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WO2019141799A1 - Replaceable rechargeable battery for an electrically driven watercraft - Google Patents

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WO2019141799A1
WO2019141799A1 PCT/EP2019/051219 EP2019051219W WO2019141799A1 WO 2019141799 A1 WO2019141799 A1 WO 2019141799A1 EP 2019051219 W EP2019051219 W EP 2019051219W WO 2019141799 A1 WO2019141799 A1 WO 2019141799A1
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WO
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battery
removable
water
power contacts
power
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Application number
PCT/EP2019/051219
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French (fr)
Inventor
Daniel THAMM
Benjamin Köhnsen
Original Assignee
Watercrafts Germany Gmbh
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Publication date
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a removable battery for a water sports device, a battery holder for the removable battery and a water sports device with a battery holder and a removable battery.
  • a water sports device is a watercraft for, for example, one to two possibly more people.
  • the water sports device can be an electrically powered surfboard.
  • a removable battery is inserted into a battery holder of the water sports device.
  • the removable battery has a sealed housing, a battery pack, a battery controller, a circuit breaker, a first power contact, and a second power contact.
  • the removable battery is set up to supply power to a drive unit of the water sports device via the power contacts.
  • the poles of the battery pack may be connected to the power contacts.
  • One of the power contacts can be electrically coupled via the power circuit breaker to a pole of the battery pack, in particular the positive pole.
  • the power circuit breaker may be configured to switch through only in an activated state. The replacement battery is thus in a ground state and in the event of a fault at the power contacts current and voltage. Even if you touch the power contacts, this is safe (no electric shock). Also, it does not cause a short circuit when the removable battery gets wet.
  • the battery controller may be configured to enable the power circuit breaker.
  • the circuit breaker can be controlled by the battery controller. Thus, the power circuit breaker only turns on when it is activated by the battery controller.
  • the removable battery may have a non-electrical communication interface.
  • the non-electrical communication interface may be configured to communicatively couple the battery control with a higher-level controller of the water sports device or with a superordinate controller of a charger.
  • a non-electrical communication interface in the present context is an interface for transmitting information (data transmission) between two physical systems in which the information carrier is not a modulated electrical current.
  • a non-electrical communication interface is one Interface for transmitting information whose information carrier is a modulated electromagnetic wave, for example.
  • a non-electrical communication interface includes a transmitter and a receiver, wherein transmitter (or transceiver) and receiver (or transceiver) are galvanically decoupled on the transmission path.
  • the non-electrical communication interface may be an optical interface and, for example, an infrared transceiver.
  • the non-electrical interface may be, for example, a radio interface or an inductive interface.
  • the removable battery only have the two power contacts and no further electrical interfaces on the housing. Since there are no more metallic contacts exposed, points of attack for corrosion are reduced.
  • the removable battery may include one or more temperature sensors.
  • a temperature sensor can measure the temperature in or on the battery pack.
  • a temperature sensor can measure the temperature in or at the circuit breaker.
  • One temperature sensor each can measure the temperature in or at the power contacts.
  • the battery controller may activate the circuit breaker only if the temperature measured is below a corresponding predefined limit temperature. Due to the continuous temperature monitoring at critical points of the system, faults are detected early.
  • the removable battery may include an internal water sensor that registers water within the housing.
  • the battery controller can (only) activate the circuit breaker if the internal water sensor does not register water.
  • An internal water sensor can be arranged, for example, in the area under the lid, in particular in the vicinity of a display module.
  • the removable battery may include an external water sensor.
  • the external water sensor can register water outside the housing.
  • the battery controller can (only) then activate if the external water sensor does not register water.
  • the external water sensor may be disposed in the housing so as to register when there is water in a normally sealed area outside the housing.
  • the normally sealed area may be the volume between the battery receptacle and the removable battery.
  • an external water sensor can be arranged on the two end faces of the replaceable battery. In this way, a flooding is detected in good time and avoided by water short circuit.
  • the removable battery may include a magnetic switch.
  • the magnetic switch can be triggered by a corresponding magnet with correct fit of the removable battery in a rechargeable battery.
  • the magnet can be arranged in or behind the wall of the battery holder.
  • the magnetic switch can be a reed switch.
  • the magnetic switch may be, for example, a Hall effect magnetic switch.
  • the battery controller can (only) activate the circuit breaker when the magnetic switch indicates the correct fit of the removable battery in the battery holder. In this way it can be avoided that the water sports device is operated despite a faulty seat of the removable battery. In this way it is ensured that the contacting of the power contacts is made as intended.
  • the removable battery may have a locking mechanism.
  • the locking mechanism can be designed to lock the removable battery safely in the battery holder.
  • the locking mechanism may comprise locking bolts which engage in corresponding bolt receptacles in the battery holder.
  • the locking bolts can be retracted by a turn on a (foldable) handle of the removable battery in the removable battery. In the extended state, the locking bolts can be locked in that the handle is folded into a corresponding trough.
  • the handle can be held in the folded state of a snapper.
  • the battery controller can (only) activate the power circuit breaker if the higher-level controller of the water sports device communicates a correct locking of the removable battery in the battery holder or if a charger unlocks the removable battery.
  • the correct locking can be recognized by the higher-level control via limit switches in the bolt receptacles.
  • the limit switches may be, for example, magnetic switches or position switches.
  • This aspect prevents the replaceable battery from slipping out of the rechargeable battery holder during a driving maneuver or falling and possibly even disappearing.
  • the removable battery can have a further magnetic switch.
  • the further magnetic switch can be designed to switch on the removable battery, in particular the battery control of the removable battery.
  • the further magnetic switch can also be a reed switch or a Hall-effect magnetic switch.
  • a pulse from the magnetic switch can activate the battery control.
  • the battery control can be activated by a swipe gesture with a magnet.
  • the removable battery can then be configured to remain on even if the magnet is removed afterwards.
  • the magnet may be a magnet on an emergency stop ripcord. For example, the removable battery may automatically shut down after a predefined period of inactivity.
  • the housing may include a housing body and a lid.
  • the housing body can be formed with an extruded profile and two side panels.
  • the side parts can close the open end faces of the extruded profile.
  • the extruded profile can have cutouts for two contact domes with the power contacts and a bottom plate.
  • the battery pack can exhaust (overpressure decrease), should a battery cell explode.
  • the lid can overhang the housing body on all sides.
  • the removable battery can have a profile seal.
  • the profile seal can be arranged on the circumference of the lid and engage around the lid.
  • the profile seal may have an outwardly facing first sealing lip.
  • the first sealing lip may be formed to repel dirt and spray.
  • the profile seal may have a downwardly directed second sealing lip.
  • the second sealing lip can be designed to completely seal the battery holder against water when the replacement battery is inserted into the battery holder.
  • the contact domes may be formed substantially bell-shaped.
  • the power contacts of the removable battery can each extend from above into one of the contact domes.
  • the power contacts of the replaceable battery can be potted respectively with the associated contact dome or, more advantageously, can be connected interchangeably thereto.
  • the power contacts of the removable battery can be designed as a solid tongue (as a plug).
  • the contact domes may be sealed against the power contacts.
  • a battery receptacle of a water sports device for a removable battery (in particular the replaceable battery described herein).
  • the battery receptacle may include a first power contact, a second power contact, and / or a non-electrical communication interface.
  • the battery receptacle, the first power contact, the second power contact and / or the non-electrical communication interface correspond advantageously to the corresponding components of the removable battery.
  • the non-electrical communication interface of the battery holder can be an optical interface.
  • the non-electrical communication interface may be an infrared transceiver.
  • the battery receptacle may include one or more magnets.
  • the magnets can be designed and arranged to switch one or more magnetic switch of the removable battery with correct fit of the removable battery in the battery holder.
  • the battery receptacle may be formed as a tub with a tub bottom.
  • the battery holder can have two socket-like elevations in the bottom of the tank. In each case one of the power contacts can be arranged on the elevations. At the foot of the surveys each may be arranged a circumferential seal.
  • the power contacts of the battery holder can be designed as a socket. You can each have a plurality of have floating and claw-like arranged contact tongues. This aspect provides self-locating power contacts for an easy-to-use plug & play removable battery.
  • a water sports device having at least one battery receptacle and at least one removable battery according to one or more features and / or aspects of the present description.
  • the seals of the battery holder and the seals of the removable battery can form an outer sealing line and an inner sealing line between the battery holder and the removable battery.
  • the outer sealing line can seal an outer sealed volume between the battery receptacle and the removable battery against environmental conditions.
  • the inner seal line may seal an inner sealed volume between the battery receptacle and the removable battery against the outer sealed volume.
  • the power contacts may be located in the inner sealed volume.
  • the power contacts of the replaceable battery in the contact domes of the replaceable battery and the power contacts of the battery receptacle can be arranged on base-like elevations of the tub base of the battery receptacle.
  • the contact dome can therefore act like a diving bell for the power contacts.
  • the enclosed air cushion prevents the inner sealed volume from filling up with water.
  • the external water sensor of the replaceable battery may be arranged such that it triggers when water is in the outer sealed volume.
