DE102015219170A1 - Gehäuse für Batteriesysteme - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Batteriesystem (BS), insbesondere einem Lithium-Ionen-Batteriesystem, aufweisend mindestens eine Batterievorrichtung (BV) und mindestens eine Steuervorrichtung (SV), geeignet zur Steuerung und Kontrolle der mindestens einen Batterievorrichtung (BV), wobei die mindestens eine Batterievorrichtung (BV) und die mindestens eine Steuervorrichtung (SV) je mindestens ein Gehäuseelement (G) und je mindestens eine Steckvorrichtung (S) aufweisen, wobei die mindestens eine Batterievorrichtung (BV) und die mindestens eine Steuervorrichtung (SV) derart mittels der je mindestens einen Steckvorrichtung (S) zusammengesteckt werden können, dass die Gehäuseelemente (G) ein gemeinsames Gehäuses bilden, in dessen Innenraum die mindestens eine Batterievorrichtung (BV) und die mindestens eine Steuervorrichtung (SV) angeordnet sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Batteriesystem sowie die Verwendung eines Batteriesystems gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
  • Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik sind Batteriesysteme bekannt, wobei die Batteriesysteme einzelne Batterievorrichtungen und Steuervorrichtungen aufweisen. Bei den Batterievorrichtungen kann es sich um Batteriemodule handeln. Beispielsweise wird in der DE 10 2012 224 041 A1 eine Batteriegruppe offenbart, wobei die Batteriegruppe aus mehreren Batteriemodulen zusammengesetzt ist. Zusätzlich umfasst die Batteriegruppe eine Steuerung. Die Batteriemodule und die Steuerung befinden sich in einem Gehäuse, das einen Batteriegruppentrog und eine Abdeckung aufweist.
  • Ferner wird in der DE 602 06 719 T2 eine zusammengesetzte Batterie offenbart, wobei die zusammengesetzte Batterie ein Zentralsteuergerät sowie mehrere Elementarzellen umfasst. Die Elementarzellen sind dabei in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Das Zentralsteuergerät ist außerhalb des gemeinsamen Gehäuses der Elementarzellen befestigt.
  • Ferner wird in der DE 10 2013 201 358 A1 ein modular aufgebautes Batteriepack offenbart. Das Batteriepack enthält mehrere Module, wobei jedes Modul mehrere Batteriezellen enthält. Die Module sind auf einer gemeinsamen Modulplatte angeordnet.
  • Ferner wird in der DE 10 2013 205 640 A1 ein modular aufgebautes Batteriesystem offenbart. Das modular aufgebaute Batteriesystem umfasst dabei mehrere Batterieuntereinheiten. Jede Batterieuntereinheit umfasst Batteriemodule. Jedes Batteriemodul umfasst einzelne Batteriezellen. Dabei sind die Batteriemodule einer Batterieuntereinheit auf einer gemeinsamen Trägereinheit angeordnet.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung geht aus von einem Batteriesystem, insbesondere von einem Lithium-Ionen-Batteriesystem. Dabei weist das Batteriesystem mindestens eine Batterievorrichtung und mindestens eine Steuervorrichtung auf. Die mindestens eine Steuervorrichtung ist zur Steuerung und Kontrolle der mindestens einen Batterievorrichtung geeignet. Ferner weisen die mindestens eine Batterievorrichtung und die mindestens eine Steuervorrichtung je mindestens ein Gehäuseelement und je mindestens eine Steckvorrichtung auf.
  • Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die mindestens eine Batterievorrichtung und die mindestens eine Steuervorrichtung derart mittels der je mindestens einen Steckvorrichtung zusammengesteckt werden können, dass die Gehäuseelemente ein gemeinsames Gehäuse bilden, in dessen Innenraum die mindestens eine Batterievorrichtung und die mindestens eine Steuervorrichtung angeordnet sind.
