DE102018008863A1

DE102018008863A1 - Concept for the optimized configuration of energy storage devices for electric scooters

Info

Publication number: DE102018008863A1
Application number: DE102018008863.5A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-11-10
Filing date: 2018-11-10
Publication date: 2020-05-14

Abstract

Elektrotretroller kann man - wie auch andere Elektroklein- und -kleinstfahrzeuge - in zwei Kategorien einteilen: Roller mit fest installiertem Akku und Roller mit abnehmbarem Akku. Beide Varianten besitzen Vor- und Nachteile, die sich sehr entscheidend auf die Alltagstauglichkeit und Einsatzbreite des Fahrzeuges auswirken.Da beide Varianten Vor- und Nachteile besitzen, ist es Ziel des Patentes, ein Konzept zu kreieren, bei dem die Vorteile beider Varianten kombiniert werden, um die Tauglichkeit im Alltag für möglichst viele Einsatzbereiche zu optimieren.Der Elektrotretroller wird dazu mit einem kleinen fest installierten Akku ausgestattet, der für kurze Reichweiten ausreicht, gleichzeitig aber den Roller klein, leicht und wendig werden lässt. Um größere Reichweiten zu ermöglichen, kann der Tretroller optional um einen zusätzlichen, abnehmbaren Akku ergänzt werden. Dadurch wird überdies eine deutlich größere Flexibilität der Akkubeladung erzielt.Um den Energieverbrauch zu minimieren und die Reichweite zu optimieren, wird der Elektrotretroller mit einer Rekuperation versehen. Für ein intelligentes Akku- und Motormanagement und um den fest installierten Akku zu schonen, besitzt das Fahrzeug außerdem eine optimierende Steuerung.Electric scooters - like other small and very small electric vehicles - can be divided into two categories: scooters with a permanently installed battery and scooters with a removable battery. Both variants have advantages and disadvantages, which have a very decisive impact on the everyday suitability and range of use of the vehicle. Since both variants have advantages and disadvantages, the aim of the patent is to create a concept in which the advantages of both variants are combined, To optimize the suitability in everyday life for as many areas of use as possible, the electric scooter is equipped with a small, permanently installed battery that is sufficient for short ranges, but at the same time makes the scooter small, light and manoeuvrable. To enable longer ranges, the scooter can optionally be supplemented with an additional, removable battery. This also results in a significantly greater flexibility in battery charging. In order to minimize energy consumption and optimize the range, the electric scooter is provided with recuperation. The vehicle also has an optimizing control system for intelligent battery and motor management and to protect the permanently installed battery.

Description

Elektromobilität ist in Zeiten des Klimawandels und hoher Luftverschmutzung in Städten ein wichtiges Thema und ein entscheidender Lösungsansatz, um diese Probleme in Zukunft in den Griff zu bekommen. Dabei ist mit Elektromobilität nicht nur die Elektrifizierung von Autos und Bussen gemeint. Insbesondere in Städten können elektrische Klein- und Kleinsfahrzeuge eine sehr interessante Ergänzung zum öffentlichen Personennahverkehr bieten und dadurch helfen, die Autoflut in den Städten zu begrenzen. Eine Art solcher Elektrokleinstfahrzeuge ist die Gruppe der Elektrotretroller. Elektrotretroller zeichnen sich dadurch aus, dass sie klein, leicht, handlich und gleichzeitig sehr einfach für Menschen jeder Altersklasse ab 15 Jahren zu fahren sind.In times of climate change and high levels of air pollution in cities, electromobility is an important topic and a key solution to get these problems under control in the future. Electromobility is not just about electrifying cars and buses. In cities in particular, small and small electric vehicles can be a very interesting addition to local public transport and thus help to limit the flood of cars in cities. One type of such small electric vehicles is the group of electric scooters. Electric scooters are characterized by the fact that they are small, light, handy and at the same time very easy to drive for people of all ages from 15 years.

Grundsätzlich kann man Akkus für Elektrofahrzeuge in 2 Arten kategorisieren - Akkus, die fest im oder am Fahrzeug befestigt sind und Akkus, die abnehmbar sind und für den Ladevorgang vom Fahrzeug abgebaut werden.
Beide Arten besitzen Vor- und Nachteile. Da Akkuzellen sehr flexibel gestaltet und angeordnet werden können, lassen sich solche Akkus in die Bauelements des Fahrzeuges integrieren, ohne dass man sie wirklich wahrnimmt, bei Tretrollern etwa in die Stehfläche oder das Lenkrohr. Wenn die Akkus in die Bauelemente integriert sind, lassen sie sich nicht entfernen und separat stehlen, ein nicht zu unterschätzender Vorteil, da die Akkus oft das teuerste Element des Tretrollers sind.
Ein in den Tretroller integrierter Akku hat jedoch den Nachteil, dass man für jeden Ladevorgang das gesamte Fahrzeug in die Nähe einer Steckdose bringen muss. In Schulen, Hochschulen, Restaurants, am Arbeitsplatz oder auch in einer Mietwohnung in höheren Stockwerken macht das das Laden oftmals unmöglich oder sehr aufwendig. Ein weiterer Nachteil ist die Tatsache, dass bei defektem oder nachlassendem Akku der komplette Tretroller unbrauchbar wird.Basically, batteries for electric vehicles can be categorized into two types - batteries that are permanently attached to or on the vehicle and batteries that are removable and removed from the vehicle for charging.
Both types have advantages and disadvantages. Since battery cells can be designed and arranged very flexibly, such batteries can be integrated into the components of the vehicle without being really noticed, for scooters in the standing area or the steering tube. If the batteries are integrated in the components, they cannot be removed and stolen separately, an advantage that should not be underestimated, since the batteries are often the most expensive element of the scooter.
However, a battery integrated in the scooter has the disadvantage that you have to bring the entire vehicle close to a socket for each charging process. In schools, universities, restaurants, at the workplace or even in a rental apartment on higher floors, this often makes charging impossible or very expensive. Another disadvantage is the fact that the entire scooter becomes unusable if the battery is defective or weak.

Ein abnehmbarer Akku, der nur für die Fahrt an den Tretroller angebracht wird, reduziert das Gewicht des nackten Rollers signifikant, da der Akku erheblich zum Gewicht des Fahrzeuges beiträgt. Beim Transport kann der Akku getrennt vom Roller etwa in einem Rucksack transportiert werden. Der Roller ist dann sehr leicht und lässt sich sehr bequem transportieren. Zum Laden muss nicht der gesamte Roller in die Nähe einer Steckdose gebracht werden, sondern nur der Akku. Der leere Akku kann nicht nur vom Tretroller getrennt geladen werden, sondern lässt sich auch einfach und schnell austauschen. Mit 2 oder gar mehreren Akkus lässt sich dadurch die Reichweite des Rollers signifikant vergrößern. Akkus, die gerade nicht benötigt werden, lassen sich bei dieser Variante getrennt vom Tretroller aufladen. Natürlich hat diese Variante den Nachteil, dass der Roller ohne den externen Akku nur durch aktives Treten bewegt werden kann.A removable battery, which is only attached to the scooter for travel, significantly reduces the weight of the naked scooter, since the battery contributes significantly to the weight of the vehicle. During transport, the battery can be transported separately from the scooter, for example in a backpack. The scooter is then very light and can be transported very easily. For charging, the entire scooter does not have to be brought near a socket, only the battery. The empty battery can not only be charged separately from the scooter, but can also be replaced quickly and easily. With 2 or even more batteries, the range of the scooter can be significantly increased. Batteries that are not currently needed can be charged separately from the scooter in this variant. Of course, this variant has the disadvantage that the scooter can only be moved by actively pedaling without the external battery.

Da beide Varianten Vor- und Nachteile besitzen, ist es Ziel der Erfindung ein Konzept zu kreieren, das die Vorteile der beiden Varianten kombiniert. Um dieses Ziel zu erreichen, wird der Elektrotretroller zusätzlich mit einem intelligenten Akku- und Motormanagement ausgestattet.Since both variants have advantages and disadvantages, the aim of the invention is to create a concept that combines the advantages of the two variants. In order to achieve this goal, the electric scooter is additionally equipped with intelligent battery and motor management.

Der erfindungsgemäße Roller verfügt also über einen (recht kleinen) Akku, der fest in den Roller integriert ist. Mit diesem Akku ist man in der Lage, kurze Strecken zurückzulegen. Der Tretroller ist dadurch klein, leicht und wendig. Alles positive Attribute, die man sich von einem Elektrotretroller wünscht.
Außerdem besitzt der Roller eine Vorrichtung, in die ein optionaler Zusatzakku eingesteckt, sicher befestigt und elektrisch angeschlossen werden kann.The scooter according to the invention thus has a (quite small) battery that is firmly integrated into the scooter. With this battery you are able to cover short distances. The scooter is small, light and agile. All positive attributes that you want from an electric scooter.
In addition, the scooter has a device into which an optional additional battery can be inserted, securely attached and electrically connected.

Um möglichst wenig elektrische Energie zu verbrauchen, besitzt der beschriebene Elektrotretroller eine Rekuperation, die einen Teil der Bremsenergie in elektrische Energie umwandelt und zurück in die Akkus einspeist.In order to consume as little electrical energy as possible, the electric scooter described has a recuperation which converts part of the braking energy into electrical energy and feeds it back into the batteries.

Das intelligente Akku- und Motormanagement sorgt dafür, dass bei zwei angeschlossenen Akkus immer zuerst die Energie aus dem mobilen Zusatzakku entnommen wird und dass gleichzeitig durch die Rekuperation gewonnene Energie immer zunächst in den fest installierten Akku geleitet wird, wodurch dieser zudem geschont wird. Nur wenn der fest integrierte Akku voll ist, wird Rekuperationsenergie in den mobilen Zusatzakku gespeist.
Wenn kein Zusatzakku angeschlossen ist, wird die elektrische Energie automatisch aus dem fest installierten Akku entnommen und die Rekuperationsenergie wird in den fest installierten Akku zurückgespeist.The intelligent battery and motor management ensures that when two batteries are connected, the energy is always first drawn from the additional mobile battery and that energy obtained through the recuperation process is always first led into the permanently installed battery, which also protects it. Recuperation energy is only fed into the additional mobile battery when the permanently integrated battery is full.
If no additional battery is connected, the electrical energy is automatically taken from the permanently installed battery and the recuperation energy is fed back into the permanently installed battery.

Elektrotretroller, die mit diesem Akkukonzept ausgestattet sind, besitzen überdies den Vorteil, dass im Verleihbetrieb keine langen Ladezeiten einkalkuliert werden müssen. Durch Austausch des mobilen Zusatzakkus ist der Roller sofort wieder einsatzbereit.Electric scooters equipped with this battery concept also have the advantage that long charging times do not have to be taken into account in the rental business. By replacing the mobile additional battery, the scooter is immediately ready for use again.

Claims

- Concept for the optimized configuration of energy storage devices for electric scooters, characterized in that the electric scooter has a permanently integrated rechargeable battery that cannot be removed by the user.

- Concept for the optimized configuration of energy storage devices for electric scooters Claim 1 , characterized in that the electric scooter additionally has a device in which one can optionally install a suitable additional battery. Installation is simple, safe and quick. This Additional battery can be taken anywhere and charged very flexibly.

- Concept for the optimized configuration of energy storage devices for electric scooters Claim 1 and 2nd , characterized in that the electric scooter is equipped with a recuperation, is recovered by the braking energy and fed into the batteries.

- Concept for the optimized configuration of energy storage devices for electric scooters Claim 1 , 2nd and 3rd , characterized in that the electric scooter has a control that optimizes the energy management. This control ensures that when the additional battery is connected, the energy is always drawn from the additional battery first. At the same time, it ensures that any energy gain from recuperation feeds the permanently installed battery first. The recuperation energy only feeds the additional battery when it is full. If no additional battery is connected, the recuperation energy always feeds the permanently installed battery.