AT514505A2 - Energiespeichersystem - Google Patents
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Abstract
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Energiespeichersystem zu entwickeln, welches auf Fahrradakkus basiert und den Anschluss und die Entnahme dieser Fahrradakkus während des Betriebs des Energiespeichersystems gestattet. Erreicht wird dies bei einem derartigen Energiespeichersystem, bestehend aus mehreren Batteriezellen, dadurch, dass die Batteriezellen zu mehreren Fahrradakkus (3) zusammengefasst sind, welche in ein Gehäuse (1) mit passend geformten Aufnahmeschächten (2) eingeführt sind, wodurch über Kontakte ( 4) eine elektrische Verbindung zur Gleichstromseite (6) einer integrierten bidirektionalen Wechselrichter- und Ladegeräteinheit (5) hergestellt wird. Derartige Energiespeichersysteme werden an die Elektroinstallation von Gebäuden oder technischen Einrichtungen für stationäre Anwendungen angeschlossen und werden zur Speicherung von Energie eingesetzt.
Description
Beschreibung
Energiespeichersystem
Die Erfindung bezieht sich auf ein Energiespeichersystem nach dem Oberbegriff desAnspruchs 1.
Derartige Energiespeichersysteme werden an die Elektroinstallation von Gebäuden odertechnischen Einrichtungen für stationäre Anwendungen angeschlossen und werden zurSpeicherung von Energie eingesetzt.
Bekannt sind Energiespeichersysteme zum Anschluss an die Elektroinstallation vonGebäuden oder technischen Einrichtungen für stationäre Anwendungen, insbesonderefür die Speicherung regenerativer Energie, welche marktverfügbar und Stand der Tech¬nik sind. Dabei nutzen diese Energiespeichersysteme Batteriezellen oder Batterieblöcke,die für stationäre Anwendungen vorgesehen sind.
Beispielhaft ist aus der EP 25 60 264 A2 ein Energiespeichersystem mit mindestenseinem Basismodul bekannt, das mehrere parallel zueinander geschaltete Stränge mitmehreren in Serie geschalteten Batteriezellen aufweist, wobei die Batteriezellen wäh¬rend der Abgabe von Strom an einen lokalen Verbraucher oder ein Stromnetz gleichzei¬tig durch einen lokalen Energieerzeuger oder das Stromnetz aufladbar sind.
Nachteilig an derartigen Energiespeichersystemen ist aber, dass diese Energiespeicher¬systeme für Fahrradakkus nicht geeignet sind und die Batterien nicht während des Be¬triebs des Energiespeichersystems eingesteckt und entnommen werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Energiespeichersystem zu entwi¬ckeln, welches auf Fahrradakkus basiert und den Anschluss und die Entnahme dieserFahrradakkus während des Betriebs des Energiespeichersystems gestattet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckdienliche Aus¬gestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 6.
Das neue Energiespeichersystem beseitigt die genannten Nachteile des Standes derTechnik.
Vorteilhaft bei der Anwendung des neuen Energiespeichersystems, bestehend aus ei¬nem Gehäuse, ist es, dass die Batteriezellen zu Fahrradakkus zusammengefasst sind,wobei das Gehäuse mehrere Aufnahmeschächte aufweist, welche derart passend ausge¬formt sind, dass die Fahrradakkus einsteckbar sind, wodurch über Kontakte eine elektri¬sche Verbindung zur Gleichstromseite einer integrierten bidirektionalen Wechselrichter¬und Ladegeräteinheit hergestellt wird.
Dadurch werden auch gebrauchte Fahrradakkus nutzbar gemacht, deren Restkapazitätnicht mehr für den ursprünglichen Einsatzzweck jedoch für den stationären Einsatz aus¬reicht. Zudem wird eine platzsparende Anordnung und in der Anwendung ein einfaches
Energiespeichersystem erreicht.
Von Vorteil ist auch, wenn die Wechselstromseite der Wechselrichter- und Ladege¬räteinheit mit der Elektroinstallation eines Gebäudes verbunden ist und über dieseElektroinstallation elektrische Energie aufnehmen und/ oder abgibt, weil dadurch unteranderem ein hoher Nutzungsgrad von Energie aus lokalen Energiequellen erreicht wird.Außerdem lässt sich dadurch der Netzbezug günstig steuern, so dass Energie bei günsti¬gen Stromtarifen bezogen und zu Hochtarifzeiten genutzt werden kann. Zudem lässtsich bei Netzausfall eine Notstromfunktionalität realisieren bzw. vollständig autarkeEnergieversorgung erreichen.
In einer bevorzugten Anordnung erfolgt die elektrische Verbindung über zwischenden jeweiligen Fahrradakku und den Gleichstrom-Bus geschaltete Elektroniken. Dabeikönnen diese Elektroniken mehrere Funktionen übernehmen, wie z.B. die richtungsab¬hängige Strombegrenzung zwischen Gleichstrom-Bus und Fahrradakku, eine DC/DC-Wandlung sowie das Senden und Empfangen von Signalen und Daten von und zumjeweiligen Fahrradakku. Insbesondere sollen diese Elektroniken eine Hot-Plug- Fähigkeit für die Fahrradakkus zur Verfügung stellen, so dass die Fahrradakkus im lau¬fenden Betrieb eingesteckt und herausgenommen werden können. Diese Elektronikensorgen hierbei akkuspezifisch für eine Überprüfung und ggf. Änderung des Zustandesder Fahrradakkus sowie ein gesteuertes Starten der Verbindungen zwischen den Fahr¬radakkus und dem Gleichstrom-Bus.
Das Energiespeichersystem kann optional durch eine Steuerung ergänzt werden, dieder Parametrierung einer Wechselrichter- und Ladegeräteinheit, dem Auslesen und An¬zeigen von Statusinformationen über ein Display oder dem Fernzugriff auf das Energie¬speichersystem dient.
Konstruktiv wird die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst, indem in einem Technik¬schrank oder schrankähnlichen Gehäuse Aufnahmeschächte installiert werden, die derAufnahme der Fahrradakkus dienen. Dies geschieht bevorzugt in einer zweidimensiona¬len Anordnung auf einer Gehäuseseite. In einer Systemvariante kann diese Gehäuseseitemit einer Tür verschlossen werden.
Die Aufnahmeschächte weisen akkuspezifische Kontakte auf, die beim Einstecken derder Fahrradakkus eine elektrische Verbindung mit der Gleichstrom-Seite der Wechsel¬richter- und Ladegeräteinheit ggf. über die zwischengeschalteten Elektroniken herstei¬len. Ebenso kann ein Kontakt für Signal- und Datenleitungen für den jeweiligen Fahr¬radakku hergestellt werden.
Das neue Energiespeichersystem soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutertwerden.
Dazu zeigen:
Fig. 1: Schematische Darstellung des Energiespeichersystems in einer perspektivi¬ schen Ansicht,
Fig. 2 : Schematische Darstellung der Verschaltung des Energiespeichersystems und.
Fig. 3: Schematische Darstellung der Verschaltung des Energiespeichersystems in einer alternativen Ausführung.
Das neue Energiespeichersystem besteht in dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1aus einem Gehäuse 1 mit mehreren Aufnahmeschächten 2, in welchen jeweils ein Fahr¬radakku 3 angeordnet ist, wobei jeder Fahrradakku 3 in den Aufnahmeschächten 2 überKontakte 4 elektrisch mit einer in der Fig. 1 nicht dargestellten Wechselrichter- undLadegeräteinheit 5 verbunden ist.
In der Fig. 2 ist die Verschaltung des Energiespeichersystems vereinfacht dargestellt,wobei die Fahrradakkus 3 mit der Gleichstromseite 6 der Wechselrichter- und Ladege¬räteinheit 5 über die in der Fig. 2 nicht dargestellten Kontakte 4 elektrisch verbundensind. Neben der Gleichstromseite 6 besitzt die Wechselrichter- und Ladegeräteinheit 5andererseits eine Wechselstromseite 7, welche mit einer in der Fig, 2 nicht dargestelltenEnergiequelle, wie z.B. mit einem Wechselstromnetz, einer Photovoltaik-Anlage odereiner Windkraftanlage elektrisch verbunden ist.
Denkbar ist es, das neue Energiespeichersystem, gemäß der Fig. 3, mit einer zwischenden jeweiligen Fahrradakku 3 und der Gleichstromseite 6 angeordneten Elektronik 8auszustatten, wobei diese Elektroniken 8 mehrere Funktionen übernehmen können. Einedieser Funktionen ist die richtungsabhängige Strombegrenzung zwischen Gleichstrom-Bus und Fahrradakku 3, wodurch elektrische Überlastungen, insbesondere des Fahr¬radakku 3, vermieden werden.
Insbesondere sollen die Elektroniken 8 eine Hot-Plug-Fähigkeit für die Fahrradakkus 3zur Verfügung stellen, so dass die Fahrradakkus 3 im laufenden Betrieb eingesteckt undherausgenommen werden können. Dabei sorgt jede Elektronik 8 akkuspezifisch für eineÜberprüfung und ggf. Änderung des Zustandes des Fahrradakkus 3 sowie ein gesteuer¬tes Starten der Verbindung zwischen Fahrradakku 3 und Gleichstromseite 6.
Auch ist es denkbar, die Aufnahmeschächte 2 mit einer Einrichtung zum Senden undEmpfangen von Signalen und Daten von und zum jeweiligen Fahrradakku 3 auszustat¬ten, wodurch eine ständige Datenüberwachung erreicht wird.
Denkbar ist es auch, das Energiespeichersystem optional, gemäß der Fig. 3, durch eineSteuereinheit 9 zu ergänzen, die der Parametrierung der Wechselrichter- und Ladegerät¬einheit 5, dem Auslesen und Anzeigen von Statusinformationen über ein Display oderdem Fernzugriff auf das Energiespeichersystem dient.
Auch ist es denkbar, dass Energiespeichersystem als Ladestation zum Aufladen vonFahrradakkus 3 für mobile Anwendungen einzusetzen.
Liste der Bezugszeichen 1 Gehäuse 2 Aufnahmeschacht 3 Pedelec-oder E-Bike-Batterie 4 Kontakte 5 Wechselrichter- und Ladegeräteinheit 6 Gleichstromseite 7 Wechselstromseite 8 Elektronik 9 Steuereinheit
Claims (6)
- Patentansprüche. 1. Energiespeichersystem, bestehend aus einem Gehäuse (1) mit mehreren Batterie¬zellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen zu mehreren Fahrradakkus (3) zu¬sammengefasst sind, welche in ein Gehäuse (1) mit passend geformten Aufnahme¬schächten (2) eingeführt sind, wodurch über Kontakte (4) eine elektrische Verbindungzur Gleichstromseite (6) einer integrierten bidirektionalen Wechselrichter- und Ladege¬räteinheit (5) hergestellt wird.
- 2. Energiespeichersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten Fahrradakkus (3) gebrauchte und/ oderneue Pedelec- oder E-Bike-Batterien sind.
- 3. Energiespeichersystem nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselstromseite (7) der Wechselrichter- und La¬degeräteinheit (5) mit der Elektroinstallation eines Gebäudes verbunden ist und überdiese Elektroinstallation elektrische Energie aufnimmt und/ oder abgibt.
- 4. Energiespeichersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung zwischen Fahrradakkus (3)und der Gleichstromseite (6) der Wechselrichter- und Ladegeräteinheit (5) über zwi¬schengeschaltete Elektroniken (8) erfolgt.
- 5. Energiespeichersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroniken (8) Signale an die jeweils angeschlos¬sene Fahrradakkus (3) senden und/ oder Signale von den Fahrradakkus (3) empfangen.
- 6. Energiespeichersystem nach Anspruch 4 oder 5,dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroniken (8) eine Hot-Plug-Funktionalität fürdie Fahrradakkus (3) zur Verfügung stellen, so dass die Fahrradakkus (3) im laufendenBetrieb eingesteckt und entnommen werden können.
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