[0001] Die Erfindung betrifft eine Akkumulator-Vorrichtung, kurz Akku-Vorrichtung, zum ortsunabhängigen Verfügbarmachen von Dreiphasen-Wechselstrom, der wenigstens einen Anschluss für einen dreiphasigen Verbraucher in Form eines Dreiphasen- Wechselstrom-Ausgangs bereitstellt.

[0002] Im Stand der Technik sind transportable Energieversorgungsgeräte mit einem Anschluss für einphasige Verbraucher bekannt. Die Kapazitäten der in solchen Energieversorgungsgeräten verbauten Akku-Packs liegen üblicherweise in einem Bereich von zwischen ca. 2-5 kWh. Entsprechend sind diese Geräte, wenngleich transportabel, nur begrenzt einsetzbar, denn die bereitgestellten Kapazitäten reichen nicht für leistungsintensive Anwendungen.

[0003] Für viele Anwendungen im Haushalt und Büro ist die übliche Netzspannung vollkommen ausreichend, weil einphasige Verbraucher eingesetzt werden können. Im Handwerk oder in der Industrie ist das aber meistens nicht der Fall. Hier wird für Werkzeuge, Motoren, Maschinen und Anlagen mehr Leistung bei der elektrischen Energieversorgung benötigt, d.h. sie sind auf Dreiphasen-Wechselstrom angewiesen und werden daher als dreiphasige Verbraucher bezeichnet, wobei der Effektivwert der Spannung dann wesentlich höher liegt. Im professionellen Anwendungsbereich, typischerweise in den Bereichen Bau, Handwerk, Industrie, Eventtechnik, Filmtechnik, im Schutz- und Rettungsdienst, etc. kommen in der Regel intensiv elektrische Leistung ziehende Verbraucher zum Einsatz, welche mit Dreiphasen-Wechselstrom betrieben werden müssen.

[0004] Energieversorgungsgeräte zum Bereitstellen von Dreiphasen-Wechselstrom nach dem Stand der Technik sind sehr schwer, weshalb sie nicht allein von Menschen verschiebbar sind. Das Ein- und Ausladen solcher Energieversorgungsgeräte kann nicht von Hand durchgeführt werden. Meistens sind sie als stationäre Ladestationen ausgebildet oder sie sind in Fahrzeugen, typischerweise in Kleinlastern, oder Anhängern stationär eingelagert. Ein bedeutender Gewichtsanteil solcher schweren Energieversorgungsgeräte entfällt dabei auch auf ihre Kühler. Weil bei Akkus mit hohen Kapazitäten und Leistungen eine höhere Kühlleistung erforderlich ist, sind derlei Akku- Vorrichtungen oftmals wassergekühlt. Abgesehen vom nachteiligen Gewichtsaspekt ist auch die Anfälligkeit der Wasserkühlung und der damit verbundene Wartungsbedarf hoch. Auch weisen Akkus mit hohen Kapazitäten und Leistungen eine schlechtere elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) auf, weil Rausch- und Störsignale auftreten.

[0005] Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine handliche, d.h. leichte Akku-Vorrichtung zum ortsunabhängigen Verfügbarmachen von Dreiphasen-Wechselstrom anzugeben, welche sodann für intensiv Leistung ziehende, dreiphasige Verbraucher sinnvoll nutzbar ist. Damit soll insbesondere der professionelle Anwendungsbereich für mobile Akku-Vorrichtungen erschlossen werden.

[0006] Diese Aufgabe wird durch eine Akku-Vorrichtung gemäss den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Varianten dieser Akku- Vorrichtung und ihre Verwendung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0007] Die erfindungsgemässe Akku-Vorrichtung wird anhand von Ausführungsbeispielen in den nachfolgenden Figuren beschrieben. Es zeigt: Figur 1 : Die mobile Akku-Vorrichtung mit ausgezogenem Hebegriff;

Figur 2: Die mobile Akku-Vorrichtung nach Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht von unten gesehen;

Figur 3: Die mobile Akku-Vorrichtung mit einem ausklappbaren Hebegriff, bei eingeklapptem Hebegriff;

Figur 4: Die mobile Akku-Vorrichtung nach Figur 3 mit ausgeklapptem Hebegriff beim Ziehen durch eine Person;

Figur 5: Die mobile Akku-Vorrichtung in einer Ansicht auf die Stirnseite des Gehäuses mit den Ausgängen zum Anschliessen von elektrischen Verbrauchern;

Figur 6: Die mobile Akku-Vorrichtung ohne Räder in einer perspektivischen Ansicht auf die Stirnseite mit den Ausgängen zum Anschliessen von elektrischen Verbrauchern;

Figur 7: Die mobile Akku-Vorrichtung mit Rädern in einer perspektivischen Ansicht auf die Seite mit den Rädern und der Kühlfläche;

Figur 8: Die mobile Akku-Vorrichtung ohne Räder mit Blick auf die Seite mit dem Kühlkörper, mit den nach innen ragenden Kühlrippen;

Figur 9: Einen Querschnitt durch den Kühlkörper der Akku-Vorrichtung mit seiner Vielzahl strukturierter Kühlrippen;

Figur 10: Den inneren Aufbau der mobilen Akku-Vorrichtung mit Kühlkörper;

Figur 11 : Den inneren Aufbau einer weiteren Ausführung der mobilen Akku-Vorrichtung mit Kühlkörper; Figur 12: Ein Schaltbild zur Erläuterung der in der mobilen Akku-Vorrichtung verbauten Leistungselektronik;

Figur 13: Die mobile Akku-Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht ohne Deckenplatte und Seitenwände ihres Gehäuses, um den Blick auf ihre Innenkomponenten freizugeben;

Figur 14: Eine Ansicht auf die Innenkomponenten der mobilen Akku-Vorrichtung auf die Seite, die von der in Figur 13 gezeigten Seite abgewandt ist;

Figur 15: Eine Ansicht auf die Leiterplatten, wie sie an die Rückwand der mobilen Akku- Vorrichtung anzuschrauben sind;

Figur 16: Eine Ansicht auf die in der mobilen Akku-Vorrichtung montierten Leiterplatten;

Figur 17a-g: Die mobile Akku-Vorrichtung mit Auflage-Leisten sowie in einer anderen Ausführung mit Rädern und Stützfüssen.

[0008] Figur 1 zeigt eine Ausführung der Akku-Vorrichtung zum ortsunabhängigen Verfügbarmachen von Dreiphasen-Wechselstrom in einer perspektivischen Ansicht. Diese mobile Vorrichtung umfasst hier ein im Wesentlichen quaderförmiges Gehäuse 1 , dessen oberster Bereich gegen oben abgeschrägt ist. Alternativ kann das Gehäuse (z.B. zusätzlich) unten abgeschrägt oder aber rein quaderförmig ausgeführt sein. Im Gehäuse 1 ist ein Akku-Pack untergebracht, wobei auf die Innenkomponenten der Vorrichtung später eingegangen wird. Typische Abmessungswerte des Gehäuses 1 , ohne allfällige Hebegriffe gerechnet, liegen in einem Bereich von nicht mehr als 900 mm für die Länge (L), nicht mehr als 400 mm für die Breite (B) und nicht mehr als 600 mm für die Höhe (H). Je nachdem kann die Länge (L) auch als Höhe (H) bzw. die Höhe (H) als Tiefe (T) verstanden werden, nämlich bei der Ausführung des Gehäuses 1 als quadratisches gerades Prisma. In der hier dargestellten Ausführung wiegt die Akku-Vorrichtung lediglich ca. 80 kg. Oben am Gehäuse 1 und entlang seiner Breitseiten sind zwei gegenüberliegende Hebegriffe 4, 5 angeordnet, was ein komfortables Heben und Tragen der Vorrichtung ermöglicht. Diese Hebegriffe 4, 5 sind hier in Form von Bügelgriffen ausgeführt. Sie können am Gehäuse 1 fix oder ausklappbar angeordnet sein. Damit kann die Vorrichtung von zwei Männern, welche dieselbe je an einem Hebegriff 4, 5 ergreifen, an den erforderlichen Einsatzort gehoben bzw. getragen werden. Weil davon ausgegangen werden kann, dass selbst eine untrainierte Person eine Gewichtslast von rund 80 kg heben kann, ist die Vorrichtung im Notfall auch nur von einer Person tragbar, wobei die Gewichtsverteilung infolge der so angeordneten Hebegriffe 4, 5 dann optimal nahe am Körper erfolgt. Jedenfalls wiegt eine bevorzugte Ausführungsvariante der Akku- Vorrichtung unter 100 kg und ist von einer einzelnen Person bewegbar. Für eine bevorzugte Abmessung des Vorrichtungs-Gehäuses 1 , ohne Hebegriffe 4, 5 gerechnet, sind die Werte von in den Bereichen von [650, 800] mm x [250, 350] mm x [450, 550] mm (L x B x H) zu nennen, womit das Gehäuse besonders handlich ist. Vorzugsweise wird das Gehäuse 1 aus einer rostfreien Legierung, z.B. Aluminium, und/oder aus Kunststoff hergestellt.

|[0009] Im Regelfall wird die Akku-Vorrichtung für ihren Transport gerollt, wozu sie als Handwagen 3 ausgeführt ist, mit mindestens einem Rad 8, 9 am Gehäuse 1. In der vorliegenden Ausführung ist an zwei nebeneinander liegenden unteren Eckbereichen 10, 11 des Gehäuses 1 je ein Rad 8, 9 angeordnet, und diese Räder sind mit einer gemeinsamen Achse 7 verbunden, um welche die Vorrichtung kippbar ist. In der Figur 1 ist die Akku-Vorrichtung auf ihre Räder 8, 9 und auf die Stützfüsse 11 , 12 in den zwei nebeneinander liegenden Eckbereichen vorne an der Stirnseite 15 abgestellt. Auf ebenem Grund nimmt der Handwagen 3 folglich in einer horizontalen Lage des Gehäuses 1 einen stabilen Stand ein, etwa wenn er zum Strombezug an einen oder mehrere Verbraucher angeschlossen ist. Zum Kippen bzw. Anheben und Ziehen der Vorrichtung ist auf der Seite der Stützfüsse 12, 13 ein ausschwenkbarer oder - wie im dargestellten Fall - ein ausziehbarer Hebegriff 6 vorhanden. Mit Anordnung der Räder 8, 9 in den Eckbereichen 10, 11 ist die Gewichtsverteilung beim Anheben der Vorrichtung durch den Hebegriff 6 optimiert. [0010] Für eine Anwendung der Akku-Vorrichtung im Aussenbereich, z.B. auf freiem Gelände oder auf Baustellen, erweist sich eine vertikale Beabstandung der Bodenplatte 2 des Gehäuses 1 bei Abstellen des Handwagens 3 auf ebenem Grund von demselben als nützlich. Damit kann das Gehäuse 1 auch auf unebenem Grund auf seine wenigen Auflagepunkte 8, 9, 12, 13 abgestellt einen stabilen Stand einnehmen. Mit Vorteil beträgt diese vertikale Beabstandung mindestens 10 cm.

[0011] Es versteht sich, dass die Vorrichtung in alternativen Ausführungen auch mehr als zwei Räder 8, 9 oder nur ein einzelnes Rad - ähnlich wie eine einrädrige Schubkarre - aufweisen kann. Auch können die Räder 8, 9 oder das einzelne Rad direkt am Gehäuse 1 drehbar gelagert sein. Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann ferner auch so ausgeführt sein, dass sie sich wie ein Schubkarren stossen lässt. Die Hebegriffe am Gehäuse 1 sind dann mit Vorteil analog zu denen eines Schubkarrens angeordnet. Auch kann die Vorrichtung nur einen Stützfuss oder mehr als zwei Stützfüsse aufweisen.

[0012] Figur 2 zeigt den Handwagen 3 in einer perspektivischen Ansicht von unten gesehen, womit der Hebegriff 6 mit seiner Platte 14 für das Kippen und Ziehen der Vorrichtung einsehbar ist. Diese Platte 14 lässt sich mit der an ihr befestigten endseitigen Griffvorrichtung entlang einer Führungsschiene 16 aus derselben von Hand herausziehen, bis zum Anschlag. In Zusammenwirkung mit der Führungsschiene 16 ist der Hebegriff 6 mit seiner Platte 14 also teleskopisch ausziehbar. Vorzugsweise ragt der Hebegriff 6 bei vollständig in der Führungsschiene 16 eingeschobener Platte 14 nicht von unterhalb der Bodenplatte 2 des Gehäuses 1 hervor oder, im Fall von schräg nach vorne verlaufenden Stützfüssen, ragt er gegenüber denselben nicht hervor. Damit ist die Griffvorrichtung kompakt und sicher verstaut. In einer Variante des Handwagens 3 kann die Platte 14 gegen eine Rückstellkraft ausgezogen werden, womit sichergestellt werden kann, dass der Hebegriff 6 bei Nicht-Bedarf sicher untergebracht ist, damit keine Gegenstände an ihm einhaken. Es versteht sich, dass die Platte 14 auch anders als hier dargestellt realisiert sein kann, etwa in Form von zwei oder mehr parallel verlaufenden Stäben, z.B. Vierkantrohren. Ebenfalls in der Ansicht gemäss Figur 2 zu sehen sind die beiden Räder 8, 9 am Gehäuse, welche über die Radachse 7 mit demselben verbunden sind. [0013] In Figur 3 ist eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemässen mobilen Akku-Vorrichtung in Form eines Handwagens 3 gezeigt, wiederum in einer perspektivischen Ansicht. Im Unterschied zur Ausführung gemäss den Figuren 1 und 2 dient hier ein ausklappbarer Bügelgriff 18 zum Kippen und Ziehen der mobilen Akku- Vorrichtung. Dabei ist der Bügelgriff 18 in dieser Ausführung so gestaltet, dass er in einer Ausnehmung in der Stirnseite 15 der Akku-Vorrichtung unterbringbar ist, möglichst inwendig entlang der Ausnehmungs-Kontur, und schliesst maximal bündig mit dem Randbereich der Stirnseite 15 ab. Damit ist der Bügelgriff 18 im eingeklappten Zustand optimal platzsparend angeordnet und kann nicht an irgendwelchen Gegenständen einhaken.

[0014] In Figur 4 zu sehen ist die mobile Vorrichtung gemäss Figur 3, wie sie von einer Person im gekippten Zustand mit vollständig ausgeklapptem Bügelgriff 18 gezogen bzw. auf dem Untergrund gerollt wird. Die Aufklappbewegung des Bügelgriffs 18 ist mit einem Pfeil verdeutlicht. Dabei kann der Bügelgriff 18 z.B. auch gegen eine Federkraft ausklappbar sein. Dadurch, dass Scharniere auf jedem Bügelende an oberen Eckbereichen der Ausnehmung angeordnet sind und inwendig entlang ihrer Kontur nachgeführt sind, bietet der Bügelgriff 18 einen langen, weil die Höhe der Ausnehmung maximal ausnutzenden Hebel, was die von der Person aufzubringende Kraft gering hält. In einer alternativen Ausführung fungiert der Bügelgriff 18 daselbst als Randbereich der Stirnfläche 15 der Vorrichtung, was die Hebellänge maximiert bzw. die von einer Person aufzubringende Kraft minimiert.

[0015] Figur 5 zeigt eine mobile Akku-Vorrichtung in einer Ansicht auf die Stirnseite 15 und gibt den Blick auf die Schalterplatte 17 frei. An derselben sind die Ausgänge zum Anschliessen von elektrischen Verbrauchern angeordnet. Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich vornehmlich zur Versorgung von Verbrauchern für leistungsintensive Anwendungen mit Dreiphasen-Wechselstrom, auch Drehstrom genannt. Hierzu verfügt die Akku-Vorrichtung über mindestens einen Drehstromausgang 19 zur Aufnahme eines entsprechenden Drehstrom-Steckers. Der Drehstromausgang 19 ist anhand des vergleichsweise grossen Klappdeckels der dreiphasigen Steckdose erkennbar. Darunter sind entlang der Breite der Schalterplatte 17 drei Wechselstromausgänge mit jeweils einphasiger Steckdose angeordnet. Damit eignet sich die hier gezeigte Ausführungsvariante der mobilen Akku-Vorrichtung zugleich zur Speisung von einphasigen Verbrauchern mit elektrischem Strom. Ausserdem verfügt die Schalterplatte 17 in dieser bevorzugten Ausführung auch über ein Überdruckventil (unten rechts auf der Schalterplatte 17) und einen hier mittig angebrachten Not-Aus-Schalter, einen Anschluss zum Laden der Vorrichtung am Netz sowie einen optionalen Anschluss für eine Photovoltaik-Anlage als zusätzliche Lademöglichkeit der Vorrichtung. Vorzugsweise ist an der Vorrichtung selbst ein Photovoltaik-Bausatz (PV-Kit) zum Laden ihres Akkus vorhanden. Das Überdruckventil wirkt als Sicherungsmechanismus und öffnet sich, um überschüssigen Druck im Akku abzulassen, ehe es zu gefährlichen Situation wie Explosionen oder Bränden kommen kann. Auf der Schalterplatte 17 wird vorteilhaft ein Display angeordnet, zur Anzeige von Informationen zum Betrieb der Akku-Vorrichtung. Dieser ist im vorliegenden Beispiel als Touchscreen für die Bedienung der Vorrichtung und Anwahl von Einstellungen, Nutzungsmodi und dergleichen ausgeführt. Selbstverständlich lassen sich in einer Schalterplatte 17 die Schalter, Steckdosen, Anzeigen und sämtliche Features für Einstellmodalitäten und/oder Wartung auch alternativ und in verschiedener Anzahl anordnen bzw. ausführen. Insbesondere kann die Schalterplatte 17 auch mehr als einen Drehstrom-Ausgang aufweisen.

[0016] Die Unterbringung von sämtlichen Ausgängen für die Anschlüsse, Schalter, Anzeige-, Bedienungs- und Einstellmodalitäten auf einer einzigen Schalterplatte 17 im Gehäuse 1 ermöglicht eine besonders platzsparende Ausführung. Vorzugsweise ist diese Schalterplatte 17 in eine Ausnehmung der Stirnseite 15 der Vorrichtung eingelassen, sodass alle ihre Komponenten, und im Fall von Schutz-Klappdeckeln an den Steckdosen vorzugsweise einschliesslich derselben, vom Gehäuse 1 bzw. vom Rand der Stirnseite 15 eingefasst sind und nicht vorstehen.

[0017] Eine weitere Variante der erfindungsgemässen mobilen Akku-Vorrichtung ohne Räder ist in Figur 6 ersichtlich. Anstatt auf Räder 8, 9 und Stützfüsse wird diese Ausführungsvariante auf Auflage-Leisten abgestellt. Diese Vorrichtung wird von einer oder mehreren Personen an den Hebegriffen 4, 5 im Tragen transportiert. Sie eignet sich insbesondere für Anwendungen, in denen eine Fortbewegung auf Rädern 8, 9 nicht oder nur schwer möglich oder einfach nicht notwendig ist.

[0018] Figur 7 bietet eine perspektivische Ansicht auf die von der Stirnseite 15 abgewandte Seite der mobilen Akku-Vorrichtung, hier die Seite mit den Rädern 8, 9. Diese Seite zeigt als Besonderheit den von aussen sichtbaren Teil des Kühlkörpers 21. Man blickt dabei auf die von den Kühlrippen gebildete Kühlfläche 20. Diese ergibt sich insgesamt als Summe der Flächen der nach innen ragenden, hier nur an ihren vertikalen Endkanten eingezeichneten Kühlrippen 22 sowie der weiteren nicht sichtbaren Flächen am Kühlkörper 12, über welche Abwärme nach aussen an die Umgebungsluft abgegeben wird. Durch entsprechende Dimensionierung des Kühlkörpers 21 mit ausreichend grosser Oberfläche kann je nachdem auf ein Gebläse zum Verstärken der Luftströmung durch die Kühlrippen 22 und somit erhöhtem Abführen von Wärme an die Umgebung verzichtet werden. Nach dieser Art der Kühlung der Akku-Vorrichtung bedarf es keinerlei Lüftungsschlitze im Gehäuse 1 , womit sich dieses, abgesehen von Öffnungen für Ausgänge für Verbraucher, Schalter und Kommunikationsschnittstellen, allseits geschlossen ausführen lässt, bis auf allfällige Einweg-Auslässe, für ein Überdruckventil und/oder ein Regenwasser-Auslass. Vorzugsweise kann für einen Regenwasser-Auslass ein Hydraulikanschluss mit Schlauch eingesetzt werden, der den Durchfluss von Regenwasser in nur einer Richtung erlaubt. Öffnungen für Einweg-Auslässe sind entsprechend klein ausgeführt. Insbesondere kann das Gehäuse 1 staubdicht ausgeführt sein. Mit Vorteil ist das Gehäuse 1 der mobilen Akku-Vorrichtung bis auf die erwähnten Öffnungen geschlossen ausgeführt. Eine geringe Anzahl Öffnungen im Gehäuse 1 ist dabei auch einer geringen Lärmemission der Akku-Vorrichtung zuträglich. Des Weiteren gilt: Je effizienter der Kühlkörper 21 wirkt, umso weniger Leistung muss ein zusätzliches Gebläse als grundsätzlich grösste Lärmemissions-Quelle einer Akku-Vorrichtung erbringen. Im besten Fall bzw. bei entsprechend dimensioniertem Kühlkörper 21 kann auf ein Gebläse gar verzichtet werden. Die Abwesenheit von Öffnungen im Gehäuse 1 , abgesehen von Öffnungen für Ausgänge für Verbraucher, Schalter und Kommunikationsschnittstellen und für etwaige Einweg-Auslässe, erweist sich als besonders vorteilhaft für einen Einsatz der erfindungsgemässen Vorrichtung in feuchten und/oder staubbelasteten Lokalitäten, z.B. auf Baustellen o.ä. Insbesondere kann die Akku-Vorrichtung dann bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von mindestens bis zu 95% betrieben werden. Es versteht sich, dass die hier gezeigte Kühlungsvariante mit Kühlkörper 21 an beliebigen Ausführungen der Akku-Vorrichtung einsetzbar ist, selbstverständlich auch an einer radlosen Variante, wie in Figur 6 gezeigt. Vor allem kann der Kühlkörper 21 auch so beschaffen sein, dass er nach aussen ragende Kühlrippen 22 auf weiteren Seiten der Akku-Vorrichtung ausformt, zur Vergrösserung der Kühlfläche 20.

[0019] Zur Erhöhung der Wärmeabfuhr nach aussenkönnen im Gehäuse 1 minimale Luftschlitze angebracht werden, welche aber nur so gross ausgeführt sind, dass der für die Kühlung notwendige Luftstrom nach aussen entlassen und neue Umgebungsluft durch andere Schlitze angesaugt wird. Diese Lüftungsschlitze sind so ausgeführt, dass sie möglichst keine höhere Einstufung der Vorrichtung für ihre Klassifizierung bei Schutz gegen Fremdkörper und Berührung sowie bei Schutz gegen Wasser bewirken als die Vorrichtung für die jeweiligen Anforderungen erfüllen muss. Die Luftschlitze sind so dimensioniert, dass ein fester Fremdkörper eines bestimmten Durchmessers nicht durch sie hindurchpasst. Je nachdem bieten die Luftschlitze Schutz vor einem festen Fremdkörper, dessen Durchmesser typischerweise einen der Werte {2.5 mm, 2.25 mm, 2 mm, 1 .75 mm, 1 .5 mm, 1 .25 mm, 1 mm, 0.75 mm} beträgt. Abgesehen von Öffnungen für Verbraucher- und Schalter-Ausgänge, kann das Gehäuse 1 der erfindungsgemässen Akku-Vorrichtung bis auf solche minimalen Öffnungen für den Luftaustausch und allfälligen Öffnungen für Einweg-Auslässe (wie z.B. ein Überdruckventil oder ein Regenwasserauslass) abgeschlossen ausgeführt sein. In feuchten und/oder staubbelasteten Lokalitäten ist an der Stelle solcher Kühlöffnungen das Anbringen einer luftdurchlässigen Membran oder eines Filters geboten, um Wasser, Schmutz und sonstige Fremdkörper von aussen fern zu halten.

[0020] In Figur 8 sind auf der der Stirnseite 15 abgewandten Seite der Akku-Vorrichtung die zahlreichen nach innen ragenden Kühlrippen 22 bzw. Kühllamellen des Kühlkörpers 21 ersichtlich. Der Kühlkörper 21 ist mit Vorteil eloxiert, womit er infolge der Porosität der Oberfläche mehr Wärme durch thermische Strahlung abgeben kann. Dabei führt eine schwarze Eloxalschicht aufgrund der Farbe zu einer höheren Absorption von Strahlungswärme. Schwarze Farbe besitzt die Eigenschaft, eine grössere Bandbreite des elektromagnetischen Spektrums zu absorbieren und in Wärme umzuwandeln. Dadurch wird die Wärmeableitung aus dem Innern der Vorrichtung infolge Strahlung weiter erhöht. Die Kühlrippen 22 sind an einer Rückplatte als hintere Kühlplatte vorteilhaft einstückig angeformt oder wenigstens mit gutem Wärmeschluss verbunden, wobei die Rückplatte ihrerseits an die Bauteile der Leistungselektronik anschliesst, wie dies später noch ausgeführt wird. Je nach Ausführung und Dimensionierung des Kühlkörpers 21 , z.B. mit Erstrecken der Kühlfläche 20 auf Bereiche der Längsseiten der Vorrichtung, welche rechtwinklig an die in Figur 8 gezeigte Seite anschliessen, kann im Gehäuse 1 der Vorrichtung auch ganz auf ein Gebläse bzw. Lüfter verzichtet werden. Das passive Abführen von Abwärme über den Kühlkörper 21 reicht dann für die Kühlung der Vorrichtung aus, sodass je nachdem kein Gebläse nötig ist oder bloss ein Gebläse mit niedrigem Volumenstrom zur Unterstützung der Kühlung ausreichend ist. Damit ist die erfindungsgemässe Vorrichtung ohne oder nur mit sehr geringem Hintergrundgeräusch betreibbar bzw. lad- und entladbar. Dies eröffnet insbesondere Anwendungsbereiche, bei denen selbst kleine Hintergrundgeräusche besonders störend wirken, etwa während Musik-, Ton- oder Sprachwiedergaben.

[0021] In Figur 9 ist eine bevorzugte Ausführung des Kühlkörpers 21 mit seinen senkrecht von der Rückplatte abstehenden Rippen 22 im Querschnitt dargestellt. Man erkennt hier, dass die Rippen 22 speziell strukturiert, nämlich gewellt ausgeführt sind, zur Vergrösserung der Kühlfläche 20. Vorteilhaft beträgt die Anzahl Kühlrippen 22 am Kühlkörper 21 zwischen 30 und 70. Bevorzugte Wertbereiche für die Masse sind nachfolgend aufgeführt:

• m1 : [0.5 cm, 1 cm],

• m2: [0.1 cm, 0.3 cm],

• m3: [1 .5 cm, 5 cm],

• m4: [0.5 cm, 1.5 cm]

• m5: [20 cm, 50 cm].

In einer Variante ist der Kühlköper 21 U-förmig ausgestaltet, mit rechten Winkeln, damit er zumindest teilweise den Gehäuse-Konturen nachgeführt ist. Das vergrössert die Kühlfläche 20 weiter, für eine möglichst ausgeprägte bis gänzlich passive Kühlung der Akku-Vorrichtung. Kühlkörper 21 in Profilform lassen sich Strangpressen und sind daher einfach und kostengünstig herzustellen. Eine Akku-Vorrichtung kann dabei auch mehrere Kühlkörper 21 bzw. einen Kühlkörper 21 mit mehreren Einzel-Komponenten einschliessen, die vorteilhaft über Wärmebrücken miteinander verbunden sind. Das Gewicht des Kühlkörpers 21 in der mobilen Akku-Vorrichtung beträgt mit Vorteil nicht mehr als 7.5 kg, und weiter bevorzugt nicht mehr als 5 kg.

[0022] Der Kühlkörper 21 kann wie bereits ausgeführt mithilfe eines Gebläses zum Erzielen einer Luftzirkulation im Gehäuseinnern Zusammenwirken. Die so realisierte Kühlung der Akku-Vorrichtung ist eine Kühlung mit Umluft, wobei Abwärme passiv nach aussen abgegeben wird, sodass keinerlei Austausch mit der Umgebungsluft stattfindet. Der innere Aufbau einer solchen mobilen Akku-Vorrichtung mit Kühlkörper 21 und Lüftern 23 für eine Umluftkühlung im Gehäuse 1 ist als Beispiel in Figur 10 dargestellt. Der Kühlkörper 21 besteht hier aus zwei Komponenten, wovon jede eine Vielzahl Kühlrippen 22 umfasst, die eine grosse Kühloberfläche bieten, sodass die hier zum Einsatz kommenden beiden Lüfter 23 je eine Leistung von höchstens 2 W, und vorteilhaft von sogar höchstens 1.5 W, aufweisen. In einer bevorzugten Ausführung der Akku- Vorrichtung zur Minimierung der Lärmemission wird auf das Vorhandensein eines Gebläses 23 gänzlich verzichtet und die Kühlung allein vom Kühlkörper 21 sichergestellt. Grundsätzlich gilt, dass je höher die Kapazität und der Stromfluss des Akkus sind, umso höher auch die benötigte Leistung des Gebläses 23 ist. Man erkennt in Figur 10 ferner das Akku-Pack mit seiner Vielzahl Akkumulatorzellen 24 sowie zwei Leistungs-Module 25 bzw. komponentenbestückte Leiterplatten für die Stromrichter. Unter Leistungs-Modul wird hiernach eine komponentenbestückte Leiterplatte verstanden. Die Anschlüsse, welche zu den Steckdosen in der Stirnseite 15 des Gehäuses 1 führen, sind hier nicht dargestellt. Prominent ersichtlich ist wiederum der mindestens eine Drehstromausgang 19 zum ortsunabhängigen Verfügbarmachen von Drehstrom, wovon eine solche Vorrichtung auch mehrere aufweisen kann. Die Schalterplatte 17 ist hier nicht eingezeichnet.

[0023] In Figur 11 wird eine weitere Variante einer mobilen quaderförmigen Akku- Vorrichtung mit einer im Vergleich zur Hochkante grösseren Breitenkante vorgestellt. In dieser alternativen Anordnung verlaufen die Kühlrippen 22 des Kühlkörpers 21 parallel zur Breitenkante der Vorrichtung. Auch sind die Ausgänge, hier wiederum ohne die Schalterplatte 17 eingezeichnet, entsprechend etwas anders angeordnet als im vorherigen Beispiel gemäss Figur 10, was die Beliebigkeit ihrer Anordnung verdeutlicht. Es versteht sich, dass auch hier die Anzahl Steckdosen bzw. Ausgänge variieren können. Auf das Gebläse 23 kann in einer alternativen Ausführung der Akku-Vorrichtung, insbesondere für lärmempfindliche Anwendungen, verzichtet werden. Mit Vorteil ist ein Gebläse 23 niedriger Leistung jedoch vorhanden und bleibt bei Nicht-Bedarf ausgeschaltet.

[0024] Als Besonderheit wird mit der erfindungsgemässen Akku-Vorrichtung der Anwendungsbereich von Hochvoltbatterien bzw. Hochvoltakkus für den mobilen Energieversorgungssektor erschlossen. Als Hochvoltsystem oder Hochvolt (kurz HV) bezeichnet man Systeme, die mit Wechselstromspannungen über 30 V bis 1 kV oder mit Gleichstromspannungen über 60 V bis 1.5 kV betrieben werden. Der hier verwendete Begriff Hochvolt stammt aus der Fahrzeugtechnik und wird deshalb als "hoch" bezeichnet, weil solche Spannungen für den Menschen gefährlich sind. Eine Batterie bzw. ein Akku ist eine Gleichstromquelle, womit sich die Bezeichnung Hochvoltbatterie bzw. -akku an ihrer Gleichstromspannung bemisst (wobei hierfür auf die Nennspannung abgestellt wird). Als wesentlicher Vorteil der hohen elektrischen Spannung U einer Hochvolt-Batterie bzw. -akku ist die elektrische Stromstärke I bei einer bestimmten elektrischen Leistung P vergleichsweise gering (P = U ■ I). Für Anwendungen bedeutet das, dass sich dieselbe Leistung im Hochvoltsystem leichter realisieren lässt als mit den schwer handzuhabenden hohen Strömen in einem Niedervoltsystem. Beispielsweise lassen sich bei hohen Spannungen und entsprechend niedrigen Strömen dünnere Kabel mit geringerer Leiterquerschnittsfläche verwenden. Das erlaubt mitunter Einsparungen bei Material und Kühlung und ermöglicht entscheidende Gewichtseinsparungen. Bislang werden Hochvoltbatterien jedoch vornehmlich in elektrischen Kraftfahrzeugen verbaut oder als stationäre Speicher für Solar-Anwendungen eingesetzt. Grund für diese eingeschränkte Anwendung ist mitunter, dass es eine technologische Herausforderung darstellt, die infolge der höheren Spannung geltenden Sicherheitsanforderungen und die nötigen Komponenten in kompakter Bauweise und zu einem relativ niedrigen Gewicht bereitzustellen, damit die Handlichkeit der Vorrichtung nicht zunichte gemacht wird. Vorteilhaft soll das Gesamtgewicht der erfindungsgemässen Vorrichtung unter 100 kg liegen, damit sie bedarfsweise von einer einzigen Person angehoben werden kann und von zwei Personen auch ohne Weiteres über längere Distanzen getragen werden kann.

[0025] Vor dem Hintergrund der bisherigen Nutzung von Hochvolt-Akkus beschreitet die erfindungsgemässe mobile Akku-Vorrichtung vollkommen neue Wege, wenn sie in einer bevorzugten Variante ein Akku-Pack mit einer Hochvolt-Nennspannung, d.h. mit einer Nennspannung von mehr als 60 V, für den mobilen Anwendungsbereich bereitstellt, mit Handtransportierbarkeit der Vorrichtung, mitunter für den Einsatz im Aussenbereich.

[0026] In der Figur 12 ist das Schaltbild der Elektronik nach einer bevorzugten Ausführung der mobilen Akku-Vorrichtung zu sehen. Die Abkürzungen bedeuten dabei folgendes:

• HMI = Human Machine Interface (= Mensch-Maschine-Schnittstelle)

• CAN = Controller Area Network

• Iso-Monitor = Insulation monitoring device (= Isolationswächter)

• BMS = Battery Management System (= Batteriemanagement-System)

• Bidir. Inverter = Bidirectional Inverter (= bidirektionaler Wechselrichter)

• Bidir. DC/DC = Bidirectional DC/DC Converter (= bidirektionaler Gleichspannungswandler)

• BAT+ = Positive Battery Terminal (= Batterie-Plus-Pol)

• BAT- = Negative Battery Terminal (= Batterie-Minus-Pol)

• AI = Analog Input (= Analogeingabe)

• HV = High Voltage (= Hochvolt)

• C[...] = Cell (Akkumulatorzelle), [...] = Identifikationsziffern der Akkumulatorzellen

• DI, DO = Digital Input, Digital Output (= digitale Eingangsschnittstelle, digitale Ausgangsschnittstelle)

Die Leistungselektronik schliesst hier ein BMS Master ein, nämlich eine Hauptsteuereinheit, welche die Kommunikation mit den vorliegend vier BMS Slaves koordiniert und alle wichtigen Funktionen des BMS verwaltet. Das BMS Master kann dann Entscheidungen treffen, um die Leistung und Sicherheit des Akkus zu optimieren, indem es die Lade- und Entladevorgänge steuert und Warnungen ausgibt, wenn Probleme auftreten. Damit ist sichergestellt, dass der Akku innerhalb spezifizierter Grenzwerte arbeitet. Herfür sammelt und analysiert das BMS Master die von den BMS Slaves als kleine, autonome Überwachungseinheiten gelieferten Daten, wie beispielsweise zu Spannung, Strom, Temperatur und Zustand jeder Akkumulatorzelle 24 des Akkus. Die BMS Slaves sind hierzu in der Nähe des Akkumulatorzellen 24 angeordnet. Sie können auch lokale Entscheidungen treffen, um die Sicherheit der Zellen 24 zu gewährleisten, wie z.B. das Abschalten von Zellen 24, wenn ihre Spannung ausserhalb des zulässigen Bereichs liegt. Durch das Master-Slave-System kann das Akku-System effizient und präzise betrieben werden. Ausserdem werden damit redundante Überwachungsfunktionen geboten, indem mehrere Überwachungseinheiten dieselben Informationen sammeln und analysieren, um die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Systems zu erhöhen. Über das HMI bzw. die Benutzeroberfläche wird dem Benutzer einen einfachen Zugriff auf Informationen über den Akku-Zustand und die Steuerung der Lade- und Entladevorgänge ermöglicht. Das HMI zeigt wichtige Informationen wie etwa den aktuellen Akku-Status, die verbleibende Akku-Kapazität, die Lade- und Entladeleistung und die Temperatur an. Der Benutzer kann auch Parameter wie die maximale Ladespannung, die maximale Entladespannung und die maximale Lade- oder Entladeleistung des Akkus einstellen.

[0027] Des Weiteren werden für die Leistungselektronik in der erfindungsgemässen Akku-Vorrichtung bevorzugt zwei Module 25, d.h. komponentenbestückte Leiterplatten, für die Stromrichter verwendet. Die beiden Module werden dann so programmiert, dass das eine Modul als bidirektionaler Gleichspannungswandler und das andere als bidirektionaler Dreiphasen-Wechselrichter arbeitet, welche in einer Einheit verbaut sind. Sie arbeiten zusammen, um die bidirektionale Umwandlung zwischen Dreiphasen- Wechselstrom und Gleichstrom zu ermöglichen. Diese , integrierte ¹ Ausführung bietet eine kompakte Bauform. Der Wechselrichter umfasst dabei vorzugsweise eine bidirektionale Dreiphasen-Vollbrücke.

[0028] Dabei erweist sich eine transformerlose Ausführung des Wechselrichters als vorteilhaft, weil Gewicht eingespart wird. Um zu gewährleisten, dass eine gewünschte Ausgangsspannung von z.B. 400 V für leistungsintensive Anwendungen bereitgestellt wird, muss die vergleichsweise niedrigere Akku-Spannung, die z.B. 200 V beträgt, vom Gleichspannungswandler in eine Zwischen-Gleichspannung hochgesetzt werden. Vom Wechselrichter bzw. Inverter wird sie schliesslich in die entsprechende Ausgangs- Wechselspannung umgewandelt. Dabei muss die vom Gleichspannungswandler hochgesetzte Spannung höher sein als die bereitzustellende Ausgangsspannung von hier 400 V, sodass der Gleichspannungswandler die Spannung vorzugsweise mindestens bis auf 600 V oder mindestens bis auf 650 V hochsetzen kann.

[0029] Die erfindungsgemässe Akku-Vorrichtung erzielt dank ihrer sicheren und effizienten konstruktiven Gestaltung ein bislang ungekannt hohes Verhältnis der Brutto- Kapazität des Akkus bzw. Akku-Packs (als die Menge an elektrischer Ladung, die der Akku der Vorrichtung speichern kann) zum Residualgewicht der mobilen Akku- Vorrichtung, d.h. zum Gesamtgewicht der mobilen Akku-Vorrichtung abzüglich des Akku- Gewichts, somit abzüglich des Gewichts des Akku-Packs und bei mehreren Akku-Packs abzüglich des Gewichts von sämtlichen Akku-Packs. Dieses Verhältnis der Akku- Kapazität zum Residualgewicht der erfindungsgemässen mobilen Akku-Vorrichtung erzielt Energiedichten von mindestens 0.1 kWh/kg. Bevorzugt erzielt dieses Verhältnis gar Energiedichten von mindestens einem der folgenden Werte: {0.125 kWh/kg, 0.15 kWh/kg, 0.175 kWh/kg, 0.2 kWh/kg, 0.225 kWh/kg, 0.25 kWh/kg}. Bei einem Totalgewicht der erfindungsgemässen Akku-Vorrichtung von ca. 80 kg trifft ein Akku-Pack mit einem Gewicht von ca. 40 kg auf ein Residualgewicht der Vorrichtung von nur gerade ca. 40 kg. Bei einer Akku-Kapazität von 8 kWh entspricht dies einer Energiedichte der mobilen Akku- Vorrichtung bezogen auf das Residualgewicht, d.h. dem Verhältnis Akku-Kapazität : Residualgewicht, von 8 kWh : 40 kg = 0.2.

[0030] Weiter bevorzugt erfüllt die erfindungsgemässe Akku-Vorrichtung zusätzlich die folgende Bedingung hinsichtlich der Energiedichte: Das Verhältnis der Akku-Kapazität zum Residualgewicht der mobilen Akku-Vorrichtung, d.h. zum Gesamtgewicht der mobilen Akku-Vorrichtung, abzüglich des Gewichts des Akku-Packs und bei mehreren Akku-Packs von sämtlichen Akku-Packs und weiter abzüglich des Gewichts des Gehäuses 1 ohne Kühlkörper 21 , erzielt Energiedichten von mindestens 0.2 kWh/kg. Diese zusätzliche Bedingung drückt aus, wie niedrig das Gewicht der Innenkomponenten der mobilen Akku-Vorrichtung, ungeachtet des Akku-Gewichts, bei der zur Verfügung stehenden Energiekapazität des Akkus ist. Bei einem Totalgewicht der erfindungsgemässen mobilen Akku-Vorrichtung von ca. 80 kg und einem Gehäuse 1 ohne Kühlkörper 21 von ca. 15 kg trifft ein Akku mit einem Gewicht von 40 kg auf ein Residualgewicht der Vorrichtung von nur gerade 25 kg (=80 kg - 15kg - 40 kg) und erreicht bei einer Akku-Kapazität von 8 kWh eine Energiedichte von 0.3 kWh/kg. Erfindungsgemäss lässt sich mit der Vorrichtung eine Energiedichte bezogen auf das Residualgewicht abzüglich des Gewichts des Vorrichtungs-Gehäuses 1 von mindestens 0.2 kWh/kg erzielen, und bevorzugt einen der folgenden Mindestwerte {0.225 kWh/kg, 0.25 kWh/kg, 0.275 kWh/kg, 0.3 kWh/kg, 0.325 kWh/kg}. Damit steht diese Vorrichtung als äusserst leichte, hocheffiziente mobile Energiequelle für dreiphasige Verbraucher zur Verfügung und ermöglicht ihren Einsatz selbst an entlegenen Orten.

[0031] Insbesondere wird ein optimiertes solches Verhältnis mit Verwendung eines Hochvolt-Akkus erzielt. Vorzugsweise beträgt die Nennspannung des in der mobilen Akku-Vorrichtung verwendeten Akku-Packs dann mehr als 60 V, und weiter bevorzugt gleich oder mehr als 100 V. Bevorzugte Ausführungen der erfindungsgemässen Vorrichtung verwenden ein Akku-Pack mit einer Nennspannungswert von gleich oder mehr als 150 V oder weiter bevorzugt von gleich oder mehr als 200 V. Dies gilt auch bei der Verwendung von mehreren Akku-Packs in der Vorrichtung.

[0032] Die Figur 13 gibt den Blick frei auf das Innere der mobilen Akku-Vorrichtung. Auf der von der Stirnseite 15 abgewandten Seite bzw. Rückseite erkennt man den Kühlkörper 21 mit seiner inneren Kühlplatte, an welche die Leistungs-Module 25 über Wärmebrücken angeschlossen sind. Die Lüfter 23 sorgen für Umluft im Innern des Gehäuses 1 , um den Kühleffekt bedarfsweise zu verstärken. Ebenfalls eingezeichnet ist der Bereich 26 mit dem BMS, Isolationswächter und Batterieelektronik auf hier verschiedenen Leiterplatten sowie der Bereich mit Sicherheitselementen 27. Aus Gründen der Redundanz werden im vorliegenden Akku-System zwei verschiedene Stromsensoren bevorzugt, z.B. ein Hall- Sensor und ein Shunt-Sensor. Mit Vorteil sind zwei Relais und eine Schmelzsicherung als Absicherung eingebaut. Die Anzahl der Leiterplatten ist abhängig von der Konzeptionierung der Leistungselektronik. Es wäre auch möglich, alles auf einer Leiterplatte unterzubringen. Eingezeichnet ist auch die vorteilhafte Anordnung eines oder mehrerer Gleichtaktfilter 29 zur Reduzierung von Störungen und Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) sowie ein oder mehrere Schütze 28. Ausserdem erkennt man in dieser Figur 13, dass das Gehäuse 1 auf der Breitseite der Vorrichtung jeweils mit einer Öse 30 ausgestattet ist. Solche Ösen 30 sind optional vorhanden, wenn die Vorrichtung krantransportierbar sein soll. Das Vorrichtungsgehäuse 1 ist hier durch Querstreben 40 und einen Kastenrahmen 41 verstärkt.

[0033] In Figur 14 ist eine Innenansicht einer hier radlosen mobilen Akku-Vorrichtung auf Auflage-Leisten geboten, mit Blickrichtung auf die andere Seite der Vorrichtung im Vergliech zur Ansicht gemäss der Figur 13. Dadurch ist unter anderem der Bereich 34 mit hier zwei Gleichtaktfiltern 29, einem einstufigen und einem zweistufigen Gleichtaktfilter, und Schützen 28 gut ersichtlich. Auch nur ein Gleichtaktfilter 29 wäre möglich. Damit lassen sich elektromagnetische Interferenzen (EMI) und das Rauschen reduzieren. Ein Gleichtaktfilter oder common mode filter entfernt Gleichtaktstörungen, indem er einen hohen Widerstand für Signale bietet, die auf beiden Leitern gleich sind (common mode). Die vor dem Kühlkörper 21 ersichtlichen Leistungs-Module 25 werden nachfolgend beschrieben. Mit Vorteil ist das Vorrichtungs-Gehäuse 1 mit Muttern 39 in entsprechenden Bohrungen des Gehäuses 1 für das Befestigen bzw. Einschrauben einer geeigneten Hebevorrichtung wie einer Öse 30 vorbereitet. Das Gehäuse 1 ist stabil gebaut, damit es den Anforderungen eines Vibrationstest genügt. Für die hier dargestellte Ausführung der Vorrichtung wurde durch die Streben 40 und Rahmenverstärkungen 41 eine besonders robustes Gehäuse 1 geschaffen, insbesondere auch im Hinblick auf mögliche Krantransporte der Vorrichtung. Eingekreist in Figur 14 sind ausserdem die Akku- Elektronik 31 , die Leistungselektronik 32 mit Drehstrom-Wechselrichter und Gleichspannungswandler, das Akku-Pack 33 und elektromechanische Komponenten 34, einschliesslich Schütz 29.

[0034] In der Figur 15 wird angedeutet, wie die Leistungs-Module 25 mit den Leiterplatten mittels Stellschrauben befestigt werden, sodass sie im montierten Zustand an die Rückplatte des Kühlkörpers 21 der Vorrichtung anschliessen, direkt und/oder mittelbar über Wärmebrücken. Wärmebrücken können beispielsweise durch thermisch leitfähiges Spaltfüllmaterial gebildet sein, welches sich bei Raumtemperatur oder auch bei einer darüber gelegenen Temperatur (mit Heissluft) in einem irreversiblen Vorhang erhärtet. Diese Anordnung der Leistungs-Module 25 für die Stromrichter an der Rückseite der mobilen Akku-Vorrichtung ermöglicht eine platzsparende Unterbringung der Innenkomponenten und eine kompakte Anordnung des Kühlkörpers 21. Die Leistungs- Module 25 können auf andere Abmessungen und Anordnungen haben, was auch für den Kühlkörpers 21 gilt.

[0035] In der Figur 16 erkennt man die Leiterplatten der Module 25 mit ihren elektronischen Bauteilen und Verbindungen. Die Module sind hier bidirektionale AFE- Module (AFE für Active Front End). Im Allgemeinen wird ein AFE verwendet, um die Leistungsfaktorkorrektur (Power Factor Correction, PFC) zu verbessern und gleichzeitig die Oberschwingungen und Störungen in der Stromversorgung zu reduzieren. Es handelt sich um eine leistungselektronische Schaltung, die eine bidirektionale Energieflusssteuerung ermöglicht und eine effiziente Umwandlung zwischen verschiedenen Spannungs- und Stromniveaus ermöglicht. Die Module können als Boost- , Buck- oder PFC-Wandler betrieben werden (Boost = Spannungssteigerung, Buck = Spannungsabsenkung, PFC = Power Factor Correction bzw. Korrektur des Leistungsfaktors). Die dicken Kabel 35 am einen Ende der hier unteren Leiterplatte sind die Verbindungskabel zum Akku-Pack, am gegenüber liegenden Ende der anderen Leiterplatte befinden sich die Kabel 36, die an den Gleichtaktfilter 29 anschliessen. Ebenfalls ersichtlich ist eine sogenannte Daisy Chain 37, d.h. eine serielle Verbindung der beiden Module zur Übertragung von Daten und Steuersignalen bzw. Kommunikation. Die dort in der Nähe gelegenen beiden Kabel 38 sind Überbrückungskabel zwischen den Modulen mit einem Entladewiderstand.

[0036] Als Beispiel werden die nachfolgenden Spezifikationen mit bevorzugten Bandbreiten ihrer Werte bei Ausführungen der erfindungsgemässen mobilen Akku- Vorrichtung angeführt.

Ausserdem weist sich die erfindungsgemässe mobile Akku-Vorrichtung durch folgende vorteilhafte Merkmale, einzeln oder in einer beliebigen Kombination, aus:

• Eine kontinuierliche Entladeleistung von 8-15 kVA;

• Die Möglichkeit, den Akku mit Gleichstrom zu laden;

• Ein GPS-Modul an der Vorrichtung;

• Lademöglichkeit durch ein an der Vorrichtung angebrachtes PV-Kit;

• Möglichkeit des parallelen Lade- und Entladevorgangs (Netzparallelmodus);

• Möglichkeit der Parallelschaltung von zwei mobilen Akku-Vorrichtungen zur Erweiterung der durch die Akkus einzeln bereitgestellten Kapazität; • Handtransportierbarkeit der Vorrichtung;

• Krantransportierbarkeit der Vorrichtung.

[0037] Insbesondere weist eine bevorzugte Ausführung der erfindungsgemässen mobilen Akku-Vorrichtung eines oder mehrere bzw. beliebige Kombinationen der unten aufgelisteten Merkmale auf:

1 Stand ardl ad ung 0.2 C, 25°C / En ladung bei 0.2 C, 25°C.

² Standardladung 0.2 C, 25°C / Entladung bei 0.5 C, 25°C.

³ Bis zu 90% SoC

⁴ Für 10 Sekunden, cos(cp) 0.7...1

⁵ cos(cp) 0.7...1

⁶ Weitere Steckertypen auf Anfrage

⁷ Bei Nominalleistung

⁸ Ohne Räder und Kabel sowie Anbauteile

⁹ Ohne Räder und Kabel

¹⁰ Integriert entsprechend der Norm IEC 61508

[0038] Die Figuren 17a-c zeigen eine Ausführung der mobilen Akku-Vorrichtung mit unten an der Vorrichtung befindlichen Auflage-Leisten. Die Figuren 17d-g indessen zeigen die mobile Akku-Vorrichtung mit Rädern und Stellfüssen. In beiden Ausführungen der Vorrichtung sind oben an ihren Breitseiten optionale Ösen 30 in das Gehäuse 1 eingeschraubt, für einen allfälligen Krantransport der Vorrichtung. Sie lassen sich bei Nicht-Bedarf abnehmen. Das Gehäuse 1 der Vorrichtung ist vorteilhaft mit einem Kastenrahmen 41 verstärkt. Inwendig kann es mit Verstrebungen 40 ausgeführt sein, um seine Stabilität weiter zu erhöhen. In den Figuren 17a, 17b, 17d-f finden sich die Abmessungen H, B', B", L', L" und L'". B' bezeichnet die Breite der Vorrichtung einschliesslich Auflage-Leisten und beträgt mit Vorteil zwischen 300 und 450 mm, während B" die Breite der Vorrichtung samt ihren Rädern 8, 9 bezeichnet und vorteilhaft zwischen 500 mm und 650 mm beträgt. L' bezeichnet die Länge der Vorrichtung ohne Hebegriffe 4, 5, L" die Länge einschliesslich Hebegriffen 4, 5 und L'" die Länge einschliesslich der Räder 8, 9 und der Stützfüsse 12, 13. Vorteilhafte Masse für L' liegen zwischen 650 mm und 850 mm, für L" zwischen 850 mm und 1050 mm, und für L'" zwischen 750 mm und 950 mm. In der Figur 17d sind ausserdem eingezeichnet: ein Display 42 für die Benutzeroberfläche (z.B. ein Touch-Display zum Anwählen von Funktionen der Vorrichtung), ein An-/Aus-Schalter 43, ein Not-Stopp-Schalter 44, ein Drehstromausgang bzw. Drehstromsteckdose 19, eine einphasige Steckdose 45 von hier insgesamt drei solcher Steckdosen, ein CAN-Ausgang 46, einen 24 V-Ausgang 47, welcher je nach Bedarf auch für eine andere Spannung ausgelegt sein kann, einen Ausgang 48 für PV-Laden oder Gleichstrom-Laden, eine Ladekabelsteckdose 49 und ein Überdruck- bzw. Sicherheitsventil 50, welches eine elastische Membran einschliesst und sich öffnet, um Druck abzulassen, wenn dieser einen kritischen Wert überschreitet, und wieder schliesst, wenn der Druck auf ein sicheres Niveau abgefallen ist. In der Figur 17e ist ausserdem oberhalb der obersten einphasigen Steckdose 46 eine GPS-Antenne 51 eingezeichnet. Es versteht, dass die erwähnten Ausgänge für Verbraucher, Schalter und Kommunikationsschnittstellen an der erfindungsgemässen Vorrichtung unabhängig davon sind, ob eine spezifische Vorrichtung Räder 8, 9 und Stützfüsse 12, 13 oder Auflage-Leisten, Ösen 30 oder keine Ösen 30 aufweist oder ob das Gehäuse wie dargestellt mit einem Kastenrahmen 41 verstärkt ist, etc.

[0039] Die erfindungsgemässe Vorrichtung erreicht, dass ein Akku bzw. Akku-Pack auf engem Raum und unter Minimalgewicht zu einem mobilen Energieversorgungsgerät für einen leistungsintensiven Innen- wie Ausseneinsatz ausgebaut wird. Die Güte des Residualgewichts einer mobilen Akku-Vorrichtung erweist sich, wenn ein Akku bzw. Akku- Pack mit hoher Brutto-Kapazität im leistungsintensiven Anwendungsbereich unter minimaler Platzbeanspruchung und Gewichtszunahme zu einer mobilen Stromversorgungseinheit verbaut werden kann. Hierfür macht die erfindungsgemässe Akku-Vorrichtung insbesondere Hochvolt-Akkus nutzbar, welche in ihr unter minimalem Gewichtsaufwand sicher verbaut und kompakt untergebracht sind. Durch ihr geringes Gewicht sowie geringes Volumen lässt sich die erfindungsgemässe Akku-Vorrichtung quasi an jeden Einsatzort händisch bewegen und erschliesst so neue Einsatzgebiete, die den Einsatz von industriellen Verbrauchergeräten vormals erheblich erschwerten, wenn nicht sogar verunmöglichten. Beispielsweise Einsatzgebiete betreffen Baustellen, Veranstaltungen aller Art, Campingplätze, Gelände und Waldgebiete, Berggebiete, insbesondere auch abgelegene oder z.B. infolge von Katastrophen schwer erschliessbare Orte. Auch eignet sich die Akku-Vorrichtung als Notstrom-Aggregat, etwa bei knapper Energieverfügbarkeit im Winter oder bei Überlastung des Stromnetzes, um - wo immer benötigt - eine unterbrechungsfreie Stromversorgung sicherzustellen.

[0040] Die Aufgabe der Erfindung wird ausserdem mit den hiernach beschriebenen vorteilhaften Ausführungen der erfindungsgemässen mobilen Akku-Vorrichtung gelöst, nämlich von einer mobilen Akku-Vorrichtung mit den Merkmalen gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 18, wobei die mobile Akku-Vorrichtung weiter ein Merkmal oder beliebige Kombinationen von Merkmalen gemäss den nachfolgenden Absätzen aufweist, nämlich...

[0041] ...wobei die Energiedichte der Akku-Vorrichtung bezogen auf ihr Residualgewicht, welches dem Gesamtgewicht der Akku-Vorrichtung abzüglich des Gewichts des Akku-Packs oder bei mehreren Akku-Packs von sämtlichen Akku-Packs entspricht, somit die Brutto-Kapazität des Akku-Packs oder bei mehreren Akku-Packs deren Brutto-Kapazität insgesamt geteilt durch das Residualgewicht, mindestens einen der Werte {0.125 kWh/kg, 0.15 kWh/kg, 0.175 kWh/kg, 0.2 kWh/kg, 0.225 kWh/kg, 0.25 kWh/kg} beträgt.

[0042] ...wobei die Brutto-Kapazität des Akku-Packs oder bei mehreren Akku-Packs deren Brutto-Kapazität insgesamt geteilt durch das Gewicht, das sich berechnet als das Residualgewicht abzüglich des Gewichts des Gehäuses 1 ohne Kühlkörper 21 , mindestens einen der Werte {0.15 kWh/kg, 0.175 kWh/kg, 0.225 kWh/kg, 0.25 kWh/kg, 0.275 kWh/kg, 0.3 kWh/kg, 0.325 kWh/kg} beträgt.

[0043] ...wobei die Brutto-Kapazität des Akku-Packs oder bei mehreren Akku-Packs deren Brutto-Kapazität insgesamt geteilt durch das Gewicht des einen Kühlkörpers 21 oder bei mehreren Kühlkörpern 21 von sämtlichen Kühlkörpern 21 mindestens einen der Werte {0.75 kWh/kg, 1 .25 kWh/kg, 1 .5 kWh/kg, 1 .75 kWh/kg, 2 kWh/kg, 2.25 kWh/kg, 2.5 kWh/kg} beträgt.

[0044] ...wobei der Gewichtsanteil des einen Kühlkörpers 21 oder bei mehreren Kühlkörpern 21 von sämtlichen Kühlkörpern 21 am Gesamtgewicht der Akku-Vorrichtung nicht mehr als einen der Werte {10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%} beträgt.

[0045] ...wobei der eine oder bei mehreren Kühlkörpern 21 diese Kühlkörper 21 insgesamt einen thermischen Widerstand (K/W) aufweisen, der in Abhängigkeit des Gewichts des Kühlkörpers 21 ITIK in kg oder bei mehreren Kühlkörpern 21 ihres Gesamtgewichts mK in kg geringer ist als -0.02 K/(W-kg) ■ ITIK + 0.3 K/W.

[0046] ...wobei eine Kühlung der Akku-Vorrichtung ausschliesslich durch Luftkühlung erfolgt.

[0047] ...wobei ausgehend von einer Verlustleistung des einen oder bei mehreren Akku- Packs der Akku-Packs insgesamt, diese ausgehende Verlustleistung reduziert ist durch Schaffung einer variablen Zwischenkreisspannung und/oder durch Reduktion einer Ausgangsspannung des bzw. der Akku-Packs, um mindestens einen der Werte {10%, 12.5%, 15%, 17.5%, 20%} gegenüber der ausgehenden Verlustleistung.

[0048] ...wobei die Brutto-Kapazität des Akku-Packs oder bei mehreren Akku-Packs deren Brutto-Kapazität insgesamt geteilt durch das Gewicht des einen Gleichtaktfilters 29 oder bei mehreren Gleichtaktfiltern 29 von sämtlichen Gleichtaktfiltern 29 mindestens einen der Werte {1.75 kWh/kg, 2 kWh/kg, 2.25 kWh/kg, 2.5 kWh/kg, 2.75 kWh/kg, 3.25 kWh/kg, 3.5 kWh/kg, 3.75 kWh/kg, 4 kWh/kg, 4.25 kWh/kg, 4.5 kWh/kg, 4.75 kWh/kg, 5 kWh/kg} beträgt.

[0049] ...wobei die Akku-Vorrichtung mindestens einen einstufigen und einen zweistufigen Gleichtaktfilter 29 enthält.

[0050] ...wobei die Akku-Vorrichtung einen oder mehrere Lüfter 23 zur Umluftkühlung im Gehäuse 1 einschliesst, mit einer solchen maximalen Leistung des einen Lüfters 23 oder bei mehreren Lüftern 23 mit einer solchen maximalen Gesamtleistung, dass die Brutto- Kapazität des Akku-Packs oder bei mehreren Akku-Packs deren Brutto-Kapazität insgesamt geteilt durch die maximale Leistung des einen Lüfters 23 oder bei mehreren Lüftern 23 deren maximale Gesamtleistung mindestens einen der Werte {1500 h, 2000 h, 2500 h, 3000 h, 3500 h, 4000 h, 4500 h} beträgt.

[0051] ...wobei die Leistung des einen Lüfters 23 oder bei mehreren Lüftern 23 die

Gesamtleistung der mehreren Lüfter 23 nicht mehr als einen der Werte {1 W, 2 W, 3 W, 4 W, 5 W, 6 W, 7 W, 8 W, 9 W, 10 W} beträgt.

[0052] ...wobei das Gehäuse 1 , ungeachtet von Öffnungen für Ausgänge für Verbraucher, Schalter und Kommunikationsschnittstellen, geschlossen ausgeführt ist, bis auf Öffnungen für Einweg-Auslässe und/oder Öffnungen für eine Kühlung mit der Umgebungsluft, wobei die Kühlungs-Öffnungen so dimensioniert sind, dass ein fester Fremdkörper, dessen Durchmesser mindestens einen der Werte {0.5mm, 0.75 mm, 1.25 mm, 1 .5 mm, 1 .75 mm, 2 mm, 2.25 mm, 2.5 mm} beträgt, nicht durch sie hindurchpasst.

[0053] ...wobei das Gesamtgewicht der Akku-Vorrichtung weniger als einer der Werte {120 kg, 115 kg, 110 kg, 105 kg, 100 kg, 95 kg, 90 kg, 85 kg, 80 kg} beträgt.

[0054] ...wobei die Nennspannung des Akku-Packs oder bei mehreren Akku-Packs eines jeden Akku-Packs mindestens einen der Werte {60 V, 80 V, 100 V, 125 V, 150V, 175 V, 200 V} beträgt.

[0055] ...wobei die Brutto-Kapazität des Akku-Packs oder bei mehreren Akku-Packs der Akku-Packs gesamthaft mindestens einen der Werte {6 kWh, 6.5 kWh, 7 kWh, 7.5 kWh, 8 kWh, 8.5 kWh, 9 kWh} beträgt.

[0056] ...wobei die Brutto-Kapazität des Akku-Packs oder bei mehreren Akku-Packs der Akku-Packs gesamthaft höchstens einen der Werte {10 kWh, 10.5 kWh, 11 kWh, 11.5 kWh, 12 kWh, 12.5 kWh, 13 kWh, 13.5 kWh, 14 kWh, 14.5 kWh, 15 kWh, 16 kWh, 17 kWh, 18 kWh, 19 kWh, 20 kWh} beträgt.

[0057] ...wobei die Akku-Vorrichtung einen bidirektionalen Gleichspannungswandler einschliesst.

[0058] ...wobei die Akku-Vorrichtung einen bidirektionalen Gleichspannungswandler einschliesst, und die Nennspannung des Akku-Packs oder bei mehreren Akku-Packs eines jeden Akku-Packs höchstens einen der Werte {200 V, 250 V, 300 V, 350 V, 400 V, 450 V, 500 V, 550 V, 600 V} beträgt. [0059] ...wobei der Dreiphasen-Wechselrichter eine bidirektionale Dreiphasen- Vollbrücke umfasst.

[0060] ...wobei die Stärke von Platten, aus denen sich das Gehäuse 1 zusammensetzt, mindestens einen der Werte {1 mm, 1 .25 mm, 1 .5 mm, 1 .75 mm, 2 mm} beträgt.

[0061] ...wobei das Gehäuse 1 im Wesentlichen quaderförmig oder rein quaderförmig ausgeführt ist, mit einer Länge des Gehäuses 1 von maximal einem der Werte {1200 mm, 1150 mm, 1100 mm, 1050 mm, 1000 mm, 950 mm}, einer Breite des Gehäuses 1 von maximal einem der Werte {700 mm, 650 mm, 600 mm, 550 mm, 500 mm, 450 mm} und einer Höhe des Gehäuses 1 von maximal einem der Werte {900 mm, 850 mm, 800 mm, 750 mm, 700 mm, 650 mm}.

[0062] ...wobei das Gehäuse 1 aus Metall-Blech oder Kunststoff ausgeführt ist.

[0063] ...wobei das Gehäuse 1 aus Stahl-Blech und/oder Aluminium-Blech ausgeführt ist.

[0064] ...wobei das Gehäuse 1 staubdicht ausgeführt ist.

[0065] ...wobei das Gehäuse 1 mit Streben verstärkt ist.

[0066] ...wobei das Gehäuse 1 mit Streben verstärkt ist, welche eine Kontur des Gehäuses 1 einfassen.

[0067] ...wobei der Kühlkörper 21 als Profil ausgeführt ist.

[0068] ...wobei der Kühlkörper 21 voneinander beabstandete Kühlrippen 22 ausformt.

[0069] ...wobei der Kühlkörper 21 voneinander beabstandete Kühlrippen 22 einer gewellten Struktur ausformt. [0070] ...wobei das Gewicht des Kühlkörpers 21 weniger beträgt als einen der Werte {10 kg, 9 kg, 8 kg, 7 kg, 6 kg, 5 kg}.

[0071] Es versteht sich, dass, wo ein Merkmal „mehrere“ Einheiten, Komponenten, etc. erwähnt, zwei oder mehr solche Einheiten, Komponenten, etc. gemeint sind.

[0072] Insbesondere erreicht eine vorteilhafte Ausführung der mobilen Akku-Vorrichtung, dass sie eine hohe Akku-Brutto-Kapazität zu einem niedrigen Gewicht der Vorrichtung bereitstellt, wobei

• die Vorrichtung Drehstrom für Drehstrommaschinen und -Anlagen bereitstellt;

• ihr Gehäuse einer mechanischen Beanspruchung infolge Stosseinwirkung, wie sie bei einem Ausseneinsatz auftreten kann, standhält und damit eine zuverlässige Funktion und einen sicheren Gebrauch der Vorrichtung im Aussen- wie Innenbereich ermöglicht;

• die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) der Akku-Vorrichtung ausreichend ist, um die Vorrichtung für den Aussen- wie Innenbereich einsetzbar zu machen;

• die Vorrichtung handtransportierbar ist.

[0073] Legende

1 Gehäuse

2 Bodenplatte des Gehäuses 1

3 Handwagen

4 Hebegriff

5 Hebegriff

6 Hebegriff mit Platte 14

7 Radachse

8 Rad Rad

Eckbereich

Eckbereich

Stützfuss

Stützfuss

Platte für das Kippen und Ziehen der Akku-Vorrichtung

Stirnseite der Akku-Vorrichtung

Führungsschiene

Schalterplatte

Bügelgriff

Dreiphasen-Wechselstromausgang (Drehstromausgang)

Kühlfläche

Kühlkörper

Kühlrippen

Gebläse für die Umluftkühlung

Akkumulatorzellen

Leistungs-Modul

Bereich mit BMS

Bereich mit Sicherheitselementen

Schütz

Gleichtaktfilter

Ösen für Krantransport

Akku-Elektronik

Leistungselektronik mit Drehstrom-Wechselrichter und

Gleichspannungswandler

Akku-Pack

Elektromechanische Komponenten, einschliesslich Schütz 29

Verbindungskabel zum Akku-Pack 33

Kabel 36, die an den Gleichtaktfilter 29 anschliessen

Daisy Chain

Überbrückungskabel zwischen den Modulen 25

Mutter Querstrebe

Kastenrahmen

Display

An-/Aus-Schalter

Not-Stopp-Schalter einphasige Steckdose

CAN-Ausgang

24 V-Ausgang

Ausgang für PV-Laden oder Gleichstrom-Laden

Ladekabelsteckdose

Überdruck- bzw. Sicherheitsventil

GPS-Antenne