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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Zellüberwachungsmodul für eine Batteriezellenüberwachungseinheit mit mindestens zwei Zellüberwachungsmodulen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art sowie auf eine Batteriezellenüberwachungseinheit mit mindestens zwei Zellüberwachungsmodulen der im Oberbegriff des Anspruchs 7 genannten Art.
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Derartige Zellüberwachungsmodule und Batteriezellenüberwachungseinheiten sind aus dem Stand der Technik in zahlreichen Ausführungsvarianten bereits bekannt.
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Batteriezellen von Batterien, wie sie beispielsweise bei Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen verwendet werden, müssen hinsichtlich deren Funktionstüchtigkeit und des Ladzustands überwacht werden. Zum einen werden hierfür bislang einzelne Zellüberwachungseinheiten mit jeweils einem ASIC, also einer anwendungsspezifischen, integrierten elektrischen Schaltung, verwendet, die mehrfach in dem zu überwachenden Batteriesystem verbaut sind und jeweils einer oder mehreren Batteriezellen zugeordnet sind. Die Anzahl der zu überwachenden Batteriezellen bestimmt dabei die Anzahl der hierfür erforderlichen Zellüberwachungseinheiten. Der Vorteil dieser Lösung ist deren hohe Flexibilität. Zum anderen sind Batteriesysteme bekannt, bei denen eine einzige Zellüberwachungseinheit mit mehreren ASIC’s verwendet wird. Zwar sind hierbei die erforderlichen Bauteile und damit der Bauraum im Vergleich zu der ersten Lösung reduziert. Allerdings ist diese Lösung speziell auf ein bestimmtes Batteriesystem konfiguriert und damit für andere Batteriesysteme nicht einsetzbar.
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Hier setzt die vorliegende Erfindung an.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine skalierbare Batteriezellenüberwachung zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Zellüberwachungsmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Batteriezellenüberwachungseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass durch die Verwendung eines modularen Aufbaus der Batteriezellenüberwachung eine im Wesentlichen freie Skalierbarkeit der Zellüberwachung ermöglicht ist. So kann lediglich ein einziges Zellüberwachungsmodul verwendet werden, um ein oder bevorzugt mehrere Batteriezellen zu überwachen. Durch die mechanische und elektrische Verbindung mehrerer Zellüberwachungsmodule, die hinsichtlich des Modulanschlusses, des Systemanschlusses, des Kupplungssteckers und der Kupplungsbuchse baugleich ausgebildet sind, lässt sich die Anzahl der überwachbaren Batteriezellen entsprechend erhöhen. Auf diese Weise ist durch die Verwendung von zumindest in den oben genannten Merkmalen gleich aufgebauten Zellüberwachungsmodulen die Herstellung und die Applizierung einer auf den jeweiligen Einzelfall abgestimmten Batteriezellenüberwachung wesentlich vereinfacht und damit auch kostengünstiger realisierbar.
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Zweckmäßigerweise sind der Kupplungsstecker und die Kupplungsbuchse an dem Gehäuse des Zellüberwachungsmoduls ausgebildet.
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Eine konstruktiv besonders einfache Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zellüberwachungsmoduls sieht vor, dass der Kupplungsstecker und die Kupplungsbuchse derart zueinander korrespondierende Klemmmittel aufweisen, dass der Kupplungsstecker des Zellüberwachungsmoduls und die Kupplungsbuchse eines hinsichtlich des Modulanschlusses, des Systemanschlusses, des Kupplungssteckers und der Kupplungsbuchse baugleichen anderen Zellüberwachungsmoduls in der Zusammenbaulage der Batteriezellenüberwachungseinheit eine Klemmverbindung, insbesondere mit einer Presspassung, ausbilden. Durch die Verwendung einer Presspassung ist eine sehr sichere, unlösbare mechanische Verbindung zwischen dem Kupplungsstecker und der dazu korrespondierenden Kupplungsbuchse und damit zwischen zwei miteinander verbundenen Zellüberwachungsmodulen geschaffen.
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Eine andere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Zellüberwachungsmoduls sieht vor, dass der Kupplungsstecker und die Kupplungsbuchse derart zueinander korrespondierende Rastmittel aufweisen, dass der Kupplungsstecker des Zellüberwachungsmoduls und die Kupplungsbuchse des anderen Zellüberwachungsmoduls in der Zusammenbaulage der Batteriezellenüberwachungseinheit eine Rastverbindung ausbilden. Auf diese Weise ist eine lösbare mechanische Verbindung zwischen zwei miteinander verbundenen Zellüberwachungsmodulen auf konstruktiv einfache Art realisiert.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Zellüberwachungsmoduls sieht vor, dass der Kupplungsstecker und die Kupplungsbuchse derart zueinander korrespondierende Positioniermittel aufweisen, dass der Kupplungsstecker des Zellüberwachungsmoduls und die Kupplungsbuchse des anderen Zellüberwachungsmoduls in der Zusammenbaulage der Batteriezellenüberwachungseinheit zueinander positioniert sind. Hierdurch ist eine genaue Ausrichtung der beiden miteinander zu verbindenden Zellüberwachungsmodule, insbesondere bei dem Fügevorgang, gewährleistet.
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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Zellüberwachungsmoduls sieht vor, dass der Kupplungsstecker und die Kupplungsbuchse derart zueinander korrespondierende Kraftübertragungsmittel aufweisen, dass die in der Zusammenbaulage der Batteriezellenüberwachungseinheit zwischen dem Kupplungsstecker des Zellüberwachungsmoduls und der Kupplungsbuchse des anderen Zellüberwachungsmoduls zu übertragenden mechanischen Kräfte mindestens teilweise über die Kraftübertragungsmittel übertragen werden. Auf diese Weise ist eine mechanisch besonders robuste Anordnung geschaffen.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Batteriezellenüberwachungseinheit sieht vor, dass die Batteriezellenüberwachungseinheit mindestens ein Verriegelungselement aufweist, wobei das Verriegelungselement in einer Verriegelungslage der Batteriezellenüberwachungseinheit den Kupplungsstecker und die mit dem Kupplungsstecker in Eingriff befindliche Kupplungsbuchse formschlüssig verriegelt. Hierdurch ist eine sichere mechanische Verbindung zwischen zwei miteinander verbundenen Zellüberwachungsmodulen auch bei widrigen Umwelt- und Einsatzbedingungen, wie beispielsweise Vibrationsbelastung, gewährleistet.
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Dies gilt insbesondere dann, wenn das Verriegelungselement einen Rasthaken aufweist, der in der Verriegelungslage der Batteriezellenüberwachungseinheit mit einer an dem Kupplungsstecker oder an der mit dem Kupplungsstecker in Eingriff befindlichen Kupplungsbuchse ausgebildeten Rastaufnahme zusammenwirkt.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Batteriezellenüberwachungseinheit sieht vor, dass das Verriegelungselement und der Kupplungsstecker und/oder die mit dem Kupplungsstecker in Eingriff befindliche Kupplungsbuchse zueinander korrespondierende Positioniermittel aufweisen. Auf diese Weise ist eine genaue Ausrichtung des Verriegelungselements mit dem Kupplungsstecker und/oder der mit dem Kupplungsstecker korrespondierenden Kupplungsbuchse gewährleistet.
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Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Batteriezellenüberwachungseinheit sieht vor, dass das Verriegelungselement und der Kupplungsstecker und/oder die mit dem Kupplungsstecker in Eingriff befindliche Kupplungsbuchse zueinander korrespondierende Codiermittel aufweisen. Hierdurch ist sichergestellt, dass das Verriegelungselement nicht in ungewünschter Weise mit dem Kupplungsstecker und/oder der zu dem Kupplungsstecker korrespondierenden Kupplungsbuchse in Eingriff gebracht wird.
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Anhand der beigefügten, grob schematischen Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezellenüberwachungseinheit in einer perspektivischen Zusammenbaudarstellung;
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2 zwei erfindungsgemäße Zellüberwachungsmodule des ersten Ausführungsbeispiels in einer perspektivischen Demontagedarstellung;
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3 die zwei erfindungsgemäßen Zellüberwachungsmodule aus 2 in einer ersten geschnittenen Zusammenbaudarstellung in teilweiser Ansicht;
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4 die zwei erfindungsgemäßen Zellüberwachungsmodule aus 2 in einer zweiten geschnittenen Zusammenbaudarstellung in teilweiser Ansicht;
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5 die zwei erfindungsgemäßen Zellüberwachungsmodule aus 2 in einer dritten geschnittenen Zusammenbaudarstellung in teilweiser Ansicht;
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6 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezellenüberwachungseinheit in einer perspektivischen Demontagedarstellung;
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7 die zwei erfindungsgemäßen Zellüberwachungsmodule aus 6 in einer perspektivischen Demontagedarstellung in teilweiser Ansicht;
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8 die zwei erfindungsgemäßen Zellüberwachungsmodule aus 6 in einer geschnittenen Zusammenbaudarstellung in teilweiser Ansicht;
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9 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezellenüberwachungseinheit in einer perspektivischen Demontagedarstellung;
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10 das dritte Ausführungsbeispiel aus 9 in einer perspektivischen Zusammenbaudarstellung;
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11 die zwei erfindungsgemäßen Zellüberwachungsmodule aus 9 in einer perspektivischen Verriegelungsdarstellung in teilweiser Ansicht und
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12 die zwei erfindungsgemäßen Zellüberwachungsmodule aus 9 in einer geschnittenen Verriegelungsdarstellung in teilweiser Ansicht.
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Anhand der 1 bis 12 werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Gleiche oder gleichwirkende Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Auch wird in dem zweiten und dem dritten Ausführungsbeispiel lediglich auf die Unterscheidungsmerkmale zu dem ersten Ausführungsbeispiel eingegangen. Im Übrigen stimmen die Ausführungsbeispiele überein.
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezellenüberwachungseinheit 2 dargestellt. Die vorliegende Batteriezellenüberwachungseinheit 2 besteht aus vier erfindungsgemäßen Zellüberwachungsmodulen 4, die vollständig baugleich aufgebaut sind. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, was nachfolgend noch näher erläutert wird. Jedes der Zellüberwachungsmodule 4 weist mindestens einen als Steckerbuchse ausgebildeten elektrischen Zellanschluss 6 zur signalübertragenden Verbindung des Schaltungsträgers mit einer zu überwachenden Batteriezelle auf, wobei die Batteriezelle in den Fig. nicht dargestellt ist. Ferner weist jedes Zellüberwachungsmodul 4 ein Gehäuse 8 auf, an dem auf einer Seite ein Kupplungsstecker 10 und auf einer dem Kupplungsstecker 10 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 8 eine Kupplungsbuchse 12 ausgebildet ist. In 1 ist darüber hinaus bei einem der Zellüberwachungsmodule 4 ein als Steckerbuchse ausgebildeter elektrischer Modulanschluss 14 erkennbar.
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2 zeigt zwei der vier vollständig baugleichen Zellüberwachungsmodule 4 aus 1 in einer vergrößerten perspektivischen Demontagedarstellung. Das Gehäuse 8 ist hier zweiteilig ausgebildet und weist einen Kunststoffdeckel 8.1 und einen Metallboden 8.2 auf. In dem Inneren des Gehäuses 8 ist ein Schaltungsträger mit elektrischen Bauteilen, wie beispielsweise einem ASIC, angeordnet. Der Schaltungsträger und die elektrischen Bauteile sind nicht dargestellt und zwecks Kühlung mit dem Metallboden 4.2 des Gehäuses 4 wärmeleitend verbunden. Neben dem elektrischen Modulanschluss 14 ist in 2 auch ein elektrischer Systemanschluss 16 erkennbar. Der Modulanschluss 14 und der Systemanschluss 16 sind mit dem Schaltungsträger und damit mit den darauf befindlichen elektrischen Bauteilen signalübertragend verbunden.
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Darüber hinaus ist der Systemanschluss 16 zur signalübertragenden Verbindung des Schaltungsträgers mit einem nicht dargestellten Batteriemanagementsystem ausgebildet. Die elektrischen Daten und/oder elektrischen Signale werden von den Zellüberwachungsmodulen 4 an das Batteriemanagementsystem zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet. In dem Batteriemanagementsystem werden neben den elektrischen Daten und/oder elektrischen Signalen des mindestens einen Zellüberwachungsmoduls 4 noch weitere physikalische Größen der ebenfalls nicht dargestellten Batterie erfasst und verarbeitet.
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Wie bereits ausgeführt sind die Zellüberwachungsmodule 4 vollständig baugleich ausgebildet. Entsprechend ist die Kupplungsbuchse 12 des in der Bildebene von 2 links dargestellten Zellüberwachungsmoduls 4 identisch zu der in 2 gut erkennbaren Kupplungsbuchse 12 des rechts dargestellten Zellüberwachungsmoduls 4 ausgebildet; gleiches gilt für den Kupplungsstecker 10 des in der Bildebene rechts dargestellten Zellüberwachungsmoduls 4, der identisch zu dem in 2 gut erkennbaren Kupplungsstecker 10 des links dargestellten Zellüberwachungsmoduls 4 ausgebildet ist.
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Der Kupplungsstecker 10 weist hier im Bereich des Systemschlusses 16 zwei als Rasthaken ausgebildete Rastmittel 10.1 auf. Die Rasthaken 10.1 greifen bei der Überführung der beiden Zellüberwachungsmodule 4 in eine in 1 dargestellte Zusammenbaulage der Batteriezellenüberwachungseinheit 2 und damit der Zellüberwachungsmodule 4 in dazu korrespondierend und als Rastaufnahmen ausgebildete Rastmittel 12.1 der mit dem Kupplungsstecker 10 in Eingriff befindlichen Kupplungsbuchse 12 ein.
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Um eine korrekte Ausrichtung von zueinander korrespondierenden Kupplungssteckern 10 und Kupplungsbuchsen 12 bei der Überführung in die Zusammenbaulage zu gewährleisten, weist der Kupplungsstecker 10 zwei Positionierdorne 10.2 auf, die benachbart zu den Rasthaken 10.1 an dem Gehäuse 8 ausgebildet sind. Diese Positionierdorne 10.2 gelangen bei der Überführung in die Zusammenbaulage in Eingriff mit dazu korrespondierend ausgebildeten Positionieraufnahmen 12.2 der Kupplungsbuchse 12. Zwecks Erleichterung des Steckens der Positionierdorne 10.2 in die Positionieraufnahmen 12.2 weisen die Positionierdorne 10.2 an deren freien Enden jeweils eine Fase auf.
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Zur mechanischen Stabilisierung der in der Zusammenbaulage miteinander verbundenen Zellüberwachungsmodule 4 sind an dem Kupplungsstecker 10 im Randbereich des Gehäuses 8 zwei als Bolzen ausgebildete Kraftübertragungsmittel 10.3 ausgebildet, die in der Zusammenbaulage mit dazu korrespondierenden und als Bolzenaufnahmen ausgebildeten Kraftübertragungsmittel 12.3 der Kupplungsbuchse 12 in Eingriff sind. Die Kraftübertragungsmittel 10.3 und 12.3 übertragen in der Zusammenbaulage einen Großteil der mechanischen Kräfte, so dass die an den Zellüberwachungsmodulen 4 jeweils ausgebildeten Rastmittel 10.1, 12.1 und Positioniermittel 10.2, 12.2 nicht in ungewünschter Weise mechanisch belastet werden. Durch die Anordnung der Kraftübertragungsmittel 10.3, 12.3 im Randbereich der Zellüberwachungsmodule 4 ist eine hohe mechanische Stabilität der Batteriezellenüberwachungseinheit 2 in der in 1 dargestellten Zusammenbaulage erreicht.
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Der Metallboden 8.2 des Gehäuses 8 weist sowohl auf der Seite des Kupplungssteckers 10 wie auch auf der Seite der Kupplungsbuchse 12 an beiden Rändern Verbindungslaschen 8.2.1 auf. Mittels der Durchgangslöcher aufweisenden Verbindungslaschen 8.2.1 und Befestigungsmitteln 18, wie beispielsweise Schrauben 18 oder dergleichen, lassen sich die in der Zusammenbaulage miteinander in Eingriff befindlichen Zellüberwachungsmodule 4 zum einen zusätzlich lösbar oder unlösbar mechanisch verbinden. Zum anderen ist hierdurch eine wärmeleitende Verbindung der einzelnen Metallböden 8.2 untereinander ermöglicht.
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3 zeigt die zwei Zellüberwachungsmodule 4 aus 2 in der Zusammenbaulage in einer ersten geschnittenen Ansicht, wobei der Schnitt in den Bereich der Rastmittel 10.1, 12.1 gelegt ist. Da hier die Positioniermittel 10.2, 12.2 direkt unterhalb der Rastmittel 10.1, 12.1 angeordnet sind, sind diese ebenfalls in 3 dargestellt. Deutlich zu erkennen ist, dass in der Zusammenbaulage der Batteriezellenüberwachungseinheit und damit in der in 3 dargestellten Zusammenbaulage der Zellüberwachungsmodule 4 die Rasthaken 10.1 des Kupplungssteckers 10 des in der Bildebene links dargestellten Zellüberwachungsmoduls 4 in den Rastaufnahmen 12.1 der Kupplungsbuchse 12 des in der Bildebene rechts dargestellten Zellüberwachungsmoduls 4 einhaken und damit eine lösbare mechanische Verbindung zwischen den beiden Zellüberwachungsmodulen 4 herstellen. Die Positionierdorne 10.2 des Kupplungssteckers 10 des links dargestellten Zellüberwachungsmoduls 4 sind in Eingriff mit den Positionieraufnahmen 12.2 der Kupplungsbuchse 12 des rechts dargestellten Zellüberwachungsmoduls 4.
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In 4 sind die beiden Zellüberwachungsmodule 4 aus 2 in einer zweiten Schnittdarstellung in teilweiser Ansicht gezeigt. Im Unterschied zur 3 ist die Darstellung um 180° gedreht, entsprechend befindet sich der Kupplungsstecker 10 nun in der Bildebene rechts und die dazu korrespondierende Kupplungsbuchse 12 links. Deshalb sind in 4 auch die Steckerbuchsen 6 zu sehen, die das jeweilige Zellüberwachungsmodul 4 mit der oder den zugeordneten, nicht dargestellten Batteriezellen signalübertragend verbinden. Der Schnitt ist hier in den Bereich der Kraftübertragungsmittel 10.3, 12.3 gelegt, so dass deutlich zu erkennen ist, wie die Bolzen 10.3 des Kupplungssteckers 10 des rechts dargestellten Zellüberwachungsmoduls 4 in der dargestellten Zusammenbaulage in die Bolzenaufnahmen 12.3 der Kupplungsbuchse 12 des links dargestellten Zellüberwachungsmoduls 4 eingreifen.
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Aus der 5 ist erkennbar, wie die Verbindungslaschen 8.2.1 der Metallböden 8.2 der beiden in der Zusammenbaulage dargestellten Zellüberwachungsmodule 4 miteinander überlappen, so dass die Schraube 18 durch deren Durchgangslöcher hindurch gesteckt werden kann.
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Anhand der 6 bis 8 wird nachfolgend ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezellenüberwachungseinheit 2 erläutert. Das zweite Ausführungsbeispiel ist im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel konstruktiv deutlich einfacher und damit kostengünstiger gestaltet.
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6 zeigt die erfindungsgemäße Batteriezellenüberwachungseinheit 2 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Demontagelage. Das zweite Ausführungsbeispiel weist lediglich zwei Zellüberwachungsmodule 4 auf, die in der in 8 dargestellten Zusammenbaulage die Batteriezellenüberwachungseinheit 2 bilden. Analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Zellüberwachungsmodule 4 hier ebenfalls vollständig baugleich ausgebildet. Entsprechend weisen die beiden Zellüberwachungsmodule 4 identische Kupplungsstecker 10 und Kupplungsbuchsen 12 auf.
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Die Gehäuse 8 weisen ebenfalls jeweils einen Kunststoffdeckel 8.1 und einen Metallboden 8.2 auf. Allerdings ist die wärmeleitende Verbindung zwischen den beiden Metallböden 8.2 in der in 8 dargestellten Zusammenbaulage nicht durch überlappende Verbindungslaschen hergestellt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dies dadurch realisiert, dass die beiden Metallböden 8.2 jeweils über eine Anlagefläche 8.2.2 verfügen, wobei die Anlageflächen 8.2.2 beider Metallböden 8.2 in der Zusammenbaulage stumpf aneinander anliegen.
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In 7 sind die beiden erfindungsgemäßen Zellüberwachungsmodule 4 aus 6 in einer zur 6 gedrehten Detailansicht gezeigt. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel weist das vorliegende Ausführungsbeispiel keine Rastmittel, sondern Klemmmittel 10.4 und 12.4 auf, nämlich vier als Klemmstifte ausgebildete Klemmmittel 10.4 des Kupplungssteckers 10 des in der Bildebene links dargestellten Zellüberwachungsmoduls 4 und vier dazu korrespondierende als Klemmaufnahmen ausgebildete Klemmmittel 12.4 der Kupplungsbuchse 12 des in der Bildebene rechts dargestellten Zellüberwachungsmoduls 4. Die Klemmstifte 10.4 und die Klemmaufnahmen 12.4 sind derart dimensioniert, dass diese in der in 8 dargestellten Zusammenbaulage eine Presspassung und damit eine unlösbare Verbindung bilden. Die Klemmstifte 10.4 sind an deren freien Enden gefast, so dass das Zusammenstecken der Klemmmittel 10.4, 12.4 bei der Überführung der Zellüberwachungsmodule 4 in die Zusammenbaulage erleichtert ist. Die Anordnung der Klemmmittel 10.4, 12.4 im Randbereich der Zellüberwachungsmodule 4 sorgt für eine hohe mechanische Stabilität.
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8 zeigt die beiden Zellüberwachungsmodule 4 des zweiten Ausführungsbeispiels in der vorgenannten Zusammenbaulage in einer Schnittdarstellung im Randbereich in einer teilweisen Ansicht. Deutlich zu erkennen sind zwei der vier Klemmstifte 10.4 des Kupplungssteckers 10 des in der Bildebene links dargestellten Zellüberwachungsmoduls 4 in Eingriff mit den zwei dazu korrespondierenden Klemmaufnahmen 12.4 der Kupplungsbuchse 12 des in der Bildebene rechts dargestellten Zellüberwachungsmoduls 4.
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In den 9 bis 12 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezellenüberwachungseinheit 2 dargestellt. Analog zu dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die vorliegende Batteriezellenüberwachungseinheit 2 in der in 10 dargestellten Zusammenbaulage durch zwei vollständig baugleiche Zellüberwachungsmodule 4 gebildet.
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9 zeigt die Batteriezellenüberwachungseinheit 2 in einer Demontagelage. Auch hier handelt es sich um eine im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel konstruktiv einfachere Ausführungsform. Der Kupplungsstecker 10 und die Kupplungsbuchse 12 jedes der Zellüberwachungsmodule 4 sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel konstruktiv ähnlich ausgebildet. Sowohl der Kupplungsstecker 10 wie auch die Kupplungsbuchse 12 weisen Stecklaschen 10.5, 12.5 auf, wobei die Stecklaschen 10.5 des Kupplungssteckers 10 und die Stecklaschen 12.5 der Kupplungsbuchse 12 zur Aufnahme eines als Verriegelungsstift aus Kunststoff ausgebildeten und in 10 dargestellten Verriegelungselements 20 ausgebildet sind. Hierfür weisen die Stecklaschen 10.5, 12.5 Durchgangsöffnungen auf, die an die Kontur des Verriegelungsstifts 20 auf die nachfolgend noch näher erläuterte Weise angepasst sind.
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In 10 ist das dritte Ausführungsbeispiel in einer Zusammenbaulage dargestellt. In der Zusammenbaulage sind die Stecklaschen 10.5 des Kupplungssteckers 10 des in der Bildebene links dargestellten Zellüberwachungsmoduls 4 in Eingriff mit den Stecklaschen 12.5 der Kupplungsbuchse 12 des in der Bildebene rechts dargestellten Zellüberwachungsmoduls 4. In Eingriff heißt hier, dass die Stecklaschen 10.5 in den freien Zwischenraum zweier benachbarter Stecklaschen 12.5 eingeschoben sind. Die beiden Zellüberwachungsmodule 4 werden hier in der Zusammenbaulage lediglich geringfügig mechanisch aneinandergehalten. Erst durch das Einschieben der zwei Verriegelungsstifte 20, von denen in 10 lediglich der vordere dargestellt ist, werden die beiden Zellüberwachungsmodule 4 miteinander verriegelt und damit fest miteinander verbunden. Nach dem vollständigen Einschieben der Verriegelungsstifte 20 in die Durchgangsöffnungen der Stecklaschen 10.5, 12.5 ist die in den 11 und 12 dargestellte Verriegelungslage der Zellüberwachungsmodule 4 und damit der Batteriezellenüberwachungseinheit 2 erreicht. In der Verriegelungslage ist zwischen den Verriegelungsstiften 20 und den dazu korrespondierenden Stecklaschen 10.5, 12.5 jeweils eine Rastverbindung hergestellt; siehe hierzu insbesondere 11. Daraus ist erkennbar, wie der Verriegelungsstift 20 mit einem an seinem einen freien Ende ausgebildeten Rasthaken 20.1 die in der Bildebene unterste Stecklasche 12.5 der Kupplungsbuchse 12 des rechts dargestellten Zellüberwachungsmoduls 4 hintergreift. Die unterste Stecklasche 12.5 ist somit gleichzeitig als Rastaufnahme 12.6 ausgebildet. In der Verriegelungslage ist auf diese Weise mittels der Verriegelungsstifte 20 eine lösbare und formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Zellüberwachungsmodulen 4 hergestellt.
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Wie aus den 11 und 12 ersichtlich ist, weisen die vollständig baugleich ausgebildeten Verriegelungsstifte 20 an deren in der Bildebene von 11 oben dargestellten freien Enden drei Haltenasen 20.2 auf, mittels derer der jeweilige Verriegelungsstift 20 einseitig gesichert ist. Ferner sind die Verriegelungsstifte 20 dreiflügelig ausgebildet; siehe hierzu insbesondere 12. Zu einem ersten Flügel 20.3 sind zwei zweite Flügel 20.4 im 90° Winkel angeordnet. In 12 ist lediglich der vordere der beiden zweiten Flügel 20.4 erkennbar; der hintere zweite Flügel 20.4 wird von dem vorderen zweiten Flügel 20.4 verdeckt.
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Ferner weisen der erste und die beiden zweiten Flügel 20.3, 20.4 der Verriegelungsstifte 20 jeweils eine Einführschräge 20.3.1, 20.4.1 auf. Zum einen dienen die Einführschrägen 20.3.1 und 20.4.1 dazu, das Einschieben des Verriegelungsstifts 20 in die Stecklaschen 10.5, 12.5 zu erleichtern. Zum anderen dienen die Einführschrägen 20.3.1 und 20.4.1 aber auch dem Zweck, den Kupplungsstecker 10 und die Kupplungsbuchse 12 während der Überführung von der in 10 dargestellten Zusammenbaulage in die in den 11 und 12 dargestellte Verriegelungslage zueinander auszurichten, also zu positionieren. Die ersten und zweiten Flügel 20.3, 20.4 der Verriegelungsstifte 20 erfüllen somit auch die Funktion von Positioniermitteln, die mit den in den Stecklaschen 10.5, 12.5 ausgebildeten Durchgangsöffnungen die beiden Zellüberwachungsmodule 4 zueinander positionieren. Die Durchgangsöffnungen der Stecklaschen 10.5, 12.5 sind somit auch als zu den Einführschrägen 20.3.1, 20.4.1 korrespondierende Positioniermittel ausgebildet.
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Aufgrund des dreiflügeligen Aufbaus der Verriegelungsstifte 20 und der dazu korrespondierend ausgebildeten Durchgangsöffnungen der Stecklaschen 10.5, 12.5 wirken die Verriegelungsstifte 20 und die Stecklaschen 10.5, 12.5 gleichzeitig als Codiermittel. Ein fehlerhaftes Einschieben der Verriegelungsstifte 20 in die Stecklaschen 10.5, 12.5 ist dadurch auf konstruktiv einfache Weise verhindert.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorliegenden Ausführungsbeispiele begrenzt. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Zellüberwachungsmodule einer erfindungsgemäßen Batteriezellenüberwachungseinheit nicht vollständig identisch aufgebaut sein müssen. Vielmehr ist es ausreichend, wenn die Zellüberwachungsmodule hinsichtlich des Modulanschlusses, des Systemanschlusses, des Kupplungssteckers und der Kupplungsbuchse baugleich sind. Der innere Aufbau, also der Schaltungsträger und die darauf angeordneten elektrischen Bauteile, kann unterschiedlich gestaltet sein. Auf diese Weise ergibt sich eine noch größere Flexibilität.
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Grundsätzlich sind der Kupplungsstecker und die Kupplungsbuchse des erfindungsgemäßen Zellüberwachungsmoduls nach Art, Form, Dimensionierung und Material in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Beispielsweise wäre auch eine Kombination der einzelnen Merkmale der erläuterten Ausführungsbeispiele denkbar.
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Die Verriegelungselemente könnten abweichend von dem dritten Ausführungsbeispiel auch verliersicher an den Zellüberwachungsmodulen angeordnet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Batteriezellenüberwachungseinheit
- 4
- Zellüberwachungsmodul
- 6
- Elektrischer Zellanschluss, als Steckerbuchse ausgebildet
- 8
- Gehäuse
- 8.1
- Gehäusedeckel, als Kunststoffdeckel ausgebildet
- 8.2
- Gehäuseboden, als Metallboden ausgebildet
- 8.2.1
- Verbindungslaschen des Gehäusebodens 8.2 (erstes Ausführungsbeispiel)
- 8.2.2
- Anlageflächen des Gehäusebodens 8.2 (zweites Ausführungsbeispiel)
- 10
- Kupplungsstecker
- 10.1
- Rastmittel des Kupplungssteckers, als Rasthaken ausgebildet
- 10.2
- Positioniermittel des Kupplungssteckers, als Positionierdorn ausgebildet
- 10.3
- Kraftübertragungsmittel des Kupplungssteckers, als Bolzen ausgebildet
- 10.4
- Klemmmittel des Kupplungssteckers, als Klemmstift ausgebildet (zweites Ausführungsbeispiel)
- 10.5
- Stecklasche des Kupplungssteckers (drittes Ausführungsbeispiel)
- 12
- Kupplungsbuchse
- 12.1
- Rastmittel der Kupplungsbuchse, als Rastaufnahme ausgebildet
- 12.2
- Positioniermittel der Kupplungsbuchse, als Positionieraufnahme ausgebildet
- 12.3
- Kraftübertragungsmittel der Kupplungsbuchse, als Bolzenaufnahme ausgebildet
- 12.4
- Klemmmittel der Kupplungsbuchse, als Klemmaufnahme ausgebildet (zweites Ausführungsbeispiel)
- 12.5
- Stecklasche der Kupplungsbuchse (drittes Ausführungsbeispiel)
- 12.6
- Rastaufnahme der Kupplungsbuchse (drittes Ausführungsbeispiel)
- 14
- Elektrischer Modulanschluss, als Steckerbuchse ausgebildet
- 16
- Elektrischer Systemanschluss, als Stecker ausgebildet
- 18
- Befestigungsmittel, als Schraube ausgebildet
- 20
- Verriegelungselement, als Verriegelungsstift ausgebildet (drittes Ausführungsbeispiel
- 20.1
- Rasthaken des Verriegelungselements 20
- 20.2
- Haltenase des Verriegelungselements 20
- 20.3
- Erster Flügel des Verriegelungselements 20
- 20.3.1
- Einführschräge des ersten Flügels 20.3
- 20.4
- Zweiter Flügel des Verriegelungselements 20
- 20.4.1
- Einführschräge des zweiten Flügels 20.4
