WO2017067690A1 - Mobiler elektrischer speicher - Google Patents

Mobiler elektrischer speicher Download PDF

Info

Publication number
WO2017067690A1
WO2017067690A1 PCT/EP2016/069620 EP2016069620W WO2017067690A1 WO 2017067690 A1 WO2017067690 A1 WO 2017067690A1 EP 2016069620 W EP2016069620 W EP 2016069620W WO 2017067690 A1 WO2017067690 A1 WO 2017067690A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
accumulator
mobile
energy
housing
memory
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/069620
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Kemmann
Original Assignee
Rwe Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rwe Ag filed Critical Rwe Ag
Priority to EP16758111.5A priority Critical patent/EP3365956A1/de
Priority to CN201680061894.2A priority patent/CN108352721A/zh
Publication of WO2017067690A1 publication Critical patent/WO2017067690A1/de
Priority to US15/955,944 priority patent/US20180241237A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/80—Exchanging energy storage elements, e.g. removable batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/488—Cells or batteries combined with indicating means for external visualization of the condition, e.g. by change of colour or of light density
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
    • H01M12/04—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type
    • H01M12/06—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type with one metallic and one gaseous electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0042—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the subject matter relates to a mobile electrical storage as well as a system having a mobile electrical storage as well as a method for charging a mobile electrical storage.
  • the electricity is fed into the home environment via a low-voltage grid with 0.4 kV, in the industrial environment, feeds at 1 kV and higher are possible.
  • the electricity price is usually composed of a price for production on the one hand, and levies and taxes on the other hand. Due to the increasing number of power plants in the field of alternative energies, e.g. photovoltaics and wind power, an expansion of the distribution network is necessary. The associated costs are allocated to the electricity price. However, the producer price has been significant in recent years
  • the object of the object was to provide a power supply with electrical energy available, which is independent of the electrical distribution network. This object is solved objectively by a mobile electrical storage according to claim 1.
  • the electrical storage can be one
  • the accumulator may preferably be charged at the place of production of the electrical power, in particular in the vicinity of the power plant, preferably in a large-scale power plant. This charging can be done in one
  • charged storage can be stored and sold to retail customers via the retail outlet.
  • the customer can then use the mobile memory like a conventional socket, if at least one inverter is provided in the mobile memory.
  • the inverter With the aid of the inverter, it is possible to provide the electrical energy stored in the accumulator under standard conditions of the respective region.
  • the inverter for example, provides an output voltage of 230 V at 50 Hz for mobile memory for Germany.
  • output voltages of 230 V at 60 Hz or 115 V at 60 Hz or the like may be provided. That is, the inverter can each be adapted to the external conditions and provide the electrical energy from the accumulator to an energy outlet, through which the electrical energy can be obtained as from a conventional socket.
  • the electrical memory is provided with a housing and an accumulator arranged in the housing.
  • the accumulator is connected via an inverter to an energy outlet.
  • An energy outlet may be understood to be capable of transmitting electrical power and transmitting electrical energy from the accumulator to a consumer.
  • the energy outlet can be contactless or contact-based and thus provide different ways to transfer the electrical energy from the accumulator.
  • a charge controller is provided in the housing, which is connected to the accumulator.
  • the charge controller is connected to an energy inlet.
  • the energy inlet can also be contact-based or contactless. Via the energy inlet, electrical power and thus electrical energy can be transmitted from outside the housing into the interior of the housing and stored in the accumulator via the charge controller.
  • the mobile memory In order to promote the spread of mobile electrical storage and thus make this independent of the power distribution network, it is necessary that the mobile memory can be charged as quickly as possible. Preferably, the storage will be loaded near a power plant. In order to enable this fast charging, it is now proposed that the energy inlet and the charge controller are designed for higher electrical outputs than the inverter and the
  • This preferred embodiment allows the mobile memory to be charged with a higher electrical power than the electrical power that can be retrieved from the mobile memory.
  • connection secures. This protection represents the maximum electrical power that can be delivered via the energy outlet.
  • the inverter may be at least designed.
  • the maximum current or the maximum voltage at which the accumulator can be charged higher than the maximum current or the maximum voltage a, energy outlet.
  • Both the charge controller and the energy inlet must be designed for the higher electrical power, ie, they must in particular have a higher dielectric strength as well as a higher
  • the energy outlet for electrical services is a
  • Low-voltage network designed for example on 230V basis.
  • a protection against currents of more than 16A can be provided.
  • the energy outlet is preferably formed as a standardized outlet, for example, after Schuko standard or the British standard.
  • the energy outlet is set up so that it can be connected to a low-voltage network, for example in a household.
  • a low-voltage distribution network in a household could be fed by the subject mobile electrical storage. This could be useful, for example, in the event of a power failure in order to be able to maintain necessary functions in a household.
  • the rechargeable battery is a lithium-ion rechargeable battery or a lithium-polymer rechargeable battery.
  • the accumulator may be a metal-air accumulator.
  • Such may, for example, be a zinc-air accumulator or an aluminum-air accumulator. In the latter, however, it may be necessary for the metallic cells to be intermittently replaced when they are used up.
  • the energy outlet can be formed by contacts.
  • Such contacts may be provided for example in a socket.
  • a socket may be molded according to standard requirements, for example according to the Schuko standard or the British standard or another suitable one
  • a rectifier is arranged in the housing, that the rectifier is electrically connected to the charge controller and that the energy inlet is connected to the rectifier.
  • an accumulator is usually charged with DC voltage. If charging takes place via the energy inlet via alternating voltage, for example also when charging by means of magnetic induction, it may be necessary for this alternating voltage in the memory to be first rectified before it is used for charging the accumulator. For this reason, a suitable rectifier is provided.
  • the rectifier is usually designed at least for the same electrical power as the energy inlet and the charge controller, but at least not for a smaller electrical power.
  • the power inlet can be wired or wireless.
  • the energy inlet can be formed via electrical contacts.
  • the energy inlet is formed as an electrical contact socket.
  • the energy inlet is a DC inlet, so that by means of a DC power source, an immediate charging of the accumulator waiving the rectifier is possible.
  • both a rectifier and a DC input may be provided so that charging with both
  • Rectifier is fed.
  • the accumulator since the accumulator usually has a very high energy density, a special protection of the accumulator is necessary. For manufacturing reasons, it is preferred that the accumulator, in particular the inverter and / or a discharge coil are encapsulated moisture-tight within the housing in an encapsulation. Thus, the components that result in a short circuit to very high power flows, sealed within the housing separately by being encapsulated together.
  • the encapsulation is preferably provided according to IPX7 to IPX9 according to DIN EN 60529. This means that the encapsulation is protected against splashing water, preferably even against submersion, so that an electrical short circuit in the region of the accumulator is prevented by penetrating water
  • Within the enclosure may additionally be provided an electrical fuse, so that the accumulator is secured within the enclosure from an electrical short circuit.
  • the energy inlet is formed as an inductive receiving coil. It is preferred that the receiver coil contactlessly receive electrical energy from outside the electrical storage, in particular from outside the housing. The electrical power absorbed in this way results in a current flow through the receiver coil, which current can be transmitted to the charge controller.
  • a rectifier can preferably first rectify the electrical current induced in the receiver coil and transmit it to the charge controller.
  • the charge controller then controls the charging of the accumulator depending in particular on the state of charge of the accumulator.
  • the inductive receiving coil is a galvanic decoupling between a arranged outside of the housing Power supply and arranged within the housing charge controller or rectifier causes. A reverse current is prevented, so that an electrical short circuit on the side of the charging electronics can not be caused by improper operation from the outside.
  • the energy outlet has an inductive transmitting coil as well as an inductive receiving coil inductively coupled to the transmitting coil.
  • the inductive transmitting coil may first be provided. This can be provided, for example, as a discharge coil within the enclosure. Outside the enclosure then the receiving coil can be arranged so that they are inductive with the
  • Transmitter coil is coupled. Within the enclosure, the transmitter coil may be connected to the inverter and via the inverter with electrical
  • the electrical power converted by the transmit coil into an alternating magnetic field is received by the receive coil and converted to electrical power.
  • the induced electric current may be connected via electrical lines to an electrical contact, for example a socket in or on the housing.
  • Encapsulation are electrically isolated from each other, is a galvanic decoupling between the electrical contact and the inverter, thus the
  • a sensor for contactless or contact-type detection of an energy extraction means arranged on the housing is set up.
  • an energy extraction means may for example be a coil which is coupled to the discharge coil.
  • the removal means may be a plug which is connected to the electrical contacts of the power outlet. If a power take-off means is present, the transmitting coil and / or the discharge coil can electrically over the Inverters are fed so that electrical energy can be transmitted from the accumulator to the energy extraction means.
  • the sensor can electrically activate the discharge coil.
  • a switch between battery and inverter can be closed.
  • a charge status display for displaying the state of charge of the accumulator is arranged on the housing.
  • a state of charge display may also merely indicate whether sufficient electrical charge is still present in the accumulator or not to the aforementioned standard voltage to the above standard current intensity for a certain period of time, for example 10 seconds, 20 seconds, 1 minute, 10 minutes To make available.
  • the display may indicate when the state of charge of the accumulator falls below 10% of the fully charged state.
  • the display can also display an existing state of charge until the
  • a contactlessly readable memory be arranged in the housing.
  • the memory can
  • information may be information about the state of charge (SOC) of the accumulator.
  • SOC state of charge
  • Communication module for example a W-LAN module, an NFC module, an RFID module, or another near-field communication module, for example a Bluetooth Module be sent out.
  • the mobile memory using the
  • the communication module is a mobile radio module, via which a
  • the mobile memory for example, transmit its information to a central computer. With this, it is possible to detect the state of many mobile memories and from this
  • Replacing an outdated accumulator information about the number of charge cycles may be of interest. In this respect, such information may also be stored in the memory.
  • the duration of the individual charging cycles can also provide information about which state of the accumulator has. Depending on this, for example, a replacement of a mobile storage from a deposit system can take place.
  • Position data may be of interest for evaluating the use of mobile memories.
  • position data and thus the course of position data, can be stored in the mobile memory.
  • information can be provided with a time stamp.
  • the information enumerated here can also be stored with a time stamp, so that a temporal course of the respective information is traceable. In this case, for example, the discharge of a battery at a certain position at a certain time be traced to draw conclusions about the use of mobile storage.
  • a unique address of the mobile memory may be present in the memory so that the mobile memory can be uniquely identified. Even a unique address or identification of the accumulator may be useful if, for example, accumulators are exchanged in mobile storage. Then it is possible to understand which accumulators are present in which memory. Finally, the storage capacity of the accumulator can also be stored in the memory, so that it can be determined for which applications the respective memory is suitable. The corresponding information can be read out or sent out without contact. According to one embodiment, it is proposed that the energy outlet for electrical power of up to 3 kW is designed and / or that the energy input for electrical power of at least 20 kW, preferably 50 kW, preferably 75 kW is designed. The corresponding design is based on the current carrying capacity and the dielectric strength of the respective components. The charge controller can also be designed for charging up to 150C, so that the battery can be charged very quickly.
  • Energy inlet monitors a current flow direction. Only when charging the battery, the power inlet can be connected to the battery, otherwise, a galvanic isolation can be provided. This is about the detection of
  • Connection between the energy inlet and the charge controller separates.
  • a corresponding arrangement with switch and / or current sensor can also be provided at the energy outlet between the energy outlet and the inverter. In this case, only one current from the inverter to the energy outlet can be enabled.
  • the accumulator and the housing are designed such that the memory has an energy density of at least 4 kWh / dm 3 .
  • the required energy density can be achieved.
  • the accumulator and the housing are designed such that the memory has an energy density of at least 4 kWh / kg.
  • the energy density can be designed accordingly, so that the mobile memory can be easily carried by a person.
  • the housing a
  • a location determining means is provided in the housing.
  • This may in particular be a GPS or Galileo sensor.
  • location data can be stored in the memory. These can preferably be timestamped are stored, so that in conjunction with the aforementioned information an accurate picture of the mobile memory in the temporal and spatial course can be drawn.
  • the mobile memory has a socket and that this socket has a mechanical child safety.
  • the accumulator is characterized by a high energy density
  • Energy outlet provided an electrical fuse.
  • the electrical fuse can monitor the voltage between the contacts on the power outlet and
  • the mobile electrical storage can be used in particular as part of a deposit system.
  • a plurality of mobile electrical storage can be charged as much as possible.
  • This can be done for example by inductive charging.
  • the charging can take place in the vicinity of a power plant.
  • inductive charging it is necessary that as many mobile electrical storage units as possible can be arranged as close together as possible in the room.
  • the housing has at least two outer walls running parallel to one another and that these two outer walls have in particular mutually complementary profiles. This makes it possible to achieve a high packing density, since several memories can be stacked on top of each other.
  • the mobile memory is designed so that its outer edges span a cube, so that the mobile memory can be packed as possible with high packing density to each other.
  • a carrier system may be, for example, a carrier pallet on which a plurality of mobile stores can be arranged next to and / or one above the other.
  • This carrier system can be used to transport the mobile storage between charging station, especially at the power plant, and retail. Withdrawn storage facilities are stored next to one another on the carrier system and then transported by means of the carrier system to the loading station, in particular in the area of the power plant.
  • the electrical stores can be automatically fed by the carrier system to a loader.
  • a bottom-side guide can be provided on the carrier system.
  • a conveyor belt or a transport belt receives the carrier system.
  • the magnetic field is only slightly affected by the material of the housing. This is achieved when the permeability ⁇ at least the housing wall of the mobile memory, on which the charging coil is arranged, is between 0.9 and 1.1.
  • the electrical memory are arranged in a sibling on the carrier system, so that in each case a same housing wall, for example, a bottom wall or a
  • Receiving coils of the energy inlet each have in the same direction or are magnetically aligned the same, in particular the surface normal of the effective coil area in a substantially same direction.
  • the carrier system is supplied with a transport device of a stationary charging device and the stationary charging device induces an alternating magnetic field simultaneously in the memory arranged on the common carrier and in the receiving coils of the respective mobile memory by means of the alternating magnetic field, a charging current is induced.
  • the aforementioned methods can also be realized as a computer program or as a computer program stored on a storage medium.
  • a microprocessor for the execution of the respective method steps may be suitably programmed by a computer program.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a mobile electrical memory according to an embodiment
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a mobile memory according to FIG.
  • Fig. 3 is a schematic view of an energy outlet according to a
  • Fig. 4 is a schematic view of a readable memory in a
  • Fig. 5a is a schematic block diagram of an accumulator in a
  • 5b is a schematic block diagram of a memory cell module of a
  • Fig. 6 is a view of a mobile memory from the outside according to a
  • Fig. 7 is a top view of mobile electrical storage according to a
  • Fig. 8 is a view of mobile electrical storage with a
  • Carrier system according to an embodiment
  • Fig. 9 shows an automatic loading device for a variety of mobile
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of a mobile electrical memory 2 with a housing 4.
  • a power inlet 6 is provided, which may be provided either in or on the housing 6.
  • the power inlet 6 is formed by a DC jack 6a and / or an AC jack 6b.
  • the DC jack 6a two electrical contacts 8a are provided, via which an external power supply with DC voltage
  • AC voltage source can be connected to the mobile memory 2.
  • a rectifier 10 is provided in the interior of the housing 4.
  • the rectifier 10 directs the incoming
  • AC voltage at the contacts 8b in a DC voltage around which preferably has the same standard voltage, which has to be applied to the electrical contacts 8a of the DC jack 6a.
  • This can well be several 100 volts, depending on the possible charging speed of the mobile memory. 2
  • a monitoring circuit 12 is provided.
  • the monitoring circuit 12 monitors the current flow direction from and to the electrical contacts 8a, 8b. With the aid of the monitoring circuit 12, it is possible that only a current flow from the electrical contacts 8a, 8b to the accumulator 14 is possible, but not back.
  • the monitoring circuit 12 is not necessarily possible only at the location shown. Rather, it is also possible that alternatively or cumulatively one
  • Output of the rectifier 10 is provided so that when via the electrical Contacts 8b is charged, the electrical contacts 8a are de-energized.
  • the same can also act in the other direction, for example by providing the rectifier 10 with a monitoring circuit or if a corresponding monitoring circuit is provided directly at the output of the rectifier 10.
  • a charge controller 16 which is responsible for the charge management for the accumulator 14.
  • the charge controller 16 is set up such that the accumulator 14 can be charged with 10C, preferably 20C, particularly preferably 50C, in particular 150C.
  • the electrical components at the input of the accumulator 14 are designed for high currents and / or high voltages, in particular high electrical power. That is, both the electrical contacts 8a, 8b, the rectifier 10, the monitoring circuit 12 and the charge controller 16 must be designed for high electrical power.
  • the components are designed for higher electrical outputs than are the components provided at the output of the accumulator 14 and described below.
  • a sensor 18 is provided at the accumulator 14.
  • the sensor 18 monitors the state of charge of the accumulator 14 and returns information about the accumulator 14 to the charge controller 16 back. According to the information about the
  • the charge controller 16 controls the charging current.
  • the sensor 18 is connected to a display 20, which may be optical and / or acoustic. With the help of the display 20, the user of the mobile memory 2 can be signaled whether the accumulator 14 still has sufficient charge or not.
  • a display 20 On the output side of the accumulator 14, an inverter 22 is provided.
  • the inverter 22 is configured to invert the DC voltage of the accumulator 14 to a predetermined AC voltage.
  • an AC voltage of 220 volts is suitable. Also in other regions AC voltages of 230 volts or even 115 volts are possible.
  • the inverter 22 is set up.
  • a fuse 24 is provided, which monitors the current from the accumulator 14 to the power outlet 26.
  • the fuse 24 is preferably set to a maximum current of 16 amps, but other fuses 24 are possible.
  • the energy outlet 26 which preferably has electrical contacts 28a
  • electrical energy can be obtained from the mobile memory 2.
  • the inverter 22 and the fuse 24 is at the electrical contacts 28 to retrieve an identical voltage with an identical frequency, as would be possible in the distribution network of a household.
  • the mobile memory 2 thus represents a non-stationary power supply.
  • the accumulator 14 is preferably dimensioned so that it has a
  • the housing 4 is preferably splash-proof, wherein in the housing 4, at least the accumulator 14 may be again separately secured, as shown in Fig. 2.
  • Fig. 2 shows another embodiment of a mobile memory 2. Again, a DC jack 6a is provided, but these only the
  • the AC voltage socket 6b is replaced with respect to FIG. 1 by a receiving coil 6c.
  • the receiver coil 6c is preferably arranged on an outer wall of the mobile memory 2 or of the housing 4.
  • Reception coil 6c is set up to inductively charge accumulator 14 and can be activated via an external transmission coil (not shown), which is applied to mobile memory 2 or generates an alternating magnetic field in the area of mobile memory 2.
  • This transmitting coil may e.g. be arranged to load a plurality of memories 2 in a power plant.
  • a charging current is induced in the receiving coil 6c.
  • the charging current is from the receiving coil 6c and the
  • Housing 30 are preferably better protected against ingress of water than the housing 4.
  • a protection according to the protection classes IPX6, IPX7 or IPX8, which means protection against splashing water, short submersion or long submersion.
  • the rectifier 10 is arranged. However, this can also be provided outside of the housing 30.
  • the charge controller 16 is provided. In that shown in Fig. 2
  • the monitoring circuit 12 is not provided or not shown.
  • the charge controller takes over the loading of the Accumulator 14.
  • the sensor 18 is also not shown for clarity or may be omitted.
  • the inverter 22 On the output side of the accumulator 14, the inverter 22 is arranged.
  • the inverter 22 can be activated or deactivated as required via a suitable controller.
  • a sensor 32 for example, a
  • Proximity sensor 32 is to feed a control signal into the inverter 22.
  • the proximity sensor 32 may monitor whether there is an object, such as a plug, near the mobile memory 2 and the power outlet 26, respectively. Only in the event that an object has been detected by the proximity sensor 32, in particular a plug, the inverter 22 can be activated.
  • the proximity sensor 32 is preferably arranged such that it preferably only detects the presence of a plug on the energy outlet 26.
  • the proximity sensor 32 is therefore preferably arranged in or in the immediate vicinity of the energy outlet 26. Inactivating the inverter 22 can thus be minimized by detecting only the presence of a plug, but not, for example, the presence of a hand.
  • the proximity sensor can therefore for example also be set up so that it only detects objects which have a metallic component.
  • the alternating voltage is first supplied to a transmitting coil 34.
  • the magnetic field generated by the transmitting coil induces in one
  • Reception coil 36 in turn an electric current.
  • the transmitting coil 34 and the receiving coil 36 is a galvanic decoupling between the output of the accumulator 14 and the electrical contacts 28 of the energy outlet 26th
  • the housing 30 can be sealed very well to
  • the electrical fuse 24 connects, which then forwards the alternating current to the energy outlet 26.
  • the energy outlet 26 is designed as a Schuko socket, but can also be designed differently.
  • the electrical contacts 28a are formed as recordings, which can accommodate pins of Schuko plugs.
  • the proximity sensor 32 may be provided in the area of the socket of the energy outlet 26. Alternatively or cumulatively, a further proximity sensor 32 may be provided outside of the energy outlet 26. About the proximity sensor 32 can be the presence of a
  • Detect plug and this signal is, as described above, fed into the interior of the housing 30 and processed accordingly. Preferably, this is used to control the inverter 32. Also, the signal may be used to open or close a switch between accumulator 14 and transmit coil 34, thus controlling magnetization of transmit coil 34 depending on the presence of an object in proximity to proximity sensor 32.
  • the display 20 is shown, which indicates to the user the charging status of the accumulator 14 and is connected to the sensor 18.
  • the mobile memory 2 should preferably be designed to be close to one
  • Power plant is loaded by an operator, the retail is made available to customers and then taken back to be reloaded. This is intended to provide a circulation system with which the mobile storage 2 can be made available to the customer for multiple use. A corresponding deposit system can be set up. to
  • a remote-readable memory 38 is provided, which is formed from a memory bank 38a and a transmitting and receiving module 38b.
  • a position sensor (not shown) may be connected to the memory 38.
  • This position sensor may, for example, be a GPS or Galileo sensor and supply positional data provided with time stamp to the memory 38.
  • all data is stored in the memory 38 provided with timestamps, so that temporal correlations between the stored data can be determined.
  • the state of charge of the accumulator 14 which is detected by the sensor 18, stored at intervals.
  • the discharge behavior and the charging behavior of the accumulator 14 can be monitored.
  • the charge controller 16 is activated or not, which may also be stored in the memory 38, it is detected how the
  • Charge state of the accumulator 14 changed.
  • the charging voltage and the charging current can be detected.
  • the state of charge and the discharge and discharge voltage can be monitored continuously and in the
  • Memory 38 are stored.
  • the number of load cycles of the mobile memory 2 can be stored in the memory 38.
  • the duration of individual charging cycles can also be stored in the memory 38.
  • a unique identifier of both the mobile memory 2 and the accumulator 14 can be stored in the memory 38.
  • this can be a MAC address of the memory 38 on the one hand, and for the accumulator 14 this can be a one-to-one identifier.
  • All information stored in the memory module 38a of the memory 38 can be read out contactlessly via the transmitting and receiving module 38b.
  • data can be read into the memory module 38a via the transmitting and receiving module 38b.
  • information about the one who performs a charging process can be stored. This can be useful, for example, if the mobile memory 2 is used in a circulatory system and different participants take over the charging process. If someone saves who is currently loading Mobile Memory 2, improper loading may damage them
  • Participants are assigned. It is also possible to detect whether the user himself has attempted to load while loading, since then there is no identifier of the user
  • the transmitting and receiving module 38b may be a post-field communication module or a far-field communication module.
  • NFC and Bluetooth are suitable as after-field communication means.
  • the transmitting and receiving module 38b can also address a wide area network, in particular a mobile radio network or another radio network, for example WLAN, and can thus be read remotely.
  • a combination of near field and far field communication may be possible, in particular, the near field communication when loading by an authorized subscriber may be useful to read a variety of mobile storage 2 as possible in a very short time.
  • the mobile memory 2 is performed with a variety of other mobile memory 2 through a reading field, which allows a very fast reading a variety of mobile memory 2.
  • Fig. 5a schematically shows an accumulator 14 having a plurality of memory cell modules 14a.
  • the memory cell modules 14a are preferably connected in series in a plurality and then connected in parallel in a plurality. The number of memory cell modules 14a in series allows the
  • Memory cell modules 14a taking into account the strings connected in parallel results in the storage capacity.
  • a memory cell module 14a has in each case an input contact 7a, an output contact 7b and a balancing contact 7c.
  • the current flow direction in the direction of the rechargeable battery 14 during charging and discharging can be controlled so that a charging current first flows exclusively into the memory cell modules 14a of the rechargeable battery 14. In addition, can be prevented so that a return flow from the accumulator 14 toward the
  • a sensor 18 is connected in a preferred embodiment with at least two of the balancing terminals 7c of at least two memory cell modules 14a. It is shown that the balancing connections 7c are each led separately to the sensor. Of course it is also possible that the balancing connections are brought together via a bus line.
  • FIG. 5b shows a schematic memory cell module 14a.
  • Memory cell module 14a a memory cell 14b is provided. A positive pole of the memory cell 14b is secured with a circuit breaker 19a.
  • the circuit breaker 19a may be installed in a cell single sensor 18a. About the circuit breaker 19a, the positive terminal of the memory cell 14b is connected to the terminal 7a.
  • Circuit breaker 19a may be, for example, a thermal protection switch.
  • balancer circuit 19b for memory cell protection and for the memory cell charge capacity equalization of all memory cells 14b of the
  • the circuit breaker 19a on or off.
  • the memory cell leads in the embodiment shown here its negative pole to the electrical contact 7b.
  • the balancing port 7c is used. This can be connected separately to the sensor 18 for each memory cell module 14a or brought together on a bus line.
  • Fig. 6 shows a mobile memory 2 from the outside.
  • the housing 4 is preferably cubic with preferably parallel to each other side walls.
