DE102019003232A1

DE102019003232A1 - Mobile device for providing energy and a vehicle with such a device and a method for operating a mobile energy supply

Info

Publication number: DE102019003232A1
Application number: DE102019003232.2A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-05-03
Filing date: 2019-05-03
Publication date: 2020-11-05

Abstract

Mobile Vorrichtung (1) zum Bereitstellen von Energie aufweisend ein Behältnis (2), einen Eingangsanschluss (6), einen Ausgangsanschluss (8), zumindest einen Energiespeicher (4) und eine Vorrangschaltungseinheit (10). Der Eingangsanschluss (6) ist an oder in dem Behältnis (2) angeordnet und mit einer externen Energiequelle (12) koppelbar. Der Ausgangsanschluss (8) ist an oder in dem Behältnis (2) angeordnet und ausgebildet, Energie extern zur Verfügung zu stellen. Der zumindest eine Energiespeicher (4) ist in dem Behältnis (2) angeordnet und mit dem Ausgangsanschluss (8) direkt oder indirekt koppel- und entkoppelbar. Die Vorrangschaltungseinheit (10) ist in dem Behältnis (2) angeordnet und mit dem Eingangsanschluss (6) elektrisch gekoppelt. Dabei ist die Vorrangschaltungseinheit (10) durch eine mit dem Eingangsanschluss (6) gekoppelte externe Energiequelle (12) derart ansteuerbar, dass in einem ersten Zustand der zumindest eine Energiespeicher (4) von dem Ausgangsanschluss (8) entkoppelt und der Eingangsanschluss (6) mit dem Ausgangsanschluss (8) gekoppelt.Mobile device (1) for providing energy, comprising a container (2), an input connection (6), an output connection (8), at least one energy store (4) and a priority switching unit (10). The input connection (6) is arranged on or in the container (2) and can be coupled to an external energy source (12). The output connection (8) is arranged on or in the container (2) and is designed to provide energy externally. The at least one energy store (4) is arranged in the container (2) and can be coupled and decoupled directly or indirectly to the output connection (8). The priority switching unit (10) is arranged in the container (2) and electrically coupled to the input connection (6). The priority circuit unit (10) can be controlled by an external energy source (12) coupled to the input connection (6) in such a way that in a first state the at least one energy store (4) is decoupled from the output connection (8) and the input connection (6) with coupled to the output terminal (8).

Description

Gebiet der ErfindungField of invention

Die Erfindung betrifft eine mobile Vorrichtung zum Bereitstellen von Energie, sowie ein Fahrzeug mit einer solchen und ein Verfahren zum Betreiben einer mobilen Energieversorgung.The invention relates to a mobile device for providing energy, as well as a vehicle with such a device and a method for operating a mobile energy supply.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Aus dem Stand der Technik sind mobile Energieversorgungseinheiten bekannt, die in der Regel einen Energiespeicher sowie diverse Anschlussmöglichkeiten zum Betreiben von elektrischen Geräten aufweisen. Sofern der Energiespeicher nicht in der Lage ist, die elektrischen Geräte direkt mit einer erforderlichen Versorgungsspannung zu versorgen, ist der Energiespeicher üblicherweise mittels eines Wechselrichters oder mittels eines Spannungswandlers mit den Anschlüssen und damit mit den elektrischen Geräten gekoppelt.Mobile energy supply units are known from the prior art, which as a rule have an energy store and various connection options for operating electrical devices. If the energy store is not able to supply the electrical devices directly with a required supply voltage, the energy store is usually coupled to the connections and thus to the electrical devices by means of an inverter or by means of a voltage converter.

So offenbart die DE202008002173 beispielsweise eine Stromspeichereinheit mit einem Energiespeicher und nutzungsabhängig einem daran angeschlossenen Wechselrichter zum Betreiben von elektrischen Geräten.So reveals the DE202008002173 For example, a power storage unit with an energy store and, depending on the usage, an inverter connected to it for operating electrical devices.

Die DE202018001256 beschreibt eine Energiebox mit einer Autobatterie und einem Batterieladegerät sowie einem Spannungswandler. Diese Energiebox ist ausgebildet, elektrische Verbraucher mobil zu versorgen. Dabei sind die Anschlusskabel des Batterieladegerätes mit den Polen der Autobatterie gekoppelt und die Autobatterie mit dem Spannungswandler. Ferner ist ein Sperrschütz berücksichtigt, welches den Ladestrom unterbricht, sobald ein Verbraucher an dem Spannungswandler angeschlossen ist. Dadurch soll erreicht werden, dass ein gleichzeitiges Laden der Autobatterie und ein Verbrauch von Strom für den Verbraucher nicht möglich ist.The DE202018001256 describes an energy box with a car battery and a battery charger as well as a voltage converter. This energy box is designed to provide mobile power to electrical consumers. The connection cables of the battery charger are coupled with the poles of the car battery and the car battery with the voltage converter. A blocking contactor is also taken into account, which interrupts the charging current as soon as a consumer is connected to the voltage converter. This is intended to ensure that simultaneous charging of the car battery and consumption of electricity is not possible for the consumer.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, eine möglichst flexible und gleichzeitig effiziente sowie sichere und stabile Versorgung von elektrischen Verbrauchern mobil zu gewährleisten.The object on which the invention is based is to ensure the most flexible and, at the same time, efficient as well as safe and stable supply of electrical consumers in a mobile manner.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by the features of the independent patent claims. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem ersten Aspekt aus durch eine mobile Vorrichtung zum Bereitstellen von Energie, die ein Behältnis, einen Eingangsanschluss, einen Ausgangsanschluss, zumindest einen Energiespeicher sowie eine Vorrangschaltungseinheit aufweist. Der Eingangsanschluss ist an oder in dem Behältnis angeordnet und mit einer externen Energiequelle koppelbar. Der Ausgangsanschluss ist an oder in dem Behältnis angeordnet und ausgebildet, Energie extern zur Verfügung zu stellen. Der zumindest eine Energiespeicher ist in dem Behältnis angeordnet und mit dem Ausgangsanschluss direkt oder indirekt koppel- oder entkoppelbar. Auch die Vorrangschaltungseinheit ist in dem Behältnis angeordnet und mit dem Eingangsanschluss elektrisch gekoppelt. Dabei ist die Vorrangschaltungseinheit durch eine mit dem Eingangsanschluss gekoppelte externe Energiequelle derart ansteuerbar, dass in einem ersten Zustand der zumindest eine Energiespeicher von dem Ausgangsanschluss entkoppelt und der Eingangsanschluss mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt wird.According to a first aspect, the invention is characterized by a mobile device for providing energy, which has a container, an input connection, an output connection, at least one energy store and a priority switching unit. The input connection is arranged on or in the container and can be coupled to an external energy source. The output connection is arranged on or in the container and designed to provide energy externally. The at least one energy store is arranged in the container and can be coupled or decoupled directly or indirectly to the output connection. The priority circuit unit is also arranged in the container and electrically coupled to the input connection. The priority circuit unit can be controlled by an external energy source coupled to the input connection such that in a first state the at least one energy store is decoupled from the output connection and the input connection is coupled to the output connection.

