GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft einen Wechselakku für ein Wassersportgerät, eine Akkuaufnahme für den Wechselakku und ein Wassersportgerät mit einer Akkuaufnahme und einem Wechselakku.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Schon vor vielen Jahren hat es Bemühungen gegeben, Wassersportgeräte zu entwickeln, die nicht von äußeren Bedingungen wie der Windstärke oder dem Wellengang abhängig sind.

Im Bereich der Surfbretter gab es deshalb bereits die Idee, diese mit einem Motor anzutreiben. Surfbretter mit einem Verbrennungsmotor, wie sie aus den Druckschriften US3262413A und US3324822A bekannt sind, konnten sich aufgrund der Lärmbelästigung und der empfindlichen Technik nicht durchsetzen. Erste Bemühungen zu elektrisch angetriebenen Surfbrettern, wie in der US3536025A beschrieben, waren aufgrund der unzureichenden Akkutechnologie, insbesondere hinsichtlich der geringen Energiedichte und der schlechten Hochstromfähigkeit, zum Scheitern verurteilt.

Erst seit vergleichsweise kurzer Zeit hat die aktuelle Akkutechnologie die Entwicklung von elektrisch angetriebenen Wassersportgeräten attraktiver gemacht. Einige dieser Entwicklungen sind in W0002017153338A1 , W0002011 100654A2 und US020150357845A1 dargestellt.

Es lässt sich jedoch feststellen, dass die bestehenden Lösung jeweils noch diverse Nachteile aufweisen und viele Kompromisse eingehen mussten.

BESCHREIBUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen verbesserten Wechselakku für ein Wassersportgerät bereitzustellen. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Akkuaufnahme für den Wechselakku und ein Wassersportgerät mit der Akkuaufnahme und dem Wechselakku bereitzustellen. Weitere Aufgaben ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Ein Wassersportgerät ist im vorliegenden Kontext ein Wasserfahrzeug für bspw. ein bis zwei ggf. auch mehr Personen. Bei dem Wassersportgerät kann es sich um ein elektrisch angetriebenes Surfbrett handeln. In eine Akkuaufnahme des Wassersportgeräts wird ein Wechselakku eingesetzt.

Der Wechselakku weist ein abgedichtetes Gehäuse, ein Akkuzellenpack, eine Akkusteuerung, einen Leistungstrennschalter, einen ersten Leistungskontakt und einen zweiten Leistungskontakt auf. Der Wechselakku ist eingerichtet, eine Antriebseinheit des Wassersportgeräts über die Leistungskontakte mit Energie zu versorgen.

Gemäß einem Aspekt können die Pole des Akkuzellenpacks mit den Leistungskontakten verbunden sein. Einer der Leistungskontakte kann über den Leistungstrennschalter mit einem Pol des Akkuzellenpacks, insbesondere dem Plus-Pol, elektrisch gekoppelt werden. Der Leistungstrennschalter kann ausgebildet sein, nur in einem aktivierten Zustand durchzuschalten. Der Wechselakku ist damit in einem Grundzustand und im Fehlerfall an den Leistungskontakten ström- und spannungslos. Selbst wenn man die Leistungskontakte berühren sollte, ist dies ungefährlich (kein Stromschlag). Auch führt es nicht zu einem Kurzschluss, wenn der Wechselakku nass wird.

Die Akkusteuerung kann eingerichtet sein, den Leistungstrennschalter zu aktivieren. Der Leistungstrennschalter kann von der Akkusteuerung angesteuert werden. Damit schaltet der Leistungstrennschalter nur durch, wenn er von der Akkusteuerung aktiviert wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Wechselakku eine nicht-elektrische Kommunikationsschnittstelle aufweisen. Die nicht-elektrische Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, die Akkusteuerung mit einer übergeordneten Steuerung des Wassersportgeräts oder mit einer übergeordneten Steuerung eines Ladegeräts kommunikativ zu koppeln. Eine nicht-elektrische Kommunikationsschnittstelle im vorliegenden Kontext ist eine Schnittstelle zur Informationsübertragung (Datenübertragung) zwischen zwei physikalischen Systemen bei der der Informationsträger kein modulierter elektrischer Strom ist. In anderen Worten ist eine nicht-elektrische Kommunikationsschnittstelle eine Schnittstelle zur Informationsübertragung deren Informationsträger beispielsweise eine modulierte elektromagnetische Welle ist. Eine nicht-elektrische Kommunikationsschnittstelle umfasst einen Sender und einen Empfänger, wobei Sender (oder Transceiver) und Empfänger (oder Transceiver) auf der Übertragungstrecke galvanisch entkoppelt sind.

In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die nicht-elektrische Kommunikationsschnittstelle eine optische Schnittstelle und beispielsweise ein Infrarottransceiver sein. Alternativ kann die nicht-elektrische Schnittstelle beispielsweise eine Funkschnittstelle oder eine induktive Schnittstelle sein.

