DE102020131977A1 - Batterievorrichtung für ein Kraftfahrzeug, Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug - Google Patents

Batterievorrichtung für ein Kraftfahrzeug, Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug Download PDF

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Axel Reinfelder
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterievorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Vielzahl an Batteriezellen, mit einem ein Deckelelement umfassenden Gehäuse, in welchem die Batteriezellen aufgenommen sind, und mit einer Schnittstelleneinrichtung, welche mit den in dem Gehäuse aufgenommenen Batteriezellen elektrisch kontaktiert ist, welche eine Öffnung des Deckelelements zumindest bereichsweise durchragt, und welche wenigstens einen Steckkontakt aufweist, über welchen die Batteriezellen mit einem außerhalb des Gehäuses angeordneten Batteriemanagementsystem elektrisch verbindbar sind, mittels welchem die Batteriezellen überwachbar und/oder regelbar und/oder schützbar sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterievorrichtung für ein Kraftfahrzeug, ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem.
  • Aus der DE 10 2014 007 638 A1 ist bereits eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Energiespeicher bekannt, der in einem Gehäuse angeordnet ist. In dem Gehäuse befindet sich der elektrische Energiespeicher zusammen mit einem Batteriemanagementsystem, welches unter anderem zur Überwachung einzelner Batteriezellen eines Zellpacks des Energiespeichers und zur Kommunikation mit dem Fahrzeug dient.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Batterievorrichtung für ein Kraftfahrzeug, ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem zu schaffen, welche ein besonders einfaches Austauschen von unterschiedlichen Bestandteilen des Batteriesystems ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Batterievorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen von Patentanspruch 1, durch ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen von Patentanspruch 7 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem mit den Merkmalen von Patentanspruch 10 gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen, in der Beschreibung und in der Zeichnung angegeben.
  • Die Erfindung betrifft zum einen eine Batterievorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Vielzahl an Batteriezellen. Weiterhin umfasst die Batterievorrichtung ein Gehäuse, in welchem die Batteriezellen aufgenommen sind und welches ein Deckelelement aufweist. Hierbei ist das Deckelelement insbesondere separat zu weiteren Seitenwänden des Gehäuses ausgebildet. Hierdurch können bei einer Montage die Batteriezellen in einem von den Seitenwänden begrenzten Aufnahmeraum aufgenommen werden, welcher durch Aufsetzen des Deckelelements verschlossen werden kann. In dem Gehäuse sind somit die Batteriezellen aufgenommen. Weiterhin weist die Batterievorrichtung eine Schnittstelleneinrichtung auf, welche mit den in dem Gehäuse aufgenommenen Batteriezellen elektrisch kontaktiert ist. Weiterhin durchragt die Schnittstelleneinrichtung eine Öffnung des Deckelelements zumindest bereichsweise und weist wenigstens einen Steckkontakt auf, über welchen die Batteriezellen mit einem außerhalb des Gehäuses angeordneten Batteriemanagementsystem elektrisch verbindbar sind. Mittels des Batteriemanagementsystems sind die Batteriezellen überwachbar und/oder regelbar und/oder schützbar. Somit ist es bei der Batterievorrichtung vorgesehen, dass die in dem Gehäuse angeordneten und von dem Gehäuse umschlossenen Batteriezellen über die Schnittstelleneinrichtung mit dem Batteriemanagementsystem verbindbar, insbesondere reversibel verbindbar sind, wodurch die Batterievorrichtung in dem Kraftfahrzeug in Einbaulage besonders einfach austauschbar ist beziehungsweise besonders einfach mit einem ausgetauschten Batteriemanagementsystem des Kraftwagens verbunden werden kann. Die Batterievorrichtung kann somit Teil eines modularen Systems sein, bei welchem die Batterievorrichtung mit unterschiedlichen Batteriemanagementsystemen kombinierbar ist, indem das jeweilige Batteriemanagementsystem über die Schnittstelleneinrichtung mit den Batteriezellen der Batterievorrichtung verbunden wird. Die Schnittstelleneinrichtung ermöglicht ein besonders einfaches und schnelles Verbinden der in dem Gehäuse aufgenommenen Batteriezellen mit dem außerhalb des Gehäuses angeordneten Batteriemanagementsystem sowie einen besonders guten Schutz der Batteriezellen aufgrund deren rundum umschlossener Anordnung in dem Gehäuse. Hierdurch sind die Batteriezellen bei einer Trennung von dem Batteriemanagementsystem besonders sicher vor einer Beschädigung geschützt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass wenigstens zwei Steckkontakte der Schnittstelleneinrichtung vorgesehen sind und die Steckkontakte der Schnittstelleneinrichtung in einem in die Öffnung des Deckelelements eingesteckten Zustand der Schnittstelleneinrichtung relativ zueinander fixiert sind. Die Steckkontakte können mit wenigstens einer der Batteriezellen, insbesondere mit sämtlichen Batteriezellen, der Batterievorrichtung elektrisch kontaktiert sein und somit einen Anschluss für die wenigstens eine Batteriezelle bereitstellen. Durch das relative Fixieren der Steckkontakte zueinander können die Steckkontakte mit ihrer Längserstreckungsrichtung parallel zueinander ausgerichtet werden, sodass die Steckkontakte besonders einfach mit jeweiligen Gegensteckkontakten, insbesondere des Batteriemanagementsystems, verbunden werden können. Beispielsweise können die Gegensteckkontakte in einem Stecker integriert sein und der Stecker auf die Steckkontakte der Schnittstelleneinrichtung aufgesteckt werden. Über das Sicherstellen der parallelen Ausrichtung der Steckkontakte relativ zueinander kann der Stecker besonders einfach auf die Steckkontakte aufgesteckt werden, wodurch eine besonders schnelle Montage eines die Batterievorrichtung aufweisenden Kraftfahrzeugs ermöglicht wird.
  • Es ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass wenigstens zwei Steckkontakte der Schnittstelleneinrichtung vorgesehen sind und diese Steckkontakte der Schnittstelleneinrichtung in einer vorgegebenen Relativposition zueinander und zu dem Deckelelement angeordnet sind. Das bedeutet, dass die wenigstens zwei Steckelemente in einer vorgegebenen Reihenfolge nebeneinander angeordnet sind, wobei darüber hinaus eine Ausrichtung der Steckkontakte innerhalb der Öffnung des Deckelelements vorgegeben ist. Mit anderen Worten kann eine Geometrie der Schnittstelleneinrichtung mit ihren Steckkontakten inklusive deren Belegung festgelegt sein, wodurch ein besonders einfaches Verbinden der Schnittstelleneinrichtung mit weiteren, jeweilige Stecker mit Gegensteckkontakten zu den Steckkontakten der Schnittstelleneinrichtung aufweisenden Komponenten des Kraftfahrzeugs möglich ist, insbesondere mit dem Batteriemanagementsystem als Komponente, insbesondere bei einem Abstimmen der Reihenfolge und Anordnung der Steckkontakte der Schnittstelleneinrichtung mit einer Reihenfolge und Anordnung der Gegensteckkontakte in den jeweiligen Steckern. Die festgelegte Geometrie der Schnittstelleneinrichtung ermöglicht, dass eine Geometrie des wenigstens einen Steckers der weiteren Komponente auf die Geometrie der Schnittstelleneinrichtung abgestimmt werden kann, wodurch eine Austauschbarkeit der Komponente relativ zu der Batterievorrichtung ermöglicht wird und darüber hinaus ein besonders einfaches elektrisches Verbinden der Komponente, insbesondere des Batteriemanagementsystems, über die Schnittstelleneinrichtung mit der Batterievorrichtung ermöglicht wird.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Deckelelement zusammen mit Seitenwänden des Gehäuses und der Schnittstelleneinrichtung die Batteriezellen dicht umschließt. Insbesondere grenzen das Deckelelement gemeinsam mit den Seitenwänden des Gehäuses und der Schnittstelleneinrichtung ein abgeschlossenes Volumen ab, in welchem die Batteriezellen angeordnet sind. Hierdurch sind die Batteriezellen besonders gut vor Verschmutzungen und/oder Beschädigungen geschützt, insbesondere bei einer Anordnung der Batterievorrichtung außerhalb des Kraftfahrzeugs beziehungsweise insbesondere bei einem von dem Batteriemanagementsystem getrennten Zustand der Batterievorrichtung.
  • Um die Batteriezellen besonders dicht umschließen zu können, kann die Schnittstelleneinrichtung wenigstens ein Dichtelement umfassen, über welches die Schnittstelleneinrichtung gegen eine die Öffnung begrenzende Wandung des Dichtelements abgedichtet ist. Das bedeutet, dass die Schnittstelleneinrichtung gemeinsam mit dem Dichtelement die Öffnung des Deckelelements vollständig überdeckt und dicht verschließt. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass ein Eintrag von Verschmutzungen und/oder Feuchtigkeit über die Öffnung des Deckelelements zu den Batteriezellen zumindest im Wesentlichen unterbleibt. Hierdurch kann eine Beschädigungsgefahr für die Batteriezellen besonders gering gehalten werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schnittstelleneinrichtung dazu eingerichtet ist, mit einem Stecker des Batteriemanagementsystems eine Steckverbindung auszubilden. Somit kann der Stecker des Batteriemanagementsystems für ein Verbinden des Batteriemanagementsystems mit den Batteriezellen auf die Steckkontakte der Schnittstelleneinrichtung aufgesteckt werden, wodurch das Batteriemanagementsystem besonders einfach und schnell mit den Batteriezellen der Batterievorrichtung verbindbar ist. Hierbei kann die Schnittstelleneinrichtung dazu eingerichtet sein, mit dem Stecker des Batteriemanagementsystems eine Rastverbindung auszubilden. Das bedeutet, dass der Stecker des Batteriemanagementsystems mit der Schnittstelleneinrichtung verrasten kann, beispielsweise über ein Verhaken oder ein Hintergreifen. Die Rastverbindung ermöglicht ein besonders sicheres Halten des Steckers an der Schnittstelleneinrichtung, wodurch ein ungewünschtes Lösen des Steckers des Batteriemanagementsystems von der Schnittstelleneinrichtung zumindest im Wesentlichen vermieden werden kann.
  • Die Erfindung betrifft zum anderen ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer Batterievorrichtung wie sie bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterievorrichtung beschrieben worden ist. Weiterhin umfasst das Batteriesystem ein Batteriemanagementsystem, welches über die Schnittstelleneinrichtung reversibel mit den Batteriezellen elektrisch kontaktierbar ist. Die reversible Verbindbarkeit des Batteriemanagementsystems über die Schnittstelleneinrichtung mit den Batteriezellen der Batterievorrichtung ermöglicht eine Austauschbarkeit des Batteriemanagementsystems für die jeweiligen Batteriezellen der Batterievorrichtung. Hierbei ermöglicht das das Deckelelement umfassende Gehäuse der Batterievorrichtung einen besonders guten Schutz der Batteriezellen vor Beschädigungen und/oder Verschmutzungen in ihrem von dem Batteriemanagementsystem getrennten Zustand. Ein Offenliegen der Batteriezellen beim Austauschen des Batteriemanagementsystems kann bei dem Batteriesystem zumindest im Wesentlichen vermieden werden. Das beschriebene Batteriesystem ermöglicht somit ein besonders einfaches Austauschen von unterschiedlichen Bestandteilen des Batteriesystems, wie des Batteriemanagementsystems oder der Batteriezellen beziehungsweise des Zellpacks. Hierdurch können Batteriemanagementsysteme und Batteriezellen von unterschiedlichen Lieferanten bezogen werden.
  • In einer Weiterbildung des Batteriesystems ist vorgesehen, dass das Batteriemanagementsystem in einem weiteren Gehäuse aufgenommen ist, welches dazu eingerichtet ist, reversibel mechanisch mit dem Gehäuse der Batterievorrichtung verbunden zu werden. Hierbei kann das weitere Gehäuse allein oder in seinem mit dem Gehäuse der Batterievorrichtung mechanisch verbundenen Zustand gemeinsam mit dem Gehäuse der Batterievorrichtung das Batteriemanagementsystem zumindest im Wesentlichen vollständig umschließen, wodurch das Batteriemanagementsystem vor Verschmutzungen und/oder Beschädigungen geschützt wird. Das weitere Gehäuse des Batteriemanagementsystems ermöglicht darüber hinaus einen Schutz des Batteriemanagementsystems in seinem von der Batterievorrichtung beabstandeten und separierten Zustand. Somit kann eine Beschädigungsgefahr für das Batteriemanagementsystem besonders gering gehalten werden und gleichzeitig ein besonders einfacher Transport des Batteriemanagementsystems aufgrund dessen Aufnahme in dem weiteren Gehäuse ermöglicht werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Steckkontakt der Schnittstelleneinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Sensoranbindung zwischen den Batteriezellen und dem Batteriemanagementsystem bereitzustellen und/oder wenigstens ein Steckkontakt der Schnittstelleneinrichtung dazu eingerichtet ist, elektrische Energie für ein Versorgen des Batteriemanagementsystems bereitzustellen. Der wenigstens eine Steckkontakt, welcher dazu eingerichtet ist, die Sensoranbindung bereitzustellen, kann elektrisch mit jeder Batteriezelle der Batterievorrichtung kontaktiert sein, um eine Überwachung jeder der Batteriezellen mit dem Batteriemanagementsystem über die Schnittstelleneinrichtung zu ermöglichen. Hierbei kann mittels der Sensoranbindung eine Spannung und/oder eine Temperatur der Batteriezellen für das Batteriemanagementsystem bereitgestellt werden. Der wenigstens eine Steckkontakt der Schnittstelleneinrichtung, welcher als Spannungsversorgung ausgebildet ist, kann mit dem Pluspol oder dem Minuspol des Batteriepacks verbunden sein, wodurch an das Batteriemanagementsystem bei dessen Verbindung mit der Schnittstelleneinrichtung über den die Spannungsversorgung bereitstellenden Steckkontakt elektrische Energie von dem Zellstack der Batterievorrichtung übertragen werden kann. Insbesondere ist wenigstens ein mit dem Pluspol verbundener als Spannungsversorgung ausgebildeter Steckkontakt und wenigstens ein mit dem Minuspol verbundener als Spannungsversorgung ausgebildeter Steckkontakt vorgesehen. Der als Spannungsversorgung ausgebildete wenigstens eine Steckkontakt ermöglicht, dass das Batteriemanagementsystem mit elektrischer Energie versorgt wird, wodurch das Batteriemanagementsystem betrieben werden kann. Somit kann es sich bei der über den als Spannungsversorgung ausgebildeten wenigstens einen Steckkontakt bereitgestellten elektrischen Energie um Betriebsenergie für das Batteriemanagementsystem handeln. Der wenigstens eine Steckkontakt, welcher dazu eingerichtet ist, die Sensoranbindung zwischen den Batteriezellen und dem Batteriemanagementsystem bereitzustellen, ermöglicht das Überwachen und/oder Regeln und/oder Schützen der Batteriezellen mittels des Batteriemanagementsystems.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung das Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem wie es bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Batteriesystem beschrieben worden ist. Hierbei ermöglicht das Batteriesystem eine Austauschbarkeit des Batteriemanagementsystems und/oder der Batterievorrichtung in dem Kraftfahrzeug bei einer besonders geringen Beschädigungsgefahr der Batteriezellen der Batterievorrichtung beziehungsweise des Batteriemanagementsystems während des Austauschs. Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Batterievorrichtung beziehungsweise des erfindungsgemäßen Batteriesystems sind als Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs anzusehen und umgekehrt. Aus diesem Grund sind die weiteren Vorteile und vorteilhaften Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben.
  • Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur eine Explosionsdarstellung eines Batteriesystems für ein Kraftfahrzeug, mit einer Batterievorrichtung, welche ein Gehäuse aufweist, in welchem eine Vielzahl an Batteriezellen aufgenommen ist, wobei ein Deckelelement des Gehäuses eine Öffnung aufweist, in welcher eine Schnittstelleneinrichtung der Batterievorrichtung eingesteckt ist, und mit einem außerhalb des Gehäuses angeordneten Batteriemanagementsystem, welches über die Schnittstelleneinrichtung mit den Batteriezellen elektrisch kontaktierbar ist.
  • In 1 ist ein Batteriesystem 10 gezeigt, welches dazu eingerichtet ist, in einem Fahrzeug verwendet zu werden. Mittels des Batteriesystems 10 ist elektrische Energie für ein Bordnetz und/oder zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellbar. Das Batteriesystem 10 umfasst eine Batterievorrichtung 12 und eine Batteriemanagementvorrichtung 14, welche reversibel miteinander verbindbar sind. Somit ist die Batteriemanagementvorrichtung 14 relativ zu der Batterievorrichtung 12 austauschbar. Die Batterievorrichtung 12 umfasst einen Zellpack 16 mit einer Vielzahl an Batteriezellen 18, mittels welchen elektrische Energie einspeicherbar und freigebbar ist. Die Batteriezellen 18 des Zellpacks 16 sind vorliegend mittels eines Kühlkreislaufs 20 kühlbar, welcher Teil der Batterievorrichtung 12 sein kann. Der Kühlkreislauf 20 ist dazu eingerichtet, Wärme von den Batteriezellen 18 mittels eines Kühlmittels abzutransportieren, wodurch die Batteriezellen 18 kühlbar sind. Die Batterievorrichtung 12 kann alternativ oder zusätzlich eine passive Kühleinrichtung aufweisen, über welche mittels Luft die Batteriezellen 18 kühlbar sind. Die Batterievorrichtung 12 umfasst des Weiteren ein Gehäuse 22 mit einem Deckelelement 24 sowie mehreren Seitenwänden 26. Die Seitenwände 26 können gemeinsam eine Aufnahme begrenzen, in welcher die Batteriezellen 18 aufnehmbar sind. Mittels des Deckelelements 24 kann die Aufnahme abgedeckt und damit abgeschlossen werden, wodurch die Batteriezellen 18 durch das Gehäuse 22 umfangsseitig in der Batterievorrichtung 12 umschlossen sind.
  • Die Batteriemanagementvorrichtung 14 umfasst ein Batteriemanagementsystem 28, mittels welchem die Batteriezellen 18 überwachbar und/oder regelbar und/oder schützbar sind. Weiterhin umfasst die Batteriemanagementvorrichtung 14 mit dem Batteriemanagementsystem 28 verbundene Stecker 38, welche mit der Batterievorrichtung 12 verbindbar sind, um die Batterievorrichtung 12 mit dem Batteriemanagementsystem 28 elektrisch zu verbinden.
  • Um ein Verbinden der Batteriezellen 18 mit einer weiteren Komponente des Kraftfahrzeugs, insbesondere dem Batteriemanagementsystem 28 verbinden zu können, umfasst die Batterievorrichtung 12 eine Schnittstelleneinrichtung 30. Die Schnittstelleneinrichtung 30 erlaubt ein Verbinden und Verschalten des Zellpacks 16 mit dem Batteriemanagementsystem 28. Um ein Verbinden der Schnittstelleneinrichtung 30 mit dem Batteriemanagementsystem 28 zu ermöglichen, weist das Deckelelement 24 eine Öffnung 32 auf, in welche die Schnittstelleneinrichtung 30 einsteckbar beziehungsweise durch welche die Schnittstelleneinrichtung 30 zumindest bereichsweise hindurchsteckbar ist. Die Öffnung 32 des Deckelelements 24 kann in ihrer Geometrie an das spezifische Zellpack 16 und/oder das Batteriemanagementsystem 28 angepasst sein. Der Querschnitt der Öffnung 32 ist vorliegend an eine Geometrie der Schnittstelleneinrichtung 30 angepasst.
  • Die Schnittstelleneinrichtung 30 umfasst vorliegend mehrere Steckkontakte 34, welche vorliegend als Stifte und somit als sogenannte Pins ausgebildet sind. Diese Steckkontakte 34 sind in jeweilige Buchsen 36 der Stecker 38 der Batteriemanagementvorrichtung 14 einsteckbar. Durch das Einstecken der Steckkontakte 34 der Schnittstelleneinrichtung 30 in die Buchsen 36 der Stecker 38 der Batteriemanagementvorrichtung 14 ist die Schnittstelleneinrichtung 30 mit dem Batteriemanagementsystem 28 verbindbar und damit elektrisch kontaktierbar.
  • Das Batteriesystem 10 umfasst des Weiteren vorliegend einen Deckelaufbau 42, welcher die Batteriemanagementvorrichtung 14 sowie ein weiteres Gehäuse 40 umfasst, in welchem die Batteriemanagementvorrichtung 14 aufgenommen ist. Der Deckelaufbau 42 kann elektrische und elektronische Komponenten umfassen. Der Deckelaufbau 42 ist mechanisch mit dem Gehäuse 22 der Batterievorrichtung 12 verbindbar. Insbesondere ist der Deckelaufbau 42 auf das Deckelelement 24 des Gehäuses 22 der Batterievorrichtung 12 aufsetzbar.
  • Für ein besonders einfaches Verbinden des Deckelaufbaus 42 mit der Batterievorrichtung 12 ist es vorgesehen, dass die Stecker 38 relativ zu dem weiteren Gehäuse 40 fixiert sind und die Steckkontakte 34 der Schnittstelleneinrichtung 30 relativ zu dem Gehäuse 22 der Batterievorrichtung 12 an einer vorgegebenen Position fixiert sind. Bei einem Anordnen des Deckelaufbaus 42 an der Batterievorrichtung 12 können somit besonders einfach die Stecker 38 auf die Steckkontakte 34 der Schnittstelleneinrichtung 30 aufgesteckt werden. Hierfür ist es besonders vorteilhaft, wenn die Steckkontakte 34 der Schnittstelleneinrichtung 30 relativ zueinander fixiert sind und somit zumindest im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind. Hierdurch können die Stecker 38 besonders einfach auf die Steckkontakte 34 aufgesteckt werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Steckkontakte 34 der Schnittstelleneinrichtung 30 mit ihrer Belegung in einer festen vorgegebenen Reihenfolge angeordnet sind, um bei einem Anordnen des Deckelaufbaus 42 an der Batterievorrichtung 12 ein besonders einfaches und sicheres Einstecken des jeweiligen Steckkontakts 34 in den zugeordneten Stecker 38 gewährleisten zu können und damit eine Gefahr einer Falschverschaltung der Batteriezellen 18 über die Schnittstelleneinrichtung 30 mit dem Batteriemanagementsystem 28 besonders gering zu halten. Hierfür stellt die Schnittstelleneinrichtung 30 eine sogenannte Plug-and-Play-Schnittstelle für ein Verbinden der Batterievorrichtung 12 mit dem Batteriemanagementsystem 28 bereit.
  • Vorliegend sind zwei erste Steckkontakte 34 der Schnittstelleneinrichtung 30 einer ersten Sammelschiene 44 zugeordnet und zwei zweite Steckkontakte 34 der Schnittstelleneinrichtung 30 sind einer zweiten Sammelschiene 46 zugeordnet. Die erste Sammelschiene 44 ist mit dem Pluspol des Zellpacks 16 elektrisch verbunden, wodurch über die der ersten Sammelschiene 44 zugeordneten ersten Steckkontakte 34 das Batteriemanagementsystem 28 mit dem Pluspol des Zellpacks 16 verbindbar ist. Die zweite Sammelschiene 46 ist mit dem Minuspol des Zellpacks 16 verbunden, wodurch über die der zweiten Sammelschiene 46 zugeordneten zweiten Steckkontakte 34 der Schnittstelleneinrichtung 30 das Batteriemanagementsystem 28 mit dem Minuspol des Zellpacks 16 verbindbar ist. Über die jeweilige elektrische Verbindung zu den Pluspolen und zu den Minuspolen der Batteriezellen 18 ist das Batteriemanagementsystem 28 mit elektrischer Betriebsenergie versorgbar, wodurch das Batteriemanagementsystem 28 betrieben werden kann. Vorliegend ist weiter ein dritter Steckkontakt 34 vorgesehen, welcher mit sämtlichen Batteriezellen 18 des Zellpacks 16 verbunden ist und dazu eingerichtet ist, eine Sensoranbindung 48 der Batteriezellen 18 mit dem Batteriemanagementsystem 28 bereitzustellen. Über die Sensoranbindung 48 kann das Batteriemanagementsystem 28 die Batteriezellen 18 einzeln beziehungsweise den ganzen Zellpack 16 überwachen und/oder regeln und/oder schützen. Über die Sensoranbindung 48 können insbesondere Messwerte und/oder Steuersignale und/oder Prüfsignale übermittelt werden.
  • Um die Batteriezellen 18 besonders sicher vor Verschmutzungen und/oder Beschädigungen schützen zu können, ist es vorgesehen, dass die Batteriezellen 18 durch das Gehäuse 22 gemeinsam mit der in die Öffnung 32 eingesteckten beziehungsweise durch die Öffnung 32 hindurchgesteckten Schnittstelleneinrichtung 30 zumindest im Wesentlichen dicht umschlossen sind. Insbesondere kann die Schnittstelleneinrichtung 30 ein in 1 nicht gezeigtes Dichtelement aufweisen, über welches die Schnittstelleneinrichtung 30 gegen eine die Öffnung 32 begrenzende Wandung des Deckelelements 24 abgedichtet ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass ein Schmutzeintrag über die Öffnung 32 zu den Batteriezellen 18 bei einem eingesteckten Zustand der Schnittstelleneinrichtung 30 in die Öffnung 32 zumindest im Wesentlichen vermieden wird.
  • Dem beschriebenen Batteriesystem 10 liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein einfacher Austausch des Batteriemanagementsystems 28 beziehungsweise von Elektronik-/Elektrotechnikhardwarekomponenten beim Stand der Technik an der Batterievorrichtung 12 nicht möglich ist. Bei den Elektronik-/Elektrotechnikhardwarekomponenten kann es sich um eine Platine inklusive Busbars oder um einen Trennungsschalter handeln. Bei einer Fehlfunktion ist beim Stand der Technik das gesamte Batteriesystem auszutauschen.
  • Bei dem im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Batteriesystem 10 können die einzelnen Komponenten, vorliegend die Batterievorrichtung 12 und der Deckelaufbau 42 miteinander über die Schnittstelleneinrichtung 30, bei welcher es sich vorliegend um eine Plug-and-Play-Schnittstelle handelt, verbunden werden. Die Schnittstelleneinrichtung 30 ermöglicht ein besonders einfaches Austauschen des Deckelaufbaus 42 oder der Batterievorrichtung 12. Darüber hinaus ermöglicht das Batteriesystem 10 besonders viele unterschiedliche Kombinationsmöglichkeiten von Batteriemanagementsystemen 28 mit jeweiligen Zell packs 16. Beispielsweise kann ein eine erste Anzahl an Batteriezellen 18 umfassender erster Zellpack 16 mit einem gleichen Batteriemanagementsystem 28 verbunden werden wie ein zweiter Zellpack 16 mit einer im Vergleich zum ersten Zell pack 16 größeren, zweiten Anzahl an Batteriezellen 18.
  • Insgesamt zeigt die Erfindung wie ein Plug-and-Play-Batteriespeicher bereitgestellt werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Batteriesystem
    12
    Batterievorrichtung
    14
    Batteriemanagementvorrichtung
    16
    Zellpack
    18
    Batteriezelle
    20
    Kühlkreislauf
    22
    Gehäuse
    24
    Deckelelement
    26
    Seitenwand
    28
    Batteriemanagementsystem
    30
    Schnittstelleneinrichtung
    32
    Öffnung
    34
    Steckkontakt
    36
    Buchse
    38
    Stecker
    40
    weiteres Gehäuse
    42
    Deckelaufbau
    44
    erste Sammelschiene
    46
    zweite Sammelschiene
    48
    Sensoranbindung
  • 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 102014007638 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Batterievorrichtung (12) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Vielzahl an Batteriezellen (18), mit einem ein Deckelelement (24) umfassenden Gehäuse (22), in welchem die Batteriezellen (18) aufgenommen sind, und mit einer Schnittstelleneinrichtung (30), welche mit den in dem Gehäuse (22) aufgenommenen Batteriezellen (18) elektrisch kontaktiert ist, welche eine Öffnung (32) des Deckelelements (24) zumindest bereichsweise durchragt, und welche wenigstens einen Steckkontakt (34) aufweist, über welchen die Batteriezellen (18) mit einem außerhalb des Gehäuses (22) angeordneten Batteriemanagementsystem (28) elektrisch verbindbar sind, mittels welchem die Batteriezellen (18) überwachbar und/oder regelbar und/oder schützbar sind.
  2. Batterievorrichtung (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Steckkontakte (34) der Schnittstelleneinrichtung (30) vorgesehen sind und die Steckkontakte (34) der Schnittstelleneinrichtung (30) in einem in die Öffnung (32) des Deckelelements (24) eingesteckten Zustand der Schnittstelleneinrichtung (30) relativ zueinander fixiert sind.
  3. Batterievorrichtung (12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Steckkontakte (34) der Schnittstelleneinrichtung (30) vorgesehen sind und die Steckkontakte (34) der Schnittstelleneinrichtung (30) in einer vorgegebenen Relativposition zueinander und zu dem Deckelelement (24) angeordnet sind.
  4. Batterievorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (24) zusammen mit Seitenwänden (26) des Gehäuses (22) und der Schnittstelleneinrichtung (30) die Batteriezellen (18) dicht umschließt.
  5. Batterievorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelleneinrichtung (30) wenigstens ein Dichtelement umfasst, über welches die Schnittstelleneinrichtung (30) gegen eine die Öffnung (32) begrenzende Wandung des Deckelelements (24) abgedichtet ist.
  6. Batterievorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelleneinrichtung (30) dazu eingerichtet ist, mit einem Stecker (38) des Batteriemanagementsystems (28) eine Steckverbindung auszubilden.
  7. Batteriesystem (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Batterievorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, und mit einem Batteriemanagementsystem (28), welches über die Schnittstelleneinrichtung (30) reversibel mit den Batteriezellen (18) elektrisch kontaktierbar ist.
  8. Batteriesystem (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemanagementsystem (28) in einem weiteren Gehäuse (40) aufgenommen ist, welches dazu eingerichtet ist, reversibel mechanisch mit dem Gehäuse (22) der Batterievorrichtung (12) verbunden zu werden.
  9. Batteriesystem (10) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Steckkontakt (34) der Schnittstelleneinrichtung (30) dazu eingerichtet ist, eine Sensoranbindung (48) zwischen den Batteriezellen (18) und dem Batteriemanagementsystem (28) bereitzustellen, und/oder wenigstens ein Steckkontakt (34) der Schnittstelleneinrichtung (30) als Sammelschiene (44, 46) ausgebildet ist, welche dazu eingerichtet ist, elektrische Energie für ein Versorgen des Batteriemanagementsystems (28) bereitzustellen.
  10. Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9.
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