Ist also eine externe Energiequelle an dem Eingangsanschluss angeschlossen, wird dieser mittels der Vorrangschaltungseinheit mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt. Dies kann derart erfolgen, dass der Ausgangsanschluss direkt mit dem Eingangsanschluss mittels der Vorrangschaltungseinheit gekoppelt wird. Quasi gleichzeitig wird in dem ersten Zustand der zumindest eine Energiespeicher von dem Ausgangsanschluss entkoppelt. Ist der zumindest eine Energiespeicher direkt mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt, so wird in dem ersten Zustand also eine elektrische Kopplung zwischen dem jeweiligen Energiespeicher und dem Ausgangsanschluss direkt unterbrochen.If an external energy source is connected to the input connection, this is coupled to the output connection by means of the priority circuit unit. This can be done in such a way that the output connection is coupled directly to the input connection by means of the priority circuit unit. Quasi simultaneously, the at least one energy store is decoupled from the output connection in the first state. If the at least one energy store is coupled directly to the output connection, then in the first state an electrical coupling between the respective energy store and the output connection is directly interrupted.

Die Ansteuerung der Vorrangschaltungseinheit durch die externe Energiequelle umfasst in diesem Zusammenhang auch die Fähigkeit der Vorrangschaltungseinheit, zunächst die externe Energiequelle an dem Eingangsanschluss zu detektieren und davon abhängig in dem ersten Zustand den zumindest einen Energiespeicher von dem Ausgangsanschluss zu entkoppeln und den Eingangsanschluss mit dem Ausgangsanschluss zu koppeln.The activation of the priority circuit unit by the external energy source in this context also includes the ability of the priority circuit unit to first detect the external energy source at the input connection and, depending on this, in the first state to decouple the at least one energy store from the output connection and to connect the input connection to the output connection couple.

Im ersten Zustand hat also eine externe Energiequelle Vorrang zur Speisung des Ausgangsanschlusses vor dem zumindest einen in dem Behältnis angeordneten Energiespeicher. Dies ermöglicht eine besonders sichere und stabile Versorgung von elektrischen Verbrauchern.In the first state, an external energy source therefore has priority for feeding the output connection over the at least one energy store arranged in the container. This enables a particularly safe and stable supply of electrical consumers.

Dadurch, dass die Vorrichtung mobil ausgebildet ist, ermöglicht diese gleichzeitig einen besonders flexiblen Einsatz zum Betreiben von elektrischen Verbrauchern. Mobil bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Vorrichtung bzw. das Behältnis vorzugsweise tragbar oder fahrbar oder in sonstiger Art und Weise durch eine Person bewegt werden kann. Die Vorrichtung repräsentiert in diesem Zusammenhang also eine durch das Behältnis abgegrenzte und separate Einheit, die durch eine Person bewegt werden kann.Because the device is designed to be mobile, it also enables particularly flexible use for operating electrical consumers. In this context, mobile means that the device or the container can be moved by a person, preferably portable or mobile or in some other way. In this context, the device represents one that is delimited by the container and separate unit that can be moved by one person.

Der Eingangsanschluss repräsentiert vorliegend eine Schnittstelle, um der mobilen Vorrichtung eingangsseitig Energie von einer externen Energiequelle zur Verfügung zu stellen. Dabei kann der Eingangsanschluss als Stecker oder Kupplung ausgebildet sein, mit dem die externe Energiequelle elektrisch koppelbar ist.In the present case, the input connection represents an interface in order to provide the mobile device with energy from an external energy source on the input side. The input connection can be designed as a plug or coupling with which the external energy source can be electrically coupled.

Der Ausgangsanschluss repräsentiert dagegen eine Schnittstelle der Vorrichtung, die ausgangsseitig Energie zur Verfügung stellt. Dabei kann die Vorrichtung ein oder mehrere Ausgangsanschlüsse umfassen. An diesen ein oder mehreren Ausgangsanschlüssen können dann elektrische Verbraucher zum Betreiben gekoppelt werden. Dabei kann der jeweilige Ausgangsanschluss als Stecker oder Kupplung ausgebildet sein.In contrast, the output connection represents an interface of the device that provides energy on the output side. The device can include one or more output connections. Electrical loads can then be coupled to these one or more output connections for operation. The respective output connection can be designed as a plug or coupling.

Der zumindest eine Energiespeicher ist vorzugsweise wieder aufladbar ausgeführt. Auch können mehrere Energiespeicher in der Vorrichtung elektrisch in Reihe oder elektrisch parallel geschaltet sein. Dabei kann der zumindest eine Energiespeicher direkt mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt sein. Das bedeutet, dass zwischen dem zumindest einen Energiespeicher und dem Ausgangsanschluss neben der Vorrangschaltungseinheit keine weitere Komponente geschaltet ist.The at least one energy store is preferably designed to be rechargeable. A plurality of energy stores in the device can also be connected electrically in series or electrically in parallel. In this case, the at least one energy store can be coupled directly to the output connection. This means that apart from the priority switching unit, no further components are connected between the at least one energy store and the output connection.

Die Vorrangschaltungseinheit kann in einer Komponente der Vorrichtung integriert sein. Beispielsweise kann die Vorrangschaltungseinheit in einem Batterieladegerät als Komponente integriert sein. Mittels dieser kann im ersten Zustand der zumindest eine Energiespeicher zum Laden angesteuert und parallel kann ein Verbraucher direkt mittels der externen Energiequelle betrieben werden. Ein Laden des jeweiligen Energiespeichers und ein gleichzeitiges Betreiben von Verbrauchern mittels der externen Energiequelle stellt im ersten Zustand somit keine Probleme dar. Alternativ kann die Vorrangschaltungseinheit auch als separate Einheit in der Vorrichtung angeordnet sein.The priority switching unit can be integrated in a component of the device. For example, the priority circuit unit can be integrated as a component in a battery charger. By means of this, the at least one energy store can be controlled for charging in the first state and, in parallel, a consumer can be operated directly by means of the external energy source. Charging the respective energy store and simultaneously operating consumers by means of the external energy source therefore does not pose any problems in the first state. Alternatively, the priority switching unit can also be arranged as a separate unit in the device.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts ist die Vorrangschaltungseinheit ferner ausgebildet, abhängig von einem spannungslosen Eingangsanschluss in einem zweiten Zustand den Eingangsanschluss von dem Ausgangsanschluss zu entkoppeln und den zumindest einen Energiespeicher direkt oder indirekt mit dem Ausgangsanschluss zu koppeln.In an advantageous embodiment of the first aspect, the priority circuit unit is also designed to decouple the input connection from the output connection and to couple the at least one energy store directly or indirectly to the output connection depending on a voltage-free input connection in a second state.

Im zweiten Zustand koppelt also die Vorrangschaltungseinheit den zumindest einen Energiespeicher mit dem Ausgangsanschluss. Dadurch können elektrische Verbraucher, die an dem Ausgangsanschluss angeschlossen sind, weiterhin über den zumindest einen Energiespeicher elektrisch versorgt werden. Ein spannungsloser Eingangsanschluss bedeutet in diesem Zusammenhang, dass eingangsseitig keine externe Energiequelle mit dem Eingangsanschluss der Vorrichtung gekoppelt oder diese deaktiviert ist.In the second state, the priority circuit unit couples the at least one energy store to the output connection. As a result, electrical loads that are connected to the output connection can continue to be supplied electrically via the at least one energy store. In this context, a dead input connection means that no external energy source is coupled to the input connection of the device or that the device is deactivated.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts ist der zumindest eine Energiespeicher mittels eines Spannungswandlers und/oder mittels einer Sicherungseinheit mit dem Ausgangsanschluss koppelbar. Dies entspricht der indirekten Kopplung des zumindest einen Energiespeichers mit dem Ausgangsanschluss. Dabei repräsentiert der Spannungswandler jede Form der Spannungsumsetzung von einer Batteriespannung des zumindest einen Energiespeichers in eine Ausgangsspannung vorgegebener Höhe. Der Spannungswandler kann beispielsweise als Wechselrichter, Gleichspannungswandler, Netzteil, etc. ausgebildet sein. Die Sicherungseinheit ist vorzugsweise ausgebildet, einen Über- und/oder Fehlerstrom zu detektieren und innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer den Energiespeicher von dem Ausgangsanschluss zu entkoppeln.In a further advantageous embodiment of the first aspect, the at least one energy store can be coupled to the output connection by means of a voltage converter and / or by means of a fuse unit. This corresponds to the indirect coupling of the at least one energy store to the output connection. The voltage converter represents any form of voltage conversion from a battery voltage of the at least one energy store to an output voltage of a predetermined level. The voltage converter can be designed as an inverter, DC voltage converter, power supply unit, etc., for example. The fuse unit is preferably designed to detect an overcurrent and / or fault current and to decouple the energy store from the output connection within a predetermined period of time.

Ist der zumindest eine Energiespeicher indirekt mittels des Spannungswandlers mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt, so kann mittels der Vorrangschaltungseinheit in dem ersten Zustand eine Kopplung zwischen dem zumindest einen Energiespeicher und dem Spannungswandler unterbrochen werden. Alternativ oder zusätzlich kann in dem ersten Zustand mittels der Vorrangschaltungseinheit eine Kopplung zwischen dem Spannungswandler und dem Ausgangsanschluss unterbrochen werden.If the at least one energy store is indirectly coupled to the output terminal by means of the voltage converter, a coupling between the at least one energy store and the voltage converter can be interrupted by means of the priority circuit unit in the first state. Alternatively or in addition, a coupling between the voltage converter and the output connection can be interrupted in the first state by means of the priority circuit unit.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts umfasst die mobile Vorrichtung eine Schaltereinheit, die ausgebildet ist, abhängig von deren Schaltungszustand die Funktion des zumindest einen Spannungswandlers entweder zu aktivieren oder zu deaktivieren. Die Schaltereinheit ist beispielsweise als manueller Schalter ausgebildet.In a further advantageous embodiment of the first aspect, the mobile device comprises a switch unit which is designed to either activate or deactivate the function of the at least one voltage converter depending on its switching state. The switch unit is designed as a manual switch, for example.