  • the external water sensor can trigger when the water is so high that it would extend in the inner sealed volume substantially up to the power contacts of the battery receptacle on the base-like elevations of the tub bottom. In this way, penetrating water can be detected long before the function of the drive is impaired.
  • FIG. 1 A perspective view of a typical vehicle.
  • FIG. 1 A perspective view of a typical vehicle.
  • FIG. 1 A perspective view of a typical vehicle.
  • FIG. 1 A perspective view of a typical vehicle.
  • FIG. 1 A perspective view of a typical vehicle.
  • FIG. 1 A perspective view of a typical vehicle.
  • FIG. 1 A perspective view of a typical vehicle.
  • FIG. 1 A perspective view of a typical vehicle.
  • FIG. 1 shows a simplified perspective view of a water sports device
  • FIG. 2 shows a simplified perspective exploded view of a replaceable battery for a water sports device
  • FIG. 3 is a simplified schematic representation of an electrically powered water sports equipment
  • FIG. 4 shows a simplified sectional representation through a contact dome of the replaceable battery
  • Figure 5 is a simplified sectional view through the removable battery in the upper seal.
  • the water sports device 3 is a watercraft for usually one to two, possibly even more people. Specifically, it is in the water sports device 3, for example, an electrically powered surfboard.
  • a removable battery 1 is used in a battery holder 4.
  • a structurally identical second removable battery 2 is inserted into a corresponding second battery holder 5.
  • the removable battery 1 can be exchanged if the surfboard 3 is in the water.
  • the opening of the battery holder 4 is above the waterline. Nevertheless, it can happen that in the receptacle 4 for the removable battery 1 enters water. Up to a certain amount of water this does not affect the functionality of the exchange battery system. Only when water is relatively high in the battery holder 4, the battery 1 can not be used.
  • This robust construction of the removable battery 1 can also be used advantageously by landlords. The users or landlords do not have to carry the surfboard out of the water after driving, but can take out and replace the replaceable batteries 1, 2.
  • FIGS 2 and 3 show a simplified perspective exploded view of a removable batteries 1, 2 for an electrically powered water sports equipment 3, and a simplified schematic representation of an electrically powered water sports equipment 3 with two battery receptacles 4.5 and two series-connected removable batteries 1, 2nd The figures are described together.
  • the removable battery 1, 2 has a sealed housing 6, a battery pack 7, a battery controller 8, a power disconnect switch 9, a first power contact 10 and a second power contact 1 1.
  • the removable battery 1, 2 is set up to supply a drive unit 12 of the water sports device 3 with energy via the power contacts 10, 1.
  • the battery pack 7 is formed from a plurality of cell strands connected in parallel. Each cell string comprises a plurality of serially connected battery cells. In the embodiment shown, the battery pack is formed from six battery cell strings connected in parallel, each with twelve series-connected lithium-ion cells. The battery cells are type 18650 lithium-ion cells.
  • the prefabricated battery pack 7 is potted with a good heat-conducting resin to protect it from water. In the exemplary embodiment shown, the battery pack 7 has a nominal voltage of approximately 43V. The battery capacity is about 19Ah. This corresponds to approx. 830 Wh. The maximum continuous discharge current is approx. 180A. A short-term pulse current is a maximum of approx. 480A.
  • the replacement battery 1, 2 is thus high current capable and is in the power class of about 10kW.
  • the cell voltages and temperature are monitored by the battery controller 8 during operation.
  • the user In the event of an error, the user is informed via an LED bar 12 in the upper cover and switches off in critical cases (for example, in the event of overload).
  • the LED display 12 provides information about the remaining charge of the battery pack 7 and signals the user in case of error, the error or fault or the type of error / fault via a light code.
  • the power switch 13 is turned on with a magnet.
  • the emergency stop magnet can be used by the control line.
  • the power switch 13 is located under the cover 14 and is completely protected from water or other influences.
  • the poles of the battery pack 7 are connected to the power contacts 10,1 1.
  • One of the power contacts 1 1 is electrically coupled via the power disconnect switch 9 with a pole, here with the positive pole of the battery cell pack 7.
  • the power disconnect switch 9 is designed to switch on only in an activated state.
  • the removable battery 1, 2 is thus in a ground state and in the event of a fault on the power contacts 10, 1 1 current and voltage. In other words, in the ground state and also in the event of a fault, there is no voltage at the power contacts 10, 11. Even if you touch the power contacts 10, 1 1, this can not lead to electric shock.
  • the battery controller 8 is set up to activate the power disconnect switch 9.
  • the power circuit breaker 9 is driven by the battery controller 8.
  • the power circuit breaker 9 only turns on when it is activated by the battery controller 8.
  • a fuse 15 is connected in front of the positive power plug 1 1 for protection. This fuse 15 is interchangeable in case of maintenance.
  • the removable battery 1, 2 has a non-electrical communication interface 16.
  • the non-electrical communication interface 16 is designed to communicate the battery controller 8 communicatively with a higher-level controller 17 of the water sports device 3 or with a superordinate controller of a charger.
  • the non-electrical communication interface 16 is an optical interface. In the exemplary embodiment shown, the non-electrical communication interface 16 is an infrared transceiver.
  • the running through the communication interface 16 communication between higher-level controller 17 and battery control 8 allows the monitoring of the battery voltage, the temperature of battery 7, motor, motor driver 19 and Board 3, and detects a possible water leakage in battery 1, 2 or board. 3
  • the removable battery 1, 2 no further electrical interfaces on the housing 6.
  • the removable battery 1, 2 has a plurality of temperature sensors 20-23.
  • a temperature sensor measures the temperature in or on the battery cell pack.
  • a temperature sensor measures the temperature in or at the power disconnect switch.
  • a temperature sensor measures the temperature in or at the power contacts 10, 1.
  • the battery controller 8 activates the power disconnect switch 9 only if the respective measured temperature is below a corresponding predefined limit temperature.
  • the removable battery 1, 2 has an internal water sensor 25, 26, which registers water within the housing 6.
  • the battery controller 8 activates the power disconnect switch 9 only when the internal water sensor 25, 26 does not register any water.
  • An internal water sensor 25 is arranged in the area under the cover 14, in particular near the display module 12.
  • Another internal water sensor 26 may be arranged in the lower region of the replaceable battery 1, 2.
  • the battery controller 8 can signal the user the battery voltage or possible errors and parameters via a display module 12, in particular an LED strip.
  • a display module 12 in particular an LED strip.
  • the user is signaled an error so early that the water sports device 3 or its drive train is still roadworthy enough to leave the water.
  • the removable battery 1, 2 has an external water sensor 27,28.
  • the external water sensor 27, 28 registers water outside the housing 6.
  • the battery controller 8 activates the circuit breaker 7 only when the external water sensor 27, 28 detects no water.
  • the external water sensor 27, 28 is arranged in the housing 6 so that it registers when water is present in a normally sealed area 29 outside the housing 6.
  • the normally sealed area 29 is the volume between the trough of the battery receptacle 4, 5 and the replaceable battery 1, 2.
  • an external water sensor 2, 7, 28 is arranged on the two end faces 30, 31 of the replaceable battery 1, 2.
  • the removable battery 1, 2 has a magnetic switch 32,33.
  • the magnetic switch 32, 33 is triggered by a corresponding magnet 34 when the replaceable battery 1, 2 is seated correctly in a battery receptacle 4, 5.
  • the magnet 34 is arranged in or behind the wall of the battery receptacle 4.5.
  • the magnetic switch 32, 33 is a reed switch.
  • the magnetic switch 32, 33 may be, for example, a Hall effect magnetic switch.
  • the battery controller 8 activates the power disconnect switch 9 only when the magnetic switch 32, 33 signals the correct seat of the replaceable battery 1, 2 in the battery holder 4, 5.
  • the removable battery 1, 2 has a locking mechanism 35.
  • the locking mechanism 35 securely locks the removable battery 1, 2 in the battery holder 4.5.
  • the locking mechanism 35 comprises locking bolts 36, 37 which engage in corresponding bolt receptacles 38, 39 in the battery receptacle 4, 5.
  • the locking bolts 36,37 are retracted by a rotation of the folding handle 40 in the removable battery 1, 2.
  • the locking bolts 36, 37 are locked in that the handle 40 is folded into a corresponding recess 41.
  • the handle 40 is held in the folded state by a snapper 42.
  • the battery controller 8 activates the power circuit breaker 7 only when the higher-level controller 17 of the water sports device 3 communicates a correct locking of the removable battery 1, 2 in the battery receptacle 4.5 or when a charger, the removable battery 1, 2 unlocks.
  • the correct locking is detected by the higher-level control 1, 7 by means of limit switches 43,44 in the bolt receptacles 38,39.
  • the limit switches 43,44 can be, for example, magnetic switches or position switches.
  • Another position switch 45 registers the position of the rotary 46 of the locking mechanism 35th
  • the carrying handle 40 is for carrying and locking. This is connected to the locking mechanism 35. For waterproofness, it is provided with a round seal and additional felt ring. The felt ring keeps sand and coarse dirt away from the round seal. When folding the handle 40 he locks and remains in this position. With the index finger you can unlock it again.