  • a barcode 42 may be applied to the housing 4, whereby the memory 2 by means of a scanner (not shown) can be clearly identified. It can be seen that on a surface of the power outlet 26 is designed as a Schuko socket. It is also possible that the power outlet 26 is designed as a socket according to the British Standard or another standard. In particular, the
  • Power outlet 26 designed as a standardized outlet.
  • the power outlet 26 is designed as a low-voltage power outlet.
  • the mobile storage 2 must be easy to transport, as well as common can be loaded.
  • FIG. 7 shows a plan view from above of densely packed storages 2.
  • two mutually opposite side walls 2a, 2b have mutually complementary profiles.
  • this is a return respectively a projection.
  • a plurality of mobile memory 2 can be arranged particularly easy next to each other.
  • projections 44 are such that they terminate as possible in a plane with the end face of the energy outlet 26, so that let the mobile memory 2 stack one after the other without tilting in the area of the energy outlet 26.
  • FIG. 8 shows a plurality of mobile storage devices 2 on a carrier system 46.
  • the design of the housing 4 shown in FIG. 7 allows the mobile storage devices 2 to be stacked next to one another very well, and a high packing density can be achieved.
  • the memory 2 can be stored and transported in several layers one above the other and in several columns and rows side by side. When storing the mobile storage 2 on the transport system 46 is provided that the mobile memory 2 are each aligned the same, so that the
  • Receiving coils 6c of all mobile memory 2 point in the same direction.
  • the receiving coils 6c with their effective area, so their surface normal to the effective coil area, compared to the transmitting and
  • the magnetic field for charging preferably flows through only the receiving coil 6c and only a small part of the transmitting coil 34 and the receiving coil 36th
  • pallets of mobile storage can be placed on transport belts 48 and removed, as shown in FIG. 9. This is preferably done by a participant of the circulatory system, which is responsible for the loading.
  • the transport systems 46 are transported by the conveyor belt 48 transported in a loading chamber 50, which is preferably a shield for electromagnetic radiation.
  • an electromagnet 52 By means of an electromagnet 52, an alternating magnetic field can be generated in the loading chamber 50, which flows through the mobile storage 2 mounted on the transport system 46 and in each case induces charging currents via the receiving coils 6c.
  • the conveyor belts 48 and loading chambers 50 are preferably arranged in the region of a large power plant, so that the charging current can be made available directly, without the use of an electrical distribution network.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Mobiler elektrischer Speicher (2) umfassend ein Gehäuse (4), einen in dem Gehäuse (4) angeordneten Akkumulator (14), einen in dem Gehäuse (4) angeordneten und mit dem Akkumulator (14) elektrisch verbundenen Wechselrichter (22), einen in dem Gehäuse (4) angeordneten, mit dem Wechselrichter (22) elektrisch verbundenen Energieauslass (26), einen in dem Gehäuse (4) angeordneten und mit dem Akkumulator (14) verbundenen Laderegler (16), sowie einen mit dem Laderegler (16) verbundenen Energieeinlass (6). Ein kostengünstiges Kreislaufsystem lässt sich dadurch zur Verfügung stellen, dass der Energieeinlass (6) und der Laderegler (16) für höhere elektrische Leistungen ausgelegt sind als der Wechselrichter (22) und der Energieauslass (26).

Description

Mobiler elektrischer Speicher
Der Gegenstand betrifft einen mobilen elektrischen Speicher sowie ein System mit einem mobilen elektrischen Speicher als auch ein Verfahren zum Laden eines mobilen elektrischen Speichers.
Bisher ist der Zugang zu elektrischer Energie in der Regel ortsgebunden. Über Verteilnetze wird der elektrische Strom von Kraftwerken zu Verbrauchern
transportiert. Beim Verbraucher wird der Strom im häuslichen Umfeld über ein Niederspannungsnetz mit 0,4KV eingespeist, im industriellen Umfeld sind auch Einspeisungen bei 1KV und höher möglich.
Insbesondere für den haushaltsnahen Stromverbrauch werden in der Regel nur geringe elektrische Leistungen benötigt. Der Strompreis setzt sich in der Regel einerseits aus einem Preis für die Erzeugung und andererseits aus Umlagen und Steuern zusammen. Durch die zunehmende Zahl von Kraftwerken im Bereich der alternativen Energien, als z.B. der Photovoltaik und der Windkraft, ist ein Ausbau des Verteilnetzes notwendig. Die hierfür anfallenden Kosten werden auf den Strompreis umgelegt. Der Erzeugerpreis ist in den letzten Jahren jedoch erheblich
zurückgegangen.
Um unabhängig von den Netzentgelten zu werden, wäre es hilfreich, ortsungebunden elektrische Energie in haushaltüblichen Mengen zur Verfügung stellen zu können, ohne das Verteilnetz zu beanspruchen. Somit lag dem Gegenstand die Aufgabe zugrunde, eine Energieversorgung mit elektrischer Energie zur Verfügung zu stellen, welche unabhängig vom elektrischen Verteilnetz ist. Diese Aufgabe wird gegenständlich durch einen mobilen elektrischen Speicher nach Anspruch 1 gelöst.
Mit Hilfe des gegenständlichen mobilen elektrischen Speichers ist der Zugang zu elektrischer Energie ortsungebunden. Der elektrische Speicher kann einen
Akkumulator aufweisen. Der Akkumulator kann vorzugsweise am Ort der Erzeugung der elektrischen Leistung, insbesondere in der Nähe des Kraftwerks, vorzugsweise in einem Großkraftwerk, aufgeladen werden. Dieses Aufladen kann in einem
automatisierten und skalierbaren Prozess stattfinden, so dass eine Vielzahl an elektrischen Speichern gleichzeitig aufgeladen werden können. Die dann
aufgeladenen Speicher können gelagert und über den Einzelhandel an den Endkunden verkauft werden.
Vor Ort kann der Kunde dann den mobilen Speicher wie eine herkömmliche Steckdose nutzen, wenn in dem mobilen Speicher zumindest ein Wechselrichter vorgesehen ist. Mit Hilfe des Wechselrichters ist es möglich, die in dem Akkumulator gespeicherte elektrische Energie bei Standardbedingungen der jeweiligen Region zur Verfügung zu stellen. Das bedeutet, dass der Wechselrichter beispielsweise für mobile Speicher für Deutschland eine Ausgangsspannung von 230 V bei 50 Hz zur Verfügung stellt. Für andere Regionen können beispielsweise Ausgangsspannungen von 230 V bei 60 Hz oder 115 V bei 60 Hz oder dergleichen zur Verfügung gestellt werden. D.h., der Wechselrichter kann jeweils an die äußeren Rahmenbedingungen angepasst werden und die elektrische Energie aus dem Akkumulator an einem Energieauslass zur Verfügung stellen, über den die elektrische Energie wie aus einer herkömmlichen Steckdose bezogen werden kann.
Hierzu ist der elektrische Speicher mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten Akkumulator versehen. Der Akkumulator ist über einen Wechselrichter mit einem Energieauslass verbunden. Ein Energieauslass kann so verstanden werden, dass dieser in der Lage ist, elektrische Leistung zu übertragen und elektrische Energie von dem Akkumulator zu einem Verbraucher zu übertragen. Der Energieauslass kann kontaktlos oder kontaktbehaftet sein und somit unterschiedliche Möglichkeiten bieten, die elektrische Energie von dem Akkumulator zu übertragen.
Auf der anderen Seite, um den mobilen Speicher wiederaufladbar zu machen, ist es notwendig, den Akkumulator über einen Laderegler zu laden. Aus diesem Grunde ist in dem Gehäuse ein Laderegler vorgesehen, der mit dem Akkumulator verbunden ist. Der Laderegler ist mit einem Energieeinlass verbunden. Auch der Energieeinlass kann kontaktbehaftet oder kontaktlos sein. Über den Energieeinlass lässt sich elektrische Leistung und somit elektrische Energie von außerhalb des Gehäuses in das Innere des Gehäuses übertragen und über den Laderegler in dem Akkumulator speichern.
Um die Verbreitung der mobilen elektrischen Speicher zu fördern und somit diese unabhängig von dem Energieverteilnetz zu machen, ist es notwendig, dass die mobilen Speicher möglichst schnell geladen werden können. Vorzugsweise wird ein Laden der Speicher nahe einem Kraftwerk erfolgen. Um dieses schnelle Laden zu ermöglichen, wird nun vorgeschlagen, dass der Energieeinlass und der Laderegler für höhere elektrische Leistungen ausgelegt sind als der Wechselrichter und der
Energieauslass. Diese bevorzugte Ausführungsform ermöglicht es, dass der mobile Speicher mit einer höheren elektrischen Leistung geladen wird, als der elektrischen Leistung, die von dem mobilen Speicher abgerufen werden kann.
In der Regel sind herkömmliche Steckdosen bei 3 bis 4 kW elektrischer Leistung abgesichert, was bedeutet, dass in der Regel eine 16A-Sicherung einen 230V -
Anschluss absichert. Diese Absicherung stellt die maximale elektrische Leistung dar, welche über den Energieauslass abgegeben werden kann. Für eine solche elektrische Leistung kann der Wechselrichter zumindest ausgelegt sein.
Für den Masseneinsatz des mobilen elektrischen Speichers ist es jedoch notwendig, dass dieser schneller aufgeladen werden kann, als er sich entlädt. Insofern ist es notwendig, dass über den Energieeinlass die elektrische Energie mit einer höheren elektrischen Leistung in den Akkumulator übertragen werden kann, als die elektrische Leistung die durch den Akkumulator über den Energieauslass zur Verfügung gestellt wird. Insofern ist die maximale Stromstärke bzw. auch die maximale Spannung, mit welcher der Akkumulator geladen werden kann, höher, als die maximale Stromstärke bzw. auch die maximale Spannung a, Energieauslass. Sowohl der Laderegler als auch der Energieeinlass müssen für die höhere elektrische Leistung ausgelegt sein, d.h., sie müssen insbesondere eine höhere Durchschlagfestigkeit als auch eine höhere
Stromtragfähigkeit haben, als dies beim Energieauslass der Fall ist.
Insbesondere ist der Energieauslass für elektrische Leistungen eines
Niederspannungsnetzes, beispielsweise auf 230V-Basis ausgelegt. Hierbei kann eine Absicherung gegenüber Strömen von über 16A vorgesehen sein. Der Energieauslass ist vorzugsweise als standardisierte Steckdose, beispielsweise nachdem Schuko- Standard oder dem British-Standard gebildet.
Auch ist es möglich, dass der Energieauslass derart eingerichtet ist, dass er sich an ein Niederspannungsnetz, beispielsweise in einem Haushalt anschließen lässt. Somit ließe sich beispielsweise ein Niederspannungsverteilnetz in einem Haushalt durch den gegenständlichen mobilen elektrischen Speicher speisen. Dies könnte beispielsweise bei einem Stromausfall sinnvoll sein, um notwendige Funktionen in einem Haushalt aufrechterhalten zu können.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Akkumulator ein Lithium-Ionen-Akkumulator oder ein Lithium-Polymer-Akkumulator ist. Beide
Akkumulatorentypen zeichnen sich durch eine hohe Energiedichte aus, so dass auf kleinem Bauraum mit geringem Gewicht bereits Kapazitäten von 2 bis 4 kWh realisierbar sind. Auch kann der Akkumulator ein Metall-Luft Akkumulator sein. Ein solcher kann beispielsweise ein Zink-Luft Akkumulator oder ein Aluminium-Luft Akkumulator sein. Bei den letztgenannten kann es jedoch notwendig sein, dass die metallischen Zellen in Intervallen ausgetauscht werden, wenn sie aufgebraucht sind.
Wie bereits erwähnt, kann der Energieauslass durch Kontakte gebildet sein. Solche Kontakte können beispielsweise in einer Steckdose vorgesehen sein. Eine solche Buchse kann nach Standardanforderungen geformt sein, beispielsweise nach dem Schuko-Standard oder dem British-Standard oder einem anderen geeigneten
Standard, welcher in Hausinstallationen zum Einsatz kommt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass in dem Gehäuse ein Gleichrichter angeordnet ist, dass der Gleichrichter mit dem Laderegler elektrisch verbunden ist und dass der Energieeinlass mit dem Gleichrichter in Verbindung ist. Es versteht sich, dass ein Akkumulator in der Regel mit Gleichspannung geladen wird. Erfolgt über den Energieeinlass das Laden über Wechselspannung, beispielsweise auch beim Laden mittels magnetischer Induktion, kann es notwendig sein, dass diese Wechselspannung in dem Speicher zunächst gleichgerichtet wird, ehe sie zum Laden des Akkumulators genutzt wird. Aus diesem Grunde ist ein geeigneter Gleichrichter vorgesehen. Der Gleichrichter ist in der Regel zumindest für die gleiche elektrische Leistung ausgelegt, wie der Energieeinlass und der Laderegler, zumindest jedoch nicht für eine kleinere elektrische Leistung.
Wie erwähnt, kann der Energieeinlass drahtgebunden oder drahtlos sein.
