WO2011134463A2 - Energy supply system for mobile-operated technology - Google Patents

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WO2011134463A2
WO2011134463A2 PCT/DE2011/001007 DE2011001007W WO2011134463A2 WO 2011134463 A2 WO2011134463 A2 WO 2011134463A2 DE 2011001007 W DE2011001007 W DE 2011001007W WO 2011134463 A2 WO2011134463 A2 WO 2011134463A2
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Definitions

  • This invention solves the standardization problems in battery replacement systems for the large-scale power supply of mobile technology, especially electric vehicles of different power classes.
  • Battery replacement systems for electrically powered handsets are well known, cordless screwdrivers, cell phones and laptops are usually supplied with a reusable and replaceable electric battery. The performance of these devices is small enough that the removable batteries can be easily handled manually. This is different for larger power devices.
  • the drive battery is not as in e.g. To change a cordless screwdriver with a few simple steps, because this is too big and too heavy. It is therefore common to leave the battery of an electric vehicle in all operating conditions, even during charging in the vehicle.
  • the performance requirements of a modern electric vehicle make it necessary, in addition to charging at private and public charging stations, to think about practicable battery replacement systems.
  • Battery replacement systems for electric vehicles are known from the prior art. DE 10 2007 032 210, DE 196 21 668 and US 59 98 963 describe devices in which the battery on the underside of a vehicle to be assembled and disassembled.
  • a disadvantage of the prior art is the fact that the battery must be replaced as a contiguous block. As a result, a special replaceable battery has to be provided for virtually every vehicle class. However, each type of replaceable battery must then also be stored in sufficient quantity by the change station, which results in an increased and costly storage requirement. The large inventories increase the amount of batteries not in use, which results in the fact that generally more batteries are manufactured than would be the case for a more efficient system. All in all Although the known battery replacement systems are fairly able to solve the mobile energy problem, they generate too great a cost and an excessive standardization effort.
  • the drive battery of an electric vehicle no longer exists as a block hanging together but from a plurality of so-called energy cells.
  • the term energy cell generally describes a mechanical body which is equipped with or consists of electrical energy storage elements.
  • the power cell if provided for storing electrical energy, also includes electrical contacts by means of which it can be charged and discharged.
  • the mechanical formation of the energy cells is preferably standardized, and repeats uniformly in large numbers.
  • the size and thus the energy content of a battery is determined by the number of energy cells that make up the battery.
  • a battery can be changed in terms of size and power in fine steps and adapted to the respective technical requirements.
  • the energy cells are received to form a battery in a container which is in the mobile technology or intended for this.
  • the energy cells in the container When the energy cells in the container are discharged, they can be replaced by charged energy cells.
  • the energy cells are movable in at least one spatial dimension. This means that the energy cells are fixed in the container during the normal operation of the mobile technology and are connected to the mobile technology energy system.
  • the energy cells must be mobile.
  • the mechanical fixing of the energy cells as provided for the electrical contacting of the energy cell operable devices which mechanically fix the energy cells in the container of the mobile technology as needed or mechanically free and which connect the energy cells electrically as needed with the on-board technology and solve. It is also possibly provided one and the same device for both tasks, namely to use mechanical setting or release and electrical connection and release.
  • the mechanical setting of the energy cells occurs, for example, through the boundary walls of the container itself, wherein for the mechanical release of the energy cells, e.g. a flap in the container is opened, or a wall of the same is removed (see first embodiment), or by mechanical components which are introduced by an operable device in the container or in the container in their position are changed (see second embodiment).
  • the electrical connection and disconnection of the energy cells with the on-board technology takes place, for example, individually or in groups on one or more movable components mounted electrical contacts, wherein the movable components for connecting or disconnecting the electrical connections brought by an actuatable device to the electrical contacts of the energy cells or be removed from these again.
  • movable components for connecting or disconnecting the electrical connections brought by an actuatable device to the electrical contacts of the energy cells or be removed from these again.
  • such a device will produce electrical contact with several energy cells simultaneously.
  • These electrical connections are made and solved by e.g. a component that is equipped with a plurality of electrical contacts for a plurality of cells is mechanically brought to this or removed.
  • the arrangement of the electrical contacts of said component is preferably based on the anticipated arrangement of the energy cells in the container.
  • devices for mechanically setting the energy cells can also be provided in this way. It is important that the above-mentioned devices are operable, meaning that they have the ability to generate and also release the mechanical and / or electrical connections to the energy cells by means of manual or automatic actuation.
  • loose amount here describes a number of energy cells that are handled together, wherein the individual energy cells of this quantity can change their relative position to one another with at least one degree of freedom, ie it is provided that, for example, the energy cells do not mechanically bond to one another and in principle, as long as this is not limited by the handling devices, can move freely against each other, much like the molecules of a liquid, but the energy cells may or may not touch each other, but mutual contact of the cells may be necessary
  • the energy cells are mechanically movably connected so that the amount of energy cells can be handled like a moving chain, which can be manually or mechanically set in motion by pulling or pushing ,
  • the container which receives the energy cells, there is at least one closable opening through which the energy cells are applied or discharged.
  • Such an opening may be smaller in cross-sectional area than the smallest area of a container wall.
  • the densest packing which is preferably brought about by the constriction of the space in the container.
  • alternative facilities such as certain shapes in the container (bulges and elevations) in which the energy cells arrive automatically or with mechanical help, are also provided.
  • the energy cells a have one-dimensional freedom of movement, these will arrange themselves in the mobile technology in a row.
  • the energy cells have a two-dimensional freedom of movement, they will arrange themselves in a way that is similar to a 2-dimensional crystal lattice.
  • the arrangement of the cells in the container is predictable according to their predetermined freedom of movement, so that devices for the generation of electrical connections to the energy cells can be provided at the corresponding locations in the mobile device or in the container. It is one of the above-mentioned actuatable devices.
  • the energy cells are mechanically fixed, and created the electrical contacts between on-board technology and energy cells. Then the mobile technology is ready for use again.
  • partitions of variable size which may optionally be filled individually and independently. This should also be done, for example, with sliding walls. But can also take place with alternative methods, such as with devices for individual demand-dependent fixing of individual energy cells or energy cell groups.
  • partitioning may include, for example, a space for a quantity of energy cells remaining in the vehicle and being charged at private and public charging stations, and a second space being filled with rented energy cells as needed by the energy supplier, for example when there are longer journeys .
  • Another advantage is that mechanically it is much easier to machine a larger number of smaller cells than a single contiguous block. Also can be regulated on the number of energy cells, the degree of filling of the container, so that the user of the mobile technology is not forced to be traveling with a always the same size battery. So he can adjust the battery size of his vehicle to his current range requirements and thus saves weight and energy.
  • the opening in the body of the device in question may turn out much smaller than was previously possible. This is an advantage in the design of bodies.
  • the exploitation of the gravitational acceleration for the replacement process has the additional advantage that neither in the electric vehicle nor in the replacement devices consuming drives for handling the energy cells must be provided, because the supply of potential energy in the high energy cells can be done centrally and automatically at the loading devices of the exchange stations.
  • the invention has advantages, because this can e.g. Advertise electric vehicles with long ranges, without having to deliver the correspondingly large and expensive battery immediately, because the small battery can be added on demand at a public exchange station. In this way, the purchase price for an electric vehicle is significantly reduced without having to forego a possible long range.
  • FIG. 1 shows schematically a horizontal section through an inventive electric vehicle 25 with an exchange device for energy cells 23,
  • FIG. 2 schematically shows a longitudinal vertical section through an electric vehicle 25 according to the invention with an exchange device for energy cells 23 with one-dimensional freedom of movement
  • FIG 3 schematically shows a longitudinal vertical section through an inventive electric vehicle 25 with an exchange device for energy cells 23, while the discharged energy cells 20 roll out of the vehicle 25 onto the exchange device 25,
  • FIG. 4 schematically shows a longitudinal vertical section through an electric vehicle 25 according to the invention with an energy cell exchange device 23, while the charged energy cells 21 roll from the replacement device into the electric vehicle 25,
  • FIG. 5 shows a horizontal section through an inventive electric vehicle 25 with an exchange device for energy cells 23 with two-dimensional freedom of movement
  • FIG. 6 shows a horizontal section through an inventive electric vehicle 25 with an exchange device for energy cells 23, while the discharged energy cells 15 leave the electric vehicle,
  • FIG. 7 shows a horizontal section through an inventive electric vehicle 25 with an exchange device for energy cells 23, while the charged energy cells 15 are pressed into the vehicle 25,
  • FIG. 8 shows a schematic plan view of a cylindrical power cell 15 with electrical contacts
  • 9 schematically shows a cross section through a battery container 6 with five cylindrical energy cells 15 and an actuatable device for providing electrical connections, wherein the electrical connections to the energy cells 15 are released
  • FIG. 10 shows schematically a cross section through a battery container 6 with five cylindrical energy cells 15 and an actuatable device for providing electrical connections, wherein the electrical connections to the energy cells are closed,
  • Fig. 16 shows a roller-shaped cell with roller-shaped ends for rolling on rails, for one-dimensional freedom of movement.
  • the batteries of mobile technical devices consist of a large number of energy cells (in short: cells).
  • a container is provided, which receives the cells. Since the size of the battery is changeable, this container does not necessarily have to be completely filled with cells. It may be necessary to divide the battery into at least two areas (see Fig. 5-7).
  • owner battery is meant those energy cells 14 in the mobile device which are the property of the device owner.
  • the owner battery 14 is the energy storage which is preferably provided for the daily range and is charged at public or private charging stations. The second, usually larger part of the battery is provided for rented cells 15.
  • this part is filled when a particularly long range is desired. Basically, however, the size can be Both parts are freely chosen.
  • a customer can provide the entire space for the owner battery 14 and another customer completely omit the owner battery 14 so that it is traveling only with rented cells.
  • Both the owner battery and the leased cells 15 are basically interchangeable to renew the energy of the mobile technology in particular in an electric vehicle in a short time, without having to wait for the duration of the charging time of the energy cells.
  • the cells are similar in their housing form. These are preferably used cross-device or vehicle type cross-over. It would be particularly welcome if one could even agree on a standard across companies, as this would increase the cost-effective effectiveness of the system. It would be conceivable to have a standard similar to the CD, the videocassette or generally like a returnable bottle system.
  • the shape of the cells is chosen so that the necessary for the exchange process locomotion of the cells by means of sliding or rolling friction is facilitated.
  • rolling friction is preferably assumed.
  • a cylindrical shape of the cells per se, (see Fig. 14) or parts of a cell (see Fig. 16) are particularly advantageous for rolling the cells in one dimension because no special rolling devices need be provided because the cells like a roller, for example can roll down an inclined plane or rails.
  • Cell shapes are also provided which have flat surfaces, e.g. Cuboid ( Figures 1 1 and 15), rhombus ( Figure 12) and cylinder ( Figure 13) with flat end faces.
  • rolling devices e.g. Wheels 16 or balls 17 are provided to allow rolling of the cells along one or more of their flat surfaces (see Figs. 1 1, 12, 13, 15).
  • the energy cells (short, cells) during the replacement process, preferably unsorted. They are mobile on a limited scale.
  • the concrete placement of the cells in the mobile device happens, within limits of the respective freedom of movement, preferably random.
  • there is a 1-dimensional, 2-dimensional or 3-dimensional freedom of distribution in the container it is envisaged to optimize the shape of the cells in such a way that, prior to settling in the container, for example by mechanical narrowing of the space in the container, the cells are automatically repeating themselves in a uniform manner Arrangement einfinden, wherein the arrangement of the provided electrical contacts in the mobile technology is matched to the expected arrangement of the cells and their electrical contacts.
  • all cells are mechanically fixed in the mobile device and made the intended electrical connections.
  • the cells also have corresponding electrical contacts.
  • devices for the transmission of data are provided at the cells, for example via the type of cells, voltage, capacity, age, state of charge of the respective cell, etc. for which, of course, corresponding receptors are also provided in the device to be operated.
  • the cells are introduced into the mobile device through at least one designated opening, with a plurality of cells passing through this opening, which corresponds to a partial flow of energy cells.
  • the movement of the cells is caused by mechanical force acting on some cells, whereby the force effect continues through mutual contact from cell to cell on all cells to be moved.
  • a movable connection of the cells with each other is possibly also provided, so that the amount of cells can be set as a chain by pulling on the same in motion. It is also contemplated to effect the movement of the cells by the action of gravitational pull in which the cells roll or slide over an inclined plane 18 and 19, respectively (see Figures 3 and 4).
  • gravitational pull in which the cells roll or slide over an inclined plane 18 and 19, respectively (see Figures 3 and 4).
  • the first embodiment is an example of an energy cell exchange device in which the cells have 1-dimensional freedom of movement (see FIGS. 1-4).
  • the cells 20 are in the form of long rollers, for example with a length of 600 mm and a diameter of 150 mm. These cells can only roll back and forth in one direction. Meaning, they can not roll sideways to the left and right and not up and down. Since in this example only a single row of cells is provided in the mobile device, here an electric vehicle, and preferably unsorted the cells in the loading and exchange stations In this case, a random distribution of the cells along a line, namely along the direction of movement of the cells (one dimension), results here.
