Die vorliegende Erfindung betrifft ein Akkumulatormodul umfassend ein feuchtigkeitsdichtes Gehäuse, in dem mehrere Akkumulatorzellen angeordnet sind, deren Kontakte miteinander elektrisch verschaltet sind und die zu Außenkontakten des Akkumulatormoduls geführt sind, die an der Außenseite des Gehäuses angeordnet sind.

Ferner betrifft die Erfindung eine Schwimm- und Tauchhilfe mit einem Rumpf, der einen Strömungskanal und an seiner Oberseite eine Auflagefläche für einen Oberkörper eines Benutzers der Schwimm- und Tauchhilfe aufweist. Dem Strömungskanal ist eine elektromotorisch betriebene Antriebseinheit, insbesondere ein Propeller, zugeordnet. Ferner sind an der Schwimm- und Tauchhilfe Haltegriffe angebracht, die zum Festhalten des Benutzers ausgebildet sind. An den Haltegriffen sind Bedienelementen zur Steuerung der Antriebseinheit durch den Benutzer angeordnet. Eine solche Schwimm- und Tauchhilfe ist bspw. aus der DE 10 2017 101 146 A1 bekannt.

Elektrisch betriebene mobile Geräte beziehen ihre Energie in der Regel aus aufladbaren Batterien, die als Akkumulatoren bezeichnet werden. Aufgrund des häufig erforderlichen hohen Energiebedarfs werden hierfür überwiegend Lithium- lonen-Zellen verwendet, da diese eine recht hohe Energiedichte aufweisen bzw. bei diesen das Verhältnis von Energiedichte zu Preis sehr gut ist.

In vielen Anwendungen wird neben einer hohen Kapazität auch eine hohe Leistung gefordert. Die Akkumulatorzellen müssen folglich einen hohen Storm liefern können und entsprechend miteinander verschaltet sein. Die elektrischen Anschlüsse einer Akkumulatorzelle sind außen an einem Gehäuse der Akkumulatorzelle frei zugänglich angeordnet, da dies für die Verschaltung der Zellen zu dem Akkumulatormodul erforderlich ist. Im Falle eines Kurzschlusses fließen sehr hohe Ströme zwischen den Kontakten der Akkumulatorzellen, welche häufig zu Überhitzung (Defekt) und einem Inbrandsetzen der Zellen bzw. letztendlich des gesamten elektrischen Geräts führen können, das durch die Akkumulatorzellen mit elektrischer Energie versorgt wird. Ein Kurzschluss kann bspw. durch das Eindringen von Feuchtigkeit, insbesondere Salz- bzw. Meerwasser, ausgelöst werden. Dies kann insbesondere bei Verwendung des Akkumulatormoduls in einem Wasserfahrzeug zum Einsatz im Meerwasser und bei einem sportlichen, dynamischen Betrieb des Wasserfahrzeugs über und unter Wasser passieren, wie dies bspw. bei einer Schwimm- und Tauchhilfe der eingangs genannten Art der Fall ist.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Bauformen von Akkumulatorzellen bekannt. Beispielhaft sollen hier die Li-Ionen Akkumulatorzellen mit im Wesentlichen zylindrischer Bauform (z.B. Typ 18650 oder VL41M) sowie auf Akkumulatorzellen mit im Wesentlichen rechteckiger Bauform (z.B. Pouch-Zellen) verwiesen werden. Allen Bauformen ist gemeinsam, dass die Kontaktpole außen frei zugänglich sind. Ein Kontakt bzw. eine Überbrückung dieser Pole mit einem leitfähigen Material (z.B. Salzwasser) führt zwangsläufig zu einem Kurzschluss und starker Erwärmung der Akkumulatorzelle bis hin zum Brand. Die Akkumulatorzellen können in zylindrische, rechteckige oder beliebig anders geformte Gehäuse von Akkumulatormodulen eingesetzt werden.

Um einen Kurzschluss zwischen den Anschlüssen der Akkumulatorzellen zu verhindern, ist es bekannt, die Akkumulatorzellen in einem feuchtigkeitsdichten Gehäuse des Akkumulatormoduls anzuordnen. Dabei sind allerdings auch hier die elektrischen Anschlüsse des Akkumulatormoduls als Außenkontakte an die Außenseite des Modulgehäuses geführt. Um hier wiederum einen Kurzschluss zwischen den Außenkontakten zu verhindern, ist das Akkumulatormodul seinerseits in einem wasserdicht verschließbaren Aufnahmebehältnis im Rumpf oder an einer anderen Stelle des Wasserfahrzeugs angeordnet.

Selbst bei einer sorgfältigen Ausgestaltung und Realisierung des feuchtigkeitsdichten Aufnahmebehältnisses für das Akkumulatormodul kann es über einen längeren Zeitraum hinweg und/oder bei der hohen fahrdynamischen Belastung des Wasserfahrzeugs zum Eindringen von Meerwasser in das Aufnahmebehältnis kommen. In der Folge kann es zu einem Kurzschluss zwischen den Außenkontakten des Modulgehäuses, zu einer Erhitzung des Akkumulatormoduls und sogar zu einem Brand kommen.

Bestimmte Akkutechnologien (z.B. Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien, LiFePC ) sind zwar sicherer, haben aber eine deutlich geringere Energiedichte und sind daher nur in wenigen Fällen eine praktikable Alternative. Insbesondere im Fall einer fahrdynamisch sehr anspruchsvollen Schwimm- und Tauchhilfe für einen Über- und Unterwasserbetrieb sind besonders leistungsstarke Akkumulatoren erwünscht und bieten deshalb die LiFePC -Batterien keine Alternative.

Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Akkumulatormodul der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass das Überhitzen und Inbrandsetzen des Akkumulatormoduls bzw. des damit versorgten elektrischen Geräts, bspw. der Schwimm- und Tauchhilfe der eingangs genannten Art, im Falle eines Kurzschlusses auf einfache Weise wirksam verhindert werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Akkumulatormodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Schwimm- und Tauchhilfe mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 13 vorgeschlagen. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass im Inneren des Gehäuses des Akkumulatormoduls der eingangs genannten Art eine Schutzeinrichtung angeordnet ist, die eine Detektionseinrichtung umfasst, die ausgebildet ist, einen Kurzschluss zwischen den Außenkontakten zu detektieren. Dies hat den Vorteil, dass das erfindungsgemäße Akkumulatormodul mit den in dem Gehäuse angeordneten Akkumulatorzellen und der Schutzeinrichtung als eine Einheit gehandhabt und in eine entsprechende, dafür vorgesehene Aufnahme in dem elektrischen Gerät eingesetzt werden kann. Das feuchtigkeitsdichte Gehäuse sorgt dafür, dass möglichst kein Wasser in das Innere des Gehäuses zu den Akkumulatorzellen gelangen kann. Sollten die Außenkontakte des Gehäuses kurzgeschlossen werden, wird dies durch die integrierte Schutzreinrichtung sicher und zuverlässig detektiert, so dass frühzeitig entsprechende Gegen- oder Warnmaßnahmen eingeleitet werden können. Denkbar wäre im Falle eines detektierten Kurzschlusses bspw. die Ausgabe eines akustischen und/oder optischen Warnsignals an den Benutzer des elektrischen Geräts, das Umschalten in einen Notlaufbetrieb und/oder ein Abschalten des Akkumulatormoduls, an dessen Außenkontakten ein Kurzschluss detektiert wurde. Falls das elektrische Gerät über mehrere Akkumulatormodule verfügt, können die übrigen Module, an denen kein Kurzschluss detektiert wurde, weiter betrieben werden. Die Anordnung der Schutzeinrichtung in dem Modulgehäuse hat zudem den Vorteil, dass die Schutzeinrichtung im Regelfall vor Feuchtigkeit geschützt ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Schutzeinrichtung eine Unterbrechungseinrichtung umfasst, die ausgebildet ist, bei Detektion eines Kurzschlusses zwischen den Außenkontakten einen Stromfluss über die Außenkontakte des Akkumulatormoduls zu unterbrechen. Auf diese Weise kann schnell und effektiv ein Überhitzen des Akkumulatormoduls verhindert werden. Zudem hat die Anordnung der Unterbrechungseinrichtung in dem Modulgehäuse den Vorteil, dass die Unterbrechungseinrichtung im Regelfall vor Feuchtigkeit geschützt ist und ihrerseits nicht durch Feuchtigkeit überbrückt oder in ihrer Funktion beeinträchtigt werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Schutzeinrichtung eine oder mehrere Schmelzsicherungen umfasst. Die

Schmelzsicherung kann an den beim bestimmungsgemäßen Betrieb des elektrischen Geräts üblicherweise auftretenden Stromfluss angepasst werden. Dabei fließt zumindest ein Teil des über die Außenkontakte fließenden Stroms über die Schmelzsicherung(en). Wenn der beim bestimmungsgemäßen Betrieb auftretende maximale Stromfluss (oder eine davon abhängige bzw. eine den Stromfluss repräsentierende Größe) um einen bestimmten Wert und/oder für eine bestimmte Zeitdauer überschritten wird, löst die Schmelzsicherung aus und unterbricht dadurch den Stromfluss über die Außenkontakte des Akkumulatormoduls. Die

Schmelzsicherung vereint somit die Detektionseinrichtung und die

Unterbrechungseinrichtung der Sicherheitseinrichtung. Die Verwendung einer oder mehrerer Schmelzsicherungen stellt eine besonders einfache und kostengünstige aber sehr zuverlässige Möglichkeit zur Realisierung der Erfindung dar. Durch Verwendung mehrerer verschiedener parallel geschalteter Schmelzsicherungen könnte auch eine stufenweise Reduktion der von dem Akkumulatormodul abgegebenen Leistung realisiert werden. Statt einer Schmelzsicherung können auch andere Schutzeinrichtungen, bspw. in Form eines Leitungsschutzschalters, einer selbstrückstellenden Sicherung oder einer elektronischen Sicherung, verwendet werden.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Schutzeinrichtung eine elektronische Schaltung umfasst. Diese ist vorzugweise als eine integrierte Schaltung ausgebildet. In diesem Sinne wird vorgeschlagen, dass die elektronische Schaltung Mittel zur Überwachung eines Stromflusses über die Außenkontakte des Akkumulatormoduls und zur Detektion eines Kurzschlusses zwischen den Außenkontakten aufweist, wenn der überwachte Stromfluss einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet. Die elektronische Schaltung kann als Detektionseinrichtung einen Operationsverstärker zum Vergleichen des aktuellen Werts des über die Außenkontakte fließenden Stroms (oder einer davon abhängigen bzw. einer den Stromfluss repräsentierenden Größe) mit einem vorgebbaren Grenzwert und ggf. als Unterbrechungseinrichtung ein elektrisches Schaltelement, bspw. in Form eines Transistors, umfassen. Sobald der aktuelle Wert des über die Außenkontakte fließenden Stroms (bzw. der entsprechenden Größe) den Grenzwert überschreitet oder unterschreitet, gibt der Operationsverstärker ein Ansteuersignal zur Ansteuerung des elektrischen Schaltelements aus, sodass dieses öffnet und den Stromfluss unterbricht. Es ist denkbar, dass der über die Außenkontakte fließende elektrische Strom nicht unmittelbar über das elektrische Schaltelement, sondern bspw. über einen Leistungsschalter fließt, der über das elektrische Schaltelement angesteuert wird. Ferner ist es denkbar, dass die elektronische Schaltung mittels eines Prozessors und eines darauf ablaufenden Computerprogramms softwaremäßig realisiert wird. Auch bei dieser Ausführungsform ist es von besonderem Vorteil, dass die elektrische Schaltung durch das Modulgehäuse vor Feuchtigkeit geschützt ist.

Die Akkumulatorzellen können eine beliebige Form aufweisen und zu Akkumulatormodulen beliebiger Form zusammengesetzt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird jedoch vorgeschlagen, dass die Akkumulatorzellen jeweils eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweisen und die Kontakte der Akkumulatorzellen an endseitigen Stirnflächen der zylindrischen Akkumulatorzellen angeordnet sind. Vorteilhafterweise sind die Akkumulatorzellen in einer zweiteiligen Halterung, die vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist, gehalten, wobei die Teile der Halterung die Akkumulatorzellen an gegenüberliegenden Endseiten umfassen. Dies hat den Vorteil, dass zwischen den einzelnen Akkumulatorzellen Hohlräume gebildet sind, die zur Kühlung der Akkumulatorzellen während des Betriebs des elektrischen Geräts dienen können, das mit dem Akkumulatormodul zur Energieversorgung versehen ist. Vorzugsweise sind die Hohlräume mit Luft gefüllt. Es ist wäre jedoch auch denkbar, dass die Hohlräume mit einem Material mit höher Wärmeleitfähigkeit als Luft ausgefüllt sind, z.B. einem Kunststoff (Polyethylen (PE), Polyetheretherketon (PEEK), Polyamide (Nylon, Perlon) oder Polyimide (PI)).

Vorzugsweise sind die Akkumulatorzellen in der zweiteiligen Halterung klemmend gehalten und/oder die zwei Teile der Halterung sind nach dem Anordnen der Akkumulatorzellen in der zweiteiligen Halterung gegeneinander verspannt. In dem ersten Fall können die Akkumulatorzellen durch Presspassung in entsprechende Aufnahmevertiefungen der Halteteile eingesetzt werden und sind darin dann mittels Reibschluss gehalten. In dem zweiten Fall können die gegenüberliegenden Endseiten der Akkumulatorzellen in die Halteteile eingesetzt und die Halteteile dann gegeneinander verspannt werden, bspw. indem mindestens eine Gewindestange der Länge nach (parallel zur Längserstreckung der zylinderförmigen Akkumulatorzellen) durch das Akkumulatormodul hindurchgeführt und an den Außenseiten der Halteteile gesichert ist, bspw. mittels einer Mutter. Andere Spannmechanismen zum Verspannen der Halteteile gegeneinander könnten ebenfalls verwendet werden.

Bevorzugt sind die Kontakte der Akkumulatorzellen mittels mehrerer Kontaktierungsbleche miteinander elektrisch verschaltet und zu den Außenkontakten des Akkumulatormoduls geführt. Die Akkumulatorzellen können in Reihe oder parallel oder teilweise in Reihe und teilweise parallel verschaltet sein. Ziel beim Verschalten der Zellen ist es, ein Akkumulatormodul mit einer an den Außenkontakten anliegenden gewünschten Spannung und einem über die Außenkontakte fließenden gewünschten Strom zu erhalten. Die Spannung und der Strom des Akkumulatormoduls ist auf die elektrischen Anforderungen des elektrischen Geräts angepasst, das mit dem Akkumulatormodul mit elektrischer Energie versorgt wird. Es ist denkbar, dass das elektrische Gerät mehr als ein erfindungsgemäßes Akkumulatormodul aufweist. Dabei können die verschiedenen Akkumulatormodule in Reihe oder parallel oder teilweise in Reihe und teilweise parallel miteinander verschaltet sein. Bei einem Akkumulatormodul zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Schwimm- und Tauchhilfe als einziges Akkumulatormodul kann dieses bspw. eine Spannung von 48 V, eine elektrische Ladung von 42 Ah und eine Kapazität von 2,0 kWh aufweisen. Je nach Art und elektrischen Eigenschaften der verwendeten Akkumulatorzellen, werden diese in Reihe und/oder parallel miteinander verschaltet. Die an der Außenseite des Modulgehäuses angeordneten Außenkontakte können mittels einer wasserdichten Durchführung mit den Akkumulatorzellen bzw. den Kontaktblechen kontaktiert sein. Es wäre aber auch denkbar, dass ein Teil der Kontaktbleche durch eine wasserdichte Durchführung nach außen an die Außenseite des Modulgehäuses geführt ist und die Außenkontakte bildet.

