DE4411842A1 - Batterieladestation - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Laden von Batterien und insbesondere auf eine Straßen-Ladestation, in der ver­ brauchte Antriebskraftquellen von Elektrofahrzeugen konti­ nuierlich wiederaufgeladen und gebrauchsbereit vorrätig ge­ halten werden.

Die Antriebskraftquelle für Elektrofahrzeuge besteht aus einer Vielzahl von Akkumulatorbatterien, und während die einzelne Batterie so ausgebildet ist, daß sie von Hand ge­ handhabt werden kann, nimmt das gesamte Kraftpaket insge­ samt einen wesentlichen Teil des Gesamtgewichts und -volu­ mens des Fahrzeugs ein. Die Batteriekapazität begrenzt den Fahrradius des Elektrofahrzeugs, und für das Aufladen ver­ brauchter Batterien muß das Fahrzeug an stationäre Strom­ steckdosen angeschlossen werden, wodurch das Fahrzeug wäh­ rend der Aufladedauer, die mehrere Stunden beträgt, nicht einsatzfähig ist. Schnelladesysteme können diese Stillege­ zeiten verringern helfen, da sie ein Aufladen in einer Zeit von einigen zig-Minuten ermöglichen, aber nur bis zu etwa 60% der vollen Ladekapazität der Batterie und nur auf Ko­ sten einer sehr hohen Spannung und Stromzuführung, was zu Risiken und einer Verkürzung der Batterielebensdauer führt. Batterieaustauschsysteme, die ebenfalls studiert werden, leiden unter dem Fehlen von Unterstützungstechnologie, ins­ besondere zum effizienten Recycling von ausgewechselten Batterien.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung zum Aufladen von Batterien einzeln oder in Gruppen, wie z. B. in einem Kraftpaket od. dgl., sowohl auf dem Fahrzeug als auch getrennt von diesem.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Speichersystems, mit dem eine Vielzahl von geladenen Batterien zur jederzeitigen Abgabe bereitgehalten werden können.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer raumsparenden Straßenstation, in der die Lade- und Lage­ rungsfunktionen gleichzeitig ausgeführt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine neuar­ tige Vorrichtung zum Lagern und gleichzeitigen Aufladen von Batterien vor, mit vertikalen Kettenförderern, Korbgondeln, elektrischen Verteileinrichtungen längs der Förderketten, und einem hohlen Turm, der diese Einrichtungen trägt und umschließt. Batterien werden auf der Gondel abgelegt, die an einer Stange aufgehängt ist, die quer zu einem Paar von Förderern verläuft und von diesen getragen wird. Über die Enden der Stangen, die Kontakt mit einem Verteiler halten, wird Ladestrom kontinuierlich einer großen Anzahl von Bat­ terien zugeführt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt der Lade- und Lagervorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung von Batterien während des Ladens zusammen mit den zum Ladestromkreis ge­ hörenden Teilen.

Fig. 3 zeigt eine Modifikation der elektrischen Kontakte 12a von Fig. 2.

Fig. 4 zeigt eine Modifikation der Verteiler 9a und 9b von Fig. 2.

Fig. 1 zeigt in schematischem Längsschnitt ein paar verti­ kal angeordneter Gelenkketten 5, die um passende Kettenrä­ der 3 und 4 umlaufen. Einander gegenüberstehende Ketten­ glieder sind in Abständen durch querverlaufende Hohlstäbe 6 verbunden, die in Lagerkonsolen 7 gehalten sind, die fest an den Kettengliedern befestigt sind. An den einzelnen Stä­ ben 6 sind rahmenförmige Gondeln 8 aufgehängt, wobei jede Gondel ihre Last, d. h. die Batterien 15, auch bei der Um­ laufbewegung horizontal hält.

Zwei Stromschienen 9a und (nicht dargestellt) 9b aus elek­ trisch leitfähigem Material sind an der Außenseite neben den Förderketten 5 angeordnet und bilden geschlossene Schleifen von identischer Form wie die Umlaufbahn der Stäbe 6. Stromkabel (nicht dargestellt) die in ein Turmgebäude (1) laufen dienen zur Stromversorgung der Stromschienen 9a und 9b, die damit eine Anode bzw. eine Kathode bilden, und ebensoviele Ladestromkreise, wie angeschlossene Batterien 15 auf den Gondeln 8 vorhanden sind, werden über die Enden der Stäbe 6 geschlossen, die über die Ketten vorstehen und in ständigem Kontakt mit den Stromschienen 9a und 9b gehal­ ten werden, so daß ein kontinuierlicher Ladevorgang unab­ hängig von der Position oder Bewegung der Batterien 15 mög­ lich ist.

Das Turmgebäude 1 enthält auch einen üblichen Antriebsme­ chanismus (nicht dargestellt) für die Kettenräder 3 oder 4. Das Turmgebäude 1 ist mit Solarmodulen 16 und an seiner Spitze mit einer Kollektoreinheit 19 versehen, in der beim Laden der Batterien entstehende Gase und Wärme aufgefangen und recycliert werden. Auf Bodenniveau befindet sich eine Türe 17, durch die die Batterien 15 beschickt oder entnom­ men werden. Das Turmgebäude 1 kann über einer Baugrube 18 errichtet werden, wobei z. B. die Grube genutzt werden kann, die nach dem Ausgraben von Treibstofftanks der Tankstellen, die aus Umweltgründen aufgegeben werden, hinterlassen wer­ den, und kann in jeder geeigneten Höhe ausgeführt werden, so daß Platz zur Lagerung einer großen Anzahl von ge­ ladenen, abgabefertigen Batterien geschaffen wird.

Fig. 2 zeigt eine Detailansicht der Teile zur Bildung des Ladestromkreises. Die äußere Stromzuleitung ist aufgeteilt und an den Punkten 11a und 11b mit den Stromschienen 9a und 9b verbunden. Der Strom wird durch den unter Anlagedruck stehenden Kontaktpunkt 12a, der in ständigem Kontakt mit einer Kontaktoberfläche 10a der Stromschiene steht, abge­ nommen und fließt durch eine Zuführleitung 13a innerhalb des Stabes 6 zu einer Batterieklemme 14a. Von der gegen­ überliegenden letzten Klemme und auf entsprechend umgekehr­ tem Weg fließt der Strom in die Stromschiene 9b. Die Ket­ tenglieder 5 sind als Doppelglieder ausgeführt, und eine Lagerkonsole 7 dient zur drehbaren Lagerung des Stabes 6.

Obwohl der Einfachheit halber nur die Batterien 15 darge­ stellt sind, kann jede Gondel 8 auch so ausgebildet werden, daß sie einen gesamten Batteriepack, (wie in der japani­ schen Patentanmeldung 5-166909 vom 6.7.1993 beschrieben), eine auf Rädern fahrbare Stromversorgungseinheit (wie in der japanischen Patentanmeldung 5-221929 vom 7.9.1993 be­ schrieben) oder sogar ein ganzes Fahrzeug mit entladenen Batterien aufnehmen kann.

Fig. 3 zeigt eine Modifikation des Gleitkontaktes 12a von Fig. 2 mit einem Pantographen oder Stromabnehmer 12c.

Fig. 4 zeigt eine Modifikation der einander gegenüber ange­ ordneten schleifenförmigen Verteiler oder Stromschienen 9a und 9b von Fig. 2, wobei hier eine gerade Schiene 20 vorge­ sehen ist, die blanke Schienen 9c und 9d beiderseits eines Isolators 21 aufweist. Der Strom wird von einer Kontakt­ rolle 12b abgenommen und einem Stecker 14c zugeführt, und der rückfließende Strom fließt über die Kontaktrolle 12f. Bei dieser Ausführungsform wird der Ladevorgang während der Quer- bzw. Umlenkbewegungen der Gondeln von Fig. 1 unterbro­ chen.

Da die hereinkommenden Batterien in unterschiedlichen Ent­ ladezuständen sind, werden die Ladevorgänge einzeln oder zentral gesteuert hinsichtlich der Ladezeit und des Überla­ dungsschutzes, mit entsprechenden auf dem Markt befindli­ chen Ladegeräten. Eine weitere Ausführungsform (nicht dar­ gestellt) sieht für diesen Fall eine Anzahl von punktförmi­ gen Stromverteilern vor, die mit den entsprechenden Schleifkontakten 12a von Fig. 2 oder mit anderen an den Gondeln 8 vorgesehenen Einrichtungen immer dann in Kontakt kommen, wenn die Förderketten 5 stillstehen, wie z. B. wäh­ rend der Zeit, in der Batterien durch die Tür 17 eingeladen oder ausgeladen werden.

Claims (7)

1. Fahrzeugbatterie-Ladestation mit:
einem geschlossenen Turmgebäude (1) mit Türen (17) auf Bo­ denniveau;
Rotoren (3, 4), die innerhalb des Gebäudes (1) an dessen entgegengesetzten Enden angeordnet sind und mit horizonta­ len Wellen in dem Gebäude gelagert sind;
Antriebsmittel zum Drehen mindestens einer der Wellen;
zwei Fördermitteln, die um den oberen und unteren Rotor (3, 4) gelegt sind und um die Rotoren umlaufen;
einer Vielzahl von Stäben (6) die quer zu den Fördermitteln und an deren Außenseite angeordnet sind und in an den För­ dermitteln (5) befestigten Lagern (7) drehbar gelagert sind;
an je einem der Stäbe (6) aufgehängten und getragenen Kör­ ben (8), wobei jeder Korb (8) eine ausreichende Größe zur Aufnahme einer oder mehrerer Batterien oder eines Batte­ riefahrzeugs aufweisen kann;
Mittel zum Anhalten der Körbe in einer geeigneten Position für die Aufnahme oder Abgabe von Batterien durch die Türen (17) des Gebäudes (1);
eine Stromquelle zum Laden der Batterien;
Stromverteiler von der Stromquelle zu den Körben; und
Mitteln (12a, 12b; 12c; 12e, 12f) an jedem Korb (8) zur elektrischen Verbindung mit den Polklemmen (14a) der darauf befindlichen Batterien.

2 Batterie-Ladestation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Turmgebäude (1) im oberen Bereich Mittel zum Auffangen und Verarbeiten von Gasen und Wärme ausweist.

3. Batterie-Ladestation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Rotor (4) unter Bodenniveau angeordnet ist.

4. Batterie-Ladestation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromvertei­ ler ein Paar von endlosen Stromschienen (9a, 9b) aufweist, die beiderseits und längs der Umlaufbahn der Stäbe (6) an­ geordnet sind und mit diesen in Kontakt stehen.

5. Batterie-Ladestation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromvertei­ ler gerade Schienen (20) aufweist, die außerhalb und längs der vertikalen Abschnitte der Umlaufbahn der Stäbe (6) ange­ ordnet sind und mit diesen in Kontakt stehen.

6. Batterie-Ladestation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromvertei­ ler lokale Kontaktflächen aufweisen, die außerhalb und in Abständen längs der Umlaufbahn der Körbe angeordnet sind und mit an den Körben vorstehenden Vorsprüngen in Kontakt kommen, wenn Batterien auf die Körbe geladen oder von ihnen entladen werden.

7. Batterie-Ladestation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Korb ein Aufnahmevermögen für ein Batteriepaket oder für ein Fahr­ zeug mit Batterien aufweist.