  • the direction of movement of the cells 20/21 corresponds to the longitudinal axis of the vehicle, ie the X-axis.
  • the axis of rotation of the cells is substantially perpendicular to the longitudinal axis (x) of the vehicle.
  • a closable opening 22 is provided through which a cell fits through it in a rolling manner.
  • all cells 20/21 involved in the exchange process pass through this opening 22, which corresponds to a partial flow of energy cells.
  • the movement of the cells 20/21 is done by rolling.
  • the respective planes 18, 19, on which the cells to be moved are located are tilted.
  • the exchange device On the part of the exchange station, the exchange device consists only of a loaded with cells 21 cart 23, which is moved for example by hand, such as a shopping cart over a smooth surface 24.
  • cells 21 cart 23 On the part of the exchange station, the exchange device consists only of a loaded with cells 21 cart 23, which is moved for example by hand, such as a shopping cart over a smooth surface 24.
  • more complex and automated devices are also provided, but these are partially already described in US 59 98 963 and DE 10 2007 032 210, so that this need not be repeated.
  • the devices described therein, as well as generally automated power cell machine replacement devices are included in this application.
  • the trolley 23 is certainly an inexpensive alternative.
  • the lifting work that has to be performed beforehand in order to utilize the gravitational acceleration in the further course of the replacement process is carried out mechanically and, if necessary, centrally within the replacement station (also referred to above as the "change station"), so that further mechanically driven devices on the devices, the are no longer to be provided for the replacement process on the vehicle
  • the replacement station also referred to above as the "change station”
  • an exchange process of all cells 20 in the vehicle is described by way of example:
  • the vehicle 25 After the vehicle 25 is parked and switched off, all electrical connections to the cells 20 are released in the container of the vehicle.
  • a device that is operated manually or automatically.
  • it consists of a displaceable component which contains the electrical contacts for the contacting of one or more cells. When actuated, this component moves to the cells to or from the cells away and shoots or dissolves while the electrical contacts to the cells. The electrical contact can also cause a sufficient mechanical fixing.
  • a separate actuatable device is provided for this purpose:
  • all the cells 20 in the vehicle are mechanically released so that they can roll by unlocking and opening the rear opening 22. Since the opening extends over the entire container width, this corresponds to the omission of a container wall in a figurative sense.
  • the trolley 23 is placed in the x and y-axis matching the opening 22.
  • the Z-axis is adjusted either via a height adjustment on the trolley 23, for example by means of a foot-operated hydraulics or a height adjustment in the vehicle 25, for example by means of a mechanical, hydraulic or magnetic (Bose suspension) level control. Since when changing the cells, the total weight of the vehicle 25 changes greatly, it makes sense to set the chassis of the vehicle during the exchange process, so that vehicle 25 and cart 23 always remain at a suitable height to each other.
  • the trolley 23 has two levels 19, 26 on which cells are stored. An upper level 19 on which the charged cells 21 are located and a lower level 26 on which the unloaded cells 20 are to be transported away.
  • the lower level 26 of the trolley 23 is empty and the upper level 19 occupied with charged cells 21.
  • the unloaded cells 20 are first removed from the handler 25 and stored on the cart 23. This happens in which the plane 18 in the vehicle 25 on which the cells 21 store, one-sided lowered and skewed.
  • the axis of rotation 27 of this level 18 is located as far away from the opening 22, so here in the front part of the car.
  • the other side of the level 18 is lowered so far that it arrives at about the level of the lower level 26 of the cart 23. This lowering results in an inclined plane 18 in the vehicle 25, which the cells 20 roll down (see Figure 3).
  • the cells 20 roll out of the vehicle 25 through the opening 22 and land directly on the lower level 26 of the cart 23.
  • the level 18 in the vehicle 25 is raised back to its normal level and arrested. Since the plane 18 is not occupied by cells 20 at this time, the force to raise the plane 18 again is comparatively low.
  • the upper level 19 of the cart 23 on the side of the opening 22 on one side to the level lowered the vehicle level 18. This in turn creates an inclined plane 9 (see Fig. 4).
  • the loaded cells 21 roll down from the plane 19 of the cart 23 to the level 18 in the vehicle 25.
  • the opening 22 is closed and locked.
  • the cells 21 are mechanically fixed in the vehicle.
  • the electrical connections between the vehicle 25 and the cells 21 are made. This completes the replacement process.
  • the handcart 23 is removed and the vehicle 25 can resume its operation.
  • the energy to move around the cells consists essentially of the level of energy that is mechanically supplied to the cells in the charging station. Because the discharged cells are removed in the exchange station from the trolley 23 and lifted mechanically for loading on a plane which is at least slightly higher than the upper level 19 of the trolley 23, so then all other movements of the cells for loading the trolley 23 and those of the replacement process can be handled without additional drive technology.
  • the second embodiment is an example of an upright cylindrical power cell exchanging device 15 having a 2-dimensional freedom of movement (see Figs. 5-7).
  • a device may be useful if you want to use the space in the bottom of the vehicle more efficient, and at the same time would like to get the familiar design of a road vehicle, or would generally like to proceed more freely in the design of the design.
  • a large container 30 for energy cells is available between the front axle 28 and the rear axle 29 of a vehicle 25, but a rear entrance 22 in this container 30 is narrowed, for example, by the subframe 31 in the rear.
  • the inlet opening 22 in the container 30 is just as wide as the container 30 itself. This is no longer the case in this example.
  • the cells 15 can move and distribute not only on a line but on a surface.
  • the entrance opening 22 may be narrower than the container 30.
  • the cells 15 may move substantially to the left and to the right (x-axis) and back and forth (Y-axis).
  • the housings of the cells 15 have a shape optimized for 2-dimensional distribution freedom.
  • the upright cylindrical shape is proposed.
  • the cells move sliding or rolling along the plane Cylinder end faces 32 of the cells.
  • balls 17 are provided in the cylinder end faces 32, which allow movement in two dimensions (see FIG. 13).
  • the cells 15 have a diameter of 200mm and a height of 140mm, and are provided with electrical contacts on the cylinder end surfaces 32, in which example both poles (plus and minus) are concentric with the upper cylinder end surface (see FIG and 13).
  • Fig. 8 shows how the two poles are arranged concentrically to each other, so that the cell can be accommodated in the container at any angle of its axis of rotation, while still ensuring a secure electrical contact to the electrical system.
  • the cells 15 are preferably not handled individually when changing, but moved as a quantity. In this case, the cells 15 contact each other on their cylindrical surfaces and push each other in a predetermined by the boundary surfaces of the exchange devices direction.
  • Figures 5-7 schematically illustrate a horizontal section through a road vehicle 25.
  • the container 30 between the axles is wider than the entry port 22, although it is so wide and high that at least one cell 15 fits through it.
  • the container 30 is designed in its shape and dimensions so that, narrowing it, the cells 15 in it automatically enter into a uniformly repeating arrangement.
  • the narrowing of the container 30 occurs, for example, mechanically with the aid of one or more slides 33, 34.
  • two slides 33, 34 which are displaceable along the x-axis are provided in the vehicle, of which one, namely the slide 34, which holds the owner cells 14 separates from the loan cells 15, is additionally foldable, if necessary, to release the owner cells 14, if, as in this example, only one, namely the rear opening, is available.
  • the displacement of the sliders 33, 34 regulates the size of the container 30, or the size of its partitions.
  • the replacement process is essentially the same as in the first example, except that here the cells 15 are mechanically pushed by means of the slides 33, 34, 35 or that rolling devices in the sliding planes of the container, the Exchange devices or the cells themselves actively participate in or facilitate the transport of the cells 15.
  • the vehicle 25 is parked and the landing gear in the height (Z-axis) locked.
  • the electrical connections of the cells to the on-board technology have to be released and the cells must be mechanically released.
  • the release of the electrical contacts is done with the aid of an actuatable device, which is described in more detail by way of example below with reference to FIGS. 8 to 10.
  • the cylindrical power cells (see FIG. 13) slide on their lower cylinder end surfaces 32.
  • the upper cylinder end surface is provided with two electrical contacts 12/13 (see FIG. 8). Since the cylindrical cells during the exchange process can rotate freely about its own axis 1 1, it is not determined in which angle of rotation they are electrically contacted in the container 6 and mechanically fixed.
  • Fig. 8 shows a cell 15 in plan view with two contacts 12/13, wherein a contact 12 is designed as a circle, and another is arranged as a ring 13 to the first. Had the cell 15 more contacts, these would also be performed as a ring.
  • electrical contacts 10 are provided in the container 6. These contacts 10 may be the same as those of the cells. But you can also, as shown in Fig.
  • the mechanical release of the cells 15 is also carried out by an actuatable device, which here, as in the first example, from a rear opening 22nd consists. If the opening 22 is closed, the cells are trapped by the narrowness of the room and can not move. When the opening is opened, the cells may shift and exit the container. But there are, as already mentioned above, other solutions provided.
  • a trolley 23 equipped with loaded cells 15 is suitably placed on the vehicle 25 if the vehicle has not already been parked on an automatic exchange device.
  • This handcart has two levels, as in the first example, where the discharged cells are picked up from one level and the charged cells are delivered to the vehicle in front of the other.
  • the sliders 33, 34 in the vehicle move toward the rear opening 22 and push the discharged cells 15 out of the vehicle 25.
  • the discharged cells 15 are picked up by the trolley 23 or by the automatic exchange device.
  • the lateral guide members 36 are adapted to the trolley 23 or the automatic changing device to the width of the rear opening 22 of the vehicle 25, possibly also the height of the plane of the trolley, which contains the charged cells, adjusted accordingly.
  • the slides 33, 34 in the vehicle drive back towards the front axle.
  • the loaded cells 15 are now pressed by the trolley 23 and the automatic exchange device in the vehicle 25. Then, the rear opening 22 of the vehicle 25 is closed. Possibly. another slide, not shown, behind the rear opening 22 moves into the container 30 and pushes the cells 15 further into the interior of the container 30. The container 30 narrows and the cells 15 are automatically located in the predetermined closest packing. This also corresponds to a mechanical fixing of the cells. By removing this slide, the cells are released again. The electrical contacts to the cells 14 u. 1 are produced in the vehicle 25 by the actuatable device and the vehicle is now ready for use again.
  • a corresponding displacement of the slide in the container 30 ensures a weight-favorable distribution of the battery mass in the vehicle.
  • the cells are optimized in shape.
  • the shape of the cells may, for example, be spherical or be like a 3-dimensionally symmetrical crystal, so that the cells automatically enter the densest package while narrowing the space.
  • Electrical contacts may now also take place between the cells to direct the energy to the limits of the container, where this is then taken up by further contacts and forwarded to the on-board technology.
  • the cells can move in three dimensions in the designated limited spaces. The movement of the cells is triggered by the change of the rooms or the spatial form or by movements on the space boundary surfaces.

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Abstract

The invention relates to an energy supply system for mobile-operated technology, in particular traffic, in particular electric vehicles, with at least one container, into which electrical energy cells can be introduced and fixed, and with electrical contacts, by means of which electrical contact can be made with the energy cells, with at least one actuable apparatus, by means of which the energy cells can be released in such a way that said energy cells are present as a loose quantity and are capable of moving in at least one spatial direction in the container.

Description

Energieversorgungssystem für mobil betriebene Technik  Energy supply system for mobile technology
Diese Erfindung löst die Normungsprobleme bei Batteriewechselsystemen für die großtechnische Energieversorgung mobiler Technik, insbesondere Elektrofahrzeuge unterschiedlicher Leistungsklassen. This invention solves the standardization problems in battery replacement systems for the large-scale power supply of mobile technology, especially electric vehicles of different power classes.
Beschreibung description
Batteriewechselsysteme für elektrisch betriebene Handgeräte sind hinlänglich bekannt, Akkuschrauber, Handys und Laptops werden meist mit einer wiederverwendbaren und auswechselbaren elektrischen Batterie geliefert. Die Leistung dieser Geräte ist klein genug, dass die Wechselbatterien manuell leicht gehandhabt werden können. Anders ist dies bei Geräten größerer Leistung, Insbesondere bei Elektrofahrzeugen ist die Antriebsbatterie nicht wie bei z.B. einem Akkuschrauber mit wenigen Handgriffen zu wechseln, weil diese dazu viel zu groß und zu schwer ist. Es ist daher üblich, die Batterie eines Elektrofahrzeuges in allen Betriebszuständen, auch während des Aufladens, in dem Fahrzeug zu belassen. Jedoch die Leistungsanforderungen an ein modernes Elektrofahrzeug zwingen dazu, neben dem Laden an privaten und öffentlichen Ladestationen, auch über praktikable Batteriewechselsysteme nach zu denken. Batteriewechsel Systeme für Elektrofahrzeuge sind aus dem Stand der Technik bekannt. DE 10 2007 032 210, DE 196 21 668 und US 59 98 963 beschreiben Vorrichtungen, bei denen die Batterie an der Unterseite eines Fahrzeuges maschinell montiert und demontiert werden sollen. Battery replacement systems for electrically powered handsets are well known, cordless screwdrivers, cell phones and laptops are usually supplied with a reusable and replaceable electric battery. The performance of these devices is small enough that the removable batteries can be easily handled manually. This is different for larger power devices. Especially in electric vehicles, the drive battery is not as in e.g. To change a cordless screwdriver with a few simple steps, because this is too big and too heavy. It is therefore common to leave the battery of an electric vehicle in all operating conditions, even during charging in the vehicle. However, the performance requirements of a modern electric vehicle make it necessary, in addition to charging at private and public charging stations, to think about practicable battery replacement systems. Battery replacement systems for electric vehicles are known from the prior art. DE 10 2007 032 210, DE 196 21 668 and US 59 98 963 describe devices in which the battery on the underside of a vehicle to be assembled and disassembled.
Nachteilig an dem Stand der Technik ist die Tatsache, dass die Batterie als zusammenhängender Block getauscht werden muss. Das hat zur Folge, dass praktisch für jede Fahrzeugklasse eine spezielle Wechselbatterie vorgesehen werden muss. Jede Sorte Wechselbatterie muss dann aber auch in ausreichender Menge von der Wechselstation bevorratet werden, was einen erhöhten und kostspieligen Lagerbedarf zur Folge hat, Die großen Lagerbestände vergrößern zu dem die Menge der nicht in Gebrauch befindlichen Batterien, was dazu führt, dass allgemein mehr Batterien gefertigt werden müssen, als es bei einem effizienteren System der Fall wäre. Insgesamt lösen die bekannten Batteriewechselsysteme zwar leidlich das mobile Energieproblem, sie erzeugen aber zu große Kosten und einen zu großen Standardisierungsaufwand. Wünschenswert wäre ein Batteriewechselsystem, welches dynamisch und sinnvoll auf die unterschiedlichen Leistungsklassen von mobiler Technik insbesondere von unterschiedlichen Leitungsklassen bei Fahrzeugen eingehen kann, ohne dabei für jede Fahrzeugklasse eine spezielle Batterie bevorraten zu müssen. Des weiteren ist es wünschenswert, mit einer einfacheren und kostengünstigeren Technik den Austauschvorgang von großen Batterien zu bewältigen, als dies im Stand der Technik beschieben ist. A disadvantage of the prior art is the fact that the battery must be replaced as a contiguous block. As a result, a special replaceable battery has to be provided for virtually every vehicle class. However, each type of replaceable battery must then also be stored in sufficient quantity by the change station, which results in an increased and costly storage requirement. The large inventories increase the amount of batteries not in use, which results in the fact that generally more batteries are manufactured than would be the case for a more efficient system. All in all Although the known battery replacement systems are fairly able to solve the mobile energy problem, they generate too great a cost and an excessive standardization effort. It would be desirable to have a battery replacement system that can respond dynamically and meaningfully to the different power classes of mobile technology, especially of different power classes in vehicles, without having to stockpile a special battery for each vehicle class. Furthermore, it is desirable to manage the replacement process of large batteries with a simpler and less expensive technique than that described in the prior art.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem Verfahren gemäß des Anspruchs 9 gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. This object is achieved with a device having the features of claim 1 and with a method according to claim 9. Further developments are described in the subclaims.
Erfindungsgemäß existiert die Antriebsbatterie eines Elektrofahrzeuges nicht mehr als zusammen hängender Block, sondern aus einer Vielzahl von sogenannten Energiezellen. Der Begriff Energiezelle beschreibt hierbei allgemein einen mechanischen Körper, welcher mit elektrischen Energiespeicherelementen ausgestattet ist oder aus diesen besteht. Die Energiezelle umfasst, falls diese zur Speicherung von elektrischer Energie vorgesehen ist, ebenfalls elektrische Kontakte, mittels derer sie geladen und entladen werden kann. Die mechanische Ausbildung der Energiezellen ist vorzugsweise standardisiert, und wiederholt sich gleichförmig in großer Zahl. Die Größe und damit der Energieinhalt einer Batterie wird durch die Anzahl der Energiezellen bestimmt, aus welchen die Batterie besteht. Je nach Größe der Energiezellen kann so eine Batterie in ihrer Größe und Leistung in feinen Stufen verändert und an die jeweiligen technischen Erfordernisse angepasst werden. Die Energiezellen werden zur Bildung einer Batterie in einem Behälter aufgenommen, welcher sich in der mobilen Technik befindet oder für diese bestimmt ist. Wenn die Energiezellen in dem Behälter entladen sind, können diese durch geladene Energiezellen ausgetauscht werden. Während des Austauschvorganges sind die Energiezellen in mindestens einer Raumdimension beweglich. Das bedeutet, dass die Energiezellen während des normalen Betriebes der mobilen Technik in dem Behälter festgesetzt sind und mit dem Energiesystem der mobilen Technik verbunden sind. Für einen erfindungsgemäßen Austauschvorgang müssen die Energiezellen jedoch beweglich sein. Um dies zeitweise für den Austauschvorgang zu ermöglichen, sind zur mechanischen Festsetzung der Energiezellen, so wie zur elektrischen Kontaktierung der Energiezellen betätigbare Vorrichtungen vorgesehen, welche die Energiezellen in dem Behälter der mobilen Technik nach Bedarf mechanisch festsetzen bzw. mechanisch frei geben und welche die Energiezellen nach Bedarf elektrisch mit der Bordtechnik verbinden bzw. lösen. Es ist ggf. auch vorgesehen ein und dieselbe Vorrichtung für beide Aufgaben, nämlich mechanisches Festsetzen bzw. Lösen und elektrisches Verbinden und Lösen zu verwenden. According to the invention, the drive battery of an electric vehicle no longer exists as a block hanging together but from a plurality of so-called energy cells. The term energy cell generally describes a mechanical body which is equipped with or consists of electrical energy storage elements. The power cell, if provided for storing electrical energy, also includes electrical contacts by means of which it can be charged and discharged. The mechanical formation of the energy cells is preferably standardized, and repeats uniformly in large numbers. The size and thus the energy content of a battery is determined by the number of energy cells that make up the battery. Depending on the size of the energy cells, a battery can be changed in terms of size and power in fine steps and adapted to the respective technical requirements. The energy cells are received to form a battery in a container which is in the mobile technology or intended for this. When the energy cells in the container are discharged, they can be replaced by charged energy cells. During the exchange process, the energy cells are movable in at least one spatial dimension. This means that the energy cells are fixed in the container during the normal operation of the mobile technology and are connected to the mobile technology energy system. However, for an inventive exchange process, the energy cells must be mobile. To enable this temporarily for the exchange process, are the mechanical fixing of the energy cells, as provided for the electrical contacting of the energy cell operable devices which mechanically fix the energy cells in the container of the mobile technology as needed or mechanically free and which connect the energy cells electrically as needed with the on-board technology and solve. It is also possibly provided one and the same device for both tasks, namely to use mechanical setting or release and electrical connection and release.
Das mechanische Festsetzen der Energiezellen geschieht beispielsweise durch die Begrenzungswände des Behälter selbst, wobei zum mechanischen Freigeben der Energiezellen z.B. eine Klappe im Behälter geöffnet, oder eine Wand des selben entfernt wird (siehe erstes Ausfuhrungsbeispiel), oder durch mechanische Bauteile, die durch eine betätigbare Vorrichtung in den Behälter eingebracht werden oder in dem Behälter in ihrer Lage verändert werden, (siehe zweites Ausführungsbeispiel).  The mechanical setting of the energy cells occurs, for example, through the boundary walls of the container itself, wherein for the mechanical release of the energy cells, e.g. a flap in the container is opened, or a wall of the same is removed (see first embodiment), or by mechanical components which are introduced by an operable device in the container or in the container in their position are changed (see second embodiment).
Das elektrische Verbinden und Lösen der Energiezellen mit der Bordtechnik geschieht beispielsweise mit einzeln oder in Gruppen an ein oder mehrerer beweglicher Bauteile montierter elektrischer Kontakte, wobei die beweglichen Bauteile zum Verbinden bzw. Lösen der elektrischen Verbindungen durch eine betätigbare Vorrichtung an die elektrischen Kontakte der Energiezellen herangeführt bzw. von diesen wieder entfernt werden. Aber auch andere Vorrichtungen, welche durch Betätigung elektrische Kontakte schließen und lösen können, sind mit vorgesehen. The electrical connection and disconnection of the energy cells with the on-board technology takes place, for example, individually or in groups on one or more movable components mounted electrical contacts, wherein the movable components for connecting or disconnecting the electrical connections brought by an actuatable device to the electrical contacts of the energy cells or be removed from these again. But other devices that can close and solve by pressing electrical contacts are provided with.
Vorzugsweise wird so eine Vorrichtung zu mehrere Energiezellen gleichzeitig elektrischen Kontakt herstellten. Diese elektrischen Verbindungen werden hergestellt und gelöst, in dem z.B. ein Bauteil, dass mit mehreren elektrischen Kontakten für mehrere Zellen ausgestattet ist, mechanisch an diese herangeführt oder entfernt wird. Die Anordnung der elektrischen Kontakte von besagtem Bauteil orientiert sich vorzugsweise an der vorhergesehenen Anordnung der Energiezellen in dem Behälter. Wenn nötig, können so auch Vorrichtungen zum mechanischen Festsetzen der Energiezellen vorgesehen werden. Es ist wichtig, dass die oben genannten Vorrichtungen betätigbar sind, soll heißen, dass sie die Fähigkeit besitzen, die mechanischen und oder elektrischen Verbindungen zu den Energiezellen mittels manueller oder automatischer Betätigung, zu erzeugen und auch wieder zu lösen.  Preferably, such a device will produce electrical contact with several energy cells simultaneously. These electrical connections are made and solved by e.g. a component that is equipped with a plurality of electrical contacts for a plurality of cells is mechanically brought to this or removed. The arrangement of the electrical contacts of said component is preferably based on the anticipated arrangement of the energy cells in the container. If necessary, devices for mechanically setting the energy cells can also be provided in this way. It is important that the above-mentioned devices are operable, meaning that they have the ability to generate and also release the mechanical and / or electrical connections to the energy cells by means of manual or automatic actuation.
Denn das Lösen der elektrischen und mechanischen Verbindungen der mobilen Technik zu den Energiezellen, ermöglicht diesen ihre vorbestimmte Bewegungsfreiheit, welche vorzugsweise während des Austausch Vorganges bestehen soll. Denn während eines Austauschvorganges werden die Energiezellen nicht einzeln sondern als lose Menge gehandhabt. Der Begriff„lose Menge" beschreibt hierbei eine Anzahl von Energiezellen, die gemeinsam gehandhabt werden, wobei die einzelnen Energiezellen dieser Menge ihre relative Lage zueinander mit mindestens einem Freiheitsgrad verändern können. Das bedeutet, es ist vorgesehen, dass z.B. die Energiezellen keine mechanische Verbindung zueinander haben und sich prinzipiell, solange dies nicht durch die Handhabungsvorrichtungen begrenzt ist, frei gegen einander verschieben können, ähnlich wie die Molekühle einer Flüssigkeit. Dabei können sich die Energiezellen gegenseitig berühren, müssen es aber nicht. Eine gegenseitige Berührung der Zellen wird jedoch ggf. zu ihrem gegenseitigen Vorrantreiben genutzt. Es ist ggf. aber auch vorgesehen, die Energiezellen mechanisch beweglich miteinander zu verbinden, so dass die Menge von Energiezellen wie eine bewegliche Kette gehandhabt werden kann. Eine solche Kette kann durch Zug oder Druck manuell oder maschinell in Bewegung gesetzt werden. For the release of the electrical and mechanical connections of the mobile technology to the energy cells, this allows their predetermined freedom of movement, which should preferably exist during the exchange process. Because during an exchange process, the energy cells are not handled individually but as a loose amount. The term "loose amount" here describes a number of energy cells that are handled together, wherein the individual energy cells of this quantity can change their relative position to one another with at least one degree of freedom, ie it is provided that, for example, the energy cells do not mechanically bond to one another and in principle, as long as this is not limited by the handling devices, can move freely against each other, much like the molecules of a liquid, but the energy cells may or may not touch each other, but mutual contact of the cells may be necessary However, it may also be provided that the energy cells are mechanically movably connected so that the amount of energy cells can be handled like a moving chain, which can be manually or mechanically set in motion by pulling or pushing ,
Damit ist es möglich die Menge durch unterschiedlich begrenzte Räume hin und her zu schieben, zu ziehen, zu pumpen, oder durch die Erdbeschleunigung in Bewegung zu setzen und quasi zum fließen zu bringen. Die Bewegung der Energiezellen ist durch entsprechende Gleit- und Rollvorrichtungen insbesondere an der mobilen Technik, an den Energiezellen selbst, und an allen anderen an dem Austauschvorgang beteiligten Vorrichtungen erleichtert.  This makes it possible to push the quantity back and forth through differently limited spaces, to pull, to pump, or to set in motion by the acceleration of the earth and to make it flow, so to speak. The movement of the energy cells is facilitated by appropriate sliding and rolling devices, in particular on the mobile technology, on the power cells themselves, and on all other devices involved in the replacement process.
In dem Behälter, welcher die Energiezellen aufnimmt, befindet sich mindestens eine verschließbare Öffnung, durch welche die Energiezellen ein- bzw. ausgebracht werden. Eine solche Öffnung kann von ihrer Querschnittsfläche her kleiner sein als die kleinste Fläche einer Behälterwand. Sie ist jedoch mindesten so groß, dass mindestens eine Energiezelle diese Öffnung passieren kann, so dass der Austausch einer Batterie in Form eines Teilestromes von Energiezellen stattfindet. Auf diese Weise können auch sehr große Batterien durch eine kleine Öffnung in der Karosserie z.B. eines Fahrzeuges ausgetauscht werden.  In the container, which receives the energy cells, there is at least one closable opening through which the energy cells are applied or discharged. Such an opening may be smaller in cross-sectional area than the smallest area of a container wall. However, it is at least so large that at least one energy cell can pass through this opening, so that the replacement of a battery takes place in the form of a partial flow of energy cells. In this way, even very large batteries can be passed through a small opening in the body e.g. a vehicle to be replaced.
Bezüglich der Anordnung der Energiezellen in dem Behälter wird vorzugsweise von der dichtesten Packung ausgegangen, welche vorzugsweise durch die Verengung des Raumes in dem Behälter herbeigeführt wird. Aber auch alternative Einrichtungen, wie z.B. bestimmte Formgebungen in dem Behälter (Ausbuchtungen und Erhebungen), in welchen sich die Energiezellen automatisch oder mit mechanisch maschineller Hilfe einfinden, sind mit vorgesehen. Für den Fall, dass die Energiezellen eine eindimensionale Bewegungsfreiheit besitzen, werden sich diese in der mobilen Technik in einer Reihe anordnen. Für den Fall, dass die Energiezellen eine zweidimensionale Bewegungsfreiheit besitzen, werden sich diese in einer Art anordnen, die einem 2- dimensionalen Kristallgitter ähnlich ist. Auf diese Weise ist die Anordnung der Zellen in dem Behälter entsprechend ihrer vorbestimmten Bewegungsfreiheit vorhersehbar, so dass an den entsprechenden Stellen in der mobilen Technik bzw. in dem Behälter Vorrichtungen für die Erzeugung von elektrischen Verbindungen zu den Energiezellen vorgesehen werden können. Es handelt sich dabei um eine der oben besagten betätigbaren Vorrichtungen. With regard to the arrangement of the energy cells in the container, it is preferable to start from the densest packing, which is preferably brought about by the constriction of the space in the container. But also alternative facilities, such as certain shapes in the container (bulges and elevations) in which the energy cells arrive automatically or with mechanical help, are also provided. In the event that the energy cells a have one-dimensional freedom of movement, these will arrange themselves in the mobile technology in a row. In case the energy cells have a two-dimensional freedom of movement, they will arrange themselves in a way that is similar to a 2-dimensional crystal lattice. In this way, the arrangement of the cells in the container is predictable according to their predetermined freedom of movement, so that devices for the generation of electrical connections to the energy cells can be provided at the corresponding locations in the mobile device or in the container. It is one of the above-mentioned actuatable devices.
Vorzugsweise nach der Beendigung des Austauschvorganges werden von den betätigbaren Vorrichtungen die Energiezellen mechanisch festgesetzt, und die elektrischen Kontakte zwischen Bordtechnik und Energiezellen geschaffen. Danach ist die mobile Technik wieder betriebsbereit.  Preferably, after the completion of the replacement process of the actuatable devices, the energy cells are mechanically fixed, and created the electrical contacts between on-board technology and energy cells. Then the mobile technology is ready for use again.
Es ist vorgesehen, den Befüllungsgrad des Behälters mit Energiezellen zu variieren und z.B. an die jeweiligen Reichweitenansprüche eines Fahrzeugbenutzers anzupassen. Hierzu ist es vorgesehen den Raum des Behälters z.B. durch verschiebbare Bauteile, wie z.B. Schieber (zweites Ausführungsbei spiel) oder eine oder mehrere verschiebbare Wände künstlich zu verkleinern, damit auch in einem nur teilweise befullten Behälter die Energiezellen festgesetzt werden können. Erfolgt die Festsetzung der Energiezellen mit anderen Mitteln sind aber auch hier alternative Vorrichtungen, welche z.B. die Energiezellen einzeln festsetzen, denkbar.  It is intended to vary the degree of filling of the container with energy cells and e.g. to adapt to the respective range claims of a vehicle user. For this purpose, it is provided the space of the container, e.g. by displaceable components, e.g. Slider (second Ausführungsbei game) or artificially reduce one or more movable walls, so that even in a partially filled container, the energy cells can be fixed. However, if the fixing of the energy cells by other means are also alternative devices, e.g. individually assess the energy cells, conceivable.
Es ist vorgesehen, den Behälter in mindestens zwei Partitionen von veränderbarer Größe zu unterteilen, welche ggf. einzeln und unabhängig voneinander befüllt werden können. Auch dies soll z.B. mit verschiebbaren Wänden erfolgen. Kann aber auch mit alternativen Methoden, wie z.B. mit Vorrichtungen zur einzelnen bedarfsabhängigen Festsetzung einzelner Energiezellen oder Energiezellengruppen stattfinden. Eine solche Partionierung kann z.B. einen Raum für eine Menge von Energiezellen umfassen, welche in dem Fahrzeug verbleibt und an privaten und öffentlichen Ladestationen geladen werden, und einen zweiten Raum, welcher nach Bedarf mit gemieteten Energiezellen z.B. vom Energielieferanten befullt wird, wenn z.B. längere Fahrten anstehen. Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass in den Wechsel Stationen (den Orten, an denen die Batterie ausgetauscht wird) nun keine speziellen Batteriegrößen mehr bevorratet werden müssen, weil das Austauschsystem von sich aus die unterschiedlichsten Batteriegrößen erzeugen kann, indem für eine spezielle Batteriegröße eben die passende Anzahl von Energiezellen vorgesehen werden. It is intended to divide the container into at least two partitions of variable size, which may optionally be filled individually and independently. This should also be done, for example, with sliding walls. But can also take place with alternative methods, such as with devices for individual demand-dependent fixing of individual energy cells or energy cell groups. Such partitioning may include, for example, a space for a quantity of energy cells remaining in the vehicle and being charged at private and public charging stations, and a second space being filled with rented energy cells as needed by the energy supplier, for example when there are longer journeys , An advantage of the invention is that in the change stations (the places where the battery is replaced) now no special battery sizes need to be stored, because the exchange system can generate the most different battery sizes by the same for a specific battery size appropriate number of energy cells are provided.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass es mechanisch sehr viel leichter ist eine größere Anzahl von kleineren Zellen maschinell zu bewegen, als einen einzelnen zusammenhängenden Block. Auch lässt sich über die Anzahl der Energiezellen der Befüllungsgrad des Behälters regulieren, so dass der Benutzer der mobilen Technik nicht gezwungen ist mit einer immer gleich großen Batterie unterwegs zu sein. So kann er die Batteriegröße seines Fahrzeuges an seine aktuellen Reichweitenansprüche anpassen und spart damit Gewicht und Energie.  Another advantage is that mechanically it is much easier to machine a larger number of smaller cells than a single contiguous block. Also can be regulated on the number of energy cells, the degree of filling of the container, so that the user of the mobile technology is not forced to be traveling with a always the same size battery. So he can adjust the battery size of his vehicle to his current range requirements and thus saves weight and energy.
Da die Batterie in Form eines Teilestroms von Energiezellen ausgetauscht wird, kann die Öffnung in der Karosserie des betreffenden Gerätes viel kleiner ausfallen, als dies bisher möglich war. Dies stellt einen Vorteil bei der Gestaltung von Karosserien dar. Die Ausnutzung der Erdbeschleunigung für den Austauschvorgang hat zusätzlich den Vorteil, dass weder im Elektrofahrzeug noch in den Austauschvorrichtungen aufwendige Antriebe zur Handhabung der Energiezellen vorgesehen werden müssen, denn die Zufuhrung von potentieller Höhenenergie in die Energiezellen kann zentral und maschinell an den Ladevorrichtungen der Wechsel Stationen erfolgen.  Since the battery is replaced in the form of a partial flow of energy cells, the opening in the body of the device in question may turn out much smaller than was previously possible. This is an advantage in the design of bodies. The exploitation of the gravitational acceleration for the replacement process has the additional advantage that neither in the electric vehicle nor in the replacement devices consuming drives for handling the energy cells must be provided, because the supply of potential energy in the high energy cells can be done centrally and automatically at the loading devices of the exchange stations.
Aber auch aus der Sicht des Herstellers von mobiler Technik hat die Erfindung Vorteile, denn dieser kann z.B. Elektrofahrzeuge mit großen Reichweiten bewerben, ohne die entsprechend große und kostspielige Batterie sofort mit liefern zu müssen, weil die kleine Batterie an einer öffentlichen Wechselstation kurzfristig bedarfsgerecht ergänzt werden kann. Auf diese Weise relativiert sich der Anschaffungspreis für ein Elektrofahrzeug erheblich, ohne dass auf eine mögliche große Reichweite verzichtet werden muss. Dadurch ergibt sich allgemein ein ähnlicher Komfort wie es der durchschnittliche Autofahrer von dem herkömmlichen Verbrennersystem und den Tankstellen gewohnt ist, wie z.B. die sofortige Verfügbarkeit der Energie, denn die an Bord genommenen Energiezellen sind vorzugsweise geladen und können sofort verwendet werden. Dies wird es einem Autofahrer erleichtern das neue elektrische System zu akzeptieren. But also from the point of view of the manufacturer of mobile technology, the invention has advantages, because this can e.g. Advertise electric vehicles with long ranges, without having to deliver the correspondingly large and expensive battery immediately, because the small battery can be added on demand at a public exchange station. In this way, the purchase price for an electric vehicle is significantly reduced without having to forego a possible long range. This generally provides a similar comfort as the average car driver is accustomed to from the conventional combustion system and gas stations, e.g. the immediate availability of energy, because the energy cells taken on board are preferably charged and can be used immediately. This will make it easier for a car driver to accept the new electrical system.
Durch die Tatsache, dass mit dieser Erfindung viele Fahrzeuge mit einer kleineren Batterie ausgestattet sind, als es für eine maximale Reichweite notwendig ist, werden allgemein die hergestellten Batterien viel besser ausgenutzt. Das schont die Ressourcen an teuren Materialien, wie z.B. Lithium, und hilft damit allgemein die Kosten für die Einführung der Elektromobilität in Grenzen zu halten. Due to the fact that with this invention many vehicles are equipped with a smaller battery than is necessary for a maximum range In general, the produced batteries much better exploited. This saves resources on expensive materials, such as lithium, and thus generally helps to limit the costs of introducing electric mobility.
Ausführungsbeispiele embodiments
Die Erfindung wird im Folgenden an beispielhaften Ausfuhrungsformen beschrieben unter Bezugnahme auf die Zeichen in den Figuren. The invention will be described below by way of exemplary embodiments with reference to the characters in the figures.