Die Datenübertragung der nicht-elektrische Schnittstelle wird durch eintretendes Leckwasser nicht gestört. Vorteilhafterweise kann der Wechselakku lediglich die zwei Leistungskontakte und keine weiteren elektrischen Schnittstellen am Gehäuse aufweisen. Da keine weiteren metallischen Kontakte freiliegen, werden Angriffspunkte für Korrosion reduziert.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Wechselakku einen oder mehrere Temperatursensoren aufweisen. Ein Temperatursensor kann die Temperatur im bzw. am Akkuzellenpack messen. Ein Temperatursensor kann die Temperatur im bzw. am Leistungstrennschalter messen. Jeweils ein Temperatursensor kann die Temperatur in bzw. an den Leistungskontakten messen. Die Akkusteuerung kann den Leistungstrennschalter (nur) dann aktivieren, wenn die jeweils gemessene Temperatur unterhalb einer entsprechenden vordefinierten Grenztemperatur ist. Durch die fortwährende Temperaturüberwachung an kritischen Punkten des Systems werden Fehlerfälle frühzeitig erkannt.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Wechselakku einen internen Wassersensor aufweisen, welcher Wasser innerhalb des Gehäuses registriert. Die Akkusteuerung kann den Leistungstrennschalter (nur) dann aktivieren, wenn der interne Wassersensor kein Wasser registriert. Ein interner Wassersensor kann beispielsweise im Bereich unter dem Deckel, insbesondere in der Umgebung eines Anzeigemoduls angeordnet sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Wechselakku einen externen Wassersensor aufweisen. Der externe Wassersensor kann Wasser außerhalb des Gehäuses registrieren. Die Akkusteuerung kann den Leistungstrennschalter (nur) dann aktivieren, wenn der externe Wassersensor kein Wasser registriert. Der externe Wassersensor kann so im Gehäuse angeordnet sein, dass er registriert, wenn in einem normalerweise abgedichteten Bereich außerhalb des Gehäuses Wasser steht. Bei dem normalerweise abgedichteten Bereich kann es sich um das Volumen zwischen der Wanne der Akkuaufnahme und dem Wechselakku handeln. Vorteilhaft kann jeweils ein externer Wassersensor an den beiden Stirnseiten des Wechselakkus angeordnet sein. Auf diese Weise wird ein Wassereinbruch rechtzeitig erkannt und ein durch Wasser verursachter Kurzschluss vermieden.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Wechselakku einen Magnetschalter aufweisen. Der Magnetschalter kann bei korrektem Sitz des Wechselakkus in einer Akkuaufnahme durch einen entsprechenden Magneten ausgelöst werden. Der Magnet kann in bzw. hinter der Wandung der Akkuaufnahme angeordnet sein. Der Magnetschalter kann ein Reedschalter sein. Alternativ kann der Magnetschalter beispielsweise ein Hall-Effekt-Magnetschalter sein. Die Akkusteuerung kann den Leistungstrennschalter (nur) dann aktivieren, wenn der Magnetschalter den korrekten Sitz des Wechselakkus in der Akkuaufnahme signalisiert. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass das Wassersportgerät trotz eines fehlerhaften Sitzes des Wechselakkus betrieben wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Kontaktierung der Leistungskontakte wie vorgesehen hergestellt wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Wechselakku eine Verriegelungsmechanik aufweisen. Die Verriegelungsmechanik kann ausgebildet sein um den Wechselakku sicher in der Akkuaufnahme zu verriegeln. Die Verriegelungsmechanik kann Verriegelungsbolzen umfassen, die in korrespondierende Bolzenaufnahmen in der Akkuaufnahme eingreifen. Die Verriegelungsbolzen können durch eine Drehung an einem (klappbaren) Griffstück des Wechselakkus in den Wechselakku zurückgezogen werden. Im ausgefahrenen Zustand können die Verriegelungsbolzen dadurch arretiert werden, dass das Griffstück in eine entsprechende Mulde eingeklappt wird. Das Griffstück kann im eingeklappten Zustand von einem Schnapper gehalten werden. Die Akkusteuerung kann den Leistungstrennschalter (nur) dann aktivieren, wenn die übergeordnete Steuerung des Wassersportgeräts eine korrekte Verriegelung des Wechselakkus in der Akkuaufnahme kommuniziert oder wenn ein Ladegerät den Wechselakku freischaltet. Die korrekte Verriegelung kann von der übergeordneten Steuerung mittels Endlagenschaltern in den Bolzenaufnahmen erkannt werden. Bei den Endlagenschaltern kann es sich zum Beispiel um Magnetschalter oder Positionsschalter handeln.

Durch diesen Aspekt wird vermieden, dass der Wechselakku bei einem Fahrmanöver oder einem Sturz aus der Akkuaufnahme rutscht und gegebenenfalls sogar untergeht.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Wechselakku einen weiteren Magnetschalter aufweisen. Der weitere Magnetschalter kann ausgebildet sein um den Wechselakku, insbesondere die Akkusteuerung des Wechselakkus, einzuschalten. Der weitere Magnetschalter kann ebenfalls ein Reedschalter oder ein Hall-Effekt-Magnetschalter sein. Ein Impuls des Magnetschalters kann die Akkusteuerung aktivieren. Dadurch kann die Akkusteuerung durch eine Wischgeste mit einem Magneten aktiviert werden. Der Wechselakku kann dann so konfiguriert sein, dass er eingeschaltet bleibt, auch wenn der Magnet danach wieder entfernt wird. Bei dem Magneten kann es sich um einen Magneten an einer Not-Aus-Reißleine handeln. Der Wechselakku kann sich zum Beispiel nach einer vordefinierten Zeit der Inaktivität automatisch abschalten.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Gehäuse einen Gehäusekorpus und einen Deckel aufweisen. Der Gehäusekorpus kann mit einem Strangpressprofil und zwei Seitenteilen gebildet werden. Die Seitenteile können die offenen Stirnseiten des Strangpressprofils verschließen. An der Unterseite kann das Strangpressprofil Ausschnitte für zwei Kontaktdome mit den Leistungskontakten und eine Bodenplatte aufweisen. Über die Bodenplatte kann das Akkuzellenpack abgasen (Überdruck abbauen), sollte eine Akkuzelle explodieren.

