电池组件的制作方法

专利名称：电池组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种特别是列车车箱用的电池组件。
背景技术：
现有技术中公开了公知类型的电池组件。它至少包括一壳体，该壳体用于容置电池特别是蓄电池以及必要时蓄电池用的充电装置。其壳体与设置在其内的电池至少设置在列车车箱或车皮的下面，并在紧急情况下给列车的车皮或车箱供电。
在由不同车皮或车箱组合的列车机架内，由调度人员检查使用电池的正常状态。在检查出电池出现问题时，处于实际应用性考虑，不仅要更换电池，而且要更换整个车箱或车皮。然后对更换的车皮或车箱进行维修，在维修时将有故障的电池换成新电池。因为电池组件充电装置的功率要与对应于充电装置的电池相匹配，因此调度人员不能进行电池的更换。由此，电池更换的前提条件是要知道充电装置和电池的功率特性。对此，根据使用的充电装置，必须使用部分不同的电池。由此，根据车箱或车皮的情况，可以使用不同的电池，而不能由于组织方面的原因对调度人员进行指责。处于这种原因，为了更换有问题的电池，需要维修列车的车箱或车皮。这证实了，对于现有技术中公开的电池组件来说，更换有问题的电池是非常费事的。更换过程通常需要若干分钟，因此，调换具有缺陷电池的列车车箱或车皮花费的时间比将有问题的电池更换成新电池的时间还要少些。由于调度人员在组合列车时时间很紧迫，所以调度列车的车箱或车皮并为了更换有缺陷的电池而对列车的车箱或车皮进行维修需要付出代价，其整体上是较费事的，且由此会使成本较高。如果不能遵守组合列车预计的时间，就会不可避免地导致列车不情愿的晚点，在最坏的情况下会影响整个铁路网。
上述的检查和更换系统成本很高，因为一方面要大范围进行调度工作，另一方面要单独进行维修。由于在电池出现问题之前车皮或车箱随时可能会被调用，所以上述检查和更换系统费用特别高。

发明内容
基于上述现有技术的情况，本发明的目的在于提供一种电池组件，它在避免进行调度工作的同时，有助于将必须进行的维修工作减小到最少。
为了实现上述目的，本发明提供一种特别适用于列车车箱的电池组件，其包括有容置单元，用于选择性地容置电池、充电装置和/或类似装置，其中该容置单元构成为可移动单元，并可更换地放置到列车的车箱上或类似物上。
根据本发明，该电池组件构成为可移动单元。该可移动单元包括有容置单元，用于选择性地容置电池、充电装置和/或类似装置。该容置单元可更换地设置到列车的车箱上或类似物上，并能够在必要时很容易地更换。
与现有技术不同的是，在电池出现故障时，不仅要更换电池，而且要更换整个电池单元。因为不需要检查所使用的电池与可能耦接的充电装置彼此是否相匹配，所以整个电池单元的更换可以由调度人员以简单的方式进行。要更换的电池单元其实由事先准备好使用的电池单元替换。为了简化更换过程，优选的是，电池单元借助快速操作的连接件安装到列车车箱或车皮上。为此，例如可使用快速锁合装置。这样，可以很快地例如在两分钟内将有故障的电池单元换成新电池单元。
在组合列车时，调度人员提前准备根据经验数据确定的一定数量的新电池单元。如果在组合新列车时确定列车或车皮的这个或那个电池是有问题的，则将具有故障电池的电池单元完全换成新的准备好的电池单元。然后，该故障电池可以由调度人员进行维修，此时进行检查且必要时修理电池单元或电池。
通过本发明提供的电池组件，首先可以将进行必要维修工作的费用减至最少。这样，因为整个电池组件作为一个整体被更换，所以有助于避免大量不必要的调度工作，即调度人员既不需要调度列车的车箱或车皮，也不需要费很多时间来控制电池与充电装置的兼容性。因此，如果调度人员确定了车皮或列车的电池是坏的，则可将整个电池组件换成新的电池组件。新的电池组件包括电池以及与其兼容的充电装置，从而调度人员不必进行相关的控制，但同时保证了新使用的电池组件可以确定地使用。与上述公知电池组件不同的是，根据本发明的电池组件的特征在于，它是可移动的并可选择性更换地设置到列车的车箱或车皮上。
根据本发明的进一步特征，该电池组件的容置单元具有结构上彼此分开的容置区域。与其相关的是，该容置单元具有容置电池特别是蓄电池的第一容置区域和容置充电装置的第二容置区域。容置区域在维修侧装有相应的电池和与其兼容的充电装置。上述电池组件可备用并在组合列车时由调度人员随身携带。如果调度人员在组合列车时确定了所使用的车皮或列车的这个或那个电池组件是坏的，就将整个电池组件换成由调度人员随时携带的新电池组件。
根据本发明的进一步特征，该容置单元具有设置在第一容置区域和第二容置区域之间的第三容置区域。该容置区域可以用于容置连接装置，其功能将在下面进一步描述。
优选的是，第一和第二容置区域分别具有可由活门封闭的入口。可以从该入口进入各容置区域。由此，该入口这样构成，即穿过该入口可以将电池或充电装置简单地插入到各自相应的容置区域。该入口可借助相应构成的活门封闭，以保护由容置单元容置的电池或充电装置。
根据本发明的进一步特征，该容置单元形成为构成箱体的支承架。该支承架具有安装列车车箱或车皮或类似物的连接区域，其中使用快速操作的锁合装置将支承架安装到列车的车箱或车皮上。这样，确保了电池组件的快速更换。
根据本发明的进一步特征，前述电池系统的电池具有控制单元。该控制单元用于检测电池的功率特性和/或其操作状态，并提供用于进行与电池匹配的充电过程的充电装置。由此，电池以控制单元的形式而具有特有的智能装置(Intelligenz)，这可以将不同的充电装置与不同的电池进行组合。由于充电装置通过电池的控制单元识别电池类型，即电池具有哪种功率特性，在需要时可以通过充电装置开始相应的充电过程。对此，控制单元可以检测电池的一个或多个操作状态并将信息同时传递到充电装置。由此，该充电装置不仅获得了电池类型的信息，而且获得了其操作状态的信息，从而能够以规定的方式对电池进行充电。
与现有技术不同的是，电池组件的充电装置和电池彼此不是固定配合的，而可以是自由结构。电池组件是模块结构，这意味着，具有不同容量的电池可以选择性地与不同功率的充电装置组合。该控制单元使得充电装置根据确定的功率特性和/或操作状态提供充电电流。对此，电池还具有特有的智能装置，可以使得不同的电池类型与不同的充电装置类型组合，因为由充电装置提供的充电电流会根据由电池借助控制单元来确定并提供的信息进行调节。
上述的电池组件可以使操作人员以简单的方式将可能有问题的电池更换成新的电池，因为与现有技术不同的是，这不需要操作人员获知新电池的型号、类型和/或工作状态。新装入的电池会自动与相应的充电装置发出信号并传递其功率特性以及操作状态。由此，充电装置向电池提供规定的充电电流。因此，使用本发明的电池组件不需要操作人员特别了解所使用的充电装置或所使用的电池。由此，能以适合的方式避免费用昂贵的控制和维修工作，因为在电池出现故障而由操作人员将其更换成新电池时，使用根据本发明的电池组件就足够了，而不需要预选新装入的电池以与充电装置相匹配。仅仅电池的更换就提供了本发明的替换实施方式。对此，根据本发明的电池组件描述了两种彼此不同的可能的更换选择。如上所述，构成为可移动单元的整个电池组件在需要时可以有选择地更换。对此，可能的替换是，只更换电池组件的电池，其中通过可由活门封闭的电池容置区域的入口可以获取要更换的电池。由于根据上述替换实施方案的要更换的电池具有特有的智能装置，所以其安全地排除了充电装置和要更换的电池不兼容的问题。通过控制单元，电池自身即自动地就向电池组件的相应充电装置发出信号，由此，使充电装置根据新装入的电池操作参数进行调节。
根据本发明的进一步特征，该电池组件的特征在于，具有用于充电装置、电池和控制单元的共同连接装置。该电池组件具有能够选择性地连接充电装置以及电池和在该电池上设置的控制单元的连接装置。这不需要将充电装置以单独的安装步骤与电池连接。充电装置和电池优选装有连接插座，在将充电装置和/或电池装入到电池组件中之后使所述连接插座与该连接装置连接。通过该连接装置实现充电装置和电池之间的电连接。
根据本发明的进一步特征，该连接装置具有负载用的连接件。该实施方案使得电池组件在需要时作为整体部件进行更换。在重新安装电池组件时，通过电池组件的连接装置实现负载与电池组件之间的电连接。在形成电池组件与负载之间的电连接时，仍然能以上述方式简单地更换电池组件的各部件，即充电装置和/或电池，并通过共同的连接装置使它们互相电连接，然后与负载形成电连接。
上述结构不仅简化了这种电池组件的更换，而且简化了其部件的更换，即充电装置和/或电池的更换。
根据本发明的进一步特征，该电池组件的特征在于，通过支承架容置充电装置、其上设置有控制单元的电池和连接装置。该支承架优选以标准的尺寸制成并通过相应的保持装置设置在例如列车车箱或列车车皮的下面。该支承架例如可以根据箱体的类型构成，其中该箱体具有独立构成的容置区域，即用于充电装置、其上设置有控制单元的电池和连接装置的腔室。由此，该腔室可以构成为，不会让操作人员搞错各腔室，即电池总能放置在为电池设置的腔室中或充电装置总能放置在为充电装置设置的腔室中。
所述腔室，即充电装置或电池用的容置区域的一侧构造成是敞开的，并可借助一活门封闭。该活门也称作安装活门，在需要时它可以由操作人员和/或维修人员打开。在活门打开时，可以从电池组件的支承架中取出电池或充电装置并换上新电池或新充电装置。
根据本发明的进一步特征，其连接装置具有通讯接口。所述通讯接口将电池的控制单元与充电装置连通。所述通讯接口用于在充电装置与控制单元之间进行信息交换。
根据本发明的进一步设计，该电池的控制单元可被自由编程。由此，操作者可自由设定充电周期或类似指标。
本发明还进一步提供了一种积木式模块组件，其包括多个不同构成的蓄电池和充电装置，它们可根据积木式组合原理彼此组合，构成上述的电池组件。该模块组件的优点在于，所提供的充电装置与所提供的电池可自由组合且可选择性地配合。这样，可以将所需的维修或检查费用降到最少。


下面从参照附图的说明中给出本发明进一步的优点和特征。其中
图1示出了根据本发明的电池组件第一视角的示意图；图2示出了根据本发明的电池组件第二视角的示意图；图3示出了根据本发明的电池组件的功能流程图；图4示出了由新车皮组合的列车的示意图；图5示出了调动图4所示的列车的示意图；以及图6示出了调动列车完成后的示意图。
其中，附图标记说明如下1电池组件 2容置单元 3容置区域4容置区域5容置区域 6充电装置箱 7蓄电池箱8连接装置9活门 10活门11蓄电池 12控制单元13箭头 14充电装置15箭头 16箭头17充电控制装置 18箭头19箭头 20箭头21负载 22箭头23箭头 24箭头25箭头 26列车27车箱 28框架具体实施方式
图1和2分别以不同的视角示出了根据本发明的电池组件1。电池组件1包括有容置单元2，用于选择性地容置电池、充电装置和/或类似件。容置单元2优选构成为形成箱体的支承架，该支承架例如可以是由U型材或C型材制成的框架构成。
容置单元2总共形成三个腔室，即容置区域3、4、5，其中容置区域3容置装有充电装置的充电装置箱，容置区域4容置连接装置8，而容置区域5容置装有蓄电池的蓄电池箱7。
容置区域3和5的一侧被构造为是敞开的，并可分别借助活门9或10封闭。通过也可称作安装活门的活门9或10，可以从外面进入容置区域3或5。
根据本发明的电池组件1的容置单元2构成为可移动单元，其可更换地设置在列车的车箱或类似物上，其中优选使用快速操作的连接件进行安装。这样，可以保证以简单且特别是更快速的方式替换(即更换)电池组件1的容置单元2。
还要进一步描述的充电装置优选设置在充电装置箱6内。该充电装置箱6能以简单的方式从容置区域3取出或插入到容置区域3中。在按顺序将容置有充电装置的充电装置箱6放入容置区域3之后，充电装置通过相应的插接与设置在容置区域4的连接装置8电连接。