Fig. 1 zeigt schematisch einen waagerechten Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Elektrofahrzeug 25 mit einer Austauschvorrichtung für Energiezellen 23,  1 shows schematically a horizontal section through an inventive electric vehicle 25 with an exchange device for energy cells 23,
Fig. 2 zeigt schematisch einen längs vertikalen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Elektrofahrzeug 25 mit einer Austauschvorrichtung für Energiezellen 23 mit eindimensionaler Bewegungsfreiheit, 2 schematically shows a longitudinal vertical section through an electric vehicle 25 according to the invention with an exchange device for energy cells 23 with one-dimensional freedom of movement,
Fig. 3 zeigt schematisch einen längs vertikalen Schnitt durch ein erfindungs gemäßes Elektrofahrzeug 25 mit einer Austauschvorrichtung für Energiezellen 23, während die entladenen Energiezellen 20 aus dem Fahrzeug 25 auf die Austauschvorrichtung 25 rollen,  3 schematically shows a longitudinal vertical section through an inventive electric vehicle 25 with an exchange device for energy cells 23, while the discharged energy cells 20 roll out of the vehicle 25 onto the exchange device 25,
Fig. 4 zeigt schematisch einen längs vertikalen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Elektrofahrzeug 25 mit einer Austauschvorrichtung für Energiezellen 23, während die geladenen Energiezellen 21 von der Austausch Vorrichtung in das Elektrofahrzeug 25 rollen,  4 schematically shows a longitudinal vertical section through an electric vehicle 25 according to the invention with an energy cell exchange device 23, while the charged energy cells 21 roll from the replacement device into the electric vehicle 25,
Fig. 5 zeigt einen waagerechten Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Elektrofahrzeug 25 mit einer Austauschvorrichtung für Energiezellen 23 mit zwei-dimensionaler Bewegungsfreiheit,  5 shows a horizontal section through an inventive electric vehicle 25 with an exchange device for energy cells 23 with two-dimensional freedom of movement,
Fig. 6 zeigt einen waagerechten Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Elektrofahrzeug 25 mit einer Austausch Vorrichtung für Energiezellen 23, während die entladenen Energiezellen 15 das Elektrofahrzeug verlassen,  6 shows a horizontal section through an inventive electric vehicle 25 with an exchange device for energy cells 23, while the discharged energy cells 15 leave the electric vehicle,
Fig. 7 zeigt einen waagerechten Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Elektrofahrzeug 25 mit einer Austauschvorrichtung für Energiezellen 23, während die geladenen Energiezellen 15 in das Fahrzeug 25 gedrückt werden,  7 shows a horizontal section through an inventive electric vehicle 25 with an exchange device for energy cells 23, while the charged energy cells 15 are pressed into the vehicle 25,
Fig. 8 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine zylinderförmige Energiezelle 15 mit elektrischen Kontakten, Fig. 9 zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen Batteriebehälter 6 mit fünf zylindrischen Energiezellen 15 und einer betätigbaren Vorrichtung zur Schaffung von elektrischen Verbindunen, wobei die elektrischen Verbindungen zu den Energiezellen 15 gelöst sind, 8 shows a schematic plan view of a cylindrical power cell 15 with electrical contacts, 9 schematically shows a cross section through a battery container 6 with five cylindrical energy cells 15 and an actuatable device for providing electrical connections, wherein the electrical connections to the energy cells 15 are released,
Fig. 10 zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen Batteriebehälter 6 mit fünf zylindrischen Energiezellen 15 und einer betätigbaren Vorrichtung zur Schaffung von elektrischen Verbindungen, wobei die elektrischen Verbindungen zu den Energiezellen geschlossen sind,  10 shows schematically a cross section through a battery container 6 with five cylindrical energy cells 15 and an actuatable device for providing electrical connections, wherein the electrical connections to the energy cells are closed,
Fig. 11 zeigt eine quaderförmige Energiezelle mit Rollkugeln 17, für ein- bis zweidimensionale Bewegungsfreiheit,  11 shows a cuboid energy cell with rolling balls 17, for one to two-dimensional freedom of movement,
Fig. 12 zeigt eine rautenförmige Energiezelle mit Rollkugeln, für zweidimensionale Bewegungsfreiheit,  12 shows a diamond-shaped energy cell with rolling balls, for two-dimensional freedom of movement,
Fig. 13 zeigt eine zylinderförmige Energiezelle mit Rollkugeln, für zweidimensionale Bewegungsfreiheit,  13 shows a cylindrical energy cell with rolling balls, for two-dimensional freedom of movement,
Fig. 14 zeigt eine Energiezelle in Form einer selbstrollenden Walze, für eindimensionale Bewegungsfreiheit,  14 shows an energy cell in the form of a self-rolling roller, for one-dimensional freedom of movement,
Fig. 15 zeigt eine quaderförmige Energiezelle mit Rädern, für ein-dimensionale Bewegungsfreiheit,  15 shows a cuboid power cell with wheels, for one-dimensional freedom of movement,
Fig. 16 zeigt eine walzenförmige Zelle mit walzenförmigen Enden zum Rollen auf Schienen, für ein-dimensionale Bewegungsfreiheit.  Fig. 16 shows a roller-shaped cell with roller-shaped ends for rolling on rails, for one-dimensional freedom of movement.
Erfindungsgemäß bestehen die Batterien von mobilen technischen Geräten bestehen aus einer Vielzahl von Energiezellen (kurz: Zellen). In dem mobilen Gerät ist ein Behälter vorgesehen, welcher die Zellen aufnimmt. Da die Größe der Batterie veränderbar ist, muss dieser Behälter nicht notwendigerweise komplett mit Zellen angefüllt sein. Es ist ggf. vorgesehen die Batterie in mindestens zwei Bereiche zu unterteilen (siehe Fig. 5-7). Ein Teil könnte z.B. für die Eignerbatterie vorgesehen sein. Mit Eignerbatterie sind jene Energiezellen 14 in dem mobilen Gerät gemeint, welche das Eigentum des Geräteeigners sind. In dem Fall, dass es sich bei der mobilen Technik um ein Elektrofahrzeug handelt, ist die Eignerbatterie 14 der Energiespeicher der vorzugsweise für die tägliche Reichweite vorgesehen ist, und an öffentlichen oder privaten Ladestationen geladen wird. Der zweite meist größere Teil der Batterie ist für gemietete Zellen 15 vorgesehen. Bei einem Elektrofahrzeug wird dieser Teil befüllt, wenn eine besonders große Reichweite gewünscht ist. Grundsätzlich können jedoch die Größe beider Teile frei gewählt werden. So kann ein Kunde den gesamten Raum für die Eignerbatterie 14 vorsehen und ein anderer Kunde die Eignerbatterie 14 ganz weglassen, so dass dieser nur mit gemieteten Zellen unterwegs ist. Sowohl die Eignerbatterie wie auch die gemieteten Zellen 15 sind grundsätzlich austauschbar, um die Energie der mobilen Technik insbesondere bei einem Eiektrofahrzeug in kurzer Zeit zu erneuern, ohne die Dauer der Ladezeit der Energiezellen abwarten zu müssen. According to the invention, the batteries of mobile technical devices consist of a large number of energy cells (in short: cells). In the mobile device, a container is provided, which receives the cells. Since the size of the battery is changeable, this container does not necessarily have to be completely filled with cells. It may be necessary to divide the battery into at least two areas (see Fig. 5-7). One part could eg be provided for the owner's battery. By owner battery is meant those energy cells 14 in the mobile device which are the property of the device owner. In the case that the mobile technology is an electric vehicle, the owner battery 14 is the energy storage which is preferably provided for the daily range and is charged at public or private charging stations. The second, usually larger part of the battery is provided for rented cells 15. In an electric vehicle, this part is filled when a particularly long range is desired. Basically, however, the size can be Both parts are freely chosen. Thus, a customer can provide the entire space for the owner battery 14 and another customer completely omit the owner battery 14 so that it is traveling only with rented cells. Both the owner battery and the leased cells 15 are basically interchangeable to renew the energy of the mobile technology in particular in an electric vehicle in a short time, without having to wait for the duration of the charging time of the energy cells.
Die Zellen sind sich in ihrer Gehäuseform ähnlich. Diese werden vorzugsweise geräteübergreifend bzw. fah zeugtypüber greifend verwendet. Besonders begrüßenswert wäre es, wenn man sich sogar unternehmensübergreifend auf eine Norm einigen könnte, da dies die kosteneffiziente Wirksamkeit des Systems steigern würde. Vorstellbar wäre eine Norm ähnlich der CD, der Videokassette oder allgemein wie ein Pfandflaschensystem. The cells are similar in their housing form. These are preferably used cross-device or vehicle type cross-over. It would be particularly welcome if one could even agree on a standard across companies, as this would increase the cost-effective effectiveness of the system. It would be conceivable to have a standard similar to the CD, the videocassette or generally like a returnable bottle system.
Allgemein ist die Form der Zellen so gewählt, dass die für den Austauschvorgang notwendige Fortbewegung der Zellen mit Hilfe von Gleit- oder Rollreibung erleichtert ist. In den Ausführungsbeispielen wird vorzugsweise von Rollreibung ausgegangen. Hierzu ist z.B. eine zylindrische Form der Zellen an sich, (siehe Fig. 14) oder Teile einer Zelle (siehe Fig. 16) für eine rollenden Fortbewegung der Zellen in einer Dimension besonders vorteilhaft, weil so keine speziellen Vorrichtungen zum Rollen vorgesehen werden müssen, weil die Zellen wie eine Walzen z.B. eine schiefe Ebene oder Schienen herunterrollen können. Es sind auch Zellenformen vorgesehen, die ebene Flächen besitzen, z.B. Quader (Fig. 1 1 u. 15), Raute (Fig. 12) und Zylinder (Fig. 13) mit ebenen Endflächen. Eine oder mehrere Flächen dieser Zellen sind mit Rollvorrichtungen z.B. Räder 16 oder Kugeln 17 ausgestattet, um ein Rollen der Zellen entlang einer oder mehrere ihrer ebenen Flächen zu ermöglichen, (siehe Fig. 1 1, 12, 13, 15).  In general, the shape of the cells is chosen so that the necessary for the exchange process locomotion of the cells by means of sliding or rolling friction is facilitated. In the exemplary embodiments, rolling friction is preferably assumed. For this, e.g. a cylindrical shape of the cells per se, (see Fig. 14) or parts of a cell (see Fig. 16) are particularly advantageous for rolling the cells in one dimension because no special rolling devices need be provided because the cells like a roller, for example can roll down an inclined plane or rails. Cell shapes are also provided which have flat surfaces, e.g. Cuboid (Figures 1 1 and 15), rhombus (Figure 12) and cylinder (Figure 13) with flat end faces. One or more surfaces of these cells are provided with rolling devices e.g. Wheels 16 or balls 17 are provided to allow rolling of the cells along one or more of their flat surfaces (see Figs. 1 1, 12, 13, 15).
Es ist vorgesehen die Energiezellen (kurz, Zellen) während des Austauschvorganges vorzugsweise unsortiert zu handhaben. Dabei sind sie in begrenztem Rahmen beweglich. Die konkrete Platzierung der Zellen in dem mobilen Gerät geschieht, in Grenzen der jeweiligen Bewegungsfreiheit, vorzugsweise zufällig. Je nach dem, wie groß die prinzipielle Bewegungsfreiheit der Zellen bei ihrer Handhabung ist, existiert eine 1-dimensionale, 2-dimensionale oder 3-dimensionale Verteilungsfreiheit in dem Behälter. Es ist vorgesehen die Form der Zellen dahingehend zu optimieren, dass diese vor dem Festsetzen im Behälter, z.B. durch mechanische Verengung des Raumes im Behälter, sich die Zellen automatisch in einer sich gleichförmig wiederholenden Anordnung einfinden, wobei die Anordnung der vorgesehen elektrischen Kontakte in der mobilen Technik auf die zu erwartende Anordnung der Zellen und ihrer elektrischen Kontakte abgestimmt ist. Danach werden vorzugsweise alle Zellen maschinell im mobilen Gerät festgesetzt und die vorgesehenen elektrischen Verbindungen hergestellt. Natürlich weisen auch die Zellen entsprechende elektrische Kontakte auf. Ggf sind an den Zellen Vorrichtungen zur Übermittlung von Daten vorgesehen z.B. über Sorte der Zellen, Spannung, Kapazität, Alter, Ladungszustand der betreffenden Zelle u.s.w. für die im zu betreibenden Gerät natürlich auch entsprechende Rezeptoren vorgesehen sind. It is envisaged to handle the energy cells (short, cells) during the replacement process, preferably unsorted. They are mobile on a limited scale. The concrete placement of the cells in the mobile device happens, within limits of the respective freedom of movement, preferably random. Depending on how large the basic freedom of movement of the cells is in their handling, there is a 1-dimensional, 2-dimensional or 3-dimensional freedom of distribution in the container. It is envisaged to optimize the shape of the cells in such a way that, prior to settling in the container, for example by mechanical narrowing of the space in the container, the cells are automatically repeating themselves in a uniform manner Arrangement einfinden, wherein the arrangement of the provided electrical contacts in the mobile technology is matched to the expected arrangement of the cells and their electrical contacts. Thereafter, preferably all cells are mechanically fixed in the mobile device and made the intended electrical connections. Of course, the cells also have corresponding electrical contacts. If appropriate, devices for the transmission of data are provided at the cells, for example via the type of cells, voltage, capacity, age, state of charge of the respective cell, etc. for which, of course, corresponding receptors are also provided in the device to be operated.
Die Zellen werden durch mindestens eine dafür bestimmte Öffnung in das mobile Gerät eingeführt, wobei eine Mehrzahl von Zellen diese Öffnung passieren, was einem Teilestrom von Energiezellen entspricht. The cells are introduced into the mobile device through at least one designated opening, with a plurality of cells passing through this opening, which corresponds to a partial flow of energy cells.
Die Bewegung der Zellen wird verursacht durch maschinelle Kraftein Wirkung auf einige Zellen, wobei sich die Kraftwirkung über gegenseitige Berührung von Zelle zu Zelle auf alle zu bewegenden Zellen fortsetzt. Eine bewegliche Verbindung der Zellen untereinander ist ggf. auch vorgesehen, so dass die Zellenmenge als Kette durch Ziehen an derselben in Bewegung gesetzt werden kann. Es ist auch vorgesehen die Bewegung der Zellen durch die Wirkung der Erdanziehung zu bewirken, in dem die Zellen über eine schiefe Ebene 18 bzw. 19 rollen oder gleiten (siehe Fig. 3 u. 4). In der mobilen Technik, und vor allem bei großen Batterien, ist auch eine maschinelle Krafteinwirkung auf die Zellen in dem Behälter vorgesehen. The movement of the cells is caused by mechanical force acting on some cells, whereby the force effect continues through mutual contact from cell to cell on all cells to be moved. A movable connection of the cells with each other is possibly also provided, so that the amount of cells can be set as a chain by pulling on the same in motion. It is also contemplated to effect the movement of the cells by the action of gravitational pull in which the cells roll or slide over an inclined plane 18 and 19, respectively (see Figures 3 and 4). In mobile technology, and especially in large batteries, there is also a mechanical force on the cells in the container.
