WO2010061001A2 - Energy storage device comprising an electronic subassembly - Google Patents

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WO2010061001A2
WO2010061001A2 PCT/EP2009/066032 EP2009066032W WO2010061001A2 WO 2010061001 A2 WO2010061001 A2 WO 2010061001A2 EP 2009066032 W EP2009066032 W EP 2009066032W WO 2010061001 A2 WO2010061001 A2 WO 2010061001A2
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Sebastian Kunkel
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    • Y04S30/10Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/14Details associated with the interoperability, e.g. vehicle recognition, authentication, identification or billing

Definitions

  • the invention relates to an energy storage device, in particular for storing electrical energy, which is equipped with an electronic assembly for communicating with external communication units and / or for locating the energy storage device.
  • electric vehicles are equipped with energy storage devices for storing electrical energy, for example with accumulators.
  • a depot is therefore generally understood to mean any device at which the exchangeable energy storage devices can be obtained.
  • the depots may possibly be connected to the exchange of data with a central, where, for example, one of the depots can act as a central office itself.
  • a central office where, for example, one of the depots can act as a central office itself.
  • the system based on replaceable batteries can be exchanged at the depot unloaded against the charged accumulator within a very short time.
  • the user does not acquire and pay for the accumulator itself, but only the energy stored in the accumulator.
  • the accumulator itself is only loaned to the user against a deposit which is refunded upon return of the accumulator or against a user fee.
  • the system resembles, for example, the "bottle deposit" system in the beverage trade.
  • the interchangeable battery system has the above-mentioned advantages over the rechargeable battery permanently installed in the electric vehicle. However, the system works effectively and economically only under the following conditions:
  • the accumulator must be able to establish a communication link with the vehicle in addition to the power connection to transmit to the vehicle and / or the user certain, necessary for operation and possibly worth knowing parameters or display.
  • the user must be able to locate at least the nearest depot, possibly also depots in a certain radius.
  • the accumulator must be easy to install and install with little effort.
  • the accumulator in the case of a deposit or rental system is not owned by the user, but a rental system or the like, it must be ensured that the rechargeable battery is not damaged or excessively stressed during the return, for example due to excessive load or incorrect handling.
  • the demand for accumulators varies with time. For example. during holidays, the demand is significantly increased. Such fluctuations in demand must be intercepted.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying an energy storage device with which an economical and comfortable operation of an electrical consumer is possible.
  • the solution according to the invention is based on an exchangeable energy store.
  • exchangeable means that the energy storage device can be removed from the electric vehicle without much effort, especially for the purpose of recharging.This differs significantly from the situation that a permanently installed energy storage device of an electric vehicle must be replaced because it is defective, for example In principle, permanently installed energy storage devices can naturally also be exchanged for repair purposes, however, so that they are not “interchangeable” in the sense of the invention described below.
  • This renewable energy supply So chereraumen are explicitly not meant when in the context of the invention of an "interchangeable” energy storage device is mentioned.
  • replaceable energy storage device is also interchangeable within the meaning of the invention.
  • a fixed energy storage device is interchangeable, but not interchangeable.
  • the replaceable energy storage device is characterized in that it is inserted at a location in the vehicle that is easily accessible from the outside. For this purpose, only a cover must be removed, which serves on the one hand, for example, to protect the energy storage device from the weather, and on the other causes the energy storage device is not visible.
  • the cover is connected to the accumulator, for example.
  • the replaceable energy storage device can be removed from the electric vehicle in just a few steps. Due to the weight of the accumulator, however, a crane or a robot can also be used here.
  • the exchangeable energy storage device which is used to supply an electrical consumer with electrical energy, has an electronic module with a first communication module, via which data are unidirectionally or bidirectionally exchanged with a data processing system of the electrical consumer.
  • the energy storage device itself can carry out certain calculations and monitor the operating parameters of the energy storage device.
  • the energy storage device is connected via a radio interface with the data processing system of the electrical load and / or with the depot or the center, so that the communication can be wireless.
  • the energy storage device has a second long-range communication module that can operate over long distances, i. if the electrical load or the energy storage device is not in the immediate vicinity of a depot or a central office, can establish a radio link to a depot or a central office.
  • the electronic module of the energy storage device is equipped with a first positioning system, which allows to determine the exact position of the energy storage device in a depot. This makes it possible that the energy storage device can be removed automatically, for example by a crane installed in the depot, from the electrical consumer.
  • a second positioning system of the electronic module enables the determination of the global position of the energy storage device.
  • the energy storage device has a sensor module with a plurality of sensors for determining the operating parameters of the energy storage device. Based on the operating Parameters can draw conclusions, for example, on the remaining range, on the use and on the general condition, ie also on any defects.
  • the sensor data are available to the electronic module or the arithmetic unit, so that they can be evaluated there.
  • the stored energy in the energy storage device can be unlocked for the consumer.
  • the energy storage device has an electrical interface via which power can be supplied to the energy storage device for charging. This ensures that a discharged energy storage device does not have to be replaced, but can also be recharged by the consumer.
  • the energy storage device exchanges data with a data processing system of the electrical consumer and / or with a data processing system of a depot for storing and charging energy storage devices or via a first short-range communication module of an electronic module with a central office.
  • the energy storage device communicates with the aid of the first communication module via a radio link with the central office or the depot.
  • the global position of the energy storage device is determined by means of a positioning system. Based on the global position, a range of the energy storage device is determined with the aid of the state of charge of the energy storage device and compared with distances to depots. The distances to the depots are determined by the current global position of the energy storage device and the global positions of the depots. the. The result of the comparison is transmitted to the data processing system of the electrical consumer, so that the driver of the electric vehicle can be made aware depending on the state of charge of the energy storage device that possibly only a few depots are within reach.
  • the energy storage device exchanges data with a depot or a central via a second communication module.
  • the energy stored in the energy storage device is only released when it has been paid.
  • a corresponding message is transmitted to the electronic module, whereupon an electronic switch for activating the energy is actuated.
  • the energy storage device is authorized by the depot or the central office via the first or the second communication module to access a global positioning system (GPS) and / or data available in the depot or in the central office.
  • GPS global positioning system
  • the energy storage device automatically establishes a communication connection with the depot or the control center via the second communication module, if the computing unit determines that the energy storage device is discharged so far that the nearest depot is no longer reachable, or if the arithmetic unit has a Malfunction or a defect of the energy storage device notes.
  • Figure 1 is an electric vehicle in a depot in plan view
  • Figure 2 is an energy storage device with electronic assembly
  • FIG. 3 shows a cross section through an energy storage device.
  • FIG. 1 shows a plan view of an electric vehicle 100 with a replaceable and rechargeable accumulator 200, which provides the electrical energy required for operating the electric vehicle 100.
  • the accumulator 200 which is shown in detail in Figure 2, has an electronic assembly 210 and is placed in the illustrated embodiment in the front region of the engine compartment 110 and can be easily removed after opening the hood (not shown). This distinguishes the replaceable accumulator 200 of the invention from a fixed accumulator, which is typically installed in the engine compartment 110 so that it can not readily be removed therefrom.
  • the replaceable accumulator 200 may, for example, be fixed in the engine compartment 110 via simple, releasable snap connections and / or possibly with the aid of additional guides (not shown), so that it can be easily removed, for example, in the case of a screw connection or the like.
  • the re-insertion of a new accumulator is greatly facilitated by such a snap connection.
  • the electronic module 210 has a computing unit 220, which controls the functions of the electronic module 210 described below.
  • the computing unit 220 is connected to all components of the electronic module 210, which are explained in more detail below.
  • the electric vehicle 100 is located in FIG. 1 in a depot 300 in which charged, exchangeable accumulators 310 are available and discharged accumulators are to be delivered.
  • the accumulators are stored in the depot 300 in a storage and charging device 360 and charged.
  • the vehicle 100 is parked to replace the accumulator 200 on a designated footprint 320 and the hood is opened. In the embodiment of Figure 1, three shelves are provided. With the aid of a robot or a crane 330, the discharged accumulator 200 located in the vehicle 100 is removed before a new accumulator 310 is likewise used with the aid of the crane 330.
  • the operation of the crane 330 can be done either manually or advantageously automatically.
  • the crane 330 can be operated by personnel of the depot or, for example, by the driver of the electric vehicle 100 himself.
  • the exact position of the accumulator 200 relative to the crane 330 is determined.
  • the system described in DE 10 2006 037 247 A1 can be used to locate a target object.
  • the electronic assembly 210 of the accumulator 200 has a positioning system 211 for the exact determination of the relative position of the energy storage device to the depot 300 or in particular to the crane 330.
  • the positioning system 211 contains an active or passive transponder, which is designed as described, for example, in connection with FIG.
  • the crane 330 has a locating system 331 analogous to the "base station” according to DE 10 2006 037 247 A1. With this system consisting of the locating system 331 and the positioning system 211 and the method described in DE 10 2006 037 247 A1, it is possible to determine the exact position of the accumulator 200 relative to the crane 330 and the depot 300.
  • the accumulator 200 can be automatically taken out of the vehicle 100.
  • a new accumulator automatically be inserted into the vehicle 100.
  • Other positioning systems 211 for determining the exact position of the accumulator relative to the depot are of course also conceivable.
  • the replaceable accumulator 200 or the electronic assembly 210 is connected to a data processing system 120 of the electric vehicle 100.
  • the data processing system 120 can, for example, be a CAN bus system with a computing unit 121 in which the operating parameters of the vehicle 100 recorded using various sensors (not shown) are processed. Such systems are known.
  • the accumulator 200 communicates with the electric vehicle 100 or with the arithmetic unit 121 of the data processing system 120 via the bus system. Via a display device 130 which is connected to the data processing system 120, data transmitted from the accumulator 200 to the vehicle 100 can be transmitted. the driver of the electric vehicle 100 are displayed.
  • the electronic module 210 transmits via a communication module 212 data to the data processing system 120, which can be displayed on the display device 130.
  • the communication module 212 is connected to the data processing system 120 via a radio interface in order to transmit the data.
  • the communication takes place via a short-range radio system, for example WLAN, ZigBee or a proprietary protocol, wherein the data processing system 120 has a corresponding communication device 150 for receiving and transmitting the data communicated via the radio system.
  • the communication between the accumulator 200 and the data processing system 120 may also be non-radio-based, ie, for example, via a cable connection.
  • the communication module 212 has, for example, a plug-in device which is received in a corresponding counterpart when the accumulator is inserted into the vehicle, so that a conductive connection is established for transmitting the data between the communication module and the data processing system.
  • the data communicated between the accumulator 200 and the data processing system 120 includes, for example, the state of charge and the temperature of the accumulator 200. From the state of charge, the data processing system 120 and / or the arithmetic unit 220 of the accumulator 200 can determine the remaining range of the accumulator 200, for example the temperature may indicate a malfunction, a defect or an overload of the accumulator 200, so that the driver of the electric vehicle 100 can be warned early.
  • the state of charge and the temperature corresponding sensors are provided, which are summarized in the figure 1 for the sake of clarity in a sensor module 214 of the electronic module.
  • the charge state sensor comprises a plurality of individual sensors which monitor the charge states of the individual cells 229 of the accumulator 200.
  • the accumulator 200 or the sensor module 214 has a current sensor and an acceleration sensor.
  • the current sensor detects the current flow from the accumulator 200 via an electrical interface 228 to the electric vehicle 100 and / or from the electric vehicle 100 to the accumulator 200.
  • An acceleration sensor usually comprises three individual sensors, which are arranged perpendicular to one another.
  • acceleration sensors are known, which consist of a finished module, whereby the three spatial axes are already covered. The forces acting on the accumulator or the mechanical load of the accumulator can be determined from the data determined by the acceleration sensor.
  • the sensor module 214 may also include sensors for detecting the outside temperature and the humidity in the environment of the accumulator, ie, for example, in a warehouse of the depot 300. These parameters are of particular interest in connection with the storage of the accumulator.
  • the sensor data of all sensors of the sensor module 214 are supplied to a data memory 213 of the electronic module 210 and the arithmetic unit 220. These sensor data and, if appropriate, other data relating to the accumulator 200, such as, for example, age, number of charging cycles, unambiguous identification, location of the last charge etc. of the accumulator, are stored in the data memory 213 in a protocol.
  • the log may record how the download has expired. This could u.a. It would be of interest to see how fast the battery was charged, whether the battery was first completely discharged before charging, and whether the battery was actually fully charged.
  • the use of the accumulator is logged on the basis of the sensor data described above.
  • data on the discharging process during the use of the accumulator in the electric vehicle is recorded in the protocol. From the data of the protocol conclusions can be drawn on the use of the accumulator, possible damages and / or unauthorized current loads, i. especially short circuits, pull.
  • the protocol may include information about who has charged the accumulator and / or when and where the accumulator has been charged.
  • the global positions of the depots for example.
  • GPS data Global Positioning System, Global Positioning System
  • the protocol or selected portions thereof as well as individual sensor data may be displayed on a display 215 of the electronic assembly 210 of the accumulator 200.
  • the electronic assembly 210 has a keypad 216, with which the display 215 can be activated and with which can be selected, which data should be displayed on the display 215.
  • the protocol and the various sensor data can be transmitted to the display device 130 of the electric vehicle 100 via the communication module 212, wherein the driver can select via an input device 131 which of the sensor data is to be displayed or, if appropriate, the complete protocol is to be displayed.
  • the data or inputs input at the input device 131 are transmitted via the communication module
  • the driver can input that the instantaneous current flow between the electric vehicle and the accumulator, the state of charge of the accumulator and the remaining range should be displayed on the display device 130.
  • the computing unit 220 extracts this data from the protocol and transmits it to the data processing system 120 of the electric vehicle 100.
  • the accumulator 200 can establish a communication connection with a data processing system 340 of the depot 300 via the communication module 212 and the short-range radio system, in order, for example, to transfer data from the protocol to the depot 300.
  • the log sensor data can be used to track the accumulator use and detect damage and any unauthorized charges.
  • the latter includes, for example, current flows from or to the accumulator, which go beyond a maximum value determined, for example, by the manufacturer of the accumulator.
  • the logging of the state of charge ensures accurate billing.
  • the charge states of the discharged accumulator 200 and of the accumulator 310 newly inserted in the vehicle are read from the data stores 213 of the accumulators and compared with one another. From the dif- the charge states, the amount to be paid is determined.
  • the accumulator can also be enabled via the communication connection between the data processing system 340 of the depot 300 and the communication module 212 of the accumulator 200.
  • This can be realized, for example, by electronic switches 217 inside the accumulator 200.
  • several accumulator cells 229 are usually coupled together in a series circuit. By introducing an open electronic switch 217 between two cells, the necessary operating voltage is not achieved.
  • the switch 217 is closed when the accumulator 200 is enabled by the data processing system 340 of the depot 300 or possibly by a central office. Specifically, this means that the computing unit 220 the
  • Switch 217 closes when the message is received via the communication module 212 that the payment has taken place.
  • a bridging attempt of the electronic switch 217 would cause, for example, an alarm is triggered, which is also transmitted via the communication module 212 to the data processing system 340 of the depot 300 or to the control center and / or recorded in the log.
  • the electronic module 210 has a further communication module 218, with which via a radio system of greater range, eg. Via a GSM system (Global System for mobile communication, see Groupe Special Mobile), a radio link with a more distant communication partner, eg. can be set up with a depot or a central office.
  • a radio system of greater range eg. Via a GSM system (Global System for mobile communication, see Groupe Special Mobile), a radio link with a more distant communication partner, eg. can be set up with a depot or a central office.
  • GSM Global System for mobile communication, see Groupe Special Mobile
  • the various sensor data can be transmitted online to a central office or to one or more depots.
  • the accumulator can be deactivated by, for example, the electronic switch 217 is reopened.
  • the corresponding signal from the central office or the depot is in turn from the communication module
  • the electronic assembly 210 of the accumulator 200 has a further positioning system 219, for example a global positioning system with which the global position of the accumulator 200 can be determined.
  • the thus determined global position is stored in the log, where either all determined global positions are stored in the log, so that the route traveled by the electric vehicle can be traced, or an older entry is overwritten by a new entry, so that only the current global position is available in the log.
  • the arithmetic unit 220 of the electronic module 210 which is connected to the individual components of the electronic module 210 described above and to which the various sensor and position data are available, is determined, for example, based on the global position and on the state of charge of the accumulator 200 whether the range depending on the state of charge is sufficient to reach the nearest depot. In this case, use is made of the depots stored in the data memory 213. Alternatively, from a central office, in which the positions of all depots are deposited, the depots are transmitted in a certain radius to the current position of the accumulator by radio to the communication module 218. Another possibility is to update the data memory 213 of the electronic module 210 whenever the rechargeable battery is placed in a depot for recharging.
  • the arithmetic unit 220 determines, for example, that only one depot is present in a radius corresponding to the range around the instantaneous position of the accumulator, then the driver is made aware thereof.
  • the corresponding message is in turn via the communication module 212 per Radio transmitted to the data processing system 120 of the electric vehicle 100 and displayed on the display device 130.
  • the criteria according to which it is decided in the arithmetic unit 220 whether such a message is generated are freely adjustable.
  • an automatic emergency call can be issued via the communication module 218 when the computing unit 220 determines that the accumulator 200 is unloaded and no depot is within communication range of the short-range radio system, ie if the communication module 212 can not establish a radio connection to a depot.
  • the arithmetic unit 220 uses the instantaneous global position of the rechargeable battery 200 or of the electric vehicle 100 determined by the positioning system 219, the state of charge of the rechargeable battery 200, optionally an input by the driver of the electric vehicle 100, and the stock of supplies within range of the electric vehicle 100 Depots to select one or more depots to be used to replace the accumulator.
  • the computing unit 220 of the electronic module 210 communicates via the communication module 212 with the driver of the electric vehicle 100 and via the communication module 218 with the depots within reach or with a control center in which, for example, the currently available storage stocks of all depots can be retrieved.
  • the arithmetic unit 220 of the electronic assembly 210 processes all data in order to propose to the driver at least one depot.
  • an intended route can also be taken into account, which the driver has determined, for example, with a navigation system 140, which for this purpose must be connected to the data processing system 120 of the electric vehicle 100.
  • This route is also transmitted via the communication module 212 from the data processing system 120 of the electric vehicle 100 to the electronic module 210 and the arithmetic unit 220 and compared there with the positions of the depots stored in the data memory 213. From the comparison at least one depot emerges that the driver with the help of the display device 130th suggested and / or displayed on a screen of the navigation system 140.
  • Approved certification and encryption systems are provided to access data stored on the GPS and in the depots or in the central office.
  • a security mechanism can be used, as used by modern SIM cards (Subscriber Identity Module) in mobile phones.
  • the accumulator 200 has a voltage converter 225 and a charging electronics 226, which are accommodated in the electronic module 210. This has the effect that a comparatively wide voltage range, for example 400-800 V, can be used to charge the rechargeable battery so that no supply bottlenecks occur and the outlay for providing the infrastructure is minimized. Also due to the battery voltages expected to increase further in the future, the integration of such a charging device consisting of the voltage converter 225 and the charging electronics 226 in the accumulator 200 or in the electronic module 220 makes sense, so that the charging stations of the depots are not renewed at each changeover the accumulator voltage must be.
  • a comparatively wide voltage range for example 400-800 V
  • the charging of the accumulator 200 is possible not only in the depot 300.
  • the accumulator 200 can be charged analogously to permanently installed accumulators by being connected in the simplest case to a corresponding socket.
  • the accumulator 200 has an electrical interface 227, to which a commercially available charging cable can be connected.
  • the accumulator 200 can be charged during the operation of the electric vehicle 100, as occurs, for example, in hybrid vehicles. It For example, during a braking operation, electrical energy can be generated, which is supplied to the accumulator 200 via corresponding electrical lines in order to charge it.
  • electrical energy is also supplied to the accumulator 200 via the electrical interface 227.
  • the current supplied to the accumulator 200 is measured via the already mentioned current sensor of the sensor module 214.
  • the corresponding measured values are stored in the log in the data memory 213 and / or made available to the arithmetic unit 220.
  • the charging current fed to the accumulator 200 via the interface 227 and / or via the further interface is measured via a current sensor of the sensor module 214 and documented in the protocol.
  • the storage of a large number of accumulators in the depot offers the possibility of using one or more of the accumulators as buffer storage for the power network, as is done, for example, in the "car2grid" system, which, on the one hand, stores any excess current
  • the system can be optimized to use only those accumulators that are unlikely to be needed as replacement accumulators.
  • the accumulators or their housing are designed to save space. This ensures that a large number of replaceable accumulators can be stored in a depot, so that the demand can be met even in phases of strong demand, for example during vacation and travel times.
  • FIG. 3 shows in a schematic diagram a cross section through an accumulator 200 and through rails 361, 362 of the charging device 360 made of electrically conductive material.
  • the accumulator 200 has recesses 221, 222 with electrical contacts 223, 224 and is placed on the rails 361, 362 such that the electrical contacts 223, 224 come into contact with the rails 361, 362.

Abstract

The invention relates to a replaceable energy storage device for an electric consumer, e.g. an electric vehicle. Said energy storage device comprises an electronic subassembly which includes two short-range and long-range communication modules that exchange data with the electric consumer and with depots for storing and replacing the energy storage devices. The electronic subassembly also includes an arithmetic unit, a data memory, and positioning systems. The operator of the electric consumer thus has a variety of information available that allows him or her to comfortably and economically operate the consumer.

Description

Beschreibungdescription
Energiespeichereinrichtung mit ElektronikbaugruppeEnergy storage device with electronics module
Die Erfindung betrifft eine Energiespeichereinrichtung insbesondere zur Speicherung elektrischer Energie, die mit einer elektronischen Baugruppe zur Kommunikation mit externen Kommunikationseinheiten und/oder zur Lokalisierung der Energiespeichereinrichtung ausgestattet ist.The invention relates to an energy storage device, in particular for storing electrical energy, which is equipped with an electronic assembly for communicating with external communication units and / or for locating the energy storage device.
Aus Gründen des Umweltschutzes und mit steigenden Treibstoffpreisen steigt die Nachfrage an Alternativen zu den herkömmlichen, mit Verbrennungsmotoren ausgestatteten Verkehrsmitteln. So werden Fahrzeuge, die wie bspw. Elektro- oder Hyb- ridfahrzeuge zumindest zum Teil mittels elektrischer Energie angetrieben werden, in ihrer Wirtschaftlichkeit zunehmend attraktiv. Derartige Fahrzeuge, im Folgenden unter dem Begriff Elektrofahrzeuge zusammengefasst, sind mit Energiespeichereinrichtungen zur Speicherung elektrischer Energie, bspw. mit Akkumulatoren, ausgestattet.For reasons of environmental protection and with rising fuel prices, there is an increasing demand for alternatives to conventional vehicles equipped with internal combustion engines. Thus, vehicles which are driven, for example, by electric or hybrid vehicles, at least in part by means of electrical energy, become increasingly attractive in terms of cost-effectiveness. Such vehicles, hereinafter referred to as electric vehicles, are equipped with energy storage devices for storing electrical energy, for example with accumulators.
Generell ist zu unterscheiden zwischen Elektrofahrzeugen, die mit einer fest installierten Energiespeichereinrichtung ausgestattet sind, und solchen, deren Energiespeichereinrichtung austauschbar ist.In general, a distinction is made between electric vehicles equipped with a fixed energy storage device and those whose energy storage device is interchangeable.
Bei der Variante mit fest installiertem Akkumulator ist die Versorgung des Fahrzeugs mit elektrischer Energie zwar vergleichsweise einfach, dafür aber wenig praktikabel, da das Fahrzeug regelmäßig zum Aufladen des Akkumulators mit demIn the variant with permanently installed accumulator supplying the vehicle with electrical energy is comparatively simple, but not very practical, since the vehicle regularly to charge the battery with the
Stromnetz verbunden werden muss. Es wurde bereits in Grundzügen eine Infrastruktur erdacht, die die Wiederaufladung derartiger, in Elektrofahrzeugen fest integrierter Akkumulatoren erlauben würde. Die Infrastruktur wurde bis heute jedoch nicht ausreichend realisiert, um eine weitestgehend lückenlose Versorgung gewährleisten zu können. Damit ist jedoch die Nutzungsvielfalt stark eingeschränkt, da das Fahrzeug bei einer heutzutage typischen Reichweite eines wieder aufladbaren Akkumulators von etwa 150km im Wesentlichen für den Stadtverkehr und für kleinere Umwege geeignet ist. Erschwerend kommt hinzu, dass die Aufladung eines Akkumulators auch in naher Zukunft nicht innerhalb einer vertretbar kurzen Zeit, für eine Reichweite von 150km bspw. etwa 5min, bewerkstelligt werden kann. Der zeitliche Aufwand zur Wiederaufladung eines fest eingebauten Akkumulators ist dem- nach bspw. im Vergleich zur Betankung eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor unverhältnismäßig hoch.Electricity must be connected. A basic infrastructure has already been devised which would allow the recharging of such accumulators, which are firmly integrated in electric vehicles. However, the infrastructure has not been sufficiently realized so far to be able to guarantee an almost complete supply. Thus, however, the variety of uses is severely limited, since the vehicle is suitable for a typical today range of a rechargeable battery of about 150km essentially for city traffic and for minor detours. To make matters worse, that the charging of a battery in the near future not within a reasonable short time, for a range of 150km, for example, about 5min, can be accomplished. The time required for recharging a permanently installed accumulator is accordingly disproportionately high, for example, in comparison with the refueling of a vehicle with an internal combustion engine.