In dem zweiten Zustand kann also der Spannungswandler mittels der Schaltereinheit entweder aktiviert oder deaktiviert werden. Bei aktiviertem Spannungswandler wird vorzugsweise am Ausgangsanschluss eine Spannung zur Verfügung gestellt. Bei deaktiviertem Spannungswandler wird am Ausgangsanschluss keine Spannung zur Verfügung gestellt und der Spannungswandler ist deaktiviert. Das hat den Vorteil, dass bei Deaktivierung auch der Spannungswandler in dem zweiten Zustand keinen Ruhestrom aus dem Energiespeicher zieht. Dies ermöglicht einen besonders effizienten Betrieb der mobilen Vorrichtung.In the second state, the voltage converter can either be activated or deactivated by means of the switch unit. When the voltage converter is activated, a voltage is preferably made available at the output connection. If the voltage converter is deactivated, no voltage is made available at the output connection and the voltage converter is deactivated. This has the advantage that when deactivated, the voltage converter does not draw any quiescent current from the energy store in the second state. This enables particularly efficient operation of the mobile device.

Zusätzlich kann in dem ersten Zustand eine elektrische Kopplung zwischen dem Eingangsanschluss und Ausgangsanschluss mittels der Schaltereinheit getrennt werden. Mittels der Schaltereinheit kann somit die mobile Vorrichtung sowohl in dem ersten als auch zweiten Zustand deaktiviert werden.In addition, in the first state, an electrical coupling between the input connection and output connection can be separated by means of the switch unit. The mobile device can thus be deactivated both in the first and in the second state by means of the switch unit.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts ist die Vorrangschaltungseinheit in dem ersten Zustand ausgebildet, zunächst den zumindest einen Energiespeicher von dem Ausgangsanschluss zu entkoppeln und zeitlich beabstandet den Eingangsanschluss mit dem Ausgangsanschluss zu koppeln. Dadurch kann ein besonders sicherer Schaltungsübergang von dem zumindest einen Energiespeicher als Quelle auf die externe Energiequelle als Quelle ermöglicht werden. Vorrangig wird durch diese zeitliche Beabstandung vermieden, dass für einen kurzen Zeitraum beide Quellen zeitlich parallel mit dem Ausgangsanschluss elektrisch gekoppelt sind.In a further advantageous embodiment of the first aspect, the priority circuit unit is designed in the first state to first decouple the at least one energy store from the output connection and to couple the input connection to the output connection at a time. This enables a particularly safe circuit transition from the at least one energy store as a source to the external energy source as a source. This temporal spacing primarily prevents both sources from being electrically coupled to the output terminal in parallel for a short period of time.

Mittels der zeitlichen Beabstandung wird für einen sehr kurzen Unterbrechungszeitraum weder der zumindest eine Energiespeicher noch die externe Energiequelle zum Bereitstellen einer Energie am Ausgangsanschluss zur Verfügung stehen. Um eine unterbrechungsfreie Versorgung zu gewährleisten, könnte ein weiterer Energiespeicher vorgesehen sein, der eine Energie auch während des Unterbrechungszeitraumes am Ausgangsanschluss zur Verfügung stellen kann.By means of the time spacing, neither the at least one energy store nor the external energy source for providing energy at the output connection will be available for a very short interruption period. In order to ensure an uninterrupted supply, a further energy store could be provided which can also provide energy at the output connection during the interruption period.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts ist die Vorrangschaltungseinheit im zweiten Zustand ferner ausgebildet, eine Spannung über dem zumindest einen Energiespeicher zu ermitteln und davon abhängig diesen von dem Ausgangsanschluss zu entkoppeln. Durch diese Überwachung des zumindest einen Energiespeichers kann die Gefahr eines schädlichen Ladezustandes des jeweiligen Energiespeichers rechtzeitig erkannt werden, bevor der jeweiligen Energiespeicher geschädigt wird. Dadurch kann ein besonders schonender Betrieb der Vorrichtung ermöglicht werden. Die Entkopplung erfolgt im zweiten Zustand mittels der Vorrangschaltungseinheit vorzugsweise derart, dass die elektrische Kopplung zwischen dem Energiespeicher und dem Ausgangsanschluss getrennt wird. Ist ein Spannungswandler verbaut, erfolgt die Entkopplung in dem zweiten Zustand vorzugsweise derart, dass die Kopplung zwischen Energiespeicher und dem Spannungswandler getrennt wird, damit auch der Spannungswandler in dem zweiten Zustand nicht weiter versorgt wird.In a further advantageous embodiment of the first aspect, the priority circuit unit in the second state is also designed to determine a voltage across the at least one energy store and, depending on this, to decouple it from the output connection. This monitoring of the at least one energy store enables the risk of a harmful state of charge of the respective energy store to be detected in good time before the respective energy store is damaged. This enables particularly gentle operation of the device. In the second state, the decoupling takes place by means of the priority circuit unit, preferably in such a way that the electrical coupling between the energy store and the output connection is separated. If a voltage converter is installed, the decoupling in the second state is preferably carried out in such a way that the coupling between the energy store and the voltage converter is separated so that the voltage converter is also no longer supplied in the second state.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts ist die Vorrangschaltungseinheit im zweiten Zustand ausgebildet, den zumindest einen Energiespeicher von dem Ausgangsanschluss zu entkoppeln, wenn die Spannung über dem zumindest einen Energiespeicher einen vorgegebenen Spannungsschwellenwert unterschreitet.In a further advantageous embodiment of the first aspect, the priority circuit unit is designed in the second state to decouple the at least one energy store from the output connection when the voltage across the at least one energy store falls below a predetermined voltage threshold value.

Der Spannungsschwellenwert ist vorzugsweise als Tiefenentladungsschwellenwert vorgegeben, so dass ein Spannungsabfall über dem zumindest einen Energiespeicher unterhalb des Spannungsschwellenwertes verhindert und damit dieser vor einer kritischen Tiefenentladung geschützt wird.The voltage threshold value is preferably specified as a deep discharge threshold value, so that a voltage drop across the at least one energy store below the voltage threshold value is prevented and the latter is thus protected from critical deep discharge.

Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem zweiten Aspekt aus durch ein Fahrzeug, welches zumindest eine mobile Vorrichtung nach dem ersten Aspekt umfasst und bei dem der Eingangsanschluss der mobilen Vorrichtung mit einem Landstromanschluss des Fahrzeugs koppelbar ist.According to a second aspect, the invention is characterized by a vehicle which comprises at least one mobile device according to the first aspect and in which the input connection of the mobile device can be coupled to a shore power connection of the vehicle.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des zweiten Aspekts ist der Ausgangsanschluss mit zumindest einem Teil eines elektrischen Bord- oder Versorgungsnetzes des Fahrzeugs gekoppelt.In an advantageous embodiment of the second aspect, the output connection is coupled to at least part of an on-board electrical system or supply network of the vehicle.

Das Fahrzeug kann beispielsweise als Wasser-, Schienen- oder Landfahrzeug ausgebildet sein.The vehicle can be designed as a water, rail or land vehicle, for example.

Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem dritten Aspekt aus durch ein Verfahren zum Betreiben einer mobilen Vorrichtung, bei dem eine mit dem Eingangsanschluss gekoppelte externe Energiequelle detektiert wird und davon abhängig der zumindest eine Energiespeicher von dem Ausgangsanschluss entkoppelt bzw. mit diesem gekoppelt wird. Zusätzlich wird abhängig von dem Detektieren der Eingangsanschluss mit dem Ausgangsanschluss elektrisch gekoppelt bzw. von diesem entkoppelt.According to a third aspect, the invention is characterized by a method for operating a mobile device in which an external energy source coupled to the input connection is detected and, depending on this, the at least one energy store is decoupled from or coupled to the output connection. In addition, depending on the detection, the input connection is electrically coupled to or decoupled from the output connection.

Dabei sind die Merkmale und Funktionen der mobilen Vorrichtung des ersten Aspekts auch auf das Verfahren zum Betreiben der mobilen Vorrichtung anwendbar.The features and functions of the mobile device of the first aspect can also be applied to the method for operating the mobile device.

FigurenlisteFigure list

Die oben beschriebenen Aspekte und weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung können ebenfalls aus den Beispielen der Ausführungsformen entnommen werden, welche im Folgenden unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben werden.

1 Schematische Darstellung einer mobilen Vorrichtung,
2 mobile Vorrichtung mit Spannungswandler,
3 mobile Vorrichtung mit Schaltereinheit,
4 Fahrzeug mit einer mobilen Vorrichtung.

The above-described aspects and further aspects, features and advantages of the invention can also be taken from the examples of the embodiments which are described below with reference to the attached drawings.

1 Schematic representation of a mobile device,
2 mobile device with voltage converter,
3 mobile device with switch unit,
4th Vehicle with a mobile device.

Detaillierte Beschreibung von AusführungsformenDetailed description of embodiments

In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für gleiche oder zumindest ähnliche Elemente, Komponenten oder Aspekte verwendet. Es wird angemerkt, dass im Folgenden Ausführungsformen im Detail beschrieben werden, die lediglich illustrativ und nicht beschränkend sind.In the figures, the same reference symbols are used for the same or at least similar elements, components or aspects. It is noted that in the following embodiments are described in detail, which are merely illustrative and not restrictive.

In 1 ist schematisch eine mobile Vorrichtung 1 zum Bereitstellen von Energie dargestellt. Die mobile Vorrichtung 1 weist ein Behältnis 2 auf, welches einen Eingangsanschluss 6 und einen Ausgangsanschluss 8 umfasst. In der weiteren Beschreibung wird zur Vereinfachung ein einzelner Ausgangsanschluss beschrieben. An Stelle des einzelnen Ausgangsanschlusses können aber auch mehrere dergleichen vorgesehen sein. Mehrere Ausgangsanschlüsse 8 sind vorzugsweise elektrisch parallel geschaltet.In 1 is schematically a mobile device 1 for providing energy shown. The mobile device 1 has a container 2 on which has an input port 6th and an output terminal 8th includes. In the remainder of the description, a single output port is described for simplicity. Instead of the individual output connection, however, several of the same can be provided. Multiple output ports 8th are preferably connected electrically in parallel.

Das Behältnis 2 kann aus Kunststoff, Holz oder einem anderen Material hergestellt sein. Das Behältnis 2 ist derart ausgeführt, dass die Vorrichtung 1 durch eine Person bewegt vorzugsweise getragen werden kann.The container 2 can be made of plastic, wood or some other material. The container 2 is designed such that the device 1 preferably moved by a person.

Der Eingangsanschluss 6 ist beispielsweise als Schutzkontaktstecker und der Ausgangsanschluss 8 als Schutzkontaktkupplung oder -steckdose ausgebildet.The input connector 6th is for example as a protective contact plug and the output connection 8th designed as a protective contact coupling or socket.

In dem Behältnis 2 ist ein Energiespeicher 4 angeordnet, der vorzugsweise als ein Akkumulator ausgeführt ist. Der Energiespeicher 4 kann als Blei- oder Lithium-Ionen Akkumulator vorgegebener Spannung ausgebildet sein. Auch andere Ausführungen des Energiespeichers 4 sind verwendbar. Der Energiespeicher 4 stellt beispielsweise eine 12V Gleichspannung an seinen Anschlüssen zur Verfügung. In der weiteren Beschreibung wird zur Vereinfachung ein einzelner Energiespeicher 4 beschrieben, an dessen Stelle aber auch mehrere Energiespeicher 4 angeordnet sein können. Mehrere Energiespeicher 4 können entweder elektrisch in Reihe oder parallel zu einander gekoppelt sein.In the container 2 is an energy store 4th arranged, which is preferably designed as an accumulator. The energy storage 4th can be designed as a lead or lithium-ion battery with a specified voltage. Also other versions of the energy store 4th are usable. The energy storage 4th provides, for example, a 12V DC voltage at its connections. In the further description, a single energy store is used for simplification 4th described, but in its place also several energy stores 4th can be arranged. Multiple energy storage 4th can be coupled either electrically in series or in parallel to each other.

Ferner weist die mobile Vorrichtung 1 eine Vorrangschaltungseinheit 10 auf, die in dem Behältnis 2 angeordnet ist. Die Vorrangschaltungseinheit 10 ist eingangsseitig mit dem Eingangsanschluss 4 und ausgangsseitig mit dem Ausgangsanschluss 8 elektrisch gekoppelt. Zusätzlich ist die Vorrangschaltungseinheit 10 mit dem Energiespeicher 4 elektrisch gekoppelt. Die Vorrangschaltungseinheit 10 ist beispielsweise als Leistungsrelais oder Leistungsschütz ausgebildet.Furthermore, the mobile device 1 a priority switching unit 10 on that in the container 2 is arranged. The priority switching unit 10 is on the input side with the input connection 4th and on the output side with the output connection 8th electrically coupled. In addition, there is the priority switching unit 10 with the energy storage 4th electrically coupled. The priority switching unit 10 is designed, for example, as a power relay or power contactor.

Ist eine externe Energiequelle 12 an dem Eingangsanschluss 6 angeschlossen, steuert diese die Vorrangschaltungseinheit 10 derart an, dass in einem ersten Zustand der Eingangsanschluss 6 direkt mit dem Ausgangsanschluss 8 gekoppelt und quasi gleichzeitig der Energiespeicher 4 von dem Ausgangsanschluss 8 entkoppelt wird. Die externe Energiequelle 12 kann beispielsweise eine Wechselspannung mit einem Spannungswert von 230V zur Verfügung stellen.Is an external source of energy 12th at the input port 6th connected, it controls the priority switching unit 10 in such a way that in a first state the input terminal 6th directly to the output connector 8th coupled and at the same time the energy storage 4th from the output port 8th is decoupled. The external energy source 12th can for example provide an alternating voltage with a voltage value of 230V.

Vorzugsweise entkoppelt die Vorrangschaltungseinheit 10 in dem ersten Zustand zunächst den Energiespeicher 4 von dem Ausgangsanschluss 8 und danach, also zeitlich beabstandet, koppelt die Vorrangschaltungseinheit 10 den Ausgangsanschluss 8 mit dem Eingangsanschluss 6. Die zeitliche Beabstandung kann im Millisekunden Bereich liegen.The priority switching unit preferably decouples 10 in the first state the energy storage device 4th from the output port 8th and then, that is, at a time, the priority switching unit couples 10 the output port 8th with the input connector 6th . The time spacing can be in the millisecond range.

Wird nun die externe Energiequelle 12 von dem Eingangsanschluss 6 entfernt und somit der Eingangsanschluss 6 spannungslos, so nimmt die Vorrangschaltungseinheit 10 einen zweiten Zustand ein. In dem zweiten Zustand ist die Vorrangschaltungseinheit 10 ausgebildet, den Eingangsanschluss 6 von dem Ausgangsanschluss 8 zu entkoppeln und quasi gleichzeitig den Energiespeicher 4 mit dem Ausgangsanschluss 8 zu koppeln. Vorzugsweise erfolgt zunächst die Entkoppelung des Ausgangsanschlusses 8 von dem Eingangsanschluss 6 und zeitlich beabstandet die Kopplung des Energiespeichers 4 mit dem Ausgangsanschluss 8. Die zeitliche Beabstandung kann im Millisekunden Bereich liegen.Now becomes the external energy source 12th from the input port 6th removed and thus the input connector 6th de-energized, the priority switching unit takes 10 a second state. The priority switching unit is in the second state 10 formed, the input terminal 6th from the output port 8th to decouple and at the same time the energy storage 4th with the output connector 8th to pair. The output connection is preferably decoupled first 8th from the input port 6th and the coupling of the energy storage device is separated in time 4th with the output connector 8th . The time spacing can be in the millisecond range.

Dadurch ist gewährleistet, dass der Ausgangsanschluss 8 bei einer an der mobilen Vorrichtung 1 eingangsseitig anliegenden externen Energiequelle 12 vorrangig durch diese und erst bei einer Entfernung oder Deaktivierung der externen Energiequelle 12 der Ausgangsanschluss 8 weiter mittels des Energiespeichers 4 gespeist wird.This ensures that the output port 8th for one on the mobile device 1 external energy source applied on the input side 12th primarily through this and only when the external energy source is removed or deactivated 12th the output port 8th further by means of the energy store 4th is fed.

In 2 weist die mobile Vorrichtung 1 im Vergleich zu der 1 einen zusätzlichen Spannungswandler 14 auf. Dieser ist im zweiten Zustand vorzugsweise zwischen dem Energiespeicher 4 und der Vorrangschaltungseinheit 10 elektrisch angeordnet. Dabei wandelt der Spannungswandler 14 im zweiten Zustand die eingangsseitig anliegende Spannung des Energiespeichers 4 ausgangsseitig in eine Spannung, deren Spannungswert und -form in etwa identisch ist mit dem der externen Energiequelle 12 im ersten Zustand, so z.B. 230V Wechselspannung. Dadurch kann an dem Ausgangsanschluss 8 im Wesentlichen kontinuierlich eine Spannung mit vorgegebenem Spannungswert und -form zur Verfügung gestellt werden, unabhängig davon, ob eine externe Energiequelle 12 an dem Eingangsanschluss 6 angeschlossen ist oder nicht. Damit kann die mobile Vorrichtung 1 auch ohne externe Energiequelle 12 eine Spannung an der Ausgabeeinheit 8 zur Verfügung stellen, um damit elektrische Verbraucher für einen vorgegebenen Zeitraum ausreichend betreiben zu können.In 2 instructs the mobile device 1 compared to the 1 an additional voltage converter 14th on. In the second state, this is preferably between the energy store 4th and the priority switching unit 10 electrically arranged. The voltage converter converts 14th in the second state, the voltage of the energy store present on the input side 4th on the output side into a voltage whose voltage value and shape is roughly identical to that of the external energy source 12th in the first state, for example 230V AC voltage. This allows at the output port 8th A voltage with a predetermined voltage value and shape can be made available essentially continuously, regardless of whether an external energy source is used 12th at the input port 6th connected or not. This allows the mobile device 1 even without an external energy source 12th a voltage on the output unit 8th make available in order to allow electrical consumers for to be able to operate sufficiently for a specified period of time.

In 3 weist die mobile Vorrichtung 1 im Vergleich zu der 1 und 2 zusätzlich eine Schaltereinheit 16 auf. Vorzugsweise ist die Schaltereinheit 16 als manueller Schalter ausgebildet und an dem Behältnis 2 derart angeordnet, dass eine Person diese Schaltereinheit 16 betätigen kann. Vorzugsweise kann mit der Schaltereinheit 16 der Spannungswandler 14 im zweiten Zustand entweder aktiviert oder deaktiviert werden. Ist der Spannungswandler 14 mittels der Schaltereinheit 16 im zweiten Zustand deaktiviert, liegt an dem Ausgangsanschluss 8 keine Spannung an. Ist der Spannungswandler 14 mittels der Schaltereinheit 16 im zweiten Zustand aktiviert, liegt an dem Ausgangsanschluss 8 eine Spannung an. Zusätzlich kann in dem ersten Zustand eine elektrische Kopplung zwischen dem Eingangsanschluss 6 und Ausgangsanschluss 8 mittels der Schaltereinheit 16 getrennt werden. Dazu kann die Schaltereinheit 16 mehrpolig ausgeführt sein. In 3 instructs the mobile device 1 compared to the 1 and 2 additionally a switch unit 16 on. Preferably the switch unit is 16 designed as a manual switch and attached to the container 2 arranged so that a person this switch unit 16 can operate. Preferably with the switch unit 16 the voltage converter 14th can be activated or deactivated in the second state. Is the voltage converter 14th by means of the switch unit 16 deactivated in the second state, is applied to the output terminal 8th no voltage on. Is the voltage converter 14th by means of the switch unit 16 activated in the second state, is applied to the output terminal 8th a tension. In addition, in the first state there can be an electrical coupling between the input terminal 6th and output connector 8th by means of the switch unit 16 be separated. The switch unit 16 be multi-pole.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die Vorrangschaltungseinheit 10 ausgebildet, eine Spannung über dem Energiespeicher 4 zu erfassen. Dies ist besonders im zweiten Zustand vorteilhaft, da in diesem der Energiespeicher 4 den Ausgangsanschluss 8 speist. Wenn also mittels der Vorrangschaltungseinheit 10 im zweiten Zustand ermittelt wird, dass die erfasste Spannung über dem Energiespeicher 4 einen vorgegebenen Spannungsschwellenwert unterschreitet, entkoppelt die Vorrangschaltungseinheit 10 den Energiespeicher 4 von dem Ausgangsanschluss 8. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Vorrangschaltungseinheit 10 den ersten Zustand einnimmt, obwohl keine externe Energiequelle 12 mit dem Eingangsanschluss 6 gekoppelt ist. Alternativ kann im Fall der Unterschreitung des Spannungsschwellenwertes die Vorrangschaltungseinheit 10 aber auch einen dritten Zustand einnehmen, bei dem weder der Energiespeicher 12 noch der Eingangsanschluss 6 mit dem Ausgangsanschluss 8 gekoppelt ist.In a further embodiment, the priority switching unit is 10 formed a voltage across the energy store 4th capture. This is particularly advantageous in the second state, since the energy store is in this 4th the output port 8th feeds. So if by means of the priority switching unit 10 in the second state it is determined that the detected voltage across the energy store 4th falls below a predetermined voltage threshold, the priority switching unit decouples 10 the energy storage 4th from the output port 8th . This can be done in that the priority switching unit 10 assumes the first state, although no external energy source 12th with the input connector 6th is coupled. Alternatively, if the voltage falls below the threshold value, the priority switching unit 10 but also assume a third state in which neither the energy store 12th nor the input connector 6th with the output connector 8th is coupled.

Des Weiteren kann zwischen dem Eingangsanschluss 6 und dem Ausgangsanschluss 8 im ersten Zustand sowie zwischen dem Energiespeicher 4 bzw. Spannungswandler 14 und dem Ausgangsanschluss 8 im zweiten Zustand eine Sicherungseinheit gekoppelt sein (nicht dargestellt), die ausgebildet ist, im Fall eines Über- oder Fehlerstromes oder einer sonstigen Unregelmäßigkeit auszulösen und den Ausgangsanschluss 8 spannungsfrei zu schalten.Furthermore, between the input port 6th and the output port 8th in the first state and between the energy store 4th or voltage converter 14th and the output port 8th in the second state, a fuse unit can be coupled (not shown) which is designed to trigger in the event of an overcurrent or fault current or some other irregularity and the output connection 8th to switch voltage-free.

Die Schaltungscharakteristik der mobilen Vorrichtung 1 mittels der Vorrangschaltungseinheit 10 ist besonders vorteilhaft, wenn diese in einem Fahrzeug 20 (siehe 4), so z.B. einem Wohnmobil, eingesetzt wird, wobei der Eingangsanschluss 6 vorzugsweise mit einem Landstromanschluss des Fahrzeugs gekoppelt ist. In diesem Fall wird dann vorrangig der Ausgangsanschluss 8 durch den „Landstrom“ als externe Energiequelle gespeist und der Energiespeicher 4 zeitlich parallel „geschont“. Ausgangsseitig ist zumindest ein Teil eines Bord- oder Versorgungsnetzes des Fahrzeugs 20 mit dem Ausgangsanschluss 8 der Vorrichtung 1 gekoppelt. Beispielsweise ist der Teil des Bord- oder Versorgungsnetzes mit dem Ausgangsanschluss 8 gekoppelt, der nicht fahr- und/oder sicherheitsrelevant ist, so z.B. die Innenbeleuchtung des Fahrzeugs 8. Besonders vorteilhaft ist die Vorrichtung 1 dann genutzt, wenn der Energiespeicher 4 mit einer Lichtmaschine des Fahrzeugs gekoppelt ist, vorzugsweise über einen Trennschalter oder -relais. Dann kann während eines Betriebs des Fahrzeugs 20 gleichzeitig der Energiespeicher 4 mittels der Lichtmaschine geladen werden und parallel das Bord- und Versorgungsnetz zumindest teilweise gespeist werden.The circuit characteristics of the mobile device 1 by means of the priority switching unit 10 is especially beneficial when this is in a vehicle 20th (please refer 4th ), such as a mobile home, is used, whereby the input connection 6th is preferably coupled to a shore power connection of the vehicle. In this case, the output connection takes precedence 8th fed by the "shore power" as an external energy source and the energy storage 4th "spared" at the same time. At least part of an on-board or supply network of the vehicle is on the output side 20th with the output connector 8th the device 1 coupled. For example, the part of the on-board or supply network with the output connection 8th coupled that is not relevant to driving and / or safety, such as the interior lighting of the vehicle 8th . The device is particularly advantageous 1 then used when the energy storage 4th is coupled to an alternator of the vehicle, preferably via a circuit breaker or relay. Then during operation of the vehicle 20th at the same time the energy storage 4th be charged by means of the alternator and the on-board and supply network are at least partially fed in parallel.

Während die Erfindung illustriert und beschrieben wurde im Detail in den Zeichnungen und der vorangegangenen Beschreibung, ist es beabsichtigt, dass derartige Illustrationen und Beschreibungen lediglich illustrativ oder exemplarisch und nicht restriktiv sind, so dass die Erfindung nicht durch die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. In den Ansprüchen schließt das Wort „aufweisend“ nicht andere Elemente aus und der unbestimmte Artikel „ein“ schließt eine Mehrzahl nicht aus. Alleinig der Umstand, dass bestimmte Merkmale in verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, beschränkt nicht den Gegenstand der Erfindung. Auch Kombinationen dieser Merkmale können vorteilhaft eingesetzt werden. Die Bezugszeichen in den Ansprüchen sollen nicht den Umfang der Ansprüche beschränken.While the invention has been illustrated and described in detail in the drawings and the foregoing description, it is intended that such illustrations and descriptions be merely illustrative or exemplary and not restrictive, so that the invention is not limited by the disclosed embodiments. In the claims, the word “having” does not exclude other elements and the indefinite article “a” does not exclude a plurality. The mere fact that certain features are mentioned in different dependent claims does not limit the subject matter of the invention. Combinations of these features can also be used to advantage. The reference signs in the claims are not intended to limit the scope of the claims.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Vorrichtungcontraption
22: Behältniscontainer
44th: EnergiespeicherEnergy storage
66th: EingangsanschlussInput connector
88th: AusgangsanschlussOutput connector
1010: VorrangschaltungseinheitPriority switching unit
1212: EnergiequelleEnergy source
1414th: SpannungswandlerVoltage converter
1616: SchaltereinheitSwitch unit
2020th: Fahrzeugvehicle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 202008002173 [0003]
DE 202018001256 [0004]

Claims

Mobile device (1) for providing energy comprising: - a container (2), - An input connection (6) which is arranged on or in the container (2) and can be coupled to an external energy source (12), - An output connection (8) which is arranged on or in the container (2) and is designed to provide energy externally, - At least one energy store (4) which is arranged in the container (2) and can be coupled or decoupled directly or indirectly to the output connection (8), - a priority switching unit (10) which is arranged in the container (2) and is electrically coupled to the input connection (6), the priority switching unit (10) being controllable by an external energy source (12) coupled to the input connection (6), that in a first state the at least one energy store (4) is decoupled from the output connection (8) and the input connection (6) is coupled to the output connection (8).

Device (1) according to Claim 1 , in which the priority circuit unit (10) is also designed to decouple the input connection (6) from the output connection (8) and the at least one energy store (4) directly or indirectly with the, depending on a voltage-free input connection (6) in a second state Output connection (8) to be coupled.

Device (1) according to Claim 1 or 2 , in which the at least one energy store (4) can be coupled to the output connection (8) by means of a voltage converter (14) and / or by means of a fuse unit.

Device (1) according to Claim 3 which comprises a switch unit (16) which is designed to either activate or deactivate the function of the at least one voltage converter (14) depending on its switching state.

Device (1) according to one of the preceding claims, in which the priority switching unit (10) is designed in the first state to initially decouple the at least one energy store (4) from the output connection (8) and, at a time, with the input connection (6) to the output connector (8).

Device (1) according to one of the preceding claims, in which the priority switching unit (10) in the second state is further designed to determine a voltage across the at least one energy store (4) and, depending on this, to decouple it from the output connection (8).

Device (1) according to Claim 6 , in which the priority switching unit (10) is designed in the second state to decouple the at least one energy store (4) from the output connection (8) when the voltage across the at least one energy store (4) falls below a predetermined voltage threshold value.

Vehicle (20) comprising at least one mobile device (1) according to one of the preceding claims, in which the input connection (6) can be coupled to a shore power connection of the vehicle (20).

Vehicle (20) after Claim 8 , in which the output connection (8) is coupled to at least part of an on-board electrical system or supply network of the vehicle (20).

A method for operating a mobile energy supply which has an input connection (6) and an output connection (8) and at least one energy store (12), in which: - an external energy source (12) coupled to the input connection (6) is detected, - depending on the detection of the at least one energy store (12) being decoupled from the output connection or coupled to it, - Depending on the detection, the input connection (6) is electrically coupled to or decoupled from the output connection (8).