Im Folgenden werden, zum besseren Verständnis, drei Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Dabei zeigen die Figuren schematisch das Prinzip der Vorrichtung und stellen keine maßstabsgetreuen Konstruktionen dar. In the following, for better understanding, three embodiments will be described by way of example. The figures show schematically the principle of the device and do not represent true to scale constructions.
Die erste Ausfuhrungsform ist ein Beispiel für eine Austauschvorrichtung für Energiezellen, bei der die Zellen eine 1 -dimensionale Bewegungsfreiheit besitzen (siehe Fig. 1-4). Die Zellen 20 besitzen die Form von langen Walzen beispielsweise mit einer Länge von 600mm und einem Durchmesser von 150mm. Diese Zellen 20/21 können nur in eine Richtung vor und zurück rollen. Soll heißen, sie können nicht seitwärts nach links und rechts und nicht nach oben und unten rollen. Da in diesem Beispiel nur eine einzige Reihe von Zellen in dem mobilen Gerät, hier ein Elektrofahrzeug, vorgesehen ist und die Zellen in den Lade- und Austauschstationen vorzugsweise unsortiert gehandhabt werden, ergibt sich hier eine zufällige Verteilung der Zellen entlang einer Linie nämlich entlang der Bewegungsrichtung der Zellen (eine Dimension). Die Bewegungsrichtung der Zellen 20/21 entspricht der Längsachse des Fahrzeuges, also der X-Achse. Die Rotationsachse der Zellen liegt im wesentlichen senkrecht zur Längsachse (x) des Fahrzeugs. The first embodiment is an example of an energy cell exchange device in which the cells have 1-dimensional freedom of movement (see FIGS. 1-4). The cells 20 are in the form of long rollers, for example with a length of 600 mm and a diameter of 150 mm. These cells can only roll back and forth in one direction. Meaning, they can not roll sideways to the left and right and not up and down. Since in this example only a single row of cells is provided in the mobile device, here an electric vehicle, and preferably unsorted the cells in the loading and exchange stations In this case, a random distribution of the cells along a line, namely along the direction of movement of the cells (one dimension), results here. The direction of movement of the cells 20/21 corresponds to the longitudinal axis of the vehicle, ie the X-axis. The axis of rotation of the cells is substantially perpendicular to the longitudinal axis (x) of the vehicle.
Am Heck des Fahrzeuges, vorzugsweise unterhalb des Kofferraumes, ist eine verschließbare Öffnung 22 vorgesehen, durch welche eine Zelle rollender Weise hindurch passt. Beim Austausch Vorgang passieren alle beim Austauschvorgang beteiligten Zellen 20/21 diese Öffnung 22, was einem Teilestrom an Energiezellen entspricht. Die Bewegung der Zellen 20/21 geschieht durch Rollen. Um die Rollbewegung der betreffenden Zellen 20/21 auszulösen, werden die betreffenden Ebenen 18, 19, auf der sich die zu bewegenden Zellen befinden, schief gestellt.  At the rear of the vehicle, preferably below the trunk, a closable opening 22 is provided through which a cell fits through it in a rolling manner. During the exchange process, all cells 20/21 involved in the exchange process pass through this opening 22, which corresponds to a partial flow of energy cells. The movement of the cells 20/21 is done by rolling. In order to trigger the rolling movement of the respective cells 20/21, the respective planes 18, 19, on which the cells to be moved are located, are tilted.
Seitens der Austauschstation besteht die Austauschvorrichtung nur aus einem mit geladenen Zellen 21 bestückten Wagen 23, der beispielsweise von Hand, wie ein Einkaufswagen über eine glatte Fläche 24 bewegt wird. Selbstverständlich sind aufwendigere und automatisierte Vorrichtungen ebenfalls vorgesehen, diese sind jedoch teilweise in US 59 98 963 und DE 10 2007 032 210 bereits beschrieben, so dass dies nicht wiederholt werden muss. Die dort beschriebenen Vorrichtungen, so wie allgemein Vorrichtungen zum automatisierten maschinelle Austauschen von Energiezellen, werden jedoch in diese Anmeldung mit aufgenommen. Für die anfängliche Etablierung des Systems ist der Handwagen 23 sicher eine kostengünstige Alternative. Die Hebearbeit, die zuvor geleistet werden muss, um im weiteren Verlauf des Austauschvorganges die Erdbeschleunigung aus zu nutzen wird maschinell und ggf. zentral innerhalb der Austauschstation (oben auch„Wechselstation" genannt) verrichtet, so dass weitere maschinell angetriebene Vorrichtungen an den Geräten, die für den Austauschvorgang am Fahrzeug zuständig sind, nicht mehr vorgesehen werden müssen. Im Folgenden wird beispielhaft ein Austauschvorgang aller im Fahrzeug befindlichen Zellen 20 beschrieben: On the part of the exchange station, the exchange device consists only of a loaded with cells 21 cart 23, which is moved for example by hand, such as a shopping cart over a smooth surface 24. Of course, more complex and automated devices are also provided, but these are partially already described in US 59 98 963 and DE 10 2007 032 210, so that this need not be repeated. However, the devices described therein, as well as generally automated power cell machine replacement devices, are included in this application. For the initial establishment of the system, the trolley 23 is certainly an inexpensive alternative. The lifting work that has to be performed beforehand in order to utilize the gravitational acceleration in the further course of the replacement process is carried out mechanically and, if necessary, centrally within the replacement station (also referred to above as the "change station"), so that further mechanically driven devices on the devices, the are no longer to be provided for the replacement process on the vehicle In the following, an exchange process of all cells 20 in the vehicle is described by way of example:
Nach dem das Fahrzeug 25 geparkt und abgeschaltet ist, werden in dem Behälter des Fahrzeuges alle elektrischen Verbindungen zu den Zellen 20 gelöst. Dies geschieht mit Hilfe einer Vorrichtung, die manuell oder automatisch betätigt wird. Vorzugsweise besteht sie aus einem verschiebbaren Bauteil, welches die elektrischen Kontakte für die Kontaktierung von einer oder mehreren Zellen enthält. Bei Betätigung fährt dieses Bauteil auf die Zellen zu bzw. von den Zellen weg und schießt bzw. löst dabei die elektrischen Kontakte zu den Zellen. Die elektrische Kontaktierung kann auch eine ausreichende mechanische Festsetzung bewirken. In diesem Beispiel ist dafür jedoch eine eigene betätigbare Vorrichtung vorgesehen: After the vehicle 25 is parked and switched off, all electrical connections to the cells 20 are released in the container of the vehicle. This is done by means of a device that is operated manually or automatically. Preferably, it consists of a displaceable component which contains the electrical contacts for the contacting of one or more cells. When actuated, this component moves to the cells to or from the cells away and shoots or dissolves while the electrical contacts to the cells. The electrical contact can also cause a sufficient mechanical fixing. In this example, however, a separate actuatable device is provided for this purpose:
So werden in diesem Beispiel alle Zellen 20 im Fahrzeug mechanisch gelöst, so dass diese rollen können, in dem die hintere Öffnung 22 entriegelt und geöffnet wird. Da sich hier die Öffnung über die gesamte Behälterbreite erstreckt, entspricht dies im übertragenen Sinne dem Wegfall einer Behälterwand.  Thus, in this example, all the cells 20 in the vehicle are mechanically released so that they can roll by unlocking and opening the rear opening 22. Since the opening extends over the entire container width, this corresponds to the omission of a container wall in a figurative sense.
Nun wird der Handwagen 23 in x- und Y-Achse passend zur Öffnung 22 platziert. Die Z- Achse wird entweder über eine Höhenverstellung am Handwagen 23, beispielsweise mit Hilfe einer fußbetriebenen Hydraulik oder über eine Höhenverstellung im Fahrzeug 25, beispielsweise mit Hilfe einer mechanischen, hydraulischen oder magnetischen (Bose-Fahrwerk) Niveauregulierung, entsprechend angepasst. Da sich beim Wechseln der Zellen das Gesamtgewicht des Fahrzeugs 25 stark ändert, ist es sinnvoll, das Fahrwerk des Fahrzeugs während des Austauschvorgangs fest zu setzen, damit Fahrzeug 25 und Handwagen 23 stets in passender Höhe zueinander bleiben. Der Handwagen 23 besitzt zwei Ebenen 19, 26 auf denen Zellen gelagert werden. Eine obere Ebene 19 auf der die geladenen Zellen 21 liegen und eine untere Ebene 26 auf der die entladenen Zellen 20 abtransportiert werden sollen. Jetzt, bei Beginn des Austauschvorganges, ist die untere Ebene 26 des Handwagens 23 leer und die obere Ebene 19 mit geladenen Zellen 21 besetzt. Wenn Fahrzeug 25 und Handwagen 23 in Position sind, werden zunächst die entladenen Zellen 20 aus dem Falirzeug 25 entfernt und auf dem Handwagen 23 gelagert. Dies geschieht, in dem die Ebene 18 im Fahrzeug 25 auf der die Zellen 21 lagern, einseitig abgesenkt und schief gestellt wird. Die Drehachse 27 dieser Ebene 18 befindet sich möglichst weit entfernt von der Öffnung 22, also hier im vorderen Teil des Wagens. Die andere Seite der Ebene 18 wird so weit herabgesenkt, dass sie etwa auf Höhe der unteren Ebene 26 des Handwagens 23 ankommt. Durch dieses Absenken entsteht eine schiefe Ebene 18 im Fahrzeug 25, welche die Zellen 20 herabrollen (siehe Fig.3). Die Zellen 20 rollen durch die Öffnung 22 aus dem Fahrzeug 25 heraus und landen direkt auf der unteren Ebene 26 des Handwagens 23. Wenn alle entladenen Zellen 20 auf dem Handwagen 23 angekommen sind, wird die Ebene 18 im Fahrzeug 25 wieder auf ihr normales Maß angehoben und arretiert. Da die Ebene 18 zu diesem Zeitpunkt nicht mit Zellen 20 besetzt ist, ist die Kraft um die Ebene 18 wieder anzuheben vergleichsweise gering. Als nächstes wird die obere Ebene 19 des Handwagens 23 auf Seiten der Öffnung 22 einseitig auf das Niveau der Fahrzeugebene 18 abgesenkt. Hierdurch entsteht wiederum eine schiefe Ebene 9 (siehe Fig. 4). Diesmal jedoch rollen die geladenen Zellen 21 von der Ebene 19 des Handwagens 23 herab auf die Ebene 18 im Fahrzeug 25. Wenn alle geladenen Zellen 21 in dem Fahrzeug 25 sind, wird die Öffnung 22 geschlossen und verriegelt. Damit sind die Zellen 21 im Fahrzeug mechanisch fest gesetzt. Danach werden die elektrischen Verbindungen zwischen dem Fahrzeug 25 und den Zellen 21 hergestellt. Damit ist der Austauschvorgang beendet. Der Handwagen 23 wird entfernt und das Fahrzeug 25 kann seinen Betrieb wieder aufnehmen. Now, the trolley 23 is placed in the x and y-axis matching the opening 22. The Z-axis is adjusted either via a height adjustment on the trolley 23, for example by means of a foot-operated hydraulics or a height adjustment in the vehicle 25, for example by means of a mechanical, hydraulic or magnetic (Bose suspension) level control. Since when changing the cells, the total weight of the vehicle 25 changes greatly, it makes sense to set the chassis of the vehicle during the exchange process, so that vehicle 25 and cart 23 always remain at a suitable height to each other. The trolley 23 has two levels 19, 26 on which cells are stored. An upper level 19 on which the charged cells 21 are located and a lower level 26 on which the unloaded cells 20 are to be transported away. Now, at the beginning of the replacement process, the lower level 26 of the trolley 23 is empty and the upper level 19 occupied with charged cells 21. When the vehicle 25 and the handcart 23 are in position, the unloaded cells 20 are first removed from the handler 25 and stored on the cart 23. This happens in which the plane 18 in the vehicle 25 on which the cells 21 store, one-sided lowered and skewed. The axis of rotation 27 of this level 18 is located as far away from the opening 22, so here in the front part of the car. The other side of the level 18 is lowered so far that it arrives at about the level of the lower level 26 of the cart 23. This lowering results in an inclined plane 18 in the vehicle 25, which the cells 20 roll down (see Figure 3). The cells 20 roll out of the vehicle 25 through the opening 22 and land directly on the lower level 26 of the cart 23. When all the unloaded cells 20 have arrived on the cart 23, the level 18 in the vehicle 25 is raised back to its normal level and arrested. Since the plane 18 is not occupied by cells 20 at this time, the force to raise the plane 18 again is comparatively low. Next, the upper level 19 of the cart 23 on the side of the opening 22 on one side to the level lowered the vehicle level 18. This in turn creates an inclined plane 9 (see Fig. 4). This time, however, the loaded cells 21 roll down from the plane 19 of the cart 23 to the level 18 in the vehicle 25. When all the loaded cells 21 in the vehicle 25 are in, the opening 22 is closed and locked. Thus, the cells 21 are mechanically fixed in the vehicle. Thereafter, the electrical connections between the vehicle 25 and the cells 21 are made. This completes the replacement process. The handcart 23 is removed and the vehicle 25 can resume its operation.
Man beachte, dass die Energie um die Zellen zu bewegen im wesentlichen aus Höhenenergie besteht, welche den Zellen in der Ladestation maschinell zugeführt wird. Denn die entladenen Zellen werden in der Austauschstation aus dem Handwagen 23 entfernt und zum Laden maschinell auf eine Ebene gehoben, welche mindestens geringfügig höher ist als die obere Ebene 19 des Handwagens 23, So können danach alle anderen Bewegungen der Zellen zum Beladen des Handwagens 23 und die des Austauschvorganges ohne zusätzliche Antriebstechnik bewältigt werden.  Note that the energy to move around the cells consists essentially of the level of energy that is mechanically supplied to the cells in the charging station. Because the discharged cells are removed in the exchange station from the trolley 23 and lifted mechanically for loading on a plane which is at least slightly higher than the upper level 19 of the trolley 23, so then all other movements of the cells for loading the trolley 23 and those of the replacement process can be handled without additional drive technology.
Die zweite Ausführungsform ist ein Beispiel für eine Austauschvorrichtung für aufrecht stehende, zylindrische Energiezellen 15, die eine 2-dimensionale Bewegungsfreiheit besitzen (siehe Fig.5-7). Eine solche Vorrichtung kann sinnvoll sein, wenn man den Raum in dem Boden des Fahrzeuges effizienter nutzen möchte, und gleichzeitig das gewohnte Design eines Straßenfahrzeuges erhalten möchte, bzw. allgemein freier bei der Gestaltung des Designs vorgehen möchte. Beispielsweise ist es denkbar, dass zwischen Vorderachse 28 und Hinterachse 29 eines Fahrzeuges 25 ein großer Behälter 30 für Energiezellen zur Verfügung steht, aber ein rückwärtiger Eingang 22 in diesen Behälter 30 beispielsweise durch den Fahrschemel 31 im Heck verengt ist. In dem oben beschriebenen Beispiel ist die Eingangsöffnung 22 in den Behälter 30 genauso breit wie die Behälter 30 selbst. Das ist in diesem Beispiel nicht mehr der Fall. Hier ist es vorgesehen, dass sich die Zellen 15 nicht nur auf einer Line sondern auf einer Fläche bewegen und verteilen können. Dadurch kann die Eingangsöffnung 22 schmaler sein als der Behälter 30. Im Folgenden können sich die Zellen 15 im Wesentlichen nach links und nach rechts (x- Achse) und vor und zurück (Y-Achse) bewegen. The second embodiment is an example of an upright cylindrical power cell exchanging device 15 having a 2-dimensional freedom of movement (see Figs. 5-7). Such a device may be useful if you want to use the space in the bottom of the vehicle more efficient, and at the same time would like to get the familiar design of a road vehicle, or would generally like to proceed more freely in the design of the design. For example, it is conceivable that a large container 30 for energy cells is available between the front axle 28 and the rear axle 29 of a vehicle 25, but a rear entrance 22 in this container 30 is narrowed, for example, by the subframe 31 in the rear. In the example described above, the inlet opening 22 in the container 30 is just as wide as the container 30 itself. This is no longer the case in this example. Here it is envisaged that the cells 15 can move and distribute not only on a line but on a surface. As a result, the entrance opening 22 may be narrower than the container 30. In the following, the cells 15 may move substantially to the left and to the right (x-axis) and back and forth (Y-axis).
In diesem Beispiel haben die Gehäuse der Zellen 15 eine Form, die auf eine 2- dimensionale Verteilungsfreiheit optimiert ist. Hierzu wird die aufrechte Zylinderform vorgeschlagen. Die Zellen bewegen sich gleitend oder rollend entlang der ebenen Zylinderendflächen 32 der Zellen. Um das Rollen zu ermöglichen sind in den Zylinderendflächen 32 z.B. Kugeln 17 vorgesehen, welche eine Bewegung in zwei Dimensionen zulassen (siehe Fig.13). Genauso gut können aber auch die Flächen, auf denen sich die Zellen bewegen (im Behälter 18 u. z.B. auf den Handwagen 19) mit entsprechenden Rollvorrichtungen ausgestattet sein. Die Zellen 15 haben z.B. einen Durchmesser von 200mm und eine Höhe von 140mm, und sind an den Zylinderendflächen 32 mit elektrischen Kontakten ausgestattet, wobei sich in diesem Beispiel beide Pole (Plus und Minus) jeweils konzentrisch auf der oberen Zylinderendfläche befindet (siehe Fig. 8 und 13). Fig. 8 zeigt, wie die beiden Pole konzentrisch zueinander angeordnet sind, so dass sich die Zelle im Behälter in einem beliebigen Winkel ihrer Drehachse einfinden kann, wobei trotzdem immer ein sicherer elektrischer Kontakt zum Bordnetz gewährleistet ist. In this example, the housings of the cells 15 have a shape optimized for 2-dimensional distribution freedom. For this purpose, the upright cylindrical shape is proposed. The cells move sliding or rolling along the plane Cylinder end faces 32 of the cells. In order to enable the rolling, for example, balls 17 are provided in the cylinder end faces 32, which allow movement in two dimensions (see FIG. 13). But just as well can also be the surfaces on which the cells move (in the container 18 uzB on the trolley 19) equipped with appropriate rolling devices. For example, the cells 15 have a diameter of 200mm and a height of 140mm, and are provided with electrical contacts on the cylinder end surfaces 32, in which example both poles (plus and minus) are concentric with the upper cylinder end surface (see FIG and 13). Fig. 8 shows how the two poles are arranged concentrically to each other, so that the cell can be accommodated in the container at any angle of its axis of rotation, while still ensuring a secure electrical contact to the electrical system.
Die Zellen 15 werden vorzugsweise beim Wechseln nicht einzeln gehandhabt, sondern als Menge verschoben. Dabei berühren sich die Zellen 15 gegenseitig an ihren Zylinderflächen und schieben sich gegenseitig in eine durch die Begrenzungsflächen der Austauschvorrichtungen vorbestimmte Richtung.  The cells 15 are preferably not handled individually when changing, but moved as a quantity. In this case, the cells 15 contact each other on their cylindrical surfaces and push each other in a predetermined by the boundary surfaces of the exchange devices direction.
Fig. 5-7 stellten schematisch einen waagerechten Schnitt durch ein Straßenfahrzeug 25 dar. Der Behälter 30 zwischen den Achsen ist breiter als die Eingangsöffhung 22, obwohl diese so breit und hoch ist, dass mindestens eine Zelle 15 hindurch passt.  Figures 5-7 schematically illustrate a horizontal section through a road vehicle 25. The container 30 between the axles is wider than the entry port 22, although it is so wide and high that at least one cell 15 fits through it.
Der Behälter 30 ist von seiner Form und seinen Abmaßen her so gestaltet, dass unter Verengung des selben sich die in ihm befindlichen Zellen 15 automatisch in eine sich gleichförmig wiederholende Anordnung einfinden. Die Verengung des Behälters 30 geschieht beispielsweise mechanisch mit Hilfe eines oder mehrerer Schieber 33, 34. In diesem Beispiel sind im Fahrzeug zwei entlang der x-Achse verschiebbare Schieber 33, 34 vorgesehen, von denen einer, nämlich der Schieber 34, welcher die Eignerzellen 14 von der Leihzellen 15 trennt, zusätzlich klappbar ist, um ggf. auch die Eignerzellen 14 freizugeben, falls, wie in diesem Beispiel, nur eine, nämlich die hintere Öffnung, zur Verfügung steht. Die Verschiebung der Schieber 33, 34 reguliert die Größe des Behälters 30, bzw. die Größe seiner Partitionen. The container 30 is designed in its shape and dimensions so that, narrowing it, the cells 15 in it automatically enter into a uniformly repeating arrangement. The narrowing of the container 30 occurs, for example, mechanically with the aid of one or more slides 33, 34. In this example, two slides 33, 34 which are displaceable along the x-axis are provided in the vehicle, of which one, namely the slide 34, which holds the owner cells 14 separates from the loan cells 15, is additionally foldable, if necessary, to release the owner cells 14, if, as in this example, only one, namely the rear opening, is available. The displacement of the sliders 33, 34 regulates the size of the container 30, or the size of its partitions.
Der Austauschvorgang geht im Wesendlichen ähnlich vonstatten wie im ersten Beispiel, nur dass hier die Zellen 15 mit Hilfe der Schieber 33, 34, 35 mechanisch geschoben werden oder dass Rollvorrichtungen in den Gleitebenen des Behälters, der Austauschvorrichtungen oder der Zellen selbst aktiv an dem Transport der Zellen 15 teilnehmen oder diesen erleichtern. The replacement process is essentially the same as in the first example, except that here the cells 15 are mechanically pushed by means of the slides 33, 34, 35 or that rolling devices in the sliding planes of the container, the Exchange devices or the cells themselves actively participate in or facilitate the transport of the cells 15.
Das Fahrzeug 25 wird geparkt und das Fahrwerk in der Höhe (Z-Achse) arretiert. Um die Bewegungen der Zellen in dem Fahrzeug zu ermöglichen, müssen zuerst die elektrischen Verbindungen der Zellen zur Bordtechnik gelöst und die Zellen mechanisch frei gesetzt werden. Das Lösen der elektrischen Kontakte geschieht mit Hilfe einer betätigbaren Vorrichtung, die beispielhaft im Folgenden anhand der Figuren 8 bis 10 genauer beschrieben wird. Die zylinderförmigen Energiezellen (siehe Fig. 13) gleiten auf ihren unteren Zylinderendflächen 32. Die obere Zylinderendfläche ist mit zwei elektrischen Kontakten 12/13 ausgestattet (siehe Fig. 8). Da sich die zylindrischen Zellen während des Austausch Vorganges frei um ihre eigene Achse 1 1 drehen können, ist nicht festgelegt, in welchem Drehwinkel sie im Behälter 6 elektrisch kontaktiert und mechanisch fest gesetzt werden. Die elektrische Kontaktierung muss also unabhängig von diesem Drehwinkel erfolgen. Um dies zu ermöglichen sind die elektrischen Kontakte kreisförmig ausgeformt, wobei alle Kontakte einen gemeinsamen Mittelpunkt nämlich auf der Achse 1 1 besitzen, ohne einander zu berühren. Fig. 8 zeigt eine Zelle 15 in der Draufsicht mit zwei Kontakten 12/13, wobei ein Kontakt 12 als Kreis ausgeführt ist, und ein weiterer als Ring 13 um den ersten angeordnet ist. Hätte die Zelle 15 noch weitere Kontakte würde auch diese als Ring ausgeführt werden. Von der dichtesten Packung der Zellen 15 in dem Behälter 6 ausgehend, ist die Anordnung der Symmetrieachsen 11 der Zellen und damit ihre genaue Lage in dem Behälter 6 vorhersehbar. Hierzu entsprechend sind elektrische Kontakte 10 in dem Behälter 6 vorgesehen. Diese Kontakte 10 können genauso ausgeführt sein, wie die der Zellen. Sie können aber auch, wie in Fig. 9 und 10 dargestellt von dieser Form abweichen. Die Kontaktierung der Zellen erfolgt einzeln oder Gruppenweise, letzteres ist in den Figuren dargestellt. Hier sind eine Mehrzahl von Kontakten 10 des Behälters 6 gemeinsam an einem beweglichen Bauteil 8 montiert, welches von Spiralfedern 9 von den Zellen weg gedrückt wird. Dennoch bestimmt ein verschiebbares Bauteil 7 die Lage des Bauteils 8. Betätig man das Bauteil 7 und schiebt es nach links, werden die elektrischen Kontakte zu den Zellen 15 im Behälter 6 gelöst (siehe Fig. 9). Betätig man das Bauteil 7 und schiebt es nach rechts werden die elektrischen Kontakte zu den Zellen 15 im Behälter 6 geschlossen (siehe Fig. 10).  The vehicle 25 is parked and the landing gear in the height (Z-axis) locked. In order to enable the movements of the cells in the vehicle, first the electrical connections of the cells to the on-board technology have to be released and the cells must be mechanically released. The release of the electrical contacts is done with the aid of an actuatable device, which is described in more detail by way of example below with reference to FIGS. 8 to 10. The cylindrical power cells (see FIG. 13) slide on their lower cylinder end surfaces 32. The upper cylinder end surface is provided with two electrical contacts 12/13 (see FIG. 8). Since the cylindrical cells during the exchange process can rotate freely about its own axis 1 1, it is not determined in which angle of rotation they are electrically contacted in the container 6 and mechanically fixed. The electrical contact must therefore be independent of this angle of rotation. To make this possible, the electrical contacts are formed circular, with all the contacts have a common center namely on the axis 1 1, without touching each other. Fig. 8 shows a cell 15 in plan view with two contacts 12/13, wherein a contact 12 is designed as a circle, and another is arranged as a ring 13 to the first. Had the cell 15 more contacts, these would also be performed as a ring. Starting from the densest packing of the cells 15 in the container 6, the arrangement of the symmetry axes 11 of the cells and thus their exact position in the container 6 is foreseeable. For this purpose, electrical contacts 10 are provided in the container 6. These contacts 10 may be the same as those of the cells. But you can also, as shown in Fig. 9 and 10 deviate from this form. The contacting of the cells is done individually or in groups, the latter is shown in the figures. Here, a plurality of contacts 10 of the container 6 are mounted together on a movable member 8, which is pressed by coil springs 9 away from the cells. Nevertheless, a displaceable component 7 determines the position of the component 8. If one actuates the component 7 and pushes it to the left, the electrical contacts to the cells 15 in the container 6 are released (see FIG. 9). If one actuates the component 7 and pushes it to the right, the electrical contacts to the cells 15 in the container 6 are closed (see FIG. 10).
Das mechanische Lösen der Zellen 15 erfolgt ebenfalls durch eine betätigbare Vorrichtung, welche hier, wie in dem ersten Beispiel, aus einer hinteren Öffnung 22 besteht. Ist die Öffnung 22 geschlossen, sind die Zellen durch die Enge des Raumes gefangen und können sich nicht mehr verschieben. Wird die Öffnung geöffnet, können die Zellen sich verschieben und aus dem Behälter austreten. Es sind aber, wie oben schon erwähnt, auch andere Lösungen vorgesehen. The mechanical release of the cells 15 is also carried out by an actuatable device, which here, as in the first example, from a rear opening 22nd consists. If the opening 22 is closed, the cells are trapped by the narrowness of the room and can not move. When the opening is opened, the cells may shift and exit the container. But there are, as already mentioned above, other solutions provided.
Ein Handwagen 23, der mit geladenen Zellen 15 bestückt ist, wird passend an dem Fahrzeug 25 platziert, wenn das Fahrzeug nicht schon an einer automatischen Austauschvorrichtung geparkt wurde. Dieser Handwagen hat wie in dem ersten Beispiel zwei Ebenen, wobei von einer Ebene die entladenen Zellen aufgenommen werden und vor der anderen die geladenen Zellen an das Fahrzeug abgegeben werden. Die Schieber 33, 34 im Fahrzeug bewegen sich in Richtung der hinteren Öffnung 22 und drücken die entladenen Zellen 15 aus dem Fahrzeug 25 heraus. Die entladenen Zellen 15 werden von dem Handwagen 23 oder von der automatischen Austauschvorrichtung aufgenommen. Danach werden die seitlichen Führungsteile 36 am Handwagen 23 oder an der automatischen Wechselvorrichtung an die Breite der hinteren Öffnung 22 des Fahrzeuges 25 angepasst, ggf. wird dabei auch die Höhe der Ebene des Handwagens, welche die geladenen Zellen enthält, entsprechend angepasst. Die Schieber 33, 34 im Fahrzeug fahren zurück in Richtung Vorderachse. Mit Hilfe des Schiebers 35 werden nun die geladenen Zellen 15 vom Handwagen 23 bzw. der automatischen Austauschvorrichtung in das Fahrzeug 25 gedrückt. Dann wird die hintere Öffnung 22 des Fahrzeugs 25 geschlossen. Ggf. fährt ein weiterer, nicht dargestellter Schieber hinter der hinteren Öffnung 22 in den Behälter 30 hinein und schiebt die Zellen 15 weiter ins Innere des Behälters 30. Dabei verengt sich der Behälter 30 und die Zellen 15 finden sich automatisch in der vorbestimmten dichtesten Packung ein. Dies entspricht auch einer mechanischen Festsetzung der Zellen. Durch entfernen dieses Schiebers werden die Zellen wieder frei gegeben. Die elektrischen Kontakte zu den Zellen 14 u. 1 werden im Fahrzeug 25 durch die betätigbare Vorrichtung hergestellt und das Fahrzeug ist nun wieder betriebsbereit.  A trolley 23 equipped with loaded cells 15 is suitably placed on the vehicle 25 if the vehicle has not already been parked on an automatic exchange device. This handcart has two levels, as in the first example, where the discharged cells are picked up from one level and the charged cells are delivered to the vehicle in front of the other. The sliders 33, 34 in the vehicle move toward the rear opening 22 and push the discharged cells 15 out of the vehicle 25. The discharged cells 15 are picked up by the trolley 23 or by the automatic exchange device. Thereafter, the lateral guide members 36 are adapted to the trolley 23 or the automatic changing device to the width of the rear opening 22 of the vehicle 25, possibly also the height of the plane of the trolley, which contains the charged cells, adjusted accordingly. The slides 33, 34 in the vehicle drive back towards the front axle. With the help of the slider 35, the loaded cells 15 are now pressed by the trolley 23 and the automatic exchange device in the vehicle 25. Then, the rear opening 22 of the vehicle 25 is closed. Possibly. another slide, not shown, behind the rear opening 22 moves into the container 30 and pushes the cells 15 further into the interior of the container 30. The container 30 narrows and the cells 15 are automatically located in the predetermined closest packing. This also corresponds to a mechanical fixing of the cells. By removing this slide, the cells are released again. The electrical contacts to the cells 14 u. 1 are produced in the vehicle 25 by the actuatable device and the vehicle is now ready for use again.
Falls eine geringere Menge als die maximale Menge an Zellen im Fahrzeug an Bord genommen werden, sorgt eine entsprechende Verschiebung der Schieber im Behälter 30 für eine gewichtstechnisch günstige Verteilung der Batteriemasse im Fahrzeug. If a smaller amount than the maximum amount of cells in the vehicle are taken on board, a corresponding displacement of the slide in the container 30 ensures a weight-favorable distribution of the battery mass in the vehicle.
Um noch komplexere Formen von Behältern zu realisieren ist eine 3-dimensionale Bewegungsfreiheit der Zellen vorgesehen. Dies stellt ein drittes Ausführungsbeispiel dar. Auch hierzu sind die Zellen in ihrer Form optimiert. Die Form der Zellen kann z.B. kugelförmig sein oder wie ein 3-dimensional symmetrischer Kristall sein, so dass sich die Zellen unter Verengung des Raumes automatisch in die dichteste Packung einfinden. Elektrische Kontakte finden ggf. nun auch zwischen den Zellen statt, um die Energie zu den Grenzen des Behälters zu leiten, wo diese dann durch weitere Kontakte aufgenommen und zur Bordtechnik weitergeleitet wird. Während des Austauschvorganges können sich die Zellen in drei Dimensionen in den dafür vorgesehenen begrenzten Räumen bewegen. Die Bewegung der Zellen wird durch die Veränderung der Räume oder der Raumgestalt bzw. durch Bewegungen an den Raumbegrenzungsflächen ausgelöst. In order to realize even more complex forms of containers a 3-dimensional freedom of movement of the cells is provided. This constitutes a third embodiment Again, the cells are optimized in shape. The shape of the cells may, for example, be spherical or be like a 3-dimensionally symmetrical crystal, so that the cells automatically enter the densest package while narrowing the space. Electrical contacts may now also take place between the cells to direct the energy to the limits of the container, where this is then taken up by further contacts and forwarded to the on-board technology. During the exchange process, the cells can move in three dimensions in the designated limited spaces. The movement of the cells is triggered by the change of the rooms or the spatial form or by movements on the space boundary surfaces.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
7 betätigbares Bauteil 7 actuated component
8 verschiebbares Bauteil mit elektrischen Kontakten  8 sliding component with electrical contacts
9 Spiralfeder  9 spiral spring
10 elektrische Kontakte  10 electrical contacts
11 Symmetrieachse einer Zelle  11 symmetry axis of a cell
12 kreisförmiger elektrischer Kontakt einer Zelle  12 Circular electrical contact of a cell
13 ringförmiger elektrischer Kontakt einer Zelle  13 annular electrical contact of a cell
14 Zellen der Eignerbatterie  14 cells of the owner's battery
15 Leihzellen für zweidimensionale Bewegungsfreiheit  15 loan cells for two-dimensional freedom of movement
16 Rad an einer Zelle  16 wheel on a cell
17 Rollkugel an einer Zelle  17 trackball on a cell
18 Ebene im Elektrofahrzeug auf der sich Zellen bewegen  18 level in the electric vehicle on which cells move
19 obere Ebene auf dem Handwagen, auf der die geladenen Zellen transportiert werden 19 upper level on the trolley, on which the charged cells are transported
20 walzenförmige Zelle 20 cylindrical cell
21 geladene walzenförmige Zelle  21 loaded cylindrical cell
22 Öffnung durch welche die Zellen das Elektrofahrzeug verlassen  22 opening through which the cells leave the electric vehicle
23 Handwagen als Austauschvorrichtung für Energiezellen  23 handcart as an exchange device for energy cells
24 Boden bzw. Parkplatz  24 floor or parking lot
25 Elektrofahrzeug  25 electric vehicle
26 untere Ebene des Handwagens, auf welcher die entladnen Zellen transportiert werden 26 lower level of the trolley on which the unloaded cells are transported
27 Drehachse der Ebene 18 im Fahrzeug 27 axis of rotation of the plane 18 in the vehicle
28 Vorderachse des Elektrofahrzeuges  28 front axle of the electric vehicle
29 Hinterachse des Elektrofahrzeuges  29 Rear axle of the electric vehicle
30 Behälter im Elektrofahrzeug, welcher Zellen aufnimmt  30 containers in the electric vehicle, which receives cells
31 Fahr schemel des Elektrofahrzeuges  31 Driving stool of the electric vehicle
32 ebene Gleitfläche einer Zelle  32 plane sliding surface of a cell
33 vorderster Schieber im Behälter des Elektrofahrzeuges  33 foremost slider in the container of the electric vehicle
34 Schieber, welcher Eignerzellen von Leihzellen trennt  34 slider, which separates owner cells from loan cells
35 Schieber, welcher Zellen in das Elektrofahrzeug drückt  35 slide, which presses cells in the electric vehicle

Claims

Ansprüche  claims
Anspruch 1 Claim 1
Energieversorgungssystem für mobil betriebene Technik, insbesondere Verkehrsmittel, insbesondere Elektrofahrzeuge, mit mindestens einem Behälter, in welchen elektrische Energiezellen einbringbar und fixierbar sind, und elektrischen Kontakten mittels welchen die Energiezellen elektrisch kontaktierbar sind, gekennzeichnet durch mindestens eine betätigbare Vorrichtung, mittels welcher die Energiezellen derart freigebbar sind, dass sie als lose Menge vorliegen und in dem Behälter in mindestens einer Raumrichtung beweglich sind.  Energy supply system for mobile-operated technology, in particular means of transport, in particular electric vehicles, with at least one container in which electrical energy cells can be introduced and fixed, and electrical contacts by means of which the energy cells are electrically contacted, characterized by at least one actuatable device by means of which the energy cells so releasable are that they are present as a loose amount and are movable in the container in at least one spatial direction.
Anspruch 2 Claim 2
Energie Versorgungssystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die betätigbare Vorrichtung Einrichtung zur Festsetzung der Energiezellen, und oder zur Herstellung von elektrischen Verbindungen zu den Energiezellen enthält.  Energy supply system according to claim 1, characterized in that the actuatable device includes means for fixing the energy cells, and or for producing electrical connections to the energy cells.
Anspruch 3 Claim 3
Energieversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter und/oder die Energiezellen Roll- bzw. Gleiteinrichtungen enthalten.  Energy supply system according to claim 1 or 2, characterized in that the container and / or the energy cells contain rolling or sliding devices.
Anspruch 4 Claim 4
Energieversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter und/oder die Energiezellen Vorrichtungen zum Bewegen der Energiezellen enthalten.  Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the container and / or the energy cells contain devices for moving the energy cells.
Anspruch 5 Claim 5
Energieversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Energiezellen lose durch gegenseitige Berührung gegenseitig vorantreibbar sind, oder dass die Energiezellen beweglich miteinander verbunden sind, wobei sie als Kette auf Zug beweglich sind.  Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the energy cells are loosely mutually propelled by mutual contact, or that the energy cells are movably connected to each other, being movable as a train train.
Anspruch 6 Claim 6
Energieversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die mobil betriebene Technik, die Austauschvorrichtung und die Energiezellen so gestaltet sind, dass die Bewegung der Energiezellen durch die Erdbeschleunigung verursacht wird. Power supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the mobile-operated technology, the replacement device and the Energy cells are designed so that the movement of the energy cells is caused by the acceleration of gravity.
Anspruch 7 Claim 7
Energieversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Energiezellen wenigstens teilweise als Walze oder Kugel ausgebildet sind.  Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the energy cells are at least partially formed as a roller or ball.
Anspruch 8 Claim 8
Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit elektrischen Energiezellen, wobei die Energiezellen in den Behälter eingebracht werden,  Method for filling a container with electric energy cells, wherein the energy cells are introduced into the container,
die Energiezellen in dem Behälter fixiert werden, the energy cells are fixed in the container,
die Energiezellen elektrisch kontaktiert werden, the energy cells are contacted electrically,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Energiezellen als lose Menge in den Behälter eingebracht werden und dabei in diesem in mindestens einer Raumrichtung beweglich sind. the energy cells are introduced as a loose amount in the container and are movable in this in at least one spatial direction.
Anspruch 9 Claim 9
Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit Energiezellen nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Energiezellen in Form eines Teilestroms in den Behälter eingebracht werden.  A method for filling a container with energy cells according to claim 9, characterized in that the energy cells are introduced in the form of a partial stream in the container.
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