Insbesondere kann der Energieeinlass über elektrische Kontakte gebildet sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Energieeinlass als eine elektrische Kontaktbuchse gebildet. Insbesondere ist der Energieeinlass ein Gleichstromeinlass, so dass mittels einer Gleichstromquelle ein unmittelbares Laden des Akkumulators unter Verzicht des Gleichrichters ermöglicht ist. Auch kann kumulativ sowohl ein Gleichrichter als auch ein Gleichstromeinlass vorgesehen sein, so dass ein Laden sowohl mit
Gleichstrom als auch mit Wechselstrom oder einem wechselnden Magnetfeld möglich ist und abhängig davon, wie der elektrische Strom in das Gehäuse des Speichers gelangt, der Laderegler entweder von dem Gleichstromeinlass oder von dem
Gleichrichter gespeist wird.
Da der Akkumulator in der Regel eine sehr hohe Energiedichte hat, ist eine besondere Absicherung des Akkumulators notwendig. Aus fertigungstechnischen Gründen ist dabei bevorzugt, dass der Akkumulator, insbesondere auch der Wechselrichter und/oder eine Entladespule in einer Kapselung feuchtigkeitsdicht innerhalb des Gehäuses gekapselt sind. Somit sind die Bauteile, die bei einem Kurzschluss zu sehr hohen Leistungsflüssen führen, innerhalb des Gehäuses gesondert abgedichtet, indem sie zusammen gekapselt werden. Die Kapselung ist vorzugsweise nach IPX7 bis IPX9 gemäß DIN EN 60529 vorzusehen. D.h., dass die Kapselung gegen Spritzwasser, vorzugsweise sogar gegen Untertauchen geschützt ist, so dass ein elektrischer Kurzschluss im Bereich des Akkumulators durch eindringendes Wasser
weitestgehend vermieden werden kann. Innerhalb der Kapselung kann zusätzlich noch eine elektrische Sicherung vorgesehen sein, so dass der Akkumulator innerhalb der Kapselung vor einem elektrischen Kurzschluss gesichert ist.
Um ein induktives Laden zu ermöglichen, insbesondere wenn der mobile Speicher im Masseneinsatz ist, beispielsweise in einem Pfandsystem und eine Vielzahl an mobilen Speichern gleichzeitig in der Nähe eines Kraftwerks geladen werden soll, ist es vorteilhaft, wenn der Energieeinlass als induktive Empfangsspule gebildet ist. Dabei ist bevorzugt, dass die Empfangsspule kontaktlos elektrische Energie von außerhalb des elektrischen Speichers, insbesondere von außerhalb des Gehäuses aufnehmen kann. Die so aufgenommene elektrische Leistung resultiert in einem Stromfluss durch die Empfangsspule, welcher Strom an den Laderegler übertragen werden kann.
Hierbei kann vorzugsweise zunächst ein Gleichrichter den in der Empfangsspule induzierten elektrischen Strom gleichrichten und an den Laderegler übergeben.
Der Laderegler steuert dann das Laden des Akkumulators abhängig insbesondere vom Ladezustand des Akkumulators. Durch die induktive Empfangsspule ist eine galvanische Entkopplung zwischen einer außerhalb des Gehäuses angeordneten Energieversorgung und einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Laderegler bzw. Gleichrichter bewirkt. Auch ein Rückstrom ist verhindert, so dass ein elektrischer Kurzschluss auf Seiten der Ladeelektronik durch unsachgemäße Bedienung von außen nicht verursacht werden kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Energieauslass eine induktive Sendespule sowie eine induktive, mit der Sendespule induktiv gekoppelte Empfangsspule aufweist. Ausgehend von dem Akkumulator und dem Wechselrichter kann zunächst die induktive Sendespule vorgesehen sein. Diese kann beispielsweise als Entladespule innerhalb der Kapselung vorgesehen sein. Außerhalb der Kapselung kann dann die Empfangsspule so angeordnet sein, dass sie induktiv mit der
Sendespule gekoppelt ist. Innerhalb der Kapselung kann die Sendespule mit dem Wechselrichter verbunden sein und über den Wechselrichter mit elektrischer
Leistung gespeist werden. Außerhalb der Kapselung wird die elektrische Leistung, welche durch die Sendespule in ein magnetisches Wechselfeld umgewandelt wurde, von der Empfangsspule empfangen und in elektrische Leistung umgewandelt. Der induzierte elektrische Strom kann über elektrische Leitungen mit einem elektrischen Kontakt, beispielsweise einer Steckdose in oder an dem Gehäuse verbunden sein. Durch das Vorsehen der Sendespule und der Empfangsspule, welche durch die
Kapselung voneinander elektrisch getrennt sind, ist eine galvanische Entkopplung zwischen dem elektrischen Kontakt und dem Wechselrichter, mithin dem
Akkumulator möglich. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass ein Sensor zur kontaktlosen oder kontaktbehafteten Erfassung eines an dem Gehäuse angeordneten Energieentnahmemittels eingerichtet ist. Ein solches Energieentnahmemittel kann beispielsweise eine Spule sein, welche mit der Entladespule gekoppelt wird. Auch kann das Entnahmemittel ein Stecker sein, welcher mit den elektrischen Kontakten des Energieauslasses verbunden wird. Wenn ein Energieentnahmemittel vorhanden ist, kann die Sendespule und/oder die Entladespule elektrisch über den Wechselrichter gespeist werden, so dass von dem Akkumulator elektrische Energie an das Energieentnahmemittel übertragen werden kann.
Sobald der Sensor erfasst, dass das Energieentnahmemittel vorhanden ist, kann der Sensor die Entladespule elektrisch aktivieren. Hierzu kann beispielsweise ein Schalter zwischen Akkumulator und Wechselrichter geschlossen werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass an dem Gehäuse eine Ladezustandsanzeige zur Anzeige des Ladezustands des Akkumulators angeordnet ist. Eine solche Ladezustandsanzeige kann beispielsweise auch lediglich anzeigen, ob in dem Akkumulator noch ausreichend elektrische Ladung vorhanden ist oder nicht, um die oben genannte Normspannung zu der oben genannten Normstromstärke für einen gewissen Zeitraum, beispielsweise 10 Sekunden, 20 Sekunden, 1 Minute, 10 Minuten zur Verfügung zu stellen. Auch kann die Anzeige beispielsweise anzeigen, wenn der Ladezustand des Akkumulators unter 10% des vollgeladenen Zustands fällt. Auch kann die Anzeige solange einen vorhandenen Ladezustand anzeigen, bis der
Ladezustand unter einen gewissen Grenzwert fällt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass in dem Gehäuse ein kontaktlos auslesbarer Speicher angeordnet ist. In dem Speicher können
verschiedenste Informationen über den Akkumulator und den mobilen Speicher gespeichert sein.
Beispielsweise kann eine Information eine Information über den Ladezustand (State of Charge, SOC) des Akkumulators sein. Somit ist es möglich, kontaktlos auszulesen, welchen Ladezustand der Akkumulator hat.
Die Information über den Ladezustand des Akkumulators als auch alle anderen genannten Informationen können beispielsweise auch über ein drahtloses
Kommunikationsmodul, beispielsweise ein W-LAN Modul, ein NFC-Modul, ein RFID- Modul, oder ein anderes Nahfeldkommunikationsmodul, beispielsweise ein Bluetooth- Modul ausgesendet werden. Auch kann sich der mobile Speicher mittels des
Kommunikationsmoduls in ein Heimnetzwerk einwählen. Auch ist es möglich, dass das Kommunikationsmodul ein Mobilfunkmodul ist, über welches eine
Weitverkehrsverbindung aufgebaut werden kann. Somit kann der mobile Speicher beispielsweise seine Informationen an einen zentralen Rechner übermitteln. Hiermit ist es möglich, den Zustand vieler mobiler Speicher zu erfassen und hieraus
Informationen über einen zukünftigen Bedarf abzuleiten.
Für das Laden und Austauschen des mobilen Speichers, beispielsweise das
Austauschen eines veralteten Akkumulators, kann eine Information über die Anzahl der Ladezyklen von Interesse sein. Insofern kann eine solche Information ebenfalls in dem Speicher gespeichert sein.
Auch kann die Dauer der einzelnen Ladezyklen eine Auskunft darüber geben, welchen Zustand der Akkumulator hat. Abhängig hiervon kann beispielsweise ein Austauschen eines mobilen Speichers aus einem Pfandsystem erfolgen.
Auch kann von Interesse sein, wie weit ein mobiler Speicher im Betrieb tatsächlich entladen wird. Hierzu kann beispielsweise gespeichert werden, wieviel elektrische Energie der Akkumulator innerhalb eines Entladezyklus oder in seiner
Gesamtlebensdauer abgegeben hat.
Für die Auswertung der Nutzung von mobilen Speichern können beispielsweise Positionsdaten von Interesse sein. Insofern können Positionsdaten, mithin der Verlauf von Positionsdaten, in dem mobilen Speicher gespeichert werden. Diese
Informationen können beispielsweise mit einem Zeitstempel versehen werden. Auch können weitere, unter anderem die hier aufgezählten Informationen ebenfalls mit einem Zeitstempel versehen gespeichert werden, so dass ein zeitlicher Verlauf der jeweiligen Informationen nachvollziehbar ist. Dabei kann beispielsweise das Entladen eines Akkumulators an einer bestimmten Position zu einem bestimmten Zeitpunkt nachvollzogen werden, um so Rückschlüsse auf die Nutzung des mobilen Speichers ziehen zu können.
Auch kann eine eindeutige Adresse des mobilen Speichers in dem Speicher vorhanden sein, so dass der mobile Speicher eindeutig identifiziert werden kann. Auch eine eindeutige Adresse bzw. Identifikation des Akkumulators kann sinnvoll sein, wenn beispielsweise Akkumulatoren in mobilen Speichern ausgetauscht werden. Dann lässt sich nachvollziehen, welche Akkumulatoren in welchem Speicher vorhanden sind. Schließlich lässt sich auch die Speicherkapazität des Akkumulators in dem Speicher ablegen, so dass feststellbar ist, für welche Anwendungen der jeweilige Speicher geeignet ist. Die entsprechenden Informationen können kontaktlos ausgelesen oder ausgesendet werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Energieauslass für elektrische Leistung von bis zu 3 kW ausgelegt ist und/oder dass der Energieeinlass für elektrische Leistung von zumindest 20 kW, vorzugsweise 50 kW, vorzugsweise 75 kW ausgelegt ist. Die entsprechende Auslegung erfolgt über die Stromtragfähigkeit als auch die Durchschlagfestigkeit der jeweiligen Komponenten. Der Laderegler kann auch für ein Laden mit bis zum 150C ausgelegt sein, so dass der Akkumulator sehr schnell geladen werden kann.
Um zu verhindern, dass über den Energieeinlass elektrische Energie des
Akkumulators abfließt und auch um zu verhindern, dass am Energieeinlass ein Kurzschluss entstehen kann, wird vorgeschlagen, dass ein Stromflusssensor am
Energieeinlass eine Stromflussrichtung überwacht. Nur beim Laden des Akkumulators kann der Energieeinlass mit dem Akkumulator verbunden sein, ansonsten kann eine galvanische Trennung vorgesehen sein. Dies ist über die Detektion der
Stromflussrichtung möglich, welche vom Energieeinlass zum Akkumulator sein muss, um den Energieeinlass mit dem Akkumulator elektrisch zu verbinden. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, dass ein Schalter am Energieeinlass angeordnet ist und dass der Schalter bei einem durch einen Stromflusssensor erfassten Leistungsfluss vom Gleichrichter zum Energieeinlass die elektrische
Verbindung zwischen dem Energieeinlass und dem Laderegler trennt.
Eine entsprechend Anordnung mit Schalter und/oder Stromsensor kann auch am Energieauslass zwischen dem Energieauslass und dem Wechselrichter vorgesehen sein. In diesem Fall kann nur ein Strom vom Wechselrichter zum Energieauslass ermöglicht sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Akkumulator und das Gehäuse derart ausgelegt sind, dass der Speicher eine Energiedichte von zumindest 4 kWh/dm3 hat. Durch die Verwendung von Metall-Luft Akkumulatoren, Lithium-Ionen Akkumulatoren oder Lithium-Polymer Akkumulatoren sowie die Reduzierung von Bauräumen für die sonstigen elektrischen Komponenten kann die geforderte Energiedichte erreicht werden.
Auch kann es sinnvoll sein, dass der Akkumulator und das Gehäuse derart ausgelegt sind, dass der Speicher eine Energiedichte von zumindest 4 kWh/kg hat. Durch möglichst leichte Materialien für Gehäuse und elektrische Komponenten kann die Energiedichte entsprechend ausgelegt werden, so dass der mobile Speicher ohne weiteres durch eine Person getragen werden kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse ein
Volumen von zwischen 1 bis 3 dm3 hat und oder dass der Akkumulator eine Kapazität von 1 bis 4 kWh hat.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass in dem Gehäuse ein Ortbestimmungsmittel vorgesehen ist. Dies kann insbesondere ein GPS- oder Galileo Sensor sein. Mit Hilfe des Ortbestimmungsmittels können Standortdaten in dem Speicher abgelegt werden. Diese können vorzugsweise mit einem Zeitstempel abgelegt werden, so dass in Verbindung mit dem zuvor genannten Informationen ein genaues Bild des mobilen Speichers im zeitlichen und räumlichen Verlauf gezeichnet werden kann. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der mobile Speicher eine Steckdose aufweist und dass diese Steckdose eine mechanische Kindersicherung aufweist. Insbesondere ist der Akkumulator durch eine hohe Energiedichte
gekennzeichnet, so dass eine Absicherung vor unsachgemäßer Bedienung notwendig ist.
Um einen Kurzschluss zu verhindern, ist zwischen dem Akkumulator und dem
Energieauslass eine elektrische Sicherung vorgesehen. Die elektrische Sicherung kann die Spannung zwischen den Kontakten am Energieauslass überwachen und
freischalten, sobald ein Kurzschluss an dem Ausgang aufgehoben ist
Wie bereits erwähnt, kann der mobile elektrische Speicher insbesondere als Teil eines Pfandsystems verwendet werden. Hierzu ist es notwendig, dass eine Mehrzahl von mobilen elektrischen Speichern möglichst zeitgleich geladen werden können. Dies kann beispielsweise durch induktive Ladung erfolgen. Insbesondere kann das Laden in der Nähe eines Kraftwerks erfolgen. Für ein optimales induktives Laden ist es notwendig, dass möglichst viele mobile elektrische Speicher auch möglichst dicht im Raum nebeneinander angeordnet werden können. Um die mobilen elektrischen Speicher nebeneinander anzuordnen, wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse zumindest zwei parallel zueinander verlaufende Außenwände aufweist und dass diese beiden Außenwände insbesondere zueinander komplementäre Profile aufweisen. Hierdurch lässt sich eine hohe Packungsdichte erreichen, da auch mehrere Speicher übereinander gestapelt werden können. Insbesondere ist der mobile Speicher so gestaltet, dass seine äußeren Kanten einen Kubus aufspannen, so dass die mobilen Speicher möglichst mit hoher Packungsdichte zueinander gepackt werden können. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass zumindest zwei mobile Speicher nebeneinander auf einem Trägersystem angeordnet werden können. Ein Trägersystem kann beispielsweise eine Trägerpalette sein, auf die eine Vielzahl von mobilen Speichern neben und/oder übereinander angeordnet werden können. Dieses Trägersystem kann zum Transport der mobilen Speicher zwischen Ladestation, insbesondere am Kraftwerk, und Einzelhandel genutzt werden. Zurückgenommene Speicher werden auf dem Trägersystem nebeneinander gelagert und anschließend mit Hilfe des Trägersystems zur Ladestation, insbesondere im Bereich des Kraftwerks transportiert. Dort kann ein automatisches Aufladen erfolgen, in dem die Vielzahl der mobilen Speicher auf einem Trägersystem vorzugsweise induktiv gleichzeitig geladen wird.
Um ein automatisches Aufladen zu erleichtern, wird vorgeschlagen, dass die elektrischen Speicher durch das Trägersystem einer Ladevorrichtung automatisch zugeführt werden können. Hierzu kann an dem Trägersystem eine bodenseitige Führung vorgesehen sein. Über die bodenseitige Führung ist es möglich, dass ein Transportband oder ein Transportgürtel das Trägersystem aufnimmt. Dieses
Transportband oder der Transportgürtel kann das Trägersystem einer
Ladevorrichtung zuführen und aus der Ladevorrichtung herausführen, so dass die dann aufgeladenen mobilen Speicher wiederum dem Pfandsystem zugeführt werden können.
Um ein induktives Laden zu erleichtern, ist es von Vorteil, wenn das magnetische Feld durch das Material des Gehäuses nur gering beeinflusst wird. Dies wird dann erreicht, wenn die Permeabilitätszahl μτ zumindest der Gehäusewand des mobilen Speichers, an der die Ladespule angeordnet ist, zwischen 0,9 und 1,1 liegt. Insbesondere werden die elektrischen Speicher gleichgeordnet auf dem Trägersystem angeordnet, so dass jeweils eine gleiche Gehäusewand, beispielsweise eine Bodenwand oder eine
Seitenwand eines Speichers einer gemeinsamen Wand des Trägersystems zugewandt ist. Um das Laden mittels Induktion zu vereinfachen, ist es sinnvoll, dass alle Speicher auf dem Trägersystem gleich ausgerichtet sind und mithin alle Ladespulen entsprechend gleich ausgerichtet sind. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, dass die elektrischen Speicher jeweils derart auf dem Trägersystem angeordnet sind, dass deren
Empfangsspulen des Energieeinlasses jeweils in eine gleiche Richtung weisen bzw. magnetisch gleich ausgerichtet sind, insbesondere die Flächennormalen der wirksamen Spulenfläche in eine im Wesentlichen gleiche Richtung zeigen.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Laden eines mobilen Speichers
vorgeschlagen, bei dem zumindest zwei mobile Speicher auf einem gemeinsamen
Trägersystem angeordnet werden, das Trägersystem mit einer Transportvorrichtung einer stationären Ladevorrichtung zugeführt wird und die stationäre Ladevorrichtung ein magnetisches Wechselfeld gleichzeitig in den auf dem gemeinsamen Träger angeordneten Speichern induziert und in den Empfangsspulen der jeweiligen mobilen Speicher mittels des magnetischen Wechselfeldes ein Ladestrom induziert wird.
Die zuvor genannten Verfahren können auch als Computerprogramm oder als auf einem Speichermedium gespeichertes Computerprogramm realisiert werden. Hierbei kann ein Mikroprozessor zur Durchführung der jeweiligen Verfahrensschritte durch ein Computerprogramm geeignet programmiert sein.
Die Merkmale der Verfahren und Vorrichtungen sind frei miteinander kombinierbar. Insbesondere können Merkmale und Teilmerkmale der Beschreibung und/oder der abhängigen sowie unabhängigen Ansprüche, auch unter vollständiger oder teilweiser Umgehung von Merkmalen oder Teilmerkmalen der unabhängigen Ansprüche, in Alleinstellung oder frei miteinander kombiniert eigenständig erfinderisch sein.
Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines mobilen elektrischen Speichers gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild eines mobilen Speichers gemäß
einem weiteren Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Energieauslasses gemäß einem
Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 eine schematische Ansicht eines auslesbaren Speichers in einem
mobilen Speicher gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 5a ein schematisches Blockschaltbild eines Akkumulators in einem
mobilen Speicher;
Fig. 5b ein schematisches Blockschaltbild eines Speicherzellenmoduls eines
Akkumulators in einem mobilen Speicher;
Fig. 6 eine Ansicht eines mobilen Speichers von außen gemäß einem
Ausführungsbeispiel;
Fig. 7 eine Ansicht von oben auf mobile elektrische Speicher gemäß einem
Ausführungsbeispiel;
Fig. 8 eine Ansicht von mobilen elektrischen Speichern mit einem
Trägersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 9 eine automatische Ladevorrichtung für eine Vielzahl von mobilen
elektrischen Speichern gemäß einem Ausführungsbeispiel. Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines mobilen elektrischen Speichers 2 mit einem Gehäuse 4. An dem Gehäuse 4 ist ein Energieeinlass 6 vorgesehen, der entweder in oder an dem Gehäuse 6 vorgesehen sein kann. Der Energieeinlass 6 ist durch eine Gleichspannungsbuchse 6a und/oder eine Wechselspannungsbuchse 6b gebildet. In der Gleichspannungsbuchse 6a sind zwei elektrische Kontakte 8a vorgesehen, über die eine externe Energieversorgung mit Gleichspannung
angeschlossen werden kann. In der Wechselspannungsbuchse 6b sind zwei elektrische Kontakte 8b vorgesehen, über welche eine externe
Wechselspannungsquelle mit dem mobilen Speicher 2 verbunden werden kann.
Ausgehend von den elektrischen Kontakten 8b ist im Inneren des Gehäuses 4 ein Gleichrichter 10 vorgesehen. Der Gleichrichter 10 richtet die eingehende
Wechselspannung an den Kontakten 8b in eine Gleichspannung um, welche vorzugsweise die gleiche Normspannung hat, welche an den elektrischen Kontakten 8a der Gleichspannungsbuchse 6a anzuliegen hat. Dies können durchaus mehrere 100 Volt sein, abhängig von der möglichen Ladegeschwindigkeit des mobilen Speichers 2.
Zur Sicherung der elektrischen Kontakte 8a, 8b sind diese mechanisch vor Berührung geschützt.
Ausgehend von dem Gleichrichter 10a bzw. den elektrischen Kontakten 8a ist eine Überwachungsschaltung 12 vorgesehen. Die Überwachungsschaltung 12 überwacht die Stromflussrichtung von und zu den elektrischen Kontakten 8a, 8b. Mit Hilfe der Überwachungsschaltung 12 ist es möglich, dass nur ein Stromfluss von den elektrischen Kontakten 8a, 8b hin zum Akkumulator 14 möglich ist, nicht jedoch zurück.
Die Überwachungsschaltung 12 ist nicht zwingend nur an der gezeigten Stelle möglich. Vielmehr ist es auch möglich, dass alternativ oder kumulativ eine
Überwachungsschaltung 12 zwischen den elektrischen Kontakten 8a und dem
Ausgang des Gleichrichters 10 vorgesehen ist, so dass wenn über die elektrischen Kontakte 8b geladen wird, die elektrischen Kontakte 8a stromlos sind. Gleiches kann auch in die andere Richtung wirken, indem beispielsweise der Gleichrichter 10 mit einer Überwachungsschaltung versehen ist oder wenn unmittelbar am Ausgang des Gleichrichters 10 eine entsprechende Überwachungsschaltung vorgesehen ist.
Am Ausgang der Überwachungsschaltung 12 schließt sich ein Laderegler 16 an, der für das Lademanagement für den Akkumulator 14 verantwortlich ist. Der Laderegler 16 ist so eingerichtet, dass der Akkumulators 14 mit 10C, vorzugsweise 20C, besonders bevorzugt 50C, insbesondere 150C, geladen werden kann. Hierdurch wird ein sehr schnelles Laden des Akkumulators 14 ermöglicht. Zum schnellen Laden des Akkumulators 14 sind die elektrischen Komponenten am Eingang des Akkumulators 14 für hohe Ströme und/oder hohe Spannungen, insbesondere hohe elektrische Leistungen auszulegen. Das heißt, dass sowohl die elektrischen Kontakte 8a, 8b, der Gleichrichter 10, die Überwachungsschaltung 12 und der Laderegler 16 für große elektrische Leistungen ausgelegt sein müssen. Insbesondere sind die Komponenten für höhere elektrische Leistungen ausgelegt, als es die Komponenten sind, die am Ausgang des Akkumulators 14 vorgesehen sind und nachfolgend beschrieben werden.
Am Akkumulator 14 ist ein Sensor 18 vorgesehen. Der Sensor 18 überwacht den Ladezustand des Akkumulators 14 und meldet Informationen über den Akkumulator 14 an den Laderegler 16 zurück. Entsprechend der Information über den
Akkumulator 14 steuert der Laderegler 16 den Ladestrom.
Ferner ist der Sensor 18 mit einer Anzeige 20 verbunden, welche optisch und/oder akustisch sein kann. Mit Hilfe der Anzeige 20 kann dem Nutzer des mobilen Speichers 2 signalisiert werden, ob der Akkumulator 14 noch ausreichend Ladung hat oder nicht. Ausgangsseitig des Akkumulators 14 ist ein Wechselrichter 22 vorgesehen. Der Wechselrichter 22 ist so eingerichtet, dass er die Gleichspannung des Akkumulators 14 in eine vorgegebene Wechselspannung wechselrichtet. Hier eignet sich beispielsweise eine Wechselspannung von 220 Volt. Auch sind in anderen Regionen Wechselspannungen von 230 Volt oder auch 115 Volt möglich. Entsprechend des Einsatzgebietes des mobilen Speichers 2 ist der Wechselrichter 22 eingerichtet.
Ausgangsseitig des Wechselrichters 22 ist eine Sicherung 24 vorgesehen, welche den Strom vom Akkumulator 14 zu dem Energieauslass 26 überwacht. Die Sicherung 24 ist vorzugsweise auf einen Maximalstrom von 16 Amper eingestellt, es sind jedoch auch andere Sicherungen 24 möglich.
