DE102011051616B4

DE102011051616B4 - Vorrichtung mit der Möglichkeit zur sicheren Stromversorgung einer Sammelbatterie

Info

Publication number: DE102011051616B4
Application number: DE201110051616
Authority: DE
Inventors: Donald P.H. Wu
Original assignee: Energy Control Ltd
Current assignee: Pihsiang Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2011-07-06
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2031-07-07
Also published as: DE102011051616A1

Abstract

Vorrichtung mit der Möglichkeit zur sicheren Stromversorgung einer Sammelbatterie, aufweisend: einen Rahmen (20); eine Vielzahl von Einzel-Sekundärbatterien (30), die aneinander anliegend in dem Rahmen (20) untergebracht sind; eine leitfähige Pluspol-Leiste (40), die auf dem Rahmen (20) vorgesehen ist, wobei der Endabschnitt der leitfähigen Pluspol-Leiste (40) als Pluspol-Ausgang (41) ausgeführt ist; eine leitfähige Minuspol-Leiste (50), die sich auf dem Rahmen (20) befindet, wobei der Endabschnitt der leitfähigen Minuspol-Leiste (50) als Minuspol-Ausgang (51) ausgeführt ist; eine Vielzahl von Sicherungen (60), die auf dem Rahmen (20) angeordnet sind und jeweils zwei Verbindungsabschnitte (61, 62) aufweisen, wobei der eine Verbindungsabschnitt mit der leitfähigen Pluspol-Leiste (40) oder der leitfähigen Minuspol-Leiste (50) verbunden ist, während der andere Verbindungsabschnitt (61, 62) an den Pluspol (31) oder den Minuspol (32) der Einzel-Sekundärbatterie (30) angeschlossen ist, und zwar so, dass jede Einzel-Sekundärbatterie (30) separat mit einer Sicherung (60) verbunden ist; und eine Vielzahl von Verbindungselementen (70), die auf dem Rahmen (20) angeordnet sind und jeweils zwei Montageabschnitte (71, 72) aufweisen, wobei der eine Montageabschnitt mit der leitfähigen Pluspol-Leiste (40) oder der leitfähigen Minuspol-Leiste (50) verbunden ist, während der andere Montageabschnitt mit dem Pluspol (31) oder dem Minuspol (32) der Einzel-Sekundärbatterie (30) verbunden ist, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass der Rahmen auf einer Seite mit einer Aufnahmenut (21) und auf seiner anderen Seite mit einer Montagefläche (22) versehen ist, wobei die Aufnahmenut (21) viereckig ausgeführt ist und mit zwei gegenüberliegenden Längsseiten und zwei gegenüber liegenden Querseiten versehen ist, und wobei eine Vielzahl an Durchgangslöchern (26), die mit der Aufnahmenut (21) und der Montagefläche (22) kommunizieren, am Boden der Aufnahmenut geformt sind und benachbart zu den Längsseiten angeordnet sind, wobei die Einzel-Sekundärbatterien so in der Aufnahmenut angeordnet sind, dass die Pluspole (31) in Richtung einer der Längsseiten und die Minuspole (32) in Richtung der anderen Längsseite angeordnet sind, ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Sammelbatterie, insbesondere eine Sammelbatterie, die durch Verbindung einer Vielzahl von Einzel-Sekundärbatterien entsteht.
In 1 ist eine aus der US 7670718 B2 bekannte Sammelbatterie dargestellt, bei der eine Vielzahl von Einzel-Sekundärbatterien 10 und Sicherungen 11 mit entsprechender Anzahl auf einem I-förmigen Rahmen 12 angeordnet ist.
Eine Seite der Einzel-Sekundärbatterie 10 ist mit einer Sicherung 11 zusammengeschweißt. Durch mehrere leitfähige Leisten 13 werden alle Einzel-Sekundärbatterien 10 seriell bzw. parallel miteinander geschaltet, wonach die Stromenergie der Einzel-Sekundärbatterien 10 abgegeben wird.
Überschreitet der aktuelle Stromwert beim Versagen einer Einzel-Sekundärbatterie den Nennwert, dann wird die unmittelbar an die versagende Einzel-Sekundärbatterie angeschlossene Sicherung unterbrochen. In diesem Fall wird die versagende Einzel-Sekundärbatterie von den anderen Einzel-Sekundärbatterien isoliert, wodurch das durch die einzelne Einzel-Sekundärbatterie verursachte Versagen der kompletten Sammelbatterie vermieden wird.
Jedoch ist der Aufbau in Wirklichkeit bzw. bei der Ausführung nicht optimal. Dies liegt daran:

1. Bei der Überlappung mehrerer Sammelbatterien können die aus beiden Seiten des Rahmens herausragenden leitfähigen Leisten zum Kurzschluss führen, indem die leitfähigen Leisten miteinander in Berührung kommen. Außerdem ist hierbei eine unmittelbare Überlappung mehrerer Sammelbatterien zur Verwendung auf dem Rahmen nicht möglich.
2. Alle Einzel-Sekundärbatterien werden hierbei bedeckt auf der Innenfläche der Sicherung angeordnet. Manchmal ist eine Einzel-Sekundärbatterie undicht bzw. geplatzt, ohne die Sicherung zu zerbrechen. In solchen Fällen kann man den ungewöhnlichen Zustand der Einzel-Sekundärbatterie nicht visuell entdecken, da die Batterien und die Sicherung zur Überprüfung zerlegt werden müssen. Darauf basierend ist eine visuelle Wartung hierbei nicht möglich, wodurch manche Fehler bei der Wartung nicht entdeckt werden können.

Die WO 2010/132755 A1 betrifft eine Vorrichtung mit einem Batteriehalter, einer Vielzahl an Einzelbatterien, einer Vielzahl an Sicherungen sowie einer Vielzahl an Kontaktierungseinheiten. Der Batteriehalter ist als Block ausgebildet und weist Durchgangsöffnungen auf, in die die einzelnen Batterien eingelassen sind, sodass lediglich deren Elektroden zugänglich sind, um eine Kontaktierung über eine Sicherung oder eine elektrische Verbindung zu ermöglichen. Jedoch ergibt sich wiederum das Problem, dass, um festzustellen, ob eine Batterie defekt ist, diese zunächst aus dem Batteriehalter entfernt werden muss.
Der Erfinder ist der Meinung, dass die Batterien von einer Fläche des Rahmens und die leitfähigen Leisten sowie die Sicherungen von einer anderen Fläche des Rahmens freigelegt sein sollen, um eine Überlappung von mehreren Sammelbatterien zu ermöglichen. Nur dadurch können Fehler von Batterien bzw. Sicherungen visuell entdeckt werden, was die Instandhaltung erleichtert.
1 eine perspektivische Darstellung einer herkömmlichen Sammelbatterie aus der US 7,670,718 B2 ;
2 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung;
3 eine perspektivische Darstellung der Teil-Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung im zusammengebauten Zustand;
4 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Einzel-Sekundärbatterien, die in der Aufnahmenut angeordnet sind;
5 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung nach dem Zusammenbau;
6 eine perspektivische Darstellung zweier aufeinanderliegender Sammelbatterien;
7 eine perspektivische Darstellung zweier Sammelbatterien, deren Längsseiten miteinander verbunden sind; und
8 eine perspektivische Darstellung zweier Sammelbatterien, deren Querseiten miteinander verbunden sind.
In 2, 3 und 4 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit der Möglichkeit zur sicheren Stromversorgung einer Sammelbatterie dargestellt, bei der eine Vielzahl von Einzel-Sekundärbatterien auf einer Seite eines Rahmens angeordnet ist, während eine leitfähige Pluspol-Leiste, eine leitfähige Minuspol-Leiste und eine Vielzahl von Sicherungen auf einer anderen Seite des Rahmens vorgesehen sind. Mittels einer Vielzahl von Verbindungselementen und Sicherungen werden die Einzel-Sekundärbatterien mit der leitfähigen Pluspol-Leiste und der leitfähigen Minuspol-Leiste verbunden. Dadurch wird jede Einzel-Sekundärbatterie separat an eine Sicherung angeschlossen, um schließlich eine Sammelbatterie zu bilden.
Die entgegen gesetzten Seiten des Rahmens 20 sind jeweils mit einer Aufnahmenut 21 und einer Montagefläche 22 versehen. Die Aufnahmenut 21 ist viereckig ausgeführt und mit vier Seiten versehen. Die Montagefläche 22 befindet sich auf der Rückseite des Bodens 23 der Aufnahmenut 21. Zwei entgegengesetzte Seiten der Aufnahmenut 21 sind hierbei als Längsseiten 24 bezeichnet, während die anderen zwei gegenüber stehenden Seiten der Aufnahmenut 21 als Querseiten 25 angesehen sind. Die Aufnahmenut 21 ist auf dem Boden 23 mit einer Vielzahl von an den beiden Längsseiten 24 anliegenden Durchgangslöchern 26 geformt, die mit der Aufnahmenut 21 und der Montagefläche 22 kommunizieren.
Alle Einzel-Sekundärbatterien 30 sind aneinander anliegend in der Aufnahmenut 21 des Rahmens 20 untergebracht, wobei die Pluspole 31 bzw. die Minuspole 32 aller Einzel-Sekundärbatterien 30 gleichgerichtet aneinander anliegen. Außerdem liegen die Pluspole 31 bzw. die Minuspole 32 aller Einzel-Sekundärbatterien 30 an den beiden Längsseiten 24 an.
Die leitfähige Pluspol-Leiste 40 ist auf der Montagefläche 22 des Rahmens 20 vorgesehen, wobei der Endabschnitt der leitfähigen Pluspol-Leiste 40 als Pluspol-Ausgang 41 ausgeführt ist. Die leitfähige Minuspol-Leiste 50 befindet sich ebenfalls auf der Montagefläche 22 des Rahmens 20, wobei der Endabschnitt der leitfähigen Minuspol-Leiste 50 als Minuspol-Ausgang 51 ausgeführt ist. Die Sicherung 60 ist auf der Montagefläche 22 des Rahmens 20 angeordnet und weist zwei Verbindungsabschnitte 61, 62 auf. Der eine Verbindungsabschnitt ist durch eine Schraube mit der leitfähigen Pluspol-Leiste 40 bzw. der leitfähigen Minuspol-Leiste 50 verbunden, während der andere Verbindungsabschnitt durch das Durchgangsloch 26 hindurchgeführt und in der Aufnahmenut 21 aufgenommen und so gebogen ist, dass eine Anschlussklemme 621 entsteht. Die Anschlussklemme 621 ist an den Pluspol 31 bzw. den Minuspol 32 der Einzel-Sekundärbatterie 30 angeschlossen, derart, dass jede Einzel-Sekundärbatterie 30 separat mit einer Sicherung 60 verbunden ist.
Das Verbindungselement 70 ist auf der Montagefläche 22 des Rahmens 20 angeordnet und weist zwei Montageabschnitte 71, 72 auf. Der eine Montageabschnitt ist mittels einer Schraube 73 mit der leitfähigen Pluspol-Leiste 40 bzw. der leitfähigen Minuspol-Leiste 50 verbunden, während der andere Montageabschnitt durch das Durchgangsloch 26 hindurchgeführt und in der Aufnahmenut 21 aufgenommen ist. In der Aufnahmenut 21 wird der andere Montageabschnitt so gebogen, dass eine Anschlussklemme 721 entsteht. Die Anschlussklemme 721 ist mit dem Pluspol 31 bzw. dem Minuspol 32 der Einzel-Sekundärbatterie 30 verbunden, derart, dass eine Sammelbatterie 100 gebildet ist.
Vorstehend werden die wichtigen Bauteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung, deren Zusammenbau, deren Verwendung sowie deren Wirkung erläutert. Aus 4 und 5 ist ersichtlich, dass die Sicherungen 60, die Verbindungselemente 70, die leitfähige Pluspol-Leiste 40 und die leitfähige Minuspol-Leiste 50 auf dem Rahmen 20 angeordnet sind. In diesem Fall kann die Aufnahmenut 21 zur Aufnahme von Einzel-Sekundärbatterien 30 benutzt werden.
Anzumerken ist, dass ein Verbindungsabschnitt 62 der Sicherung 60 und ein Montageabschnitt 72 des Verbindungselements 70 jeweils in der Aufnahmenut 21 zu einer Anschlussklemme 621, 721 gebogen werden. In diesem Fall können alle Bauteile bei der Aufnahme aller Einzel-Sekundärbatterien 30 in der Aufnahmenut 21 ohne Schweißen miteinander zusammengebaut werden. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Aufbaus sind leichtere Montage, leichteres Auswechseln und leichtere Instandhaltung der Einzel-Sekundärbatterie 30 möglich.
Wie in 3 und 4 gezeigt, sind die Sicherungen 60, die leitfähige Pluspol-Leiste 40 und die leitfähige Minuspol-Leiste 50 gemeinsam auf der Montagefläche 22 des Rahmens 20 angeordnet. Auf diese Weise sind eine leichtere visuelle Wartung, eine leichtere Montage, eine leichtere Reparatur sowie ein leichteres Auswechseln möglich.
Aus 4 ist ersichtlich, dass die Einzel-Sekundärbatterien 30 nach Anordnung in der Aufnahmenut 21 ordentlich von einer Seite des Rahmens 20 freigelegt sind. Dies erleichtert spätere visuelle Wartungen.
Da die freigelegte Fläche der Einzel-Sekundärbatterien 30 mit keiner leitfähigen Pluspol-Leiste 40 bzw. keiner leitfähigen Minuspol-Leiste 50 versehen ist, können zwei erfindungsgemäße Sammelbatterien 100 überlappend angeordnet sein. In diesem Fall können die Montageflächen 22 der beiden Sammelbatterien 100 getrennt werden. Dies ermöglicht die Überlappung der Sammelbatterien 100 bei der Verwendung. Darüber hinaus kann der durch Berührung der leitfähigen Pluspol-Leisten 40 bzw. der leitfähigen Minuspol-Leisten 50 von den Sammelbatterien 100 verursachte Kurzschluss in diesem Fall ausgeschlossen werden.
In 7 sind zwei erfindungsgemäße Sammelbatterien 100 miteinander verbunden, indem ihre Längsseiten 24 aneinander anliegen.
In 8 sind zwei erfindungsgemäße Sammelbatterien 100 miteinander verbunden, indem ihre Querseiten 25 aneinander anliegen. In diesem Fall können eine einzelne leitfähige Pluspol-Leiste 40 und eine einzelne leitfähige Minuspol-Leiste 50 zum leitfähigen Anschluss der beiden Sammelbatterien 100 verwendet werden.
Bezugszeichenliste

10: Einzel-Sekundärbatterie
11: Sicherung
12: I-förmiger Rahmen
13: leitfähige Leiste
20: Rahmen
21: Aufnahmenut
22: Montagefläche
23: Boden
24: Längsseite
25: Querseite
26: Durchgangsloch
30: Einzel-Sekundärbatterie
31: Pluspol
32: Minuspol
40: leitfähige Pluspol-Leiste
41: Pluspol-Ausgang
50: leitfähige Minuspol-Leiste
51: Minuspol-Ausgang
60: Sicherung
61: Verbindungsabschnitt
62: Verbindungsabschnitt
621: Anschlussklemme
63: Schraube
70: Verbindungselement
71: Montageabschnitt
72: Montageabschnitt
721: Anschlussklemme
73: Schraube
100: Sammelbatterie

Claims

Vorrichtung mit der Möglichkeit zur sicheren Stromversorgung einer Sammelbatterie, aufweisend: einen Rahmen (20); eine Vielzahl von Einzel-Sekundärbatterien (30), die aneinander anliegend in dem Rahmen (20) untergebracht sind; eine leitfähige Pluspol-Leiste (40), die auf dem Rahmen (20) vorgesehen ist, wobei der Endabschnitt der leitfähigen Pluspol-Leiste (40) als Pluspol-Ausgang (41) ausgeführt ist; eine leitfähige Minuspol-Leiste (50), die sich auf dem Rahmen (20) befindet, wobei der Endabschnitt der leitfähigen Minuspol-Leiste (50) als Minuspol-Ausgang (51) ausgeführt ist; eine Vielzahl von Sicherungen (60), die auf dem Rahmen (20) angeordnet sind und jeweils zwei Verbindungsabschnitte (61, 62) aufweisen, wobei der eine Verbindungsabschnitt mit der leitfähigen Pluspol-Leiste (40) oder der leitfähigen Minuspol-Leiste (50) verbunden ist, während der andere Verbindungsabschnitt (61, 62) an den Pluspol (31) oder den Minuspol (32) der Einzel-Sekundärbatterie (30) angeschlossen ist, und zwar so, dass jede Einzel-Sekundärbatterie (30) separat mit einer Sicherung (60) verbunden ist; und eine Vielzahl von Verbindungselementen (70), die auf dem Rahmen (20) angeordnet sind und jeweils zwei Montageabschnitte (71, 72) aufweisen, wobei der eine Montageabschnitt mit der leitfähigen Pluspol-Leiste (40) oder der leitfähigen Minuspol-Leiste (50) verbunden ist, während der andere Montageabschnitt mit dem Pluspol (31) oder dem Minuspol (32) der Einzel-Sekundärbatterie (30) verbunden ist, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass der Rahmen auf einer Seite mit einer Aufnahmenut (21) und auf seiner anderen Seite mit einer Montagefläche (22) versehen ist, wobei die Aufnahmenut (21) viereckig ausgeführt ist und mit zwei gegenüberliegenden Längsseiten und zwei gegenüber liegenden Querseiten versehen ist, und wobei eine Vielzahl an Durchgangslöchern (26), die mit der Aufnahmenut (21) und der Montagefläche (22) kommunizieren, am Boden der Aufnahmenut geformt sind und benachbart zu den Längsseiten angeordnet sind, wobei die Einzel-Sekundärbatterien so in der Aufnahmenut angeordnet sind, dass die Pluspole (31) in Richtung einer der Längsseiten und die Minuspole (32) in Richtung der anderen Längsseite angeordnet sind, wobei die Vielzahl an Sicherungen mit dem anderen Verbindungsabschnitt durch die Durchgangslöcher in die Aufnahmenut durchgeführt ist und die Vielzahl an Verbindungselementen mit ihrem anderen Montageabschnitt durch die Durchgangslöcher in die Aufnahmenut durchgeführt sind, so dass die Einzel-Sekundärbatterien in der Aufnahmenut der einen Seite des Rahmens angeordnet sind, während die Pluspol- und die Minuspolleiste, die Sicherungen und die Verbindungselemente auf der Montagefläche der anderen Seite des Rahmens angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungsabschnitt (61) der Sicherung (60) mittels einer Schraube (63) mit der leitfähigen Pluspol-Leiste (40) oder der leitfähigen Minuspol-Leiste (50) verbunden ist, während ein Montageabschnitt (71) des Verbindungselements (70) mittels einer Schraube mit der leitfähigen Minuspol-Leiste (40) oder leitfähigen Pluspol-Leiste (50) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungsabschnitt (62) der Sicherung (60) durch eines der Durchgangslöcher (26) hindurchgeführt und in der Aufnahmenut (21) so gebogen wird, dass eine Anschlussklemme (621) entsteht, die mit dem Pluspol (31) bzw. dem Minuspol (32) der Einzel-Sekundärbatterie (30) verbunden ist, während ein Montageabschnitt (72) des Verbindungselements (70) durch ein anderes der Durchgangslöcher (26) hindurchgeführt und in der Aufnahmenut (21) so gebogen wird, dass eine Anschlussklemme (721) entsteht, die mit dem Minuspol (31) oder dem Pluspol (32) der Einzel-Sekundärbatterie (30) in Verbindung kommt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querseiten (25) zum elektrischen Anschluss zweier Sammelbatterien (100) aneinander anliegen, wobei jeweils eine leitfähige Pluspol-Leiste (40) und eine leitfähige Minuspol-Leiste (50) zum leitfähigen Anschluss der beiden Sammelbatterien (100) eingesetzt werden.