电池(即蓄电池)象充电装置那样设置在箱式的容置装置中。蓄电池箱7除了容置蓄电池之外，还容置在图中没有进一步示出的控制单元。该控制单元用于确定蓄电池的型号，即确定根据类型和尺寸所使用的蓄电池，并检测蓄电池的操作状态。在将容置有蓄电池或控制单元的蓄电池箱7放入容置区域5后，蓄电池通过相应构成的插头与设置在容置区域4的连接装置8电连接。通过连接装置8使得充电装置与蓄电池电连接。为了易于将蓄电池箱7插入到为其设置的容置区域5，蓄电池箱7的下侧具有承重滚轮，通过所述承重滚轮可以以简单的方式将蓄电池箱装入容置区域5中或从中取出。为了将蓄电池箱7可靠地设置在为其设置的容置区域5中，优选设置锁定装置，例如可以由侧向设置的快速锁合装置构成，将蓄电池箱7相对于容置单元2锁定。例如可以通过设置在蓄电池箱7下面的钩爪件实现锁定或去除锁定，钩爪件例如可借助传统的叉式装卸机的臂操作。
根据本发明的电池组件相对于现有技术公开的电池组件的优点在于，它能以简单的方式进行更换。由于容置单元被构成为可移动单元，所以在需要时可以以更简单的方式更换容置单元。对此，可以或者只更换电池箱7，即蓄电池，或者更换充电装置箱6，即充电装置，其中，基于根据本发明的结构，这种更换(即替换)可以在非常短的时间内完成。根据本发明的电池组件可以在两分钟内既更换蓄电池箱7又更换充电装置箱6。
对此，根据本发明的电池组件1的优点在于，其构成为模块结构。模块结构的相关含义是，在容置单元2中的电池，即具有不同容量的蓄电池，可以与不同功率的充电装置匹配。容置单元2构成为标准支承架，其可以按照类型、结构和尺寸容置不同结构的充电装置箱6和蓄电池箱7。由于根据本发明的蓄电池具有控制单元形式的特有的智能装置，所以根据本发明的电池组件1可以将不同的蓄电池类型选择性地与不同的充电装置类型进行组合。蓄电池通过其控制单元自动向充电装置发出信号，控制单元根据蓄电池的运行参数自动调节充电装置的大小。在蓄电池或充电装置出现故障时，可以以优先方式或者更换整个电池组件或者只更换出现故障的蓄电池和/或出现故障的充电装置。根据所选择的优先方式，通过本发明的实施方式总能确保可以在同时保证蓄电池和充电装置之间兼容性的情况下更快速地进行更换。
蓄电池箱具体容置蓄电池、控制单元、保险装置以及负荷中断开关，它们的组成在图1和2中没有详细示出。蓄电池箱7选择性地装载电压范围在24-110伏特且容量范围在80-360安培小时(Ah)的蓄电池。设置在蓄电池箱7内的控制单元检测设置在蓄电池箱7内蓄电池的功率特性并将与其相关的信息通过连接装置8传送给充电装置。由此，控制单元可以检测蓄电池的瞬时操作状态，其中与其相关的信息同样通过连接装置8传递给充电装置。
如果将新的蓄电池箱7，即新的蓄电池，装入电池组件1中，则位于蓄电池箱7中的蓄电池主动(即自动)地借助控制单元向充电装置发出信号。然后充电装置储存与蓄电池类型和操作状态相关的必要信息并可在需要时开始由蓄电池确定的充电过程。
与蓄电池箱7相同，充电装置箱6也可更换地设置在容置单元2内。它可以选择性地装有电压范围在24-110伏特和功率范围在1kW-30kW的宽电压充电装置。
蓄电池箱7和充电装置箱6均可以以更简单的方式进行更换。由于不同的充电装置箱(即不同的充电装置)可以选择性地与不同的蓄电池箱(即不同的蓄电池)组合，因此可以以适合的方式自由选择电池组件1的结构。蓄电池控制单元是蓄电池专用的，蓄电池本身就具有“存储装置”以及“智能装置”，这可以一方面自由选择蓄电池配置，另一方面自由选择充电装置配置。与现有技术不同的是，充电装置不检验与其连接蓄电池的一致性，而由蓄电池自身提供一致性。
图3示出了根据本发明的电池组件1的功能的示意图。
可以看出，作为主要部件的蓄电池箱7包括蓄电池11以及控制单元12。蓄电池11与控制单元12通过通讯技术连接，如箭头13所示。连接装置8将蓄电池11与设置在充电装置箱6内的充电装置14连接，如图3中的箭头15和16所示。充电装置14的一侧与充电控制装置17通过通讯技术连接，如箭头18所示。充电控制装置17通过连接装置8与蓄电池11的控制单元12通过通讯技术连接。该通讯技术连接由箭头19和20示出。