Der Umstieg auf Elektrofahrzeuge mit fest integriertem Akkumulator verläuft aufgrund der mangelhaften Infrastruktur und der sich daraus ergebenden Zurückhaltung von Fahrzeugherstellern und potentiellen Kunden nur schleppend. Die Frage, wie eine effiziente Infrastruktur zum Bereitstellen elektrischer Energie geschaffen werden kann, ist weitestgehend unbeantwortet.Switching to electric vehicles with a permanently integrated accumulator is sluggish due to the lack of infrastructure and the resulting reluctance of vehicle manufacturers and potential customers. The question of how to create an efficient infrastructure for providing electrical energy is largely unanswered.
Um lange Strecken und volle Flexibilität zu ermöglichen und damit auch die Attraktivität gegenüber Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor zu erhöhen, kommen Elektrofahrzeuge mit austauschbarem Akkumulator in Betracht. Mit Hilfe austausch- barer Akkumulatoren ist auch das Problem des zeitlichen Aufwands zum Wiederaufladen eines Akkumulators gelöst: Der Benutzer eines Elektrofahrzeugs mit austauschbarem Akkumulator muss lediglich ein Depot anfahren, an dem geladene Akkumulatoren erhältlich sind und wo entladene Akkumulatoren entgegen genommen werden. Es würde sich anbieten, auf eine schon realisierte Infrastruktur zurückzugreifen und derartige Depots an den bereits vorhandenen Tankstellen und Raststätten und/oder bspw. an Supermärkten o.a. einzurichten. Unter einem Depot wird daher im Folgenden allgemein jegliche Einrichtung verstanden, an der die austauschbaren Energiespeichereinrichtungen erhältlich sind. Die Depots können ggf. zum Austausch von Daten mit einer Zentrale verbunden sein, wobei bspw. eines der Depots selbst als Zentrale fungieren kann. Mit dem System basierend auf austauschbaren Akkumulatoren kann an dem Depot der entladene gegen den geladenen Akkumulator innerhalb kürzester Zeit ausgetauscht werden. Hierbei wird durch den Benutzer nicht der Akkumulator selbst erworben und bezahlt, sondern lediglich die im Akkumulator gespeicherte Energie. Der Akkumulator selbst wird dem Benutzer bspw. gegen ein Pfand, das bei Rückgabe des Akkumulators zurück erstattet wird, oder gegen eine Benutzungsgebühr lediglich ge- liehen. Grundsätzlich ähnelt das System also bspw. dem „Fla- schenpfand"-System im Getränkehandel.In order to enable long distances and full flexibility and thus to increase the attractiveness of vehicles with internal combustion engine, electric vehicles with replaceable accumulator come into consideration. With the help of replaceable batteries, the problem of the time required to recharge a rechargeable battery is also solved: the user of an exchangeable rechargeable electric vehicle merely has to go to a depot where charged rechargeable batteries are available and where discharged rechargeable batteries are taken. It would offer to resort to an already realized infrastructure and set up such depots at the existing gas stations and service areas and / or, for example, to supermarkets or similar. In the following, a depot is therefore generally understood to mean any device at which the exchangeable energy storage devices can be obtained. The depots may possibly be connected to the exchange of data with a central, where, for example, one of the depots can act as a central office itself. With the system based on replaceable batteries can be exchanged at the depot unloaded against the charged accumulator within a very short time. In this case, the user does not acquire and pay for the accumulator itself, but only the energy stored in the accumulator. For example, the accumulator itself is only loaned to the user against a deposit which is refunded upon return of the accumulator or against a user fee. In principle, therefore, the system resembles, for example, the "bottle deposit" system in the beverage trade.
Natürlich ist es alternativ zum Pfand- bzw. Verleihsystem ebenso denkbar, dass tatsächlich jeweils nicht nur die Ener- gie, sondern auch der Akkumulator selbst gekauft wird. BeimOf course, as an alternative to the lending or rental system, it is equally conceivable that in each case not only the energy but also the accumulator itself is purchased. At the
Kauf eines neuen Akkumulators, d.h. wenn der alte Akkumulator entladen ist, könnte der alte Akkumulator in Zahlung genommen werden .Purchase of a new accumulator, i. if the old accumulator is discharged, the old accumulator could be taken into payment.
Das System mit austauschbarem Akkumulator weist gegenüber dem fest im Elektrofahrzeug installierten Akkumulator die oben genannten Vorteile auf. Das System funktioniert jedoch nur unter den folgenden Voraussetzungen effektiv und wirtschaftlich:The interchangeable battery system has the above-mentioned advantages over the rechargeable battery permanently installed in the electric vehicle. However, the system works effectively and economically only under the following conditions:
— Es muss ein Abrechnungssystem vorhanden sein, bei dem idealerweise automatisch erkannt und berücksichtigt wird, wer die im Akkumulator gespeicherte Energie kauft und wie viel Energie hierbei erworben wurde. - Es muss ersichtlich sein, dass der Benutzer auch tatsächlich einen voll aufgeladenen Akkumulator erwirbt bzw. dass der Akkumulator genau die Energiemenge enthält, die der Benutzer bezahlt bzw. angefordert hat.- There must be a billing system that ideally automatically recognizes and accounts for who buys the energy stored in the battery and how much energy has been purchased. - It must be apparent that the user actually acquires a fully charged accumulator or that the accumulator contains exactly the amount of energy that the user has paid or requested.
— Der Akkumulator muss neben der Stromverbindung auch eine Kommunikationsverbindung mit dem Fahrzeug aufbauen können, um dem Fahrzeug und/oder dem Benutzer bestimmte, zum Betrieb notwendige und ggf. wissenswerte Parameter zu übertragen bzw. anzuzeigen. — Dem Benutzer muss es möglich sein, zumindest das nächstgelegene Depot, ggf. auch Depots in einem bestimmte Radius aufzufinden .- The accumulator must be able to establish a communication link with the vehicle in addition to the power connection to transmit to the vehicle and / or the user certain, necessary for operation and possibly worth knowing parameters or display. - The user must be able to locate at least the nearest depot, possibly also depots in a certain radius.
— Der Akkumulator muss einfach und mit wenig Aufwand aus- und einbaubar sein.- The accumulator must be easy to install and install with little effort.
— Da der Akkumulator im Falle eines Pfand - bzw. Verleihsystems nicht dem Benutzer gehört, sondern einem Verleihsystem oder Ähnlichem, muss sicher gestellt sein, dass der Akkumulator bei der Rückgabe bspw. aufgrund zu hoher Belastung oder falscher Handhabe nicht beschädigt oder übermäßig beansprucht ist.- Since the accumulator in the case of a deposit or rental system is not owned by the user, but a rental system or the like, it must be ensured that the rechargeable battery is not damaged or excessively stressed during the return, for example due to excessive load or incorrect handling.
— Eine eventuelle Beschädigung muss erkannt werden, so dass ein beschädigter Akkumulator nicht wieder eingesetzt wird.- Any damage must be detected so that a damaged battery is not reinstalled.
— Der Bedarf an Akkumulatoren schwankt mit der Zeit. Bspw. in Urlaubszeiten ist der Bedarf deutlich erhöht. Derartige Bedarfsschwankungen müssen abgefangen werden.- The demand for accumulators varies with time. For example. during holidays, the demand is significantly increased. Such fluctuations in demand must be intercepted.
Die vorliegende Erfindung setzt sich daher zum Ziel, eine Energiespeichereinrichtung anzugeben, mit der ein wirtschaft- licher und komfortabler Betrieb eines elektrischen Verbrauchers möglich ist.The present invention is therefore based on the object of specifying an energy storage device with which an economical and comfortable operation of an electrical consumer is possible.
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by the inventions specified in the independent claims. Advantageous embodiments emerge from the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Lösung geht von einem austauschbaren Energiespeicher aus. Dabei meint der Begriff „austauschbar", dass die Energiespeichereinrichtung speziell zum Zwecke des Wiederaufladens ohne größeren Aufwand aus dem Elektrofahrzeug herausgenommen werden kann. Dies unterscheidet sich wesentlich von der Situation, dass eine fest installierte Energiespeichereinrichtung eines Elektrofahrzeugs gewechselt werden muss, weil sie bspw. defekt ist. Grundsätzlich können natür- lieh auch fest installierte Energiespeichereinrichtungen bspw. zu Reparaturzwecken gewechselt werden. Damit sind sie jedoch nicht „austauschbar" im Sinne der im Folgenden beschriebenen Erfindung. Diese auswechselbaren Energiespei- chereinrichtungen sind also explizit nicht gemeint, wenn im Rahmen der Erfindung von einer „austauschbaren" Energiespeichereinrichtung die Rede ist.The solution according to the invention is based on an exchangeable energy store. The term "interchangeable" means that the energy storage device can be removed from the electric vehicle without much effort, especially for the purpose of recharging.This differs significantly from the situation that a permanently installed energy storage device of an electric vehicle must be replaced because it is defective, for example In principle, permanently installed energy storage devices can naturally also be exchanged for repair purposes, however, so that they are not "interchangeable" in the sense of the invention described below. This renewable energy supply So chererichtungen are explicitly not meant when in the context of the invention of an "interchangeable" energy storage device is mentioned.
Mit anderen Worten ist zwar im Sinne der Erfindung eine austauschbare Energiespeichereinrichtung auch wechselbar. Eine fest installierte Energiespeichereinrichtung ist dagegen zwar wechselbar, jedoch nicht austauschbar.In other words, although a replaceable energy storage device is also interchangeable within the meaning of the invention. A fixed energy storage device, however, is interchangeable, but not interchangeable.
Die austauschbare Energiespeichereinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie an einer Stelle in das Fahrzeug eingesetzt ist, die von außen leicht zugänglich ist. Hierzu muss lediglich eine Abdeckung entfernt werden, die zum Einen dazu dient, die Energiespeichereinrichtung bspw. vor Witterungs- einflüssen zu schützen, und die zum Anderen bewirkt, dass die Energiespeichereinrichtung nicht sichtbar ist. Alternativ ist die Abdeckung mit dem Akkumulator verbunden, bspw. als Teil des Gehäuses des Akkumulators, so dass beides gemeinsam ein- und ausgebaut werden kann. Im Gegensatz zur fest installier- ten Energiespeichereinrichtung, kann die austauschbare Energiespeichereinrichtung mit wenigen Handgriffen aus dem Elekt- rofahrzeug entfernt werden. Aufgrund des Gewichtes des Akkumulators kann hierbei jedoch auch ein Kran oder ein Roboter zum Einsatz kommen.The replaceable energy storage device is characterized in that it is inserted at a location in the vehicle that is easily accessible from the outside. For this purpose, only a cover must be removed, which serves on the one hand, for example, to protect the energy storage device from the weather, and on the other causes the energy storage device is not visible. Alternatively, the cover is connected to the accumulator, for example. As part of the housing of the accumulator so that both together can be installed and removed. In contrast to the permanently installed energy storage device, the replaceable energy storage device can be removed from the electric vehicle in just a few steps. Due to the weight of the accumulator, however, a crane or a robot can also be used here.
Die erfindungsgemäße austauschbare Energiespeichereinrichtung, die zur Versorgung eines elektrischen Verbrauchers mit elektrischer Energie eingesetzt wird, verfügt über eine elektronische Baugruppe mit einem ersten Kommunikationsmodul, über das Daten uni- oder bidirektional mit einem Datenverarbeitungssystem des elektrischen Verbrauchers ausgetauscht werden. Hierdurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass der Betreiber des elektrischen Verbrauchers, bspw. ein Fahrer eines Elektrofahrzeugs, jederzeit über den Betriebszustand der Energiespeichereinrichtung informiert ist und darüber hinaus auch andere Parameter bspw. Informationen über den Ladevorgang etc. abrufen kann. Weiterhin ist es möglich, Daten an die Energiespeichereinrichtung zu übertragen. Gleiches gilt für eine Kommunikation zwischen der Energiespeichereinrichtung und einem Depot oder einer Zentrale.The exchangeable energy storage device according to the invention, which is used to supply an electrical consumer with electrical energy, has an electronic module with a first communication module, via which data are unidirectionally or bidirectionally exchanged with a data processing system of the electrical consumer. This advantageously achieves that the operator of the electrical load, for example a driver of an electric vehicle, is informed at all times about the operating state of the energy storage device and, in addition, other parameters, for example information about the charging process, etc. can be called up. Furthermore, it is possible to transmit data to the energy storage device. same for for communication between the energy storage device and a depot or a central office.
Dadurch, dass in der elektronischen Baugruppe eine Rechenein- heit und ein Datenspeicher vorgesehen sind, wird vorteilhaft erreicht, dass die Energiespeichereinrichtung bestimmte Berechnungen selbst durchführen und die Betriebsparameter der Energiespeichereinrichtung überwachen kann.Because a computing unit and a data memory are provided in the electronic module, it is advantageously achieved that the energy storage device itself can carry out certain calculations and monitor the operating parameters of the energy storage device.
Vorteilhafterweise ist die Energiespeichereinrichtung über eine Funkschnittstelle mit dem Datenverarbeitungssystem des elektrischen Verbrauchers und/oder mit dem Depot oder der Zentrale verbunden, so dass die Kommunikation drahtlos erfolgen kann.Advantageously, the energy storage device is connected via a radio interface with the data processing system of the electrical load and / or with the depot or the center, so that the communication can be wireless.
In einer Ausführungsform weist die Energiespeichervorrichtung ein zweites Kommunikationsmodul mit großer Reichweite auf, das auch über große Entfernungen, d.h. wenn der elektrische Verbraucher bzw. die Energiespeichervorrichtung sich nicht in unmittelbarer Nähe eines Depots oder einer Zentrale befindet, eine Funkverbindung zu einem Depot oder einer Zentrale aufbauen kann.In one embodiment, the energy storage device has a second long-range communication module that can operate over long distances, i. if the electrical load or the energy storage device is not in the immediate vicinity of a depot or a central office, can establish a radio link to a depot or a central office.
Die elektronische Baugruppe der Energiespeichereinrichtung ist mit einem ersten Positionierungssystem ausgestattet, das es erlaubt, die Position der Energiespeichereinrichtung in einem Depot exakt zu ermitteln. Hierdurch wird ermöglicht, dass die Energiespeichereinrichtung automatisch, bspw. durch einen Kran, der in dem Depot installiert ist, aus dem elekt- rischen Verbraucher entnommen werden kann.The electronic module of the energy storage device is equipped with a first positioning system, which allows to determine the exact position of the energy storage device in a depot. This makes it possible that the energy storage device can be removed automatically, for example by a crane installed in the depot, from the electrical consumer.
Ein zweites Positionierungssystem der elektronischen Baugruppe ermöglicht die Bestimmung der globalen Position der Energiespeichereinrichtung .A second positioning system of the electronic module enables the determination of the global position of the energy storage device.
Die Energiespeichereinrichtung weist ein Sensormodul mit einer Vielzahl von Sensoren zur Bestimmung der Betriebsparameter der Energiespeichereinrichtung auf. Anhand der Betriebs- Parameter lassen sich Rückschlüsse bspw. auf die restliche Reichweite, auf die Benutzung und auf den allgemeinen Zustand ziehen, d.h. auch auf eventuelle Defekte. Die Sensordaten stehen der elektronischen Baugruppe bzw. der Recheneinheit zur Verfügung, so dass sie dort ausgewertet werden können.The energy storage device has a sensor module with a plurality of sensors for determining the operating parameters of the energy storage device. Based on the operating Parameters can draw conclusions, for example, on the remaining range, on the use and on the general condition, ie also on any defects. The sensor data are available to the electronic module or the arithmetic unit, so that they can be evaluated there.
Mittels eines elektrischen Schalters der elektronischen Baugruppe kann die in der Energiespeichereinrichtung gespeicherte Energie für den Verbraucher freigeschaltet werden.By means of an electrical switch of the electronic module, the stored energy in the energy storage device can be unlocked for the consumer.
Vorteilhafterweise verfügt die Energiespeichereinrichtung über eine elektrische Schnittstelle, über die der Energiespeichereinrichtung Strom zum Aufladen zugeführt werden kann. Hierdurch wird erreicht, dass eine entladene Energiespei- chereinrichtung nicht ausgetauscht werden muss, sondern auch durch den Verbraucher wieder aufgeladen werden kann.Advantageously, the energy storage device has an electrical interface via which power can be supplied to the energy storage device for charging. This ensures that a discharged energy storage device does not have to be replaced, but can also be recharged by the consumer.
In einem Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Verbrauchers mit einer austauschbaren Energiespeichereinrichtung tauscht die Energiespeichereinrichtung über ein erstes kurz- reichweitiges Kommunikationsmodul einer elektronischen Baugruppe Daten mit einem Datenverarbeitungssystem des elektrischen Verbrauchers und/oder mit einem Datenverarbeitungssystem eines Depots zum Lagern und zum Aufladen von Energiespei- chereinrichtungen oder mit einer Zentrale aus.In a method for operating an electrical consumer with an exchangeable energy storage device, the energy storage device exchanges data with a data processing system of the electrical consumer and / or with a data processing system of a depot for storing and charging energy storage devices or via a first short-range communication module of an electronic module with a central office.
Vorteilhafterweise kommuniziert die Energiespeichereinrichtung mit Hilfe des ersten Kommunikationsmoduls über eine Funkverbindung mit der Zentrale oder dem Depot.Advantageously, the energy storage device communicates with the aid of the first communication module via a radio link with the central office or the depot.
Die globale Position der Energiespeichereinrichtung wird mittels eines Positionierungssystems ermittelt. Anhand der globalen Position wird unter Zuhilfenahme des Ladezustands der Energiespeichereinrichtung eine Reichweite der Energiespei- chereinrichtung ermittelt und mit Entfernungen zu Depots verglichen wird. Dabei werden die Entfernungen zu den Depots anhand der momentanen globalen Position der Energiespeichereinrichtung und der globalen Positionen der Depots bestimmt wer- den. Das Ergebnis des Vergleiches wird an das Datenverarbeitungssystem des elektrischen Verbrauchers übertragen wird, so dass der Fahrer des Elektrofahrzeugs je nach Ladezustand der Energiespeichereinrichtung darauf aufmerksam gemacht werden kann, dass ggf. nur noch wenige Depots in Reichweite liegen.The global position of the energy storage device is determined by means of a positioning system. Based on the global position, a range of the energy storage device is determined with the aid of the state of charge of the energy storage device and compared with distances to depots. The distances to the depots are determined by the current global position of the energy storage device and the global positions of the depots. the. The result of the comparison is transmitted to the data processing system of the electrical consumer, so that the driver of the electric vehicle can be made aware depending on the state of charge of the energy storage device that possibly only a few depots are within reach.
Weiterhin tauscht die Energiespeichereinrichtung über ein zweites Kommunikationsmodul Daten mit einem Depot oder einer Zentrale aus .Furthermore, the energy storage device exchanges data with a depot or a central via a second communication module.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die in der Energiespeichereinrichtung gespeicherte Energie erst dann freigegeben, wenn diese bezahlt worden ist. Zu diesem Zweck wird nach der Bezahlung vom Depot oder von der Zentrale eine entspre- chende Nachricht an die elektronische Baugruppe übermittelt, woraufhin ein elektronischer Schalter zum Freischalten der Energie betätigt wird.In an advantageous embodiment, the energy stored in the energy storage device is only released when it has been paid. For this purpose, after payment has been made by the depot or by the central office, a corresponding message is transmitted to the electronic module, whereupon an electronic switch for activating the energy is actuated.
Weiterhin wird die Energiespeichereinrichtung von dem Depot oder von der Zentrale über das erste oder das zweite Kommunikationsmodul autorisiert, auf ein globales Positionierungssystem (GPS) und/oder auf in dem Depot oder in der Zentrale verfügbare Daten zuzugreifen.Furthermore, the energy storage device is authorized by the depot or the central office via the first or the second communication module to access a global positioning system (GPS) and / or data available in the depot or in the central office.
In einer weiteren Ausbildung baut die Energiespeichereinrichtung über das das zweite Kommunikationsmodul automatisch eine Kommunikationsverbindung mit dem Depot oder der Zentrale auf, wenn die Recheneinheit feststellt, dass die Energiespeichereinrichtung so weit entladen ist, dass das nächstgelegene Depot nicht mehr erreichbar ist, oder wenn die Recheneinheit eine Fehlfunktion oder einen Defekt der Energiespeichereinrichtung feststellt.In a further embodiment, the energy storage device automatically establishes a communication connection with the depot or the control center via the second communication module, if the computing unit determines that the energy storage device is discharged so far that the nearest depot is no longer reachable, or if the arithmetic unit has a Malfunction or a defect of the energy storage device notes.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er- geben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigt :Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the embodiment described below and with reference to the drawings. Showing:
Figur 1 ein Elektrofahrzeug in einem Depot in Draufsicht, Figur 2 eine Energiespeichereinrichtung mit elektronsicher Baugruppe undFigure 1 is an electric vehicle in a depot in plan view, Figure 2 is an energy storage device with electronic assembly and
Figur 3 einen Querschnitt durch eine Energiespeichereinrichtung.3 shows a cross section through an energy storage device.
In den Figuren sind identische bzw. einander entsprechende Bereiche, Bauteile, Bauteilgruppen oder Verfahrensschritte mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet.In the figures, identical or corresponding areas, components, component groups or method steps are identified by the same reference numerals.
Die Figur 1 zeigt in einer Draufsicht ein Elektrofahrzeug 100 mit einem austauschbaren und wiederaufladbaren Akkumulator 200, der die zum Betrieb des Elektrofahrzeugs 100 benötigte elektrische Energie zur Verfügung stellt. Der Akkumulator 200, der in der Figur 2 detailliert dargestellt ist, weist eine elektronische Baugruppe 210 auf und ist im gezeigten Ausführungsbeispiel im vorderen Bereich des Motorraums 110 platziert und kann nach Öffnen der Motorhaube (nicht dargestellt) leicht entnommen werden. Dies unterscheidet den erfindungsgemäßen austauschbaren Akkumulator 200 von einem fest installierten Akkumulator, der typischerweise derart im Motorraum 110 eingebaut ist, dass er nicht ohne weiteres aus diesem entfernt werden kann. Der austauschbare Akkumulator 200 kann bspw. über einfache, lösbare Schnappverbindungen und/oder ggf. mit Hilfe zusätzlicher Führungen (nicht dargestellt) im Motorraum 110 fixiert sein, so dass er -anders als bei einer Verschraubung o.a.- leicht entfernt werden kann. Auch das Wiedereinsetzen eines neuen Akkumulators wird durch eine solche Schnappverbindung erheblich erleichtert.1 shows a plan view of an electric vehicle 100 with a replaceable and rechargeable accumulator 200, which provides the electrical energy required for operating the electric vehicle 100. The accumulator 200, which is shown in detail in Figure 2, has an electronic assembly 210 and is placed in the illustrated embodiment in the front region of the engine compartment 110 and can be easily removed after opening the hood (not shown). This distinguishes the replaceable accumulator 200 of the invention from a fixed accumulator, which is typically installed in the engine compartment 110 so that it can not readily be removed therefrom. The replaceable accumulator 200 may, for example, be fixed in the engine compartment 110 via simple, releasable snap connections and / or possibly with the aid of additional guides (not shown), so that it can be easily removed, for example, in the case of a screw connection or the like. The re-insertion of a new accumulator is greatly facilitated by such a snap connection.
Die elektronische Baugruppe 210 weist eine Recheneinheit 220 auf, die die im Folgenden beschriebenen Funktionen der elekt- ronischen Baugruppe 210 steuert. Die Recheneinheit 220 ist hierzu mit sämtlichen Komponenten der elektronischen Baugruppe 210, die im Folgenden näher erläutert werden, verbunden. Das Elektrofahrzeug 100 befindet sich in der Figur 1 in einem Depot 300, in dem aufgeladene, austauschbare Akkumulatoren 310 erhältlich und entladene Akkumulatoren abzugeben sind. Die Akkumulatoren werden im Depot 300 in einer Lager- und Aufladevorrichtung 360 gelagert und aufgeladen. Das Fahrzeug 100 wird zum Austauschen des Akkumulators 200 auf einer gekennzeichneten Stellfläche 320 abgestellt und die Motorhaube wird geöffnet. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind drei Stellflächen vorgesehen. Mit Hilfe eines Roboters oder eines Krans 330 wird der im Fahrzeug 100 befindliche, entladene Akkumulator 200 entfernt, bevor ein neuer Akkumulator 310 ebenfalls mit Hilfe des Krans 330 eingesetzt wird.The electronic module 210 has a computing unit 220, which controls the functions of the electronic module 210 described below. For this purpose, the computing unit 220 is connected to all components of the electronic module 210, which are explained in more detail below. The electric vehicle 100 is located in FIG. 1 in a depot 300 in which charged, exchangeable accumulators 310 are available and discharged accumulators are to be delivered. The accumulators are stored in the depot 300 in a storage and charging device 360 and charged. The vehicle 100 is parked to replace the accumulator 200 on a designated footprint 320 and the hood is opened. In the embodiment of Figure 1, three shelves are provided. With the aid of a robot or a crane 330, the discharged accumulator 200 located in the vehicle 100 is removed before a new accumulator 310 is likewise used with the aid of the crane 330.
Die Bedienung des Krans 330 kann dabei entweder manuell oder vorteilhafterweise automatisch erfolgen. Im ersten Fall kann der Kran 330 durch Personal des Depots oder bspw. durch den Fahrer des Elektrofahrzeugs 100 selbst bedient werden. Im zweiten Fall wird, nachdem das Fahrzeug 100 auf der Stellfläche 320 abgestellt wurde, die exakte Position des Akkumula- tors 200 relativ zum Kran 330 ermittelt. Hierzu kann bspw. das in der DE 10 2006 037 247 Al beschriebene System zur Ortung eines Zielobjekts verwendet werden. Die elektronische Baugruppe 210 des Akkumulators 200 weist hierzu ein Positionierungssystem 211 zur exakten Bestimmung der relativen Position der Energiespeichereinrichtung zum Depot 300 bzw. insbesondere zum Kran 330 auf. Das Positionierungssystem 211 enthält einen aktiven oder passiven Transponder, der wie bspw. im Zusammenhang mit der Figur 3 der DE 10 2006 037 247 Al beschrieben ausgebildet ist. Der Kran 330 weist ein Ortungssystem 331 analog zur „Basisstation" gemäß der DE 10 2006 037 247 Al auf. Mit diesem System bestehend aus dem Ortungssystem 331 und dem Positionierungssystem 211 und dem in der DE 10 2006 037 247 Al beschriebenen Verfahren ist es möglich, die exakte Position des Akkumulators 200 relativ zum Kran 330 bzw. zum Depot 300 zu bestimmen.The operation of the crane 330 can be done either manually or advantageously automatically. In the first case, the crane 330 can be operated by personnel of the depot or, for example, by the driver of the electric vehicle 100 himself. In the second case, after the vehicle 100 has been parked on the footprint 320, the exact position of the accumulator 200 relative to the crane 330 is determined. For this purpose, for example, the system described in DE 10 2006 037 247 A1 can be used to locate a target object. For this purpose, the electronic assembly 210 of the accumulator 200 has a positioning system 211 for the exact determination of the relative position of the energy storage device to the depot 300 or in particular to the crane 330. The positioning system 211 contains an active or passive transponder, which is designed as described, for example, in connection with FIG. 3 of DE 10 2006 037 247 A1. The crane 330 has a locating system 331 analogous to the "base station" according to DE 10 2006 037 247 A1. With this system consisting of the locating system 331 and the positioning system 211 and the method described in DE 10 2006 037 247 A1, it is possible to determine the exact position of the accumulator 200 relative to the crane 330 and the depot 300.
Demzufolge kann der Akkumulator 200 dem Fahrzeug 100 automatisch entnommen werden. Ebenso kann unter der Voraussetzung, dass das Fahrzeug 100 nach Entnahme des Akkumulators 200 nicht bewegt wurde, ein neuer Akkumulator automatisch in das Fahrzeug 100 eingesetzt werden.As a result, the accumulator 200 can be automatically taken out of the vehicle 100. Likewise, with the proviso that the vehicle 100 after removal of the accumulator 200th was not moved, a new accumulator automatically be inserted into the vehicle 100.
Andere Positionierungssysteme 211 zur Bestimmung der exakten Position des Akkumulators relativ zum Depot sind natürlich ebenfalls denkbar. Bspw. können am Akkumulator Lichtreflektoren angebracht sein, wobei das von den Reflektoren reflektierte Licht von einem Kamerasystem registriert wird. Anhand der Kamerabilder kann in bekannter Weise die Position des Ak- kumulators bestimmt werden.Other positioning systems 211 for determining the exact position of the accumulator relative to the depot are of course also conceivable. For example. may be attached to the accumulator light reflectors, wherein the light reflected from the reflectors light is registered by a camera system. Based on the camera images, the position of the accumulator can be determined in a known manner.
Der austauschbare Akkumulator 200 bzw. die elektronische Baugruppe 210 ist mit einem Datenverarbeitungssystem 120 des Elektrofahrzeugs 100 verbunden. Das Datenverarbeitungssystem 120 kann bspw. ein CAN-Bussystem mit einer Recheneinheit 121 sein, in der die mit Hilfe diverser Sensoren (nicht dargestellt) aufgezeichneten Betriebsparameter des Fahrzeugs 100 verarbeitet werden. Derartige Systeme sind bekannt. Über das Bussystem kommuniziert der Akkumulator 200 mit dem Elektro- fahrzeug 100 bzw. mit der Recheneinheit 121 des Datenverarbeitungssystems 120. Über eine Anzeigeeinrichtung 130, die mit dem Datenverarbeitungssystem 120 verbunden ist, können Daten, die vom Akkumulator 200 an das Fahrzeug 100 übertragen wurden, dem Fahrer des Elektrofahrzeugs 100 angezeigt werden. Im Rahmen dieser Kommunikation übermittelt die elektronische Baugruppe 210 über ein Kommunikationsmodul 212 Daten an das Datenverarbeitungssystem 120, die auf der Anzeigeeinrichtung 130 dargestellt werden können.The replaceable accumulator 200 or the electronic assembly 210 is connected to a data processing system 120 of the electric vehicle 100. The data processing system 120 can, for example, be a CAN bus system with a computing unit 121 in which the operating parameters of the vehicle 100 recorded using various sensors (not shown) are processed. Such systems are known. The accumulator 200 communicates with the electric vehicle 100 or with the arithmetic unit 121 of the data processing system 120 via the bus system. Via a display device 130 which is connected to the data processing system 120, data transmitted from the accumulator 200 to the vehicle 100 can be transmitted. the driver of the electric vehicle 100 are displayed. As part of this communication, the electronic module 210 transmits via a communication module 212 data to the data processing system 120, which can be displayed on the display device 130.
Das Kommunikationsmodul 212 ist zur Übertragung der Daten über eine Funkschnittstelle an das Datenverarbeitungssystem 120 angebunden. Die Kommunikation erfolgt über ein kurzreich- weitiges Funksystem, bspw. WLAN, ZigBee oder ein proprietäres Protokoll, wobei das Datenverarbeitungssystem 120 eine ent- sprechende Kommunikationseinrichtung 150 zum Empfangen und zum Senden der über das Funksystem kommunizierten Daten aufweist . Alternativ, hier jedoch nicht dargestellt, kann die Kommunikation zwischen dem Akkumulator 200 und dem Datenverarbeitungssystem 120 auch nicht-funkbasiert, d.h. bspw. über eine Kabelverbindung erfolgen. Das Kommunikationsmodul 212 weist hierzu bspw. eine Steckvorrichtung auf, die beim Einsetzen des Akkumulators in das Fahrzeug in einem entsprechenden Gegenstück aufgenommen wird, so dass eine leitfähige Verbindung zur Übertragung der Daten zwischen dem Kommunikationsmodul und dem Datenverarbeitungssystem hergestellt wird.The communication module 212 is connected to the data processing system 120 via a radio interface in order to transmit the data. The communication takes place via a short-range radio system, for example WLAN, ZigBee or a proprietary protocol, wherein the data processing system 120 has a corresponding communication device 150 for receiving and transmitting the data communicated via the radio system. Alternatively, but not shown here, the communication between the accumulator 200 and the data processing system 120 may also be non-radio-based, ie, for example, via a cable connection. For this purpose, the communication module 212 has, for example, a plug-in device which is received in a corresponding counterpart when the accumulator is inserted into the vehicle, so that a conductive connection is established for transmitting the data between the communication module and the data processing system.
Die zwischen dem Akkumulator 200 und dem Datenverarbeitungssystem 120 kommunizierten Daten umfassen bspw. den Ladezustand und die Temperatur des Akkumulators 200. Aus dem Ladezustand kann das Datenverarbeitungssystem 120 und/oder die Recheneinheit 220 des Akkumulators 200 bspw. die verbleibende Reichweite des Akkumulators 200 ermitteln, während die Temperatur ggf. auf eine Fehlfunktion, einen Defekt oder eine Überlastung des Akkumulators 200 hinweisen kann, so dass der Fahrer des Elektrofahrzeugs 100 frühzeitig gewarnt werden kann. Zur Bestimmung des Ladezustands und der Temperatur sind entsprechende Sensoren vorgesehen, die in der Figur 1 der Übersichtlichkeit wegen in einem Sensormodul 214 der elektronischen Baugruppe zusammengefasst sind. Speziell der Ladezustandssensor umfasst mehrere Einzelsensoren, die die Ladezu- stände der einzelnen Zellen 229 des Akkumulators 200 überwachen. Darüber hinaus weist der Akkumulator 200 bzw. das Sensormodul 214 einen Stromsensor und einen Beschleunigungssensor auf. Der Stromsensor erfasst den Stromfluss vom Akkumulator 200 über eine elektrische Schnittstelle 228 zum Elektro- fahrzeug 100 und/oder vom Elektrofahrzeug 100 zum Akkumulator 200. Letzteres wird weiter unten näher beschrieben. Ein Beschleunigungssensor umfasst in der Regel drei einzelne Sensoren, die senkrecht zueinander angeordnet sind. Ebenso sind Beschleunigungssensoren bekannt, die aus einem fertigen Modul bestehen, womit die drei Raumachsen bereits abgedeckt werden. Aus den vom Beschleunigungssensor ermittelten Daten lassen sich die auf den Akkumulator wirkenden Kräfte bzw. die mechanische Belastung des Akkumulators bestimmen. Das Sensormodul 214 kann darüber hinaus auch Sensoren zur Erfassung der Außentemperatur und der Luftfeuchtigkeit in der Umgebung des Akkumulators, d.h. bspw. in einem Lager des Depots 300 beinhalten. Diese Parameter sind insbesondere im Zusammenhang mit der Lagerung des Akkumulators von Interesse.The data communicated between the accumulator 200 and the data processing system 120 includes, for example, the state of charge and the temperature of the accumulator 200. From the state of charge, the data processing system 120 and / or the arithmetic unit 220 of the accumulator 200 can determine the remaining range of the accumulator 200, for example the temperature may indicate a malfunction, a defect or an overload of the accumulator 200, so that the driver of the electric vehicle 100 can be warned early. For determining the state of charge and the temperature corresponding sensors are provided, which are summarized in the figure 1 for the sake of clarity in a sensor module 214 of the electronic module. In particular, the charge state sensor comprises a plurality of individual sensors which monitor the charge states of the individual cells 229 of the accumulator 200. In addition, the accumulator 200 or the sensor module 214 has a current sensor and an acceleration sensor. The current sensor detects the current flow from the accumulator 200 via an electrical interface 228 to the electric vehicle 100 and / or from the electric vehicle 100 to the accumulator 200. The latter will be described in more detail below. An acceleration sensor usually comprises three individual sensors, which are arranged perpendicular to one another. Likewise, acceleration sensors are known, which consist of a finished module, whereby the three spatial axes are already covered. The forces acting on the accumulator or the mechanical load of the accumulator can be determined from the data determined by the acceleration sensor. The sensor module 214 may also include sensors for detecting the outside temperature and the humidity in the environment of the accumulator, ie, for example, in a warehouse of the depot 300. These parameters are of particular interest in connection with the storage of the accumulator.
Die Sensordaten sämtlicher Sensoren des Sensormoduls 214 werden einem Datenspeicher 213 der elektronischen Baugruppe 210 sowie der Recheneinheit 220 zugeführt. Diese Sensordaten und ggf- andere den Akkumulator 200 betreffenden Daten wie bspw. Alter, Anzahl der Ladezyklen, eindeutige Identifizierung, Ort der letzten Aufladung etc. des Akkumulators werden im Datenspeicher 213 in einem Protokoll abgelegt.The sensor data of all sensors of the sensor module 214 are supplied to a data memory 213 of the electronic module 210 and the arithmetic unit 220. These sensor data and, if appropriate, other data relating to the accumulator 200, such as, for example, age, number of charging cycles, unambiguous identification, location of the last charge etc. of the accumulator, are stored in the data memory 213 in a protocol.
In dem Protokoll kann bspw. verzeichnet sein, wie der Ladevorgang abgelaufen ist. Hierbei könnte u.a. von Interesse sein, wie schnell der Akkumulator aufgeladen wurde, ob der Akkumulator vor dem Aufladen zunächst vollständig entladen wurde und ob der Akkumulator tatsächlich vollständig aufgela- den wurde. Weiterhin wird die Benutzung des Akkumulators anhand der oben beschriebenen Sensordaten protokolliert. Dabei werden insbesondere Daten über den Entladevorgang während des Einsatzes des Akkumulators im Elektrofahrzeug im Protokoll festgehalten. Aus den Daten des Protokolls lassen sich Rück- Schlüsse auf die Nutzung des Akkumulators, eventuelle Beschädigungen und/oder nichterlaubte Strombelastungen, d.h. insbesondere Kurzschlüsse, ziehen. Darüber hinaus kann das Protokoll Informationen darüber aufweisen, wer den Akkumulator aufgeladen hat und/oder wann und wo der Akkumulator aufgela- den wurde.For example, the log may record how the download has expired. This could u.a. It would be of interest to see how fast the battery was charged, whether the battery was first completely discharged before charging, and whether the battery was actually fully charged. Furthermore, the use of the accumulator is logged on the basis of the sensor data described above. In particular, data on the discharging process during the use of the accumulator in the electric vehicle is recorded in the protocol. From the data of the protocol conclusions can be drawn on the use of the accumulator, possible damages and / or unauthorized current loads, i. especially short circuits, pull. In addition, the protocol may include information about who has charged the accumulator and / or when and where the accumulator has been charged.
Weiterhin sind im Datenspeicher 213 die globalen Positionen der Depots, bspw. in Form der GPS-Daten (Global Positioning System, Globales Positionsbestimmungssystem) der Depots, abgelegt. Das Protokoll oder ausgewählte Teile von diesem sowie einzelne Sensordaten können auf einer Anzeige 215 der elektronischen Baugruppe 210 des Akkumulators 200 angezeigt werden. Die elektronische Baugruppe 210 weist ein Tastenfeld 216 auf, mit dem die Anzeige 215 aktiviert werden kann und mit dem ausgewählt werden kann, welche Daten auf der Anzeige 215 dargestellt werden sollen.Furthermore, in the data memory 213, the global positions of the depots, for example. In the form of GPS data (Global Positioning System, Global Positioning System) of the depots stored. The protocol or selected portions thereof as well as individual sensor data may be displayed on a display 215 of the electronic assembly 210 of the accumulator 200. The electronic assembly 210 has a keypad 216, with which the display 215 can be activated and with which can be selected, which data should be displayed on the display 215.
Über das Kommunikationsmodul 212 sind das Protokoll und die verschiedenen Sensordaten an die Anzeigeeinrichtung 130 des Elektrofahrzeugs 100 übertragbar, wobei der Fahrer über eine Eingabeeinrichtung 131 auswählen kann, welche der Sensordaten anzuzeigen sind oder ob ggf. das vollständige Protokoll ange- zeigt werden soll. Die an der Eingabeeinrichtung 131 eingegebenen Daten bzw. Eingaben werden über das KommunikationsmodulThe protocol and the various sensor data can be transmitted to the display device 130 of the electric vehicle 100 via the communication module 212, wherein the driver can select via an input device 131 which of the sensor data is to be displayed or, if appropriate, the complete protocol is to be displayed. The data or inputs input at the input device 131 are transmitted via the communication module
212 an die Recheneinheit 220 übertragen und dort weiter verarbeitet. Bspw. kann der Fahrer eingeben, dass auf der Anzeigeeinrichtung 130 der momentane Stromfluss zwischen Elektro- fahrzeug und Akkumulator, der Ladezustand des Akkumulators und die verbleibende Reichweite angezeigt werden soll. Die Recheneinheit 220 entnimmt diese Daten dem Protokoll und übermittelt sie an das Datenverarbeitungssystem 120 des Elektrofahrzeugs 100.212 transmitted to the arithmetic unit 220 and further processed there. For example. For example, the driver can input that the instantaneous current flow between the electric vehicle and the accumulator, the state of charge of the accumulator and the remaining range should be displayed on the display device 130. The computing unit 220 extracts this data from the protocol and transmits it to the data processing system 120 of the electric vehicle 100.
Weiterhin kann der Akkumulator 200 über das Kommunikationsmodul 212 und das kurzreichweitige Funksystem eine Kommunikationsverbindung mit einem Datenverarbeitungssystem 340 des Depots 300 aufbauen, um bspw. Daten aus dem Protokoll an das Depot 300 zu übertragen. Die verschiedenen im DatenspeicherFurthermore, the accumulator 200 can establish a communication connection with a data processing system 340 of the depot 300 via the communication module 212 and the short-range radio system, in order, for example, to transfer data from the protocol to the depot 300. The different ones in the data store
213 bzw. im Protokoll abgelegten Sensordaten können genutzt werden, um die Akkumulatorbenutzung nachzuvollziehen und Beschädigungen sowie ggf. unerlaubte Belastungen zu erfassen. Letzteres umfasst bspw. Stromflüsse vom oder zum Akkumulator, die über einen z.B. vom Hersteller des Akkumulators festgelegten Maximalwert hinaus gehen. Insbesondere wird durch die Protokollierung des Ladezustands eine genaue Abrechnung gewährleistet. Beim Austausch eines entladenen Akkumulators gegen einen neuen Akkumulator werden bspw. in dem Datenverar- beitungssystem 340 des Depots 300 die Ladezustände des entladenen Akkumulators 200 und des neu in das Fahrzeug eingesetzten Akkumulators 310 aus den Datenspeichern 213 der Akkumulatoren ausgelesen und miteinander verglichen. Aus der Diffe- renz der Ladezustände wird der zu zahlende Betrag ermittelt. Sobald dieser Betrag beglichen ist, kann ebenfalls über die Kommunikationsverbindung zwischen dem Datenverarbeitungssystem 340 des Depots 300 und dem Kommunikationsmodul 212 des Akkumulators 200 der Akkumulator freigeschaltet werden. Dies kann bspw. durch elektronische Schalter 217 im Inneren des Akkumulators 200 realisiert werden. In einem Akkumulator 200 sind in der Regel mehrere Akkumulatorzellen 229 in einer Reihenschaltung miteinander gekoppelt. Durch Einbringen eines geöffneten elektronischen Schalters 217 zwischen zwei Zellen wird bewirkt, dass die notwendige Betriebsspannung nicht erreicht wird. Der Schalter 217 wird geschlossen, wenn der Akkumulator 200 durch das Datenverarbeitungssystem 340 des Depots 300 oder ggf. auch durch eine Zentrale freigeschaltet wird. Konkret heißt dies, dass die Recheneinheit 220 den213 or stored in the log sensor data can be used to track the accumulator use and detect damage and any unauthorized charges. The latter includes, for example, current flows from or to the accumulator, which go beyond a maximum value determined, for example, by the manufacturer of the accumulator. In particular, the logging of the state of charge ensures accurate billing. When exchanging a discharged accumulator for a new accumulator, for example in the data processing system 340 of the depot 300, the charge states of the discharged accumulator 200 and of the accumulator 310 newly inserted in the vehicle are read from the data stores 213 of the accumulators and compared with one another. From the dif- the charge states, the amount to be paid is determined. As soon as this amount has been settled, the accumulator can also be enabled via the communication connection between the data processing system 340 of the depot 300 and the communication module 212 of the accumulator 200. This can be realized, for example, by electronic switches 217 inside the accumulator 200. In an accumulator 200, several accumulator cells 229 are usually coupled together in a series circuit. By introducing an open electronic switch 217 between two cells, the necessary operating voltage is not achieved. The switch 217 is closed when the accumulator 200 is enabled by the data processing system 340 of the depot 300 or possibly by a central office. Specifically, this means that the computing unit 220 the
Schalter 217 schließt, wenn über das Kommunikationsmodul 212 die Nachricht eingeht, dass die Bezahlung stattgefunden hat. Ein Überbrückungsversuch des elektronischen Schalters 217 würde bewirken, dass bspw. ein Alarm ausgelöst wird, der ebenfalls über das Kommunikationsmodul 212 an das Datenverarbeitungssystem 340 des Depots 300 oder an die Zentrale übermittelt und/oder im Protokoll festgehalten wird.Switch 217 closes when the message is received via the communication module 212 that the payment has taken place. A bridging attempt of the electronic switch 217 would cause, for example, an alarm is triggered, which is also transmitted via the communication module 212 to the data processing system 340 of the depot 300 or to the control center and / or recorded in the log.
Die elektronische Baugruppe 210 verfügt über ein weiteres Kommunikationsmodul 218, mit dem über ein Funksystem größerer Reichweite, bspw. über ein GSM-System (Globales System für mobile Kommunikation, vgl. Groupe Special Mobile), eine Funkverbindung mit einem weiter entfernten Kommunikationspartner, bspw. mit einem Depot oder einer Zentrale, aufgebaut werden kann.The electronic module 210 has a further communication module 218, with which via a radio system of greater range, eg. Via a GSM system (Global System for mobile communication, see Groupe Special Mobile), a radio link with a more distant communication partner, eg. can be set up with a depot or a central office.
Bspw. können über das weitere Kommunikationsmodul 218 die diversen Sensordaten online an eine Zentrale oder an eines oder mehrere Depots übertragen werden. Hierdurch kann sicherge- stellt werden, dass bspw. eine Beschädigung des Akkumulators oder ein Missbrauch bspw. in Form einer nichterlaubten Strombelastung o.a. festgestellt und daraufhin der Akkumulator deaktiviert werden kann, indem etwa der elektronische Schalter 217 wieder geöffnet wird. Das entsprechende Signal von der Zentrale oder vom Depot wird wiederum vom KommunikationsmodulFor example. Via the further communication module 218, the various sensor data can be transmitted online to a central office or to one or more depots. In this way it can be ensured that, for example, damage to the accumulator or misuse, for example, in the form of an unauthorized current load, can be detected and then the accumulator can be deactivated by, for example, the electronic switch 217 is reopened. The corresponding signal from the central office or the depot is in turn from the communication module
218 empfangen und an die Recheneinheit 220 weitergeleitet.218 received and forwarded to the arithmetic unit 220.
Die elektronische Baugruppe 210 des Akkumulators 200 weist ein weiteres Positionierungssystem 219 auf, bspw. ein Global Positioning System, mit dem die globale Position des Akkumulators 200 bestimmt werden kann. Die so ermittelte globale Position wird im Protokoll abgelegt, wobei entweder sämtliche ermittelten globalen Positionen im Protokoll abgespeichert werden, so dass die vom Elektrofahrzeug zurück gelegte Route nachvollzogen werden kann, oder ein älterer Eintrag durch einen neuen Eintrag überschrieben wird, so dass immer nur die aktuelle globale Position im Protokoll verfügbar ist.The electronic assembly 210 of the accumulator 200 has a further positioning system 219, for example a global positioning system with which the global position of the accumulator 200 can be determined. The thus determined global position is stored in the log, where either all determined global positions are stored in the log, so that the route traveled by the electric vehicle can be traced, or an older entry is overwritten by a new entry, so that only the current global position is available in the log.
In der Recheneinheit 220 der elektronischen Baugruppe 210, die mit den einzelnen oben beschriebenen Komponenten der elektronischen Baugruppe 210 verbunden ist und der die diversen Sensor- und Positionsdaten zur Verfügung stehen, wird bspw. basierend auf der globalen Position und auf dem Ladezustand des Akkumulators 200 ermittelt, ob die vom Ladezustand abhängige Reichweite ausreicht, um das nächstgelegene Depot zu erreichen. Dabei wird auf die im Datenspeicher 213 hinterlegten Positionen der Depots zurückgegriffen. Alternativ können von einer Zentrale, in der die Positionen aller Depots hinterlegt sind, die Depots in einem bestimmten Umkreis um die momentane Position des Akkumulators per Funk an das Kommunikationsmodul 218 übermittelt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Datenspeicher 213 der elektronischen Baugruppe 210 immer dann auf einen aktuellen Stand zu bringen, wenn der Akkumulator zum Wiederaufladen in ein Depot gebracht wird. Ermittelt die Recheneinheit 220 bspw., dass in einem der Reichweite entsprechenden Umkreis um die momentane Position des Akkumulators nur noch ein Depot vorhanden ist, so wird der Fahrer hierauf aufmerksam gemacht. Die entsprechende Meldung wird wiederum über das Kommunikationsmodul 212 per Funk an das Datenverarbeitungssystem 120 des Elektrofahrzeugs 100 übertragen und an der Anzeigeeinrichtung 130 angezeigt. Die Kriterien, nach denen in der Recheneinheit 220 entschieden wird, ob eine solche Meldung generiert wird, sind frei einstellbar. In einem weiteren Anwendungsfall kann über das Kommunikationsmodul 218 ein automatischer Notruf abgesetzt werden, wenn die Recheneinheit 220 feststellt, dass der Akkumulator 200 entladen ist und kein Depot in Kommunikationsreichweite des kurzreichweitigen Funksystems liegt, wenn also das Kommunikationsmodul 212 keine Funkverbindung zu einem Depot aufbauen kann.In the arithmetic unit 220 of the electronic module 210, which is connected to the individual components of the electronic module 210 described above and to which the various sensor and position data are available, is determined, for example, based on the global position and on the state of charge of the accumulator 200 whether the range depending on the state of charge is sufficient to reach the nearest depot. In this case, use is made of the depots stored in the data memory 213. Alternatively, from a central office, in which the positions of all depots are deposited, the depots are transmitted in a certain radius to the current position of the accumulator by radio to the communication module 218. Another possibility is to update the data memory 213 of the electronic module 210 whenever the rechargeable battery is placed in a depot for recharging. If the arithmetic unit 220 determines, for example, that only one depot is present in a radius corresponding to the range around the instantaneous position of the accumulator, then the driver is made aware thereof. The corresponding message is in turn via the communication module 212 per Radio transmitted to the data processing system 120 of the electric vehicle 100 and displayed on the display device 130. The criteria according to which it is decided in the arithmetic unit 220 whether such a message is generated are freely adjustable. In another application, an automatic emergency call can be issued via the communication module 218 when the computing unit 220 determines that the accumulator 200 is unloaded and no depot is within communication range of the short-range radio system, ie if the communication module 212 can not establish a radio connection to a depot.
Die Recheneinheit 220 nutzt die vom Positionierungssystem 219 ermittelte, momentane globale Position des Akkumulators 200 bzw. des Elektrofahrzeugs 100, den Ladezustand des Akkumulators 200, ggf. eine Eingabe durch den Fahrer des Elektro- fahrzeugs 100 sowie die Lagervorräte von in Reichweite des Elektrofahrzeugs 100 liegenden Depots, um eines oder mehrere Depots auszuwählen, die zum Austauschen des Akkumulators anzufahren sind. Hierbei kommuniziert die Recheneinehit 220 der elektronischen Baugruppe 210 über das Kommunikationsmodul 212 mit dem Fahrer des Elektrofahrzeugs 100 und über das Kommunikationsmodul 218 mit den in Reichweite liegenden Depots oder mit einer Zentrale, in der bspw. die momentan verfügbaren Lagervorräte aller Depots abrufbar sind. Die Recheneinheit 220 der elektronischen Baugruppe 210 verarbeitet sämtliche Daten, um dem Fahrer zumindest ein Depot vorzuschlagen. Hierbei kann auch eine beabsichtigte Route berücksichtigt werden, die der Fahrer bspw. mit einem Navigationssystem 140 festgelegt hat, welches zu diesem Zweck mit dem Datenverarbeitungssystem 120 des Elektrofahrzeugs 100 verbunden sein muss. Diese Route wird ebenfalls über das Kommunikationsmodul 212 vom Datenverarbeitungssystem 120 des Elektrofahrzeugs 100 an die elektronische Baugruppe 210 und die Recheneinheit 220 übertragen und dort mit den im Datenspeicher 213 gespeicherten Postionen der Depots verglichen. Aus dem Vergleich geht zumindest ein Depot hervor, das dem Fahrer mit Hilfe der Anzeigeeinrichtung 130 vorgeschlagen und/oder auf einem Bildschirm des Navigationssystems 140 eingeblendet wird.The arithmetic unit 220 uses the instantaneous global position of the rechargeable battery 200 or of the electric vehicle 100 determined by the positioning system 219, the state of charge of the rechargeable battery 200, optionally an input by the driver of the electric vehicle 100, and the stock of supplies within range of the electric vehicle 100 Depots to select one or more depots to be used to replace the accumulator. In this case, the computing unit 220 of the electronic module 210 communicates via the communication module 212 with the driver of the electric vehicle 100 and via the communication module 218 with the depots within reach or with a control center in which, for example, the currently available storage stocks of all depots can be retrieved. The arithmetic unit 220 of the electronic assembly 210 processes all data in order to propose to the driver at least one depot. In this case, an intended route can also be taken into account, which the driver has determined, for example, with a navigation system 140, which for this purpose must be connected to the data processing system 120 of the electric vehicle 100. This route is also transmitted via the communication module 212 from the data processing system 120 of the electric vehicle 100 to the electronic module 210 and the arithmetic unit 220 and compared there with the positions of the depots stored in the data memory 213. From the comparison at least one depot emerges that the driver with the help of the display device 130th suggested and / or displayed on a screen of the navigation system 140.
Um auf das GPS und auf in den Depots oder in der Zentrale abgelegte Daten autorisiert zugreifen zu können, werden entsprechende Zertifizierungs- und Verschlüsselungssysteme vorgesehen. Bspw. kann hierzu ein Sicherheitsmechanismus zum Einsatz kommen, wie ihn moderne SIM-Karten (Subscriber Identity Module) in Mobiltelefonen verwenden.Approved certification and encryption systems are provided to access data stored on the GPS and in the depots or in the central office. For example. For this purpose, a security mechanism can be used, as used by modern SIM cards (Subscriber Identity Module) in mobile phones.
Der Akkumulator 200 verfügt über einen Spannungswandler 225 und eine Ladeelektronik 226, die in der elektronischen Baugruppe 210 untergebracht sind. Hierdurch wird bewirkt, dass ein vergleichsweise weiter Spannungsbereich, bspw. 400-800V, zum Aufladen des Akkumulators genutzt werden kann, so dass keine Versorgungsengpässe entstehen und der Aufwand zur Bereitstellung der Infrastruktur minimiert wird. Auch auf Grund der in Zukunft voraussichtlich weiter ansteigenden Akkumulatorspannungen macht die Integration eines derartigen Ladege- rätes bestehend aus dem Spannungswandler 225 und der Ladeelektronik 226 in den Akkumulator 200 bzw. in die elektronische Baugruppe 220 Sinn, damit die Ladestationen der Depots nicht erneuert bei jeder Umstellung der Akkumulatorspannung werden müssen.The accumulator 200 has a voltage converter 225 and a charging electronics 226, which are accommodated in the electronic module 210. This has the effect that a comparatively wide voltage range, for example 400-800 V, can be used to charge the rechargeable battery so that no supply bottlenecks occur and the outlay for providing the infrastructure is minimized. Also due to the battery voltages expected to increase further in the future, the integration of such a charging device consisting of the voltage converter 225 and the charging electronics 226 in the accumulator 200 or in the electronic module 220 makes sense, so that the charging stations of the depots are not renewed at each changeover the accumulator voltage must be.
Bspw. ist es mit Hilfe eines solchen integrierten Ladegerätes möglich, auch den Gleichstrom einer Photovoltaikanlage direkt zum Aufladen des Akkumulators zu verwenden.For example. With the help of such an integrated charger, it is also possible to use the direct current of a photovoltaic system directly for charging the accumulator.
Das Aufladen des Akkumulators 200 ist nicht nur im Depot 300 möglich. Zum Einen kann der Akkumulator 200 analog zu fest installierten Akkumulatoren aufgeladen werden, indem er im einfachsten Fall mit einer entsprechenden Steckdose verbunden wird. Hierzu weist der Akkumulator 200 eine elektrische Schnittstelle 227 auf, an die ein handelsübliches Ladekabel angeschlossen werden kann. Zum Anderen kann der Akkumulator 200 während des Betriebs des Elektrofahrzeugs 100 aufgeladen werden, wie es bspw. auch in Hybridfahrzeugen erfolgt. Es kann z.B. während eines Bremsvorgangs elektrische Energie erzeugt werden, die dem Akkumulator 200 über entsprechende elektrische Leitungen zugeführt wird, um diesen aufzuladen. Ein derartiges System und Verfahren ist z.B. in der DE 10 2006 019 494 Al beschrieben. Auch diese elektrische Energie wird dem Akkumulator 200 über die elektrische Schnittstelle 227 zugeführt. Der dem Akkumulator 200 zugeführte Strom wird über den bereits erwähnten Stromsensor des Sensormoduls 214 gemessen. Die entsprechenden Messwerte wer- den im Protokoll im Datenspeicher 213 abgelegt und/oder der Recheneinheit 220 zur Verfügung gestellt.The charging of the accumulator 200 is possible not only in the depot 300. On the one hand, the accumulator 200 can be charged analogously to permanently installed accumulators by being connected in the simplest case to a corresponding socket. For this purpose, the accumulator 200 has an electrical interface 227, to which a commercially available charging cable can be connected. On the other hand, the accumulator 200 can be charged during the operation of the electric vehicle 100, as occurs, for example, in hybrid vehicles. It For example, during a braking operation, electrical energy can be generated, which is supplied to the accumulator 200 via corresponding electrical lines in order to charge it. Such a system and method is described for example in DE 10 2006 019 494 Al. This electrical energy is also supplied to the accumulator 200 via the electrical interface 227. The current supplied to the accumulator 200 is measured via the already mentioned current sensor of the sensor module 214. The corresponding measured values are stored in the log in the data memory 213 and / or made available to the arithmetic unit 220.
Vorteilhafterweise wird der dem Akkumulator 200 über die Schnittstelle 227 und/oder über die weitere Schnittstelle zu- geführte Ladestrom über einen Stromsensor des Sensormoduls 214 gemessen und im Protokoll dokumentiert.Advantageously, the charging current fed to the accumulator 200 via the interface 227 and / or via the further interface is measured via a current sensor of the sensor module 214 and documented in the protocol.
Die Lagerung einer großen Anzahl von Akkumulatoren im Depot bietet die Möglichkeit, einzelne oder mehrere der Akkumulato- ren als Pufferspeicher für das Stromnetz zu verwenden, wie es bspw. im „car2grid"-System geschieht. Diese stehen einerseits zur Speicherung von ggf. überschüssigem Strom zur Verfügung und geben andererseits zu Spitzenlastzeiten Strom ab. Durch eine Abschätzung des voraussichtlichen Bedarfs an Akkumulato- ren für die Elektrofahrzeuge kann das System optimiert werden. Es werden dann nur diejenigen Akkumulatoren als Pufferspeicher verwendet, die voraussichtlich nicht als Austauschakkumulatoren benötigt werden.The storage of a large number of accumulators in the depot offers the possibility of using one or more of the accumulators as buffer storage for the power network, as is done, for example, in the "car2grid" system, which, on the one hand, stores any excess current By estimating the anticipated demand for accumulators for electric vehicles, the system can be optimized to use only those accumulators that are unlikely to be needed as replacement accumulators.
Idealerweise werden die Akkumulatoren bzw. deren Gehäuse möglichst platzsparend ausgelegt. Hierdurch wird gewährleistet, dass in einem Depot eine große Anzahl von austauschbaren Akkumulatoren gelagert werden kann, so dass auch in Phasen mit starker Nachfrage, bspw. zu Ferien- und Reisezeiten, der Be- darf gedeckt werden kann.Ideally, the accumulators or their housing are designed to save space. This ensures that a large number of replaceable accumulators can be stored in a depot, so that the demand can be met even in phases of strong demand, for example during vacation and travel times.
Die elektrische Verbindung zwischen dem Akkumulator und einer Aufladevorrichtung 360 des Depots 300 erfolgt bspw. über ein Schienensystem, bei dem eine ungenaue Positionierung ausreicht, um einen elektrischen Kontakt herzustellen. Die Figur 3 zeigt in einer Prinzipskizze einen Querschnitt durch einen Akkumulator 200 und durch Schienen 361, 362 der Aufladevor- richtung 360 aus elektrisch leitfähigem Material. Der Akkumulator 200 verfügt über Aussparungen 221, 222 mit elektrischen Kontakten 223, 224 und wird derart auf die Schienen 361, 362 gesetzt, dass die elektrischen Kontakte 223, 224 in Berührung mit den Schienen 361, 362 kommen. Aufgrund der Formgebung der Aussparungen 221, 222 und der Schienen 361, 362 reicht es aus, den Akkumulator 200 vergleichsweise ungenau zu positionieren, d.h. mit einer Präzision im cm-Bereich in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Schienen. Bei einem derartigen Schienensystem bietet es sich an, an einem Ende der Schienen 361, 362 leere Akkumulatoren auf die Schienen aufzusetzen, so dass am anderen Ende aufgeladene Akkumulatoren durch den Kran 330 entnommen werden können. The electrical connection between the accumulator and a charging device 360 of the depot 300 takes place, for example, via a Rail system where inaccurate positioning is sufficient to make electrical contact. FIG. 3 shows in a schematic diagram a cross section through an accumulator 200 and through rails 361, 362 of the charging device 360 made of electrically conductive material. The accumulator 200 has recesses 221, 222 with electrical contacts 223, 224 and is placed on the rails 361, 362 such that the electrical contacts 223, 224 come into contact with the rails 361, 362. Due to the shape of the recesses 221, 222 and the rails 361, 362 it is sufficient to position the accumulator 200 comparatively inaccurate, ie with a precision in the cm range in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the rails. With such a rail system, it makes sense to place empty accumulators on the rails at one end of the rails 361, 362, so that accumulators charged at the other end can be removed by the crane 330.

Claims

Patentansprüche claims
1. Austauschbare Energiespeichereinrichtung (200) zur Versorgung eines elektrischen Verbrauchers (100) mit elektrischer Energie, wobei die Energiespeichereinrichtung (200) eine elektronische Baugruppe (210) umfasst, die zumindest ein erstes Kommunikationsmodul (212) zum uni- oder bidirektionalen Austausch von Daten mit einem Datenverarbeitungssystem (120) des elektrischen Verbrauchers (100) und/oder mit einem Datenverarbeitungssystem (340) eines Depots (300) zum1. Interchangeable energy storage device (200) for supplying an electrical load (100) with electrical energy, wherein the energy storage device (200) comprises an electronic assembly (210) having at least a first communication module (212) for unidirectional or bidirectional exchange of data with a data processing system (120) of the electrical consumer (100) and / or a data processing system (340) of a depot (300) for
Lagern und zum Aufladen von Energiespeichereinrichtungen oder mit einer Zentrale aufweist.Storage and charging of energy storage devices or having a central.
2. Austauschbare Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Baugruppe2. Interchangeable energy storage device according to claim 1, characterized in that the electronic module
(210) eine Recheneinheit (220) und einen Datenspeicher (213) aufweist .(210) has a computing unit (220) and a data memory (213).
3. Austauschbare Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kommunikationsmodul (212) über eine Schnittstelle mit dem Datenverarbeitungssystem (120) des elektrischen Verbrauchers (100) und/oder mit dem Datenverarbeitungssystem (340) des Depots3. Interchangeable energy storage device according to claim 1 or 2, characterized in that the first communication module (212) via an interface with the data processing system (120) of the electrical load (100) and / or with the data processing system (340) of the depot
(300) oder mit der Zentrale verbunden ist.(300) or connected to the central office.
4. Austauschbare Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle eine Funkschnittstelle ist und dass die Daten über das erste Kommunikationsmodul (212) drahtlos mit dem Datenverarbeitungssystem (120) des elektrischen Verbrauchers (100) und/oder mit dem4. Interchangeable energy storage device according to claim 3, characterized in that the interface is a radio interface and that the data via the first communication module (212) wirelessly with the data processing system (120) of the electrical load (100) and / or with the
Datenverarbeitungssystem (340) des Depots (300) oder mit der Zentrale austauschbar sind.Data processing system (340) of the depot (300) or with the headquarters are interchangeable.
5. Austauschbare Energiespeichereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Baugruppe (210) ein zweites Kommunikationsmodul (218) mit großer Reichweite zur kabellosen Kommunikation mit der Zentrale oder dem Depot (300) aufweist. 5. Interchangeable energy storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic module (210) has a second communication module (218) with a long range for wireless communication with the central office or the depot (300).
6. Austauschbare Energiespeichereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Baugruppe (210) ein erstes Positionierungssystem (211) zur exakten Bestimmung der relativen Position der Energiespeichereinrichtung (200) zu einem Depot (200) aufweist.6. Interchangeable energy storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic module (210) has a first positioning system (211) for the exact determination of the relative position of the energy storage device (200) to a depot (200).
7. Austauschbare Energiespeichereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Baugruppe (210) ein zweites Positionierungssystem (219) zur Bestimmung der globalen Position der Energiespeichereinrichtung (200) aufweist.7. Interchangeable energy storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic module (210) has a second positioning system (219) for determining the global position of the energy storage device (200).
8. Austauschbare Energiespeichereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Baugruppe (210) ein Sensormodul (214) aufweist, mit8. Interchangeable energy storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic module (210) has a sensor module (214), with
- einem Ladezustandssensor zur Ermittlung des Ladezustands der Energiespeichereinrichtung (200) und/oder- A state of charge sensor for determining the state of charge of the energy storage device (200) and / or
- einem Temperatursensor zur Ermittlung der Temperatur der Energiespeichereinrichtung (200) ,a temperature sensor for determining the temperature of the energy storage device (200),
- einem Temperatursensor zur Ermittlung der Temperatur der Umgebung der Energiespeichereinrichtung (200), - einem Luftfeuchtigkeitssensor zur Ermittlung der Luftfeuchtigkeit der Umgebung der Energiespeichereinrichtung (200),a temperature sensor for determining the temperature of the surroundings of the energy storage device (200), an air humidity sensor for determining the humidity of the surroundings of the energy storage device 200,
- einem Stromsensor zur Ermittlung des der Energiespeichereinrichtung (200) entnommenen oder des in die Energiespeichereinrichtung (200) hinein fließenden Stroms und/oder — einem Beschleunigungssensor zur Ermittlung von auf die- A current sensor for detecting the energy storage device (200) removed or of the energy storage device (200) into flowing current and / or - an acceleration sensor for determining on the
Energiespeichereinrichtung (200) wirkenden Kräften, wobei die jeweiligen Sensordaten der elektronischen Baugruppe (210) zuführbar sind.Energy storage device (200) acting forces, wherein the respective sensor data of the electronic assembly (210) can be fed.
9. Austauschbare Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Baugruppe (210) einen Schalter (217) zum Freischalten der in der Energiespeichereinrichtung (200) gespeicherten Energie aufweist. 9. Replaceable energy storage device according to claim 1, characterized in that the electronic module (210) has a switch (217) for enabling the energy stored in the energy storage device (200).
10. Austauschbare Energiespeichereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Baugruppe (210) eine Anzeigevorrichtung (215) zum Anzeigen zumindest eines Teils der Daten aufweist.10. Interchangeable energy storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic assembly (210) has a display device (215) for displaying at least a part of the data.
11. Austauschbare Energiespeichereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinrichtung (200) eine elektrische Schnittstelle (227) aufweist, über die die11. Interchangeable energy storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the energy storage device (200) has an electrical interface (227) through which the
Energiespeichereinrichtung (200) wieder aufladbar ist.Energy storage device (200) is rechargeable.
12. Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Verbrauchers (100) mit einer austauschbaren Energiespeichereinrichtung (200) bei dem die austauschbare Energiespeichereinrichtung12. A method of operating an electrical load (100) having a replaceable energy storage device (200) in which the replaceable energy storage device
(200) über ein erstes Kommunikationsmodul (212) einer elektronischen Baugruppe (210) der Energiespeichereinrichtung (200) uni- oder bidirektional Daten mit einem Datenverarbeitungssystem (120) des elektrischen Verbrauchers (100) und/oder mit einem Datenverarbeitungssystem (340) eines Depots (300) zum Lagern und zum Aufladen von Energiespeichereinrichtungen (200) oder mit einer Zentrale austauscht.(200) via a first communication module (212) of an electronic module (210) of the energy storage device (200) unidirectionally or bidirectionally data with a data processing system (120) of the electrical load (100) and / or with a data processing system (340) of a depot ( 300) for storage and charging of energy storage devices (200) or with a central exchange.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten zwischen der Energiespeichereinrichtung (200) und dem Datenverarbeitungssystem (120) des elektrischen Verbrauchers (100) und/oder dem Datenverarbeitungssystem (340) des Depots (300) oder der Zentrale über eine Funkverbindung übertragen werden.13. The method according to claim 12, characterized in that the data between the energy storage device (200) and the data processing system (120) of the electrical load (100) and / or the data processing system (340) of the depot (300) or the center via a radio link be transmitted.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinrichtung (200) kabellos über ein zweites Kommunikationsmodul (218) der elektronischen Baugruppe (210) mit großer Reichweite mit dem Depot (300) oder der Zentrale kommuniziert.14. The method according to claim 12 or 13, characterized in that the energy storage device (200) wirelessly via a second communication module (218) of the electronic assembly (210) communicates with a long range with the depot (300) or the center.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten zumindest einen Teil eines in einem Datenspeicher (213) der Energiespeichereinrichtung (200) gespeicherten Protokolls und/oder Sensordaten von Sensoren eines Sensormoduls (214) der elektronischen Baugruppe (210) umfassen.15. The method according to any one of claims 12 to 14, characterized in that the data at least part of a in a data memory (213) of the energy storage device (200) stored protocol and / or sensor data from sensors of a sensor module (214) of the electronic module (210).
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine momentane globale Position der Energiespeichereinrichtung (200) mit Hilfe eines zweiten Positionierungssystems (219) der elektronischen Baugruppe (210) er- mittelt wird.16. The method according to any one of claims 12 to 15, characterized in that a current global position of the energy storage device (200) by means of a second positioning system (219) of the electronic assembly (210) is determined.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Recheneinheit (220) der elektronischen Baugruppe (210) anhand eines Ladezustands der Energiespeichereinrich- tung (200) eine Reichweite der Energiespeichereinrichtung17. The method according to claim 16, characterized in that in a computing unit (220) of the electronic module (210) based on a state of charge of the energy storage device (200) a range of the energy storage device
(200) ermittelt wird und die Reichweite mit Entfernungen zu Depots (300) verglichen wird, wobei die Entfernungen zu den Depots (300) anhand der momentanen globalen Position der Energiespeichereinrichtung (200) und der globalen Positionen der Depots (300) bestimmt werden.(200) is determined and the range is compared to distances to depots (300), the distances to the depots (300) being determined by the current global position of the energy storage device (200) and the global positions of the depots (300).
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergebnis des Vergleiches an das Datenverarbeitungssystem18. The method according to claim 17, characterized in that the result of the comparison to the data processing system
(120) des elektrischen Verbrauchers (100) übertragen wird.(120) of the electrical load (100) is transmitted.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinrichtung (200) über ein zweites Kommunikationsmodul (218) der elektronischen Baugruppe (210) mit einem Depot (300) oder einer Zentrale kommu- niziert, wobei zumindest19. The method according to any one of claims 12 to 18, characterized in that the energy storage device (200) communicates via a second communication module (218) of the electronic module (210) with a depot (300) or a central office, wherein at least
- eine globale Position der austauschbaren Energiespeichereinrichtung (200) und/odera global position of the replaceable energy storage device (200) and / or
- zumindest ein Teil eines in einem Datenspeicher (213) der Energiespeichereinrichtung (200) gespeicherten Protokolls und/oderat least a part of a protocol stored in a data memory (213) of the energy storage device (200) and / or
- Sensordaten von Sensoren eines Sensormoduls (214) der elektronischen Baugruppe (210) an das Depot (300) oder die Zentrale übertragen wird. - Sensor data from sensors of a sensor module (214) of the electronic module (210) to the depot (300) or the control center is transmitted.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Energiespeichereinrichtung (200) gespeicherte Energie für den elektrischen Verbraucher (100) freigeschaltet wird, wenn ein für die gespeicherte20. The method according to any one of claims 12 to 19, characterized in that in the energy storage device (200) stored energy for the electrical load (100) is released when one for the stored
Energie zu bezahlender Betrag beglichen ist, wobei vom Datenverarbeitungssystem (340) des Depots (300) oder von der Zentrale eine Nachricht über das Begleichen des Betrags über das erste (212) oder das zweite Kommunikationsmodul (218) an die elektronische Baugruppe (210) übermittelt und daraufhin ein elektronischer Schalter (217) zum Freischalten der Energie betätigt wird.Energy to be paid amount is settled, with the data processing system (340) of the depot (300) or from the central office a message about settling the amount via the first (212) or the second communication module (218) to the electronic module (210) transmitted and then an electronic switch (217) is actuated to unlock the energy.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Energiespeichereinrichtung (200) von dem Depot (300) oder von der Zentrale über das erste (212) oder das zweite Kommunikationsmodul (218) autorisiert wird, auf ein globales Positionierungssystem (GPS) und/oder auf in dem Depot (300) oder in der Zentrale verfügbare Daten zu- zugreifen.21. Method according to claim 12, characterized in that the energy storage device (200) is authorized by the depot (300) or by the central office via the first (212) or the second communication module (218) global positioning system (GPS) and / or data available in the depot (300) or in the central office.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinrichtung (200) über das das zweite Kommunikationsmodul (218) automatisch eine Kommunikationsverbindung mit dem Depot (300) oder der Zentrale aufbaut, wenn die Recheneinheit (220) feststellt, dass die Energiespeichereinrichtung (200) so weit entladen ist, dass das nächstgelegene Depot nicht mehr erreichbar ist, oder wenn die Recheneinheit (220) eine Fehlfunktion oder einen Defekt der Energiespeichereinrichtung (200) feststellt. 22. The method according to any one of claims 12 to 21, characterized in that the energy storage device (200) via the second communication module (218) automatically establishes a communication connection with the depot (300) or the control center when the arithmetic unit (220) determines that the energy storage device (200) is discharged so far that the nearest depot is no longer reachable, or if the computing unit (220) detects a malfunction or a defect of the energy storage device (200).
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