Vorteilhafterweise sind die Kontaktierungsbleche an den Teilen der Halterung befestigt. So wäre es beispielsweise denkbar, dass die Kontaktierungsbleche durch Verstemmen, Kleben, Schweißen, Löten, Verspannen oder Klemmen an den Halterungsteilen befestigt sind. Auf diese Weise können die Akkumulatorzellen mittels der Halterungsteile aneinander befestigt und gleichzeitig in der gewünschten Art und Weise mittels der an den Halterungsteilen befestigten Kontaktierungsbleche miteinander elektrisch verschaltet werden. Die aneinander befestigten und miteinander verschalteten Akkumulatorzellen können als Einheit in das Modulgehäuse eingesetzt, und das Gehäuse kann dann wasserdicht verschlossen werden. Beim Einsetzen der Einheit in das Gehäuse wird sie entweder automatisch mit den Außenkontakten kontaktiert oder aber Teile der Kontaktbleche der Einheit gleiten beim Einsetzen automatisch in die für die Außenkontakte vorgesehenen Positionen und bilden die Außenkontakte.

Das erfindungsgemäße Akkumulatormodul ist ganz besonders gut für einen Einsatz in einem Wasserfahrzeug, insbesondere in der Form der erfindungsgemäßen Schwimm- und Tauchhilfe, zum Betrieb eines Elektromotors und zum Antrieb einer Antriebseinheit des Wasserfahrzeugs geeignet. Durch den Antrieb der Antriebseinheit wird ein Vortrieb und/oder eine Steuerung des Wasserfahrzeugs realisiert. Der Betrieb der hochdynamische Betrieb der Schwimm- und Tauchhilfe über und unter Wasser in Süß- und Salzwasser erfordert ein besonders sicheres und zuverlässiges Akkumulatormodul zur Energieversorgung des Elektromotors. Das Akkumulatormodul mit seinem feuchtigkeitsdichten Gehäuse ist seinerseits in einem Aufnahmebehältnis in dem Rumpf oder an einer anderen Stelle der Schwimm- und Tauchhilfe angeordnet und mit der Elektrik des Wasserfahrzeugs kontaktiert. Das Aufnahmebehältnis kann vorzugsweise feuchtigkeitsdicht verschlossen werden, bspw. mittels eines Deckels und einer Dichtung. Aus Gründen einer besseren Wärmeableitung kann das Aufnahmebehältnis mit dem darin angeordneten Akkumulatormodul in dem Strömungskanal, an diesen angrenzend oder an einer anderen Stelle in der Schwimm- und Tauchhilfe in Kontakt mit dem umgebenden Wasser angeordnet sein. Zudem werden die erfindungsgemäßen Schwimm- und Tauchhilfen in der Regel hochdynamisch über und unter Wasser in Süß- und Salzwasser betrieben. Durch den dadurch entstehenden hydrostatischen Druck kann Wasser in das Aufnahmebehältnis eindringen und dort zu Kriechströmen oder einem Kurzschluss zwischen den Außenkontakten des Akkumulatormoduls führen. Diese werden durch die Schutzeinrichtung in dem Modulgehäuse detektiert und evtl geeignete Gegen- oder Schutzmaßnahmen eingeleitet.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Dabei können die im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen und/oder gezeigten Merkmale auch in beliebig anderer Weise miteinander kombiniert werden, als in den Figuren dargestellt. Die Figuren zeigen:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Schwimm- und Tauchhilfe in einer perspektivischen Ansicht von hinten;

Figur 2 die Schwimm- und Tauchhilfe aus Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht von schräg vorne;

Figur 3 eine erfindungsgemäße Schwimm- und Tauchhilfe in einer Seitenansicht;

Figur 4 ein erfindungsgemäßes Akkumulatormodul in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben;

Figur 5 mehrere Akkumulatorzellen eines erfindungsgemäßen Akkumulatormoduls in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben; und

Figur 6 ein erfindungsgemäßes Akkumulatormodul in einer Schnittansicht.

Figur 1 zeigt in perspektivischer Ansicht von hinten eine Schwimm- und Tauchhilfe 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. In Figur 2 ist die in Figur 1 gezeigte Schwimm- und Tauchhilfe 10 in einer perspektivischen Seitenansicht von vorne dargestellt.

Die Schwimm- und Tauchhilfe 10 weist einen Rumpf 11 auf. Der Rumpf 11 ist aus einem Oberteil 11.6 und einem in Figur 2 gezeigten Unterteil 11.4 zusammengesetzt. Selbstverständlich kann der Rumpf 11 auch einteilig ausgebildet sein, wobei dann vorzugsweise an der Oberseite des Rumpfes 11 eine wasserdicht verschließbare Wartungsklappe vorhanden ist. Das Oberteil 11.6 ist im vorderen Bereich der Schwimm- und Tauchhilfe 10 mit zwei Haltegriffen 16 versehen, die beidseitig des Rumpfes 11 angeordnet sind und an denen sich ein Benutzer der Schwimm- und Tauchhilfe 10 während des bestimmungsgemäßen Betriebs festhalten kann. An den Haltegriffen 16 sind Bedienelemente 16.1 zum Steuern der Schwimm- und Tauchhilfe 10 durch den Benutzer angebracht. Insbesondere kann hier die Leistung eines Elektromotors der Schwimm- und Tauchhilfe 10 variiert werden. Vorzugsweise ist an einem der Haltegriffe 16 ein Bedienelement zum Erhöhen der Motordrehzahl und an dem anderen Haltegriff 16 ein Bedienelement zum Verringern der Motordrehzahl angeordnet.

An einem der Haltegriffe 16 ist zusätzlich ein Schaltelement 16.2 und an dem anderen Haltegriff 16 ein Umschaltelement 16.3 angeordnet. Der Benutzer, der sich an den Haltegriffen 16 festhält, liegt während des bestimmungsgemäßen Betriebs mit seinem Oberkörper auf einer Auflagefläche 11.3 an der Oberseite des Rumpfes 11 auf, wobei sich die Auflagefläche 11.3 in etwa von der Mitte des Rumpfes 11 nach hinten erstreckt. Die Auflagefläche 11.3 ist insbesondere in einem Bereich hinter einem Display 20 auf dem Oberteil 11.6 angeordnet. In dieser Position kann der Benutzer während des bestimmungsgemäßen Betriebs der Schwimm- und Tauchhilfe 10 auf besonders ergonomische Weise das in seinem Sichtfeld befindliche Display 20 ablesen und die in Griffweite befindlichen Bedienelemente 16.1, das Schaltelement 16.2 und das Umschaltelement 16.3 bedienen. Eine Steuerung der Schwimm- und Tauchhilfe 10 nach links und rechts bzw. nach oben und unten erfolgt vorzugsweise durch Gewichtsverlagerung durch den Benutzer während er sich an den Handgriffen 16 festhält. An der Auflagefläche 11.3 ist eine Halterung 11.7 zur Befestigung eines Gurtsystems angebracht, mit dem sich der Benutzer an der Schwimm- und Tauchhilfe 10 angurten kann. Dadurch ist ein dynamischer und gleichzeitig besonders ermüdungsfreier Betrieb der Schwimm- und Tauchhilfe 10 möglich.

Vor der Auflagefläche 11.3 ist ein Verschluss 12.1 für eine dahinterliegende Ladebuchse angeordnet. Über die Ladebuchse können in dem Rumpf 11 angeordnete Akkumulatoren aufgeladen werden. Die Akkumulatoren umfassen vorzugsweise mehrere miteinander verschaltete Akkumulatorzellen 31 (vgl. Figuren 5 und 6), die ein Akkumulatormodul 26 bilden. Die Akkumulatorzellen 31 sind vorzugsweise als Lithium-Ionen-Akkus ausgebildet. Die Akkumulatorzellen 31 sind in einem feuchtigkeitsdichten Gehäuse 28 des Akkumulatormoduls 26 angeordnet (vgl. Figuren 4 und 6).

Seitlich am Rumpf 11 können Tragegriffe 11.2 angeordnet sein, an denen die Schwimm- und Tauchhilfe 10 außerhalb des Wassers getragen werden kann. In Fahrtrichtung vor dem Display 20 und zwischen den beiden Haltegriffen 16 kann eine abnehmbare Abdeckhaube 14 an dem Rumpf 11 befestigt sein. Seitlich sind, wie in Figur 2 gezeigt, Entlüftungsöffnungen 15.1 in der Abdeckhaube 14 vorgesehen, welche mit einem in dem Rumpf 11 vorgesehenen Flutungsraum verbunden sein können.

Wie Figur 2 zu entnehmen ist, können im Bereich des Bugs 11.1 oder an einer sonst geeigneten Stelle am Rumpf Wassereintrittsöffnungen 15.2 vorgesehen sein, durch welche Wasser in den Flutungsraum einströmen kann. Der Flutungsraum kann dazu über die Entlüftungsöffnungen 15.1 die vorzugsweise der Abdeckhaube 14 vorhanden sind, entlüftet werden. Durch den mit Wasser gefüllten Flutungsraum wird der Auftrieb der Schwimm- und Tauchhilfe 10 so eingestellt, dass eine vorgegebene Auftriebskraft erhalten bleibt, so dass ohne große Anstrengungen sowohl ein Schwimm- als auch ein Tauchbetrieb möglich ist.

An dem in Figur 1 gezeigten Heck 11.5 oder an einer sonst geeigneten Stelle des Rumpfes der Schwimm- und Tauchhilfe 10 können vorzugsweise durch Lamellen abgedeckte Wasseraustrittsöffnungen 15.3 angebracht sein, die ebenfalls mit dem Flutungsraum in Verbindung stehen. Der Flutungsraum wird, sobald die Schwimm- und Tauchhilfe 10 in das Wasser gesetzt wird, mit Wasser geflutet, das durch die Wassereintrittsöffnungen 15.2 und Wasseraustrittsöffnungen 15.3 eindringt. Sobald die Schwimm- und Tauchhilfe 10 in den Fährbetrieb übergeht, wird in dem Flutungsraum eine Strömung erzeugt. Dabei tritt das Wasser durch die Wassereintrittsöffnungen 15.2 in den Flutungsraum ein, durchströmt den Flutungsraum und umspült dabei in dem Flutungsraum möglicherweise angeordnete elektrische Baueinheiten, wie beispielsweise einen Elektromotor zum Antrieb einer Antriebseinheit, insbesondere eines Propellers, der Schwimm- und Tauchhilfe 10 oder die zugehörigen Akkumulatoren. Dabei nimmt das Wasser die Verlustleistung (Wärme) der elektrischen Baueinheiten auf, transportiert sie ab und kühlt so die Baueinheiten. Nach dem Durchströmen des Flutungsraums verlässt das Wasser diesen durch die Wasseraustrittsöffnungen 15.3, die symmetrisch beidseitig eines Strahlaustritts 17 eines Strömungskanals 18 angeordnet sein können.

In dem Strömungskanal 18 ist wie in Figur 3 gezeigt die Antriebseinheit der Schwimm- und Tauchhilfe 10 angeordnet, welche Wasser ansaugt und hinten aus dem Strahlaustritt 17 ausstößt, wodurch die Schwimm- und Tauchhilfe 10 einen Schub nach vorne erhält.

In dem Strömungskanal 18 kann ausgangsseitig im Bereich des Strahlaustritts 17 ein Strömungsstator 18.2 angeordnet sein, welcher einer Rotation des durch den Strömungskanal 18 strömenden Wassers entgegenwirkt, so dass das Wasser aus dem Strömungskanal 18 möglichst rotationsfrei aus dem Strahlaustritt 17 ausströmt. Die Rotationsbewegung des Wassers wird dabei in eine lineare Bewegung umgewandelt und dient damit dem Antrieb der Schwimm- und Tauchhilfe 10.

Der Rumpf 11 der Schwimm- und Tauchhilfe 10 ist vorzugsweise aus einem Kunststoff oder aus einem Verbundwerkstoff gefertigt. Dadurch weist die Schwimm- und Tauchhilfe 10 ein geringes Gewicht auf, sodass sie außerhalb des Wassers von einer einzelnen Person getragen werden kann. Eine den vorderen Bereich des Bugs 11.1 ausbildende Bugspitze 11.8 ist aus einem elastischen Material, beispielsweise aus Gummi oder Silikon, gefertigt. Dadurch wird die Stoßbelastbarkeit der Schwimm- und Tauchhilfe 10 im Bereich des Bugs 11.1 erhöht.

Figur 3 zeigt die erfindungsgemäße Schwimm- und Tauchhilfe 10 in einer Seitenansicht. Der Strömungskanal 18 erstreckt sich von einer Einströmöffnung 21 im Bereich des Bugs 11.1 bis zum Strahlaustritt 17 im Heckbereich des Rumpfes 11. Die Einströmöffnung 21 erstreckt sich dabei ausgehend von einem Mittenbereich des Rumpfes 11 in Richtung zum Bug 11.1. In dem Strömungskanal 18, der im Bereich der Einströmöffnung 21 und des Strahlaustritts 17 leicht nach unten gekrümmt ist, sind eine Antriebseinheit 22, welche die Form eines Propellers haben kann, sowie der Strömungsstator 18.2, ein Elektromotor 23 und ein Motorsteuergerät 24 angeordnet. Der Strömungsstator 18.2 ist ortsfest mit dem Rumpf 11 verbunden. Selbstverständlich können der Elektromotor 23 und das Motorsteuergerät 24 auch außerhalb des Strömungskanals 18 an einer beliebig anderen Stelle im Rumpf 11 bspw. im Flutungsraum angeordnet sein.

Der Strömungskanal 18 kann einstückig in dem Rumpf 11 gebildet sein. Im dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Strömungskanal 18 von dem Oberteil 11.6 und dem Unterteil 11.4 begrenzt. Die Bauteile sind mittels geeigneter Befestigungsmittel miteinander verbunden. Für die Wartung der Antriebseinheit 22, des Elektromotors 23 und des Motorsteuergeräts 24 kann der Strömungskanal 18 durch Abnehmen des Unterteils 11.4 zugänglich gemacht werden. Unterhalb der Antriebseinheit 22, des Elektromotors 23 und des Motorsteuergeräts 24 kann aber auch eine Wartungsklappe oder dergleichen vorgesehen sein, über die Zugang zu den Bauteilen im Strömungskanal 18 besteht.

Im Bereich des Bugs 11.1 des Rumpfes 11 kann in der Unterseite ein Aufnahmebehältnis 25 ausgebildet sein, in dem das mindestens eine Akkumulatormodul 26 angeordnet ist. In einer bevorzugten Erfindungsvariante ist das zumindest eine Akkumulatormodul 26 im Flutungsraum zu Kühlzwecken untergebracht. In dem gezeigten Beispiel sind zwei Akkumulatormodule 26 vorgesehen. Das Aufnahmebehältnis 25 ist mittels einer Wartungsklappe 27 oder dergleichen wasserdicht verschließbar. Trotz des wasserdichten Verschlusses kann es aufgrund des hochdynamischen Betriebs der Schwimm- und Tauchhilfe über und unter Wasser zu einem Eindringen von geringen Mengen an Wasser in das Aufnahmebehältnis 25 kommen. Insbesondere im Fall von Meer- oder Salzwasser kann eindringende Feuchtigkeit einen Kurzschluss an Außenkontakten an der Außenseite der Gehäuse der Akkumulatormodule 26 hervorrufen. Wie nachfolgend noch ausführlich beschrieben wird, sind die erfindungsgemäßen Akkumulatormodule 26 in besonderer Weise ausgestaltet, um einen Kurzschluss frühzeitig zu erkennen und einen Schaden der Akkumulatormodule 26 durch den Kurzschluss zu verhindern.

Durch eine Anordnung der Akkumulatormodule 26 sodass sie im Flutungsraum oder längs ihrer beiden Seiten (backbord und steuerbord) und/oder kielseitig zumindest mittelbar vorbeiströmendem Wasser ausgesetzt sind, können sie optimal gekühlt werden, um eine übermäßige Erwärmung der Akkumulatormodule 26 während des Betriebs zu verhindern.

In Figur 4 ist ein erfindungsgemäßes Akkumulatormodul 26 gezeigt, das bspw. in der erfindungsgemäßen Schwimm- und Tauchhilfe 10 eingesetzt werden kann. Das Modul 26 umfasst ein feuchtigkeitsdichtes Gehäuse 28, in dem mehrere Akku mulatorzellen (vgl. Figur 5) angeordnet sind. Das Gehäuse 28 kann eine beliebige Form aufweisen; in dem gezeigten Beispiel hat es eine im Wesentlichen zylindrische Form. Das Gehäuse 28 weist eine Öffnung auf, durch die die Akkumulatorzellen eingesetzt werden können. Die Öffnung ist durch einen Deckel 29 feuchtigkeitsdicht verschließbar. Es ist denkbar, dass der Deckel 29 mit dem restlichen Gehäuse 28 verklebt, verschweißt oder in sonstiger Weise unlösbar verbunden ist. Ebenso ist es denkbar, dass der Deckel 29 lösbar mit dem restlichen Gehäuse 28 verbunden ist, wobei dann vorzugsweise ein Dichtungselement zwischen dem Deckel 29 und dem oberen Rand des Gehäuses 28, der die Öffnung begrenzt, angeordnet ist. An der Außenseite des Gehäuses 28 sind Außenkontakte 30 des Akkumulatormoduls 26 (ein Pluspol und ein Minuspol) angeordnet. Mehrere Akkumulatorzellen 31 des Akkumulatormoduls 26 sind in Figur 5 gezeigt. Die Zellen 31 weisen vorzugsweise jeweils eine im Wesentlichen zylindrische Form auf. Die Kontakte (nicht sichtbar) der Akkumulatorzellen 31 sind an endseitigen Stirnflächen der zylindrischen Akkumulatorzellen 31 angeordnet. In dem gezeigten Beispiel sind die Akkumulatorzellen 31 in einer zweiteiligen Flalterung 32, 33 gehalten, die vorzugsweise aus Kunststoff besteht. Dabei umfassen die Teile 32, 33 der Flalterung die Akkumulatorzellen 31 an gegenüberliegenden Endseiten. Die Akkumulatorzellen 31 können in der zweiteiligen Flalterung 32, 33 bspw. mittels Presspassung klemmend gehalten sein. Alternativ oder zusätzlich können die zwei Teile 32, 33 der Flalterung nach dem Anordnen der Akkumulatorzellen 31 in der zweiteiligen Flalterung 32, 33 gegeneinander verspannt werden.

Die Kontakte der Akkumulatorzellen 31 können in Reihe oder parallel zueinander elektrisch verschaltet und zu den Außenkontakten 30 des Akkumulatormoduls 26 geführt sein. Durch das elektrische Verschalten der Zellen 31 können die gewünschten Werte für Spannung und Strom an den Außenkontakten 30 erreicht werden. Vorzugsweise sind die Kontakte der Akkumulatorzellen 31 mittels mehrerer Kontaktierungsbleche 34 miteinander elektrisch verschaltet und zu den Außenkon takten 30 des Akkumulatormoduls 26 geführt. Bevorzugt sind die Kontaktierungs bleche 34 an den Teilen 32, 33 der Flalterung befestigt. Dabei kann die Befestigung lösbar oder unlösbar sein. Die Bleche 34 können durch Verstemmen, Kleben, Schweißen, Löten, Verspannen oder Klemmen an den Flalterungsteilen 32, 33 befestigt sein.

Die Akkumulatorzellen 31 mit der Flalterung 32, 33 und den Kontaktierungsblechen 34 bilden eine separat handhabbare Einheit, in der die Zellen 31 gehalten und elektrisch kontaktiert sind und die als Ganzes durch die Öffnung in das Gehäuse 28 eingesetzt werden kann.

In Figur 6 ist ein Schnitt durch ein erfindungsgemäßen Akkumulatormodul 26 gezeigt, wobei die zweiteilige Flalterung 32, 33 nicht dargestellt ist. Die Akkumulatorzellen 31 können statt der Flalterung 32, 33 auch auf andere Weise in dem Gehäuse 28 gehalten sein. Man erkennt im Inneren die in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen 31 , die mit den Außenkontakten 30 in einem elektrischen Kontakt stehen. Ferner ist im Inneren des Gehäuses 28 eine Schutzeinrichtung 35 angeordnet, die eine Detektionseinrichtung 36 umfasst, die ausgebildet ist, einen Kurzschluss zwischen den Außenkontakten 30 zu detektieren. Im Falle eines Kurzschlusses zwischen den Außenkontakten 30 sinkt die Spannung zwischen den beiden Außenkontakten 30 bzw. den dorthin führenden Leiterbahnen (Kontaktbleche 34) stark ab, wohingegen die Stärke des über die Außenkontakte 30 fließenden Stroms I stark ansteigt. In dem gezeigten Beispiel misst die Detektionseinrichtung 36 den Strom über einen im Strompfad angeordneten Strommesswiderstand (sog. Shunt) R, an dem eine von dem Strom I abhängige Spannung U abfällt. Die gemessene Spannung U ist repräsentativ für die Stromstärke I. Falls die Spannung U einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet, wird von einem Kurzschluss zwischen den Außenkontakten 30 ausgegangen.

Bevorzugt umfasst die Schutzeinrichtung 35 eine Unterbrechungseinrichtung 37, die ausgebildet ist, bei Detektion eines Kurzschlusses zwischen den Außenkontakten 30 den Stromfluss I über die Außenkontakte 30 des Akkumulatormoduls 26 zu unterbrechen. Die Unterbrechungseinrichtung 37 umfasst bspw. ein elektrisches Schaltelement 38, bspw. einen Transistor, der von einem Ansteuersignal 39 angesteuert wird, das von der Detektionseinrichtung 36 im Falle eines detektierten Kurzschlusses generiert wird. Durch Ansteuern des elektrischen Schaltelements 38 wird der Stromfluss I unterbrochen (gestrichelt dargestellte geöffnete Stellung des Schaltelements 38).

Die Schutzeinrichtung 35 ist vorzugsweise als eine elektronische Schaltung, insbesondere als eine integrierte Schaltung (z.B. IC oder ASIC), ausgebildet. Dadurch wird die Schutzeinrichtung 35 besonders kleinbauend und kann problemlos in dem Gehäuse 28 des Akkumulatormoduls 26 angeordnet werden. Die Schutzeinrichtung 35 kann auch auf beliebig andere Weise ausgebildet werden. Wichtig ist, dass sie Mittel zur Überwachung des Stromflusses I über die Außenkontakte 30 des Akkumulatormoduls 26 und zur Detektion eines Kurzschlusses zwischen den Außenkontakten 30 aufweist, wenn der überwachte Stromfluss I einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet. Wie genau die Detektion des Kurzschlusses im Detail erfolgt, ist für die Erfindung nicht bedeutsam.

In einem besonders einfachen, kostengünstigen und kleinbauenden Beispiel kann die Schutzeinrichtung 35 eine oder mehrere Schmelzsicherungen (nicht dargestellt) umfassen. Die Schmelzsicherung kann an den beim bestimmungsgemäßen Betrieb des elektrischen Geräts üblicherweise auftretenden Stromfluss I angepasst werden. Dabei fließt zumindest ein Teil des über die Außenkontakte 30 fließenden Stroms I über die Schmelzsicherung(en). Wenn der beim bestimmungsgemäßen Betrieb auftretende maximale Stromfluss (oder eine davon abhängige bzw. eine den Stromfluss repräsentierende Größe) einen bestimmten Wert und/oder für eine bestimmte Zeitdauer überschreitet, löst die Schmelzsicherung aus und unterbricht dadurch den Stromfluss I über die Außenkontakte 30 des Akkumulatormoduls 26. Die Schmelzsicherung vereint somit die Detektionseinrichtung 36 und die Unterbrechungseinrichtung 37 der Sicherheitseinrichtung 35 in einem einzigen Bauteil. Statt einer Schmelzsicherung können auch andere Schutzeinrichtungen, bspw. in Form eines Leitungsschutzschalters, einer selbstrückstellenden Sicherung oder einer elektronischen Sicherung, verwendet werden.