Der Deckel kann allseitig über den Gehäusekorpus überstehen. Der Wechselakku kann eine Profildichtung aufweisen. Die Profildichtung kann am Umfang des Deckels angeordnet sein und den Deckel umgreifen. Die Profildichtung kann eine nach außen weisende erste Dichtlippe aufweisen. Die erste Dichtlippe kann ausgebildet sein, um Schmutz und Spritzwasser abzuweisen. Die Profildichtung kann eine nach unten gerichtete zweite Dichtlippe aufweisen. Die zweite Dichtlippe kann ausgebildet sein, um bei in die Akkuaufnahme eingesetztem Wechselakku die Akkuaufnahme vollständig gegen Wasser abzudichten. Die Kontaktdome können im Wesentlichen glockenförmig ausgebildet sein. Die Leistungskontakte des Wechselakkus können sich jeweils von oben in einen der Kontaktdome hinein erstrecken. Die Leistungskontakte des Wechselakkus können vorteilhaft jeweils mit dem zugehörigen Kontaktdom vergossen oder noch vorteilhafter austauschbar mit diesem verbunden sein. Die Leistungskontakte des Wechselakkus können als massive Zunge (als Stecker) ausgebildet sein. Die Kontaktdome können gegen die Leistungskontakte abgedichtet sein. Die Angaben „von oben“,„von unten“ etc. beziehen sich auf die normale Einbausituation, d.h. im verrasteten Zustand und ohne, dass das Wassersportgerät oder der Wechselakku gegenüber einem Referenzsystem verkippt wäre. Hält man den Wechselakku am Griffstück in der Hand, ist der Deckel oben und der Boden unten.

Es wird weiterhin eine Akkuaufnahme eines Wassersportgeräts für einen Wechselakku (insbesondere den hierin beschriebenen Wechselakku) bereitgestellt.

Gemäß einem Aspekt kann die Akkuaufnahme einen ersten Leistungskontakt, einen zweiten Leistungskontakt und/oder eine nicht-elektrische Kommunikationsschnittstelle aufweisen. Die Akkuaufnahme, der erste Leistungskontakt, der zweite Leistungskontakt und/oder die nicht-elektrische Kommunikationsschnittstelle korrespondieren vorteilhaft zu den entsprechenden Komponenten des Wechselakkus. Vorteilhaft kann die nicht-elektrische Kommunikationsschnittstelle der Akkuaufnahme eine optische Schnittstelle sein. Beispielsweise kann es sich bei der nicht-elektrischen Kommunikationsschnittstelle um einen Infrarottransceiver handeln.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Akkuaufnahme einen oder mehrere Magneten umfassen. Die Magneten können ausgebildet und angeordnet sein, um bei korrektem Sitz des Wechselakkus in der Akkuaufnahme einen oder mehrere Magnetschalter des Wechselakkus zu schalten.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Akkuaufnahme als Wanne mit einem Wannenboden ausgebildet sein. Die Akkuaufnahme kann zwei sockelartige Erhebungen im Wannenboden aufweisen. Auf den Erhebungen kann jeweils einer der Leistungskontakte angeordnet sein. Am Fuß der Erhebungen kann jeweils eine umlaufende Dichtung angeordnet sein. Die Leistungskontakte der Akkuaufnahme können als Buchse ausgebildet sein. Sie können jeweils eine Mehrzahl von schwimmend gelagerten und klauenartig angeordneten Kontaktzungen aufweisen. Dieser Aspekt stellt selbstfindende Stromkontakte für einen einfach zu handhabenden Plug- & Play- Wechselakku bereit.

Es wird weiter ein Wassersportgerät mit zumindest einer Akkuaufnahme und zumindest einem Wechselakku gemäß einem oder mehreren Merkmalen und/oder Aspekten der vorliegenden Beschreibung bereitgestellt.

Gemäß einem Aspekt können die Dichtungen der Akkuaufnahme und die Dichtungen des Wechselakkus eine äußere Dichtlinie und eine innere Dichtlinie zwischen der Akkuaufnahme und dem Wechselakku ausbilden. Die äußere Dichtlinie kann ein äußeres abgedichtetes Volumen zwischen der Akkuaufnahme und dem Wechselakku gegen Umgebungsbedingungen abdichten. Die innere Dichtlinie kann ein inneres abgedichtetes Volumen zwischen der Akkuaufnahme und dem Wechselakku gegen das äußere abgedichtete Volumen abdichten. Die Leistungskontakte können im inneren abgedichteten Volumen angeordnet sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt können die Leistungskontakte des Wechselakkus in den Kontaktdomen des Wechselakkus und die Leistungskontakte der Akkuaufnahme auf sockelartigen Erhebungen des Wannenbodens der Akkuaufnahme angeordnet sein. Die Kontaktdome können deshalb wie eine Tauchglocke für die Leistungskontakte wirken. Das eingeschlossene Luftpolster verhindert, dass sich das innere abgedichtete Volumen mit Wasser füllen kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann der externe Wassersensor des Wechselakkus derart angeordnet sein, dass er auslöst, wenn in dem äußeren abgedichteten Volumen Wasser steht. Insbesondere kann der externe Wassersensor auslösen, wenn das Wasser so hoch steht, dass es im inneren abgedichteten Volumen im Wesentlichen bis zu den Leistungskontakten der Akkuaufnahme auf den sockelartigen Erhebungen des Wannenbodens reichen würde. Auf diese Weise kann eindringendes Wasser erkannt werden, lange bevor die Funktion des Antriebs beeinträchtigt wird. BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Im Folgenden werden die Merkmale und Aspekte der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, dabei zeigt

Figur 1 eine vereinfachte perspektivische Darstellung eines Wassersportgeräts,

Figur 2 eine vereinfachte perspektivische Explosionszeichnung eines Wechselakkus für ein Wassersportgerät,

Figur 3 eine vereinfachte schematische Darstellung eines elektrisch angetriebenen Wassersportgeräts,

Figur 4 eine vereinfachte Schnittdarstellung durch einen Kontaktdom des Wechselakkus,

Figur 5 eine vereinfachte Schnittdarstellung durch den Wechselakku im Bereich der oberen Abdichtung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Figur 1 zeigt eine vereinfachte perspektivische Darstellung eines Wassersportgeräts 3. Bei dem Wassersportgerät 3 handelt es sich um ein Wasserfahrzeug für üblicherweise ein bis zwei, ggf. auch mehr Personen. Konkret handelt es sich bei dem Wassersportgerät 3 beispielsweise um ein elektrisch angetriebenes Surfbrett.

