AT527027B1

AT527027B1 - Stationärer Energiespeicher

Info

Publication number: AT527027B1
Application number: ATA50237/2023A
Authority: AT
Original assignee: Miba Battery Systems Gmbh
Priority date: 2023-04-03
Filing date: 2023-04-03
Publication date: 2024-10-15
Also published as: EP4690359A1; WO2024207038A1; WO2024207039A1; EP4690360A1; AT527027A4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen stationären Energiespeicher (1) mit zumindest zwei übereinander gestapelten Batteriemodulen (2, 3), die eine Batterieanordnung (4) aufweisen, wobei eine Vielzahl von Zellen (5) mit zwei Polen in mehreren Zellenreihen (18, 19) nebeneinander angeordnet sind, so dass ein Pol einer Zelle (5) neben einem Pol einer benachbarten Zelle (5) liegt. Die Batterieanordnung (4) weist einen Zellenhalter (6) zur Aufnahme und Positionierung der Zellen (5) auf, wobei ein Batteriemodul (2, 3) eine Vielzahl von Verbindungselementen (20), die einen Pol einer Zelle (5) mit einem Pol einer benachbarten Zelle (5) verbinden, aufweist. Der Zellenhalter (6) weist eine erste und eine zweite Platte (8, 9) auf, die jeweils mit Öffnungen zur Aufnahme der Pole der Zellen (5) versehen sind und die durch zumindest zwei Tragelemente (10, 11) zueinander in einem Abstand gehalten sind, wobei der Abstand einer Längserstreckung (7) oder einem Teil der Längserstreckung (7) einer Zelle (5) entspricht. Am Zellenhalter (6) ist zumindest ein Stapelrand (14, 15) zur Aufnahme eines weiteren Zellenhalters (6) eines zweiten dazu gestapelten Batteriemoduls (2, 3) angeordnet.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen stationärer Energiespeicher mit zumindest zwei übereinander gestapelten Batteriemodulen.

[0002] Im Stand der Technik sind Energiespeichersysteme bekannt, in denen eine Vielzahl von Batteriezellen gestapelt angeordnet sind, um ein Batteriemodul zu bilden. Mehrere solcher Batteriemodule werden elektrisch miteinander verbunden, um ein Batteriesystem bzw. einen Energiespeicher zu erzeugen. In einem Verfahren zum Verbinden vieler Batteriezellen zu Batteriemodulen werden diese miteinander in Reihe geschaltet, wodurch ein dabei erhaltenes Energiespeichersystem eine sehr hohe Spannung aufweist.

[0003] Aus dem Dokument DE102019110697A1 ist ein Hochspannungs-Batterierack bekannt, in dem einzelne Batteriemodule in einem regalartigen Rahmen gehaltert sind und das über eine zentrale Racksteuerung gesteuert wird.

[0004] Aus der DE102007047652B4 ist ein Batteriegerät, insbesondere ein Batteriegerät mit separaten Batterieeinheiten, bei dem Lithiumbatterien mittels eines Trägers und leitender Leisten in paralleler Schaltung stehen, bekannt.

[0005] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der Energiespeicher für unterschiedliche Anwendungssituationen mit höherer Flexibilität hergestellt werden können.

[0006] Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst.

[0007] Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ein stationärer Energiespeicher mit zumindest zwei übereinander gestapelten Batteriemodulen, die zumindest eine Batterieanordnung aufweisen, wobei in der Batterieanordnung eine Vielzahl von Zellen mit zwei Polen an gegenüberliegenden Enden in mehreren Zellenreihen nebeneinander angeordnet sind, so dass ein Pol einer Zelle neben einem Pol einer benachbarten Zelle liegt. Die Batterieanordnung weist einen Zellenhalter zur Aufnahme und Positionierung der Zellen in einem gegenseitigen Abstand auf, wobei ein Batteriemodul eine Vielzahl von Verbindungselementen, die einen Pol einer Zelle mit einem Pol einer benachbarten Zelle verbinden, aufweist, und wobei zumindest ein Verbindungselement ein Blechteil ist, das eine erste Anzahl von Zellen parallel elektrisch leitend verbindet und diese wiederum mit einer zweiten Anzahl von parallel leitend miteinander verbunden Zellen seriell leitend verbindet.

Der Zellenhalter weist eine erste Platte und eine zweite Platte auf, die jeweils mit Öffnungen zur Aufnahme der Pole der Zellen versehen sind und die durch zumindest zwei Tragelemente zueinander in einem Abstand gehalten sind, wobei der Abstand einer Längserstreckung oder einem Teil der Längserstreckung einer Zelle entspricht. Am Zellenhalter ist zumindest ein Stapelrand zur Aufnahme eines weiteren Zellenhalters eines zweiten dazu gestapelten Batteriemoduls angeordnet. Dadurch wird eine gute Stabilität gegen ein Umkippen auch bei großer Stapelhöhe mehrerer aufeinandergestapelter Batteriemodule erreicht.

[0008] Bei einer vorteilhaften Ausbildung des Energiespeichers ist vorgesehen, dass der Stapelrand aus einen am gesamten oder einem Großteil des Umfangs des Zellenhalters umlaufenden Steg gebildet ist, welcher eine Stapelfläche ausbildet.

[0009] Der Zellenhalter wird bevorzugt durch ein einstückiges oder mehrstückiges Spritzgussteil gebildet, wobei das Spritzgussteil aus einem Kunststoff hergestellt ist.

[0010] Von Vorteil ist auch eine Weiterbildung des Energiespeichers, wonach der Zellenhalter einen Sockelabschnitt aufweist, der dazu eingerichtet ist innerhalb des Stapelrandes eines zweiten Zellenhalters einzugreifen. Dadurch wird eine komfortable Stapelbarkeit ermöglicht da ein Abstellen auf dem Stapelrand während des Zusammenbaus und kraftschonendes Verschieben bis in die richtige Stapelposition gewährleistet ist.

[0011] Durch die Ausbildung der Tragelemente durch Wandelemente, die in Stapelrichtung be

trachtet aus zueinander abgewinkelt angeordneten Segmenten bestehen oder bogenförmig ausgestaltet sind, wird eine hohe Eigensteifigkeit und mechanische Stabilität der Zellenhalter erreicht.

[0012] Vorteilhaft ist auch, dass die Zellen im Zellenhalter durch das Verbindungselement in ihrer Lage fixiert gehalten sind.

[0013] Die Ausbildung der Batterieanordnungen des Energiespeichers, wonach in einer einzelnen Zellenreihe von Zellen die Pole immer in die gleiche Richtung weisen und in zumindest einer benachbarten Zellenreihe die Pole immer in die dazu entgegengesetzte Richtung weisen, ermöglicht es Energiespeicher in unterschiedlichen Kombinationen von Kapazitäten und elektrischen Spannungen herstellen zu können.

[0014] Von Vorteil ist auch, wenn die Batterieanordnung eine gerade Anzahl von Zellenreihen aufweist und dadurch ein Anschluss an einer Seite der Batterieanordnung - in Stapelrichtung betrachtet - ermöglicht ist.

[0015] Die Weiterbildung des Energiespeichers, wobei das Verbindungselement ein Blechstanzteil ist, hat den Vorteil geringer Herstellungskosten.

[0016] Dabei ist auch von Vorteil, wenn das Verbindungselement mit den Polen der Zellen laserverschweißt ist und dadurch eine sehr gute und mechanisch stabile leitfähige Verbindung ausgebildet ist.

[0017] Die Ausführungsform des Energiespeichers, wonach der Zellenhalter ein Kuppelelement zu einer Wandkonsole für eine Wandmontage aufweist, hat den Vorteil einer erhöhten Betriebssicherheit.

[0018] Dabei ist es auch von Vorteil, wenn das Kuppelelement als Schienen- Schienenbackenverbindung, Schwalbenschwanzverbindung, Rast- oder Schnappverbindung ausgebildet ist.

[0019] Die Weiterbildung des Energiespeichers, wobei das Batteriemodul eine ein- oder mehrteilige Beplankung aufweist, die zur Abdeckung und zum Zugriffschutz am Zellenhalter angeordnet ist, und wobei für den Lastabtrag zu weiteren Batteriemodulen oder einer Montageplatte ausschließlich der Zellenhalter eingerichtet ist, verringert die Unfallgefahr.

[0020] Die Ausbildung des Energiespeichers, wonach jeweils zwei übereinander gestapelte Batteriemodule mittels zumindest einer Klammer sowohl elektrisch wie auch mechanisch miteinander verbunden sind, verringert die Anzahl unterschiedlicher Bauteile für dessen Herstellung und erhöht die Standsicherheit der übereinander gestapelten Batteriemodule.

[0021] Vorteilhaft ist auch, wenn die Klammer ein Teil der Beplankung ist, welcher mittels Dichtungen flüssigkeits- und/oder gasdicht ausgebildet ist und durch den ein Zugriff durch einen Benutzer auf stromführende Teile der übereinander gestapelten Batteriemodule verhindert ist.

[0022] Von Vorteil ist insbesondere, dass der stationäre Energiespeicher eine Kühlvorrichtung zur Kühlung oder Temperierung aufweist, wobei die Kühlvorrichtung einen Wärmetauscher aufweist, der zwischen zwei aufeinandergestapelten Zellenhaltern oder zwischen dem Zellenhalter und der Beplankung angeordnet ist. Mit der dadurch optimierbaren Betriebstemperatur kann die Standzeit der in den Batteriemodulen verwendeten Zellen erhöht werden.

[0023] Durch die Ausbildung, wonach die Kühlvorrichtung einen Anschluss umfasst, wobei der Anschluss zur Verbindung an eine zentrale Heiz- und/oder Kühlanlage am Aufstellort geeignet ist, kann der für die Temperierung nötige Energiebedarf verringert werden.

[0024] Die Weiterbildung, wobei der stationäre Energiespeicher ein Steuermodul mit einer Steuereinheit umfasst, das in dem Stapelrand zur Aufnahme eines Zellenhalters eines gestapelten Batteriemoduls angeordnet ist, ermöglicht die Uberwachung der Betriebszustände der Batteriemodule.

[0025] Durch die Ausbildung des Energiespeichers mit einer Steuervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung ein Bedienterminal mit einem Touchsensor aufweist, ist es Benutzern des Energie-

speichers möglich, über das Bedienterminal Informationen über den Betriebszustand abzufragen oder die Funktionsweise des Energiespeichers beeinflussende Steuerbefehle einzugeben bzw. Einstellungen vorzunehmen.

[0026] Von Vorteil ist es auch, wenn die Steuervorrichtung einen Projektor zur Darstellung von Informationen für einen Benutzer aufweist, der einen Ladestatus, Warnmeldungen, eine Temperatur oder sonstige Zustandsinformationen grafisch, farblich oder textuell anzeigt.

[0027] In einer alternativen Ausführungsvariante des Energiespeichers ist es auch möglich, dass die Steuervorrichtung einen Lautsprecher zur Benutzerinformation zu Ladestatus, Warnmeldungen, Temperatur oder sonstige Zustandsinformationen aufweist, dadurch kann auch ein Benutzer, welcher sich nicht unmittelbar neben dem Energiespeicher aufhält, wichtige Informationen erhalten.

[0028] In einer vorteilhaften Weiterbildung des Energiespeichers ist die Steuervorrichtung über das Internet zu einem Server mit einer Künstlichen Intelligenz (Kl) verbunden, um textuelle Informationen über den Lautsprecher als sprachliche Information auszugeben und/oder Sprachbefehle eines Benutzers, welche über ein Mikrophon erfasst werden, in von der Steuereinheit verarbeitbare Befehle umzuwandeln.

[0029] Dabei kann die Steuervorrichtung auch einen Sensor aufweisen, der zur Erfassung der Gegenwart eines Benutzers ausgebildet ist, um akustische, grafische, farbliche oder textuelle Informationen nur bei Anwesenheit eines Benutzers wiederzugeben.

[0030] Die Weiterbildung des Energiespeichers, wonach im Zwischenraum zwischen zwei aufeinandergestapelten Zellenhaltern eine Leiterplatte angeordnet ist, wobei die Leiterplatte Sensoren trägt oder leitende Verbindungen zu Sensoren aufweist, welche insbesondere zur Messung von Spannung, Temperatur oder Zustandsgrößen der Zellen eingerichtet sind, ermöglicht die Überwachung der Betriebszustände der Batteriemodule.

[0031] Durch die Ausbildung der Batteriemodule mit einem Steuermodul, das dazu eingerichtet ist, ein aktives Lademanagement für zumindest die an einem Verbindungselement parallel angeschlossenen Zellen zu steuern, kann die Lebensdauer der in den Batteriemodulen verwendeten Zellen günstig beeinflusst werden.

[0032] Durch die Weiterbildung des Energiespeichers, wonach an der Beplankung Dichtungen angeordnet sind, durch die das Innere des Batteriemoduls von der Umgebung staub-, flüssigkeitsund/oder gasdicht abgeschirmt ist, werden Energieverluste, z.B. durch Kriechströme aufgrund von Verunreinigungen, geringgehalten.

[0033] Dabei ist es auch von Vorteil, dass am Zellenhalter Dichtungen angeordnet sind, welche mit einem zweiten Zellenhalter zusammenwirkend die Verbindungselemente gegenüber der Umgebung staub-, flüssigkeits- und/oder gasdicht abschirmen.

[0034] Vorteilhaft ist auch, wenn die Verbindungselemente durch eine mit dem Zellenhalter verschweißte, verklebte oder über eine flüssigkeitsdichte Verbindung angebundene Folie aus Kunststoff abgeschirmt sind und dadurch auch vor und während des Montagevorganges geschützt sind.

[0035] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

[0036] Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

[0037] Fig. 1 den stationären Energiespeichers mit einem ersten Batteriemodul und einem zweiten Batteriemodul perspektivisch dargestellt;

[0038] Fig. 2 einen Querschnitt des Energiespeichers bzw. der beiden Batteriemodule, gemäß Fig. 1 perspektivisch dargestellt;

[0039] Fig. 3 eine Draufsicht von oben auf das obere Batteriemodul gemäß Fig. 1;

[0040] Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel des stationären Energiespeichers perspektivisch dargestellt;

[0041] Fig. 5 einen Querschnitt durch die beiden Batteriemodule des Energiespeichers gemäß Fig. 4;

[0042] Fig. 6 eine Gesamtansicht eines dritten Ausführungsbeispiels des stationären Energiespeichers perspektivisch dargestellt;

[0043] Fig. 7 eine Innenseite und eine Außenseite der Steckleiste des Energiespeichers gemäß Fig. 6;

[0044] Fig. 8 ein Detail des Tragelements des Zellenhalters eines der Batteriemodule gemäß Fig. 4;

[0045] Fig. 9 einen Grundriss des Energiespeichers 1 gemäß Fig. 6 in einem mit einem Montagesystem montierten Zustand.

[0046] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

[0047] Anhand der folgenden Fig. 1 bis 3 wird ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Energiespeichers 1 beschrieben. Die Fig. 1 zeigt den stationären Energiespeichers 1 mit einem ersten Batteriemodul 2 und einem zweiten Batteriemodul 3 perspektivisch dargestellt. Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt des Energiespeichers 1 bzw. der beiden Batteriemodule 2, 3 gemäß Fig. 1 perspektivisch dargestellt. Die Fig. 3 zeigt eine Draufsicht von oben auf das obere Batteriemodul 3 gemäß Fig. 1.

[0048] Dieser Energiespeicher 1 umfasst das erste Batteriemodul 2 und das zweite Batteriemodul 3, wobei diese in vertikaler Anordnung übereinandergestapelt sind. In den beiden Batteriemodulen 2, 3 ist jeweils eine Batterieanordnung 4 mit einer Vielzahl von Zellen 5 aufgenommen. Als äußerer Rahmen für die jeweilige Batterieanordnung 4 fungiert ein Zellenhalter 6. Die Zellen 5 der jeweiligen Batterieanordnung 4 der beiden Batteriemodule 2, 3 sind in dem Zellenhalter 6 in einem gegenseitigen Abstand positioniert und mechanisch festgehalten. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Zellen 5 der Batterieanordnung stabartig geformt und weisen in bekannter Weise an gegenüberliegenden Enden einen Plus- und einen Minus-Pol auf. Die einzelnen Zellen 5 der Batterieanordnung 4 sind dabei nebeneinanderstehend, d.h. derart angeordnet, dass ein Pol einer Zelle neben einem Pol einer benachbarten Zelle liegt. Voraussetzungsgemäß sind gleichartige bzw. gleich geformte Zellen 5 mit einer gleich großen Länge 7 zwischen ihren beiden Polen vorgesehen.

[0049] Der Zellenhalter 6 weist zumindest eine erste Platte 8 und eine parallel dazu angeordnete zweite Platte 9 und ein erstes Tragelement 10 und ein zweites Trageelement 11 auf, wobei die beiden Platten 8, 9 durch die beiden Trageelemente 10, 11 zueinander in einem Abstand 12 gehalten werden. Der Abstand 12 zwischen den beiden Platten 8, 9 des Zellenhalters 6 entspricht dabei der Länge 7 der Zellen 5 bzw. einem Teil der Längserstreckung der Zellen 5. Die Zellen 5 der Batterieanordnungen 4 der Batteriemodule 2, 3 sind zwischen den beiden Platten 8, 9 senkrecht stehend und parallel nebeneinander angeordnet. Die beiden Platten 8, 9 des Zellenhalters 6 weisen im Ubrigen Löcher bzw. Offnungen 13 zur Aufnahme der Pole der Zellen 5 auf. Die Öffnungen 13 stehen für die elektrische Kontaktierung der Pole der Zellen 5 zur Verfügung.

[0050] Die beiden Zellenhalter 6 der beiden übereinander gestapelten Batteriemodule 2, 3 sind in der Art einer Schachtelverbindung zusammengesetzt bzw. aufeinandergestapelt. Dazu ist der Zellenhalter 6 zumindest mit einem Stapelrand 14 ausgebildet. Der Stapelrand 14 des Zellenhalters 6 ermöglicht die Aufnahme des Zellenhalters 6 eines weiteren Batteriemoduls 2, 3. D.h. der

Stapelrand 14 des Zellenhalters 6 des Batteriemoduls 2 ist in dem Zellenhalter 6 des Batteriemoduls 3 schachtelartig eingesetzt. Dazu ist der Zellenhalter 6 mit einem zu dem ersten Stapelrand 14 komplementären Stapelrand 15 ausgebildet. Diese erfinderische Lösung kann auch mit anderen Batterieanordnungen wie beispielsweise Pouch-Zellen oder prismatischen Zellen, welche im Zellenhalter anders angeordnet sein können, eine eigenständige Lösung bilden. Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, weisen die beiden Zellenhalter 6 den Stapelrand 14 jeweils im Bereich ihrer unteren Platte 8 auf. Der unten an dem Zellenhalter 6 angeordnete Stapelrand 14 wirkt mit dem oben an dem Zellenhalter 6 eines weiteren Batteriemoduls 2, 3 angeordneten komplementären Stapelrand 15 zusammen. Die Stapelränder 14, 15 sind vorzugsweise durch einen über einen Großteil des Umfangs des Zellenhalters 6 umlaufenden Steg gebildet. Der Stapelrand 15 bzw. dessen Steg bildet eine Stapelfläche 16 und ist im Bereich der einander gegenüber liegenden Stapelränder 14, 15 zweier aufeinander gestapelter Zellenhalter 6 eine Dichtung 17 vorgesehen. Durch diese zwischen dem Zellenhalter 6 des unteren Batteriemoduls 2 und dem Zellenhalter 6 des oberen Batteriemoduls 3 angeordnete Dichtung 17 können die Zellen 5 bzw. die zwischen diesen bestehenden elektrischen Verbindungen der Batterieanordnungen 4 von der Umgebung staub-, flüssigkeits- und gasdicht abgeschirmt werden.

[0051] Die Ausbildung der Zellenhalter 6 der Batteriemodule 2, 3 kann in einer alternativen Variante auch derart gestaltet sein, dass die Stapelfläche 16 an dem Stapelrand 14 anstatt an dem Stapelrand 15 ausgebildet ist.

[0052] Die in Fig. 3 durch strichlierte Kreise angedeuteten Zellen 5 der Batterieanordnung 4 des Batteriemoduls 3 sind in der Art eines hexagonalen Gitters angeordnet. Bei der Anordnung der einzelnen Zellen 5 in der Batterieanordnung 4 ist andererseits eine abwechselnde Folge der Ausrichtung der Polarität der Zellen 5 in der Weise vorgesehen, dass die Zellen 5 einer ersten Zellenreihe 18 in einer ersten Richtung gleich polarisiert sind und Zellen 5 einer zweiten benachbarten Zellenreihe 19 mit einer der Polarisationsrichtung der ersten Zellenreihe 18 entgegen gerichteten Polarisationsrichtung ebenfalls gleich polarisiert sind. In der Fig. 3 ist diese abwechselnde Folge der Polarisationsrichtungen der zellenreihen 18, 19 durch eine Reihe von abwechselnden Plus- und Minussymbolen angedeutet. Die jeweiligen Polarisationssymbole zeigen dabei die Polarisation der Zellen 5 an dem jeweils dem Betrachter zugewandten Enden der Zellen 5 an.

[0053] Zur elektrischen Verbindung der abwechselnd nebeneinander angeordneten Zellenreihen 18, 19 ist eine Mehrzahl von Verbindungselementen 20 vorgesehen. Ein solches Verbindungselement 20 verbindet dabei die Pole einander benachbarter Zellen 5 innerhalb der gleichen Zellenreihe 18, sodass diese elektrisch parallelgeschaltet sind. Andererseits sind durch das Verbindungselement 20 auch die Pole der Zellen 5 innerhalb der gleichen Zellenreihe 19 miteinander zu einer Parallelschaltung verbunden. Das Verbindungselement 20 überbrückt darüber hinaus aber auch die Pole der Zellen 5 der ersten Zellenreihe 18 mit den Polen 5 der zweiten Zellenreihe 19, sodass einander benachbarte Zellenreihen 18, 19 unter Ausbildung einer elektrischen Serienschaltung miteinander verbunden sind. In zu der Anordnung der Verbindungselemente 20 an dem dem Betrachter zugewandten, oberen Ende der Zellen 5 analoger Weise sind auch Verbindungselemente 20 zur Verbindung der Pole der Zellen 5 an dem dem Betrachter abgewandten, unteren Ende der Zellen 5 vorgesehen, wobei diese gegenüber den Verbindungselementen 20 an der Oberseite der Zellen 5 um den Abstand zwischen zwei direkt aufeinander folgenden Zellenreihen 18, 19 versetzt sind. Dadurch ergibt sich insgesamt eine elektrische Serienschaltung der aufeinanderfolgenden Zellenreihen 18, 19, wobei durch ein erstes Verbindungselement 20 zwischen einer ersten Zellenreihe 18 und einer zweiten Zellenreihe 19 eine leitende Verbindung hergestellt wird und durch ein zweites Verbindungselement 20 an der Unterseite eine leitende Verbindung zwischen der Zellenreihe 19 und einer in derselben Richtung nachfolgenden Zellenreihe 18 hergestellt wird. Also eine Serienschaltung in der Form: Zellenreihe 18, Zellenreihe 19, Zellenreihe 18, u.s.w.

[0054] Über alle Zellenreihen 18, 19 der Batterieanordnung 4 eines Batteriemoduls 3 hinweg, werden auf diese Weise alle Zellenreihen 18, 19 miteinander unter Ausbildung einer elektrischen Serienschaltung miteinander verbunden. Die Zellen 5 einer jeweiligen Zellenreihe 18, 19 sind dabei, wie schon erwähnt, elektrisch parallel leitend miteinander verbunden. Gemäß diesem Aus-

führungsbeispiel umfassen die Zellenreihen 18, 19 jeweils vier miteinander parallel geschaltete Zellen 5. In einer alternativen Ausführungsform könnten aber auch in einer Zellenreihe 18, 19 mehr oder weniger als 4 Zellen 5 vorgesehen sein. Eine erste von zwei nebeneinander angeordneten Zellenreihen 18, 19 enthält Zellen 5 deren Pole in dieselbe Richtung weisen, während in einer zweiten, und der ersten benachbarten Zellenreihe 18, 19 die Pole in die entgegengesetzte Richtung weisen. Im Ubrigen ist vorgesehen, dass die Batterieanordnung 4 eines Batteriemoduls 2, 3 eine gerade Anzahl von Zellenreihen 18, 19 aufweist.

[0055] Die elektrisch leitenden Verbindungselemente 20 sind bevorzugt durch ein Blechstanzteil ausgebildet. Zur Verbindung mit den Polen der Zellen 5 ist vorgesehen, dass die Verbindung der Pole mit den Verbindungselementen 20 durch Laserschweißen hergestellt wird. Die Zellen 5 werden in dem Zellenhalter 6 durch die Verbindungselemente 20 auch in deren Lage und Ausrichtung fixiert gehalten. Zusätzlich kann auch noch vorgesehen sein, dass die Verbindungselemente 20 mit der Platte 9 des Zellenhalters 6 (bzw. an der Unterseite mit der Platte 8 des Zellenhalters 6) durch Rastelemente 21 mechanisch befestigt sind. Diese Rastelemente 21 zur Ausbildung einer Rastverbindung zwischen dem Platten 8, 9 und den jeweiligen Verbindungselementen 20 sind vorzugsweise einstückig mit dem Zellenhalter 6 ausgeformt.

[0056] Der Zellenhalter 6 wird vorzugsweise durch ein Spritzgussteil ausgebildet, wozu sich vorzugsweise unterschiedliche Kunststoffe eignen. Der Zellenhalter 6 kann dabei sowohl einstückig als auch mehrstückig strukturiert bzw. aufgebaut sein. Wie an der Darstellung in Fig. 2 zu erkennen ist, kann der Zellenhalter 6 zweiteilig, und zwar durch eine untere und eine obere Zellenhalterhälfte, hergestellt sein.

[0057] Die Batterieanordnung 4 des ersten Batteriemoduls 2 und die Batterieanordnung 4 des zweiten Batteriemoduls 3 des Energiespeichers 1 sind derart miteinander elektrisch verbunden, dass eine elektrische Serienschaltung derselben ausgebildet wird. Dazu sind an den beiden Trageelementen 10, 11 des Zellenhalters 6 Klammern 22 vorgesehen. Damit können jeweils zwei übereinander gestapelte Batteriemodule 2, 3 elektrisch aber auch mechanisch miteinander verbunden werden. Diese erfinderische Lösung kann auch mit anderen Batterieanordnungen, wie beispielsweise Pouch-Zellen oder prismatischen Zellen, welche im Zellenhalter 6 anders angeordnet sein können, eine eigenständige Lösung bilden.

[0058] In einer alternativen Ausführungsvariante des Energiespeichers 1 können die Batterieanordnungen 4 des ersten Batteriemoduls 2 und des zweiten Batteriemoduls 3 auch zu einer elektrischen Parallelschaltung miteinander verbunden werden.

[0059] Die die untere Platte 8 und die obere Platte 9 des Zellenhalters 6 miteinander verbindenden Trageelemente 10, 11 sind jeweils durch ein Wandelement mit einer im Wesentlichen konvex geformten Struktur gebildet. In Stapelrichtung betrachtet (Pfeil Ill in Fig. 1) werden die Wandelemente der Tragelemente 10, 11 durch zueinander abgewinkelte Segmente ausgebildet (Fig. 3). Diese Ausformung der Wandelemente der Tragelemente 10, 11 erweist sich hinsichtlich des Lastabtrags zwischen den übereinander gestapelten Batteriemodule 2, 3 als auch hinsichtlich der Eigenstabilität der Zellenhalter 6 als vorteilhaft. In einer alternativen Ausführungsvariante können die Tragelemente 10, 11 auch durch zylindermantelartige Wandelemente gebildet sein.

[0060] Eine eigenständige Lösung der Aufgabe der Erfindung stellt grundsätzlich schon ein stationärer Energiespeicher 1 mit den zumindest zwei übereinander gestapelten Energiemodulen 2, 3, die jeweils eine Batterieanordnung 4 aufweisen, dar, und wobei in der Batterieanordnung 4 eine Vielzahl von Zellen 5 mit zwei Polen an gegenüberliegenden Enden in mehreren Zellenreihen 18, 19 nebeneinander angeordnet sind, sodass ein Pol einer Zelle 5 neben einem Pol einer benachbarten Zelle 5 liegt. Die Batterieanordnung 4 weist dabei einen Zellenhalter 6 zur Aufnahme und Positionierung der Zellen 5 in einem gegenseitigen Abstand auf. Der Zellenhalter 6 weist die erste Platte 8 und die zweite Platte 9 auf, die jeweils mit den Öffnungen 13 zur Aufnahme der Pole der Zellen 5 versehen sind und die durch zumindest die beiden Trageelemente 10, 11 zueinander in dem Abstand 12 gehalten sind, wobei der Abstand 12 einer Längserstreckung oder einem Teil der Längserstreckung der Zelle 5 entspricht. Als besonders vorteilhaft erweist sich dabei das am Zellenhalter 6 zumindest der Stapelrand 14 zur Aufnahme eines weiteren Zellen-

halters 6 eines zweiten der aufgestapelten Batteriemoduls 2, 3 angeordnet ist.

[0061] In den Fig. 4 und 5 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform des Energiespeichers 1 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Figuren verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Fig. 1 bis 3 hingewiesen bzw. Bezug genommen.

[0062] Anhand der nachfolgenden Fig. 4 und 5 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel einer aus übereinander gestapelten Batteriemodulen 2, 3 gebildeten stationären Energiespeichers 1 beschrieben. Die Fig. 4 zeigt dabei das auf das untere Batteriemodul 2 gestapelte zweite Batteriemodul 3 im aufeinander gesetzten Zustand perspektivisch dargestellt. Die Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch die beiden Batteriemodule 2, 3 des Energiespeichers 1 gemäß Fig. 4.

[0063] Die beiden Batteriemodule 2, 3 weisen eine die Zellenhalter 6 mantelartig einhüllende Beplankung 23 auf. Diese Beplankungen 23 der Batteriemodule 2, 3 sind derart an den Zellenhaltern 6 befestigt, dass sie eine Abdeckung und insbesondere einen Schutz gegen Zugriffe von Personen zu den elektrischen Zellen 5 bilden. Die Befestigung der Beplankung 23 an den Zellenhaltern 6 ist im Übrigen derart ausgebildet, dass diese nicht der Gewichtskraft der Masse der Batteriemodule 2, 3 ausgesetzt sind. Das heißt der Lastabtrag eines darüber aufgestapelten Batteriemoduls 3 zu dem darunter angeordneten Batteriemodul 2 erfolgt ausschließlich über die Zellenhalter 6 bzw. deren Trageelemente 10, 11. Optional kann vorgesehen sein, dass zwischen einander benachbarten Rändern der Beplankung 23 zweier aufeinander gesetzter Batteriemodule 2, 3 eine Dichtung 24 angeordnet bzw. befestigt ist. Durch die Dichtungen 24 kann der Innenraum der Batteriemodule 2, 3 von der Umgebung staub-, feuchtigkeits- und gasdicht abgeschirmt werden.

[0064] Die Beplankung 23 eines Batteriemoduls 2, 3 ist vorzugsweise mehrteilig ausgebildet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Beplankungen 23 jeweils zweiteilig ausgeführt. Dabei sind ein erster Plankenteil 25 und ein zweiter Plankenteil 26 zueinander symmetrisch bzw. spiegelsymmetrisch geformt und wird der Zellenhalter 6 in Blickrichtung parallel zu der Stapelrichtung von den beiden Plankenteilen 25 jeweils bis zur Mitte der Trageelemente 10, 11 umschlossen. Ein Querschnitt der beiden Plankenteile 25, 26 ist also in etwa U-förmig ausgebildet.

[0065] Wie an dem unteren Batteriemodul 2 in Fig. 5 besser zu erkennen ist, weist der Zellenhalter 6 im Bereich des Stapelrands 14 bzw. im Bereich der unteren Platte 8 des Zellenhalters 6 einen Sockelabschnitt 27 auf, der dazu ausgebildet ist, gegebenenfalls innerhalb des Stapelrands 15 eines weiteren Zellenhalters eingreifen zu können. Diese Ausformung der Zellenhalter 6 der Batteriemodule 2, 3 ähnelt derjenigen von im Lebensmittelhandel üblichen Kisten von Getränkeflaschen, die in gleicher Weise zu mehrstöckigen Stapeln aufeinander gesetzt werden können.

[0066] Durch den Sockelabschnitt 27 wird ein von der unteren Platte 8 und dem Stapelrand 14 begrenztes Volumen zur Verfügung gestellt. Im zusammengesetzten Zustand der beiden Batteriemodule 2, 3 wird dieses Volumen von der unteren Platte 8 des oberen Batteriemoduls 3, von dem Zellenrand 14 des oberen Zellenhalters 6 und schließlich von der oberen Platte 9 des unteren Batteriemoduls 2 umgrenzt.

[0067] Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass in diesem Zwischenraum des Sockelabschnitts 27, zwischen zwei aufeinander gestapelten Zellenhaltern 6 eine Leiterplatte 28 mit Elektronikkomponenten angeordnet ist. Durch diese Leiterplatte 28 wird eine Messung bzw. Uberwachung von Zustandsgrößen der Zellen 5 der Batterieanordnung 4 ermöglicht. Auf der Leiterplatte 28 ist somit eine entsprechende Elektronik zur Messung verschiedener Zustandsgrößen der Zellen 5 mit Hilfe von mit der Leiterplatte leitend verbundenen Sensoren (nicht dargestellt) vorgesehen. In dem Sockelabschnitt 27 des Zellenhalters 6 der Batteriemodule 2, 3 kann des Weiteren auch ein Steuermodul 29 mit einer Steuereinheit für den stationären Energiespeicher 1 vorgesehen sein. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Steuereinheit des Steuermoduls 29 dazu eingerichtet ist, ein aktives Lademanagement für zumindest die an einem Verbindungselement 20 parallel angeschlossenen Zellen 5 einer Zellenreihe 18, 19 zu steuern.

[0068] Der stationäre Energiespeicher 1 ist im Übrigen auch mit einer Kühlvorrichtung zur Kühlung bzw. zur Temperierung ausgebildet. Dazu ist zumindest in dem Sockelabschnitt 27 ein Wärmetauscher 30 angeordnet. Der Wärmetauscher 30 kann durch eine ein- oder mehrschichtige Folie ausgebildet sein. In einer alternativen Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass der Wärmetauscher 30 im Bereich zwischen der Beplankung 23 und dem Zellenhalter 6 angeordnet ist.

[0069] Die Kühlung bzw. Temperierung der Batterieanordnungen in den Batteriemodulen 2, 3 kann im Übrigen auch dadurch verbessert werden, dass die Kühlvorrichtung des Energiespeichers bzw. die Wärmetauscher 30 am Aufstellungsort des Energiespeichers 1 an eine zentrale Heiz- oder Kühlanlage bzw. an eine Klimaanlage angeschlossen werden. Die Kühlvorrichtung der Batteriemodule 2, 3 kann dazu mit einem Anschluss ausgebildet sein, mit dessen Hilfe diese an die zentrale Heiz- oder Klimaanlage angebunden ist.

[0070] In einer alternativen Ausführungsform des Energiespeichers 1 kann es auch vorgesehen sein, dass die Wärmetauscher 30 der Kühlvorrichtung in einem eigenständigen, gesonderten Modul angeordnet sind, das zwischen zwei Batteriemodulen 2, 3 eingesetzt ist. Ein solches Modul mit einem Wärmetauscher 30 ist in gleicher Weise wie die Batteriemodule 2, 3 an seinen oberen und unteren Abschnitten mit Stapelrändern 14, 15 ausgebildet.

[0071] Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist auch vorgesehen, dass die Verbindungselemente 20 für die elektrisch leitende Verbindung der Pole der Zellen 5 gegen die Umgebung staub-, feuchtigkeits- und gasdicht abgeschirmt sind. Dazu ist in dem Sockelabschnitt 27 zwischen der unteren Platte 8 und dem Wärmetauscher 30 bzw. zwischen dem Verbindungselementen 20 und dem Wärmetauscher 30 eine vorzugsweise aus Kunststoff hergestellte Folie 31 angeordnet. Diese Folie 31 erstreckt sich dabei über die gesamte Ausdehnung der Platte 8 und ist im Bereich des Stapelrand 14 des Zellenhalters 6 mit dem Zellenhalter 6 verschweißt. Analog dazu ist auch an der oberen Platte 9 des Zellenhalters 6 eine die Verbindungselemente 20 an der oberen Platte 9 abschirmende Folie 31 befestigt. Diese erfinderische Lösung kann auch mit anderen Batterieanordnungen, wie beispielsweise Pouch-Zellen oder prismatischen Zellen, welche im Zellenhalter anders angeordnet sein können, eine eigenständige Lösung bilden.

[0072] In den Fig. 6 bis 8 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform des Energiespeichers 1 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Figuren verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird wiederum auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Fig. 1 bis 3 bzw. in den Fig. 4, 5 hingewiesen bzw. Bezug genommen.

[0073] Anhand der nachfolgenden Fig. 6 bis 8 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel eines stationären Energiespeichers 1 beschrieben. Die Fig. 6 zeigt eine Gesamtansicht des stationären Energiespeichers 1 perspektivisch dargestellt. Dieses umfasst drei Batteriemodule 2, 3, das heißt auf das untere Batteriemodul 2 ist das zweite Batteriemodul 3 aufgesetzt und schließlich ist auf das zweite Batteriemodul 3 ist ein drittes Batteriemodul 32 aufgesetzt. Die drei Batteriemodule 2, 3, 32 sind dabei gleichartig aufgebaut und können durch Batteriemodule, wie sie vorstehend anhand der Fig. 3 bis 5 beschrieben worden sind, gebildet werden. Dementsprechend sind von den Batteriemodulen 2, 3, 32 nur deren Beplankungen 23 sichtbar. Schließlich umfasst der Energiespeicher 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel auch noch ein Basismodul 33 auf das die drei Batteriemodule 2, 3, 32 aufgesetzt sind. Den oberen Abschluss des Energiespeichers 1 bildet schließlich ein Dachmodul 34 das auf das dritte Batteriemodul 32 aufgesetzt ist.

[0074] Zur Verbindung jeweils zweier übereinander angeordneter Module ist jeweils eine Steckleiste 35, wie sie nachstehend anhand der Fig. 7 beschrieben wird, vorgesehen.

[0075] Die Fig. 7 zeigt eine Innenseite (linke Darstellung) und eine Außenseite der Steckleiste 35. Durch die Steckleiste 35 werden die Module des Energiespeichers 1 jeweils paarweise miteinander mechanisch verbunden. Neben dieser mechanischen Verbindung der Module des Energiespeichers 1 wird durch die Steckleisten 35 aber auch eine elektrische Verbindung der Zellen 5 der Batterieanordnungen 4 der Batteriemodule 2, 3, 32 als auch eine Signalverbindung der

Leiterplatten 28 und der Steuermodule 29 der Batteriemodule hergestellt. So sind die Klammern 22 als eine von mehreren Komponenten in die Steckleiste 35 integriert (in Fig. 7 erkennbar an den Kontaktstellen an den Enden der Klammer 22). Durch die Steckleiste 35 werden andererseits aber auch Signal- bzw. Datenleitungen 36 hindurchgeführt. Mit den Datenleitungen 36 kann beispielsweise eine Busverbindung, die die Leiterplatten 28 und die Steuermodule 29 der Batteriemodule 2, 3, 32 untereinander und mit einer in dem Dachmodul 34 angeordnete Steuervorrichtung 37 des Energiespeichers 1 verbunden werden (Fig. 5, 6). Die Steuervorrichtung 37 des Energiespeichers 1 kann durch eine Person über ein Bedienterminal 38 benutzt werden. Das Bedienterminal 38 kann dazu beispielsweise mit einer Bedienoberfläche bzw. einem Touchsensor oder Touchscreen ausgebildet sein. Einem Benutzer des Energiespeichers 1 ist es über das Bedienterminal 38 möglich, Informationen über den Betriebszustand abzufragen oder die Funktionsweise des Energiespeichers 1 beeinflussende Steuerbefehle einzugeben bzw. Einstellungen vorzunehmen.

[0076] Der Energiespeicher 1 bzw. dessen Steuervorrichtung 37 weist auch einen Projektor 39 zur Ausgabe von Informationen an einen Benutzer auf. Mit Hilfe des Projektors 39 können Betriebszustände des Energiespeichers 1 wie der Ladestatus, die Temperatur der Zellen 5 der Batterieanordnungen 4 als auch Warnmeldungen sowohl grafisch als auch durch Text ausgegeben und dargestellt werden. Der Projektor 39 kann dazu beispielsweise derart ausgerichtet sein, dass die Informationen auf einen Bereich des Bodens in der Nähe der Aufstandsfläche des Energiespeichers 1 projiziert werden.

[0077] Als Projektor 39 können unterschiedliche Arten der Lichtprojektion als Basistechnologie angewendet werden. So zum Beispiel Projektoren basierend auf LCD, OLED, DLP, ein- oder mehrfarbige LED-Lampen usw.

[0078] Eine Mitteilung von Informationen über Betriebszustände des Energiespeichers 1 kann alternativ auch über einen mit der Steuervorrichtung 37 verbundenen Lautsprecher 40 erfolgen. Dazu kann es auch vorgesehen sein, dass die Steuervorrichtung 37 über Datenleitungen, wie das Internet zu einem Server, vorzugsweise mit einer künstlichen Intelligenz (Kl), verbunden ist, um als Text vorliegende Informationen über den Lautsprecher 40 als sprachliche Information auszugeben. Andererseits kann auch vorgesehen sein, dass über die Verbindung zu dem Server von einem Benutzer über ein entsprechendes Mikrofon eingegebene Sprachbefehle erfasst werden und diese in Steuersignale bzw. von der Steuervorrichtung verarbeitbare Befehle umgewandelt werden. Diese erfinderischen Lösungen können auch mit anderen Batterieanordnungen, wie beispielsweise Pouch-Zellen oder prismatischen Zellen, welche im Zellenhalter anders angeordnet sein können, eine eigenständige Lösung bilden.

[0079] Die Steuervorrichtung 37 weist vorteilhafterweise auch einen Sensor 41, durch den die Anwesenheit eines Benutzers detektiert werden kann, auf. Der Sensor kann beispielsweise durch einen Bewegungsmelder gebildet sein. Dadurch ist es möglich, dass die Steuervorrichtung 37 Informationen über den Betriebszustand des Energiespeichers 1, insbesondere Warnmeldungen, nur bei Anwesenheit eines Benutzers ausgibt. Diese erfinderische Lösung kann auch mit anderen Batterieanordnungen, wie beispielsweise Pouch-Zellen oder prismatischen Zellen, welche im Zellenhalter anders angeordnet sein können, eine eigenständige Lösung bilden.

[0080] Die Fig. 8 zeigt ein Detail des Tragelements 10 des Zellenhalters 6 eines der Batteriemodule 2, 3 gemäß Fig. 4. Diese Ansicht entspricht einem teilweise demontierten Zustand der Batterieanordnung 2 bei dem die Klammer 22 bzw. die Steckleiste 35 (Fig. 7) nicht dargestellt sind. Die beiden Plankenteile 25, 26 der Beplankung 23 sind transparent bzw. nur strichliert dargestellt. Im Bereich der einander zugewandten Enden der beiden Plankenteile 25, 26 ist eine Potentialschiene 42 angeordnet. Diese weist seitlich, in Richtung zu den beiden Plankenteilen 25, 26 hin abstehende Laschen 43 auf, die dazu ausgebildet sind, die einander benachbarten Enden der Plankenteile 25, 26 miteinander zu verbinden. Andererseits weist die Potentialschiene 42 eine vertikale Erstreckung auf, die im Wesentlichen dem Abstand 12, entsprechend der Höhe des Zellenhalters 6, entspricht. Die Potentialschiene 42 ist aus einem metallischen bzw. einem elektrisch leitenden Werkstoff hergestellt und sind dessen Enden derart ausgebildet, dass zwischen

Potentialschienen 42 aufeinander gestapelter Batteriemodule 2, 3 eine elektrische Verbindung hergestellt werden kann. Dadurch kann über die Potentialschienen 42 mehrerer Batteriemodule 2, 3 eine Erdung des Gehäuses bzw. der Plattenteile 25, 26 des Energiespeichers 1 hergestellt werden. Die Potentialschiene 42 umfasst aber auch eine seinen metallischen Grundkörper nach außen hin abschirmende Ummantelung aus einem Kunststoff.

[0081] Die Fig. 9 zeigt einen Grundriss des Energiespeichers 1 gemäß Fig. 6 in einem mit einem Montagesystem montierten Zustand. Bei diesem Ausführungsbeispiel des Energiespeichers 1 umfasst der Zellenhalter 6 des Batteriemoduls 2, 3 ein Kupplungselement 44. Dieses Kupplungselement 44 ist dazu ausgebildet, mit einer Wandkonsole 45 verbunden werden zu können. Das Kuppelelement 44 des Zellenhalters 6 und die dazu komplementär ausgebildete Wandkonsole 45 können beispielsweise in der Art einer Schwalbenschwanzverbindung hergestellt sein. Eine an einer Wand 46 befestigte Wandkonsole 45 ermöglicht so eine Wandmontage des Energiespeichers 1. Mit einer in vertikaler Richtung ausgerichteten Profilierung des Kuppelelements 44 als auch der dazu komplementären Aufnahme der Wandkonsole 45 ist es möglich, die einzelnen Batteriemodule 2, 3 jeweils einzeln aufsetzen und so aufeinander stapeln zu können. Alternativ können Kuppelelemente 44 des Zellenhalters 6 auch durch eine Schienen-, eine Schienenbackenverbindung, eine Rast- oder Schnappverbindung ausgebildet sein.

[0082] Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.

[0083] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Energiespeicher 31 Folie

2 Batteriemodul 32 Batteriemodul 3 Batteriemodul 33 Basismodul

4 Batterieanordnung 34 Dachmodul

5 Zelle 35 Steckleiste

6 Zellenhalter 36 Datenleitung

7 Länge 37 Steuervorrichtung 8 Platte 38 Bedienterminal 9 Platte 39 Projektor

10 Tragelement 40 Lautsprecher 11 Tragelement 41 Sensor

12 Abstand 42 Potentialschiene 13 Öffnung 43 Lasche

14 Stapelrand 44 Kuppelelement 15 Stapelrand 45 Wandkonsole 16 Stapelfläche 46 Wand

17 Dichtung

18 Zellenreihe

19 Zellenreihe

20 Verbindungselement 21 Rastelement

22 Klammer

23 Beplankung

24 Dichtung

25 Plankenteil

26 Plankenteil

27 Sockelabschnitt 28 Leiterplatte

29 Steuermodul

30 Wärmetauscher

Claims

Patentansprüche

1. Stationärer Energiespeicher (1) mit zumindest zwei übereinander gestapelten Batteriemodulen (2, 3), die zumindest eine Batterieanordnung (4) aufweisen, wobei in der Batterieanordnung (4) eine Vielzahl von Zellen (5) mit zwei Polen an gegenüberliegenden Enden in mehreren Zellenreihen (18, 19) nebeneinander angeordnet sind, so dass ein Pol einer Zelle (5) neben einem Pol einer benachbarten Zelle (5) liegt;

- wobei die Batterieanordnung (4) einen Zellenhalter (6) zur Aufnahme und Positionierung der Zellen (5) in einem gegenseitigen Abstand aufweist;

- wobei ein Batteriemodul (2, 3) eine Vielzahl von Verbindungselementen (20), die einen Pol einer Zelle (5) mit einem Pol einer benachbarten Zelle (5) verbinden, aufweist;

- wobei zumindest ein Verbindungselement (20) ein Blechteil ist, das eine erste Anzahl von Zellen (5) parallel elektrisch leitend verbindet und diese wiederum mit einer zweiten Anzahl von parallel leitend miteinander verbunden Zellen (5) seriell leitend verbindet;

- wobei der Zellenhalter (6) eine erste Platte (8) und eine zweite Platte (9) aufweist, die jeweils mit Öffnungen zur Aufnahme der Pole der Zellen (5) versehen sind und die durch zumindest zwei Tragelemente (10, 11) zueinander in einem Abstand gehalten sind, wobei der Abstand einer Längserstreckung (7) oder einem Teil der Längserstreckung (7) einer Zelle (5) entspricht;

dadurch gekennzeichnet, dass am Zellenhalter (6) zumindest ein Stapelrand (14, 15) zur Aufnahme eines weiteren Zellenhalters (6) eines zweiten dazu gestapelten Batteriemoduls (2, 3) angeordnet ist.

2, Stationärer Energiespeicher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapelrand (14, 15) aus einen am gesamten oder einem Großteil des Umfangs des Zellenhalters (6) umlaufenden Steg gebildet ist, welcher eine Stapelfläche ausbildet.

3. Stationärer Energiespeicher (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellenhalter (6) ein einstückiges oder mehrstückiges Spritzgussteil umfasst, wobei das Spritzgussteil aus einem Kunststoff hergestellt ist.

4. Stationärer Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellenhalter (6) einen Sockelabschnitt aufweist, der dazu eingerichtet ist innerhalb des Stapelrandes (14, 15) eines zweiten Zellenhalters (6) einzugreifen.

5. Stationärer Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragelemente (10, 11) durch Wandelemente gebildet sind, die in Stapelrichtung betrachtet aus zueinander abgewinkelt angeordneten Segmenten bestehen oder bogenförmig ausgestaltet sind.

6. Stationärer Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen (5) im Zellenhalter (6) durch das Verbindungselement (20) in ihrer Lage fixiert gehalten sind.

7. Stationärer Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einer einzelnen Zellenreihe (18, 19) von Zellen (5) die Pole immer in die gleiche Richtung weisen und in zumindest einer benachbarten Zellenreihe (18, 19) die Pole immer in die dazu entgegengesetzte Richtung weisen.

8. Stationärer Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieanordnung (4) eine gerade Anzahl von Zellenreihen (18, 19) aufweist.

9. Stationärer Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (20) ein Blechstanzteil ist.

10. Stationärer Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (20) mit den Polen der Zellen (5) laserverschweißt ist.

11. Stationärer Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellenhalter (6) ein Kuppelelement (44) zu einer Wandkonsole für eine Wandmontage aufweist.

12. Stationärer Energiespeicher (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kuppelelement (44) als Schienen- Schienenbackenverbindung, Schwalbenschwanzverbindung, Rast- oder Schnappverbindung ausgebildet ist.

13. Stationärer Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodul (2, 3) eine ein- oder mehrteilige Beplankung (23) aufweist, die zur Abdeckung und zum Zugriffschutz am Zellenhalter (6) angeordnet ist, wobei für den Lastabtrag zu weiteren Batteriemodulen (2, 3) oder einer Montageplatte ausschließlich der Zellenhalter (6) eingerichtet ist.

14. Stationärer Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei übereinander gestapelte Batteriemodule (2, 3) mittels zumindest einer Klammer (22) sowohl elektrisch wie auch mechanisch miteinander verbunden sind.

15. Stationärer Energiespeicher (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Klammer (22) ein Teil der Beplankung (23) ist, welcher mittels Dichtungen (24) flüssigkeitsund/oder gasdicht ausgebildet ist und durch den ein Zugriff durch einen Benutzer auf stromführende Teile der übereinander gestapelten Batteriemodule (2, 3) verhindert ist.

16. Stationärer Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der stationäre Energiespeicher (1) eine Kühlvorrichtung zur Kühlung oder Temperierung aufweist, wobei die Kühlvorrichtung einen Wärmetauscher (30) aufweist, der zwischen zwei aufeinandergestapelten Zellenhaltern (6) oder zwischen dem Zellenhalter (6) und der Beplankung (23) angeordnet ist.

17. Stationärer Energiespeicher (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung einen Anschluss umfasst, wobei der Anschluss zur Verbindung an eine zentrale Heiz- und/oder Kühlanlage am Aufstellort geeignet ist.

18. Stationärer Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der stationäre Energiespeicher (1) ein Steuermodul (29) mit einer Steuereinheit umfasst, das in dem Stapelrand (14, 15) zur Aufnahme eines Zellenhalters (6) eines gestapelten Batteriemoduls (2, 3) angeordnet ist.

19. Stationärer Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuervorrichtung (37) umfasst ist, wobei die Steuervorrichtung (37) ein Bedienterminal mit einem Touchsensor aufweist.

20. Stationärer Energiespeicher (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (37) einen Projektor zur Darstellung von Informationen für einen Benutzer aufweist, der einen Ladestatus, Warnmeldungen, eine Temperatur oder sonstige Zustandsinformationen grafisch, farblich oder textuell anzeigt.

21. Stationärer Energiespeicher (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (37) einen Lautsprecher (40) zur Benutzerinformation zu Ladestatus, Warnmeldungen, Temperatur oder sonstige Zustandsinformationen aufweist.

22. Stationärer Energiespeicher (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (37) über das Internet zu einem Server mit einer Künstlichen Intelligenz (Kl) verbunden ist, um textuelle Informationen über den Lautsprecher (40) als sprachliche Information auszugeben und/oder Sprachbefehle eines Benutzers, welche über ein Mikrophon erfasst werden, in von der Steuereinheit verarbeitbare Befehle umzuwandeln.

23. Stationärer Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (37) einen Sensor (41) aufweist, der zur Erfassung der Gegenwart eines Benutzers ausgebildet ist, um akustische, grafische, farbliche oder textuelle Informationen nur bei Anwesenheit eines Benutzers wiederzugeben.

24, Stationärer Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass im Zwischenraum zwischen zwei aufeinandergestapelten Zellenhaltern (6) eine Leiterplatte (28) angeordnet ist, wobei die Leiterplatte (28) Sensoren (41) trägt oder leitende

Verbindungen zu Sensoren (41) aufweist, welche insbesondere zur Messung von Spannung, Temperatur oder Zustandsgrößen der Zellen (5) eingerichtet sind.

25. Stationärer Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (29) dazu eingerichtet ist, ein aktives Lademanagement für zumindest die an einem Verbindungselement (20) parallel angeschlossenen Zellen (5) zu steuern.

26. Stationärer Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass an der Beplankung (23) Dichtungen (24) angeordnet sind, durch die das Innere des Batteriemoduls (2, 3) von der Umgebung staub-, flüssigkeits- und/oder gasdicht abgeschirmt ist.

27. Stationärer Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass am Zellenhalter (6) Dichtungen (24) angeordnet sind, welche mit einem zweiten Zellenhalter (6) zusammenwirkend die Verbindungselemente (20) von der Umgebung staub-, flüssigkeits- und/oder gasdicht abschirmen.

28. Stationärer Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (20) durch eine mit dem Zellenhalter (6) verschweißte, verklebte oder über eine flüssigkeitsdichte Verbindung angebundene Folie (31) aus Kunststoff abgeschirmt sind.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen