WO2022129061A1 - Schaltung von festen und wechsel-akkus - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a device and a method for switching fixed and removable batteries and a method thereto.
- Electric vehicles which are operated with batteries, in particular accumulators (accumulators), are known in the prior art.
- DE 10 2019 113 137 A1 describes an energy supply system for an electrically driven motor vehicle.
- DE 10 2011 118 976 A1 discloses a motor vehicle with an electric drive device.
- An electric vehicle may include fixed batteries and removable batteries. Replacement batteries are arranged in such a way that they can be removed and installed in an electric vehicle in just a few simple steps.
- One task is therefore to provide a device and a method by which a combination of fixed and exchangeable batteries can also be operated effectively in regions with high temperatures.
- a system for supplying energy to an electrically driven vehicle comprising: power electronics for controlling at least one electric motor for driving the vehicle, a permanently installed battery, in particular an accumulator, a replaceable battery, in particular an accumulator, a memory for Storage of current and/or historical temperature data and a switching mechanism for connecting the built-in battery and the replaceable battery to the power electronics, the switching mechanism comprising the switching states: a first switching state in which the built-in battery is connected to the power electronics, a second Switching state in which the replaceable battery is connected to the power electronics and a third switching state in which the built-in battery and the replaceable battery is connected to the power electronics, the first or the second or the third Switching state is selected depending on the content of the memory.
- the batteries are switched on according to the current or historical temperatures of the area of operation of the electric vehicle. For example, if the temperatures in the action area are moderate in the mornings and evenings, the replacement batteries, which are more difficult to cool, are preferably used in the mornings and evenings. The built-in batteries, which are easier to cool, can then be used in the midday hours. If, on the other hand, the temperatures are rather moderate at midday, the replaceable batteries can be used at midday and the solid batteries, which are easier to heat, are used in the morning and evening.
- a vehicle comprising a system according to any one of claims 1 to 9, wherein the outside temperature is the outside temperature of the vehicle.
- a system is made available, the system having a temperature sensor for determining an outside temperature and/or data from the temperature sensor being stored in the memory.
- a system is provided, the system being operated in the first switching state if, according to the current or historical data, a high outside temperature can be assumed and the system being operated in the second switching state if according to the current or historical data a low outside temperature can be assumed.
- a system is made available, the system being operated in the third switching state if an average outside temperature can be assumed according to the current or historical data.
- low temperature less than 5° Celsius is, in particular a low temperature being less than 0° Celsius, in particular a low temperature being less than -5° Celsius.
- a system wherein a high temperature is greater than 25° Celsius, wherein in particular a high temperature is greater than 35° Celsius, wherein very particularly a high temperature is greater than 50° Celsius.
- an average temperature is between 5° Celsius and 25° Celsius.
- a system is made available, the system being operated in the second and/or third switching state at generally high outside temperatures in the morning and evening and/or the system being operated in the first and/or third switching state at midday when outside temperatures are generally high is operated.
- a system is made available, the system being operated in the first and/or third switching state in the mornings and evenings when outside temperatures are generally low and/or the system being operated in the second and/or third switching state at midday when outside temperatures are generally low becomes.
- One idea of the invention is to manage the use of a combination of permanently installed and replaceable batteries in such a way that the electric vehicle in question has a long range even in regions with high temperatures or in regions with widely fluctuating temperatures.
- Fig. 1 an electric vehicle 3 in a side view with built-in batteries 1 and exchangeable batteries 2 and
- Fig. 1 shows an electric vehicle 3 with permanently installed batteries 1 and exchangeable batteries 2.
- the advantage of the exchangeable batteries is that they can be changed quickly if they are empty, and instead of the empty batteries 2 fully charged batteries 2 can be used. As a result, it is not necessary to wait for the batteries 2 to be charged in order to be able to put the electric vehicle 3 in question back into operation.
- the disadvantage is that cooling or heating to the required operating temperatures is more difficult with exchangeable batteries. That is the advantage of permanently installed batteries, because they can be cooled very easily, for example. In particular, the very effective fluid/air/liquid/water cooling is basically only possible with permanently installed batteries 1 .
- Fig. 2 shows a plan view of the electric vehicle 3 with the permanently installed batteries 1 and the replaceable batteries 2.
- Accumulators are rechargeable batteries. In addition to accumulators, there are also batteries that are only suitable for single use. In electric vehicles, as a rule. LIST OF REFERENCE MARKS
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Abstract
Die Beschreibung umfasst ein System zur Energieversorgung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, umfassend: eine Leistungselektronik zum Steuern zumindest eines Elektromotors zum Antrieb des Fahrzeugs, eine fest eingebaute Batterie (1), insbesondere Akkumulator, eine wechselbare Batterie (2), insbesondere Akkumulator, einen Speicher zur Ablage von aktuellen und/oder historischen Temperaturdaten und ein Schaltwerk zum Verbinden der fest eingebauten Batterie und der wechselbaren Batterie mit der Leistungselektronik, wobei das Schaltwerk die Schaltzustände umfasst: einen ersten Schaltzustand, bei dem die fest eingebaute Batterie mit der Leistungselektronik verbunden ist, einen zweiten Schaltzustand, bei dem die wechselbare Batterie mit der Leistungselektronik verbunden ist und einen dritten Schaltzustand, bei dem die fest eingebaute Batterie und die wechselbare Batterie mit der Leistungselektronik verbunden ist.
Description
Schaltung von festen und Wechsel-Akkus
BESCHREIBUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schalten von festen und Wechsel-Akkus und ein Verfahren dazu.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Im Stand der Technik sind Elektro-Fahrzeuge bekannt, die mit Batterien, insbesondere Akkumulatoren (Akkus) betrieben werden. Insbesondere beschreibt die DE 10 2019 113 137 A1 ein Energieversorgungssystem für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug. Das Dokument DE 10 2011 118 976 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Antrieb svorrichtung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Reichweite und Fahrgeschwindigkeit eines Elektro-Fahrzeugs wird von dessen Batterien bestimmt. Die Batterien und deren optimaler Einsatz spielen daher eine entscheidende Rolle. Ein Elektrofahrzeug kann fest eingebaute Batterien und Wechselbatterien umfassen. Wechselbatterien sind derart angeordnet, dass sich deren Aus- und Einbau in ein Elektrofahrzeug durch wenige Handgriffe bewerkstelligen lässt.
Eine Kühlung bzw. Klimatisierung einer Batterie kann die Ladekapazität einer
Batterie erheblich steigern. Die Klimatisierung bzw. Kühlung von fest eingebauten
Batterien stellt sich als erheblich leichter dar, als die Klimatisierung von Wechselbatterien. Insbesondere eine effektive Fluid-/Luft-/Flüssigkeits- /Wasserkühlung kann nur bei fest eingebauten Batterien vorgenommen werden. Fest eingebaute Batterien eignen sich daher eher dazu im Vergleich zu Wechsel-Akkus in Regionen mit hohen Temperaturen, beispielsweise in Afrika oder Indien, eingesetzt zu werden.
Eine Aufgabe ist daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, durch das eine Kombination von festen und Wechsel-Akkus auch in Regionen mit hohen Temperaturen effektiv betrieben werden.
Als erster Aspekt der Erfindung wird ein System zur Energieversorgung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs zur Verfügung gestellt, umfassend: eine Leistungselektronik zum Steuern zumindest eines Elektromotors zum Antrieb des Fahrzeugs, eine fest eingebaute Batterie, insbesondere Akkumulator, eine wechselbare Batterie, insbesondere Akkumulator, einen Speicher zur Ablage von aktuellen und/oder historischen Temperaturdaten und ein Schaltwerk zum Verbinden der fest eingebauten Batterie und der wechselbaren Batterie mit der Leistungselektronik, wobei das Schaltwerk die Schaltzustände umfasst: einen ersten Schaltzustand, bei dem die fest eingebaute Batterie mit der Leistungselektronik verbunden ist, einen zweiten Schaltzustand, bei dem die wechselbare Batterie mit der Leistungselektronik verbunden ist und einen dritten Schaltzustand, bei dem die fest eingebaute Batterie und die wechselbare Batterie mit der Leistungselektronik verbunden ist, wobei der erste oder der zweite oder der dritte Schaltzustand in Abhängigkeit vom Inhalt des Speichers gewählt wird.
Erfindungsgemäß werden die Batterien entsprechend der aktuellen oder historischen Temperaturen des Aktionsgebiets des Elektrofahrzeugs zugeschaltet. Bestehen beispielsweise morgens und abends am Aktionsgebiet gemäßigte Temperaturen, so werden morgens und abends bevorzugt die schlechter zu kühlenden Wechselbatterien eingesetzt. In den Mittagsstunden können dann die leichter zu kühlenden fest eingebauten Batterien verwendet werden. Ist es andererseits so, dass mittags eher gemäßigte Temperaturen bestehen, können mittags die Wechsel-Akkus verwendet
werden und morgens und abends die festen Batterien eingesetzt werden, die leichter zu erwärmen sind.
Als zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt, umfassend ein System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Außentemperatur die Außentemperatur des Fahrzeugs ist.
Beispielhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein System zur Verfügung gestellt, wobei das System einen Temperatursensor zur Feststellung einer Außentemperatur aufweist und/oder wobei Daten des Temperatursensors im Speicher abgelegt werden.
Mit einem Temperatursensor und einem Speicher zum Ablegen der Daten des Temperatursensors können historische Daten zur Bestimmung des erforderlichen Schaltzustands gesammelt werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein System zur Verfügung gestellt, wobei das System im ersten Schaltzustand betrieben wird, falls gemäß den aktuellen oder den historischen Daten von einer hohen Außentemperatur auszugehen ist und, wobei das System im zweiten Schaltzustand betrieben wird, falls gemäß den aktuellen oder den historischen Daten von einer niedrigen Außentemperatur auszugehen ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Verfügung gestellt, wobei das System im dritten Schaltzustand betrieben wird, falls gemäß den aktuellen oder den historischen Daten von einer mittleren Außentemperatur auszugehen ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein
System zur Verfügung gestellt, wobei eine niedrige Temperatur kleiner als 5° Celsius
ist, wobei insbesondere eine niedrige Temperatur kleiner als 0° Celsius ist, wobei ganz besonders eine niedrige Temperatur kleiner als - 5° Celsius ist.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein System zur Verfügung gestellt, wobei eine hohe Temperatur größer als 25° Celsius ist, wobei insbesondere eine hohe Temperatur größer als 35° Celsius ist, wobei ganz besonders eine hohe Temperatur größer als 50° Celsius ist.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein System zur Verfügung gestellt, wobei eine mittlere Temperatur zwischen 5° Celsius und 25° Celsius ist.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein System zur Verfügung gestellt, wobei das System bei generell hohen Außentemperaturen morgens und abends im zweiten und/oder dritten Schaltzustand betrieben wird und/oder wobei das System bei generell hohen Außentemperaturen mittags im ersten und/oder dritten Schaltzustand betrieben wird.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein System zur Verfügung gestellt, wobei das System bei generell tiefen Außentemperaturen morgens und abends im ersten und/oder dritten Schaltzustand betrieben wird und/oder wobei das System bei generell tiefen Außentemperaturen mittags im zweiten und/oder dritten Schaltzustand betrieben wird.
Als eine Idee der Erfindung kann angesehen werden, den Einsatz einer Kombination von fest eingebauten und Wechsel-Akkus derart zu managen, dass sich auch in Regionen mit hohen Temperaturen oder in Regionen mit stark schwankenden Temperaturen eine hohe Reichweite für das betreffende Elektrofahrzeug ergibt.
Die einzelnen Merkmale können selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich. Es zeigen
Fig. 1 ein Elektrofahrzeug 3 in einer Seitenansicht mit fest eingebauten Batterien 1 und Wechselbatterien 2 und
Fig. 2 dasselbe Elektrofahrzeug 3 in einer Draufsicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Fig. 1 zeigt ein Elektrofahrzeug 3 mit fest eingebauten Batterien 1 und Wechsel- Akkus 2. Vorteilhaft bei den Wechsel-Akkus ist es, dass diese schnell gewechselt werden können, falls sie leer sind, und statt den leeren Batterien 2 voll-aufgeladene Batterien 2 eingesetzt werden können. Hierdurch ist es nicht erforderlich, dass darauf gewartet werden muss, dass die Batterien 2 aufgeladen werden, um das betreffende Elektrofahrzeug 3 wieder in Betrieb nehmen zu können. Nachteilig ist, dass die Kühlung bzw. Erwärmung auf erforderliche Betriebstemperaturen bei Wechsel- Akkus sich schwieriger gestaltet. Das ist der Vorteil der fest eingebauten Batterien, denn diese können sehr einfach beispielsweise gekühlt werden. Insbesondere die sehr effektive Fluid-/Luft-/Flüssigkeits-/Wasserkühlung ist im Grunde nur bei fest eingebauten Batterien 1 möglich.
Fig. 2 zeigt in einer Draufsicht das Elektrofahrzeug 3 mit den fest eingebauten Batterien 1 und den Wechselbatterien 2.
Akkumulatoren sind Batterien, die wieder aufladbar sind. Neben Akkumulatoren gibt es außerdem Batterien, die nur für einen einmaligen Gebrauch geeignet sind. In Elektrofahrzeugen werden in aller Regel.
LISTE DER BEZUGSZEICHEN
1 fest eingebaute Batterie bzw. Batterien
2 wechselbare Batterie bzw. Batterien/ Wechsel-Akku bzw. Wechsel-Akku 3 Elektrofahrzeug
Claims
1. System zur Energieversorgung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, umfassend: eine Leistungselektronik zum Steuern zumindest eines Elektromotors zum
Antrieb des Fahrzeugs, eine fest eingebaute Batterie (1), insbesondere Akkumulator, eine wechselbare Batterie (2), insbesondere Akkumulator, einen Speicher zur Ablage von aktuellen und/oder historischen Temperaturdaten und ein Schaltwerk zum Verbinden der fest eingebauten Batterie und der wechselbaren Batterie mit der Leistungselektronik, wobei das Schaltwerk die Schaltzustände umfasst: einen ersten Schaltzustand, bei dem die fest eingebaute Batterie mit der Leistungselektronik verbunden ist, einen zweiten Schaltzustand, bei dem die wechselbare Batterie mit der Leistungselektronik verbunden ist und einen dritten Schaltzustand, bei dem die fest eingebaute Batterie und die wechselbare Batterie mit der Leistungselektronik verbunden ist, wobei der erste oder der zweite oder der dritte Schaltzustand in Abhängigkeit vom Inhalt des Speichers gewählt wird.
2. System nach Anspruch 1, wobei das System einen Temperatursensor zur Feststellung einer Außentemperatur aufweist und/oder wobei Daten des Temperatursensors im Speicher abgelegt werden.
3. System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das System im ersten Schaltzustand betrieben wird, falls gemäß den aktuellen oder den historischen Daten von einer hohen Außentemperatur auszugehen ist und, wobei das System im zweiten Schaltzustand betrieben wird, falls gemäß den aktuellen oder den historischen Daten von einer niedrigen Außentemperatur auszugehen ist.
4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System im dritten Schaltzustand betrieben wird, falls gemäß den aktuellen oder den historischen Daten von einer mittleren Außentemperatur auszugehen ist.
5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine niedrige Temperatur kleiner als 5° Celsius ist, wobei insbesondere eine niedrige Temperatur kleiner als 0° Celsius ist, wobei ganz besonders eine niedrige Temperatur kleiner als - 5° Celsius ist.
6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine hohe Temperatur größer als 25° Celsius ist, wobei insbesondere eine hohe Temperatur größer als 35° Celsius ist, wobei ganz besonders eine hohe Temperatur größer als 50° Celsius ist.
7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine mittlere Temperatur zwischen 5° Celsius und 25° Celsius ist.
8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System bei generell hohen Außentemperaturen morgens und abends im zweiten und/oder dritten Schaltzustand betrieben wird und/oder wobei das System bei generell hohen Außentemperaturen mittags im ersten und/oder dritten Schaltzustand betrieben wird.
9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System bei generell tiefen Außentemperaturen morgens und abends im ersten und/oder dritten Schaltzustand betrieben wird und/oder wobei das System bei generell tiefen Außentemperaturen mittags im zweiten und/oder dritten Schaltzustand betrieben wird.
10. Fahrzeug umfassend ein System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Außentemperatur die Außentemperatur des Fahrzeugs ist.
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