oder bewegten Objekten in Fahrtrichtung misst, und dessen Signale zur Steuerung oder Regelung der Gaspedalrückstellkraft verwendet werden.16. Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the regeneration of the battery is controlled by a distance and braking point control, wherein preferably a distance sensor which measures the distance to stationary or moving objects in the direction of travel, and its signals for control or regulation the accelerator pedal return force can be used.
17. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich je nach Leistungsflussrichtung über ein Getriebe unterschiedliche Übersetzungen beim Beschleunigen oder Bremsen einstellen.17. Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that adjust depending on the power flow direction via a transmission different ratios when accelerating or braking.
18. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zweiten Stromkreis mit einem weiteren Akkumulator zur Energieeinspeisung für eine langsame Fortbewegung während des Batteriewechsels in einer Transferstation, die zum Ablegen der weitgehend entladenen Batterie und zum anschließenden Aufnehmen einer neuen Batterie durchfahren werden muss.18. Vehicle according to one of the preceding claims, characterized by a second circuit with a further accumulator for supplying energy for a slow movement during battery replacement in a transfer station, which must be traversed for storing the largely discharged battery and for subsequently receiving a new battery.
19. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug mindestens einen elektrischen Stecker sowie mindestens eine Buchse zum Stromanschluss an die Batterie oder das Stromnetz eines weiteren Fahrzeuges aufweist.19. Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the vehicle has at least one electrical connector and at least one socket for power connection to the battery or the power grid of another vehicle.
20. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie(n) derart gelagert ist/sind, dass bei Überschreiten eines Impulses, beispielsweise hervorgerufen durch einen Zusammenstoß mit einem anderen Fahrzeug, die Batteriezellen durch vorhandene Sollbruchstellen elektrisch voneinander getrennt und/oder die Batterie(n) abgekoppelt werden.20. Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the battery (s) is mounted / are such that when a pulse is exceeded, for example, caused by a collision with another vehicle, the battery cells separated by existing predetermined breaking points and / / or the battery (s) are disconnected.
21. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die für den Fahrgastraum notwendige Heizenergie zumindest zum Teil aus der Abwärme des Elektromotors, der Batterie sowie aus Bremsvorgängen gewonnen und über einen Wärmetauscher regelbar oder steuerbar verfügbar gemacht wird.21. Vehicle according to one of claims 1 to 20, characterized in that the heating energy necessary for the passenger compartment at least in part from the Waste heat of the electric motor, the battery as well as obtained from braking and made available via a heat exchanger controllable or controllable.
22. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass in die Sitze Peltierelemente als Steuer- oder regelbare Kühlkörper integriert sind.22. Vehicle according to one of claims 1 to 21, characterized in that in the seats Peltier elements are integrated as a control or adjustable heat sink.
23. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Antriebsrad mit einem separaten Antrieb versehen ist, wobei die Antriebsleistungen elektronisch synchronisiert werden, vorzugsweise um optimale Traktionsverhältnisse einzustellen.23. Vehicle according to one of claims 1 to 22, characterized in that each drive wheel is provided with a separate drive, wherein the drive powers are electronically synchronized, preferably to set optimal traction conditions.
24. Fahrzeug, nach einem der Ansprüche 1 bis 23, gekennzeichnet durch eine Lade- und Leistungselektronik mit einer integrierten Datenerfassungs- und Speichereinrichtung, die den momentanen Ladezustand sowie in die Batterie eingespeiste Strommengen erfasst, und durch eine Sendeeinrichtung, die beim Anschluss an eine Stromquelle zur Wiederaufladung einer Batterie ein codiertes Signal abgibt und kontinuierlich oder nach Abschluss des Ladevorgangs Signale sendet, welche die entnommene elektrische Strommenge betreffen.24. Vehicle according to one of claims 1 to 23, characterized by a charging and power electronics with an integrated data acquisition and storage device that detects the current state of charge and fed into the battery amounts of electricity, and by a transmitting device when connected to a power source for recharging a battery emits a coded signal and continuously or after completion of the charging process sends signals concerning the withdrawn amount of electrical power.
25. Fahrzeug nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das codierte Signal eine individuelle Kenn-Nummer enthält.25. Vehicle according to claim 24, characterized in that the coded signal contains an individual identification number.
26. Fahrzeug nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladestrom über eine integrierte Steuereinrichtung geregelt wird.26. Vehicle according to claim 24 or 25, characterized in that the charging current is regulated by an integrated control device.
27. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamten Signale in die Buchse (Steckdose) der Stromquelle zur Wiederaufladung eingespeist oder drahtlos abgegeben werden. 27. Vehicle according to one of claims 24 to 26, characterized in that the entire signals are fed into the socket (socket) of the power source for recharging or delivered wirelessly.
28. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladestrom bei fehlendem Eingangsbestätigungssignal oder bei Überschreiten eines durch die Steuereinrichtung regelbaren Schwellenwertes abgeschaltet wird.28. Vehicle according to one of claims 24 to 27, characterized in that the charging current is switched off in the absence of an input acknowledgment signal or when exceeding a controllable by the control means threshold value.
29. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromkunde bei jeder Entnahme nach seiner Identifizierung seinen persönlichen Stromtarif berechnet bekommt.29. Vehicle according to one of claims 24 to 28, characterized in that the electricity customer gets his personal electricity tariff calculated at each removal after his identification.
30. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Code des Fahrzeuges und/oder der Batterie eine Kennzahl des Kunden eingegeben und übertragen wird.30. Vehicle according to one of claims 24 to 29, characterized in that in addition to the code of the vehicle and / or the battery a code of the customer is entered and transmitted.
31. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 24 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass eine Redundanz zur Sicherheit der Verrechnung erzeugt wird, indem die Zugehörigkeit zwischen Batteriecode und/oder Fahrzeugcode und/oder Fahrercode geprüft wird.31. Vehicle according to one of claims 24 to 30, characterized in that a redundancy for security of the billing is generated by the affiliation between the battery code and / or vehicle code and / or driver code is checked.
32. Fahrzeug, nach einem der Ansprüche 24 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung einen im Fahrzeug integrierten Stromzähler umfasst.32. Vehicle according to one of claims 24 to 31, characterized in that the storage device comprises an integrated electricity meter in the vehicle.
33. Fahrzeug nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromzähler geeicht und verplombt ist.33. Vehicle according to claim 32, characterized in that the electricity meter is calibrated and sealed.
34. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromzähler mit einer Eingabeeinrichtung für den kWh-Preis zum Zeitpunkt des Ladevorgangs ausgestattet ist.34. Vehicle according to one of claims 32 or 33, characterized in that the electricity meter is equipped with an input device for the kWh price at the time of charging.
35. Fahrzeug nach Anspruch 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromzähler einen Drucker besitzt, um die aufgezeichneten Ladedaten, insbeson- dere die in die Batterie eingespeiste Strommenge und die Ladezeiten ausdrucken zu können.35. Vehicle according to claim 32 to 34, characterized in that the electricity meter has a printer to the recorded charge data, in particular To be able to print out the amount of electricity fed into the battery and the charging times.
36. Fahrzeug nach einem der Ansprüchel bis 6, 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Batteriezellen aus faser- oder folienförmigen aromatischem Polyamid (Polyaramid, Kevlar) besteht und in einzelne Bereiche unterteilt ist, die im Störungsfall Kettenreaktionen zwischen den einzelnen Li-Zellen verhindern.36. Vehicle according to one of Ansprüchel to 6, 20 or 21, characterized in that the housing of the battery cells of fibrous or sheet-shaped aromatic polyamide (polyaramide, Kevlar) and is divided into individual areas, the chain reactions between the individual Li in case of failure Prevent cells.
37. Fahrzeug nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewände doppelwandig und/oder in einer Sandwichbauweise ausgeführt sind, vorzugsweise mit in Zwischenräumen angeordnetem Metallbrand pulver wie Alkalichloriden.37. Vehicle according to claim 36, characterized in that the housing walls are double-walled and / or executed in a sandwich construction, preferably with interspaces arranged metal fire powder such as alkali chlorides.
38. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseleerräume mit einem Edelgas gefüllt, evakuiert und/oder mit einer elastischen Außenwand versehen sind.38. Vehicle according to one of claims 36 or 37, characterized in that the Gehäuseleerräume filled with a noble gas, evacuated and / or provided with an elastic outer wall.
39. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit einem Latentwärmematerial gefüllt ist, um die Batterietemperatur zu kontrollieren, wobei das Latentwärmematerial vorzugsweise gleichzeitig als Metallbrandpulver dient. 39. Vehicle according to one of claims 36 to 38, characterized in that the housing is filled with a latent heat material to control the battery temperature, wherein the latent heat material is preferably used simultaneously as a metal fire powder.
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