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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie nach dem Oberbegriff des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff des unabhängigen Verfahrensanspruchs zum Übertragen von elektrischer Energie und/oder Daten von einer Batterie zu einem externen Gerät.
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Stand der Technik
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Batterien mit einem erhöhten Temperaturniveau bekannt, welche zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien aufweisen. Beispiel hierfür sind Lithium-Metall-Polymerbatterien oder Natrium-Nickelchlorid-Batterien, welche im Vergleich zu etwa Lithium-Ionen-Batterien kosteneffizienter sind und auf Seiten der spezifischen Energieinhalte oder auch im Bereich der Sicherheit Vorteile aufweisen. Das erhöhte Temperaturniveau ermöglicht hinreichend große Leitfähigkeiten der beteiligten Zellkomponenten (zum Beispiel Elektrolyt, Schutzschichten) und hinreichend große Austauschstromdichten im Verbund mit den Beteiligten elektrochemischen Zellreaktionen.
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Im Allgemeinen benötigen Batterien mit erhöhtem Temperaturniveau auch ein Temperaturkonzept, da im Betrieb Wärme generiert wird, die gegebenenfalls oberhalb der thermischen Verluste im System liegt und im Allgemeinen auch spezifische Temperaturlimits der Zellen eingehalten werden müssen. Je nach Temperaturlevel und Betriebsstrategie wird eine mehr oder weniger aufwendige thermische Isolation der Batteriezellen benötigt, um die Wärmeverluste gering und die benötigte Heizleistung möglichst klein zu halten. Dabei stellen Leitungen, mechanische Stützen und sonstige Wärmebrücken, einschließlich der Strahlungsverluste stets potentielle Wärmelecks dar. Die Isolationswirkung der thermischen Isolationsschicht basiert zumeist auf der Ausnutzung der guten Isolationseigenschaften von Gas bzw. Vakuumkavitäten.
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Insbesondere beim Einsatz der Batterien in Fahrzeugen wird während der Standzeit der Batterie ohne Betrieb oder nur mit eingeschränktem Betrieb (zum Beispiel parkendes Fahrzeug) stets eine Heizung (für die Erwärmung der Batterie) benötigt, um auf den Weiterbetrieb der Batterie vorbereitet zu sein. Dies kostet Energie und kann gegebenenfalls die Batterie entleeren. Damit kommt der Güte der thermischen Isolation hier eine besondere Bedeutung zu. Strom-, spannungsführende und signalführende Kabel sind stets auch thermisch leitfähige Verbindungen zur Batterieumgebung, die zu deutlichen thermischen Verlusten auf Seiten der Batterie führen, welche auch durch eine gute thermische Isolierung nicht komplett verhindert werden können.
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In der
DE 10 2011 118 287 A1 ist eine Ladevorrichtung zum Laden und Entladen einer Kraftfahrzeugbatterie offenbart, bei der Energie von einer externen Ladestation an eine fahrzeuginterne Energieempfangseinheit kabellos übertragen wird, von wo aus die Energie über weiter über Kabel an die Fahrzeugbatterie geleitet wird. Dementsprechend wird die elektrische Leistung über Kabel durch die thermische Isolation der Fahrzeugbatterie geführt, wodurch Wärmebrücken auf dem Weg von der Batteriezelle zum Batteriegehäuse entstehen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung sieht eine Batterie mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs sowie ein Verfahren zum Übertragen von elektrischer Energie und/oder Daten von einer Batterie zu einem externen Gerät mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs vor. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterie beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Erfindungsgemäß weist die Batterie zumindest ein Batteriemodul, ein Batteriegehäuse sowie zumindest ein thermisches Isolationselement auf, wobei das Batteriegehäuse und das thermische Isolationselement das Batteriemodul umgibt. Des Weiteren weist die Batterie ein Anschlusselement zum Anschließen der Batterie an ein externes Gerät an. Erfindungswesentlich ist, dass das Anschlusselement als zumindest ein erster Transponder innerhalb des thermischen Isolationselementes, vorzugsweise im oder am Batteriemodul, ausgestaltet ist, wodurch kabellos eine Übertragung von elektrischer Energie und/oder Daten zwischen dem ersten Transponder und zumindest einem zweiten Transponder außerhalb des Batteriegehäuses bzw. am Batteriegehäuse zumindest jenseits vom Innenraum des thermischen Isolationselements durchführbar ist. Damit bilden zumindest der erste und zweite Transponder das erfindungsgemäße Anschlusselement.
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Unter Batterien können im Sinne der Erfindung elektrische Speicher (wie z.B. Doppelschichtspeicherung), elektrochemische Speicher, Energiespeicher basierend auf zumindest einem Teil eines physikalischen Prinzip (z. B. Doppelschicht) und/oder hybride Speicherkonzepte (elektrisch und elektromechanisch etc. in einem Zell-, Modul-, oder Pack-Gehäuse) verstanden werden, wobei auch nur ein Teil der erwähnten Energiespeicher ein erhöhtes Temperaturniveau benötigen können. Insbesondere betrifft die Erfindung wiederaufladbare elektrische Speicher, elektrochemische Speicher und hybride Speicherkonzepte mit (teilweiser) temperatursensitiver Leistung, wobei es sich bevorzugt um Akkumulatoren, also wiederaufladbare Batterien handelt. Ein erfindungsgemäßer Transponder kann hierbei jeweils für die Übertragung von Daten und/oder elektrischer Energie genutzt werden, sodass im Rahmen der Erfindung ein Transponder für Daten und ein Transponder für elektrische Energie oder ein Transponder für elektrische Energie und Daten genutzt werden kann. Durch die kabellose Übertragung von elektrischer Energie und/oder Daten über die thermische Isolationsstrecke hinweg, werden die thermischen Verluste verringert, welche ansonsten durch Kabelleitungen verursacht werden. Insbesondere bei Kabelleitungen aus Kupfer oder Aluminium, welche einen hohen Wärmeleitwert aufweisen, verringert sich durch die thermischen Verluste die Effizienz der Batterie. Demzufolge kann das Batteriegehäuse sowie das thermische Isolationselement derart verschlossen sein, dass keine durchführenden Kabel zur Daten- und/oder elektrischen Energieübertragung vorhanden sind. Dementsprechend kann auf die Durchführung von elektrischen Leitungen zur Energie und/oder Datenübertragung, wie sie im Stand der Technik vorgesehen sind, verzichtet werden. Somit kann eine optimale Wirkung des thermischen Isolationselements erzielt werden. Mit Datenübertragung ist im Sinne der Erfindung gemeint, dass entweder analog oder digital ermittelte Signale von und zur Batterie übertragen werden können. Auch die Batterie hat im Allgemeinen eine eigene Elektronik/Elektrik an Bord mit der zum Beispiel Balancing oder auch eine Beheizung/Temperierung ausgeführt werden kann. Die beiden erfindungsgemäßen Transponder stehen sich im weitesten Sinne gegenüber, sodass eine möglichst optimale Ladeüberdeckung der beiden Transponder realisiert werden kann. Wenigstens ein thermisches Isolationselement kann im oder am Gehäuse zur thermischen Trennung angeordnet sein. Hierbei ist es denkbar, dass an der Gehäuseinnen- oder Gehäuseaußenwand als auch zwischen den Batteriemodulen ein erfindungsgemäßes thermisches Isolationselement angeordnet werden kann. Neben den zuvor erwähnten Isolationsmaterialien kann es sich auch um weitere gebräuchliche Materialien handeln, die für einen Einsatz geeignet sind. So ist zum Beispiel eine Kunststoffisolierung im oder am Batteriegehäuse denkbar, welche auch als Schaum in Form von künstlich-organischem Schaum ausgebildet sein kann, wobei es sich hierbei vorzugsweise um Polyethylen, Polystyrol, Neopor, Polyurethan oder Resolschaum handelt. Daneben sind auch mineralische Fasern, wie Stein- und Glaswolle, für eine erfindungsgemäße thermische Isolation denkbar. Besonders vorteilhaft, aufgrund ihrer schlechten Wärmeleitfähigkeit, eignen sich Aerogelmatten und Vakuumdämmplatten. Aufgrund der endlichen Wärmeleitfähigkeit der thermischen Isolationselemente wird mit der erfindungsgemäßen Verwendung von Transponder zur kabellosen Übertragung von elektrischer Energie und/oder Daten zumindest die Wärmeleitung über Kabel und oder über mechanische Stützstellen, welche zwischen den temperierten Speicherelementen und dem Batteriegehäuse angeordnet sind, weitestgehend vermieden.
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Im Rahmen der Erfindung kann die Übertragung der Energie und/oder der Daten elektromagnetisch und/oder induktiv und/oder kapazitiv und/oder optisch folgen. Hierbei kann das Prinzip der kabellosen Übertragung auf alle elektromagnetischen Übertragungsverfahren und Übertragungsfrequenzen bezogen werden, welche sich durch Gas-/Vakuumsstrecken oder durch jeweils verwendete Isolationsmaterialien ohne spezielle Übertragungsleitungen oder -medien führen lassen. Naheliegend ist zum Beispiel die Verwendung von Nahbereichskommunikationstechniken wie Infrarotdioden und die IR-LEDs. Derartige Bauelemente können immer auch Teil von integrierten Komponenten sein. Auch gibt es Bauelemente, welche sowohl als LED (bzw. Laser- oder Breitbandquellen) und als Fotodiode wirken können, zum Beispiel bidirektionale Chips oder spezielle LEDs. Generell ist auch der lichtoptische Bereich bis UV ein möglicher Frequenzbereich für Bauelemente mit diodenartigem Funktionsprinzip. Auch andere Fotodetektoren und Emittenten für UV/IS/IR sind im Rahmen der Erfindung denkbar. Wenn die erfindungsgemäßen Transponder sowohl für eine Übertragung der elektrischen Energie als auch für die Datenübertragung eingesetzt werden, so kann es sich z. B. bei dem Transponder um eine Trägerfrequenzanlage handeln, die ein Datensignal für oder von dem angeschlossenen Gerät in einen Hochfrequenzbereich moduliert und von oder für den zweiten Transponder demoduliert wird. Dabei ist sowohl eine einseitige/ unidirektional wie auch eine bidirektionale Übertragung der Energie und/oder Daten denkbar.
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Erfindungsgemäß ist es denkbar, dass der erste Transponder und/oder der zweite Transponder zumindest eine Spule und/oder eine Lichtquelle und/oder einen Sensor und/oder eine Kondensatorplatte aufweist. Durch den Einsatz einer Spule kann eine elektromagnetische Induktion zwischen den beiden Transpondern, die jeweils als Spule ausgebildet sind, zur Übertragung von elektrischer Energie und/oder Daten genutzt werden. Vorzugsweise ist die Übertragungsstrecke zwischen den Transpondern frei von Werkstoffen, die elektromagnetische Strahlen absorbieren (z. B. weist ein Metallgehäuse in dem Bereich der Übertragungsstrecke Durchbrüche oder Öffnungen mit oder ohne anderem Material, wie z. B. Glas oder Kunststoff (nichtleitend) auf), um Energieverluste bei der induktiven Übertragung anhand von Spulen zu vermeiden. Für eine optische Übertragung ist zumindest eine Lichtquelle erforderlich, die insbesondere aber nicht ausschließlich zur Übertragung von in der Regel digitalen Daten mittels Licht zum Einsatz kommt, vielmehr kann auch elektrische Energie übertragen werden. Auch hierbei sollte das Gehäuse und/oder das Isolierelement lichtdurchlässige Bereiche für die Übertragung aufweisen, z. B. aus Glas oder Kunststoff. Hierbei ist LED-Technik oder Lasertechnik denkbar. Der Vorteil einer optischen Übertragung über Lichtquellen sind der schnelle Aufbau, eine hohe Datensicherheit, hohe Bitraten und geringe Interferenzprobleme bzw. geringer Einfluss der Fresnelzone. Bei der kapazitiven Daten- und/oder Energieübertragung bildet jeweils ein Transponder zumindest eine Kondensatorplatte. Vorzugsweise ist auch diese Übertragungsstrecke zwischen den Transpondern frei von Werkstoffen, die elektromagnetische Strahlen absorbieren, wie bereits oben erwähnt.
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Ebenfalls ist auch eine Kombination von verschiedenen Übertragungskonzepten, wie in den letzten beiden Absätzen erwähnt, denkbar. So können die Daten z. B. über ein anderes Übertragungskonzept als die elektrische Energie übertragen werden, beispielsweise per Licht, wohingegen die elektrische Energie per Induktion/Spulen übertragen wird. Wie bereits erwähnt, können jedoch die Daten auch mit dem gleichen Übertragungskonzept wie die Energie übertragen werden, wobei eine gleichzeitige oder eine sequentielle Übertragung denkbar ist.
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Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass der erste Transponder zumindest eine erste Transponderelektronik und der zweite Transponder zumindest eine zweite Transponderelektronik aufweist, wodurch zumindest die Spannung, der Strom und/oder die Frequenz der elektrischen Energie veränderbar sind. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn eine Wechselspannung oder eine veränderte Spannung- oder Frequenzlage generiert werden soll. Dieses kann von Vorteil für die Anknüpfung an das externe Geräte sowie die weiteren Komponenten des Antriebsstranges vom Fahrzeug sein, da eine Batterie typischerweise Gleichstrom liefert und weitere Komponenten des Antriebsstranges mit Wechselstrom betrieben werden. Außerdem kann eine Wechselspannung auf einfache Art und Weise über Induktion kabellos übertragen werden.
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Weiterhin ist es denkbar, dass der erste Transponder und der zweite Transponder jeweils Energie senden und empfangen können, wodurch eine bidirektionale Energieübertragung ermöglicht ist. Dementsprechend können beide Transponder sowohl als Sender als auch als Empfänger fungieren. Je nach Energieflussrichtung ist es denkbar, jeweils einen eigenen Empfänger bzw. einen eigenen Sender zu installieren. Folglich kann die Batterie nicht nur geladen sondern auch entladen werden bzw. können Daten von der Batterie an ein externes Gerät gesendet oder von einem externen Gerät an die Batterie gesendet werden.
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Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass der zweite Transponder beweglich außerhalb des Batteriegehäuses anordbar ist. Durch eine bewegliche Anordnung kann die Ladeüberdeckung der beiden Transponder verändert werden, sodass je nach Bauraumbeschaffung eine optimale Übertragung gewährleistet werden kann. Dies kann zum Beispiel dann von Vorteil sein, wenn mehrere Batterien in einem System zum Einsatz kommen oder wenn Batterien unterschiedlicher geometrischer Formen eingesetzt werden. Die Ladeüberdeckung ist besonders von Bedeutung bei einer induktiven Übertragung von elektrischer Energie oder Daten. Durch die veränderte Lageüberdeckung wird Einfluss auf den Wirkungsgrad des Ladens und/oder des Entladens genommen.
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Vorteilhafterweise kann an dem Batteriegehäuse zumindest eine Positionierungshilfe, z. B. in Form von Vorsprüngen, Stiften, Absätze oder Ausnehmungen, angeordnet sein, die mit Gegenpositionierungshilfen (z. B. am Fahrzeug oder externen Gerät) insbesondere komplementär zusammenwirken können. Eine Positionierungshilfe dient hierbei zum einen dazu, die Batterie bzw. das Batteriegehäuse korrekt in eine dafür vorgesehene Vorrichtung (z. B. am Fahrzeug) anzuordnen. Hierdurch können Zerstörungen an der Batterie oder der Vorrichtung verhindert werden, wodurch die Lebensdauer der zum Teil kostenintensiven Batterien verlängert werden kann. Zum anderen dient eine Positionierungshilfe als Verpolungsschutz für die Batterie, wodurch eine Zerstörung der Batterie oder des externen Geräts verhindert werden kann. Eine Positionierungshilfe kann derart ausgestaltet sein, dass ein Batteriegehäuse eine Materialausnehmung oder zusätzliches Material an dem Batteriegehäuse angebracht wird, wodurch sich eine Führungshilfe und/oder eine Einrastfunktion herstellt. Damit kann die Positionierungshilfe gleichzeitig zum Fixieren der Batterie z. B. am Fahrzeug oder externen Gerät dienen.
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Erfindungsgemäß ist es denkbar, dass an dem Batteriemodul und/oder an dem Batteriegehäuse und/oder an dem thermischen Isolationselement zumindest eine Sensoreinheit angeordnet ist, mit der Zustandsinformationen der Batterie ermittelbar sind. Bei den Zustandsinformationen kann es sich zum Beispiel um die Temperatur der Batterie bzw. der Umgebung und/oder den Ladezustand der Batterie und/oder einer Belastung der Batterie und/oder einem Sensor zur Ermittlung der Ladezyklen handeln. Dementsprechend können über eine erfindungsgemäße Sensoreinheit sämtliche relevante Daten über physikalische und/oder chemische Größen von der Batterie bzw. von der unmittelbaren Batterieumgebung an ein externes Gerät übermittelt werden. Die dadurch gewonnenen Daten können durch das externe Gerät weiterverarbeitet werden, wodurch zum Beispiel über eine Kontrolleinheit die Batterie gesteuert und/oder geregelt werden kann, was zu einer Überwachung und Optimierung der Batterie führt. Bei einer bidirektionalen Übertragung können dementsprechend die ermittelten Informationen durch eine Kontrolleinheit verarbeitet werden, sodass auf veränderte Parameter durch den Benutzer manuell oder automatisch Veränderungen an der Batterie vorgenommen werden können.
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Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass der erste Transponder und der zweite Transponder eine Datenschnittstelle für die Daten aufweisen, wobei Bluetooth und/oder NFC und/oder Wireless LAN und/oder GSM für die Übertragung der Daten zum Einsatz kommt. Der Einsatz von Bluetooth ermöglicht eine schnelle und flexible Verbindung zwischen der Batterie und einem externen Gerät, wobei es sich beim externen Gerät auch um ein tragbares Telefon eines Benutzers handeln kann. Die Stabilität von Bluetooth-Verbindungen erweist sich durch die häufigen Frequenzsprünge und kleinen Datenpakete als sehr hoch. Darüber hinaus zeichnet sich Bluetooth durch den niedrigen Energieverbrauch sowie die niedrige Sendeleistung und eine geringe Störempfindlichkeit aus. Die Übertragung über NFC (Near Field Communication) ermöglicht eine sichere und komfortable Übertragung der Daten der Batterie an ein externes Gerät, wobei die Sicherheit dadurch erhöht wird, dass die Übertragung nur über eine geringe Distanz ermöglicht ist und eine Manipulation durch Dritte dadurch verhindert werden kann.
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Wireless LAN ermöglicht die Datenübertragung über ein drahtloses lokales Netzwerk, wobei eine große Sendeleistung und Reichweite mit einer hohen Datenübertragungsrate herstellbar ist. Das drahtlose Netzwerk kann dabei zum Beispiel durch eine Bordelektronik eines Fahrzeugs hergestellt werden oder direkt mit einem externen Gerät, wie zum Beispiel einem tragbaren Telefon eines Nutzers, verbunden werden. Die Übertragung über das GSM Netz ermöglicht eine große Reichweite, da es sich um den Standard für voll-digitale Mobilfunknetze handelt, das für leitungsvermittelte und paketvermittelte Datenübertragung genutzt wird. Dementsprechend können die Daten über eine große Reichweite hinaus an externe Geräte, zum Beispiel tragbare Telefone, oder Computer gesendet werden, sodass zum Beispiel Wartungsintervalle oder Zustandsdaten an den Benutzer oder an eine Werkstatt bzw. den Batteriehersteller übermittelt werden können. Folglich kann dadurch dem Nutzer von einer Werkstatt oder dem Hersteller der Hinweis übermittelt werden, dass die eingesetzte Batterie defekt ist und ausgetauscht werden soll.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Übertragung von Energie und/oder Daten einer Batterie an ein externes Gerät beansprucht. Dabei weist die Batterie zumindest ein Batteriemodul, ein Batteriegehäuse, sowie zumindest ein thermisches Isolationselement auf, wobei das Batteriegehäuse und das thermische Isolationselement das Batteriemodul umgibt und zumindest ein Anschlusselement zum Anschließen der Batterie an ein externes Gerät vorhanden ist. Erfindungswesentlich hierbei ist, dass die elektrische Energie und/oder Daten zwischen einem ersten Transponder und zumindest einem zweiten Transponder außerhalb des thermischen Isolationselementes (gemeint ist außerhalb des Batteriegehäuses bzw. am Batteriegehäuse zumindest jenseits vom Innenraum des thermischen Isolationselements) kabellos übertragbar sind, wobei die Batterie mit den Merkmalen nach einem der Vorrichtungsansprüche ausgebildet ist.
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Demzufolge ergeben sich bei dem beschriebenen Verfahren sämtliche Vorteile, die bereits zu der erfindungsgemäßen Batterie beschrieben worden sind.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele
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Weitere, die erfindungsverbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.
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Es zeigen jeweils schematisch:
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1 eine Batterie gemäß Stand der Technik,
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2 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterie.
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In 1 ist schematisch eine Batterie gemäß Stand der Technik aufgezeigt, welche eine Vielzahl an Batteriemodulen 11, ein Batteriegehäuse 12, ein Isolationselement 13 sowie zwei Anschlusselemente 14 aufweist. Bei den Anschlusselementen 14 handelt es sich zum einen um einen Anschluss zur Übertragung von elektrischer Energie zwischen der Batterie 10 und einem externen Gerät. Das Anschlusselement 14 ist in Form von Kabeln ausgeführt, welche von den Batteriemodulen 11 durch das Isolationselement 13 und das Batteriegehäuse 14, und somit aus der Batterie herausführen. Das Anschlusselement 14 zur Übertragung von Daten besteht aus einem Kabel, das ebenfalls von den Batteriemodulen 11 durch das thermische Isolationselement 13 sowie das Batteriegehäuse 12 geführt wird. Sowohl bei dem Anschlusselement 14 für die Übertragung von elektrischer Energie, als auch bei dem Anschlusselement 14 zur Übertragung von Daten entsteht aufgrund der jeweils vorhandenen Kabelstrecken ein thermischer Verlust aufgrund der Wärmeleitung in den Verbindungskabeln. Bei der Übertragung von elektrischer Energie sind mindestens zwei Leitungen erforderlich, wobei für die Leistungsübermittlung der elektrischen Energie auch mehr als zwei Leitungen vorhanden sind, sodass unterschiedliche Spannungsebenen realisierbar sind. Je nach Temperaturlevel des Batterieinnenraums wird eine mehr oder weniger aufwendige thermische Isolation der Batteriemodule 11 benötigt, um die Wärmeverluste gering und die benötigte Heizleistung möglichst klein zu halten. Die Durchführung der Anschlusselemente 14 durch das thermische Isolationselement 13 und das Batteriegehäuse 12 stellt eine thermisch-leitfähige Verbindung zur Batterieumgebung und somit ein potentielles Wärmeleck dar, das insbesondere bei niedriger Batterieumgebungstemperatur die Effizienz der Batterie und die Standzeit negativ beeinflusst. Der Einfluss der Temperatur ist besonders bedeutsam bei Speicherelementen, die aufgrund von temperatursensitiven Leistungen bei bestimmten Temperaturen betrieben werden müssen und von daher schon auf ein thermisches Isolationselement 13 mit hoher Isolationswirkung angewiesen sind. Die Isolationswirkung dieser thermischen Isolationselemente 13 basiert zumeist auf der Ausnutzung der guten Isolationseigenschaften von Gas bzw. Vakuumkavitäten.
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Die 2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterie 10, welche eine Vielzahl an Batteriemodulen 11, ein Batteriegehäuse 12, sowie zumindest ein thermisches Isolationselement 13 aufweist, wobei das Batteriegehäuse 12 und das thermische Isolationselement 13 das Batteriemodul 11 umgibt. Für eine bessere Unterscheidung und zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Batterie gegenüber dem Stand der Technik, weist die erfindungsgemäße Batterie 10 in 2 ebenfalls optional zwei Anschlusselemente 14 auf, wobei jeweils ein Anschlusselement 14 für die Übertragung von elektrischer Energie und ein Anschlusselement 14 für die Übertragung von Daten zwischen dem ersten Transponder 20, 26 und dem zweiten Transponder 21, 27 aufweist. Erfindungsgemäß gibt es in 2, anstelle der Kabelstrecke durch das thermische Isolationselement 13, nunmehr sich gegenüber liegende Transponder 20, 21 und 26, 27. Hierbei ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass zur Erfüllung der Bidirektionalität der Übertragung von elektrischer Energie und/oder Daten, die Transponder 20, 21, 26, 27 sowohl als Sender als auch als Empfänger fungieren, oder dass je nach Energieflussrichtung ein eigener Transponder zum Senden bzw. Empfangen installiert sein kann. Zum Betrieb der Transponder 20, 21, 26, 27 ist im Allgemeinen eine Transponderelektronik 24, 25, 28, 29 erforderlich, welche bei der Übertragung von elektrischer Energie zum Beispiel eine Wechselspannung für den Transponder 20 generiert, da die Batterie 10 typischerweise Gleichstrom liefert. Darüber hinaus kann die Transponderelektronik 24, 25 zur Generierung einer veränderten Spannung- oder Frequenzlage verwendet werden, um somit eine Anknüpfung an die externen Geräte zu ermöglichen. Dieses gilt sowohl für die Richtung des Energieflusses beim Aufladen der Batterie 10 als auch beim Entladen bzw. der Energieentnahme der Batterie 10 durch ein externes Gerät. Bei der Übertragung von Daten dient die Transponderelektronik 28, 29 zur Erfüllung der Bidirektionalität des Datenflusses, wobei die Transponderelektronik 28, 29 sowohl als Sender als auch als Empfänger der Daten fungieren kann.
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Auch hier ist es denkbar, dass je Datenflussrichtung ein eigener Transponder 26, 27 installiert werden kann. Die Transponderelektronik 28, 29 dient bei der Übertragung von Daten zum Beispiel zur Signalwandlung (elektrisch <-> optisch) und zur Digitalisierung bzw. digitalen Aufbereitung von Signalen. Im Rahmen der Erfindung ist mit Datenübertragung gemeint, dass entweder analog oder digital Sensor- bzw. Steuersignale von und zur Batterie 10 übertragen werden. Dies können zum Beispiel Spannungssignale, Temperatursensordaten oder Steuersignale zum Triggern des Batteriebalancing sein. Die Daten können zum Beispiel durch eine Sensoreinheit 30 oder eine eigene Elektronik der Batterie 10 ermittelt werden, wobei somit ein Balancing oder auch eine Beheizung ausgeführt werden kann. Um dies zu gewährleisten ist eine bidirektionale Datenübertragung von und zur Batterie erforderlich. Die Sensoreinheit 30 ist in 2 beispielhaft an dem Batteriemodul 11 angeordnet und kann somit über die Transponderelektronik 24, 25, 28, 29 aufbereitet und über die Transponder 20, 21, 26, 27 übertragen werden. Darüber hinaus sind in 2 die Positionierungseinheiten 40 aufgezeigt, welche an dem Batteriegehäuse 12 angeordnet sind und für eine korrekte Positionierung der Batterie 10 sorgen. Dementsprechend dient die Positionierungshilfe 40 auch als Verpolungsschutz der Batterie und ggf. zur bestmöglichen Übertragung von elektrischer Energie und/oder Daten zwischen den Transpondern 20, 26, 21, 27.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011118287 A1 [0005]