In einer Akkuaufnahme 4 wird ein Wechselakku 1 eingesetzt. Ein baugleicher zweiter Wechselakku 2 wird in eine entsprechende zweite Akkuaufnahme 5 eingesetzt.

Der Wechselakku 1 kann getauscht werden, wenn das Surfbrett 3 im Wasser liegt. Die Öffnung der Akkuaufnahme 4 liegt über der Wasserlinie. Trotzdem kann es passieren, dass in die Aufnahmewanne 4 für den Wechselakku 1 Wasser hineinkommt. Bis zu einer gewissen Menge Wasser beeinflusst das die Funktionalität des Wechselakkusystems nicht. Erst wenn Wasser relativ hoch in der Akkuaufnahme 4 steht, kann der Akku 1 nicht mehr benutzt werden. Durch diesen robusten Aufbau kann der Wechselakku 1 auch vorteilhaft von Vermietern verwendet werden. Die Nutzer oder Vermieter müssen nach dem Fahren nicht das Surfbrett aus dem Wasser tragen, sondern können die Wechselakkus 1 ,2 herausnehmen und austauschen. Die Figuren 2 und 3 zeigen eine vereinfachte perspektivische Explosionszeichnung eines Wechselakkus 1 ,2 für ein elektrisch angetriebenes Wassersportgerät 3, bzw. eine vereinfachte schematische Darstellung eines elektrisch angetriebenen Wassersportgeräts 3 mit zwei Akkuaufnahmen 4,5 und zwei in Reihe geschalteten Wechselakkus 1 ,2. Die Figuren werden gemeinsam beschrieben.

Der Wechselakku 1 ,2 weist ein abgedichtetes Gehäuse 6, ein Akkuzellenpack 7, eine Akkusteuerung 8, einen Leistungstrennschalter 9, einen ersten Leistungskontakt 10 und einen zweiten Leistungskontakt 1 1 auf.

Der Wechselakku 1 ,2 ist eingerichtet, eine Antriebseinheit 12 des Wassersportgeräts 3 über die Leistungskontakte 10,1 1 mit Energie zu versorgen.

Das Akkuzellenpack 7 wird aus einer Mehrzahl von parallel geschalteten Zellensträngen gebildet. Jeder Zellenstrang umfasst eine Mehrzahl von seriell geschalteten Akkuzellen. In der gezeigten Ausführungsform wird das Akkuzellenpack aus sechs parallel geschalteten Akkuzellensträngen mit jeweils zwölf seriell geschalteten Lithium-Ionen-Zellen gebildet. Bei den Akkuzellen handelt es sich um Lithium-Ionen-Zellen vom Typ 18650. Das konfektionierte Akkuzellenpack 7 wird zum Schutz vor Wasser mit einem gut wärmeleitenden Harz vergossen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Akkuzellenpack 7 eine Nominalspannung von ca. 43V auf. Die Akkukapazität beträgt ca. 19Ah. Dies entspricht ca. 830 Wh. Der maximale kontinuierliche Entladestrom liegt bei ca. 180A. Ein kurzzeitiger Pulsstrom liegt bei maximal ca. 480A. Der Wechselakku 1 ,2 ist damit hochstromfähig und liegt in der Leistungsklasse von ca. 10kW.

Die Zellenspannungen und die Temperatur werden von der Akkusteuerung 8 während des Betriebs überwacht. Im Fehlerfall wird der Anwender über eine LED- Leiste 12 in der oberen Abdeckung informiert und schaltet in kritischen Fällen (z.B. bei Überlast) ab. Die LED-Anzeige 12 gibt Auskunft über die Restladung des Akkupacks 7 und signalisiert im Fehlerfall dem Anwender den Fehler oder die Störung oder die Art des Fehlers/Störung über einen Lichtcode.

Unter der LED-Anzeige 12 sitzt auch der Einschaltmechanismus 13 welcher den Wechselakku 1 ,2 einschaltet. Der Einschalter 13 wird mit einem Magneten eingeschaltet. Vorzugsweise kann der Notstopp-Magnet vom Steuerstrang genutzt werden. Somit wird kein mechanischer Schalter oder Taster benötigt, der bei rauen Umgebungsbedingungen Schaden nehmen könnte. Der Einschalter 13 liegt unter der Abdeckung 14 und ist komplett vor Wasser oder anderen Einflüssen geschützt.

Die Pole des Akkuzellenpacks 7 sind mit dem Leistungskontakten 10,1 1 verbunden. Einer der Leistungskontakte 1 1 ist über den Leistungstrennschalter 9 mit einem Pol, hier mit dem Pluspol, des Akkuzellenpacks 7 elektrisch gekoppelt.