  • the removable battery 1, 2 weighs less than 15 kg and can be carried by an individual
  • the removable battery 1, 2 has a further magnetic switch 13 which switches on the removable battery, in particular the battery controller 8 of the removable battery 1, 2.
  • the further magnetic switch 13 may also be a reed switch or a Hall-effect magnetic switch.
  • the battery controller 8 is activated by a swipe gesture with a magnet. A pulse of the magnetic switch 13 activates the battery controller 8.
  • the removable battery 1, 2 remains switched on, even if the magnet is removed again. For example, the removable battery 1, 2 may automatically shut down after a predefined period of inactivity.
  • the housing 6 has a housing body 48 and a lid 14.
  • the housing body 48 includes an extruded profile 47 and two side panels 49, 50.
  • the side parts 49,50 close the open end faces of the extruded profile 47.
  • the extruded profile On the underside, the extruded profile has cutouts 51 for two contact domes 52, 53 with the power contacts 10, 11 and a bottom plate 54.
  • the battery pack 7 can degas (degrade pressure) should denature a battery cell.
  • the housing 6 is torsionally rigid, waterproof and explosion-proof. All wetted components are corrosion resistant.
  • the dimensions of the complete removable battery 1, 2 amount to about 530 mm x 206 mm x 115 mm.
  • the housing body 48 tapers slightly down to create a self-locating fit.
  • the special power contacts 55,56 of the battery receptacle 4,5 are also self-identifying.
  • the battery receptacle 4, 5 of the water sports device 3 is designed to receive a corresponding replaceable battery 1, 2.
  • the battery receptacle 4, 5 has a corresponding first power contact 55, a corresponding second power contact 56 and a corresponding non-electrical communication interface 57.
  • the non-electrical communication interface 57 of the battery receptacle 4.5 is an optical interface. Specifically, in the embodiment shown, the non-electrical communication interface is an infrared transceiver.
  • the battery receptacle 4.5 comprises a magnet 34 which is designed to switch a magnetic switch 32, 33 of the replaceable battery 1, 2 when the replaceable battery 1, 2 is correctly seated in the battery receptacle 4, 5.
  • the seals 58, 59 of the battery receptacle 4, 5 and the seals 60, 61 of the replaceable battery 1, 2 form an outer sealing line and an inner sealing line between the battery receptacle 4, 5 and the replaceable battery 1, 2.
  • the dead weight of the replaceable battery 1, 2 facilitates a sufficient compression of the seals 58,59,61 at the onset.
  • the outer sealing line 61 seals an outer sealed volume 62 between the battery receptacle 4, 5 and the replaceable battery 1, 2 from ambient conditions.
  • the inner sealing line 58, 59 seals an inner sealed volume 63, 64 between the battery receptacle 4, 5 and the replaceable battery 1, 2 against the outer sealed volume 62.
  • the power contacts 10, 11, 55, 56 are arranged in the inner sealed volume 63, 64.
  • the power contacts 10,1 1 of the removable battery are arranged in the contact domes 52,53 of the removable battery 1, 2 and the power contacts 55,56 of the battery receptacle 4,5 on pedestal-like elevations 65,66 of the trough bottom of the battery receptacle 4,5.
  • the contact dome 52,53 therefore act as a diving bell for the power contacts 10, 1 1, 55,56.
  • the external water sensor 27, 28 of the replaceable battery 1, 2 is arranged such that it trips when water is present in the outer sealed volume 62. Specifically, the external water sensor 27,28 triggers when the water is so high that it extends in the inner sealed volume 63,64 substantially up to the power contacts 55,56 of the battery receptacle 4,5 on the base-like elevations 65,66 of the tub bottom would.
  • the power disconnector 9 serves as a switch on the positive pole 11 of the battery 1, 2. These switch states (ON / OFF) are realized with anti-serially switched MOSFETs. MOSFETs should always be cooled during operation. These are therefore mounted with the assembled board to the aluminum housing 47 to dissipate sufficient heat.
  • Replaceable battery is locked in the board or in the charging station.
  • Replaceable battery has no contact with water.
  • FIG. 4 shows a simplified sectional view through a contact dome 52, 53 of the replaceable battery 1, 2.
  • the battery holder 4.5 is formed as a tub with a tub bottom.
  • the battery holder 4.5 has two base-like elevations 65,66 in the tub bottom.
  • the threaded bushings 75 can be injected or laminated, for example, depending on the manufacturing method for the battery receptacle 4, 5.
  • an outer contact rail 77 is electrically conductively screwed. About the outer contact rails 77, the electrical energy provided by the removable battery can be removed.
  • each an inner contact rail 76 is arranged on the tops of the elevations 65,66.
  • the inner contact rail may be coated with a silver alloy to reduce corrosion.
  • On the inner contact rail 76 each one of the power contacts 55,56 is arranged.
  • the inner contact rail 76 has through-holes, so that (in this order) the power contact 55,56 by means of two screws 74 with the inner contact rail 76, the threaded bushing 75 and the outer contact rail 77 is electrically conductively screwed.
  • the power contacts 55,56 of the battery holder 4,5 are formed as a socket. They each have a plurality of floating and claw-like arranged contact tongues.
  • the reeds contain copper and are also coated with a silver alloy.
  • each a circumferential seal 58,59 is arranged. If there is some water in the battery receptacle 4,5, this is harmless due to the raised position of the power contacts 55,56.
  • the contact domes 52, 53 are essentially bell-shaped. At the lower open periphery of the Needlesdome 52,53 an annular thickening 67 is integrally arranged. The seal 58.59 on the foot is loaded with the dead weight of the battery 1, 2. The annular thickening 67 leads to a high surface pressure and a deep sinking into a corresponding elastic seal 58,59 at the foot of the survey 65,66. This leads to a particularly good seal.
  • the justifydome 52,53 are plastic moldings.
  • the power contacts 10, 1 1 of the removable battery are designed as solid tongue (plug).
  • the solid tongues 10, 1 1 extending in the contact domes 52,53 perpendicularly from the bottom of the removable batteries 1, 2 straight down.
  • a metallic counter-holder 71 is connected from the outside / top to the respective contact dome 52,53, in particular screwed.
  • the Kunststoffdome 52,53 have for this purpose integral threaded bushings.
  • the contact domes 52, 53 have a central opening in their dome. At the periphery of the opening, the interface between the respective contact dome 52,53 and the counter-holder 71 is sealed, for example by means of a corresponding O-ring 72.
  • the opening of the dome substantially corresponds to the shape of the mounting surface of the power contacts 10,11.
  • the power contacts 10.1 1 are accurately inserted into the opening of the dome and there to the corresponding counter-holder 71, eg by means of screws 69, attached.
  • the counter-holder has threaded blind holes 70 for this purpose.
  • a seal 73 is arranged between the respective mounting surface of the planteungsWalletei 0, 1 1 and the associated counter-holder 71.
  • the gasket 73 may be e.g. to trade an O-ring.
  • the respective power contact 10, 11 is electrically contacted, e.g. connected to the battery cell pack 7.
  • the power contacts 10, 1 1 even then easily replace when the interior of the removable battery is completely shed.
  • the interior of the removable batteries can be potted to improve the heat transfer and / or to protect the components in the removable battery against ingress of water.
  • the power contacts 10, 1 1 can be loaded up to 300A. They contain aluminum and are covered with a silver alloy. This makes them particularly corrosion resistant. The temperature of the power contacts 10, 1 1 is monitored by the battery controller 8.
  • the lid 14 projects on all sides over the housing body 48.
  • the removable battery 1, 2 has a profile seal 68.
  • the profile seal 68 is arranged on the circumference of the lid 14 and surrounds the lid 14.
  • the profile seal 68 has an outwardly facing first sealing lip 60.
  • the first sealing lip 60 is designed to repel dirt and spray.
  • the profile seal 68 has a downwardly directed second sealing lip 61.
  • the second sealing lip 61 is designed to seal the battery receptacle 4, 5 completely against water when the replacement battery 1, 2 inserted in the battery receptacle 4, 5 is completely sealed.

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Abstract

The present invention relates to a replaceable rechargeable battery (1, 2) for an electrically driven water sports device (3). The replaceable rechargeable battery has a sealed housing, a battery cell pack, a battery management system, a circuit breaker and two power contacts. The replaceable rechargeable battery is designed to supply energy to a drive unit of the water sports device via the power contacts. At least one of the power contacts is electrically coupled to the battery cell pack via the circuit breaker. The circuit breaker is designed to conduct only in an activated state so that the replaceable rechargeable battery is without current and voltage at the power contacts in both a basic state and in an error state. The battery management system is designed to activate the circuit breaker. The replaceable rechargeable battery further has a non-electrical communications interface, which is designed to couple the battery management system to a higher level control system of the water sports device. The invention further relates to a corresponding battery receptacle (4, 5) and to a water sports device (3) having a water receptacle (4, 5) and a replaceable rechargeable battery (1, 2).

Description

Wechselakku für ein elektrisch angetriebenes Wasserfahrzeug  Replaceable battery for an electrically driven watercraft
GEBIET DER ERFINDUNG FIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung betrifft einen Wechselakku für ein Wassersportgerät, eine Akkuaufnahme für den Wechselakku und ein Wassersportgerät mit einer Akkuaufnahme und einem Wechselakku.  The invention relates to a removable battery for a water sports device, a battery holder for the removable battery and a water sports device with a battery holder and a removable battery.
TECHNISCHER HINTERGRUND  TECHNICAL BACKGROUND
Schon vor vielen Jahren hat es Bemühungen gegeben, Wassersportgeräte zu entwickeln, die nicht von äußeren Bedingungen wie der Windstärke oder dem Wellengang abhängig sind.  Many years ago, efforts were made to develop water sports equipment that did not depend on external conditions such as wind force or waves.
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.  In the field of surfboards, therefore, there was already the idea to drive them with a motor. Surfboards with an internal combustion engine, as known from the documents US3262413A and US3324822A, could not prevail due to the noise and the sensitive technology. Initial efforts to electrically powered surfboards, as described in US3536025A, were doomed to failure due to insufficient battery technology, particularly in terms of low energy density and poor high current capability.
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.  Only relatively recently has the current battery technology made the development of electrically powered water sports equipment more attractive. Some of these developments are shown in W0002017153338A1, W0002011 100654A2 and US020150357845A1.
Es lässt sich jedoch feststellen, dass die bestehenden Lösung jeweils noch diverse Nachteile aufweisen und viele Kompromisse eingehen mussten.  However, it can be said that the existing solution still has several disadvantages and many compromises had to be made.
BESCHREIBUNG DESCRIPTION
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. It is an object of the invention to provide an improved replacement battery for a water sports device. It is a further object of the invention to provide an improved battery holder for the removable battery and a water sports device to provide the battery holder and the removable battery. Other objects will become apparent from the following description.
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.  In the present context, a water sports device is a watercraft for, for example, one to two possibly more people. The water sports device can be an electrically powered surfboard. A removable battery is inserted into a battery holder of the water sports device.
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. The removable battery has a sealed housing, a battery pack, a battery controller, a circuit breaker, a first power contact, and a second power contact. The removable battery is set up to supply power to a drive unit of the water sports device via the power contacts.
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.  In one aspect, the poles of the battery pack may be connected to the power contacts. One of the power contacts can be electrically coupled via the power circuit breaker to a pole of the battery pack, in particular the positive pole. The power circuit breaker may be configured to switch through only in an activated state. The replacement battery is thus in a ground state and in the event of a fault at the power contacts current and voltage. Even if you touch the power contacts, this is safe (no electric shock). Also, it does not cause a short circuit when the removable battery gets wet.
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.  The battery controller may be configured to enable the power circuit breaker. The circuit breaker can be controlled by the battery controller. Thus, the power circuit breaker only turns on when it is activated by the battery controller.
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. According to another aspect, the removable battery may have a non-electrical communication interface. The non-electrical communication interface may be configured to communicatively couple the battery control with a higher-level controller of the water sports device or with a superordinate controller of a charger. A non-electrical communication interface in the present context is an interface for transmitting information (data transmission) between two physical systems in which the information carrier is not a modulated electrical current. In other words, a non-electrical communication interface is one Interface for transmitting information whose information carrier is a modulated electromagnetic wave, for example. A non-electrical communication interface includes a transmitter and a receiver, wherein transmitter (or transceiver) and receiver (or transceiver) are galvanically decoupled on the transmission path.
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. In an advantageous embodiment, the non-electrical communication interface may be an optical interface and, for example, an infrared transceiver. Alternatively, the non-electrical interface may be, for example, a radio interface or an inductive interface.
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. The data transmission of the non-electrical interface is not disturbed by entering leak water. Advantageously, the removable battery only have the two power contacts and no further electrical interfaces on the housing. Since there are no more metallic contacts exposed, points of attack for corrosion are reduced.
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. In accordance with another aspect, the removable battery may include one or more temperature sensors. A temperature sensor can measure the temperature in or on the battery pack. A temperature sensor can measure the temperature in or at the circuit breaker. One temperature sensor each can measure the temperature in or at the power contacts. The battery controller may activate the circuit breaker only if the temperature measured is below a corresponding predefined limit temperature. Due to the continuous temperature monitoring at critical points of the system, faults are detected early.
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. In another aspect, the removable battery may include an internal water sensor that registers water within the housing. The battery controller can (only) activate the circuit breaker if the internal water sensor does not register water. An internal water sensor can be arranged, for example, in the area under the lid, in particular in the vicinity of a display module.
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. In another aspect, the removable battery may include an external water sensor. The external water sensor can register water outside the housing. The battery controller can (only) then activate if the external water sensor does not register water. The external water sensor may be disposed in the housing so as to register when there is water in a normally sealed area outside the housing. The normally sealed area may be the volume between the battery receptacle and the removable battery. Advantageously, in each case an external water sensor can be arranged on the two end faces of the replaceable battery. In this way, a flooding is detected in good time and avoided by water short circuit.
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. In accordance with another aspect, the removable battery may include a magnetic switch. The magnetic switch can be triggered by a corresponding magnet with correct fit of the removable battery in a rechargeable battery. The magnet can be arranged in or behind the wall of the battery holder. The magnetic switch can be a reed switch. Alternatively, the magnetic switch may be, for example, a Hall effect magnetic switch. The battery controller can (only) activate the circuit breaker when the magnetic switch indicates the correct fit of the removable battery in the battery holder. In this way it can be avoided that the water sports device is operated despite a faulty seat of the removable battery. In this way it is ensured that the contacting of the power contacts is made as intended.
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. According to another aspect, the removable battery may have a locking mechanism. The locking mechanism can be designed to lock the removable battery safely in the battery holder. The locking mechanism may comprise locking bolts which engage in corresponding bolt receptacles in the battery holder. The locking bolts can be retracted by a turn on a (foldable) handle of the removable battery in the removable battery. In the extended state, the locking bolts can be locked in that the handle is folded into a corresponding trough. The handle can be held in the folded state of a snapper. The battery controller can (only) activate the power circuit breaker if the higher-level controller of the water sports device communicates a correct locking of the removable battery in the battery holder or if a charger unlocks the removable battery. The correct locking can be recognized by the higher-level control via limit switches in the bolt receptacles. The limit switches may be, for example, magnetic switches or position switches.
Durch diesen Aspekt wird vermieden, dass der Wechselakku bei einem Fahrmanöver oder einem Sturz aus der Akkuaufnahme rutscht und gegebenenfalls sogar untergeht. This aspect prevents the replaceable battery from slipping out of the rechargeable battery holder during a driving maneuver or falling and possibly even disappearing.
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. According to a further aspect, the removable battery can have a further magnetic switch. The further magnetic switch can be designed to switch on the removable battery, in particular the battery control of the removable battery. The further magnetic switch can also be a reed switch or a Hall-effect magnetic switch. A pulse from the magnetic switch can activate the battery control. As a result, the battery control can be activated by a swipe gesture with a magnet. The removable battery can then be configured to remain on even if the magnet is removed afterwards. The magnet may be a magnet on an emergency stop ripcord. For example, the removable battery may automatically shut down after a predefined period of inactivity.
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. In another aspect, the housing may include a housing body and a lid. The housing body can be formed with an extruded profile and two side panels. The side parts can close the open end faces of the extruded profile. At the bottom, the extruded profile can have cutouts for two contact domes with the power contacts and a bottom plate. About the bottom plate, the battery pack can exhaust (overpressure decrease), should a battery cell explode.
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. The lid can overhang the housing body on all sides. The removable battery can have a profile seal. The profile seal can be arranged on the circumference of the lid and engage around the lid. The profile seal may have an outwardly facing first sealing lip. The first sealing lip may be formed to repel dirt and spray. The profile seal may have a downwardly directed second sealing lip. The second sealing lip can be designed to completely seal the battery holder against water when the replacement battery is inserted into the battery holder. The contact domes may be formed substantially bell-shaped. The power contacts of the removable battery can each extend from above into one of the contact domes. Advantageously, the power contacts of the replaceable battery can be potted respectively with the associated contact dome or, more advantageously, can be connected interchangeably thereto. The power contacts of the removable battery can be designed as a solid tongue (as a plug). The contact domes may be sealed against the power contacts. The statements "from above", "from below" etc. refer to the normal installation situation, ie in the latched state and without that the water sports device or the removable battery would be tilted relative to a reference system. If you hold the removable battery on the handle in your hand, the lid is up and the bottom bottom.
Es wird weiterhin eine Akkuaufnahme eines Wassersportgeräts für einen Wechselakku (insbesondere den hierin beschriebenen Wechselakku) bereitgestellt. There is further provided a battery receptacle of a water sports device for a removable battery (in particular the replaceable battery described herein).
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. In one aspect, the battery receptacle may include a first power contact, a second power contact, and / or a non-electrical communication interface. The battery receptacle, the first power contact, the second power contact and / or the non-electrical communication interface correspond advantageously to the corresponding components of the removable battery. Advantageously, the non-electrical communication interface of the battery holder can be an optical interface. For example, the non-electrical communication interface may be an infrared transceiver.
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. In another aspect, the battery receptacle may include one or more magnets. The magnets can be designed and arranged to switch one or more magnetic switch of the removable battery with correct fit of the removable battery in the battery holder.
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. According to a further aspect, the battery receptacle may be formed as a tub with a tub bottom. The battery holder can have two socket-like elevations in the bottom of the tank. In each case one of the power contacts can be arranged on the elevations. At the foot of the surveys each may be arranged a circumferential seal. The power contacts of the battery holder can be designed as a socket. You can each have a plurality of have floating and claw-like arranged contact tongues. This aspect provides self-locating power contacts for an easy-to-use plug & play removable battery.
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. There is further provided a water sports device having at least one battery receptacle and at least one removable battery according to one or more features and / or aspects of the present description.
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. According to one aspect, the seals of the battery holder and the seals of the removable battery can form an outer sealing line and an inner sealing line between the battery holder and the removable battery. The outer sealing line can seal an outer sealed volume between the battery receptacle and the removable battery against environmental conditions. The inner seal line may seal an inner sealed volume between the battery receptacle and the removable battery against the outer sealed volume. The power contacts may be located in the inner sealed volume.
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.According to a further aspect, the power contacts of the replaceable battery in the contact domes of the replaceable battery and the power contacts of the battery receptacle can be arranged on base-like elevations of the tub base of the battery receptacle. The contact dome can therefore act like a diving bell for the power contacts. The enclosed air cushion prevents the inner sealed volume from filling up with water.
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 According to a further aspect, the external water sensor of the replaceable battery may be arranged such that it triggers when water is in the outer sealed volume. In particular, the external water sensor can trigger when the water is so high that it would extend in the inner sealed volume substantially up to the power contacts of the battery receptacle on the base-like elevations of the tub bottom. In this way, penetrating water can be detected long before the function of the drive is impaired. DESCRIPTION OF THE FIGURES
Im Folgenden werden die Merkmale und Aspekte der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, dabei zeigt  The features and aspects of the invention will be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments and with reference to the figures, in which: FIG
Figur 1 eine vereinfachte perspektivische Darstellung eines Wassersportgeräts,  FIG. 1 shows a simplified perspective view of a water sports device,
Figur 2 eine vereinfachte perspektivische Explosionszeichnung eines Wechselakkus für ein Wassersportgerät,  FIG. 2 shows a simplified perspective exploded view of a replaceable battery for a water sports device,
Figur 3 eine vereinfachte schematische Darstellung eines elektrisch angetriebenen Wassersportgeräts,  3 is a simplified schematic representation of an electrically powered water sports equipment,
Figur 4 eine vereinfachte Schnittdarstellung durch einen Kontaktdom des Wechselakkus,  FIG. 4 shows a simplified sectional representation through a contact dome of the replaceable battery,
Figur 5 eine vereinfachte Schnittdarstellung durch den Wechselakku im Bereich der oberen Abdichtung.  Figure 5 is a simplified sectional view through the removable battery in the upper seal.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG  DETAILED DESCRIPTION
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.  1 shows a simplified perspective view of a water sports device 3. The water sports device 3 is a watercraft for usually one to two, possibly even more people. Specifically, it is in the water sports device 3, for example, an electrically powered surfboard.
In einer Akkuaufnahme 4 wird ein Wechselakku 1 eingesetzt. Ein baugleicher zweiter Wechselakku 2 wird in eine entsprechende zweite Akkuaufnahme 5 eingesetzt.  In a battery holder 4, a removable battery 1 is used. A structurally identical second removable battery 2 is inserted into a corresponding second battery holder 5.
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. The removable battery 1 can be exchanged if the surfboard 3 is in the water. The opening of the battery holder 4 is above the waterline. Nevertheless, it can happen that in the receptacle 4 for the removable battery 1 enters water. Up to a certain amount of water this does not affect the functionality of the exchange battery system. Only when water is relatively high in the battery holder 4, the battery 1 can not be used. This robust construction of the removable battery 1 can also be used advantageously by landlords. The users or landlords do not have to carry the surfboard out of the water after driving, but can take out and replace the replaceable batteries 1, 2. Figures 2 and 3 show a simplified perspective exploded view of a removable batteries 1, 2 for an electrically powered water sports equipment 3, and a simplified schematic representation of an electrically powered water sports equipment 3 with two battery receptacles 4.5 and two series-connected removable batteries 1, 2nd The figures are described together.
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. The removable battery 1, 2 has a sealed housing 6, a battery pack 7, a battery controller 8, a power disconnect switch 9, a first power contact 10 and a second power contact 1 1.
Der Wechselakku 1 ,2 ist eingerichtet, eine Antriebseinheit 12 des Wassersportgeräts 3 über die Leistungskontakte 10,1 1 mit Energie zu versorgen.The removable battery 1, 2 is set up to supply a drive unit 12 of the water sports device 3 with energy via the power contacts 10, 1.
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. The battery pack 7 is formed from a plurality of cell strands connected in parallel. Each cell string comprises a plurality of serially connected battery cells. In the embodiment shown, the battery pack is formed from six battery cell strings connected in parallel, each with twelve series-connected lithium-ion cells. The battery cells are type 18650 lithium-ion cells. The prefabricated battery pack 7 is potted with a good heat-conducting resin to protect it from water. In the exemplary embodiment shown, the battery pack 7 has a nominal voltage of approximately 43V. The battery capacity is about 19Ah. This corresponds to approx. 830 Wh. The maximum continuous discharge current is approx. 180A. A short-term pulse current is a maximum of approx. 480A. The replacement battery 1, 2 is thus high current capable and is in the power class of about 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.  The cell voltages and temperature are monitored by the battery controller 8 during operation. In the event of an error, the user is informed via an LED bar 12 in the upper cover and switches off in critical cases (for example, in the event of overload). The LED display 12 provides information about the remaining charge of the battery pack 7 and signals the user in case of error, the error or fault or the type of error / fault via a light code.
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. Under the LED display 12 is also the start-up mechanism 13 which turns on the removable battery 1, 2. The power switch 13 is turned on with a magnet. Preferably, the emergency stop magnet can be used by the control line. Thus, no mechanical switch or button is needed at harsh environmental conditions could be damaged. The power switch 13 is located under the cover 14 and is completely protected from water or other influences.
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.  The poles of the battery pack 7 are connected to the power contacts 10,1 1. One of the power contacts 1 1 is electrically coupled via the power disconnect switch 9 with a pole, here with the positive pole of the battery cell pack 7.
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. The power disconnect switch 9 is designed to switch on only in an activated state. The removable battery 1, 2 is thus in a ground state and in the event of a fault on the power contacts 10, 1 1 current and voltage. In other words, in the ground state and also in the event of a fault, there is no voltage at the power contacts 10, 11. Even if you touch the power contacts 10, 1 1, this can not lead to electric shock.
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.  The battery controller 8 is set up to activate the power disconnect switch 9. The power circuit breaker 9 is driven by the battery controller 8. The power circuit breaker 9 only turns on when it is activated by the battery controller 8.
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.  In the event of a short circuit or overload during operation, a fuse 15 is connected in front of the positive power plug 1 1 for protection. This fuse 15 is interchangeable in case of maintenance.
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. The removable battery 1, 2 has a non-electrical communication interface 16. The non-electrical communication interface 16 is designed to communicate the battery controller 8 communicatively with a higher-level controller 17 of the water sports device 3 or with a superordinate controller of a charger.
Die nicht-elektrische Kommunikationsschnittstelle 16 ist eine optische Schnittstelle. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die nicht-elektrische Kommunikationsschnittstelle 16 ein Infrarottransceiver. The non-electrical communication interface 16 is an optical interface. In the exemplary embodiment shown, the non-electrical communication interface 16 is an infrared transceiver.
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. The running through the communication interface 16 communication between higher-level controller 17 and battery control 8 allows the monitoring of the battery voltage, the temperature of battery 7, motor, motor driver 19 and Board 3, and detects a possible water leakage in battery 1, 2 or board. 3 In addition to the two power contacts 10, 1 1, the removable battery 1, 2 no further electrical interfaces on the housing 6.
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. The removable battery 1, 2 has a plurality of temperature sensors 20-23. A temperature sensor measures the temperature in or on the battery cell pack. A temperature sensor measures the temperature in or at the power disconnect switch. A temperature sensor measures the temperature in or at the power contacts 10, 1. The battery controller 8 activates the power disconnect switch 9 only if the respective measured temperature is below a corresponding predefined limit temperature.
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. The removable battery 1, 2 has an internal water sensor 25, 26, which registers water within the housing 6. The battery controller 8 activates the power disconnect switch 9 only when the internal water sensor 25, 26 does not register any water. An internal water sensor 25 is arranged in the area under the cover 14, in particular near the display module 12. Another internal water sensor 26 may be arranged in the lower region of the replaceable battery 1, 2.
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. The battery controller 8 can signal the user the battery voltage or possible errors and parameters via a display module 12, in particular an LED strip. Advantageously, the user is signaled an error so early that the water sports device 3 or its drive train is still roadworthy enough to leave the water.
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. The removable battery 1, 2 has an external water sensor 27,28. The external water sensor 27, 28 registers water outside the housing 6. The battery controller 8 activates the circuit breaker 7 only when the external water sensor 27, 28 detects no water. The external water sensor 27, 28 is arranged in the housing 6 so that it registers when water is present in a normally sealed area 29 outside the housing 6. The normally sealed area 29 is the volume between the trough of the battery receptacle 4, 5 and the replaceable battery 1, 2. Advantageously, in each case an external water sensor 2, 7, 28 is arranged on the two end faces 30, 31 of the replaceable battery 1, 2. The removable battery 1, 2 has a magnetic switch 32,33. The magnetic switch 32, 33 is triggered by a corresponding magnet 34 when the replaceable battery 1, 2 is seated correctly in a battery receptacle 4, 5. The magnet 34 is arranged in or behind the wall of the battery receptacle 4.5. The magnetic switch 32, 33 is a reed switch. Alternatively, the magnetic switch 32, 33 may be, for example, a Hall effect magnetic switch. The battery controller 8 activates the power disconnect switch 9 only when the magnetic switch 32, 33 signals the correct seat of the replaceable battery 1, 2 in the battery holder 4, 5.
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. The removable battery 1, 2 has a locking mechanism 35. The locking mechanism 35 securely locks the removable battery 1, 2 in the battery holder 4.5. The locking mechanism 35 comprises locking bolts 36, 37 which engage in corresponding bolt receptacles 38, 39 in the battery receptacle 4, 5. The locking bolts 36,37 are retracted by a rotation of the folding handle 40 in the removable battery 1, 2. In the extended state, the locking bolts 36, 37 are locked in that the handle 40 is folded into a corresponding recess 41. The handle 40 is held in the folded state by a snapper 42. The battery controller 8 activates the power circuit breaker 7 only when the higher-level controller 17 of the water sports device 3 communicates a correct locking of the removable battery 1, 2 in the battery receptacle 4.5 or when a charger, the removable battery 1, 2 unlocks. The correct locking is detected by the higher-level control 1, 7 by means of limit switches 43,44 in the bolt receptacles 38,39. The limit switches 43,44 can be, for example, magnetic switches or position switches. Another position switch 45 registers the position of the rotary 46 of the locking mechanism 35th
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. In other words, in the middle of the replaceable battery 1, 2, a sufficiently large screw cap 46 with a folding and unfoldable handle 40, the insertion of the replaceable battery 1, 2 with only a handle by turning two movable locking bolts 36,37 Stainless steel V4A retracts into the battery 1, 2. After inserting the removable battery 1, 2, the bolts 36,37 are moved out again by turning the handle 40 and thus lock the removable battery 1, 2 in the battery holder 4.5. The foldable Handle 40 of the rotary closure 46 is then fixed in a clamping recess 41, to prevent inadvertent release of the battery 1, 2.
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. The carrying handle 40 is for carrying and locking. This is connected to the locking mechanism 35. For waterproofness, it is provided with a round seal and additional felt ring. The felt ring keeps sand and coarse dirt away from the round seal. When folding the handle 40 he locks and remains in this position. With the index finger you can unlock it again.
Der Wechselakku 1 ,2 wiegt weniger als 15 kg und kann von einer Einzelperson getragen werden The removable battery 1, 2 weighs less than 15 kg and can be carried by an individual
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. The removable battery 1, 2 has a further magnetic switch 13 which switches on the removable battery, in particular the battery controller 8 of the removable battery 1, 2. The further magnetic switch 13 may also be a reed switch or a Hall-effect magnetic switch. The battery controller 8 is activated by a swipe gesture with a magnet. A pulse of the magnetic switch 13 activates the battery controller 8. The removable battery 1, 2 remains switched on, even if the magnet is removed again. For example, the removable battery 1, 2 may automatically shut down after a predefined period of inactivity.
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. The housing 6 has a housing body 48 and a lid 14. The housing body 48 includes an extruded profile 47 and two side panels 49, 50. The side parts 49,50 close the open end faces of the extruded profile 47. On the underside, the extruded profile has cutouts 51 for two contact domes 52, 53 with the power contacts 10, 11 and a bottom plate 54. About the bottom plate 54, the battery pack 7 can degas (degrade pressure) should denature a battery cell.
Das Gehäuse 6 ist verwindungssteif, wasserdicht und explosionsgeschützt. Sämtliche Komponenten mit Wasserkontakt sind korrosionsbeständig. The housing 6 is torsionally rigid, waterproof and explosion-proof. All wetted components are corrosion resistant.
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. The dimensions of the complete removable battery 1, 2 amount to about 530 mm x 206 mm x 115 mm. The housing body 48 tapers slightly down to create a self-locating fit. The special power contacts 55,56 of the battery receptacle 4,5 are also self-identifying.
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. The battery receptacle 4, 5 of the water sports device 3 is designed to receive a corresponding replaceable battery 1, 2. The battery receptacle 4, 5 has a corresponding first power contact 55, a corresponding second power contact 56 and a corresponding non-electrical communication interface 57.
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. The non-electrical communication interface 57 of the battery receptacle 4.5 is an optical interface. Specifically, in the embodiment shown, the non-electrical communication interface is an infrared transceiver.
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. The battery receptacle 4.5 comprises a magnet 34 which is designed to switch a magnetic switch 32, 33 of the replaceable battery 1, 2 when the replaceable battery 1, 2 is correctly seated in the battery receptacle 4, 5.
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. The seals 58, 59 of the battery receptacle 4, 5 and the seals 60, 61 of the replaceable battery 1, 2 form an outer sealing line and an inner sealing line between the battery receptacle 4, 5 and the replaceable battery 1, 2.
Das Eigengewicht des Wechselakkus 1 ,2 erleichtert beim Einsetzen eine ausreichende Komprimierung der Dichtungen 58,59,61 . The dead weight of the replaceable battery 1, 2 facilitates a sufficient compression of the seals 58,59,61 at the onset.
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. The outer sealing line 61 seals an outer sealed volume 62 between the battery receptacle 4, 5 and the replaceable battery 1, 2 from ambient conditions. The inner sealing line 58, 59 seals an inner sealed volume 63, 64 between the battery receptacle 4, 5 and the replaceable battery 1, 2 against the outer sealed volume 62. The power contacts 10, 11, 55, 56 are arranged in the inner sealed volume 63, 64.
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. The power contacts 10,1 1 of the removable battery are arranged in the contact domes 52,53 of the removable battery 1, 2 and the power contacts 55,56 of the battery receptacle 4,5 on pedestal-like elevations 65,66 of the trough bottom of the battery receptacle 4,5. The contact dome 52,53 therefore act as a diving bell for the power contacts 10, 1 1, 55,56. The external water sensor 27, 28 of the replaceable battery 1, 2 is arranged such that it trips when water is present in the outer sealed volume 62. Specifically, the external water sensor 27,28 triggers when the water is so high that it extends in the inner sealed volume 63,64 substantially up to the power contacts 55,56 of the battery receptacle 4,5 on the base-like elevations 65,66 of the tub bottom would.
Zusammenfassend kann folgendes gesagt werden:  In summary, the following can be said:
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.  The power disconnector 9 serves as a switch on the positive pole 11 of the battery 1, 2. These switch states (ON / OFF) are realized with anti-serially switched MOSFETs. MOSFETs should always be cooled during operation. These are therefore mounted with the assembled board to the aluminum housing 47 to dissipate sufficient heat.
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:  In the off state, no voltage is applied to the power contacts 10.1 1 by the power disconnect switch 9 and you can not get an electric shock. The circuit breaker 9 only turns on when all required parameters are met. The parameters are detected by the battery controller 8 and evaluated. The required parameters are:
Akkutemperatur im Sollbereich  Battery temperature in the nominal range
Fährbetrieb: < 65°C  Ferry operation: <65 ° C
Ladebetrieb: < 45°C  Charging mode: <45 ° C
Akkuspannung im Sollbereich: 50,4 - 24 VDC.  Battery voltage in the nominal range: 50.4 - 24 VDC.
Zellenspannung im Sollbereich: 4,2 - 2,0 VDC.  Cell voltage in the nominal range: 4.2 - 2.0 VDC.
Wechselakku ist im Board verriegelt oder in der Ladestation.  Replaceable battery is locked in the board or in the charging station.
Wechselakku hat keinen Kontakt mit Wasser.  Replaceable battery has no contact with water.
Temperatur der Leistungsstecker: < 80°C.  Temperature of the power connectors: <80 ° C.
Temperatur des Leistungstrennschalters: < 80°C.  Temperature of the circuit breaker: <80 ° C.
Kein Kurzschluss am Ausgang.  No short circuit at the output.
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.  If the user accidentally put the battery 1, 2 in the water, no short circuit can occur because the voltage is only switched on when the battery 1, 2 is inserted into the battery holder 4.5 and all the required parameters are given.
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. FIG. 4 shows a simplified sectional view through a contact dome 52, 53 of the replaceable battery 1, 2. The battery holder 4.5 is formed as a tub with a tub bottom. The battery holder 4.5 has two base-like elevations 65,66 in the tub bottom.
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. Under or in the survey 65,66 two threaded bushes 75 are fixed. The threaded bushings 75 can be injected or laminated, for example, depending on the manufacturing method for the battery receptacle 4, 5. On the undersides of the threaded bushes 75, an outer contact rail 77 is electrically conductively screwed. About the outer contact rails 77, the electrical energy provided by the removable battery can be removed.
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. On the tops of the elevations 65,66 each an inner contact rail 76 is arranged. The inner contact rail may be coated with a silver alloy to reduce corrosion. On the inner contact rail 76 each one of the power contacts 55,56 is arranged. The inner contact rail 76 has through-holes, so that (in this order) the power contact 55,56 by means of two screws 74 with the inner contact rail 76, the threaded bushing 75 and the outer contact rail 77 is electrically conductively screwed.
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. The power contacts 55,56 of the battery holder 4,5 are formed as a socket. They each have a plurality of floating and claw-like arranged contact tongues. The reeds contain copper and are also coated with a silver alloy.
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. At the foot of the surveys 65,66 each a circumferential seal 58,59 is arranged. If there is some water in the battery receptacle 4,5, this is harmless due to the raised position of the power contacts 55,56.
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. The contact domes 52, 53 are essentially bell-shaped. At the lower open periphery of the Kontaktdome 52,53 an annular thickening 67 is integrally arranged. The seal 58.59 on the foot is loaded with the dead weight of the battery 1, 2. The annular thickening 67 leads to a high surface pressure and a deep sinking into a corresponding elastic seal 58,59 at the foot of the survey 65,66. This leads to a particularly good seal. The Kontaktdome 52,53 are plastic moldings. The power contacts 10, 1 1 of the removable battery are designed as solid tongue (plug). The solid tongues 10, 1 1 extending in the contact domes 52,53 perpendicularly from the bottom of the removable batteries 1, 2 straight down.
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. A metallic counter-holder 71 is connected from the outside / top to the respective contact dome 52,53, in particular screwed. The Kontaktdome 52,53 have for this purpose integral threaded bushings. The contact domes 52, 53 have a central opening in their dome. At the periphery of the opening, the interface between the respective contact dome 52,53 and the counter-holder 71 is sealed, for example by means of a corresponding O-ring 72. The opening of the dome substantially corresponds to the shape of the mounting surface of the power contacts 10,11. The power contacts 10.1 1 are accurately inserted into the opening of the dome and there to the corresponding counter-holder 71, eg by means of screws 69, attached. The counter-holder has threaded blind holes 70 for this purpose. By the threaded blind holes 70 leaks are avoided. Between the respective mounting surface of the Leistungsungskontaktei 0, 1 1 and the associated counter-holder 71, a seal 73 is arranged. The gasket 73 may be e.g. to trade an O-ring.
Über den entsprechenden Gegenhalter 71 wird der jeweilige Leistungskontakt 10, 1 1 elektrisch kontaktiert, z.B. mit dem Akkuzellenpack 7 verbunden. Via the corresponding counter-holder 71, the respective power contact 10, 11 is electrically contacted, e.g. connected to the battery cell pack 7.
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. Due to the construction described, the power contacts 10, 1 1 even then easily replace when the interior of the removable battery is completely shed. The interior of the removable batteries can be potted to improve the heat transfer and / or to protect the components in the removable battery against ingress of water.
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. The power contacts 10, 1 1 can be loaded up to 300A. They contain aluminum and are covered with a silver alloy. This makes them particularly corrosion resistant. The temperature of the power contacts 10, 1 1 is monitored by the battery controller 8.
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. If the massive tongue 10, 1 1 inserted into a power contact 55,56 of the battery receptacle 4,5, support the contact tongues inside the female power contact 55,56 of the battery receptacle 4,5 against the inner contact rail 76 from. Due to the arrangement of the power contacts 10,1 1 at the opposite ends (end faces) of the removable battery 1, 2, the power contacts 10, 11, 55,56 are placed far apart. This additionally reduces the risk of a short circuit due to water ingress. 5 shows a simplified sectional view through the removable battery 1, 2 in the region of the upper seal.
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. The lid 14 projects on all sides over the housing body 48. The removable battery 1, 2 has a profile seal 68. The profile seal 68 is arranged on the circumference of the lid 14 and surrounds the lid 14. The profile seal 68 has an outwardly facing first sealing lip 60. The first sealing lip 60 is designed to repel dirt and spray. The profile seal 68 has a downwardly directed second sealing lip 61. The second sealing lip 61 is designed to seal the battery receptacle 4, 5 completely against water when the replacement battery 1, 2 inserted in the battery receptacle 4, 5 is completely sealed.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Wechselakku für ein elektrisch angetriebenes Wassersportgerät, insbesondere für ein elektrisches Surfbrett, wobei der Wechselakku ein abgedichtetes Gehäuse, ein Akkuzellenpack, eine Akkusteuerung, einen Leistungstrennschalter, einen ersten Leistungskontakt und einen zweiten Leistungskontakt umfasst, wobei der Wechselakku eingerichtet ist, eine Antriebseinheit des Wassersportgeräts über die Leistungskontakte mit Energie zu versorgen, wobei zumindest einer der Leistungskontakte über den Leistungstrennschalter mit dem Akkuzellenpack elektrisch gekoppelt ist, wobei der Leistungstrennschalter eingerichtet ist, nur in einem aktivierten Zustand durchzuschalten, sodass der Wechselakku in einem Grundzustand und in einem Fehlerfall an den Leistungskontakten ström- und spannungslos ist, und wobei die Akkusteuerung eingerichtet ist, den Leistungstrennschalter zu aktivieren, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselakku weiterhin eine nicht- elektrische Kommunikationsschnittstelle aufweist, die eingerichtet ist, die Akkusteuerung mit einer übergeordneten Steuerung des Wassersportgeräts oder mit einer übergeordneten Steuerung eines Ladegeräts kommunikativ zu koppeln. 1. Wechselakku for an electrically powered water sports equipment, in particular for an electric surfboard, wherein the removable battery comprises a sealed housing, a battery pack, a battery controller, a circuit breaker, a first power contact and a second power contact, wherein the Wechselakku is set up, a drive unit of the water sports equipment Powered via the power contacts, wherein at least one of the power contacts via the power circuit breaker is electrically coupled to the battery pack, the power circuit breaker is configured to turn on only in an activated state, so that the removable battery in a ground state and in case of failure on the power contacts Ström - And is de-energized, and wherein the battery control is set up to activate the power circuit breaker, characterized in that the removable battery further comprises a non-electrical communication interface t, which is adapted to communicatively couple the battery control with a higher level controller of the water sports device or with a superordinate controller of a charger.
2. Wechselakku nach Anspruch 1 , wobei die nicht-elektrische2. Wechselakku according to claim 1, wherein the non-electrical
Kommunikationsschnittstelle eine optische Schnittstelle, insbesondere ein Infrarottransceiver, ist. Communication interface is an optical interface, in particular an infrared transceiver is.
3. Wechselakku nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der3. Wechselakku according to one of the preceding claims, wherein the
Wechselakku neben den zwei Leistungskontakten keine weiteren elektrischen Schnittstellen am Gehäuse aufweist. Replacement battery next to the two power contacts has no other electrical interfaces on the housing.
4. Wechselakku nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der4. Wechselakku according to one of the preceding claims, wherein the
Wechselakku einen oder mehrere Temperatursensoren aufweist, und die Temperatursensoren eingerichtet sind, die Temperatur im/am Akkuzellenpack und/oder im/am Leistungstrennschalter und/oder in/an den Leistungskontakten zu messen, und wobei die Akkusteuerung den Leistungstrennschalter nur aktiviert, wenn die jeweils gemessene Temperatur unterhalb einer vordefinierten Grenztemperatur ist. Replacement battery has one or more temperature sensors, and the temperature sensors are set, the temperature in / on the battery pack and / or in / at the circuit breaker and / or in / at the power contacts, and wherein the battery controller activates the circuit breaker only when the measured temperature is below a predefined threshold temperature.
5. Wechselakku nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der5. Wechselakku according to one of the preceding claims, wherein the
Wechselakku zumindest einen internen Wassersensor aufweist, der ausgebildet ist, Wasser innerhalb des Gehäuses zu registrieren, und wobei die Akkusteuerung den Leistungstrennschalter nur aktiviert, wenn der interne Wassersensor kein Wasser registriert. Replacement battery has at least one internal water sensor, which is configured to register water within the housing, and wherein the battery control activates the power circuit breaker only if the internal water sensor registers no water.
6. Wechselakku nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der6. Wechselakku according to one of the preceding claims, wherein the
Wechselakku zumindest einen externen Wassersensor aufweist, der ausgebildet ist, Wasser außerhalb des Gehäuses zu registrieren, und wobei die Akkusteuerung den Leistungstrennschalter nur aktiviert, wenn der externe Wassersensor kein Wasser, insbesondere in einem normalerweise abgedichteten Bereich außerhalb des Gehäuses, registriert. Replacement battery has at least one external water sensor that is configured to register water outside of the housing, and wherein the battery control only activates the power disconnect switch when the external water sensor registers no water, especially in a normally sealed area outside the housing.
7. Wechselakku nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der7. Wechselakku according to one of the preceding claims, wherein the
Wechselakku zumindest einen Magnetschalter aufweist, der ausgebildet ist, bei korrektem Sitz des Wechselakkus in einer Akkuaufnahme des Wassersportgeräts oder des Ladegeräts durch einen Magnet in der Akkuaufnahme ausgelöst zu werden, und wobei die Akkusteuerung den Leistungstrennschalter nur aktiviert, wenn der Magnetschalter den korrekten Sitz des Wechselakkus in derReplacement battery has at least one magnetic switch which is designed to be triggered by a magnet in the battery holder with a correct fit of the removable battery in a battery holder of the water sports equipment or the charger, and wherein the battery control activates the circuit breaker only if the magnetic switch the correct fit of the removable battery in the
Akkuaufnahme signalisiert. Battery recording signaled.
8. Wechselakku nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der8. Wechselakku according to one of the preceding claims, wherein the
Wechselakku eine Verriegelungsmechanik aufweist, die ausgebildet ist, den Wechselakku sicher in der Akkuaufnahme zu verriegeln, wobei die Akkusteuerung den Leistungstrennschalter nur aktiviert, wenn die übergeordnete Steuerung des Wassersportgeräts eine korrekte Verriegelung des Wechselakkus in der Akkuaufnahme kommuniziert oder wenn ein Ladegerät den Wechselakku freischaltet. Replacement battery has a locking mechanism, which is designed to lock the removable battery safely in the battery holder, the battery control activates the circuit breaker only when the higher-level control of the water sports device communicates a correct locking the removable battery in the battery holder or when a charger unlocks the removable battery.
9. Wechselakku nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der9. Wechselakku according to one of the preceding claims, wherein the
Wechselakku einen Magnetschalter aufweist, der den Wechselakku, insbesondere die Akkusteuerung, einschaltet. Replacement battery has a magnetic switch that turns on the removable battery, especially the battery control.
10. Wechselakku nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Gehäuse einen Gehäusekorpus und einen Deckel aufweist, wobei der Deckel allseitig über den Gehäusekorpus übersteht und wobei ferner der Wechselakku eine Profildichtung aufweist; wobei die Profildichtung am Umfang des Deckels angeordnet ist und den Deckel umgreift; wobei die Profildichtung eine nach Außen weisende erste Dichtlippe aufweist, die ausgebildet ist, um Schmutz und Spritzwasser abzuweisen, und wobei die Profildichtung eine nach unten gerichtete zweite Dichtlippe aufweist, die ausgebildet ist, um bei eingesetztem Wechselakku die Akkuaufnahme vollständig gegen Wasser abzudichten. 10. Wechselakku according to one of the preceding claims, wherein the housing has a housing body and a lid, wherein the lid projects on all sides over the housing body and further wherein the removable battery has a profile seal; wherein the profile seal is arranged on the circumference of the lid and engages around the lid; wherein the profile seal has an outwardly facing first sealing lip which is designed to repel dirt and spray, and wherein the profile seal has a downwardly directed second sealing lip, which is designed to completely seal the battery holder against water when the replacement battery is inserted.
1 1 . Wechselakku nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Wechselakku zwei Kontaktdome aufweist, wobei die Kontaktdome im Wesentlichen glockenförmig sind, und wobei sich die Leistungskontakte des Wechselakkus jeweils von oben in einen der Kontaktdome hinein erstrecken, insbesondere wobei die Leistungskontakte als massive Zunge ausgebildet sind, und insbesondere wobei die Kontaktdome gegen die Leistungskontakte abgedichtet sind. 1 1. The removable battery according to claim 1, wherein the removable battery has two contact domes, wherein the contact domes are substantially bell-shaped, and wherein the power contacts of the removable battery each extend from above into one of the contact domes, in particular wherein the power contacts are formed as a solid tongue, and in particular, wherein the contact domes are sealed against the power contacts.
12. Akkuaufnahme eines Wassersportgeräts, ausgebildet, um einen Wechselakku nach einem der vorherigen Ansprüche aufzunehmen, wobei die Akkuaufnahme einen korrespondierenden ersten Leistungskontakt, einen korrespondierenden zweiten Leistungskontakt und eine korrespondierende nicht- elektrische Kommunikationsschnittstelle aufweist, insbesondere wobei die nicht-elektrische Kommunikationsschnittstelle eine optische Schnittstelle, vorzugsweise ein Infrarottransceiver, ist. insbesondere wobei die Akkuaufnahme einen Magneten umfasst, ausgebildet, um bei korrektem Sitz eines Wechselakkus in der Akkuaufnahme einen Magnetschalter des Wechselakkus zu schalten. 12. Battery housing of a water sports device, designed to accommodate a removable battery according to one of the preceding claims, wherein the battery receptacle has a corresponding first power contact, a corresponding second power contact and a corresponding non-electrical communication interface, in particular wherein the non-electrical communication interface is an optical interface, preferably an infrared transceiver. in particular wherein the battery holder comprises a magnet, designed to switch a magnetic switch of the removable battery with correct fit of a removable battery in the battery holder.
13. Akkuaufnahme nach Anspruch 12, wobei die Akkuaufnahme als Wanne mit einem Wannenboden ausgebildet ist, und wobei die Akkuaufnahme zwei sockelartige Erhebungen im Wannenboden ausweist, auf denen jeweils einer der Leistungskontakte angeordnet sind, insbesondere wobei am Fuß der Erhebungen jeweils eine umlaufende Dichtung angeordnet ist, und insbesondere wobei die Leistungskontakte jeweils eine Mehrzahl von schwimmend gelagerten und insbesondere klauenartig angeordneten Kontaktzungen aufweisen. 13. The battery holder according to claim 12, wherein the battery receptacle is formed as a trough with a tub bottom, and wherein the battery receptacle identifies two socket-like elevations in the tub bottom, on each of which one of the power contacts are arranged, in particular wherein at the foot of the elevations each a circumferential seal is arranged , and in particular wherein the power contacts each have a plurality of floatingly mounted and in particular claw-like arranged contact tongues.
14. Wassersportgerät mit einer Akkuaufnahme nach einem der Ansprüche 12 bis 13 und einem Wechselakku nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , insbesondere wobei die Dichtungen der Akkuaufnahme und die Dichtungen des Wechselakkus eine äußere Dichtlinie und eine innere Dichtlinie zwischen der Akkuaufnahme und dem Wechselakku ausbilden, insbesondere wobei die äußere Dichtlinie ein äußeres abgedichtetes Volumen zwischen der Akkuaufnahme und dem Wechselakku gegen Umgebungsbedingungen und die innere Dichtlinie ein inneres abgedichtetes Volumen zwischen der Akkuaufnahme und dem Wechselakku gegen das äußere abgedichtete Volumen abdichtet, insbesondere wobei die Leistungskontakte im inneren abgedichteten Volumen angeordnet sind, und insbesondere wobei die Leistungskontakte des Wechselakkus in Kontaktdomen des Wechselakkus und die Leistungskontakte der Akkuaufnahme auf sockelartigen Erhebungen des Wannenbodens der Akkuaufnahme angeordnet sind, sodass die Kontaktdome wie eine Tauchglocke für die Leistungskontakte wirken. 14. Water sports equipment with a battery holder according to one of claims 12 to 13 and a removable battery according to one of claims 1 to 11, in particular wherein the seals of the battery holder and the seals of the removable battery form an outer sealing line and an inner sealing line between the battery holder and the removable battery, in particular, wherein the outer seal line seals an outer sealed volume between the battery receptacle and the environmental change battery and the inner seal line seals an inner sealed volume between the battery receptacle and the removable battery against the outer sealed volume, particularly wherein the power contacts are disposed in the inner sealed volume, and in particular wherein the power contacts of the removable battery are arranged in contact domes of the removable battery and the power contacts of the battery holder on base-like elevations of the bottom of the battery holder, so that the contact dome like a diving bell f r act the power contacts.
15. Wassersportgerät nach Anspruch 14, wobei der externe Wassersensor des Wechselakkus derart angeordnet ist, dass er auslöst, wenn in dem äußeren abgedichteten Volumen Wasser steht, insbesondere wenn das Wasser einen Pegel erreicht, so dass es in dem inneren abgedichteten Volumen im Wesentlichen bis zu den Leistungskontakten der Akkuaufnahme auf den sockelartigen Erhebungen des Wannenbodens reicht. 15. The water sports device according to claim 14, wherein the external water sensor of the replaceable battery is arranged to trip when there is water in the outer sealed volume, especially when the water reaches a level such that it is substantially up to in the inner sealed volume reaches the power contacts of the battery holder on the base-like elevations of the tub bottom.
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