DE102015219025A1

DE102015219025A1 - Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von Batteriesystemen

Info

Publication number: DE102015219025A1
Application number: DE102015219025.0A
Authority: DE
Inventors: Simon Obergfaell; Ionut-Marian Lica; Thomas Klemen; Markus Feigl; Seyed Mohammad Seyed Abbassi; Ralf Oswald
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-10-01
Filing date: 2015-10-01
Publication date: 2017-04-06

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Batteriesystem (100), insbesondere einem Lithium-Ionen-Batteriesystem, aufweisend mindestens eine Stromschiene (200) und eine Anzahl von Batterievorrichtungen (301, 302), wobei eine erste Batterievorrichtung (301) eine erste Kontaktierungsvorrichtung (401), geeignet zur elektrischen Kontaktierung, aufweist und eine zweite Batterievorrichtung (302) eine zweite Kontaktierungsvorrichtung (402), geeignet zur elektrischen Kontaktierung, aufweist, wobei ein erster Abschnitt (501) der mindestens einen Stromschiene (200) mit der ersten Kontaktierungsvorrichtung (401) an einer ersten Aufnahmevorrichtung (601) der ersten Batterievorrichtung (301) verbunden ist und ein zweiter Abschnitt (502) der mindestens einen Stromschiene (200) mit der zweiten Kontaktierungsvorrichtung (402) an einer zweiten Aufnahmevorrichtung (602) der zweiten Batterievorrichtung (302) verbunden ist, derart, dass die erste Batterievorrichtung (301) über die mindestens eine Stromschiene (200) mit der zweiten Batterievorrichtung (302) elektrisch verbunden ist, wobei an der ersten Aufnahmevorrichtung (601) der ersten Batterievorrichtung (301) und an der zweiten Aufnahmevorrichtung (602) der zweiten Batterievorrichtung (302) Dichtungen (700) angeordnet sind, derart, dass Substanzen aus dem Inneren der ersten Batterievorrichtung (301) oder der zweiten Batterievorrichtung (302) weder hinausgelangen, noch in das Innere der ersten Batterievorrichtung (301) oder der zweiten Batterievorrichtung (302) hineingelangen können.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch eines Batteriesystems sowie ein Batteriesystem sowie die Verwendung eines Batteriesystems gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Sicherstellung eines sicheren Betriebs von Energiespeichervorrichtungen bekannt. So offenbart beispielsweise die US 2007/0212936 eine Vorrichtung zum Verbinden von Energiespeichervorrichtungen, wobei die Vorrichtung zum Verbinden von Energiespeichervorrichtungen als Steckvorrichtung ausgebildet ist. Dabei ist die Steckvorrichtung an den Stellen, an denen die Steckvorrichtung in die Energiespeichervorrichtung gesteckt werden soll, mit einer Dichtung versehen worden.
Ferner offenbart die US 2012/0184122 eine Verbindungsvorrichtung für Hochvoltsysteme, wobei die Verbindungsvorrichtung zum Schutz vor Umwelteinflüssen versiegelt worden ist.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem Batteriesystem, insbesondere einem Lithium-Ionen-Batteriesystem, wobei das Batteriesystem mindestens eine Stromschiene und eine Anzahl von Batterievorrichtungen aufweist. Dabei weist eine erste Batterievorrichtung eine erste Kontaktierungsvorrichtung, geeignet zur elektrischen Kontaktierung, auf und eine zweite Batterievorrichtung weist eine zweite Kontaktierungsvorrichtung, geeignet zur elektrischen Kontaktierung, auf. Dabei ist ein erster Abschnitt der mindestens einen Stromschiene mit der ersten Kontaktierungsvorrichtung an einer ersten Aufnahmevorrichtung der ersten Batterievorrichtung verbunden und ein zweiter Abschnitt der mindestens einen Stromschiene ist mit der zweiten Kontaktierungsvorrichtung an einer zweiten Aufnahmevorrichtung der zweiten Batterievorrichtung verbunden, derart, dass die erste Batterievorrichtung über die mindestens eine Stromschiene mit der zweiten Batterievorrichtung elektrisch verbunden ist.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass an der ersten Aufnahmevorrichtung der ersten Batterievorrichtung und an der zweiten Aufnahmevorrichtung der zweiten Batterievorrichtungen Dichtungen angeordnet sind, derart, dass Substanzen weder aus dem Inneren der ersten Batterievorrichtung oder der zweiten Batterievorrichtung hinausgelangen noch in das Innere der ersten Batterievorrichtung oder zweiten Batterievorrichtung hineingelangen können.
Durch den erfindungsgemäßen Umstand, dass an der ersten Aufnahmevorrichtung der ersten Batterievorrichtung und an der zweiten Aufnahmevorrichtung der zweiten Batterievorrichtung Dichtungen angeordnet sind, derart, dass Substanzen weder aus dem Inneren der ersten oder der zweiten Batterievorrichtungen hinausgelangen noch in die erste oder zweite Batterievorrichtung hineingelangen können, wird zum einen verhindert, dass Substanzen, insbesondere Gase, aus einer Batterievorrichtung austreten und in die Umwelt gelangen können. Das Austreten von Substanzen aus dem Inneren der Batterievorrichtung geht mit einer Gefährdung für Personen oder Gegenstände, die sich in der Umgebung der Batterievorrichtung befinden, einher. Dadurch, dass das Heraustreten von Substanzen, beispielsweise Gase, aus dem Inneren der Batterievorrichtung unterbunden wird, wird zudem der Betrieb anderer Batterievorrichtungen sichergestellt, da es zu keiner Beeinflussung der anderen Batterievorrichtungen durch Substanzen, die aus einer Batterievorrichtung ausgetreten sind, kommen kann. Zum anderen wird dadurch, dass das Hineingelangen von Substanzen, beispielsweise Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, in die Batterievorrichtung verhindert wird, der störungsfreie Betrieb der Batterievorrichtung und damit des Batteriesystems insgesamt sichergestellt. Hintergrund des Sicherstellens des störungsfreien Betriebs ist, dass mit dem Eindringen von Substanzen in das Innere der Batterievorrichtung die Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses einhergeht.
Hintergrund der Erfindung ist die Erhöhung der Sicherheit im Umgang mit einem Batteriesystem, insbesondere mit einem Batteriesystem, bei dem es zu einer unerwünschten Entstehung von Substanzen und einer damit einhergehenden Erhöhung eines Druckes im Inneren einer Batterievorrichtung gekommen ist, sowie die Sicherstellung eines störungsfreien Betriebs der Batterievorrichtungen und somit des Batteriesystems selbst.
Bei einem Batteriesystem handelt es sich vorzugsweise um einen wiederaufladbaren elektrochemischen Energiespeicher. Das Batteriesystem enthält neben der mindestens einen Batterievorrichtung gegebenenfalls Vorrichtungen zur Steuerung der Batterievorrichtung, sowie vorzugsweise Kontaktvorrichtungen. Die Kontaktvorrichtungen sind insbesondere zur Übertragung elektrischer Energie von dem Batteriesystem zu einem Verbraucher geeignet. Bei den Kontaktvorrichtungen kann es sich um sogenannte Terminals handeln. Auch die Batterievorrichtungen weisen Terminals zur elektrischen Kontaktierung, insbesondere zur elektrischen Kontaktierung der Batterievorrichtungen untereinander, auf. Bei dem Verbraucher kann es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug handeln. Mindestens eine Batterievorrichtung kann beispielsweise schadhaft sein, wenn es zu einer Entstehung von Substanzen, beispielsweise Gasen, im Inneren der mindestens einen Batterievorrichtung gekommen ist. Eine schadhafte Batterievorrichtung geht mit einer Erhöhung der Gefährdung für Lebewesen oder Gegenstände, die sich in der Umgebung einer schadhaften Batterievorrichtung befinden, einher. Zudem kann eine schadhafte Batterievorrichtung andere Batterievorrichtungen in ihrem Betrieb stören und dadurch den Einsatz des gesamten Batteriesystems gefährden.
Bei einer Stromschiene handelt es sich um eine Vorrichtung, die zur Übertragung von Strömen, insbesondere in Hochvoltsystemen, geeignet ist. Die Stromschiene enthält beispielsweise Aluminium und/oder Kupfer. Die Stromschiene hat beispielsweise eine runde Form oder eine flache Form, insbesondere die Form eines Flachblechs.
Erfindungsgemäß ist zudem die Verwendung eines Batteriesystems in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug oder in einer stationären Energietechnik.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung sind die Dichtungen aus Polytetrafluorethylen und/oder Perfluorkautschuk ausgebildet.
Durch den erfindungsgemäßen Umstand, dass die Dichtungen aus Polytetrafluorethylen und/oder Perfluorkautschuk ausgebildet sind, kann ein Hinausgelangen oder ein Hineingelangen von Substanzen aus dem Inneren oder in das Innere der ersten oder zweiten Batterievorrichtung zuverlässig verhindert werden. Dadurch, dass die Dichtungen aus Polytetrafluorethylen und/oder Perfluorkautschuk ausgebildet sind, wird eine Wirksamkeit der Dichtungen unter den physikalisch-chemischen Gegebenheiten im Inneren der Batterievorrichtung sichergestellt. Polytetrafluorethylen und Perfluorkautschuk sind gegenüber den in einem Batteriesystem auftretenden Substanzen chemisch inert. Darüber hinaus sind Polytetrafluorethylen und Perfluorkautschuk unempfindlich gegenüber den an der mindestens einen Stromschiene anliegenden Spannungen. Durch den Umstand, dass Polytetrafluorethylen und Perfluorkautschuk im Hinblick auf die innerhalb des Batteriesystems herrschenden physikalisch-chemischen Gegebenheiten widerstandsfähig sind, wird der zuverlässige und sichere Betrieb des Batteriesystems insgesamt sichergestellt. Polytetrafluorethylen und Perfluorkautschuk sind darüber hinaus widerstandsfähig bei zu hohen Drücken und hohen Temperaturen.
Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung sind die Dichtungen Bestandteil der mindestens einen Stromschiene.
Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung sind die Dichtungen auf die Stromschiene aufgespritzt oder aufgeklebt oder vulkanisiert worden. Durch den erfindungsgemäßen Umstand, dass die Dichtungen auf die Stromschiene aufgespritzt oder aufgeklebt oder vulkanisiert worden sind, wird eine zuverlässige Verbindung von Stromschiene und Dichtung sichergestellt, wobei die Verbindung aufwandsgering herzustellen ist.
Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung sind die Dichtungen Bestandteile der ersten Kontaktierungsvorrichtung und der zweiten Kontaktierungsvorrichtung.
Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung sind die Dichtungen auf die erste Kontaktierungsvorrichtung und die zweite Kontaktierungsvorrichtung aufgespritzt oder aufgeklebt oder vulkanisiert worden. Durch den erfindungsgemäßen Umstand, dass die Dichtungen auf die erste Kontaktierungsvorrichtung und die zweite Kontaktierungsvorrichtung aufgespritzt oder aufgeklebt oder vulkanisiert worden sind, wird eine zuverlässige Verbindung von der ersten Kontaktierungsvorrichtung mit der Dichtung und der zweiten Kontaktierungsvorrichtung mit der Dichtung sichergestellt, wobei die Verbindung aufwandsgering herzustellen ist.
Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung ist der erste Abschnitt der mindestens einen Stromschiene mit der ersten Kontaktierungsvorrichtung zusammengesteckt worden und der zweite Abschnitt der mindestens einen Stromschiene mit der zweiten Kontaktierungsvorrichtung zusammengesteckt worden.
Der Umstand, dass der erste Abschnitt der mindestens einen Stromschiene mit der ersten Kontaktierungsvorrichtung zusammengesteckt worden ist und der zweite Abschnitt der mindestens einen Stromschiene mit der zweiten Kontaktierungsvorrichtung zusammengesteckt worden ist, führt zu dem erfindungsgemäßen Vorteil, eine elektrische Verbindung über die Stromschiene zwischen zwei Batterievorrichtungen zeitsparend und aufwandsarm einrichten zu können. Wartungsarbeiten und Montagearbeiten innerhalb des Batteriesystems und gegebenenfalls notwendige Wechsel der mindestens einen Stromschiene werden durch eine Steckverbindung erleichtert.
Gemäß einer nächsten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, weisen die Dichtungen Einkerbungen auf. Der Umstand, dass die Dichtungen Einkerbungen aufweisen führt zu dem erfindungsgemäßen Vorteil, die Verbindung des ersten Abschnitts der mindestens einen Stromschiene mit der ersten Kontaktierungsvorrichtung und die Verbindung des zweiten Abschnitts der mindestens einen Stromschiene mit der zweiten Kontaktierungsvorrichtung unempfindlich gegenüber mechanischen Belastungen auszugestalten. Hintergrund ist, dass durch die Einkerbungen ein Einrasten des Verbunds von dem ersten Abschnitt der mindestens einen Stromschiene und der Dichtung in der ersten Aufnahmevorrichtung beziehungsweise ein Einrasten des Verbunds von dem zweiten Abschnitt der mindestens einen Stromschiene und der Dichtung in der zweiten Aufnahmevorrichtung ermöglicht wird.
Kurze Beschreibung der Figuren.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf die die Erfindung aber in ihrem Umfang nicht beschränkt ist, erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt.
Es zeigt:
1 die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems;
2 die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Stromschiene zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Batteriesystem.
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Batteriesystem gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch dargestellt. Das Batteriesystem wird mit 100 bezeichnet. Das Batteriesystem 100 weist eine Anzahl von Batterievorrichtungen 301 und 302 auf. Ferner weist das Batteriesystem 100 mindestens eine Stromschiene 200 auf, wobei die Stromschiene 200 zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen zwei Batterievorrichtungen 301 und 302 geeignet ist. Die Batterievorrichtungen 301 und 302 weisen zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes Kontaktierungsvorrichtungen 401 beziehungsweise 402 auf. Die Kontaktierungsvorrichtungen 401 und 402 werden auch als Terminals bezeichnet. Die mindestens eine Stromschiene 200 weist einen ersten Abschnitt 501 und eine zweiten Abschnitt 502 auf, wobei der erste Abschnitt 501 mit der ersten Kontaktierungsvorrichtung 401 an einer ersten Aufnahmevorrichtung 601 verbunden ist und der zweite Abschnitt 502 der mindestens einen Stromschiene 200 mit der zweiten Kontaktierungsvorrichtung 402 an einer zweiten Aufnahmevorrichtung 602 verbunden ist, derart, dass die erste Batterievorrichtung 301 über die Stromschiene 200 mit der zweiten Batterievorrichtung 302 elektrisch verbunden ist. An der ersten Aufnahmevorrichtung 601 der ersten Batterievorrichtung 301 und an der zweiten Aufnahmevorrichtung 602 der zweiten Batterievorrichtung 302 sind Dichtungen 700 angeordnet, derart, dass Substanzen weder aus dem Inneren der ersten Batterievorrichtung 301 oder der zweiten Batterievorrichtung 302 hinausgelangen noch in die erste Batterievorrichtung 301 oder die zweite Batterievorrichtung 302 hineingelangen können.
In 2 ist eine erfindungsgemäße Stromschiene zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Batteriesystem wie beispielsweise in 1 dargestellt. Im Fall der in 2 schematisch dargestellten Ausführungsform sind die Dichtungen 700 Bestandteil der mindestens einen Stromschiene 200. Die Dichtungen 700 weisen Einkerbungen 800 auf. Durch die Einkerbungen 800 kann die mindestens eine Stromschiene 200 mit den Dichtungen 700 in Aufnahmevorrichtungen der Batterievorrichtungen hineingesteckt werden, bis die Dichtungen 700 eingerastet sind. Zum Zweck des Einrastens sind die Dichtungen 700 insbesondere kompressibel und die Aufnahmevorrichtungen weisen insbesondere Rastmittel auf, wobei die Rastmittel zum Einrasten in die Einkerbungen 800 geeignet sind. Die mindestens eine Stromschiene 200 weist gemäß dieser Ausführungsform an ihrer Oberfläche eine elektrisch isolierende Beschichtung auf. Lediglich am ersten Abschnitt 501 der mindestens einen Stromschiene 200 und am zweiten Abschnitt 502 der mindestens einen Stromschiene 200 weist die Oberfläche der mindestens einen Stromschiene 200 keine elektrisch isolierende Beschichtung auf, um die Herstellung eines elektrischen Kontaktes mit einer ersten Kontaktierungsvorrichtung einer Batterievorrichtung und einer zweiten Kontaktierungsvorrichtung einer Batterievorrichtung zu ermöglichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2007/0212936 [0002]
US 2012/0184122 [0003]

Claims

Batteriesystem (100), insbesondere Lithium-Ionen-Batteriesystem, aufweisend mindestens eine Stromschiene (200) und eine Anzahl von Batterievorrichtungen (301, 302), wobei eine erste Batterievorrichtung (301) eine erste Kontaktierungsvorrichtung (401), geeignet zur elektrischen Kontaktierung, aufweist und eine zweite Batterievorrichtung (302) eine zweite Kontaktierungsvorrichtung (402), geeignet zur elektrischen Kontaktierung, aufweist, wobei ein erster Abschnitt (502) der mindestens einen Stromschiene (200) mit der ersten Kontaktierungsvorrichtung (401) an einer ersten Aufnahmevorrichtung (601) der ersten Batterievorrichtung (301) verbunden ist und ein zweiter Abschnitt (502) der mindestens einen Stromschiene (200) mit der zweiten Kontaktierungsvorrichtung (402) an einer zweiten Aufnahmevorrichtung (602) der zweiten Batterievorrichtung (302) verbunden ist, derart, dass die erste Batterievorrichtung (301) über die mindestens eine Stromschiene (200) mit der zweiten Batterievorrichtung (302) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Aufnahmevorrichtung (601) der ersten Batterievorrichtung (301) und an der zweiten Aufnahmevorrichtung (602) der zweiten Batterievorrichtung (302) Dichtungen (700) angeordnet sind, derart, dass Substanzen aus dem Inneren der ersten Batterievorrichtung (301) oder der zweiten Batterievorrichtung (302) weder hinausgelangen, noch in das Innere der ersten Batterievorrichtung (301) oder der zweiten Batterievorrichtung (302) hineingelangen können.
Batteriesystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen (700) aus Polytetrafluorethylen und/oder Perfluorkautschuk ausgebildet ist.
Batteriesystem (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen (700) Bestandteil der mindestens einen Stromschiene (200) sind.
Batteriesystem (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen (700) auf die mindestens eine Stromschiene (200) aufgespritzt oder aufgeklebt worden sind.
Batteriesystem (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen (700) Bestandteile der ersten Kontaktierungsvorrichtung (401) und der zweiten Kontaktierungsvorrichtung (402) sind.
Batteriesystem (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen (700) auf die erste Kontaktierungsvorrichtung (401) und die zweite Kontaktierungsvorrichtung (402) aufgespritzt oder aufgeklebt worden sind.
Batteriesystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (501) der mindestens einen Stromschiene (200) mit der ersten Kontaktierungsvorrichtung (401) zusammengesteckt worden ist und der zweite Abschnitt (502) der mindestens einen Stromschiene (200) mit der zweiten Kontaktierungsvorrichtung (402) jeweils zusammengesteckt worden ist.
Batteriesystem (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen (700) Einkerbungen (800) aufweisen.
Verwendung eines Batteriesystems (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug oder in einer stationären Energietechnik.