Der Leistungstrennschalter 9 ist ausgebildet, um nur in einem aktivierten Zustand durchzuschalten. Der Wechselakku 1 ,2 ist damit in einem Grundzustand und im Fehlerfall an den Leistungskontakten 10, 1 1 ström- und spannungslos. In anderen Worten liegt im Grundzustand und auch im Fehlerfall keine Spannung an den Leistungskontakten 10, 1 1 . Selbst wenn man die Leistungskontakte 10, 1 1 berühren sollte, kann dies nicht zu einem Stromschlag führen.

Die Akkusteuerung 8 ist eingerichtet, den Leistungstrennschalter 9 zu aktivieren. Der Leistungstrennschalter 9 wird von der Akkusteuerung 8 angesteuert. Der Leistungstrennschalter 9 schaltet nur durch, wenn er von der Akkusteuerung 8 aktiviert wird.

Für den Fall eines Kurzschlusses oder bei Überlastung im Betrieb ist zum Schutz eine Schmelzsicherung 15 vor dem Plus-Leistungsstecker 1 1 angeschlossen. Diese Schmelzsicherung 15 ist im Wartungsfall austauschbar.

Der Wechselakku 1 ,2 weist eine nicht-elektrische Kommunikationsschnittstelle 16 auf. Die nicht-elektrische Kommunikationsschnittstelle 16 ist ausgebildet, die Akkusteuerung 8 mit einer übergeordneten Steuerung 17 des Wassersportgeräts 3 oder mit einer übergeordneten Steuerung eines Ladegeräts kommunikativ zu koppeln.

Die nicht-elektrische Kommunikationsschnittstelle 16 ist eine optische Schnittstelle. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die nicht-elektrische Kommunikationsschnittstelle 16 ein Infrarottransceiver.

Die durch die Kommunikationsschnittstelle 16 ablaufende Kommunikation zwischen übergeordneter Steuerung 17 und Akkusteuerung 8 ermöglicht die Überwachung der Akku-Spannung, der Temperatur von Akku 7, Motor, Motortreiber 19 und Board 3, und ermittelt einen eventuellen Wassereinbruch in Akku 1 ,2 oder Board 3. Neben den zwei Leistungskontakten 10, 1 1 weist der Wechselakku 1 ,2 keine weiteren elektrischen Schnittstellen am Gehäuse 6 auf.

Der Wechselakku 1 ,2 weist mehrere Temperatursensoren 20-23 auf. Ein Temperatursensor 20 misst die Temperatur im bzw. am Akkuzellenpack 8. Ein Temperatursensor 21 misst die Temperatur im bzw. am Leistungstrennschalter 9. Jeweils ein Temperatursensor 22,23 misst die Temperatur in bzw. an den Leistungskontakten 10, 1 1. Die Akkusteuerung 8 aktiviert den Leistungstrennschalter 9 nur dann, wenn die jeweils gemessene Temperatur unterhalb einer entsprechenden vordefinierten Grenztemperatur ist.

Der Wechselakku 1 ,2 weist einen internen Wassersensor 25,26 auf, der Wasser innerhalb des Gehäuses 6 registriert. Die Akkusteuerung 8 aktiviert den Leistungstrennschalter 9 nur dann, wenn der interne Wassersensor 25,26 kein Wasser registriert. Ein interner Wassersensor 25 ist im Bereich unter dem Deckel 14, insbesondere nahe des Anzeigemoduls 12, angeordnet. Ein weiterer interner Wassersensor 26 kann im unteren Bereich des Wechselakkus 1 ,2 angeordnet sein.

Die Akkusteuerung 8 kann dafür dem Anwender die Akkuspannung oder mögliche Fehler und Parameter über ein Anzeigemodul 12, insbesondere eine LED-Leiste signalisieren. Vorteilhaft wird dem Anwender ein Fehler so früh signalisiert, dass das Wassersportgerät 3 bzw. dessen Antriebsstrang noch fahrtüchtig genug ist, um das Wasser zu verlassen.

Der Wechselakku 1 ,2 weist einen externen Wassersensor 27,28 auf. Der externe Wassersensor 27,28 registriert Wasser außerhalb des Gehäuses 6. Die Akkusteuerung 8 aktiviert den Leistungstrennschalter 7 nur dann, wenn der externe Wassersensor 27,28 kein Wasser registriert. Der externe Wassersensor 27,28 ist so im Gehäuse 6 angeordnet, dass er registriert, wenn in einem normalerweise abgedichteten Bereich 29 außerhalb des Gehäuses 6 Wasser steht. Bei dem normalerweise abgedichteten Bereich 29 handelt es sich um das Volumen zwischen der Wanne der Akkuaufnahme 4,5 und dem Wechselakku 1 ,2. Vorteilhaft ist jeweils ein externer Wassersensor 2,7,28 an den beiden Stirnseiten 30,31 des Wechselakkus 1 ,2 angeordnet. Der Wechselakku 1 ,2 weist einen Magnetschalter 32,33 auf. Der Magnetschalter 32,33 wird bei korrektem Sitz des Wechselakkus 1 ,2 in einer Akkuaufnahme 4,5 durch einen entsprechenden Magneten 34 ausgelöst. Der Magnet 34 ist in bzw. hinter der Wandung der Akkuaufnahme 4,5 angeordnet. Der Magnetschalter 32,33 ist ein Reedschalter. Alternativ kann der Magnetschalter 32,33 beispielsweise ein Hall-Effekt-Magnetschalter sein. Die Akkusteuerung 8 aktiviert den Leistungstrennschalter 9 nur dann, wenn der Magnetschalter 32,33 den korrekten Sitz des Wechselakkus 1 ,2 in der Akkuaufnahme 4,5 signalisiert.

Der Wechselakku 1 ,2 weist eine Verriegelungsmechanik 35 auf. Die Verriegelungsmechanik 35 verriegelt den Wechselakku 1 ,2 sicher in der Akkuaufnahme 4,5. Die Verriegelungsmechanik 35 umfasst Verriegelungsbolzen 36,37 die in korrespondierende Bolzenaufnahmen 38,39 in der Akkuaufnahme 4,5 eingreifen. Die Verriegelungsbolzen 36,37 werden durch eine Drehung am klappbaren Griffstück 40 in den Wechselakku 1 ,2 zurückgezogen. Im ausgefahrenen Zustand werden die Verriegelungsbolzen 36,37 dadurch arretiert, dass das Griffstück 40 in eine entsprechende Mulde 41 eingeklappt wird. Das Griffstück 40 wird im eingeklappten Zustand von einem Schnapper 42 gehalten. Die Akkusteuerung 8 aktiviert den Leistungstrennschalter 7 nur dann, wenn die übergeordnete Steuerung 17 des Wassersportgeräts 3 eine korrekte Verriegelung des Wechselakkus 1 ,2 in der Akkuaufnahme 4,5 kommuniziert oder wenn ein Ladegerät den Wechselakku 1 ,2 freischaltet. Die korrekte Verriegelung wird von der übergeordneten Steuerung 1 ,7 mittels Endlagenschaltern 43,44 in den Bolzenaufnahmen 38,39 erkannt. Bei den Endlagenschaltern 43,44 kann es sich zum Beispiel um Magnetschalter oder Positionsschalter handeln. Ein weiterer Positionsschalter 45 registriert die Stellung der Drehschreibe 46 des Verriegelungsmechanismus 35.

In anderen Worten befindet sich in der Mitte des Wechselakkus 1 ,2 ein ausreichend großer Drehverschluss 46 mit einem ein- und ausklappbarem Tragegriff 40, der beim Einsetzen des Wechselakkus 1 ,2 mit nur einem Handgriff durch Drehen zwei bewegliche Verriegelungs-Bolzen 36,37 aus Edelstahl V4A in den Akku 1 ,2 zurückzieht. Nach dem Einsetzen des Wechselakkus 1 ,2 werden die Bolzen 36,37 durch Drehen des Griffstücks 40 wieder herausgefahren und verriegeln so den Wechselakku 1 ,2 in der Akkuaufnahme 4,5. Das einklappbare Griffstück 40 des Drehverschlusses 46 wird danach in einer einklemmenden Vertiefung 41 fixiert, um ein unbeabsichtigtes Lösen des Akkus 1 ,2 zu verhindern.

Der Tragegriff 40 dient zum Tragen und zum Verriegeln. Dieser ist mit dem Verriegelungsmechanismus 35 verbunden. Zur Wasserdichtigkeit ist er mit einer Runddichtung und zusätzlichem Filzring versehen. Der Filzring hält Sand und groben Schmutz von der Runddichtung fern. Beim Einklappen des Haltegriffs 40 verriegelt er und bleibt in dieser Position. Mit dem Zeigefinger kann man diesen dann wieder entriegeln.

Der Wechselakku 1 ,2 wiegt weniger als 15 kg und kann von einer Einzelperson getragen werden

Der Wechselakku 1 ,2 weist einen weiteren Magnetschalter 13 auf, der den Wechselakku, insbesondere die Akkusteuerung 8 des Wechselakkus 1 ,2, einschaltet. Der weitere Magnetschalter 13 kann ebenfalls ein Reedschalter oder ein Hall-Effekt-Magnetschalter sein. Die Akkusteuerung 8 wird durch eine Wischgeste mit einem Magneten aktiviert. Ein Impuls des Magnetschalters 13 aktiviert die Akkusteuerung 8. Der Wechselakku 1 ,2 bleibt eingeschaltet, auch wenn der Magnet wieder entfernt wird. Der Wechselakku 1 ,2 kann sich zum Beispiel nach einer vordefinierten Zeit der Inaktivität automatisch abschalten.

Das Gehäuse 6 weist einen Gehäusekorpus 48 und einen Deckel 14 auf. Der Gehäusekorpus 48 enthält ein Strangpressprofil 47 und zwei Seitenteile 49,50. Die Seitenteile 49,50 verschließen die offenen Stirnseiten des Strangpressprofils 47. An der Unterseite weist das Strangpressprofil Ausschnitte 51 für zwei Kontaktdome 52,53 mit den Leistungskontakten 10,11 und eine Bodenplatte 54 auf. Über die Bodenplatte 54 kann das Akkuzellenpack 7 abgasen (Überdruck abbauen), sollte eine Akkuzelle denaturieren.

Das Gehäuse 6 ist verwindungssteif, wasserdicht und explosionsgeschützt. Sämtliche Komponenten mit Wasserkontakt sind korrosionsbeständig.

Die Maße des kompletten Wechselakkus 1 ,2 belaufen sich auf ca. 530 mm x 206 mm x 115 mm. Der Gehäusekorpus 48 verjüngt sich leicht nach unten, sodass eine selbstfindende Passung erzeugt wird. Die besonderen Leistungskontakte 55,56 der Akkuaufnahme 4,5 sind ebenfalls selbstfindend ausgeführt.

Die Akkuaufnahme 4,5 des Wassersportgeräts 3 ist ausgebildet, um einen entsprechenden Wechselakku 1 ,2 aufzunehmen. Die Akkuaufnahme 4,5 weist einen korrespondierenden ersten Leistungskontakt 55, einen korrespondierenden zweiten Leistungskontakt 56 und eine korrespondierende nicht-elektrische Kommunikationsschnittstelle 57 auf.

Die nicht-elektrische Kommunikationsschnittstelle 57 der Akkuaufnahme 4,5 ist eine optische Schnittstelle. Konkret handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel bei der nicht-elektrischen Kommunikationsschnittstelle um einen ein Infrarottransceiver.

Die Akkuaufnahme 4,5 umfasst einen Magneten 34, der ausgebildet ist, um bei korrektem Sitz des Wechselakkus 1 ,2 in der Akkuaufnahme 4,5 einen Magnetschalter 32,33 des Wechselakkus 1 ,2 zu schalten.

Die Dichtungen 58,59 der Akkuaufnahme 4,5 und die Dichtungen 60,61 des Wechselakkus 1 ,2 bilden eine äußere Dichtlinie und eine innere Dichtlinie zwischen der Akkuaufnahme 4,5 und dem Wechselakku 1 ,2 aus.

Das Eigengewicht des Wechselakkus 1 ,2 erleichtert beim Einsetzen eine ausreichende Komprimierung der Dichtungen 58,59,61 .

Die äußere Dichtlinie 61 dichtet ein äußeres abgedichtetes Volumen 62 zwischen der Akkuaufnahme 4,5 und dem Wechselakku 1 ,2 gegen Umgebungsbedingungen ab. Die innere Dichtlinie 58,59 dichtet ein inneres abgedichtetes Volumen 63,64 zwischen der Akkuaufnahme 4,5 und dem Wechselakku 1 ,2 gegen das äußere abgedichtete Volumen 62 ab. Die Leistungskontakte 10, 1 1 ,55,56 sind im inneren abgedichteten Volumens 63,64 angeordnet.

Die Leistungskontakte 10,1 1 des Wechselakkus sind in den Kontaktdomen 52,53 des Wechselakkus 1 ,2 und die Leistungskontakte 55,56 der Akkuaufnahme 4,5 auf sockelartigen Erhebungen 65,66 des Wannenbodens der Akkuaufnahme 4,5 angeordnet. Die Kontaktdome 52,53 wirken deshalb wie eine Tauchglocke für die Leistungskontakte 10, 1 1 ,55,56. Der externe Wassersensor 27,28 des Wechselakkus 1 ,2 ist derart angeordnet, dass er auslöst, wenn in dem äußeren abgedichteten Volumen 62 Wasser steht. Konkret löst der externe Wassersensor 27,28 aus, wenn das Wasser so hoch steht, dass es im inneren abgedichteten Volumen 63,64 im Wesentlichen bis zu den Leistungskontakten 55,56 der Akkuaufnahme 4,5 auf den sockelartigen Erhebungen 65,66 des Wannenbodens reichen würde.

Zusammenfassend kann folgendes gesagt werden:

Der Leistungstrennschalter 9 dient als Schalter am Pluspol 11 des Akkus 1 ,2. Diese Schalterzustände (AN/AUS) werden mit antiseriell-geschalteten MOSFETs realisiert. MOSFETs sollten im Betrieb stets gekühlt werden. Diese werden deshalb mit der bestückten Platine an das Alugehäuse 47 montiert, um ausreichend Wärme abzuführen.

Im ausgeschalteten Zustand ist durch den Leistungstrennschalter 9 keine Spannung an den Leistungskontakten 10,1 1 anliegend und man kann keinen Stromschlag bekommen. Der Leistungstrennschalter 9 schaltet nur durch, wenn alle erforderlichen Parameter erfüllt sind. Die Parameter werden von der Akkusteuerung 8 erfasst und ausgewertet. Die erforderlichen Parameter sind:

Akkutemperatur im Sollbereich

Fährbetrieb: < 65°C

Ladebetrieb: < 45°C

Akkuspannung im Sollbereich: 50,4 - 24 VDC.

Zellenspannung im Sollbereich: 4,2 - 2,0 VDC.

Wechselakku ist im Board verriegelt oder in der Ladestation.

Wechselakku hat keinen Kontakt mit Wasser.

Temperatur der Leistungsstecker: < 80°C.

Temperatur des Leistungstrennschalters: < 80°C.

Kein Kurzschluss am Ausgang.

Sollte der Anwender den Akku 1 ,2 versehentlich ins Wasser legen, kann kein Kurzschluss entstehen, da die Spannung nur zugeschaltet wird, wenn der Akku 1 ,2 in die Akkuaufnahme 4,5 gesteckt ist und alle erforderlichen Parameter gegeben sind.

Die Figur 4 zeigt eine vereinfachte Schnittdarstellung durch einen Kontaktdom 52,53 des Wechselakkus 1 ,2. Die Akkuaufnahme 4,5 ist als Wanne mit einem Wannenboden ausgebildet. Die Akkuaufnahme 4,5 weist zwei sockelartige Erhebungen 65,66 im Wannenboden auf.

Unter bzw. in der Erhebung 65,66 sind zwei Gewindebuchsen 75 fixiert. Die Gewindebuchsen 75 können - je nach Fertigungsmethode für die Akkuaufnahme 4,5 - zum Beispiel eingespritzt oder einlaminiert sein. An den Unterseiten der Gewindebuchsen 75 ist eine äußere Kontaktschiene 77 elektrisch leitend verschraubt. Über die äußeren Kontaktschienen 77 kann die von dem Wechselakku bereitgestellte elektrische Energie abgenommen werden.

Auf den Oberseiten der Erhebungen 65,66 ist jeweils eine innere Kontaktschiene 76 angeordnet. Die innere Kontaktschiene kann mit einer Silberlegierung beschichtet sein, um Korrosion zu vermindern. Auf der inneren Kontaktschiene 76 ist jeweils einer der Leistungskontakte 55,56 angeordnet. Die innere Kontaktschiene 76 weist Durchgangslöcher auf, sodass (in dieser Reihenfolge) der Leistungskontakt 55,56 mittels zweier Schrauben 74 mit der inneren Kontaktschiene 76, den Gewindebuchsen 75 und der äußeren Kontaktschiene 77 elektrisch leitend verschraubt ist.

Die Leistungskontakte 55,56 der Akkuaufnahme 4,5 sind als Buchse ausgebildet. Sie weisen jeweils eine Mehrzahl von schwimmend gelagerten und klauenartig angeordneten Kontaktzungen auf. Die Kontaktzungen enthalten Kupfer und sind ebenfalls mit einer Silberlegierung überzogen.

Am Fuß der Erhebungen 65,66 ist jeweils eine umlaufende Dichtung 58,59 angeordnet. Sollte sich etwas Wasser in der Akkuaufnahme 4,5 befinden, ist das durch die erhöhte Position der Leistungskontakte 55,56 unschädlich.

Die Kontaktdome 52,53 sind im Wesentlichen glockenförmig. Am unteren offenen Umfang der Kontaktdome 52,53 ist eine ringförmige Verdickung 67 integral angeordnet. Die Dichtung 58,59 am Fuß wird mit dem Eigengewicht des Akkus 1 ,2 belastet. Die ringförmige Verdickung 67 führt zu einer hohen Flächenpressung und einem tiefen Einsinken in eine korrespondierende elastische Dichtung 58,59 am Fuß der Erhebung 65,66. Dies führt zu einer besonders guten Abdichtung. Die Kontaktdome 52,53 sind Kunststoffformteile. Die Leistungskontakte 10, 1 1 des Wechselakkus sind als massive Zunge (Stecker) ausgebildet. Die massive Zungen 10, 1 1 erstrecken sich in den Kontaktdomen 52,53 senkrecht vom Boden des Wechselakkus 1 ,2 gerade nach unten.

Ein metallischer Gegenhalter 71 ist von außen/oben mit dem jeweiligen Kontaktdom 52,53 verbunden, insbesondere verschraubt. Die Kontaktdome 52,53 weisen zu diesem Zweck integrale Gewindebuchsen auf. Die Kontaktdome 52,53 weisen eine zentrale Öffnung in ihrer Kuppel auf. Am Umfang der Öffnung wird die Grenzfläche zwischen dem jeweiligen Kontaktdom 52,53 und dem Gegenhalter 71 abgedichtet, zum Beispiel mittels eines entsprechenden O-Rings 72. Die Öffnung der Kuppel entspricht im Wesentlichen der Form der Befestigungsfläche der Leistungskontakte 10,1 1. Die Leistungskontakte 10,1 1 werden in die Öffnung der Kuppel passgenau eingesetzt und dort an dem entsprechenden Gegenhalter 71 , z.B. mittels Schrauben 69, befestigt. Der Gegenhalter weist dafür Gewindesacklöcher 70 auf. Durch die Gewindesacklöcher 70 werden Leckagen vermieden. Zwischen der jeweiligen Befestigungsfläche der Leistungskontaktei 0, 1 1 und dem zugehörigen Gegenhalter 71 ist eine Dichtung 73 angeordnet. Bei der Dichtung 73 kann es sich z.B. um einen O-Ring handeln.

Über den entsprechenden Gegenhalter 71 wird der jeweilige Leistungskontakt 10, 1 1 elektrisch kontaktiert, z.B. mit dem Akkuzellenpack 7 verbunden.

Durch die beschriebene Konstruktion lassen sich die Leistungskontakte 10, 1 1 auch dann noch leicht austauschen, wenn das Innere des Wechselakkus vollständig vergossen ist. Das Innere der Wechselakkus kann vergossen werden, um den Wärmetransfer zu verbessern und/oder um die Bauteile im Wechselakku gegen eindringendes Wasser zu schützen.

Die Leistungskontakte 10, 1 1 sind bis ca. 300A belastbar. Sie enthalten Aluminium und sind mit einer Silberlegierung überzogen. Dies macht sie besonders korrosionsbeständig. Die Temperatur der Leistungskontakte 10, 1 1 wird von der Akkusteuerung 8 überwacht.

Wird die massive Zunge 10, 1 1 in einen Leistungskontakt 55,56 der Akkuaufnahme 4,5 eingeführt, stützen sich die Kontaktzungen im Inneren des weiblichen Leistungskontakts 55,56 der Akkuaufnahme 4,5 gegen die innere Kontaktschiene 76 ab. Durch die Anordnung der Leistungskontakte 10,1 1 an den entgegengesetzten Enden (Stirnseiten) des Wechselakkus 1 ,2 sind die Leistungskontakte 10, 11 ,55,56 weit auseinander platziert. Dies reduziert die Gefahr eines Kurzschlusses durch Wassereinbruch zusätzlich. Die Figur 5 zeigt eine vereinfachte Schnittdarstellung durch den Wechselakku 1 ,2 im Bereich der oberen Abdichtung.

Der Deckel 14 steht allseitig über den Gehäusekorpus 48 über. Der Wechselakku 1 ,2 weist eine Profildichtung 68 auf. Die Profildichtung 68 ist am Umfang des Deckels 14 angeordnet und umgreift den Deckel 14. Die Profildichtung 68 weist eine nach außen weisende erste Dichtlippe 60 auf. Die erste Dichtlippe 60 ist ausgebildet, um Schmutz und Spritzwasser abzuweisen. Die Profildichtung 68 weist eine nach unten gerichtete zweite Dichtlippe 61 auf. Die zweite Dichtlippe 61 ist ausgebildet, um bei in die Akkuaufnahme 4,5 eingesetztem Wechselakku 1 ,2 die Akkuaufnahme 4,5 vollständig gegen Wasser abzudichten.