  • Durch den erfindungsgemäßen Umstand, dass die mindestens eine Batterievorrichtung und die mindestens eine Steuervorrichtung derart mittels der je mindestens einen Steckvorrichtung zusammen gesteckt werden können, dass die Gehäuseelemente ein gemeinsames Gehäuse bilden, in dessen Innenraum die mindestens eine Batterievorrichtung und die mindestens eine Steuervorrichtung angeordnet sind, wird eine Konstruktion eines Batteriesystems ermöglicht, die stets gleich oder ähnlich ist. Dadurch, dass die Konstruktion stets gleich oder ähnlich ist, wird ein Zusammenbauen des Batteriegehäuses erleichtert. Ferner kann das Gehäuse um beliebig viele weitere Batterievorrichtungen oder Steuervorrichtungen erweitert werden. Darüber hinaus wird durch den erfindungsgemäßen Umstand, dass die mindestens eine Batterievorrichtung und die mindestens eine Steuervorrichtung derart mittels der je mindestens einen Steckvorrichtung zusammengesteckt werden, dass die Gehäuseelemente ein gemeinsames Gehäuse bilden, in dessen Innenraum die mindestens eine Batterievorrichtung und die mindestens eine Steuervorrichtung angeordnet sind, ein Batteriesystem bereitgestellt, bei dem die mindestens eine Batterievorrichtung und die mindestens eine Steuervorrichtung platzsparend angeordnet sind. Schließlich ist die erfindungsgemäße Konstruktionsweise robust gegenüber mechanischen Belastungen, wie sie beispielsweise bei einem Unfall auftreten können. Ferner können einzelne Batterievorrichtungen und einzelne Steuervorrichtungen aufwandsarm eingebaut und ausgewechselt werden. Darüber hinaus erlaubt die erfindungsgemäße Konstruktionsweise ein automatisiertes Zusammenbauen der Gehäuseelemente, da die mindestens eine Batterievorrichtung und die mindestens eine Steuervorrichtung stets auf die gleiche Weise zusammengesteckt werden.
  • Hintergrund der Erfindung ist die Erhöhung der Sicherheit im Umgang mit einem Batteriesystem und die Sicherstellung der Einsatzfähigkeit eines Batteriesystems. Hintergrund der Erfindung ist zudem die Ermöglichung eines aufwandsgeringen Betriebs eines Batteriesystems. Der aufwandsgeringe Betrieb eines Batteriesystems wird durch die erfindungsgemäße einfache Konstruktion sicher gestellt.
  • 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 so genannte Terminals handeln. Auch die Batterievorrichtungen weisen Terminals zur elektrischen Kontaktierung, insbesondere zur elektrischen Kontaktierung untereinander, auf. Bei dem Verbraucher kann es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug handeln.
  • Erfindungsgemäß ist zu dem die Verwendung eines Batteriesystems in der Fahrzeugtechnik, insbesondere in einem Fahrzeug, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, oder in der maritimen Technik, insbesondere in der Marinetechnik, oder in der Luft- und Raumfahrt.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Gemäß einer vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung handelt es sich bei der mindestens einen Batterievorrichtung um ein Batteriepack, um ein Batteriemodul oder um eine Batteriezelle.
  • Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung weist die je mindestens eine Steckvorrichtung eine Kontaktierungsvorrichtung auf. Dabei ist die Kontaktierungsvorrichtung zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen der mindestens einen Batterievorrichtung und/oder mindestens einer weiteren Batterievorrichtung und/oder der mindestens einen Steuervorrichtung und/oder einem Verbraucher geeignet.
  • Durch den erfindungsgemäßen Umstand, dass die je mindestens eine Steckvorrichtung eine Kontaktierungsvorrichtung aufweist, wobei die Kontaktierungsvorrichtung zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen mindestens einer Batterievorrichtung und/oder mindestens einer weiteren Batterievorrichtung und/oder der mindestens einen Steuervorrichtung und/oder einem Verbraucher geeignet ist, werden weitere Vorrichtungen zur Übertragung elektrischer Energie überflüssig. Dies führt dazu, dass das die Konstruktion des Batteriesystems platzsparend ausgeführt werden kann.
  • Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung handelt es sich bei der je mindestens einen Steckvorrichtung um eine Steckvorrichtung die zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes, insbesondere eines Hoch-Volt-Kontaktes, geeignet ist und/oder die eine Übertragungsvorrichtung zur Übertragung von Kommunikationssignalen aufweist.
  • Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung enthält das je mindestens eine Gehäuseelement Aluminium und/oder Bronze und/oder rostfreien Stahl oder Polytetrafluorethylen.
  • Durch den erfindungsgemäßen Umstand, dass das je mindestens eine Gehäuseelement Aluminium und/oder Bronze und/oder rostfreien Stahl enthält, kann bei zugleich platzsparender Bauweise des Batteriesystems ein möglichst großes Gewicht des Batteriesystems sichergestellt werden. Insbesondere bei Anwendungen in der maritimen Technik, insbesondere in der Marinetechnik, sind Konstruktionen vorteilhaft, die zugleich platzsparend und mit hohem Gewicht ausgeführt sind. Das erfindungsgemäße Batteriesystem kann beispielsweise als Ballastmasse innerhalb eines Marinefahrzeugs, beispielsweise eines Schiffes, insbesondere eines U-Bootes, verwendet werden.
  • Durch den erfindungsgemäßen Umstand, dass das je mindestens eine Gehäuseelement Polytetrafluorethylen enthält, kann bei platzsparender Bauweise des Batteriesystems zusätzlich ein möglichst geringes Gewicht des Batteriesystems sichergestellt werden. Insbesondere bei Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt und in der Fahrzeugtechnik, sind Konstruktionen vorteilhaft, die platzsparend und zusätzlich mit geringem Gewicht ausgeführt sind.
  • Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung ist das je mindestens eine Gehäuseelement mit einem Epoxidharz und/oder einem Polyesterharz beschichtet, insbesondere mit einem Epoxidharz und/oder einem Polyesterharz pulverbeschichtet. Durch den erfindungsgemäßen Umstand, dass das je mindestens eine Gehäuseelement mit einem Epoxidharz und/oder einem Polyesterharz beschichtet ist und insbesondere mit einem Epoxidharz und/oder einem Polyesterharz pulverbeschichtet ist, wird die Einsatzfähigkeit des Batteriesystems weiter erhöht. Hintergrund der Erhöhung der Einsatzfähigkeit des Batteriesystems ist, dass das Epoxidharz und das Polyesterharz elektrisch isolierend wirkt und gegenüber Substanzen, wie sie in einem Batteriesystem entstehen und aus diesem austreten können, chemisch inert ist. Ferner sind Epoxidharz und Polyesterharz insbesondere gegenüber Wasser, beispielsweise Salzwasser, unempfindlich. Insbesondere weist das Epoxidharz Silikonelastomerpartikel auf oder das Epoxidharz enthält Bisphenol und Epichlorhydrin.
  • Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung ist an dem je mindestens einen Gehäuseelement und/oder an der je mindestens einen Steckvorrichtung ein Abdichtmaterial angeordnet.
  • Durch den erfindungsgemäßen Umstand, dass an dem je mindestens einen Gehäuseelement und/oder an der je mindestens einen Steckvorrichtung ein Abdichtmaterial angeordnet ist, wird die Sicherheit im Umgang mit einem Batteriesystem weiter erhöht. Hintergrund ist, dass durch die Verwendung des Abdichtmaterials die Wahrscheinlichkeit des Heraustretens von Substanzen aus dem Inneren des Batteriesystems heraus und die Wahrscheinlichkeit des Hineintretens von Substanzen in das Innere des Batteriesystems hinein weiter vermindert wird. Als Abdichtmaterial kann insbesondere gerecktes Polytetrafluorethylen verwendet werden.
  • 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 gemäß einer ersten Ausführungsform;
  • 2 die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems gemäß einer zweiten Ausführungsform;
  • 3 die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems gemäß einer dritten Ausführungsform.
  • In 1 ist ein erfindungsgemäßes Batteriesystem gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch dargestellt. Mit BS wird das Batteriesystem bezeichnet. Mit BV wird mindestens eine Batterievorrichtung bezeichnet. Mit SV wird mindestens eine Steuervorrichtung bezeichnet. Die mindestens eine Steuervorrichtung SV ist zur Steuerung und Kontrolle der mindestens einen Batterievorrichtung BV geeignet. Mit G werden Gehäuseelemente bezeichnet. Die mindestens eine Batterievorrichtung BV weist mindestens ein Gehäuseelement G auf und die mindestens eine Steuervorrichtung SV weist mindestens ein Gehäuseelement G auf. Gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform enthält das Batteriesystem BS zwei Batterievorrichtungen BV und eine Steuervorrichtung SV. Mit S werden Steckvorrichtungen bezeichnet.
  • Die mindestens eine Batterievorrichtung BV weist mindestens eine Steckvorrichtung S auf und die mindestens eine Steuervorrichtung SV weist mindestens eine Steckvorrichtung S auf. Die mindestens eine Batterievorrichtung BV und die mindestens eine Steuervorrichtung SV können derart mittels der je mindestens einen Steckvorrichtung S zusammengesteckt werden, dass die Gehäuseelemente G ein gemeinsames Gehäuse bilden. Im Innenraum des Gehäuses sind die mindestens eine Batterievorrichtung BV und die mindestens eine Steuervorrichtung SV angeordnet. Mit P wird eine Platte bezeichnet, die mittels der mindestens einen Steckvorrichtung S mit der mindestens einen Steuervorrichtung SV und/oder der mindestens einen Batterievorrichtung BV verbunden werden kann. Die Platte P kann ebenfalls Bestandteil des Gehäuses sein. Mit D wird eine Dichtung bezeichnet. Die Dichtung D ist insbesondere aus gerecktem Polytetrafluorethylen ausgebildet und geeignet, als Abdichtmaterial zu wirken, so dass beispielsweise keine Substanzen von einer Batterievorrichtung BV zu einer anderen Batterievorrichtung BV oder zu einer Steuervorrichtung SV gelangen können.
  • In 2 ist ein erfindungsgemäßes Batteriesystem BS gemäß einer zweiten Ausführungsform schematisch dargestellt. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform weist das Batteriesystem BS fünf Batterievorrichtungen BV auf.
  • In 3 ist ein erfindungsgemäßes Batteriesystem BS gemäß einer dritten Ausführungsform schematisch dargestellt. Mit G werden wieder die Gehäuseelemente bezeichnet. Mit O werden Öffnungen an den Gehäuseelementen G bezeichnet, die zur Aufnahme der Steckvorrichtungen S geeignet sind. Die Steckvorrichtungen S können in die Öffnungen O hineingesteckt oder mit diesen beispielsweise verschraubt werden.
  • 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
    • DE 102012224041 A1 [0002]
    • DE 60206719 T2 [0003]
    • DE 102013201358 A1 [0004]
    • DE 102013205640 A1 [0005]

Claims (8)

  1. Batteriesystem (BS), insbesondere Lithium-Ionen-Batteriesystem, aufweisend mindestens eine Batterievorrichtung (BV) und mindestens eine Steuervorrichtung (SV), geeignet zur Steuerung und Kontrolle der mindestens einen Batterievorrichtung (BV), wobei die mindestens eine Batterievorrichtung (BV) und die mindestens eine Steuervorrichtung (SV) je mindestens ein Gehäuseelement (G) und je mindestens eine Steckvorrichtung (S) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Batterievorrichtung (BV) und die mindestens eine Steuervorrichtung (SV) derart mittels der je mindestens einen Steckvorrichtung (S) zusammengesteckt werden können, dass die Gehäuseelemente (G) ein gemeinsames Gehäuses bilden, in dessen Innenraum die mindestens eine Batterievorrichtung (BV) und die mindestens eine Steuervorrichtung (SV) angeordnet sind.
  2. Batteriesystem (BS) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der mindestens einen Batterievorrichtung (BV) um ein Batteriepack, um ein Batteriemodul oder um eine Batteriezelle handelt.
  3. Batteriesystem (BS) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die je mindestens eine Steckvorrichtung (S) eine Kontaktierungsvorrichtung, geeignet zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen mindestens einer Batterievorrichtung (BV) und oder mindestens einer weiteren Batterievorrichtung (BV) und/oder der mindestens einen Steuervorrichtung (SV) und/oder einem Verbraucher, aufweist.
  4. Batteriesystem (BS) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der je mindestens einen Steckvorrichtung (S) um eine Steckvorrichtung handelt die zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes, insbesondere eines Hoch-Volt-Kontaktes, geeignet ist und/oder dass die je mindestens eine Steckvorrichtung (S) eine Übertragungsvorrichtung zur Übertragung von Kommunikationssignalen aufweist.
  5. Batteriesystem (BS) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das je mindestens eine Gehäuseelement (G) Aluminium und/oder Bronze und/oder einen rostfreien Stahl oder Polytetrafluorethylen enthält.
  6. Batteriesystem (BS) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das je mindestens eine Gehäuseelement (G) mit einem Epoxidharz und/oder einem Polyesterharz beschichtet ist, insbesondere mit einem Epoxidharz und/oder einem Polyesterharz pulverbeschichtet ist.
  7. Batteriesystem (BS) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem je mindestens einen Gehäuseelement (G) und/oder an der je mindestens einen Steckvorrichtung (S) ein Abdichtmaterial angeordnet ist.
  8. Verwendung eines Batteriesystems (BS) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in der Fahrzeugtechnik, insbesondere in einem Fahrzeug, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, oder in der maritimen Technik, insbesondere in der Marinetechnik, oder in der Luft- und Raumfahrt.
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