DE102013204354A1 - Batteriemodul, Batterie und Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul, eine Batterie und ein Kraftfahrzeug. Das Batteriemodul umfasst mindestens eine Batteriezelle, bevorzugt eine Lithium-Ionen-Batteriezelle. Das erfindungsgemäße Batteriemodul umfasst mindestens ein Modulkontaktelement (250) mit einer Einrastaussparung (251) zum Einrasten einer Einrastvorrichtung (270) eines Batteriekontaktelements einer Batterie. Das erfindungsgemäße Batteriemodul ist dadurch gekennzeichnet, dass das Modulkontaktelement (250) durch eine Berührschutzvorrichtung (260) abgedeckt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul, eine Batterie und ein Kraftfahrzeug. Das Batteriemodul umfasst mindestens eine Batteriezelle, bevorzugt eine Lithium-Ionen-Batteriezelle.
  • Stand der Technik
  • Durch verbesserte Speicherkapazität, häufigere Wiederaufladbarkeit und höhere Energiedichten finden Batterien, beispielsweise Lithium-Ionen-Zellen basierte Batterien oder Nickelmetallhydrid-Batterien, immer breitere Anwendungen. Lithium-Ionen-Zellen basierte Batterien zeichnen sich unter anderem aus durch hohe Energiedichten und eine äußerst geringe Selbstentladung.
  • Batterien mit geringerer Energiespeicherkapazität werden zum Beispiel für kleine tragbare elektronische Geräte wie Mobiltelefone, Laptops, Camcorder und dergleichen verwendet, während Batterien mit hoher Kapazität als Energiequelle für den Antrieb von Motoren von Kraftfahrzeugen, beispielsweise Hybrid- oder Elektro-Fahrzeugen, etc. oder als stationäre Batterien Verwendung finden.
  • Batterien können aus einzelnen Batteriezellen bestehen oder mehrere Batteriezellen umfassen. Dabei können die Batteriezellen zu Batteriemodulen zusammengefasst sein. Die Module umfassen dabei mindestens eine Batteriezelle, üblicherweise aber mehrere Batteriezellen und zugehörige Elektronik. Die Batteriemodule einer Batterie können seriell und/oder parallel geschaltet sein.
  • Manche Batterien erlauben den Austausch von Modulen, andere Batterien eine Erweiterung durch zusätzliche Module und wieder andere Batterien beides.
  • Die Kontaktierung erfolgt dann zum Beispiel mithilfe einer Einrastaussparung in Modulkontaktelementen des Moduls, mit denen das Modul in eine Einrastvorrichtung eines Batteriekontaktelements der Batterie eingerastet werden kann. Nach Einrasten wird das Modul durch die Einrastvorrichtung in elektrischem Kontakt mit einem elektrischen Leiter gehalten und ist elektrisch mit den anderen Modulen der Batterie verbunden. Dies ermöglicht einen schnellen Austausch oder eine schnelle Erweiterung.
  • JP2002-298812 beschreibt eine Batterievorrichtung mit einem Anschlussterminal und einer Abdeckplatte zur Abdeckung des Anschlussterminals, wobei die Abdeckplatte verschiebbar an der Vorrichtung montiert ist und von einem elastischen Körper in einer das Anschlussterminal abdeckenden Position gehalten wird.
  • KR2005-0096710 beschreibt eine Schutzvorrichtung für ein Ladeterminal eines Batteriepacks eines mobilen Kommunikationsendgeräts. Die Schutzvorrichtung umfasst eine Terminalabdeckung, die verschiebbar montiert ist, um eine Terminalöffnung zu öffnen oder zu schließen, wobei ein elastisches Unterstützungsteil die Beibehaltung eines geschlossenen Zustands der Terminalöffnung unterstützt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfinder haben erkannt, dass bei schnellem Austausch oder schneller Erweiterung einer Batterie mit Einrastvorrichtung ein besonderer Berührschutz wünschenswert wäre, um das Risiko für Personen zu minimieren.
  • Erfindungsgemäß wird daher ein Batteriemodul mit den Merkmalen nach Anspruch 1, eine Batterie mit den Merkmalen nach Anspruch 8 und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 10 vorgeschlagen.
  • Das Batteriemodul umfasst mindestens ein Modulkontaktelement mit einer Einrastaussparung zum Einrasten einer Einrastvorrichtung eines Batteriekontaktelements einer Batterie. Das Batteriemodul ist dadurch gekennzeichnet, dass das Modulkontaktelement durch eine Berührschutzvorrichtung abgedeckt ist.
  • Der Berührschutz schützt einen Anwender, der das Modul mit der Batterie kontaktiert, vor Berührung mit dem auf Spannung liegenden Modulkontaktelement der Batteriezelle.
  • In einer Ausführungsform kann die Berührschutzvorrichtung einen hohl ausgebildeten Teil aufweisen, der zur Einschubrichtung parallele Seiten des Modulkontaktelements abdeckt.
  • Dann sind die zur Einschubrichtung parallelen Seiten gut abgedeckt.
  • Die Berührschutzvorrichtung kann in einer ersten Position durch mindestens ein elastisches Element gehalten werden und entlang einer Einschubrichtung in eine zweite Position verschiebbar sein.