Über den Energieauslass 26, der vorzugsweise elektrische Kontakte 28a aufweist, kann elektrische Energie von dem mobilen Speicher 2 bezogen werden. Durch entsprechende Einrichtung des Wechselrichters 22 und der Sicherung 24 ist an den elektrischen Kontakten 28 eine identische Spannung mit einer identischen Frequenz abzurufen, wie dies im Verteilnetz eines Haushaltes möglich wäre. Der mobile Speicher 2 stellt somit eine ortsungebundene Energieversorgung dar. Durch entsprechende Dimensionierung des Akkumulators 14 können Dinge des täglichen Bedarfs, wie beispielsweise die Bedienung eines Föns, die Bedienung eines
Staubsaugers, die Bedienung von Lampen, die Bedienung von Computern und dergleichen ortsungebunden und völlig unabhängig vom Verteilnetz in einem Haushalt ermöglicht werden. Der Akkumulator 14 ist dabei vorzugsweise so dimensioniert, dass er eine
Speicherkapazität von mehr als einer Kilowattstunde, vorzugsweise 1-4
Kilowattstunden, aufweist. Mit einer solchen Kapazität lassen sich die meisten Dinge des häuslichen Bedarfs für eine ausreichend lange Zeit bedienen. Das Gehäuse 4 ist vorzugsweise spritzwassergeschützt, wobei in dem Gehäuse 4 zumindest der Akkumulator 14 nochmals getrennt abgesichert sein kann, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines mobilen Speichers 2. Auch hier ist eine Gleichspannungsbuchse 6a vorgesehen, wobei diese jedoch nur der
Vollständigkeit halber gezeigt ist, und gemäß einem Ausführungsbeispiel auch entfallen kann. Darüber hinaus ist die Wechselspannungsbuchse 6b gegenüber Fig. 1 durch eine Empfangsspule 6c ersetzt. Die Empfangsspule 6c ist vorzugsweise an einer Außenwand des mobilen Speichers 2 bzw. des Gehäuses 4 angeordnet. Die
Empfangsspule 6c ist zum induktiven Laden des Akkumulators 14 eingerichtet und lässt sich über eine externe Sendespule (nicht gezeigt), welche an dem mobilen Speicher 2 angelegt wird bzw. im Bereich des mobilen Speichers 2 ein wechselndes Magnetfeld erzeugt, aktivieren. Diese Sendespule kann z.B. zum Laden einer Vielzahl von Speichern 2 in einem Kraftwerk angeordnet sein.
Über die magnetische Induktion wird ein Ladestrom in der Empfangsspule 6c induziert. Der Ladestrom wird von der Empfangsspule 6c bzw. der
Wechselspannungsbuchse 6b über elektrische Leitungen in ein zweites Gehäuses 30 geführt. Das zweite Gehäuse 30 sowie die Kabeldurchführung an dem zweiten
Gehäuse 30 sind gegenüber Wassereintritt vorzugsweise besser abgesichert als das Gehäuse 4. Insbesondere erfolgt eine Absicherung nach den Schutzklassen IPX6, IPX7 oder IPX8, was ein Schutz gegen Spritzwasser, kurzes Untertauchen bzw. langes Untertauchen bedeutet.
Innerhalb des Gehäuses 30 ist der Gleichrichter 10 angeordnet. Dieser kann jedoch auch noch außerhalb des Gehäuses 30 vorgesehen sein. Ausgehend von dem
Gleichrichter 10 ist der Laderegler 16 vorgesehen. In dem in Fig. 2 gezeigten
Ausführungsbeispiel ist der Einfachheit halber die Überwachungsschaltung 12 nicht vorgesehen bzw. nicht eingezeichnet. Der Laderegler übernimmt das Laden des Akkumulators 14. Der Sensor 18 ist ebenfalls der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet oder kann entfallen.
Ausgangsseitig des Akkumulators 14 ist der Wechselrichter 22 angeordnet. Der Wechselrichter 22 kann über eine geeignete Steuerung bedarfsweise aktiviert bzw. deaktiviert werden. Hierzu kann ein Sensor 32, der beispielsweise ein
Näherungssensor 32 ist, ein Steuersignal in den Wechselrichter 22 einspeisen. Der Näherungssensor 32 kann überwachen, ob in der Nähe des mobilen Speichers 2 bzw. des Energieauslasses 26 ein Gegenstand ist, beispielsweise ein Stecker. Nur für den Fall, dass ein Gegenstand durch den Näherungssensor 32 detektiert wurde, insbesondere ein Stecker, kann der Wechselrichter 22 aktiviert werden. Hierzu ist der Näherungssensor 32 vorzugsweise so angeordnet, dass er vorzugsweise nur die Anwesenheit eines Steckers am Energieauslass 26 detektiert. Der Näherungssensor 32 ist daher vorzugsweise in oder in unmittelbarer Nähe des Energieauslasses 26 angeordnet. Fehlaktivierungen des Wechselrichters 22 können somit minimiert werden, in dem nur die Anwesenheit eines Steckers detektiert wird, nicht jedoch beispielsweise die Anwesenheit einer Hand. Der Näherungssensor kann daher beispielsweise auch so eingerichtet sein, dass er nur Gegenstände detektiert, welche einen metallischen Anteil haben.
Sobald der Wechselrichter aktiviert ist, liegt an seinem Ausgang eine
Wechselspannung an. Die Wechselspannung wird zunächst einer Sendespule 34 zugeführt. Das durch die Sendespule erzeugt Magnetfeld induziert in einer
Empfangsspule 36 wiederum einen elektrischen Strom. Durch die Sendespule 34 und die Empfangsspule 36 erfolgt eine galvanische Entkopplung zwischen dem Ausgang des Akkumulators 14 und den elektrischen Kontakten 28 des Energieauslasses 26.
Durch die lediglich magnetische Kopplung zwischen Sendespule 34 und
Empfangsspule 36 kann das Gehäuse 30 sehr gut abgedichtet werden, um
insbesondere die geforderten Schutzklassen einzuhalten. Ausgangsseitig der Empfangsspule 36 schließt sich die elektrische Sicherung 24 an, die dann den Wechselstrom an den Energieauslass 26 weiterleitet.
Fig. 3 zeigt schematisch ein Detail im Bereich eines Energieauslasses 26. In Fig. 3 ist der Energieauslass 26 als Schuko-Steckdose ausgeführt, kann jedoch auch anders ausgeführt sein. Die elektrischen Kontakte 28a sind als Aufnahmen gebildet, welche Kontaktstifte von Schuko-Steckern aufnehmen können. Im Bereich der Steckdose des Energieauslasses 26 kann der Näherungssensor 32 vorgesehen sein. Alternativ oder kumulativ kann ein weiterer Näherungssensor 32 außerhalb des Energieauslasses 26 vorgesehen sein. Über den Näherungssensor 32 lässt sich die Anwesenheit eines
Steckers detektieren und dieses Signal wird, wie zuvor beschrieben, in das Innere des Gehäuses 30 geführt und dort entsprechend verarbeitet. Vorzugsweise wird dies dazu genutzt, um den Wechselrichter 32 anzusteuern. Auch kann das Signal dazu genutzt werden, einen Schalter zwischen Akkumulator 14 und Sendespule 34 zu öffnen oder zu schließen, um somit eine Magnetisierung der Sendespule 34 abhängig von der Anwesenheit eines Gegenstandes im Bereich des Näherungssensors 32 zu steuern.
Darüber hinaus ist die Anzeige 20 dargestellt, welche dem Nutzer den Ladestatus des Akkumulators 14 anzeigt und mit dem Sensor 18 verbunden ist..
Der mobile Speicher 2 soll vorzugsweise so gestaltet sein, dass er nahe einem
Kraftwerk durch einen Betreiber geladen wird, über den Einzelhandel den Kunden zur Verfügung gestellt wird und anschließend wieder zurückgenommen wird um erneut geladen zu werden. Hierdurch soll ein Kreislaufsystem zur Verfügung gestellt werden, mit welchem die mobilen Speicher 2 mehrfach nutzbar dem Kunden zur Verfügung gestellt werden. Ein entsprechendes Pfandsystem kann eingerichtet sein. Zur
Ermöglichung dieses Pfandsystems ist es hilfreich, wenn der Betreiber Kenntnisse über den Zustand des mobilen Speichers 2 bzw. des Akkumulators 14, dessen
Nutzungshistorie als auch dessen Positionsinformationen hat. Aus diesem Grunde ist, wie in Fig. 4 angedeutet an dem Akkumulator 14,
insbesondere innerhalb des Gehäuses 4, insbesondere innerhalb des Gehäuses 30 ein fernauslesbarer Speicher 38 vorgesehen, welcher aus einer Speicherbank 38a und einem Sende- und Empfangsmodul 38b gebildet ist. Neben dem Sende- und
Empfangsmodul 38 kann ein Positionssensor (nicht dargestellt) an den Speicher 38 angeschlossen sein. Dieser Positionssensor kann beispielsweise ein GPS oder Galileo- Sensor sein und mit Zeitstempel versehene Positionsdaten dem Speicher 38 zuführen.
Vorzugsweise werden alle Daten in dem Speicher 38 versehen mit Zeitstempeln gespeichert, so dass zeitliche Korrelationen zwischen den gespeicherten Daten ermitteln werden können.
In dem Speicher 38 wird dazu beispielsweise der Ladezustand des Akkumulators 14, welcher vom Sensor 18 erfasst wird, in Intervallen abgespeichert. Hierbei kann beispielsweise das Entladeverhalten als auch das Ladeverhalten des Akkumulators 14 überwacht werden. Abhängig davon, ob der Laderegler 16 aktiviert ist oder nicht, was ebenfalls in dem Speicher 38 gespeichert sein kann, wird erfasst, wie sich der
Ladezustand des Akkumulators 14 verändert. Hierbei kann beispielsweise auch die Ladespannung und der Ladestrom erfasst werden. Beim Entladen des Akkumulators 14, also wenn der Wechselrichter 22 aktiviert ist, kann ebenfalls der Ladezustand sowie der Entladestrom und Entladespannung laufend überwacht und in dem
Speicher 38 abgelegt werden.
Darüber hinaus kann die Anzahl der Ladezyklen des mobilen Speichers 2 in dem Speicher 38 gespeichert werden. Auch kann die Dauer einzelner Ladezyklen in den Speicher 38 gespeichert werden. Darüber hinaus kann in dem Speicher 38 eine eindeutige Kennung sowohl des mobilen Speichers 2 als auch des Akkumulators 14 abspeichern. Dies kann beispielsweise einerseits eine MAC-Adresse des Speichers 38 sein und für den Akkumulator 14 kann dies eine eineindeutige Kennung sein. Alle in dem Speichermodul 38a des Speichers 38 gespeicherten Informationen lassen sich kontaktlos über das Sende- und Empfangsmodul 38b auslesen. Auch lassen sich Daten über das Sende- und Empfangsmodul 38b in das Speichermodul 38a einlesen. Hierbei kann beispielsweise eine Information über denjenigen, der einen Ladevorgang durchführt, gespeichert werden. Dies kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn der mobile Speicher 2 in einem Kreislaufsystem verwendet wird und verschiedene Teilnehmer den Ladevorgang übernehmen. Wird gespeichert, wer aktuell den mobilen Speicher 2 lädt, kann eine Beschädigung durch unsachgemäßes Laden einem
Teilnehmer zugeordnet werden. Auch kann erfasst werden, ob beim Laden der Nutzer selbst den Ladevorgang versucht hat, dann ist nämlich keine Kennung des
Teilnehmers der lädt vorhanden und gespeichert, oder ob das Laden durch einen autorisierten Teilnehmer erfolgt, da dann der Teilnehmer ja eine entsprechende Kennung in das Speichermodul 38a einschreibt. Wird der Akkumulator 14
beispielsweise durch einen Ladeversuch des Nutzers geschädigt, kann dies
nachvollzogen werden, da dann die Ladeinformationen in dem Speicher 38 vorliegen, ohne dass zeitgleich Informationen zu einem berechtigten Teilnehmer zum Laden in dem Speicher 38 abgelegt sind.
Das Sende- und Empfangsmodul 38b kann ein Nachfeldkommunikationsmodul oder ein Fernfeldkommunikationsmodul sein. Hier eignen sich beispielsweise NFC und Bluetooth als Nachfeldkommunikationsmittel. Das Sende- und Empfangsmodul 38b kann aber auch ein Weitverkehrsnetz ansprechen, insbesondere ein Mobilfunknetz oder ein anderes Funknetz, beispielsweise WLAN und kann so fernausgelesen werden. Auch kann eine Kombination von Nahfeld- und Fernfeldkommunikation möglich sein, insbesondere kann die Nahfeldkommunikation beim Laden durch einen autorisierten Teilnehmer sinnvoll sein, um eine Vielzahl von mobilen Speichern 2 möglichst in sehr kurzer Zeit auslesen zu können. Hierzu wird der mobile Speicher 2 mit einer Vielzahl anderer mobiler Speicher 2 durch ein Lesefeld geführt, welches ein sehr schnelles Auslesen einer Vielzahl von mobiler Speicher 2 ermöglicht. Fig. 5a zeigt schematisch einen Akkumulator 14 mit einer Vielzahl von Speicherzellenmodule 14a. Die Speicherzellenmodule 14a sind vorzugsweise in einer Mehrzahl in Reihe geschaltet und anschließend in einer Mehrzahl parallel geschaltet. Über die Anzahl der Speicherzellenmodule 14a in Reihe lässt sich die
Ausgangsspannung des Akkumulators 14 einstellen und über die Anzahl aller
Speicherzellenmodule 14a unter Berücksichtigung der parallel geschalteten Stränge ergibt sich die Speicherkapazität. Ein Speicherzellenmodul 14a hat jeweils einen Eingangskontakt 7a, einen Ausgangskontakt 7b sowie einen Balancing Kontakt 7c. Über Dioden 40a-d lässt sich die Stromflussrichtung in Richtung des Akkumulators 14 beim Laden und Entladen steuern, so dass ein Ladestrom zunächst ausschließlich in die Speicherzellenmodule 14a des Akkumulators 14 fließen. Außerdem kann so verhindert werden, dass ein Rückstrom vom Akkumulator 14 hin zu dem
Energieeinlass 6 erfolgt.
Ein Sensor 18 ist in einer vorzugsweisen Ausführungsform mit mindestens zwei der Balancing-Anschlüsse 7c von zumindest zwei Speicherzellenmodule 14a verbunden. Gezeigt ist, dass die Balancing Anschlüsse 7c jeweils getrennt zum Sensor geführt sind. Es ist natürlich auch möglich, dass die Balancing Anschlüsse über eine Busleitung zusammengeführt sind.
In Fig. 5b ist ein schematisch Speicherzellenmodul 14a abgebildet. In diesem
Speicherzellenmodul 14a ist eine Speicherzelle 14b vorgesehen. Ein Pluspol der Speicherzelle 14b ist mit einem Schutzschalter 19a gesichert. Der Schutzschalter 19a kann in einem Zellen-Einzelsensor 18a verbaut sein. Über den Schutzschalter 19a ist der Pluspol der Speicherzelle 14b mit dem Anschluss 7a verbunden. Der
Schutzschalter 19a kann beispielsweise ein Thermoschutzschalter sein.
Darüber hinaus kann eine Balancer Schaltung 19b zum Speicherzellenschutz sowie zum Speicherzellen-Ladekapazitätsausgleich aller Speicherzellen 14b des
Akkumulators 14 den Schutzschalter 19a ein- oder ausschalten. Die Speicherzelle führt in der hier dargestellten Ausführungsform ihren Minuspol zum elektrischen Kontakt 7b. Zu Ladeausgleichs- und / oder Kommunikationszwecken dient der Balancing-Anschluss 7c. Dieser kann separat für jedes Speicherzellenmodul 14a mit dem Sensor 18 verbunden oder auf einer Busleitung zusammengeführt sein.
Fig. 6 zeigt einen mobilen Speicher 2 von außen. Das Gehäuse 4 ist vorzugsweise kubisch mit vorzugsweise parallel zueinander verlaufenden Seitenwänden. Ein Barcode 42 kann auf dem Gehäuse 4 aufgebracht sein, womit sich der Speicher 2 mittels eines Scanners (nicht dargestellt) eindeutig identifizieren lässt. Zu erkennen ist, dass an einer Oberfläche der Energieauslass 26 als Schuko-Steckdose ausgeführt ist. Auch ist möglich, dass der Energieauslass 26 als Steckdose nach dem British Standard oder einem anderen Standard ausgeführt ist. Insbesondere ist der
Energieauslass 26 jedoch als standardisierte Steckdose ausgeführt. Vorzugsweise ist der Energieauslass 26 als Niederspannungssteckdose ausgeführt.
Um ein Kreislaufsystem möglichst effizient zu gestalten, müssen die mobilen Speicher 2 gut transportierbar sein, als auch gut gemeinsame geladen werden können. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die mobilen Speicher 2 sich einfach stapeln lassen um so auf gemeinsamen Trägersystemen transportiert werden zu können.
Fig. 7 zeigt eine Draufsicht von oben auf dicht gepackte Speicher 2. Hier ist zu erkennen, dass jeweils zwei einander gegenüberliegende Seitenwände 2a, 2b zueinander komplementäre Profile haben. In der Fig. 7 ist dies ein Rücksprung respektive ein Vorsprung. Hierdurch können mehrere mobile Speicher 2 besonders einfach nebeneinander angeordnet werden. Um zu verhindern, dass die mobilen Speicher 2 sich im Bereich des Energieauslasses 26 verkanten, ist vorgesehen, dass Vorsprünge 44 an den jeweiligen Seitenwänden, an denen der Energieauslass 26 vorgesehen ist, vorgesehen sind. Die Vorsprünge 44 sind so, dass diese möglichst in einer Ebene mit der Abschlussfläche des Energieauslasses 26 abschließen, so dass sich die mobilen Speicher 2 hintereinander stapeln lassen, ohne dass sie sich im Bereich des Energieauslasses 26 verkanten.
Fig. 8 zeigt eine Mehrzahl von mobilen Speichern 2 auf einem Trägersystem 46. Durch die in Fig. 7 gezeigte Gestaltung der Gehäuse 4 lassen sich die mobilen Speicher 2 sehr gut nebeneinander stapeln und es lässt sich eine hohe Packungsdichte erzielen. Über das Transportsystem 46 können die Speicher 2 in mehreren Lagen übereinander und in mehreren Spalten und Reihen nebeneinander gelagert und transportiert werden. Bei der Lagerung der mobilen Speicher 2 auf dem Transportsystem 46 ist vorgesehen, dass die mobilen Speicher 2 jeweils gleich ausgerichtet sind, so dass die
Empfangsspulen 6c aller mobiler Speicher 2 in die gleiche Richtung weisen.
Vorzugsweise sind die Empfangsspulen 6c mit ihrer wirksamen Fläche, also deren Flächennormalen zur wirksamen Spulenfläche, gegenüber den Sende- und
Empfangsspulen 34, 36 bzw. deren Flächennormalen zur wirksamen Spulenfläche geneigt, vorzugsweise rechtwinklig zueinander, so dass das Magnetfeld, welches zum Laden der Akkumulatoren 14 eingesetzt wird, die Empfangsspule 36 und Sendespule 34 in einer nur sehr kleinen magnetisch wirksamen Fläche durchtreten.
Durch ein gerichtetes Magnetfeld, welches das Trägersystem 46 möglichst in eine Richtung durchdringt, werden alle Empfangsspulen 6c aller mobiler Speicher 2 möglichst gleichmäßig magnetisiert und die induzierten Spannungen dienen zum Laden der Akkumulatoren 14. Sind Empfangsspule 6c und Sendespule 34, sowie Empfangsspule 36 zueinander geneigt, vorzugsweise mit ihrer magnetisch wirksamen Fläche senkrecht zueinander, durchströmt das Magnetfeld zum Laden vorzugsweise nur die Empfangsspulen 6c und nur zu einem geringen Teil die Sendespule 34 bzw. die Empfangsspule 36.
Mit Hilfe des Transportsystems 46 können palettenweise, wie in Fig. 9 dargestellt, mobile Speicher auf Transportbänder 48 gelegt und entnommen werden. Dies geschieht vorzugsweise bei einem Teilnehmer des Kreislaufsystems, welches für das Laden verantwortlich ist. Die Transportsysteme 46 werden über das Transportband 48 in eine Ladekammer 50 transportiert, die vorzugsweise eine Schirmung für elektromagnetische Strahlung darstellt. Über einen Elektromagneten 52 kann ein magnetisches Wechselfeld in der Ladekammer 50 erzeugt werden, welches die auf dem Transportsystem 46 gelagerten mobilen Speicher 2 durchströmt und über die Empfangsspulen 6c jeweils Ladeströme induziert.
Die Transportbänder 48 und Ladekammern 50 sind vorzugsweise im Bereich eines Großkraftwerks angeordnet, so dass der Ladestrom unmittelbar, ohne Nutzung eines elektrischen Verteilnetzes, zur Verfügung gestellt werden kann. Nach einem
Ladevorgang werden die mobilen Speicher von dem Transportband 48 zur
Ausschleusung bewegt und dort vom Transportband 48 entnommen. Sowohl an der Einschleusung als auch an der Ausschleusung zur Ladekammer 50 können nicht dargestellte Nahfeld-Leser vorgesehen sein, die in kurzer Zeit alle Informationen aller mobiler Speicher 2 bzw. deren Speicher 38 auslesen und gegebenenfalls einen Austausch von mobilen Speichern 2 indizieren.
Mit Hilfe des gezeigten Systems ist es möglich, in einem Kreislaufsystem mobile Speicher für elektrische Energie zur Verfügung zu stellen, bei welchen die elektrische Energie unabhängig von einem Verteilnetz zur Verfügung gestellt werden kann. Dies bietet den Vorteil, dass unabhängig vom Aufbau elektrischer Verteilnetze den Kunden elektrische Energie kostengünstig und komfortabel zur Verfügung gestellt werden kann.
Bezugszeichenliste
2 mobiler Speicher
2a, 2b Seitenwände
4 Gehäuse
6 Energieeinlass
6a Gleichspannungsbuchse
6b Wechselspannungsbuchs
6c Empfangsspule
7a, 7b, 7c elektrische Kontakte
8a, 8b elektrische Kontakte
10 Gleichrichter
12 Überwachungsschaltung
14 Akkumulator
14a Speicherzellenmodul
14b Speicherzelle
16 Laderegler
18 Sensor
18a Zellen-Einzelsensor
19a Schutzschalter
19b Balancer
20 Anzeige
22 Wechselrichter
24 Sicherung
26 Energieauslass
28 elektrische Kontakte
30 Gehäuse
32 Näherungssensor
34 Sendespule
36 Empfangsspule
38 Speicher a Speichermodulb Sende-/Empfangsmodul
Dioden
Barcode
Vorsprung
Transportsystem
Transportband
Ladekammer
Elektromagnet

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Mobiler elektrischer Speicher umfassend
ein Gehäuse,
einen in dem Gehäuse angeordneten Akkumulator,
einen in dem Gehäuse angeordneten und mit dem Akkumulator elektrisch verbundenen Wechselrichter,
einen in dem Gehäuse angeordneten, mit dem Wechselrichter elektrisch verbundenen Energieauslass,
einen in dem Gehäuse angeordneten und mit dem Akkumulator verbundenen Laderegler,
einen mit dem Laderegler verbundenen Energieeinlass,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Energieeinlass und der Laderegler für höhere elektrische Leistungen ausgelegt sind als der Wechselrichter und der Energieauslass.
2. Mobiler elektrischer Speicher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Akkumulator ein Lithium-Ionen Akkumulator, ein Lithium-Polymer Akkumulator oder ein Metall-Luft Akkumulator, insbesondere ein Zink-Luft Akkumulator oder ein Aluminium-Luft Akkumulator ist.
3. Mobiler elektrischer Speicher nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Energieauslass eine Steckdose ist, insbesondere eine
Schutzkontaktsteckdose.
4. Mobiler elektrischer Speicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse ein Gleichrichter angeordnet ist, dass der Gleichrichter mit dem Laderegler elektrisch verbunden ist und dass der Energieeinlass mit dem Gleichrichter in Verbindung ist. 5. Mobiler elektrischer Speicher nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Energieeinlass eine elektrische Kontaktbuchse ist, insbesondere dass der Energieeinlass ein Gleichstromeinlass ist. 6. Mobiler elektrischer Speicher nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest der Akkumulator, insbesondere auch der Wechselrichter und/oder die Entladespule in einer Kapselung feuchtigkeitsdicht innerhalb des Gehäuses gekapselt ist, insbesondere nach IPX7 oder IPX8 oder IPX9 gemäß DIN EN 60529, und/oder dass der Akkumulator innerhalb der Kapselung gegenüber einem elektrischen Kurzschluss gesichert ist.
7. Mobiler elektrischer Speicher nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
- dass der Energieeinlass als induktive Empfangsspule gebildet ist, derart, dass die Empfangsspule kontaktlos elektrische Energie von außerhalb des elektrischen Speichers aufnimmt und an den Laderegler überträgt, insbesondere dass eine galvanische Entkoppelung zwischen einer Energieversorgung außerhalb des mobilen Speichers und dem Laderegler über die Empfangsspule bewirkt ist.
8. Mobiler elektrischer Speicher nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Energieauslass eine induktive Sendespule sowie eine induktive, mit der Sendespule induktiv gekoppelte Empfangsspule aufweist, wobei die Sendespule mit dem Wechselrichter elektrisch verbunden ist und dass die Empfangsspule mit einem elektrischen Kontakt an dem Gehäuse verbunden ist, derart, dass der elektrische Kontakt galvanisch von dem Wechselrichter getrennt ist.
Mobiler elektrischer Speicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Sensor zur kontaktlosen Erfassung eines an dem Gehäuse angeordneten Energieentnahmemittels eingerichtet ist, wobei erst eine Erfassung des
Entnahmemittels durch den Sensor die elektrische Aktivierung der Entladespule bewirkt.
Mobiler elektrischer Speicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass an dem Gehäuse eine Ladezustandsanzeige zur Anzeige des Ladezustands des Akkumulators angeordnet ist.
Mobiler elektrischer Speicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Gehäuse ein kontaktlos auslesbarer Speicher angeordnet ist und dass in dem Speicher zumindest eine Information über
a) den Ladezustand des Akkumulators,
b) die Anzahl der Ladezyklen des Akkumulators,
c) die Dauer der Ladezyklen des Akkumulators,
d) die durch den Akkumulator abgegebene elektrische Energie,
e) einen Verlauf von Positionsdaten des mobilen Speichers,
0 eine eindeutige Adresse des mobilen Speichers,
g) eine Speicherkapazität des Akkumulators,
h) eine eindeutige Identifikation des Akkumulators und/oder des Speichers gespeichert sind, und dass zumindest eine dieser Informationen kontaktlos dem Speicher auslesbar ist.
Mobiler elektrischer Speicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Energieauslass für elektrische Leistungen von bis zu 3kW ausgelegt ist und/oder dass der Energieauslass für elektrische Leistungen von zumindest 20kW, vorzugsweise zumindest 50kW, insbesondere zumindest 75kW ausgelegt ist und/oder dass der Laderegler für ein Laden mit bis zu 150C ausgelegt ist.
Mobiler elektrischer Speicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Stromflusssensor am Energieeinlass eine Stromflussrichtung überwacht.
Mobiler elektrischer Speicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Schalter am Energieauslass angeordnet ist und dass der Schalter bei einem durch einen Stromflusssensor erfassten Leistungsfluss vom Energieauslass zu dem Wechselrichter die elektrische Verbindung zwischen dem Energieauslass und dem Wechselrichter trennt.
Mobiler elektrischer Speicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Akkumulator und das Gehäuse derart ausgelegt sind, dass der Speicher eine Energiedichte von zumindest 4 kWh/dm3 hat und/oder
dass der Akkumulator und das Gehäuse derart ausgelegt sind, dass der Speicher eine Energiedichte von zumindest 4 kWh/kg hat.
Mobiler elektrischer Speicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse ein Volumen von zwischen 1 bis 3 dm3 hat und/oder dass der Akkumulator eine Kapazität von 1 bis 4 kWh hat.
Mobiler elektrischer Speicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse ein Ortbestimmungsmittel, insbesondere ein GPS oder Galileo Sensor angeordnet ist und dass das Ortsbestimmungsmittel
Standortdaten in einem Speicher abspeichert.
18. Mobiler elektrischer Speicher nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Steckdose des Energieauslasses eine mechanische Kindersicherung integriert ist.
19. Mobiler elektrischer Speicher nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Akkumulator und dem Energieauslass eine elektrische Sicherung vorgesehen ist.
20. Mobiler elektrischer Speicher nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse zumindest zwei zueinander parallel verlaufende Außenwände aufweist und dass die beiden Außenwände zueinander komplementäre Profile aufweisen.
21. System mit zumindest zwei mobilen elektrischen Speichern nach einem der vorangehenden Ansprüche sowie einem Trägersystem,
dadurch gekennzeichnet,
dass die elektrische Speicher auf dem Trägersystem nebeneinander angeordnet sind.
22. System nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Trägersystem bodenseitige Führungen aufweist, derart, um von einem Transportband oder einem Transportgürtel aufgenommen zu werden.
23. System nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Trägersystem an zumindest einer den elektrischen Speichern zugewandten Wand aus einem Material mit einer Permeabilitätszahl μΓ zwischen 0,9 und 1,1 gebildet ist.
24. System nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die elektrischen Speicher jeweils derart auf dem Trägersystem angeordnet sind, dass deren Empfangsspulen des Energieeinlasses jeweils in eine gleiche Richtung weisen.
25. Verfahren zum Laden eines mobilen Speichers nach einem der vorangehenden Ansprüche bei dem
zumindest zwei mobile Speicher auf einem gemeinsamen Trägersystem angeordnet werden,
das Trägersystem mit einer Transportvorrichtung einer stationären
Ladevorrichtung zugeführt wird,
die stationäre Ladevorrichtung ein magnetisches Wechselfeld gleichzeitig in den auf dem gemeinsamen Träger angeordneten Speichern induziert und in den Empfangsspulen der jeweiligen mobilen Speicher mittels des magnetischen Wechselfeldes einen Ladestrom induziert wird.
PCT/EP2016/069620 2015-10-22 2016-08-18 Mobiler elektrischer speicher WO2017067690A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16758111.5A EP3365956A1 (de) 2015-10-22 2016-08-18 Mobiler elektrischer speicher
CN201680061894.2A CN108352721A (zh) 2015-10-22 2016-08-18 移动式电存储器
US15/955,944 US20180241237A1 (en) 2015-10-22 2018-04-18 Mobile Electric Storage Device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015117978.4A DE102015117978A1 (de) 2015-10-22 2015-10-22 Mobiler elektrischer Speicher
DE102015117978.4 2015-10-22

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US15/955,944 Continuation US20180241237A1 (en) 2015-10-22 2018-04-18 Mobile Electric Storage Device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017067690A1 true WO2017067690A1 (de) 2017-04-27

Family

ID=56851552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/069620 WO2017067690A1 (de) 2015-10-22 2016-08-18 Mobiler elektrischer speicher

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20180241237A1 (de)
EP (1) EP3365956A1 (de)
CN (1) CN108352721A (de)
DE (1) DE102015117978A1 (de)
WO (1) WO2017067690A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114783232A (zh) * 2022-04-25 2022-07-22 国网河北省电力有限公司平山县供电分公司 一种用电安全普及营销装置

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019135838A1 (de) * 2019-12-27 2021-07-01 Cayago Tec Gmbh Akkumulatormodul und Schwimm- und Tauchhilfe mit einem solchen Akkumulatormodul
US11724618B2 (en) 2020-05-06 2023-08-15 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Apparatus and method for assembly line charging of vehicle batteries
US20230163603A1 (en) * 2021-11-19 2023-05-25 Plasan North America, Inc. Battery charging and discharging device for a plurality of individual batteries
JP2024005078A (ja) * 2022-06-29 2024-01-17 株式会社デンソー 自律走行装置、自律走行管理システム、自律走行管理方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010043052A1 (en) * 2000-05-17 2001-11-22 Griffey Tammy M. Apparatus and method for providing a mobile AC power supply
US20080063936A1 (en) * 2006-09-11 2008-03-13 Hansen Leroy C Portable Battery Power Supply
US20080090139A1 (en) * 2006-10-12 2008-04-17 Aeron Hurst Precision battery pack circuits
US20090010462A1 (en) * 2007-07-02 2009-01-08 Front Edge Technology, Inc. Compact rechargeable thin film battery system for hearing aid
US20090134718A1 (en) * 2007-11-27 2009-05-28 Xpower Solution, Llc Portable Power Packs Having a Uniform DC Environment
WO2009072236A1 (ja) * 2007-12-04 2009-06-11 Showa Shell Sekiyu K.K. 電池交換システム
US20110084658A1 (en) * 2009-10-14 2011-04-14 Hiroshi Yamamoto Electric machine and power supply system having battery pack
WO2015001699A1 (ja) * 2013-07-02 2015-01-08 ソニー株式会社 蓄電装置、蓄電システム、電子機器、電動車両および電力システム

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7824114U1 (de) * 1978-08-12 1979-10-18 Diehl Gmbh & Co, 8500 Nuernberg Tragbares, wiederaufladbares geraet
US5369565A (en) * 1991-10-04 1994-11-29 Innova Electronics Corp. Modular power supply system
JP3250354B2 (ja) * 1993-12-24 2002-01-28 オムロン株式会社 電源装置
US7609027B2 (en) * 2001-11-09 2009-10-27 Milwaukee Electric Tool Corporation Electrical component, audio component, or electrical combination having a selectively connectable battery charger
US20050156564A1 (en) * 2003-06-23 2005-07-21 Michael Krieger Tool box power center
US7835534B2 (en) * 2003-10-14 2010-11-16 Robert Bosch Gmbh Battery charging jobsite lunchbox
US7247954B1 (en) * 2004-01-23 2007-07-24 Geraldine Dowdle Portable AC power system
US7371122B2 (en) * 2005-11-11 2008-05-13 Irina Ivanova Power strip modules and systems
US7855528B2 (en) * 2007-04-18 2010-12-21 Powertech Industrial Co., Ltd. Power supply for portable apparatuses
GB2467552A (en) * 2009-02-04 2010-08-11 Eltek Valere As Rail mounted power supply
CN103098332B (zh) * 2010-09-17 2016-08-03 索尼公司 电力供给方法、充电控制装置和电力供给系统
US8860259B1 (en) * 2010-11-18 2014-10-14 Brian Mazzilli Auxiliary electrical power system
PL2707936T3 (pl) * 2011-05-10 2019-01-31 Stephen G. Johnsen Mobilny układ i sposób zmiennego zasilania
US9379571B2 (en) * 2011-07-11 2016-06-28 Delphi Technologies, Inc. Electrical charging system having energy coupling arrangement for wireless energy transmission therebetween
WO2013027377A2 (en) * 2011-08-23 2013-02-28 Hitachi Koki Co., Ltd. Power supply device
GB2494187B (en) * 2011-09-02 2016-02-17 Pag Ltd Battery management system, method and battery
JP5940784B2 (ja) * 2011-09-09 2016-06-29 国立大学法人埼玉大学 移動体用非接触給電装置
US9048674B2 (en) * 2012-04-13 2015-06-02 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. System and method for charge notice or charge mode in a vehicle
CN102709997A (zh) * 2012-06-11 2012-10-03 上海第二工业大学 利用无线方式传输电能同时向多个或多种负载充电的方法
JP6172915B2 (ja) * 2012-11-10 2017-08-02 Ｉｈｉ運搬機械株式会社 車両給電装置
US9985398B2 (en) * 2014-03-14 2018-05-29 Sheng-Hsin Liao Wall socket having connecting module and wall switch having connecting module
US20160079781A1 (en) * 2014-09-11 2016-03-17 Go Devices Limited Key ring attachable mobile phone power and control device
US10050457B2 (en) * 2015-08-07 2018-08-14 Paypal, Inc. Smart charging of user devices

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010043052A1 (en) * 2000-05-17 2001-11-22 Griffey Tammy M. Apparatus and method for providing a mobile AC power supply
US20080063936A1 (en) * 2006-09-11 2008-03-13 Hansen Leroy C Portable Battery Power Supply
US20080090139A1 (en) * 2006-10-12 2008-04-17 Aeron Hurst Precision battery pack circuits
US20090010462A1 (en) * 2007-07-02 2009-01-08 Front Edge Technology, Inc. Compact rechargeable thin film battery system for hearing aid
US20090134718A1 (en) * 2007-11-27 2009-05-28 Xpower Solution, Llc Portable Power Packs Having a Uniform DC Environment
WO2009072236A1 (ja) * 2007-12-04 2009-06-11 Showa Shell Sekiyu K.K. 電池交換システム
US20110084658A1 (en) * 2009-10-14 2011-04-14 Hiroshi Yamamoto Electric machine and power supply system having battery pack
WO2015001699A1 (ja) * 2013-07-02 2015-01-08 ソニー株式会社 蓄電装置、蓄電システム、電子機器、電動車両および電力システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114783232A (zh) * 2022-04-25 2022-07-22 国网河北省电力有限公司平山县供电分公司 一种用电安全普及营销装置
CN114783232B (zh) * 2022-04-25 2023-10-20 国网河北省电力有限公司平山县供电分公司 一种用电安全普及营销装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3365956A1 (de) 2018-08-29
DE102015117978A1 (de) 2017-04-27
CN108352721A (zh) 2018-07-31
US20180241237A1 (en) 2018-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017067690A1 (de) Mobiler elektrischer speicher
WO2019170185A1 (de) Batteriespeichersystem
EP2538520B1 (de) Batteriespeicherwerk
EP2316155B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur erzeugung, speicherung und übertragung von elektrischer energie
EP2719052A1 (de) Batteriepaket mit einer separaten energieversorgungseinrichtung für eine drahtlose kommunikationseinrichtung des batteriepakets
DE102010060305B4 (de) Batteriesystem sowie Verfahren zur Überwachung eines Ladezustandes mindestens einer wiederaufladbaren Batterie
EP3103182B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum beschalten eines batteriemanagementsystems
DE202019106279U1 (de) Modularisiertes Ess und Energieverteilungssystem
DE102014102366A1 (de) Energieversorgungseinrichtung mit Batterieüberwachung und Batterieüberwachungsverfahren
EP2270949A2 (de) Verfahren zur Versorgung eines Verbrauchers mit elektrischer Energie
EP3846301A1 (de) Elektrisches versorgungssystem für ein gebäude
DE102012218663A1 (de) Ladeschale und Verfahren zum Laden von Hörgeräten
DE102010026608A1 (de) Energieversorgungs-Modul und Anschlußvorrichtung hierfür
DE102016203172A1 (de) Vorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers und Verfahren zum Initialisieren eines Ladevorgangs für einen elektrischen Energiespeicher
DE112014006504B4 (de) Batterieüberwachungseinrichtung
DE102017107966A1 (de) Batteriemodul mit integrierter rf-kommunikations- und zellerfassungsplatine
CN107171377A (zh) 用于电池单元的中间存储设施
DE102013005974B4 (de) Bateriespeicheranlage und Verfahren zum Betrieb einer Batteriespeicheranlage
EP3533131B1 (de) Energieübertragungsvorrichtung und energieübertragungsverfahren
DE102019112228A1 (de) Vorrichtung, Verfahren und Kabel zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Energienetz auf Basis eines mobilen Energiespeichers
DE102013008905A1 (de) Energiespeichermodul und Energiespeichersystem
DE202013100811U1 (de) Energieversorgungseinrichtung mit Batterieüberwachung
DE102015006758A1 (de) Speicher- und Verteilanordnung für elektrische Energie, Verfahren und deren Verwendung
EP3716441A1 (de) Modulares gerät zur stromversorgung
DE202018103077U1 (de) Portables Gerät zur Eigenverbrauchsoptimierung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16758111

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE