WO2018233955A1 - Elektrische energieliefervorrichtung mit löscheinrichtung - Google Patents

Elektrische energieliefervorrichtung mit löscheinrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2018233955A1
WO2018233955A1 PCT/EP2018/063111 EP2018063111W WO2018233955A1 WO 2018233955 A1 WO2018233955 A1 WO 2018233955A1 EP 2018063111 W EP2018063111 W EP 2018063111W WO 2018233955 A1 WO2018233955 A1 WO 2018233955A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
delivery device
energy delivery
energy
units
extinguishing liquid
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/063111
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Hinterberger
Berthold Hellenthal
André Blum
Original Assignee
Audi 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 Audi Ag filed Critical Audi Ag
Publication of WO2018233955A1 publication Critical patent/WO2018233955A1/de

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/16—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
    • 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
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/302—Cooling of charging equipment
    • 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
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/51—Photovoltaic means
    • 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
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/53—Batteries
    • 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
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/55—Capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • 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
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/57—Charging stations without connection to power networks
    • 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
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • 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
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00304—Overcurrent protection
    • 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
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00309—Overheat or overtemperature protection
    • 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
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • 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
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an electrical energy delivery device having a plurality of utilization units.
  • Such an energy delivery device may for example be a stationary storage.
  • a use unit may be, for example, a battery cell module.
  • the energy delivery device is configured to exchange electrical energy with a component connected thereto, for example on an electrical distribution network and / or a motor vehicle.
  • An energy delivery device of the type mentioned is known, for example, from US Pat. No. 7,087,327 B2. Therein it is described that an energy supply device can have a series connection of fuel cell stacks, which in total can provide a voltage for a device connected to the energy delivery device.
  • An energy delivery device with a plurality of use units is also known from US 5610802 A.
  • the use units are arranged there on a shelf and can be individually removed independently from the shelf.
  • a large number of use units may be necessary, for example more than 20, in particular more than 50, use units.
  • the operation can then be disturbed by a single use unit failing or having a defect.
  • a defect can have different degrees of relevance to the overall operation.
  • a use unit ages, it can thereby have electrical properties which are incompatible with the other units of use.
  • Such an aging phenomenon may, for example, be an above-average impedance.
  • the utility unit should be taken out of service because otherwise it would damage or even damage the unit.
  • the rest of the energy delivery device should, however, continue to operate for the sake of economy.
  • impedance in the context of the invention an impedance value at a predetermined frequency, eg 0Hz, or an impedance curve above the frequency f .. Several frequencies can be checked in a frequency sweep with a stepwise increase or decrease
  • the multi-frequency excitation can be configured, for example, as a multi-sine excitation or as a square-wave signal or as a jump signal.
  • a utility unit generally sets on fire when it is overloaded by a short circuit or can thermally heat up due to lack of cooling while receiving or dis- charging electrical power.
  • the invention has for its object to provide a technically easy to implement protection against a defect in an energy delivery device having a plurality of energy-yielding use units.
  • the invention provides an electrical energy delivery device having a plurality of utilization units.
  • Each utility unit is configured to generate or latch electrical energy or to dynamically shift (such as a capacitor).
  • Caching can thus, a stationary buffering, such as in a battery cell module, or provide a dynamic shift, such as a capacitor.
  • the energy supply device can be in the manner described, for example, a stationary storage, which has a plurality of battery cell modules as Nutzzeinhei-.
  • a control device of the energy delivery device is configured to control an energy exchange between the energy delivery device on the one hand and a plurality of components coupled to the energy delivery device on the other hand.
  • the energy exchange may be the taking up of electrical energy and the discharge of electrical energy.
  • a component for example, an energy source or an electrical supply network can be provided.
  • a possible component may also be a device, for example an electric vehicle.
  • the energy delivery device can then deliver electrical energy to this device, so for example charge a traction battery of said electric vehicle.
  • Said control device is additionally set up to monitor individually for each use unit a predetermined operating variable and thereby to recognize an overload and / or an imminent failure on the basis of a predetermined switch-off criterion. If the shutdown criterion is met, this means that the utilization unit is overloaded and / or a failure is imminent or imminent.
  • the control device is further configured to switch off the usage unit independently of the other use units when the switch-off criterion is met. This therefore represents a precautionary measure or a preventive measure in order to prevent a defect, for example a short circuit and / or a fire.
  • the probability of an individual fire can be reduced by the premature shutdown depending on the switch-off criterion.
  • the switch-off criterion can, for example, provide a limit value for the operating value or operating parameters characterizing the monitored operating variable. If the limit value is exceeded or fallen short of, the use unit is terminated. switches, while the remaining benefit units continue to operate for said energy exchange.
  • a blanket extinguishing measure is provided, which is set up to apply or extinguish several or all of the utilization units by means of an extinguishing device Clear.
  • no individual extinguishing measure is provided for only a single use unit, but only a flat-rate extinguishing measure, which always relates to several or all of the use units, even if it continues to functional or error-free use units are affected. This simplifies the construction of the extinguishing device.
  • extinguishing liquid e.g. Water are provided.
  • an operating variable which is checked for monitoring for overloading and / or impending failure according to the switch-off criterion, one or more of the following may be used: temperature, SoH (state of health), SoF (state of function, functionality, power output capability), Impedance (measured between electrical connection contacts of the use unit).
  • SoH state of health
  • SoF state of function, functionality, power output capability
  • Impedance measured between electrical connection contacts of the use unit.
  • the invention provides the advantage that the probability of a short circuit and / or fire is reduced by the individual monitoring of each unit to overload and / or impending failure and therefore only a technically easy to be realized Löhneheit must be kept for the case that is expected to anyway affect a plurality of use units, because a defect of a use unit is so severe that a more than one use unit concerned extinguishing action is necessary.
  • the invention also includes refinements, resulting in additional benefits.
  • the use unit has at least one battery cell, in particular a battery cell module, and / or at least one fuel cell and / or at least one solar panel and / or at least one capacitor (in particular a double-layer condensate). gate) and / or at least one generator.
  • the invention is flexible with respect to the realization of the energy supply.
  • the extinguishing device comprises at least one tank arranged above the use units for the extinguishing liquid.
  • the extinguishing liquid can be conveyed by gravity to the utilization units.
  • the extinguishing device may include a sprinkler system, ie a piping system for providing the extinguishing liquid.
  • the sprinkler system By means of the sprinkler system, the extinguishing liquid can be conveyed for example from a public water network to the Nutzziseren.
  • a development provides that in the energy delivery device, a distribution pipe system is provided that is adapted to distribute the extinguishing liquid in the energy delivery device by means of hoses and / or pipes on different levels in the energy delivery device and / or between the Nutzzikien.
  • the extinguishing liquid is not simply distributed from above onto the use units, but also introduced or conveyed between 2 levels of use units and / or distributed between the use units. This has the advantage that even smoldering fires can be applied or extinguished directly with extinguishing liquid.
  • the use units are arranged in a watertight container.
  • contaminated extinguishing liquid can not escape, for example, into groundwater, or generally from the energy delivery device. It may be provided a connection for pumping out the extinguishing liquid, so for example a valve or e.g. a C-tube connection, as it can typically be found in the fire department.
  • a further embodiment provides that the extinguishing liquid has an antifreeze.
  • the extinguishing liquid has an antifreeze.
  • antifreeze for example, glycerol and / or glycol can be used.
  • glycerol and / or glycol can be used.
  • it can lead to a defect of a use unit, if it is overheated.
  • the provided extinguishing liquid can also be used.
  • a development provides that a cooling circuit for heat removal from the Nutzzikien and / or from a busbar arrangement of the energy delivery device is provided and the cooling circuit is adapted to circulate the extinguishing liquid in the cooling circuit, so to use the extinguishing liquid as a cooling medium, and / or heat energy of
  • the extinguishing liquid is used as a cold reservoir, which can absorb more heat energy advantageously than air in order to obtain the same temperature increase.
  • the use of the extinguishing liquid as a cold reservoir also provides antifreeze protection for this. The heat thus obtained and / or accumulated in the extinguishing liquid can be usefully used further.
  • the cooling circuit is coupled to a heat transfer device, which is adapted to transfer the heat energy between the energy delivery device and a device external device.
  • the heat transfer device may comprise, for example, a pipe system by means of which heat can be dissipated or transferred from the energy delivery device to the device.
  • the device may be a building that can be heated by the heat energy.
  • the cooling medium of the cooling circuit itself can be used, for example the cooling liquid, or the heat transfer device can be coupled to the cooling circuit via a heat exchanger in order to be able to use a separate heat transport medium for the transmission of the heat energy to the device.
  • the heat transfer device can also dissipate thermal energy from the device and accumulate in the extinguishing liquid or release it there.
  • an electric charging station which is operated with energy from the energy supply device, cooled by means of the heat transfer device and the heat energy thereby transported are accumulated in the extinguishing liquid.
  • a so-called quick charging station for electric vehicles (charging power greater than 8 kW) are operated while ensuring the cooling of the charging station.
  • the use units are therefore preferably insulated with a thermal insulation device from an environment of the energy supply device.
  • the use units are therefore preferably arranged in a thermally monolithic space. This prevents the use units from cooling below a predetermined temperature. If more heat energy is generated in the energy delivery device than is necessary for setting the optimum operating temperature, cooling with the described cooling circuit can again take place to the optimum operating temperature.