  • Dann gewährleistet die Berührschutzvorrichtung in der ersten Position Berührschutz und deckt zumindest die Einrastaussparung ab. In der zweiten Position ist dann die Einrastaussparung für die Einrastvorrichtung zugänglich.
  • Die Berührschutzvorrichtung kann beispielsweise durch Drücken der Berührschutzvorrichtung gegen die Einrastvorrichtung entlang der Einschubrichtung in die zweite Position verschoben werden.
  • Dann lässt sich die Berührschutzvorrichtung leicht öffnen.
  • Zusätzlich oder alternativ kann die Berührschutzvorrichtung zudem mindestens ein drehbares Element aufweisen, das, wenn sich die Berührschutzvorrichtung in der ersten Position befindet, eine zur Einschubrichtung im Wesentlichen senkrechte Seite des Modulkontaktelements abdeckt.
  • Dann ist auch die zur Einschubrichtung senkrechte Seite gut abgedeckt.
  • Das drehbare Element kann so ausgebildet sein, dass es, wenn sich die Berührschutzvorrichtung in der zweiten Position befindet, um einen Viertelkreis gedreht ist.
  • Dann kann es die Einrastaussparung leicht zugänglich machen.
  • Das Batteriemodul kann mindestens eine Batteriezelle und einen Deckel umfassen, wobei der Deckel eine Öffnung aufweist, durch die das durch die Berührschutzvorrichtung abgedeckte Modulkontaktelement für die Einrastvorrichtung zugänglich ist.
  • Dann ist die Berührschutzvorrichtung vor versehentlichem Öffnen geschützt.
  • Die erfindungsgemäße Batterie weist eine Einrastvorrichtung und ein erfindungsgemäßes Batteriemodul auf. Dabei ist die Einrastvorrichtung in die Einrastaussparung des Modulkontaktelements des Batteriemoduls eingerastet.
  • In einer Ausführungsform der Batterie, bei der die Berührschutzvorrichtung zwischen der ersten und der zweiten Position verschiebbar ist, hält die eingerastete Einrastvorrichtung die Berührschutzvorrichtung in der zweiten Position.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
  • Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Sammelschiene einer Batterie nach dem Stand der Technik und drei Module,
  • 2 ein Batteriemodul gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 3 eine Einrastvorrichtung eines Batteriekontaktelements und ein Modulkontaktelement mit Einrastaussparung, wie es in Ausführungsbeispielen der Erfindung Verwendung finden kann, und
  • 4 ein Batteriekontaktelement mit eingerastetem Modulkontaktelement. Ausführungsformen der Erfindung
  • In der 1 ist eine Sammelschiene 100 einer Batterie gezeigt. Batteriemodule 200 sind über Batteriekontaktelemente 300 der Sammelschiene elektrisch kontaktiert. Die kontaktierten Batteriemodule 200 sind dabei durch die Kontaktierung parallel und/oder seriell miteinander elektrisch verschaltet.
  • 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 200. Das Modul 200 umfasst mehrere Batteriezellen 210, deren Terminals 230 durch einen Deckel 220 abgedeckt sind. Der Deckel 220 weist eine Öffnung 240 auf, durch die ein Modulkontaktelement 250 zugänglich ist. Das Modulkontaktelement 250 ist dabei durch eine Berührschutzvorrichtung 260 vor Berührung geschützt.
  • 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Berührschutzvorrichtung 260 im Schnitt. Die Berührschutzvorrichtung 260 ist als das Modulkontaktelement 250 abschnittsweise umhüllender Hohlkörper ausgebildet. Seitenwände 261, 262 der Berührschutzvorrichtung 260 sind im Wesentlichen parallel zu einer Einschubrichtung 400 ausgebildet. Die Seitenwand 261 deckt dabei eine erste Seite des Modulkontaktelements 250 ab, die die Einrastaussparung 251 aufweist, die Seitenwand 261 deckt dabei eine zweite zu der einen Seite des Modulkontaktelements 250 parallele Seite des Modulkontaktelements 250 ab. Damit die Einrastvorrichtung 270 in der Einrastaussparung 251 einrasten kann, muss die Berührschutzvorrichtung 260 entlang der Einschubrichtung 400 in das Batteriekontaktelement 300 geschoben werden, so dass es gegen die Einrastvorrichtung 270 drückt.
  • Die Berührschutzvorrichtung 260 kann sich also zumindest in einer ersten oder in einer zweiten Position befinden. Dabei sorgen in einem Ausführungsbeispiel elastische Elemente 280, beispielsweise Federn, dafür, dass die Berührschutzvorrichtung 260 in der ersten Position verbleibt, solange sie nicht entlang der Einschubrichtung 400 gegen die Einrastvorrichtung 270 gedrückt wird.
  • Die Rückstellkraft der elastische Elemente 280 übersteigenden Kraft auf die Berührschutzvorrichtung 260 entlang der Einschubrichtung 400 mittels der Einrastvorrichtung 270 bewirkt, dass die Berührschutzvorrichtung 260 in die zweite Position verschoben wird. In dieser zweiten Position kann die Einrastvorrichtung 270 in der Einrastaussparung 251 einrasten. Dies ist beispielhaft in 4 dargestellt.
  • Die Einrastvorrichtung 270 kann einen Einrastvorsprung 271 und einen Arm 272 umfassen, an dessen einem Ende der Einrastvorsprung 271 angeordnet ist und der um sein anderes Ende drehbar an ein Scharnier 273 angebracht ist.
  • Das in 3 und 4 dargestellte Beispiel der Berührschutzvorrichtung 260 weist zusätzlich zu den Seitenwänden 261, 262 eine um ein weiteres Scharnier 264 drehbare Seitenwand 263 zur Abdeckung einer dritten Seite des Modulkontaktelements 250 auf, die im Wesentlichen senkrecht zur Einschubrichtung 400 ist. Dabei ist die drehbare Seitenwand 263 um eine zur Einschubrichtung 400 senkrechten Achse drehbar. In der ersten Position ist die drehbare Seitenwand 263 senkrecht zu den Seitenwänden 261, 262.
  • Wie in 4 dargestellt, kann das Batteriekontaktelement 300 einen Stromleiter 290 umfassen, der das Modulkontaktelement 250 großflächig an der zweiten und dritten Seite elektrisch kontaktiert, wenn der Einrastvorsprung 271 der Einrastvorrichtung 270 in der Einrastaussparung 251 eingerastet ist. Die Berührschutzvorrichtung 260 ist dann in die zweite Position verschoben und die drehbare Seitenwand 263 ist so weit gedreht, dass sie parallel zu den Seitenwänden 261, 262 ist. Die Berührschutzvorrichtung 260 wird dann von der eingerasteten Einrastvorrichtung 270 in der zweiten Position gehalten. Die Einrastvorrichtung 270 kann aus elektrisch isolierendem Material bestehen.
  • In anderen Ausführungsbeispielen ist die Einrastvorrichtung 270 aus elektrisch leitfähigem Material und der elektrische Kontakt wird auch oder ausschließlich über die Einrastvorrichtung 270 hergestellt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2002-298812 [0007]
    • KR 2005-0096710 [0008]

Claims (10)

  1. Batteriemodul (200) mit mindestens einem Modulkontaktelement (250) mit einer Einrastaussparung (251) zum Einrasten einer Einrastvorrichtung (270) eines Batteriekontaktelements (300) einer Batterie, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulkontaktelement (250) durch eine Berührschutzvorrichtung (260) abgedeckt ist.
  2. Batteriemodul nach Anspruch 1, wobei die Berührschutzvorrichtung (260) einen hohl ausgebildeten Teil aufweist, der zur Einschubrichtung (400) parallele Seiten des Modulkontaktelements (250) abdeckt.
  3. Batteriemodul nach Anspruch 2, wobei die Berührschutzvorrichtung (250) in einer ersten Position durch mindestens ein elastisches Element (280) gehalten wird und entlang der Einschubrichtung (400) in eine zweite Position verschiebbar ist, wobei die Berührschutzvorrichtung (250) in der ersten Position Berührschutz gewährleistet und zumindest die Einrastaussparung (251) abdeckt und in der zweiten Position die Einrastaussparung (251) für die Einrastvorrichtung (270) zugänglich macht.
  4. Batteriemodul nach Anspruch 3, wobei die Berührschutzvorrichtung (250) durch Drücken der Berührschutzvorrichtung (260) gegen die Einrastvorrichtung (270) entlang der Einschubrichtung (400) in die zweite Position verschoben wird.
  5. Batteriemodul nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Berührschutzvorrichtung (260) zudem mindestens ein drehbares Element (263) aufweist, das, wenn sich die Berührschutzvorrichtung (260) in der ersten Position befindet, eine zur Einschubrichtung (400) im Wesentlichen senkrechte Seite des Modulkontaktelements (250) abdeckt.
  6. Batteriemodul nach Anspruch 5, wobei das drehbare Element (263), wenn sich die Berührschutzvorrichtung (260) in der zweiten Position befindet, um einen Viertelkreis gedreht ist.
  7. Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Batteriemodul mindestens eine Batteriezelle (210) und einen Deckel (220) umfasst, wobei der Deckel (220) eine Öffnung (240) aufweist, durch die das durch die Berührschutzvorrichtung (260) abgedeckte Modulkontaktelement (250) für die Einrastvorrichtung (270) zugänglich ist.
  8. Batterie mit einer Einrastvorrichtung (270) und einem Batteriemodul (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einrastvorrichtung (270) in die Einrastaussparung (251) des Modulkontaktelements (250) des Batteriemoduls (200) eingerastet ist.
  9. Batterie nach Anspruch 8, wobei die Berührschutzvorrichtung (250) in einer ersten Position durch mindestens ein elastisches Element (280) gehalten wird und entlang der Einschubrichtung (400) in eine zweite Position verschiebbar ist, und wobei die eingerastete Einrastvorrichtung (270) die Berührschutzvorrichtung (260) in der zweiten Position hält.
  10. Kraftfahrzeug mit einer Batterie nach Anspruch 8 oder 9.
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