负载21同样通过连接装置8与蓄电池11或控制单元12连接，如箭头22和23所示，其中箭头22表示通讯技术连接，而箭头23表示电连接。此外，用箭头25和24表示连接装置8内部的内通讯或负载21和控制单元12之间的通讯技术连接。
图4-6示出了根据本发明的电池组件1应用的实例。
图4示出了整个由新车箱27构成的列车26的示意图。各车箱的下面都具有框架28，用于容置根据本发明的电池组件1。
在图4-6示出的实施例中，根据本发明的电池组件1的功率这样分配，即电池组件可总共最多负责两节车箱27。由于图4中示出的列车整体由新车箱27构成，所以其共设置有根据本发明类型的五个电池组件1。
如果由于负载或维修原因移走两节车箱27，如图5所示，则在列车中总共还剩下七节车箱27，但只总共保留有三个电池组件1，其功率不足以给车箱27提供必要的电能。出于这种原因，需要装配电池组件1，这对以往来说明显会增加维修人员的费用。根据新的设计，即新的电池组件1，可以针对不同的七节车箱27以简单的方式分配电池(即蓄电池)或充电装置。
如图5所示，为了减少调度工作，可移走第一节和最后一节车箱27。针对保留的七节车箱27以必要的方式总共分配四个电池组件1，其中第一节车箱、第三节车箱、第五节车箱和第七节车箱分别具有一个电池组件1。以上述方式快速、简单且低成本地给车箱装上电池组件1，这样，不需要象过去那样的方式调度各车箱27，图6示出了调度后的列车结构。确切地说，通过简化调度工作组合列车的各车箱27，与调度相关的是配置了所述的电池组件。由于该电池组件的配置和更换可以简单地进行，由根据本发明的电池组件带来的组合可能性证明是特别简单可行的，而与现有技术不同的是其降低了费用。
借助附图描述的以上实施例只是用于进一步解释，并不起限定作用。特别是在本发明的范围内，其电池组件还可以用于列车车箱或车皮之外的其它目的。
权利要求
1.一种特别适用于列车车箱的电池组件，其包括有容置单元，用于选择性地容置电池、特别是蓄电池、充电装置和/或类似装置，其中该容置单元构成为可移动单元，可更换地放置到列车的车箱上或类似物上。
2.如权利要求1的电池组件，其特征在于该容置单元具有结构上彼此分开的容置区域。
3.如权利要求1或2的电池组件，其特征在于该容置单元具有容置电池的第一容置区域和容置充电装置的第二容置区域。
4.如上述权利要求之一的电池组件，其特征在于该容置单元具有设置在该第一容置区域和该第二容置区域之间的第三容置区域。
5.如上述权利要求之一的电池组件，其特征在于该第一和第二容置区域分别具有可由活门封闭的入口。
6.如上述权利要求之一的电池组件，其特征在于该容置单元构成为形成箱体的支承架。
7.如上述权利要求之一的电池组件，其特征在于该支承架具有安装到列车车箱或类似物上的连接区域。
8.如上述权利要求之一的电池组件，其特征在于该电池组件还具有蓄电池和蓄电池用的充电装置，其中该蓄电池具有控制单元，借助该控制单元可检测该蓄电池的功率特性和/或该蓄电池的操作状态。
9.如上述权利要求之一的电池组件，其特征在于该电池组件还具有连接该充电装置、蓄电池和控制单元的共同连接装置。
10.如上述权利要求之一的电池组件，其特征在于该连接装置具有负载用的连接件。
11.如上述权利要求之一的电池组件，其特征在于该连接装置具有通讯接口。
12.如上述权利要求之一的电池组件，其特征在于该控制单元可被自由编程。
13.一种积木式模块组件，包括多个不同构成的蓄电池和充电装置，它们根据积木式组合原理彼此组合，构成上述权利要求之一的电池组件。
全文摘要
一种电池组件，它在避免进行调度工作的同时，有助于将必须进行的维修工作减小到最少，根据本发明的特别适用于列车车箱的电池组件，包括有容置单元，其选择性地容置电池、充电装置和/或类似装置，其中，该容置单元构成为可移动单元，并可更换地放置到列车的车箱上或类似物上。
文档编号H01M2/10GK1789037SQ20051012949
公开日2006年6月21日 申请日期2005年12月9日 优先权日2004年12月10日
发明者汉斯-彼得·切尔涅茨基 申请人:霍珀克电池系统有限公司