  • busbars of the busbar arrangement of the energy supply device are made of aluminum or copper and are thermally coupled to the utilization units, wherein the said control device is set up by transferring electrical energy between the utilization units via the busbars a heating power for to generate the units of use.
  • the said control device is set up by transferring electrical energy between the utilization units via the busbars a heating power for to generate the units of use.
  • the thermal coupling can be formed for example by a heat circuit and / or by a stream of hot air, which is guided from the busbars to the Nutzzikien, for example by means of a blower.
  • a so-called preheating or pre-heating is realized in order to make the energy supply device operationally ready. Only then does the energy delivery device release energy to the outside.
  • the described measures for conditioning or thermal conditioning of the utilization units prevents the occurrence of a defect in a use unit, which fulfills the switch-off criterion and / or even triggers a fire.
  • the invention also includes a method according to the invention which has features as already described in connection with the method according to the invention. Ssen energy delivery device have been described. For this reason, the method and the corresponding developments of the method are not described here again. In the following, embodiments of the invention are described. This shows:
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of the energy delivery device according to the invention.
  • FIG. 2 is a schematic representation of a refrigeration cycle for the energy delivery device of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a schematic representation of a refrigeration cycle for the energy delivery device of FIG. 1.
  • the described components of the embodiments each represent individual features of the invention, which are to be considered independently of one another, which also develop the invention independently of each other and thus also individually or in a different combination than the one shown as part of the invention. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention already described.
  • FIG. 1 shows an energy delivery device 10, which can be designed as a stationary energy store or as a stationary energy source.
  • the energy delivery device 10 may be placed on a road to provide electrical energy for at least one charging station 1 1 for charging electric vehicles 12 with electrical energy.
  • the at least one charging station 1 1 may be connected to the energy delivery device 10 at a respective electrical output terminal 13.
  • the electrical energy can be provided in the energy delivery device 10 by means of a plurality of utilization units 14.
  • Each use unit 14 may comprise one or more battery cells.
  • Each use unit 14 may be provided, for example, based on a battery cell module.
  • the utilization units 14 may also be based on one Fuel cell stack may be formed.
  • the utilization unit in FIG. 14 may also be formed, for example, on the basis of double-layer capacitors.
  • a charging device for charging the Nutzzmaschineen not shown.
  • Each use unit 14 can generate a direct electrical voltage, which is referred to here as a single voltage 15.
  • the utilization units for can be divided into strands 16, wherein the utilization units 14 of the respective strand 16 can form a series connection. As a result, the individual voltages 15 of the utilization units 14 of the respective strand 16 are summed up.
  • Each strand 16 may be connected to bus bars 17 of a bus bar assembly 18. In the busbar assembly 18, a sum voltage 19 of the strands 16 can thus be provided. Via the busbar arrangement 18, the summation voltage 19 can be provided at each output terminal 13.
  • Each strand 16 may be connected via a respective DC-DC converter 20 (DC / DC converter) to a busbar 17 of the busbar assembly 18.
  • the DC-DC converter can be a step-up divider or step-down converter or an inverse converter.
  • a buck converter is preferably used as a DC-DC converter.
  • the busbar assembly 18 may have a plurality of busbars 17, that is, more than 2 busbars.
  • the strands 16 can then be switched by means of a (not shown) switching device between the busbars.
  • the switching device may be a 1-to-N multiplexer or an array of multiple individual switches, e.g. Protect, be.
  • Each use unit 17 itself can have a bridging circuit 21, by means of which connection contacts the respective use unit 17 in the series circuit of the strand 16 can be electrically bridged so that its individual voltage 15 no longer contributes to the sum voltage 19. In addition, in the bridged state, no current flows from the use unit 14 into the busbar arrangement 18.
  • Each use unit 14 may have a monitoring unit 22 which can detect at least one operating value or parameter value characteristic of at least one operating variable of the respective use unit 14, for example the temperature and / or the impedance of the use unit 14.
  • a control device 23 can receive the operating values of the operating variable determined by the monitoring units 22 via a communication device 24.
  • the communication device 24 may comprise, for example, a field bus, for example a CAN bus (CAN - Controller Area Network).
  • the control device 23 can check on the basis of the at least one operating variable of the respective use unit 14 whether the respective use unit 14 fulfills a switch-off criterion 25, i. for example, is overloaded and / or is so worn that it threatens to fail, and therefore should be shut down. For example, a temperature and / or an impedance greater than a predetermined threshold value can be determined. If a utilization unit 14 fulfills the switch-off criterion 25, then it can be taken out of operation by means of its bypass circuit 21. The control device 23 can control the bridging circuit 21 for this purpose. This reduces the risk that, due to an overload or a defect, the use unit 14 causes damage beyond the use unit 14 in the energy delivery device 10.
  • the identification device 26 may comprise, for example, a smoke detector and / or a gas sensor (eg for carbon monoxide, hydrogen) and / or a sensor device for detecting an arc, for example a photosensor. If a short circuit and / or a fire detected by the detection device 26, so can be triggered by the detection device 26 a blanket extinguishing measure, which may consist in that an extinguishing device 27 in the energy delivery device 10 more or all of the use of units 14 applied to an extinguishing liquid 28 - irrespective of whether all the beneficiaries concerned are actually the ones who are burning or not.
  • a blanket extinguishing measure which may consist in that an extinguishing device 27 in the energy delivery device 10 more or all of the use of units 14 applied to an extinguishing liquid 28 - irrespective of whether all the beneficiaries concerned are actually the ones who are burning or not.
  • the extinguishing device 27 may, for example, have a tank 29, which may be arranged above a container 30, in which the utilization units 14 may be arranged.
  • the container 30 may be configured watertight, so that it can be flooded or filled with the extinguishing liquid 14, without the extinguishing liquid 28 exiting into an environment 31.
  • a valve 32 can be provided in order to be able to pump out or discharge contaminated extinguishing liquid in a controlled manner, in order then to dispose of it, for example.
  • the valve 32 may be arranged on a so-called C-tube.
  • a further device-external source 33 for providing extinguishing liquid 28 may be provided.
  • the source 33 may be, for example, a public water network. It can also be promoted to the energy delivery device 10 from the source 33 by means of a pump 34 firefighting water.
  • the extinguishing liquid can be led to the container 30 via a casing system 35 of a sprinkler system.
  • the extinguishing liquid 28 may be, for example, water or water with at least one additive.
  • the extinguishing liquid 28 may be mixed, for example with an antifreeze, so that the extinguishing liquid 28 remains liquid even at ambient temperatures of the environment 31 of less than 0 ° C.
  • the extinguishing device 27 can comprise tubes 36, by means of which the extinguishing liquid can be spread over several levels 37, i. can be brought to different heights, and / or to the individual use units 14.
  • Providing several valves in the container results in a sprinkler effect.
  • the valves are distributed over the entire ceiling of the container 30.
  • the valves can be supplied with the extinguishing liquid via a piping system. It may also be provided exclusively for distribution to the piping system (without end valves).
  • the supply of the extinguishing liquid can also be carried out at the multiple levels / heights, in order, e.g. Smoldering fires on the ground to cool / extinguish.
  • the container 30 may, for example, have an insulating device 38, by means of which an interior 39 of the energy delivery device 10, in which the use units 14 are arranged, can be thermally insulated from the environment 31.
  • the insulating device 38 can be realized for example by means of vacuum chambers and / or an insulating material or insulating material, such as cork or a wool (eg rock wool) or a foam.
  • a fire-retardant material is provided as insulating material.
  • the control device 23 for example by means of the rectifier 20, electrical energy through the busbar assembly 18 between the Nutzziseren 14, i. in the example shown in FIG. 1, between the strands 16, exchanges or relocates.
  • heating power 40 can be provided for the Nutzziseren 14, which can be transported to the Nutzziseren 14 via a thermal coupling, such as air or an air stream or a heating circuit with a liquid.
  • the energy delivery device 10 may be permanently flat and / or stable on, a foundation F may be provided, which may be formed, for example, cast concrete.
  • a foundation F may be provided, which may be formed, for example, cast concrete.
  • the tank 29 with the extinguishing liquid 28 without pressing the load on the bottom of the container 30 in the ground.
  • more than 10 t, in particular more than 20 t, of extinguishing liquid 28 may be provided.
  • the containers 30 may be a standardized 20-foot ISO container (ISO - International Organization for Standardization) or a 40-foot ISO container.
  • the tank 29 may be formed based on such a container. This has the advantage that the energy delivery device 10 with conventional or standardizing th means can be transported, for example, with a freight train and / or a semitrailer.
  • FIG. 2 illustrates a cooling device 41 which may be provided in the energy delivery device 10 for tempering or cooling the utilization units 14.
  • the remaining components shown in FIG. 1 are not shown again in FIG. 2 for the sake of clarity.
  • the cooling device 41 may have a cooling circuit 42, in which a cooling medium 43 can be circulated, for example by means of a pump 44.
  • the cooling medium 43 may be, for example, the extinguishing liquid 28.
  • a heat exchanger 45 may be provided, via which the cooling medium 43 can exchange heat energy with the extinguishing liquid 28, for example in the tank 29.
  • the cooling medium 43 may then be, for example, an oil.
  • the cooling circuit 41 can provide for thermal coupling with the utilization units 14 such that the utilization units 14 are arranged in planes 46 and the cooling circulation 41 is guided in intermediate intermediate planes 47.
  • the cooling circuit 41 can also be a device external device, for example, the at least one charging station 1 1, are cooled.
  • a heat transfer device 48 for example a pipe system or hose system, the external device with the cooling circuit 41 couple.
  • the heat collected by means of the cooling circuit 41 can also be dissipated to another device 49, such as a building, external to the device to provide heat in this device 49, that is heating power.
  • a building can be heated, in which a user waits while his electric vehicle 12 is charged with electrical energy.
  • a conversion process for generating cold can also be operated.
  • This then again cooling capacity can be provided in a building.
  • the energy delivery device 10 for example, on a road at a rest area, so can be operated in a rest stop or gas station by means of the cooling power an air conditioning and / or a freezer.
  • An energy supply device in the form of a battery system provides a plurality of battery modules as useful units, each of which can be individually isolated from the circuit group independently of the other battery modules by means of semiconductor switches or disconnected (shutdown and bridging). Each battery module is continuously monitored individually for its SoH (State of Health) to detect an overload / impending failure and prematurely shut down the battery module. Measures for protection (wear-leveling, load distribution) can be provided.
  • SoH State of Health
  • a blanket extinguishing device which can apply only the entire circuit network with extinguishing liquid.
  • the battery modules are arranged in a watertight container.
  • a tank or a sprinkler system for providing the extinguishing liquid.
  • the extinguishing liquid can be water.
  • the container is also thermally insulated to maintain an optimal operating temperature for the battery modules. Thus, a thermally monolithic space (by insulation) is formed in the container.
  • Waste heat from battery modules / busbars / AC / DC converters can be dissipated via a cooling circuit (eg separate circuit with oil), from the battery modules / from the room.
  • a cooling circuit eg separate circuit with oil
  • the heat energy can be stored (via heat exchangers) in the extinguishing liquid in the tank and / or led out of the container, for example, to heat a building.
  • cooling capacity can be provided for air conditioning / cooling.
  • the energy delivery device can be operated as a stationary storage facility at a service area for charging traction batteries of electrically driven motor vehicles, and during this by means of the dissipated heat, air conditioning capacity (eg heat output and / or cooling capacity) can be provided.
  • the cooling capacity can also be provided for the actual charging in a so-called rapid charging process (charging power greater than 10 kW) for cooling the traction battery.
  • the container can be a standard 40 'ISO container.
  • the tank for the extinguishing liquid can be placed on top as a second container (30.0001).
  • the extinguishing liquid can flow independently through gravity through valves to the battery modules.
  • Providing several valves in the container results in a sprinkler effect.
  • the valves are arranged distributed over the entire ceiling of the container for this purpose.
  • the valves can be supplied with the extinguishing liquid via a piping system. It may also be provided exclusively for distribution to the piping system (without end valves).
  • the supply of the extinguishing liquid can also take place on several levels / heights, in order to obtain e.g. Smoldering fires on the ground to cool / extinguish.
  • the extinguishing liquid can also be distributed over several tanks, in order then to redistribute / pump over the extinguishing liquid in the case of a fire of a container, or a tank can be provided for a plurality of containers,
  • the temperature in the container can be increased by transferring energy between the strings by generating waste heat in the bus bars.
  • busbars made of aluminum are wg. your specific electr. Resistance suitable.
  • the temperature in the container can be kept at the optimum operating temperature or within a predetermined temperature range.
  • the extinguishing liquid may contain antifreeze to remain liquid even without loss of power from the container (eg transport or failure of the container).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Eine Elektrische Energieliefervorrichtung (10) mit einer Vielzahl von Nutzeinheiten (14), von denen jede dazu eingerichtet ist, elektrische Energie zu erzeugen oder zwischenzuspeichern, mit einer Steuereinrichtung (23) und mit an doe Energieliefervorrichtung gekoppelten Komponenten (11) die jeweils ein Gerät oder eine Energiequelle darstellt. Jede Nutzeinheit (14) wird individuell überwacht und eine Überlastung oder ein drohender Ausfall wird erkannt. Die entsprechende Nutzeinheit (14) wird unabhängig von den übrigen Nutzeinheiten (14) abgeschaltet. Im Falle eines Kurzschlusses und/oder Brandes einer Nutzeinheit (14) ist eine pauschale Löschmaßnahme vorgesehen, wobei die Nutzeinheiten (14) mit einer Löschflüssigkeit (28) beaufschlagt werden.

Description

Elektrische Energieliefervorrichtung mit Löscheinrichtung
BESCHREIBUNG: Die Erfindung betrifft eine elektrische Energieliefervorrichtung mit einer Vielzahl von Nutzeinheiten. Eine solche Energieliefervorrichtung kann beispielsweise ein Stationärspeicher sein. Eine Nutzeinheit kann beispielsweise ein Batteriezellenmodul sein. Die Energieliefervorrichtung ist dazu eingerichtet, elektrische Energie mit einer daran angeschlossenen Komponente, bei- spielsweise an einem elektrischen Verteilungsnetz und/oder einem Kraftfahrzeug, auszutauschen.
Eine Energieliefervorrichtung der genannten Art ist beispielsweise aus der US 7,087,327 B2 bekannt. Darin ist beschrieben, dass eine Energieliefervor- richtung eine Reihenschaltung aus Brennstoffzellenstapeln aufweisen kann, die in der Summe eine elektrische Spannung für ein an die Energieliefervorrichtung angeschlossenes Gerät bereitstellen können.
Eine Energieliefervorrichtung mit einer Vielzahl von Nutzeinheiten ist auch aus der US 5610802 A bekannt. Die Nutzeinheiten sind dort in einem Regal angeordnet und können einzeln unabhängig voneinander aus dem Regal entfernt werden.
Um eine Energieliefervorrichtung mit ausreichend großer elektrische Leis- tung bereitzustellen, kann eine Vielzahl von Nutzeinheiten nötig sein, beispielsweise mehr als 20, insbesondere mehr als 50 Nutzeinheiten. In der Energieliefervorrichtung kann der Betrieb dann dadurch gestört werden, dass eine einzelne Nutzeinheit ausfällt oder einen Defekt aufweist. Ein solcher Defekt kann aber unterschiedliche Grade an Relevanz für den Gesamtbe- trieb haben. Altert eine Nutzeinheit, so kann sie dadurch elektrische Eigenschaften aufweisen, die inkompatibel für einen Betrieb mit den übrigen Nutzeinheiten sind. Eine solche Alterserscheinung kann zum Beispiel eine überdurchschnittlich große Impedanz sein. In einem solchen Fall sollte die Nutzeinheit außer Betrieb genommen werden, weil sie ansonsten andere Nutz- einheiten schädigen oder selbst beschädigt werden kann. Die restliche Energieliefervorrichtung sollte aber der wirtschaftlichkeitshalber weiterbetrieben werden können. Mit dem Begriff „Impedanz" ist im Zusammenhang mit der Erfindung ein Impedanzwert bei einer vorbestimmten Frequenz, z.B. 0Hz, oder ein Impedanzverlauf über der Frequenz f gemeint. Mehrere Frequenzen können in einem Frequenzsweep mit einer schrittweisen Erhöhung oder Verringerung überprüft werden. Alternativ dazu kann eine Multifrequenzan- regung bei mehreren Frequenzen zugleich vorgesehen sein. Die Multifre- quenzanregung kann z.B. als Multisinusanregung oder als Rechtecksignal oder als Sprungsignal ausgestaltet sein.
Gerät dagegen eine Nutzeinheit in Brand und/oder erzeugt sie aufgrund eines Kurzschlusses einen unkontrollierbaren Strom, so sollte zumindest von der Energieliefervorrichtung insgesamt keine Gefahr ausgehen. Um aber jede einzelne Nutzeinheit in dem Brandfall individuell löschen zu können, erfordert dies für jede Nutzeinheit einen aufwändigen Löschmechanismus, was die Herstellung einer solchen Energieliefervorrichtung unwirtschaftlich macht. Eine Alternative besteht darin, die Nutzeinheiten in getrennten Fächern zu lagern, damit ein Brand einer Nutzeinheit sich nicht auf andere Nutzeinheiten übertragen kann. Dies verhindert aber einen kompakten Aufbau der Energieliefervorrichtung.
Eine Nutzeinheit gerät generell dann in Brand, wenn sie durch einen Kurz- schluss überlastet wird oder sich thermisch aufgrund mangelnder Kühlung aufheizen kann, während sie elektrische Leistung aufnimmt oder abgibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einer Energieliefervorrichtung, die eine Vielzahl von energieliefernden Nutzeinheiten aufweist, einen technisch einfach zu realisierenden Schutz gegen einen Defekt bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
Durch die Erfindung ist eine elektrische Energieliefervorrichtung mit einer Vielzahl von Nutzeinheiten bereitgestellt. Jede Nutzeinheit ist dazu eingerichtet, elektrische Energie zu erzeugen oder zwischenzuspeichern oder dynamisch Umzuschichten (wie ein Kondensator). Das Zwischenspeichern kann also ein stationäres Zwischenspeichern, wie beispielsweise bei einem Batteriezellenmodul, oder ein dynamisches umschichten, wie zum Beispiel bei einem Kondensator, vorsehen. Die Energieliefervorrichtung kann in der besagten Weise beispielsweise ein Stationärspeicher sein, der als Nutzeinhei- ten eine Vielzahl von Batteriezellenmodulen aufweist. Eine Steuereinrichtung der Energieliefervorrichtung ist dazu eingerichtet, einen Energieaustausch zwischen der Energieliefervorrichtung einerseits und mehreren mit der Energieliefervorrichtung gekoppelten Komponenten andererseits zu steuern. Der Energieaustausch kann das Aufnehmen von elektrischer Energie und das Abgeben von elektrischer Energie sein. Als Komponente kann beispielsweise eine Energiequelle oder ein elektrisches Versorgungsnetz vorgesehen sein. Aus einer solchen Komponente kann dann elektrische Energie von der Energieliefervorrichtung aufgenommen werden, um die Nutzeinheiten mit Energie aufzuladen. Eine mögliche Komponente kann auch ein Gerät sein, bei- spielsweise ein Elektrofahrzeug. Die Energieliefervorrichtung kann dann elektrische Energie an dieses Gerät abgeben, also zum Beispiel eine Traktionsbatterie des besagten Elektrofahrzeugs aufladen.
Um eine solche Energieliefervorrichtung betriebssicher zu betreiben, sind erfindungsgemäß folgende Maßnahmen vorgesehen. Die besagte Steuereinrichtung ist zusätzlich dazu eingerichtet, bei jeder Nutzeinheit individuell eine vorbestimmte Betriebsgröße zu überwachen und hierdurch eine Überlastung und/oder einen drohenden Ausfall anhand eines vorbestimmten Abschaltkriteriums zu erkennen. Ist das Abschaltkriterium erfüllt, so bedeutet dies, dass die Nutzeinheit überlastet ist und/oder ein Ausfall bevorsteht oder droht. Die Steuereinrichtung ist des Weiteren dazu eingerichtet, bei erfülltem Abschaltkriterium die Nutzeinheit unabhängig von den übrigen Nutzeinheiten abzuschalten. Dies stellt also eine Vorsichtsmaßnahme oder eine präventive Maßnahme dar, um einen Defekt, beispielsweise einen Kurzschluss und/oder einen Brand, zu verhindern. Somit kann aufgrund der ständigen Beobachtung jeder Nutzeinheit darauf verzichtet werden, eine Löschmaßnahme vorzuhalten, die das individuelle Löschen jeder Nutzeinheit unabhängig von den anderen Nutzeinheiten vorsieht. Die Wahrscheinlichkeit für einen individuellen Brand kann durch das vorzeitige Abschalten in Abhängigkeit von dem Abschaltkriterium verringert werden. Das Abschaltkriterium kann beispielsweise einen Grenzwert für den die überwachte Betriebsgröße charakterisierenden Betriebswert oder Betriebsparameter vorsehen. Ist der Grenzwert überschritten oder unterschritten, so wird die Nutzeinheit abge- schaltet, während die übrigen Nutzeinheiten weiterhin für den besagten Energieaustausch betrieben werden.
Kommt es aber dennoch zu einem Defekt, so ist im Falle eines Kurzschlus- ses und/oder eines Brandes einer einzelnen der Nutzeinheiten eine pauschale Löschmaßnahme vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, mehrere oder alle der Nutzeinheiten mittels einer Löscheinrichtung mit einer Löschflüssigkeit zu beaufschlagen oder zu löschen. Mit anderen Worten ist also keine individuelle Löschmaßnahme für nur eine einzelne Nutzeinheit vorgesehen, sondern nur eine pauschale Löschmaßnahme, die stets mehrere oder alle der Nutzeinheiten betrifft, selbst wenn hiervon auch weiterhin funktionstüchtige oder fehlerfreie Nutzeinheiten betroffen sind. Dies vereinfacht die Bauweise der Löscheinrichtung. Als Löschflüssigkeit kann z.B. Wasser vorgesehen werden. Als Betriebsgröße, die zum Überwachen auf Überlastung und/oder drohenden Ausfall gemäß dem Abschaltkriterium geprüft wird, kann eine oder können mehrere der folgenden zugrunde gelegt werden: Temperatur, SoH (State of Health), SoF (State of Funktion, Funktionsfähigkeit, Leistungsabgabefähigkeit), Impedanz (gemessen zwischen elektrischen Anschlusskontakten der Nutzeinheit). Das Erfassen dieser Betriebsgrößen ist an sich mit Mitteln aus dem Stand der Technik möglich bekannt.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass durch die individuelle Überwachung jeder Nutzeinheit auf Überlastung und/oder drohenden Ausfall die Wahrscheinlichkeit für einen Kurzschluss und/oder Brand verringert wird und deshalb nur eine technisch einfach zu realisierende Löscheinheit für denjenigen Fall vorgehalten werden muss, der voraussichtlich ohnehin eine Vielzahl von Nutzeinheiten betreffen wird, weil ein Defekt einer Nutzeinheit derart schwerwiegend ist, dass eine mehr als eine Nutzeinheit betreffende Löschmaßnahme notwendig ist.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
Bisher wurde als Beispiel für eine Nutzeinheit ein Batteriezellenmodul ge- nannt. Bei der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Nutzeinheit zumindest eine Batteriezelle, insbesondere ein Batteriezellenmodul, und/oder zumindest eine Brennstoffzelle und/oder zumindest ein Solarpaneel und/oder zumindest einen Kondensator (insbesondere einen Doppelschichtkondensa- tor) und/oder zumindest einen Generator umfasst. Mit anderen Worten ist die Erfindung in Bezug auf die Realisierung der Energielieferung flexibel.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Löscheinrichtung zumindest einen oberhalb der Nutzeinheiten angeordneten Tank für die Löschflüssigkeit. Somit kann die Löschflüssigkeit unter Ausnutzung der Schwerkraft zu den Nutzeinheiten befördert werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Löscheinrichtung eine Sprinkleranlage aufweisen, also ein Verrohrungssystem zum Bereitstellen der Löschflüssigkeit. Mittels der Sprinkleranlage kann die Löschflüssigkeit beispielsweise aus einem öffentlichen Wassernetz zu den Nutzeinheiten gefördert werden.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass in der Energieliefervorrichtung ein Verteilerrohrsystem vorgesehen ist, dass dazu eingerichtet ist, die Löschflüssigkeit in der Energieliefervorrichtung mittels Schläuchen und/oder Rohren auf unterschiedliche Ebenen in der Energieliefervorrichtung und/oder zwischen den Nutzeinheiten zu verteilen. Mit einer Worten wird die Löschflüssigkeit nicht einfach von oben auf die Nutzeinheiten verteilt, sondern auch zwischen 2 Ebenen von Nutzeinheiten eingeführt oder befördert und/oder zwischen den Nutzeinheiten verteilt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass auch Schwelbrände direkt mit Löschflüssigkeit beaufschlagt oder gelöscht werden können.
Bevorzugt sind die Nutzeinheiten in einem wasserdichten Container ange- ordnet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass sich die Löschflüssigkeit während eines Löschvorganges in dem Container sammelt und somit einen Brand ertränken kann. Zudem ergibt sich der Vorteil, dass kontaminierte Löschflüssigkeit nicht beispielsweise ins Grundwasser, oder allgemein aus der Energieliefervorrichtung austreten kann. Es kann ein Anschluss zum Abpumpen der Löschflüssigkeit vorgesehen sein, also beispielsweise ein Ventil oder z.B. ein C-Rohr-Anschluss, wie er bei der Feuerwehr typischerweise Verwendung finden kann.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Löschflüssigkeit ein Frostschutzmittel aufweist. Somit kann auch bei einer Umgebungstemperatur kleiner als 0°C sichergestellt werden, dass die Löschflüssigkeit flüssig für einen Löschvorgang bleibt. Als Frostschutzmittel kann beispielsweise Glycerin und/oder Glycol verwendet werden. Wie bereits ausgeführt, kann es zu einem Defekt einer Nutzeinheit kommen, falls diese überhitzt wird. Um eine Überhitzung zu vermeiden, kann ebenfalls die bereitgestellte Löschflüssigkeit genutzt werden. Eine Weiterbildung sieht vor, dass ein Kühlkreislauf zur Wärmeabfuhr aus den Nutzeinheiten und/oder aus einer Stromschienenanordnung der Energieliefervorrichtung bereitgestellt ist und der Kühlkreislauf dazu eingerichtet ist, die Löschflüssigkeit in dem Kühlkreislauf umzuwälzen, also die Löschflüssigkeit als Kühlmedium zu nutzen, und/oder Wärmeenergie von den Nutzeinheiten mittels eines anderen Kühlmediums, zum Beispiel einem Öl, in die Löschflüssigkeit zu übertra- gen. In diesem Fall wird die Löschflüssigkeit als Kältereservoir genutzt, das in vorteilhafter Weise mehr Wärmeenergie aufnehmen kann als Luft, um dieselben Temperaturanstieg zu erhalten. Die Nutzung der Löschflüssigkeit als Kältereservoir stellt ebenfalls einen Frostschutz für dieses dar. Die hierdurch gewonnene und/oder in der Löschflüssigkeit akkumulierte Wärme kann nutzbringend weiterverwendet werden. Eine Weiterbildung hierzu sieht vor, dass der Kühlkreislauf mit einer Wärmeübertragungseinrichtung gekoppelt ist, welche dazu eingerichtet ist, die Wärmeenergie zwischen der Energieliefervorrichtung und einer vorrichtungsexternen Einrichtung zu übertragen. Die Wärmeübertragungseinrichtung kann beispielsweise ein Rohrsystem umfassen, mittels welchem Wärme von der Energieliefervorrichtung zu der Einrichtung abgeführt oder übertragen werden kann. Beispielsweise kann die Einrichtung ein Gebäude sein, dass mittels der Wärmeenergie geheizt werden kann. Es kann hierbei das Kühlmedium des Kühlkreis- laufs selbst genutzt werden, so beispielsweise die Kühlflüssigkeit, oder die Wärmeübertragungseinrichtung kann mit dem Kühlkreislauf über einen Wärmetauscher gekoppelt sein, um ein eigenes Wärmetransportmedium für die Übertragung der Wärmeenergie zur Einrichtung nutzen zu können. Die Wärmeübertragungseinrichtung kann aber auch andersherum Wärmeenergie aus der Einrichtung abführen und in der Löschflüssigkeit akkumulieren oder dorthin abgeben. So kann beispielsweise eine elektrische Ladestation, die mit Energie aus der Energieliefervorrichtung betrieben wird, mittels der Wärmeübertragungseinrichtung gekühlt und die hierdurch transportierte Wärmeenergie in der Löschflüssigkeit akkumuliert werden. So kann beispielsweise als Ladestation eine sogenannte Schnellladestation für Elektro- fahrzeuge (Ladeleistung größer als 8 kW) betrieben werden und zugleich die Kühlung der Ladestation sichergestellt werden. Für Nutzeinheiten gibt es in der Regel eine optimale Betriebstemperatur, bei welcher ein Betrieb mit der geringsten Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder dem geringsten Verschleiß und/oder der größten Leistungsfähigkeit gegeben ist. Bevorzugt sind die Nutzeinheiten deshalb mit einer thermischen Isolier- einrichtung gegenüber einer Umgebung der Energieliefervorrichtung isoliert. Die Nutzeinheiten sind also bevorzugt in einem thermisch monolythischen Raum angeordnet. Hierdurch ist verhindert, dass die Nutzeinheiten unter eine vorbestimmte Temperatur auskühlen. Falls mehr Wärmeenergie in der Energieliefervorrichtung entsteht, als für das Einstellen der optimale Be- triebstemperatur nötig ist, so kann mit dem beschriebenen Kühlkreislauf wiederum eine Kühlung auf die optimale Betriebstemperatur erfolgen.
Es kann sein, dass die Nutzeinheiten selbst nicht genug Verlustleistung zum Aufheizen auf die optimale Betriebstemperatur erzeugen, weil sie während eines Energieaustauschs mit zumindest einer vorrichtungsexternen Komponente zu effizient laufen oder weil ein solcher Energieaustausch nicht stattfindet. Für diesen Fall sieht eine Weiterbildung vor, dass Stromschienen der Stromschienenanordnung der Energieliefervorrichtung aus Aluminium oder Kupfer gebildet sind und thermisch mit den Nutzeinheiten gekoppelt sind, wobei die besagte Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, durch Umladen von elektrischer Energie zwischen den Nutzeinheiten über die Stromschienen eine Heizleistung für die Nutzeinheiten zu erzeugen. Mit anderen Worten entsteht durch den in den Stromschienen fließenden elektrischen Strom eine Verlustwärme, die mittels der thermischen Kopplung zu den Nutzeinheiten übertragen werden kann. Die thermische Kopplung kann beispielsweise durch einen Wärmekreislauf gebildet sein und/oder durch einen Warmluftstrom, der von den Stromschienen hin zu den Nutzeinheiten geführt wird, beispielsweise mittels eines Gebläses. Mittels des Umladens kann dann z.B. ein sogenannten Vorheizen oder Preheating realsiert werden, um die Ener- gieliefervorrichtung definiert betriebsbereit zu machen. Erst danach gibt die Energieliefervorrichtung dann Energie nach außen ab.
Durch die beschriebenen Maßnahmen zur Klimatisierung oder thermischen Konditionierung der Nutzeinheiten ist verhindert, dass bei einer Nutzeinheit der besagte Defekt eintritt, welcher das Abschaltkriterium erfüllt und/oder sogar einen Brand auslöst.
Zu der Erfindung gehört auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, das Merkmale aufweist, wie sie bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemä- ßen Energieliefervorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind das Verfahren und die entsprechenden Weiterbildungen des Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben. Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieliefervorrichtung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Kühlkreislaufs für die Energieliefervorrichtung von Fig. 1 .
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Be- zugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt eine Energieliefervorrichtung 10, die als stationärer Energiespeicher oder als stationäre Energiequelle ausgestaltet sein kann. Beispielsweise kann die Energieliefervorrichtung 10 an einer Straße aufgestellt sein, um elektrische Energie für zumindest eine Ladestation 1 1 zum Aufladen von Elektrofahrzeugen 12 mit elektrischer Energie zu versorgen. Die zumindest eine Ladestation 1 1 kann an einem jeweiligen elektrischen Ausgangsan- schluss 13 an die Energieliefervorrichtung 10 angeschlossen sein. Die elektrische Energie kann in der Energieliefervorrichtung 10 mittels einer Mehrzahl von Nutzeinheiten 14 bereitgestellt werden. Jede Nutzeinheit 14 kann eine oder mehrere Batteriezellen aufweisen. Jede Nutzeinheit 14 kann beispielsweise auf der Grundlage eines Batteriezellenmoduls bereitgestellt sein. Die Nutzeinheiten 14 können auch auf der Grundlage jeweils eines Brennstoffzellenstapels gebildet sein. Die Nutzeinheit in 14 können auch beispielsweise auf der Grundlage von Doppelschichtkondensatoren gebildet sein. In Fig. 1 ist eine Ladeeinrichtung zum Aufladen der Nutzeinheiten nicht dargestellt.
Jede Nutzeinheit 14 kann eine elektrische Gleichspannung erzeugen, die hier als Einzelspannung 15 bezeichnet ist. Die Nutzeinheiten für können in Stränge 16 aufgeteilt sein, wobei die Nutzeinheiten 14 des jeweiligen Strangs 16 eine Reihenschaltung bilden können. Hierdurch werden die Einzelspan- nungen 15 der Nutzeinheiten 14 des jeweiligen Strangs 16 aufsummiert. Jeder Strang 16 kann mit Stromschienen 17 einer Stromschienenanordnung 18 verbunden sein. In der Stromschienenanordnung 18 kann somit eine Summenspannung 19 der Stränge 16 bereitgestellt werden. Über die Stromschienenanordnung 18 kann an jedem Ausgangsanschluss 13 die Summen- Spannung 19 bereitgestellt werden.
Jeder Strang 16 kann über einen jeweiligen Gleichspannungswandler 20 (DC/DC-Wandler) mit einer Stromschiene 17 der Stromschienenanordnung 18 verschaltet sein. Allgemein kann der Gleichspannungswandler ein Hoch- setzsteiler oder Tiefsetzsteller oder ein Inverswandler sein. Als Gleichspannungswandler wird bevorzugt ein Tiefsetzsteller verwendet. Durch den Gleichspannungswandler 20 kann ein Wert der Summenspannung 19 unabhängig von der Summe der Einzelspannungen 15 in der Stromschienenanordnung 18 eingestellt werden. Zudem kann eine Stromstärke eines aus den Nutzeinheiten 14 fließenden Stromes eingestellt werden.
Die Stromschienenanordnung 18 kann mehrere Stromschienen 17, also mehr als 2 Stromschienen aufweisen. Die Stränge 16 können dann mittels einer (nicht dargestellten) Schalteinrichtung zwischen den Stromschienen umgeschaltet werden. Die Schalteinrichtung kann ein 1 -zu-N-Multiplexer oder eine Anordnung aus mehreren Einzelschaltern, z.B. Schützen, sein.
Jede Nutzeinheit 17 selbst kann eine Überbrückungsschaltung 21 aufweisen, mittels welcher Anschlusskontakte der jeweilige Nutzeinheit 17 in der Rei- henschaltung des Stranges 16 elektrisch überbrückt werden können, sodass ihre Einzelspannung 15 nicht mehr zur Summenspannung 19 beiträgt. Zudem fließt im überbrückten Zustand kein Strom aus der Nutzeinheit 14 in die Stromschienenanordnung 18. Jede Nutzeinheit 14 kann eine Überwachungsein chtung 22 aufweisen, welche zumindest einen für zumindest eine Betriebsgröße der jeweilige Nutzeinheit 14 charakteristischen Betriebswert oder Parameterwert erfassen kann, beispielsweise die Temperatur und/oder die Impedanz der Nutzeinheit 14.
Eine Steuereinrichtung 23 kann die von den Überwachungseinheiten 22 ermittelten Betriebswerte der Betriebsgröße über eine Kommunikationseinrichtung 24 empfangen. Die Kommunikationseinrichtung 24 kann beispiels- weise einen Feldbus, beispielsweise einen CAN-Bus (CAN - Controller Area Network) umfassen. Die Steuereinrichtung 23 kann anhand der zumindest einen Betriebsgröße der jeweilige Nutzeinheit 14 überprüfen, ob die jeweilige Nutzeinheit 14 ein Abschaltkriterium 25 erfüllt, d.h. beispielsweise überlastet ist und/oder derart verschlissen ist, dass sie auszufallen droht, und deshalb abgeschaltet werden sollte. Beispielsweise kann eine Temperatur und/oder eine Impedanz größer als ein vorbestimmter Schwellenwert festgestellt werden. Erfüllt eine Nutzeinheit 14 das Abschaltkriterium 25, so kann mittels ihrer Überbrückungsschaltung 21 außer Betrieb genommen werden. Die Steuereinrichtung 23 kann hierzu die Überbrückungsschaltung 21 ansteuern. Hierdurch ist die Gefahr reduziert, dass aufgrund einer Überlastung oder eines Defekts die Nutzeinheit 14 einen über die Nutzeinheit 14 hinausreichenden Schaden in der Energieliefervorrichtung 10 verursacht.
Sollte es dennoch zu einem Kurzschluss und/oder einem Brand in der Ener- gieliefervorrichtung 10 kommen, so kann dies durch eine Erkennungseinrichtung 26 erkannt werden. Die Erkennungseinrichtung 26 kann beispielsweise einen Rauchmelder und/oder einen Gassensor (z.B. für Kohlenmonoxid, Wasserstoff) und/oder eine Sensoreinrichtung zum Erkennen eines Lichtbogens, beispielsweise einen Photosensor, aufweisen. Wird ein Kurzschluss und/oder ein Brand durch die Erkennungseinrichtung 26 erkannt, so kann durch die Erkennungseinrichtung 26 eine pauschale Löschmaßnahme ausgelöst werden, die darin bestehen kann, dass eine Löscheinrichtung 27 in der Energieliefervorrichtung 10 mehrere oder alle der Nutzeinheiten 14 mit einer Löschflüssigkeit 28 beaufschlagt - unabhängig davon, ob alle betroffe- nen Nutzeinheiten tatsächlich die diejenigen sind, die brennen oder nicht. Zumindest wird aber auch die brennende Nutzeinheit mit der Löschflüssigkeit 28 beaufschlagt. Die Löscheinrichtung 27 kann beispielsweise einen Tank 29 aufweisen, der oberhalb eines Containers 30 angeordnet sein kann, in welchem die Nutzeinheiten 14 angeordnet sein können. Der Container 30 kann wasserdicht ausgestaltet sein, sodass er mit der Löschflüssigkeit 14 geflutet oder ange- füllt werden kann, ohne dass die Löschflüssigkeit 28 in eine Umgebung 31 austritt. Es kann ein Ventil 32 vorgesehen sein, um kontaminierte Löschflüssigkeit 28 kontrolliert abpumpen oder ablassen zu können, um es dann beispielsweise zu entsorgen. Beispielsweise kann das Ventil 32 an einem sogenannten C-Rohr angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ zu dem Tank 29 kann eine weitere vorrichtungsexterne Quelle 33 zum Bereitstellen von Löschflüssigkeit 28 vorgesehen sein. Die Quelle 33 kann beispielsweise ein öffentliches Wassernetz sein. Es kann mittels einer Pumpe 34 Löschwasser ebenfalls zu der Energieliefervorrichtung 10 aus der Quelle 33 gefördert werden. Beispielsweise kann die Löschflüssigkeit über ein Verrohrungssys- tem 35 einer Sprinkleranlage zu dem Container 30 geführt sein.
Bei der Löschflüssigkeit 28 kann es sich beispielsweise um Wasser oder um Wasser mit zumindest einem Zusatzstoff handeln. Die Löschflüssigkeit 28 kann beispielsweise mit einem Frostschutzmittel versetzt sein, damit die Löschflüssigkeit 28 auch bei Umgebungstemperaturen der Umgebung 31 von weniger als 0 °C flüssig bleibt.
Um die Löschflüssigkeit 28 innerhalb der Energieliefervorrichtung 10 zwischen den Nutzeinheiten 14 verteilen zu können, kann die Löscheinrichtung 27 Rohre 36 umfassen, mittels welchen die Löschflüssigkeit auf mehrere Ebenen 37, d.h. auf unterschiedliche Höhenstufen, und/oder an die einzelnen Nutzeinheiten 14 herangeführt werden kann. Durch Vorsehen mehrerer Ventile im Container ergibt sich ein Sprinklereffekt. Die Ventile sind hierzu über die gesamte Decke des Containers 30verteilt angeordnet. Die Ventile können über ein Verrohrungssystem mit der Löschflüssigkeit versorgt werden. Es kann auch ausschließlich das Verrohrungssystem (ohne Endventile) zum Verteilen vorgesehen sein. Die Zuführung der Löschflüssigkeit kann auch auf den mehreren Ebenen / Höhen, erfolgen, um z.B. Schwelbrände am Boden zu Kühlen / zu Löschen.
Um präventiv einen Brand aufgrund von Überhitzung und/oder übermäßigem Verschleiß einer der Nutzeinheiten 14 zu vermeiden, kann bei der Energieliefervorrichtung 10 auch zumindest eine Schonungsmaßnahme zum schonenden Betrieb der Nutzeinheiten 14 vorgesehen sein. Der Container 30 kann beispielsweise eine Isoliereinrichtung 38 aufweisen, durch welche ein Innenraum 39 der Energieliefervorrichtung 10, in welchem die Nutzeinheiten 14 angeordnet sind, thermisch gegen die Umgebung 31 isoliert sein kann. Die Isoliereinrichtung 38 kann beispielsweise mittels Unterdruckkammern und/oder einem Dämmmaterial oder Isoliermaterial, wie Kork oder einer Wolle (z.B. Steinwolle) oder einem Schaumstoff, realisiert sein. Insbesondere wird als Dämmmaterial ein brandhemmendes Material bereitgestellt. Hierdurch ergibt sich in dem Innenraum 39 ein monolithisch isolierter Raum, dessen Klima unabhängig von einem Außenklima der Umgebung 31 eingestellt werden kann. Dies kann z.B. in polaren oder tropischen Regionen vorteilhaft sein. Zum Schutz vor Luftfeuchtigkeit und/oder salzhaltiger Meeresluft kann auch ein Luftaustausch mit der Umgebung unterbunden sein.
Um die Temperatur im Innenraum 39 zu erhöhen oder aufrechtzuerhalten, kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 23 beispielsweise mittels der Gleichrichter 20 elektrische Energie über die Stromschienenanordnung 18 zwischen den Nutzeinheiten 14, d.h. in dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel zwischen den Strängen 16, austauscht oder umschichten. Durch Verlustwärme in den Stromschienen 17 kann Heizleistung 40 für die Nutzeinheiten 14 bereitgestellt werden, die über eine thermische Kopplung, beispielsweise Luft oder einen Luftstrom oder auch einen Heizkreislauf mit einer Flüssigkeit, zu den Nutzeinheiten 14 transportiert werden kann.
Damit die Energieliefervorrichtung 10 dauerhaft eben und/oder stabil auf gestellt sein kann, kann ein Fundament F vorgesehen sein, das beispielsweise aus gegossenem Beton gebildet sein kann. Hierdurch kann auf dem Container 30 der Tank 29 mit der Löschflüssigkeit 28 angeordnet sein, ohne dass durch das auf dem Boden lastende Gewicht den Container 30 in den Boden drückt. Es können beispielsweise mehr als 10 t, insbesondere mehr als 20 t, Löschflüssigkeit 28 bereitgestellt sein.
Bei den Container 30 kann es sich beispielsweise um einen standardisierten 20-Fuß-ISO-Container (ISO - Internationale Organisation für Normung)oder einen 40-Fuß-ISO-Container handeln. Auch der Tank 29 kann auf Grundlage eines solchen Containers gebildet sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Energieliefervorrichtung 10 mit herkömmlichen oder standardisier- ten Mitteln transportiert werden kann, beispielsweise mit einem Güterzug und/oder einem Sattelschlepper.
Fig. 2 veranschaulicht eine Kühleinrichtung 41 , die in der Energieliefervor- richtung 10 zum Temperieren oder Kühlen der Nutzeinheiten 14 bereitgestellt sein kann. Die übrigen, in Fig. 1 gezeigten Komponenten sind der Übersichtlichkeit halber in Fig. 2 nicht noch einmal dargestellt.
Die Kühleinrichtung 41 kann einen Kühlkreislauf 42 aufweisen, in welchem ein Kühlmedium 43 beispielsweise mittels einer Pumpe 44 umgewälzt werden kann. Bei dem Kühlmedium 43 kann es sich beispielsweise um die Löschflüssigkeit 28 handeln. Alternativ dazu kann ein Wärmetauscher 45 vorgesehen sein, über welchen das Kühlmedium 43 Wärmeenergie mit der Löschflüssigkeit 28 beispielsweise im Tank 29 austauschen kann. Das Kühlmedium 43 kann dann beispielsweise ein Öl sein.
Der Kühlkreislauf 41 kann beispielsweise dadurch eine thermische Kopplung mit den Nutzeinheiten 14 vorsehen, dass die Nutzeinheiten 14 in Ebenen 46 angeordnet sind und in dazwischenliegenden Zwischenebenen 47 der Kühl- kreislauf 41 geführt ist.
Mittels des Kühlkreislaufs 41 kann auch eine vorrichtungsexterne Einrichtung, beispielsweise die zumindest eine Ladestation 1 1 , gekühlt werden. Hierzu kann eine Wärmeübertragungseinrichtung 48, beispielsweise ein Rohrsystem oder Schlauchsystem, die externe Einrichtung mit dem Kühlkreislauf 41 koppeln.
Die mittels des Kühlkreislaufs 41 gesammelte Wärme kann auch an eine vorrichtungsexterne andere Einrichtung 49, beispielsweise ein Gebäude, abgeführt werden, um in dieser Einrichtung 49 Wärme bereitzustellen, also Heizleistung. Hierdurch kann z.B. ein Gebäude geheizt werden, in welchem ein Benutzer wartet, während sein Elektrofahrzeug 12 mit elektrischer Energie aufgeladen wird. Mit der Wärmeleistung aus der Energieliefervorrichtung 10 kann auch ein Wandlungsprozess zum Erzeugen von Kälte betrieben werden. Damit kann dann wiederum Kühlleistung in einem Gebäude bereitgestellt werden. Steht die Energieliefervorrichtung 10 z.B. an einer Straße an einem Rastplatz, so kann in einer Raststation oder Tankstelle mittels der Kühlleistung eine Klimatisierung und/oder ein Gefrierfach betrieben werden.
Im Folgenden ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Eine Energieliefervorrichtung in Form eines Batteriesystems stellt eine Vielzahl von Batteriemodulen als Nutzeinheiten bereit, von denen jedes für sich individuell, unabhängig von den anderen Batteriemodulen mittels Halbleiterschaltern von dem Schaltungsverbund entkoppelt oder getrennt werden kann (Abschalten und Überbrücken). Jedes Batteriemodul wird durchgehend individuell auf seinen SoH (State of Health) überwacht, um eine Überlastung / einen drohenden Ausfall erkennen und das Batteriemodul vorzeitig abschalten zu können. Auch Maßnahmen zur Schonung (Wear-Leveling, Lastverteilung) können vorgesehen sein.
Es gibt aber keine individuelle Schutzmaßnahme, um im Falle eines Brandes eines Batteriemoduls dieses individuell zu löschen. Stattdessen ist eine pauschale Löscheinrichtung vorgesehen, die nur den gesamten Schaltungsverbund mit Löschflüssigkeit beaufschlagen kann.
Somit wird auf eine individuelle Überwachung / Prävention, aber nur auf eine globale / pauschale Löschmaßnahme gesetzt.
Die Batteriemodule sind in einem wasserdichten Container angeordnet. Es kann ein Tank oder eine Sprinkleranlage (Verrohrungssystem) zum Bereitstellen der Löschflüssigkeit vorgesehen sein. Es kann ein Anschluss zum Abpumpen von Löschflüssigkeit (Ventil, C-Rohr) vorgesehen sein. Die Löschflüssigkeit kann Wasser sein. Der Container ist auch thermisch isoliert, um eine optimale Betriebstemperatur für die Batteriemodule halten zu können. Somit ist in dem Container ein thermisch monolithischer Raum (durch Isolierung) gebildet. Zum Einstellen der Temperatur kann eine Selbst-Erwärmung durch Energie-Umladung zwischen den Batteriemodulen vorgesehen sein. Abwärme von Batteriemodulen / Stromschienen / AC/DC-Wandlern kann über einen Kühlkreislauf (z.B. getrennter Kreislauf mit Öl), von den Batteriemodulen / aus dem Raum abgeführt werden. Die Wärmeenergie kann (über Wärmetauscher) in der Löschflüssigkeit im Tank gespeichert und/oder aus dem Container herausgeführt werden, um z.B. ein Gebäude zu heizen. Mittels der bereitgestellten Wärme werden kann z.B. Kühlleistung für eine Klimatisierung / Kühlung bereitgestellt werden. So kann die Energieliefervorrichtung z.B. als Stationärspeicher auf einer Raststätte an einer Autobahn zum Aufladen von Traktionsbatterien elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen betrieben werden und währenddes- sen mittels der abgeführten Wärme Klimatisierungsleistung (z.B. Wärmeleistung und/oder Kühlleistung) bereitgestellt werden. Die Kühlleistung kann auch für das eigentliche Aufladen bei einem sogenannten Schnellladevorgang (Ladeleistung größer als 10 kW) zum Kühlen der Traktionsbatterie bereitgestellt werden.
Der Container kann ein gängiger 40'-ISO-Container sein. Der Tank für die Löschflüssigkeit kann als ein zweiter Container oben aufgesetzt sein (30.0001). Hierdurch kann die Löschflüssigkeit selbstständig aufgrund der Schwerkraft durch Ventile hindurch zu den Batteriemodulen fließen. Durch Vorsehen mehrerer Ventile im Container ergibt sich ein Sprinklereffekt. Die Ventile sind hierzu über die gesamte Decke des Containers verteilt angeordnet. Die Ventile können über ein Verrohrungssystem mit der Löschflüssigkeit versorgt werden. Es kann auch ausschließlich das Verrohrungssystem (ohne Endventile) zum Verteilen vorgesehen sein. Die Zuführung der Löschflüssig- keit kann auch auf mehreren Ebenen / Höhen, erfolgen, um z.B. Schwelbrände am Boden zu Kühlen / zu Löschen.
Die Löschflüssigkeit kann auch über mehrere Tanks verteilt sein, um bei einem Brand eines Containers dann die Löschflüssigkeit umzuschichten/ umzupumpen, oder es kann ein Tank für mehrere Container bereitgestellt sein,
s
Die Temperatur im Container kann durch Umladen von Energie zwischen den Strängen erhöht werden, indem Verlustwärme in den Stromschienen erzeugt wird. Insbesondere Stromschienen aus Aluminium sind wg. ihres spezifischen elektr. Widerstands geeignet. Bei Außentemperaturen unterhalb einer optimalen Betriebstemperatur der Nutzeinheiten (z.B. hat Lithium- Ionen-Technologie eine eingeschränkte Kaltladefähigkeit, d.h. die mögliche Ladeleistung sinkt mit Temperatur) kann die Temperatur im Container auf die optimale Betriebstemperatur oder in einem vorbestimmten Temperaturbereich gehalten werden. Die Löschflüssigkeit kann ein Frostschutzmittel enthalten, um auch ohne Verlustleistung aus dem Container (z.B. bei Transport oder Ausfall des Containers) bei Frost flüssig zu bleiben. Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein Thermoma- nagement und ein Sicherheitskonzept für eine Energieliefervorrichtung bereitgestellt werden können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Elektrische Energieliefervorrichtung (10) mit einer Vielzahl von Nutzeinheiten (14), von denen jede dazu eingerichtet ist, elektrische Energie zu erzeugen oder zwischenzuspeichern oder dynamisch umzuverteilen, wobei eine Steuereinrichtung (23) dazu eingerichtet ist, einen Energieaustausch zwischen der Energieliefervorrichtung (10) einerseits und mehreren mit der Energieliefervorrichtung gekoppelten Komponenten (1 1 ) andererseits zu steuern, wobei jede der Komponenten (1 1 ) ein Gerät oder eine Energiequelle darstellt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinrichtung (23) dazu eingerichtet ist, bei jeder Nutzeinheit (14) individuell eine vorbestimmte Betriebsgröße zu überwachen und hierdurch eine Überlastung und/oder einen drohenden Ausfall gemäß einem vorbestimmten Abschaltkriterium (25) zu erkennen und die Nutzeinheit (14) in diesem Fall unabhängig von den übrigen Nutzeinheiten (14) abzuschalten, wobei aber im Falle eines Kurzschlusses und/oder Brandes einer einzelnen der Nutzeinheiten (14) eine pauschale Löschmaßnahme vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, mehrere o- der alle der Nutzeinheiten (14) mittels einer Löscheinrichtung (27) mit einer Löschflüssigkeit (28) zu beaufschlagen.
Energieliefervorrichtung (10) nach Anspruch 1 , wobei jede Nutzeinheit (14) jeweils zumindest eine Batteriezelle, insbesondere ein Batteriezellenmodul oder einen Verbund mehrerer Batteriezellenmodule, und/oder zumindest eine Brennstoffzelle und/oder zumindest ein Solarpaneel und/oder zumindest einen Kondensator und/oder einen Generator um- fasst.
Energieliefervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Löscheinrichtung (27) zumindest einen oberhalb der Nutzeinheiten (14) angeordneten Tank (29) für die Löschflüssigkeit (28) und/oder eine Sprinkleranlage (35) zum Bereitstellen der Löschflüssigkeit (28) umfasst.
4. Energieliefervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Verteilerrohrsystem vorgesehen ist, das dazu eingerichtet ist, die Löschflüssigkeit in der Energieliefervorrichtung mittels Schläuchen und/oder Rohren (36) auf unterschiedliche Ebenen (37) in der Energieliefervorrichtung (10) und/oder zwischen den Nutzeinheiten (14) zu verteilen.
Energieliefervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nutzeinheiten (14) in einem wasserdichten Container (30) angeordnet sind.
Energieliefervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Löschflüssigkeit (28) ein Frostschutzmittel aufweist.
Energieliefervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Kühlkreislauf (41 ) zur Wärmeabfuhr aus den Nutzeinheiten (14) und/oder aus einer Stromschienenanordnung (18) der Energieliefervorrichtung (10) bereitgestellt ist und der Kühlkreislauf (41 ) dazu eingerichtet ist, die Löschflüssigkeit (28) in dem Kühlkreislauf (41 ) umzuwälzen und/oder Wärmeenergie von den Nutzeinheiten (14) mittels eines Kühlmediums (43) in die Löschflüssigkeit (28) zu übertragen.
Energieliefervorrichtung (10) nach Anspruch 7, wobei der Kühlkreislauf (41 ) mit einer Wärmeübertragungseinrichtung (48) gekoppelt ist, welche dazu eingerichtet ist, Wärmeenergie zwischen der Energieliefervorrichtung (10) und einer vorrichtungsexternen Einrichtung (1 1 , 49) zu übertragen.
Energieliefervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nutzeinheiten (14) mit einer thermischen Isoliereinrichtung (38) gegenüber einer Umgebung (31 ) der Energieliefervorrichtung (10) isoliert sind. 10. Energieliefervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Stromschienen (17) der Energieliefervorrichtung (10) aus Aluminium oder Kupfer gebildet sind und thermisch mit den Nutzeinheiten (14) gekoppelt sind, wobei die Steuereinrichtung (23) dazu eingerichtet ist, durch Umladen von elektrischer Energie zwischen den Nutz- einheiten (14) über die Stromschienen (17) eine Heizleistung (40) für die Nutzeinheiten (14) zu erzeugen.
PCT/EP2018/063111 2017-06-23 2018-05-18 Elektrische energieliefervorrichtung mit löscheinrichtung WO2018233955A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017210615.8A DE102017210615A1 (de) 2017-06-23 2017-06-23 Elektrische Energieliefervorrichtung mit Löscheinrichtung
DE102017210615.8 2017-06-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018233955A1 true WO2018233955A1 (de) 2018-12-27

Family

ID=62567595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/063111 WO2018233955A1 (de) 2017-06-23 2018-05-18 Elektrische energieliefervorrichtung mit löscheinrichtung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017210615A1 (de)
WO (1) WO2018233955A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111152679A (zh) * 2020-01-03 2020-05-15 前海中电联享科技(深圳)有限公司 一种智能防控型充电桩系统

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019127014B4 (de) * 2019-10-08 2021-09-16 ELOGplan GmbH Wannenförmiger Behälter zur Aufnahme von HV-Batterien und/oder E-Fahrzeugen und Verfahren zu dessen Betrieb
DE102021205732A1 (de) 2021-06-07 2022-12-08 Commeo Gmbh Bipolares Akkumulatorsystem
DE102021118862A1 (de) 2021-07-21 2023-02-16 Fogtec Brandschutz Gmbh Schutzvorrichtung für Energiespeicher
DE102022201140A1 (de) 2022-02-03 2023-08-03 Volkswagen Aktiengesellschaft Gleichstrom-Ladestation, Verfahren zum Betreiben einer Gleichstrom-Ladestation und Wechselstrom-Ladestation
TWI818666B (zh) * 2022-08-10 2023-10-11 台泥儲能科技股份有限公司 儲能設備及其滅火方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5610802A (en) 1995-05-23 1997-03-11 Zb B Technologies, Inc. Compact energy storage system
US7087327B2 (en) 2002-05-16 2006-08-08 Ballard Power Systems Inc. Electric power plant with adjustable array of fuel cell systems
DE102010055614A1 (de) * 2010-12-22 2012-06-28 Daimler Ag Batteriegehäuse zur Aufnahme von Batterieeinzelzellen
US8313850B1 (en) * 2012-03-29 2012-11-20 Tesla Motors, Inc. Method for detecting battery thermal events via battery pack pressure monitoring
US20120326668A1 (en) * 2011-06-27 2012-12-27 Bloom Energy Corporation Electrical vehicle charging using fuel cell system
DE102013018408A1 (de) * 2013-11-02 2015-05-07 Daimler Ag Batterie mit einer Mehrzahl von Batterieeinzelzellen
DE102014214313A1 (de) * 2014-07-23 2016-01-28 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Erwärmung einer Batterie sowie Batterie, Batteriesystem und Fahrzeug
DE102015220601A1 (de) * 2015-10-22 2017-04-27 Robert Bosch Gmbh Einleitungsvorrichtung für Kühl- oder Löschmittel in ein Batteriepack

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008010971A1 (de) * 2008-02-25 2009-08-27 Robert Bosch Gmbh Schutzsystem für Batteriemodule
US8092081B2 (en) * 2009-05-28 2012-01-10 Tesla Motors, Inc. Battery thermal event detection system using an optical fiber
US9306247B2 (en) * 2013-12-18 2016-04-05 Atieva, Inc. Method of detecting battery pack damage
DE102014219720B4 (de) * 2014-09-29 2020-07-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Batterie und Verfahren zu deren Betrieb

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5610802A (en) 1995-05-23 1997-03-11 Zb B Technologies, Inc. Compact energy storage system
US7087327B2 (en) 2002-05-16 2006-08-08 Ballard Power Systems Inc. Electric power plant with adjustable array of fuel cell systems
DE102010055614A1 (de) * 2010-12-22 2012-06-28 Daimler Ag Batteriegehäuse zur Aufnahme von Batterieeinzelzellen
US20120326668A1 (en) * 2011-06-27 2012-12-27 Bloom Energy Corporation Electrical vehicle charging using fuel cell system
US8313850B1 (en) * 2012-03-29 2012-11-20 Tesla Motors, Inc. Method for detecting battery thermal events via battery pack pressure monitoring
DE102013018408A1 (de) * 2013-11-02 2015-05-07 Daimler Ag Batterie mit einer Mehrzahl von Batterieeinzelzellen
DE102014214313A1 (de) * 2014-07-23 2016-01-28 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Erwärmung einer Batterie sowie Batterie, Batteriesystem und Fahrzeug
DE102015220601A1 (de) * 2015-10-22 2017-04-27 Robert Bosch Gmbh Einleitungsvorrichtung für Kühl- oder Löschmittel in ein Batteriepack

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111152679A (zh) * 2020-01-03 2020-05-15 前海中电联享科技(深圳)有限公司 一种智能防控型充电桩系统

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017210615A1 (de) 2018-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018233955A1 (de) Elektrische energieliefervorrichtung mit löscheinrichtung
EP3527422A1 (de) Ladesystem mit integriertem kühlmittelspeicher
DE10202807B4 (de) Vorrichtung zur Temperierung von Hochleistungs-Sekundärbatterien für Fahrzeuganwendungen
DE102013002847B4 (de) Batterieanordnung für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Batterieanordnung
WO2013182288A1 (de) Energieversorgungsvorrichtung mit einer ersten leistung sowie verfahren zum betrieb dieser energieversorgungsvorrichtung
CH713923B1 (de) Ladesystem für Elektrofahrzeuge.
US20210131248A1 (en) Load leveling power storage system for electric hydraulic fracturing
EP3103182B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum beschalten eines batteriemanagementsystems
DE102013019373B4 (de) Verfahren zum Betreiben von aus Kraftfahrzeugen ausgebauten Traktionsbatterien in einer stationären Anlage, elektrische Energiepuffervorrichtung für eine stationäre Anlage und Batterieprüfstand
DE102013012164A1 (de) Traktions-Batteriesystem und Verfahren zum Erwärmen einer Hochvolt-Batterie eines Traktions-Batteriesystems
WO2018233956A1 (de) Elektrische energieliefervorrichtung mit einer vielzahl von nutzeinheiten, die zu strängen verschaltet sind, sowie verfahren zum betreiben der energieliefervorrichtung
WO2018233954A1 (de) Elektrische energieliefervorrichtung mit stromschienenmatrix sowie verfahren zum betreiben der energieliefervorrichtung
DE102010013000A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energieerzeugungssystems in einem Fahrzeug
DE102017210611A1 (de) Elektrische Energieliefervorrichtung mit einer Stromschienenmatrix sowie Verfahren zum Betreiben der Energieliefervorrichtung
WO2016082862A1 (de) Kühlvorrichtung
EP3036790B1 (de) Thermisches speichersystem mit hochtemperaturbatterie
EP1848058B1 (de) Stromversorgungssystem mit Reformer-Brennstoffzellen-System und Gleichspannungswandler
WO2012143152A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur homogenisierung der temperaturverteilung fluidtemperierter körper
DE102018215777B4 (de) Steuer/Regelmodul für ein Steuer/Regel-System für ein Stromnetz
EP2293405A1 (de) Freizeitfahrzeug
WO2022152545A1 (de) Vorrichtung zum antreiben eines kraftfahrzeugs und zugehöriges verfahren
EP4088357B1 (de) Netzstabilisierung elektrischer netze mittels temperierter elektrischer speicher
EP3029384A1 (de) Dezentrales klimagerät mit einem im innenraumgerät angeordneten latentwärmespeicher
DE102015012108A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellen-Batterie-Hybridfahrzeugs
DE102022121873B3 (de) Thermisches Koppelmodul, thermisches Koppelungssystem und Verfahren zur Wärmeübertragung zwischen mindestens einem elektrischen Energiespeicher und mindestens einem Wärmeabnehmer

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: 18730231

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18730231

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1