DE102021113295A1

DE102021113295A1 - Modular system for a battery device and battery device

Info

Publication number: DE102021113295A1
Application number: DE102021113295.9A
Authority: DE
Inventors: Jochen Zeyher; Robert Alig
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-05-21
Filing date: 2021-05-21
Publication date: 2022-11-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Baukastensystem (10) für eine Batterieeinrichtung (12), mit mehreren Grundbausteinen (14) unterschiedlicher Grundbausteintypen (16) zum Zusammensetzen von unterschiedlichen Varianten an Batterieeinrichtungen (12), wobei die unterschiedlichen Grundbausteintypen (16) dazu eingerichtet sind, zueinander unterschiedliche Funktionen in der Batterieeinrichtung (12) zu erfüllen, und wobei jeder Grundbausteintyp (16) wenigstens ein baugleiches Verbindungselement (30) aufweist über welches jeder Grundbausteintyp (16) mit jedem weiteren Grundbausteintypen (16) elektrisch verbunden werden kann und über welches die verbundenen Grundbausteintypen (16) mechanisch aneinander gehalten werden.The invention relates to a modular system (10) for a battery device (12), having a plurality of basic modules (14) of different basic module types (16) for assembling different variants of battery devices (12), the different basic module types (16) being set up to be different from one another To fulfill functions in the battery device (12), and wherein each basic building block type (16) has at least one structurally identical connecting element (30) via which each basic building block type (16) can be electrically connected to every other basic building block type (16) and via which the connected basic building block types ( 16) are mechanically held together.

Description

Die Erfindung betrifft ein Baukastensystem für eine Batterieeinrichtung sowie eine Batterieeinrichtung.The invention relates to a modular system for a battery device and a battery device.

Aus der US 9 819 060 B2 ist ein tragbarer und modularer Energiespeicher für Elektrofahrzeuge bekannt. Der Energiespeicher umfasst mehrere modulare Batteriepacks, welche jeweils ein Gehäuse und eine Mehrzahl von in dem Gehäuse aufgenommenen Batteriezellen sowie jeweilige Schnittstelleneinrichtungen umfassen.From the U.S. 9,819,060 B2 a portable and modular energy storage device for electric vehicles is known. The energy store includes a number of modular battery packs, each of which includes a housing and a plurality of battery cells accommodated in the housing, as well as respective interface devices.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung zu schaffen, welche eine besonders große Flexibilität bei einem Bereitstellen einer Batterieeinrichtung ermöglicht.It is the object of the present invention to create a solution which enables particularly great flexibility when providing a battery device.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart.This object is achieved according to the invention by the subject matter of the independent patent claim. Further possible configurations of the invention are disclosed in the dependent claims, the description and the figures.

Die Erfindung betrifft ein Baukastensystem für eine Batterieeinrichtung, mit mehreren Grundbausteinen unterschiedlicher Grundbausteintypen zum Zusammensetzen von unterschiedlichen Varianten an Batterieeinrichtungen. Die unterschiedlichen Grundbausteintypen sind dazu eingerichtet, zueinander unterschiedliche Funktionen in der Batterieeinrichtung zu erfüllen. Dabei können beispielsweise jeweilige Grundbausteine eines gemeinsamen Grundbausteintypen in einer Batterieeinrichtung zueinander austauschbar ausgebildet sein. Jeder Grundbausteintyp weist wenigstens ein baugleiches Verwendungselement auf, über welches jeder Grundbausteintyp mit jedem weiteren Grundbausteintyp elektrisch verbunden werden kann und über welches die verbundenen Grundbausteintypen mechanisch aneinander gehalten werden. Das bedeutet, dass jeder Grundbaustein jedes der Grundbausteintypen des Baukastensystems das standardisierte und damit für jeden Grundbaustein baugleiche wenigstens eine Verbindungselement aufweist. Dieses wenigstens eine baugleiche Verbindungselement ermöglicht somit eine Austauschbarkeit der jeweiligen Grundbausteine beziehungsweise ein besonders einfaches modulares Zusammensetzen der Batterieeinrichtung aus dem Baukastensystem. Über das Verbindungselement können somit ein Kraftschluss sowie ein Energiefluss zwischen den über das wenigstens eine Verbindungselement verbundenen Grundbausteinen bereitgestellt werden.The invention relates to a modular system for a battery device, with several basic modules of different basic module types for assembling different variants of battery devices. The different basic module types are set up to fulfill different functions in the battery device. In this case, for example, respective basic building blocks of a common basic building block type in a battery device can be designed to be interchangeable with one another. Each basic building block type has at least one structurally identical use element, via which each basic building block type can be electrically connected to every other basic building block type and via which the connected basic building block types are mechanically held together. This means that each basic module of each of the basic module types of the modular system has at least one connecting element that is standardized and therefore structurally identical for each basic module. This at least one structurally identical connecting element thus enables the respective basic building blocks to be replaced or a particularly simple modular assembly of the battery device from the modular system. A frictional connection and a flow of energy between the basic building blocks connected via the at least one connecting element can thus be provided via the connecting element.

Für ein Verbinden zweier Grundbausteine über das wenigstens eine Verbindungselement, kann das an einem ersten der Grundbausteine angeordnete Verbindungselement mit einem Anschlusselement des zweiten Grundbausteins in Eingriff gebracht werden. Dieses Anschlusselement ist dazu eingerichtet, mit dem Verbindungselement verbunden zu werden. Insbesondere kann jeder Grundbaustein wenigstens ein Anschlusselement umfassen, wodurch jeder Grundbaustein mit jedem weiteren Grundbaustein des Baukastensystems verbunden werden kann. Insbesondere sind die Anschlusselemente der Grundbausteine zueinander baugleich ausgebildet. Die jeweiligen Anschlusselemente sind dazu eingerichtet, mit einem jeweiligen zugeordneten Verbindungselement in Eingriff gebracht zu werden. Durch ein Auswählen und Zusammensetzen jeweiliger Grundbausteine der unterschiedlichen Grundbausteintypen des Baukastensystems können unterschiedliche Varianten an Batterieeinrichtungen bereitgestellt werden. Als Grundbausteintypen kann das Baukastensystem Batterieelemente umfassen, wobei die unterschiedlichen Grundbausteine des Grundbausteintyps Batterieelement zueinander unterschiedliche Anzahlen an Batteriezellen oder Batteriemodulen umfassen können. Insbesondere umfasst jedes der Batterieelemente wenigstens eine Batteriezelle, mittels welcher elektrische Energie gespeichert werden kann. Weiterhin kann einer der Grundbausteintypen als Leiterelement ausgebildet sein, wobei die jeweils als Leiterelemente ausgebildeten Grundbausteinen dazu eingerichtet sind, eine elektrische Leitung zwischen zwei jeweils mit dem Leiterelement verbundenen Grundbausteinen bereitzustellen. Ein weiterer Grundbausteintypen kann ein Elektronikelement sein. Hierbei können die jeweiligen als Elektronikelemente ausgebildeten Grundbausteine beispielsweise ein Schütz oder eine elektronische Sicherung umfassen, welche dazu eingerichtet ist, einen Stromkreis bei Kurzschluss oder Überlastung selbsttätig abzuschalten und damit eine Form von Überstromschutzeinrichtung darzustellen, oder als Sensorikelement oder als Aktuatorelement ausgebildet sein. Bei dem Schütz handelt es sich um einen elektrisch oder elektromagnetisch betätigbaren Schalter. Das Sensorikelement ist dazu eingerichtet, wenigstens einen Messwert aufzunehmen, insbesondere einen Messwert der Batterieeinrichtung. Das Aktuatorelement kann einen Aktor umfassen, bei welchem es sich um eine antriebstechnische Baueinheit handelt. Dieser Aktor ist dazu eingerichtet, ein elektrisches Signal in mechanische Bewegungen und/oder Veränderungen physikalischer Größen umzusetzen und damit aktiv in gesteuerte Prozesse einzugreifen. Das Baukastensystem ermöglicht eine besonders einfache Handhabbarkeit und Größen- sowie Kapazitätsanpassung der Batterieeinrichtung, sodass aus dem Baukastensystem eine an jeweilige Bedürfnisse besonders gut angepasste Batterieeinrichtung bereitgestellt werden kann.To connect two basic building blocks via the at least one connecting element, the connecting element arranged on a first of the basic building blocks can be brought into engagement with a connecting element of the second basic building block. This connection element is set up to be connected to the connection element. In particular, each basic building block can include at least one connection element, as a result of which each basic building block can be connected to any other basic building block of the modular system. In particular, the connection elements of the basic building blocks are designed to be structurally identical to one another. The respective connection elements are adapted to be brought into engagement with a respective associated connection element. Different variants of battery devices can be provided by selecting and assembling respective basic building blocks of the different basic building block types of the modular system. The modular system can include battery elements as basic building block types, with the different basic building blocks of the basic building block type battery element being able to comprise different numbers of battery cells or battery modules in relation to one another. In particular, each of the battery elements includes at least one battery cell, by means of which electrical energy can be stored. Furthermore, one of the basic building block types can be designed as a conductor element, with the basic building blocks each designed as a conductor element being set up to provide an electrical line between two basic building blocks each connected to the conductor element. Another type of basic building block can be an electronic element. In this case, the respective basic modules designed as electronic elements can include, for example, a contactor or an electronic fuse, which is designed to automatically switch off a circuit in the event of a short circuit or overload and thus represent a form of overcurrent protection device, or be designed as a sensor element or as an actuator element. The contactor is an electrically or electromagnetically actuable switch. The sensor element is set up to record at least one measured value, in particular a measured value of the battery device. The actuator element can include an actuator, which is a technical drive unit. This actuator is set up to convert an electrical signal into mechanical movements and/or changes in physical variables and thus actively intervene in controlled processes. The modular system enables the battery device to be handled particularly easily and adapted in terms of size and capacity, so that a battery device which is particularly well adapted to the respective needs can be provided from the modular system.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das wenigstens eine Verbindungselement dazu eingerichtet ist, eine Steckverbindung zwischen mittels des Verbindungselements verbundenen Grundbausteinen auszubilden. Das bedeutet, dass für das Bereitstellen der mechanischen Verbindung der Grundbausteine aneinander das wenigstens eine Verbindungselement die Steckverbindung zwischen den Grundbausteinen ermöglicht. Hierfür kann das Verbindungselement des ersten Grundbausteins in das Anschlusselement des zweiten Grundbausteins eingesteckt werden, wodurch die Steckverbindung zwischen dem ersten Grundbaustein und dem zweiten Grundbaustein bereitgestellt wird. Über die Steckverbindung können die Grundbausteine besonders einfach und schnell aneinander befestigt werden. Darüber hinaus sind die Grundbausteine über die Steckverbindung reversibel aneinander gehalten, wodurch eine Austauschbarkeit jeweiliger Grundbausteine in der aus dem Baukastensystem zusammengesetzten Batterieeinrichtung ermöglicht wird.In a further embodiment of the invention, it is provided that the at least one connection tion element is set up to form a plug-in connection between connected by means of the connecting element basic building blocks. This means that the at least one connecting element enables the plug-in connection between the basic building blocks to provide the mechanical connection between the basic building blocks. For this purpose, the connecting element of the first basic module can be plugged into the connection element of the second basic module, as a result of which the plug-in connection between the first basic module and the second basic module is provided. The basic building blocks can be attached to one another particularly easily and quickly using the plug-in connection. In addition, the basic building blocks are held together in a reversible manner via the plug-in connection, as a result of which it is possible for the respective basic building blocks to be exchanged in the battery device composed of the modular system.

Es ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass wenigstens einer der Grundbausteine ein Gehäuse aufweist, wobei das jeweilige Gehäuse an seiner Außenseite das wenigstens eine Verbindungselement aufweist. Bei einer Ausgestaltung des als Batterieelement ausgebildeten Grundbausteins mit dem Gehäuse, kann in dem Gehäuse wenigstens eine Batteriezelle aufgenommen sein. Bei der Ausgestaltung des das Gehäuse aufweisenden Grundbausteins als das Elektronikelement kann in dem Gehäuse wenigstens eine Elektronikkomponente aufgenommen sein. Über das Gehäuse wird eine jeweilige Außenkontur des Grundbausteins vorgegeben, wobei die Form des Gehäuses an einen für die Batterieeinrichtung zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst sein kann, um ein Anordnen der aus dem Baukastensystem bereitgestellten Batterieeinrichtung in dem zur Verfügung stehenden Bauraum sicher zu ermöglichen. Insbesondere kann eine Geometrie des jeweiligen Gehäuses an eine Geometrie des zur Verfügung stehenden Bauraums für die Batterieeinrichtung angepasst sein. Hierdurch wird ein Einpassen der Batterieeinrichtung in den zur Verfügung stehenden Bauraum ermöglicht. Durch die Anordnung des wenigstens einen Verbindungselements an der Außenseite des Gehäuses, kann der das Gehäuse aufweisende Grundbaustein mit jedem weiteren der Grundbausteine über das Gehäuse verbunden werden. Über das Gehäuse kann eine jeweilige standardisierte Form des das Gehäuse aufweisenden Grundbausteins vorgegeben werden. Hierdurch wird eine besonders gute Austauschbarkeit jeweiliger Grundbausteine in einer aus dem Baukastensystem zusammengestellten Batterieeinrichtung ermöglicht.In a further embodiment of the invention, it is provided that at least one of the basic building blocks has a housing, with the respective housing having the at least one connecting element on its outside. In one configuration of the basic module designed as a battery element with the housing, at least one battery cell can be accommodated in the housing. In the configuration of the basic module having the housing as the electronic element, at least one electronic component can be accommodated in the housing. A respective outer contour of the basic module is specified via the housing, wherein the shape of the housing can be adapted to the space available for the battery device in order to enable the battery device provided from the modular system to be safely arranged in the available space. In particular, a geometry of the respective housing can be adapted to a geometry of the space available for the battery device. This allows the battery device to fit into the available space. By arranging the at least one connecting element on the outside of the housing, the basic module having the housing can be connected to each other of the basic modules via the housing. A respective standardized form of the basic module having the housing can be specified via the housing. This enables a particularly good interchangeability of respective basic building blocks in a battery device assembled from the modular system.

Es kann in diesem Zusammenhang insbesondere vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Gehäuse wenigstens einen Kühlungsanschluss aufweist, über welchen der jeweilige Grundbaustein mit einer Kühleinrichtung verbunden werden kann. Über den wenigstens einen Kühlungsanschluss kann ein Kühlfluid dem Grundbaustein zugeführt werden und/oder das Kühlfluid aus dem Gehäuse abgeführt werden. Dieses Kühlfluid kann insbesondere in der Batterieeinrichtung im Kreis geführt werden. Das Kühlfluid kann das Gehäuse umströmen, um in dem Gehäuse angeordnete Elemente zu kühlen. Über den wenigstens einen Kühlungsanschluss kann von der Kühleinrichtung bereitgestelltes Kühlfluid empfangen werden oder aus dem Gehäuse abzuführendes Kühlfluid für die Kühleinrichtung bereitgestellt werden. In der Kühleinrichtung kann das Kühlfluid beispielsweise rückgekühlt werden. Der wenigstens eine Kühlungsanschluss ermöglicht somit ein besonders einfaches und sicheres Kühlen von in dem Gehäuse aufgenommenen Elementen.In this context, it can be provided in particular that the at least one housing has at least one cooling connection, via which the respective basic module can be connected to a cooling device. A cooling fluid can be supplied to the basic module and/or the cooling fluid can be discharged from the housing via the at least one cooling connection. This cooling fluid can be circulated in particular in the battery device. The cooling fluid can flow around the housing in order to cool elements arranged in the housing. Cooling fluid provided by the cooling device can be received via the at least one cooling connection or cooling fluid to be discharged from the housing can be provided for the cooling device. In the cooling device, the cooling fluid can be re-cooled, for example. The at least one cooling connection thus enables elements accommodated in the housing to be cooled in a particularly simple and reliable manner.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass für wenigstens einen Grundbausteintypen mehrere Grundbausteine mit zueinander unterschiedlichen Außenabmessungen vorgesehen sind. Insbesondere können für diesen wenigstens einen Grundbausteintyp die mehrere Grundbausteine unterschiedlicher Außengeometrien aufweisen. Dies ermöglicht, dass in Abhängigkeit von einer bereitzustellenden Kapazität der Batterieeinrichtung beziehungsweise in Abhängigkeit von dem zur Verfügung stehenden Bauraum aus den mehreren Grundbausteinen des einen Grundbausteintyps der passende Grundbaustein für das Bereitstellen der Batterieeinrichtung ausgewählt werden kann. Durch das Bereitstellen der mehreren Grundbausteine eines gemeinsamen Grundbausteintypens mit unterschiedlichen Außenabmessungen kann somit die Batterieeinrichtung besonders gut auf einen jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden und ist somit besonders gut individualisierbar.In a further embodiment of the invention, it is provided that for at least one type of basic module, several basic modules are provided with external dimensions that differ from one another. In particular, for this at least one basic building block type, the multiple basic building blocks can have different external geometries. This allows the appropriate basic module for providing the battery device to be selected from the multiple basic modules of one basic module type depending on a capacity of the battery device to be provided or depending on the available installation space. By providing the multiple basic building blocks of a common basic building block type with different external dimensions, the battery device can thus be adapted particularly well to a particular application and can therefore be customized particularly well.

Es ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass wenigstens einer der Grundbausteine als ein biegbares Leiterelement ausgestaltet ist. Hierbei kann das biegbare Leiterelement insbesondere wenigstens einen flexiblen Leiter umfassen. Dieser flexible Leiter kann als geflochtenes Kabel oder als geschichtetes Blechpaket, in welchem jeweilige Bleche des Blechpakets relativ zueinander verschiebbar sind, ausgebildet sein. Durch die Ausgestaltung wenigstens eines der Grundbausteine als biegbares Leiterelement können jeweilige zu der Batterieeinrichtung zusammengesetzte Grundbausteine in ihrer Anordnung besonders flexibel zueinander ausgerichtet werden. Durch das Leiterelement werden somit in der Batterieeinrichtung besonders wenige Beschränkungen hinsichtlich der Geometrie der Batterieeinrichtung beziehungsweise der Anordnung der Grundbausteine in der Batterieeinrichtung vorgegeben. Hierdurch ermöglicht das Baukastensystem ein Bereitstellen einer besonders kompakten Batterieeinrichtung. Weiterhin ermöglicht das Leiterelement einen Längenausgleich für Toleranzabweichungen oder thermische Ausdehnungen.In a further embodiment of the invention, at least one of the basic building blocks is designed as a flexible conductor element. In this case, the bendable conductor element can in particular comprise at least one flexible conductor. This flexible conductor can be designed as a braided cable or as a layered laminated core in which the respective laminates of the laminated core can be displaced relative to one another. By configuring at least one of the basic building blocks as a flexible conductor element, the respective basic building blocks assembled to form the battery device can be aligned particularly flexibly with respect to one another in their arrangement. As a result of the conductor element, there are particularly few limitations in the battery device with regard to the geometry of the battery device or the arrangement of the basic building blocks in the battery device. This allows the modular system to provide a special the compact battery device. Furthermore, the conductor element enables length compensation for tolerance deviations or thermal expansion.

Es ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass wenigstens einer der Grundbausteine eine dem wenigstens einen Verbindungselement zugeordnete mechanische Sicherung umfasst, mittels welcher eine mechanische Verbindung über dieses Verbindungselement mit einem weiteren Grundbaustein mechanisch abgesichert werden kann. Diese mechanische Sicherung ermöglicht somit eine mechanische Absicherung der Verbindung zwischen jeweiligen Grundbausteinen. Die mechanische Sicherung kann durch wenigstens eine Klammer und/oder durch Verkleben der zu verbindenden Grundbausteine oder durch Verschrauben der zu verbindenden Grundbausteine bereitgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich können mittels der mechanischen Sicherung die über das wenigstens eine Verbindungselement miteinander verbundenen Grundbausteine elektrisch oder magnetisch, beispielsweise über Permanentmagnete oder über Elektromagnete, aneinander gehalten werden. Die mechanische Sicherung ermöglicht ein besonders sicheres Halten von Grundbausteinen aneinander, wodurch ein ungewolltes Lösen von Grundbausteinen der aus dem Baukastensystem bereitgestellten Batterieeinrichtung zumindest im Wesentlichen vermieden werden kann.It is provided in a further embodiment of the invention that at least one of the basic building blocks comprises a mechanical safety device assigned to the at least one connecting element, by means of which a mechanical connection via this connecting element to another basic building block can be mechanically secured. This mechanical securing thus enables mechanical securing of the connection between the respective basic building blocks. The mechanical securing can be provided by at least one clamp and/or by gluing the basic building blocks to be connected or by screwing the basic building blocks to be connected. Alternatively or additionally, the basic building blocks connected to one another via the at least one connecting element can be held together electrically or magnetically, for example via permanent magnets or via electromagnets, by means of the mechanical securing device. The mechanical securing enables basic components to be held together particularly securely, as a result of which an unintentional loosening of basic components of the battery device provided from the modular system can be at least essentially avoided.

Es ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass wenigstens eines der Verbindungselemente dazu eingerichtet ist, eine Datenverbindung und/oder eine Ansteuerverbindung zwischen über das Verbindungselement verbundenen Grundbausteinen bereitzustellen. Mit anderen Worten können über die jeweiligen Verbindungselemente Daten und/oder Steuersignale zwischen über ein jeweiliges Verbindungselement verbundenen Grundbausteinen übertragen werden. Das bedeutet, dass das wenigstens eine Verbindungselement eine Datenschnittstelle beziehungsweise eine Ansteuerschnittstelle für die jeweiligen Grundbausteine des Baukastensystems bereitstellt. Das wenigstens eine Verbindungselement ist somit dazu eingerichtet, jeweilige über das Verbindungselement miteinander verbundene Grundbausteine besonders gut miteinander zu verbinden, sodass zwischen den miteinander verbundenen Grundbausteinen Strom fließen kann, die Grundbausteine besonders sicher aneinander gehalten sind und Daten und/oder Ansteuersignale ausgetauscht werden können. Somit können besonders viele unterschiedliche Verbindungen zwischen den Grundbausteinen über das wenigstens eine Verbindungselement bereitgestellt werden. Für die jeweiligen Verbindungen ist es somit ausreichend, die Grundbausteine über das wenigstens eine Verbindungselement miteinander zu koppeln. Dies kann insbesondere in einem einzigen Verbindungsschritt der Grundbausteine aufgrund der Konzentration der Funktionen in dem wenigstens einen Verbindungselement erfolgen. Somit können die Datenverbindungen und/oder die Ansteuerverbindungen besonders einfach und schnell zwischen den Grundbausteinen zusätzlich zu der mechanischen Verbindung sowie der elektrischen Verbindung der Grundbausteine über das wenigstens eine Verbindungselement bereitgestellt werden.In a further embodiment of the invention, at least one of the connecting elements is set up to provide a data connection and/or a control connection between basic building blocks connected via the connecting element. In other words, data and/or control signals can be transmitted via the respective connecting elements between basic building blocks connected via a respective connecting element. This means that the at least one connecting element provides a data interface or a control interface for the respective basic building blocks of the modular system. The at least one connecting element is thus set up to connect the respective basic building blocks connected to one another via the connecting element particularly well to one another, so that current can flow between the basic building blocks connected to one another, the basic building blocks are held together particularly securely and data and/or control signals can be exchanged. A particularly large number of different connections between the basic building blocks can thus be provided via the at least one connecting element. It is therefore sufficient for the respective connections to couple the basic building blocks to one another via the at least one connection element. This can be done in particular in a single connection step of the basic building blocks due to the concentration of the functions in the at least one connection element. The data connections and/or the control connections can thus be provided particularly easily and quickly between the basic building blocks in addition to the mechanical connection and the electrical connection of the basic building blocks via the at least one connecting element.

Es ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass wenigstens einer der Grundbausteine zusätzlich zu dem wenigstens einen Verbindungselement wenigstens ein Kontaktelement umfasst. Dieses Kontaktelement ist somit separat zu dem wenigstens einen Verbindungselement ausgebildet. Über dieses wenigstens eine Kontaktelement können zwei Grundbausteine miteinander kontaktiert werden. Über dieses wenigstens eine Kontaktelement können eine Datenverbindung und/oder eine Ansteuerverbindung zwischen über das Verbindungselement verbundenen Grundbausteinen bereitgestellt werden. Durch die separate Ausgestaltung des Kontaktelements zu dem Verbindungselement kann das Verbindungselement einen besonders einfachen Aufbau aufweisen. Weiterhin können lediglich diejenigen Grundbausteine das wenigstens eine Kontaktelement aufweisen, für welche die Datenverbindung und/oder die Ansteuerverbindung bereitzustellen ist. Es kann somit eine Standardisierung des wenigstens einen Verbindungselements über sämtliche Grundbausteine des Baukastensystems mit dem besonders einfachen Aufbau des Verbindungselements ermöglicht werden.In a further embodiment of the invention, at least one of the basic building blocks comprises at least one contact element in addition to the at least one connecting element. This contact element is thus formed separately from the at least one connecting element. Two basic building blocks can be contacted with one another via this at least one contact element. This at least one contact element can be used to provide a data connection and/or a control connection between basic building blocks connected via the connecting element. Due to the separate design of the contact element from the connecting element, the connecting element can have a particularly simple structure. Furthermore, only those basic building blocks can have the at least one contact element for which the data connection and/or the control connection is/are to be provided. It can thus be possible to standardize the at least one connecting element across all the basic building blocks of the modular system with the particularly simple structure of the connecting element.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Batterieeinrichtung, welche aus einem Baukastensystem, wie es bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Baukastensystem beschrieben worden ist, bereitgestellt ist. Hierbei ist die Batterieeinrichtung durch Auswählen und Verbinden jeweiliger Grundbausteine des Baukastensystems über jeweilige Verbindungselemente bereitgestellt. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Baukastensystems sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Batterieeinrichtung anzusehen und umgekehrt.The invention also relates to a battery device which is provided from a modular system, as has already been described in connection with the modular system according to the invention. In this case, the battery device is provided by selecting and connecting respective basic building blocks of the modular system via respective connecting elements. Advantages and advantageous configurations of the modular system according to the invention are to be regarded as advantages and advantageous configurations of the battery device according to the invention and vice versa.

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 allein 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.Further features of the invention can result from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description and the features and feature combinations shown below in the description of the figures and/or in the figures alone are not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or in all setting usable without departing from the scope of the invention.

Dabei zeigt:

1 jeweilige Grundbausteine eines Baukastensystems, wobei mehrere Grundbausteine jeweils gemeinsam einem Grundbausteintypen zugeordnet sein können und das Baukastensystem unterschiedliche Grundbausteintypen umfasst, wobei jeder Grundbaustein wenigstens ein Verbindungselement aufweist, über welches jeder der Grundbausteine mit wenigstens einem weiteren der Grundbausteine, insbesondere mit jedem weiteren Grundbausteintyp, elektrisch verbunden werden kann, wodurch die über das wenigstens eine Verbindungselement verbundenen Grundbausteine mechanisch aneinander gehalten sind; und
2 eine schematische Perspektivansicht einer Batterieeinrichtung, welche durch Auswählen mehrerer Grundbausteine aus dem Baukastensystem und Verbinden der Grundbausteine untereinander über jeweilige Verbindungselemente bereitgestellt ist.

It shows:

1 respective basic building blocks of a modular system, wherein several basic building blocks can each be jointly assigned to one basic building block type and the modular system comprises different basic building block types, each basic building block having at least one connecting element, via which each of the basic building blocks is electrically connected to at least one other of the basic building blocks, in particular to each other basic building block type can be, as a result of which the basic building blocks connected via the at least one connecting element are mechanically held together; and
2 a schematic perspective view of a battery device, which is provided by selecting several basic building blocks from the modular system and connecting the basic building blocks to each other via respective connecting elements.

In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical and functionally identical elements are provided with the same reference symbols.

In 1 ist ein Baukastensystem 10 für eine Batterieeinrichtung 12, von welcher eine Variante in 2 gezeigt ist, dargestellt. Die Batterieeinrichtung 12 kann insbesondere dazu eingerichtet sein, für ein Kraftfahrzeug verwendet zu werden, wodurch das Kraftfahrzeug mittels elektrischer Energie aus der Batterieeinrichtung 12 angetrieben werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Batterieeinrichtung 12 als sogenannter stationärer Batteriespeicher verwendet werden, beispielsweise in Haushalten. Das Baukastensystem 10 umfasst mehrere Grundbausteine 14, welche in unterschiedliche Grundbausteintypen 16 unterteilt sind. Das bedeutet, dass das Baukastensystem 10 mehrere Grundbausteintypen 16 umfasst, wobei für jeden Grundbausteintypen 16 wenigstens ein Grundbaustein 14, insbesondere mehrere Grundbausteine 14, vorgesehen sind. Durch Auswählen und Zusammensetzen jeweiliger Grundbausteine 14 der unterschiedlichen Grundbausteintypen 16 können unterschiedliche Varianten an Batterieeinrichtungen 12 zusammengesetzt werden.In 1 is a modular system 10 for a battery device 12, a variant of which is shown in 2 shown. The battery device 12 can in particular be set up to be used for a motor vehicle, as a result of which the motor vehicle can be driven using electrical energy from the battery device 12 . Alternatively or additionally, the battery device 12 can be used as a so-called stationary battery storage device, for example in households. The modular system 10 includes several basic building blocks 14, which are divided into different basic building block types 16. This means that the modular system 10 comprises a plurality of basic building block types 16, with at least one basic building block 14, in particular a plurality of basic building blocks 14, being provided for each basic building block type 16. By selecting and assembling respective basic building blocks 14 of the different basic building block types 16, different variants of battery devices 12 can be assembled.

Die unterschiedlichen Grundbausteintypen 16 sind dazu eingerichtet, zueinander unterschiedliche Funktionen zu erfüllen. Vorliegend umfasst das Baukastensystem 10 als Grundbausteintypen 16 Batterieelemente 18, Leiterelemente 20, Elektronikelemente 22 sowie Kopplungselemente 24. Vorliegend umfasst das Baukastensystem 10 ein als Sensorikelement 26 ausgebildetes Elektronikelement 22. Dieses Sensorikelement 26 ist dazu eingerichtet, einen Messwert zu erfassen und für eine elektronische Recheneinrichtung bereitzustellen, mittels welcher der Messwert auswertbar ist. Weiterhin umfasst ein weiteres der Elektronikelemente 22 des Baukastensystems 10 ein in einem Gehäuse 28 aufgenommenes Schütz und/oder eine in dem Gehäuse 28 aufgenommene elektronische Sicherung.The different types of basic building blocks 16 are set up to fulfill different functions in relation to one another. In the present case, the modular system 10 comprises battery elements 18, conductor elements 20, electronic elements 22 and coupling elements 24 as basic building block types 16. In the present case, the modular system 10 comprises an electronic element 22 designed as a sensor element 26. This sensor element 26 is set up to record a measured value and to provide it for an electronic computing device , by means of which the measured value can be evaluated. Furthermore, another of the electronic elements 22 of the modular system 10 includes a contactor accommodated in a housing 28 and/or an electronic fuse accommodated in the housing 28 .

Der als Leiterelement 20 ausgebildete Grundbausteintyp 16 des Baukastensystems 10 ist vorliegend biegbar ausgebildet. Hierfür kann das Leiterelement 20 verformbare Kabel, insbesondere geflochtene Kabel, aufweisen. Die jeweiligen als Batterieelemente 18 ausgebildeten Grundbausteine 14 des Baukastensystems 10 umfassen jeweils wenigstens eine in dem Gehäuse 28 angeordnete Batteriezelle beziehungsweise wenigstens ein in dem Gehäuse 28 angeordnetes Batteriemodul. Weiterhin ist in 1 ein leeres Gehäuse 28 dargestellt, in welchem einzelne Komponenten für die Batterieeinrichtung 12 angeordnet werden können.The basic building block type 16 of the modular system 10 designed as a conductor element 20 is designed to be bendable in the present case. For this purpose, the conductor element 20 can have deformable cables, in particular braided cables. The respective basic building blocks 14 of the modular system 10 embodied as battery elements 18 each comprise at least one battery cell arranged in the housing 28 or at least one battery module arranged in the housing 28 . Furthermore, in 1 an empty housing 28 is shown, in which individual components for the battery device 12 can be arranged.

Um ein besonders einfaches Verbinden der jeweiligen Grundbausteine 14 des Baukastensystems 10 untereinander zu ermöglichen, ist es vorgesehen, dass jeder Grundbaustein 14 wenigstens ein Verbindungselement 30 aufweist, wobei sämtliche Verbindungselemente 30 der Grundbausteine 14 zumindest im Wesentlichen baugleich ausgestaltet sind. Vorliegend sind die Verbindungselemente 30 jeweils an einer Oberseite 32 des zugeordneten Grundbausteins 14 angeordnet. Über das wenigstens eine Verbindungselement 30 kann ein erster der Grundbausteine 14 mit einem zweiten der Grundbausteine 14 verbunden werden. Hierbei kann über das Verbindungselement 30 eine Steckverbindung zwischen den zu verbindenden Grundbausteinen 14, vorliegend im ersten Grundbaustein 14 und im zweiten Grundbaustein 14, ausgebildet werden. Diese Steckverbindung kann reversibel ausgebildet sein, um ein Lösen der Grundbausteine 14 zu ermöglichen, wodurch eine Konfiguration der aus dem Baukastensystem 10 bereitgestellten Batterieeinrichtung 12 angepasst werden kann.In order to enable the respective basic building blocks 14 of the modular system 10 to be connected to one another in a particularly simple manner, it is provided that each basic building block 14 has at least one connecting element 30, with all connecting elements 30 of the basic building blocks 14 being configured at least essentially identically. In the present case, the connecting elements 30 are each arranged on an upper side 32 of the associated basic module 14 . A first of the basic building blocks 14 can be connected to a second of the basic building blocks 14 via the at least one connecting element 30 . In this case, a plug-in connection between the basic building blocks 14 to be connected, in the present case in the first basic building block 14 and in the second basic building block 14, can be formed via the connecting element 30. This plug-in connection can be designed to be reversible in order to enable the basic building blocks 14 to be detached, as a result of which a configuration of the battery device 12 provided from the modular system 10 can be adapted.

Um über das jeweilige Verbindungselement 30 die Verbindung zwischen den Grundbausteinen 14 bereitstellen zu können, ist es vorgesehen, dass vorliegend jeder der Grundbausteine 14 zumindest ein Anschlusselement 34 aufweist, welches mit einem zugeordneten Verbindungselement 30 in Eingriff bringbar ist. Vorliegend sind die Anschlusselemente 34 an einer Unterseite 36 der jeweiligen Grundbausteine 14 angeordnet. Die jeweiligen Verbindungselemente 30 sind vorliegend als überstehende Pins ausgebildet, welche in die als Ausnehmungen ausgebildeten Anschlusselemente 34 eingesteckt werden können. Die jeweiligen Verbindungselemente 30 sind dazu eingerichtet, zwischen den über das jeweilige Verbindungselement 30 verbundenen Grundbausteinen 14 eine elektrische Verbindung sowie eine mechanische Verbindung bereitzustellen. Über die mechanische Verbindung können die mittels des wenigstens einen Verbindungselements 30 aneinander gehaltenen Grundbausteine 14 aneinander gehalten und somit relativ zueinander fixiert werden. Über die elektrische Verbindung der miteinander verbundenen Grundbausteine 14 kann ein Strom zwischen den miteinander verbundenen Grundbausteinen 14 oder eine Spannung übertragen werden. Wenigstens eines der Verbindungselemente 30 kann dazu eingerichtet sein, eine Datenverbindung und/oder eine Ansteuerverbindung zwischen den über das Verbindungselement 30 verbundenen Grundbausteinen 14 bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich zu der über wenigstens eines der Verbindungselemente 30 bereitstellbaren Datenverbindung und/oder Ansteuerverbindung kann wenigstens einer der Grundbausteine 14 ein in den Fig. nicht gezeigtes Kontaktelement aufweisen. Dieses Kontaktelement ist separat zu dem wenigstens einen Verbindungselement 30 des jeweiligen Grundbausteins 14 ausgebildet. Über dieses Kontaktelement können die mittels des Verbindungselements 30 miteinander verbundenen Grundbausteine 14 miteinander kontaktiert werden, wodurch die Datenverbindung und/oder die Ansteuerverbindung zwischen den miteinander verbundenen Grundbausteinen 14 bereitgestellt werden kann.In order to be able to provide the connection between the basic building blocks 14 via the respective connecting element 30 , provision is made for each of the basic building blocks 14 to have at least one connecting element 34 which can be brought into engagement with an associated connecting element 30 . In the present case, the connection elements 34 are arranged on an underside 36 of the respective basic building blocks 14 . In the present case, the respective connecting elements 30 are designed as protruding pins, which can be inserted into the connecting elements 34 designed as recesses. The respective connection Connection elements 30 are set up to provide an electrical connection and a mechanical connection between the basic building blocks 14 connected via the respective connection element 30 . The basic building blocks 14 held together by means of the at least one connecting element 30 can be held together and thus fixed relative to one another via the mechanical connection. A current can be transmitted between the interconnected basic building blocks 14 or a voltage can be transmitted via the electrical connection of the basic building blocks 14 connected to one another. At least one of the connecting elements 30 can be set up to provide a data connection and/or a control connection between the basic building blocks 14 connected via the connecting element 30 . As an alternative or in addition to the data connection and/or control connection that can be provided via at least one of the connecting elements 30, at least one of the basic building blocks 14 can have a contact element that is not shown in the figures. This contact element is formed separately from the at least one connecting element 30 of the respective basic building block 14 . The basic building blocks 14 connected to one another by means of the connecting element 30 can be contacted with one another via this contact element, as a result of which the data connection and/or the control connection can be provided between the basic building blocks 14 connected to one another.

Um ein jeweiliges Kühlen von in den jeweiligen Gehäusen 28 angeordneten Komponenten, insbesondere von Elektronikkomponenten oder Batteriezellen, zu ermöglichen, kann es vorgesehen sein, dass das jeweilige die zu kühlenden Komponenten umschließende Gehäuse 28 wenigstens einen Kühlungsanschluss aufweist. Über diesen wenigstens einen Kühlungsanschluss kann der jeweilige den Kühlungsanschluss aufweisende Grundbaustein 14 mit einer Kühleinrichtung verbunden werden. Von dieser Kühleinrichtung kann ein Kühlfluid bereitgestellt werden, welches über den wenigstens einen Kühlungsanschluss in ein von dem Gehäuse 28 umschlossenes Volumen einströmen kann, wodurch mittels des Kühlfluids die in dem Gehäuse 28 angeordnete Komponente gekühlt werden kann. Weiterhin kann das Kühlfluid aus dem Gehäuse 28 über den wenigstens einen Kühlungsanschluss abgeführt werden, um eine Regeneration des Kühlfluids beziehungsweise ein Zuführen von neuem beziehungsweise frischem Kühlfluid zu ermöglichen.In order to enable cooling of components arranged in the respective housings 28, in particular electronic components or battery cells, it can be provided that the respective housing 28 enclosing the components to be cooled has at least one cooling connection. The respective basic module 14 having the cooling connection can be connected to a cooling device via this at least one cooling connection. A cooling fluid can be provided by this cooling device, which can flow into a volume enclosed by the housing 28 via the at least one cooling connection, as a result of which the component arranged in the housing 28 can be cooled by means of the cooling fluid. Furthermore, the cooling fluid can be discharged from the housing 28 via the at least one cooling connection in order to enable regeneration of the cooling fluid or the supply of new or fresh cooling fluid.

Um ein sicheres Halten jeweiliger über wenigstens ein Verbindungselement 30 aneinander gehaltener Grundbausteine 14 aneinander zu ermöglichen, kann wenigstens einer der miteinander verbundenen Grundbausteine 14 wenigstens eine dem Verbindungselement 30 zugeordnete mechanische Sicherung umfassen, welche in den Fig. nicht dargestellt ist. Mittels dieser mechanischen Sicherung kann die mechanische Verbindung zwischen den Grundbausteinen 14 über das Verbindungselement 30 abgesichert werden. Mittels der mechanischen Sicherung wird somit ein Lösen der über das wenigstens eine Verbindungselement 30 mechanisch aneinander gehaltenen Grundbausteine 14 voneinander unterbunden.In order to enable the respective basic building blocks 14 held together by at least one connecting element 30 to be held securely together, at least one of the basic building blocks 14 connected to one another can comprise at least one mechanical safety device assigned to the connecting element 30, which is not shown in the figures. The mechanical connection between the basic building blocks 14 can be secured via the connecting element 30 by means of this mechanical securing. The mechanical securing thus prevents the basic building blocks 14 mechanically held together by the at least one connecting element 30 from becoming detached from one another.

Jeweilige Außenabmessungen der Grundbausteine 14 eines Grundbausteintyps 16 können zueinander unterschiedlich sein, um durch ein Austauschen jeweiliger Grundbausteine 14 eines gemeinsamen Grundbausteintypens 16 in einer Batterieeinrichtung 12 ein Anpassen von jeweiligen Dimensionen der Batterieeinrichtung 12 zu ermöglichen. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn für wenigstens einen Grundbausteintypen 16 mehrere Grundbausteine 14 mit zueinander unterschiedlichen Außenabmessungen vorgesehen sind. Insbesondere können die unterschiedliche Außenabmessungen aufweisenden, als Batterieelemente 18 ausgebildeten Grundbausteine 14 zueinander unterschiedliche Anzahlen an Batteriezellen und somit unterschiedliche Speicherkapazitäten aufweisen.The respective external dimensions of the basic building blocks 14 of a basic building block type 16 can be different from one another in order to enable the respective dimensions of the battery device 12 to be adapted by exchanging respective basic building blocks 14 of a common basic building block type 16 in a battery device 12 . For this purpose, it is advantageous if several basic building blocks 14 with external dimensions that differ from one another are provided for at least one basic building block type 16 . In particular, the basic building blocks 14 , which have different external dimensions and are designed as battery elements 18 , can have different numbers of battery cells and therefore different storage capacities.

In 2 ist die Batterieeinrichtung 12 mit einer seriellen Verschaltung von Batterieelementen 18 sowie mit einer parallelen Verschaltung von Batterieelementen 18 gezeigt. Als Elektronikelemente 22 weist die Batterieeinrichtung 12 einen Grundbaustein 14 mit einem Schütz 38, einen Grundbaustein 14 mit einer Schmelzsicherung 40 sowie einen Grundbaustein 14 mit einem Halbleiterschütz 42 auf. In 2 kann ein modularer Aufbau der Batterieeinrichtung 12 besonders gut erkannt werden.In 2 the battery device 12 is shown with a serial connection of battery elements 18 and with a parallel connection of battery elements 18 . The battery device 12 has a basic module 14 with a contactor 38 , a basic module 14 with a safety fuse 40 and a basic module 14 with a semiconductor contactor 42 as electronic elements 22 . In 2 a modular structure of the battery device 12 can be recognized particularly well.

Dem beschriebenen Baukastensystem 10 sowie der aus dem Baukastensystem 10 zusammengesetzten Batterieeinrichtung 12 liegt die Erkenntnis zugrunde, dass moderne Batterien grundsätzlich besonders einfach aufgebaut sind. Meist werden einzelne Batteriezellen parallel, seriell oder in einer Kombination verschaltet. Hierzu können Sensorik, Trennelemente und eine Logik kommen. Die Komplexität eines elektrischen Energiespeichers wird durch eine Kombination einfacher Grundelemente miteinander verursacht. Durch Standardisierung der Grundbausteine 14 kann bei besonders hoher Gestaltungsvielfalt ein hohes Kosteneinsparungspotential erreicht werden. Weiterhin ermöglicht das Baukastensystem 10 ein besonders einfaches Darstellen eines individuellen Batterieaufbaus der Batterieeinrichtung 12.The modular system 10 described and the battery device 12 assembled from the modular system 10 are based on the knowledge that modern batteries are fundamentally of a particularly simple design. Individual battery cells are usually connected in parallel, in series or in a combination. Sensors, separating elements and logic can also be added. The complexity of an electrical energy storage device is caused by a combination of simple basic elements. By standardizing the basic building blocks 14, a high cost-saving potential can be achieved with a particularly high design variety. Furthermore, the modular system 10 enables a particularly simple representation of an individual battery structure of the battery device 12.

Einzelne Batteriezellen können in vielen unterschiedlichen Formfaktoren existieren. Auch Module kann es in unterschiedlichster Form und Größe geben. Bisher gibt es für Kontaktierungen keine Vereinheitlichung.Individual battery cells can exist in many different form factors. It can also come in a wide variety of forms and modules give size. So far there is no standardization for contacts.

Individuelle Gegebenheiten für einen neuen Batteriespeicher können meist erst vor Ort gesehen werden. Dabei kann eine Flexibilität bezüglich Verschaltung und Raumausnutzung besonders gering sein. Aufwendige und teure Lösungen, insbesondere aufgrund einer fehlenden Industrialisiertheit, können sich so zum Beispiel bei Retrofitfahrzeugen wie Oldtimern oder Verbrennungsfahrzeugen im Bestand finden, welche umzurüsten sind. Zudem werden derzeit Stationärbatterien, wie Hausakkus, nicht individuell an Gegebenheiten angepasst, beispielsweise indem Nischen unter einer Treppe ausgenutzt werden. Auch als Hilfsmittel für eine Speicherentwicklung von Neufahrzeugen sind derzeit wenig standardisierte Komponenten vorhanden.Individual conditions for a new battery storage can usually only be seen on site. In this case, flexibility with regard to interconnection and space utilization can be particularly low. Elaborate and expensive solutions, in particular due to a lack of industrialization, can be found, for example, in retrofit vehicles such as vintage cars or combustion vehicles in stock that have to be converted. In addition, stationary batteries, such as house batteries, are currently not individually adapted to circumstances, for example by using niches under stairs. There are currently few standardized components available to aid in the development of storage systems for new vehicles.

Bei dem Baukastensystem 10 handelt es sich um einen modularen Batteriebaukasten. Dieser modulare Batteriebaukasten kann ein Systemgedanke zur Vorgabe eines Kontaktierungssystems sein. Bei den jeweiligen Grundbausteinen 14 können Kontaktierung und Komponente eine Einheit bilden. Dieses Komponenten-Kontaktiersystem kann in unterschiedlichen Ausbaustufen für unterschiedliche Leistungen umgesetzt werden. Mit anderen Worten können für einen Grundbausteintypen 16 mehrere Grundbausteine 14 mit unterschiedlichen Leistungen in dem Baukastensystem 10 bereitgestellt sein. Es ist eine Parallelführung von Grundbausteinen 14 für eine besonders hohe Stromtragfähigkeit möglich. Die Kontaktierung jeweiliger Grundbausteine 14 des Baukastensystems 10 kann durch ein einfaches Stecksystem, vorliegend über das wenigstens eine Verbindungselement 30, ermöglicht werden. Das Baukastensystem 10 bietet aufgrund des standardisierten Verbindungselements 30 Erweiterungsmöglichkeiten für neue Elektronik, Sensorik und Aktuatorik. Die als Batterieelemente 18 ausgebildeten Grundbausteine 14 können zueinander unterschiedliche Formen aufweisen. Hierdurch können Nischen unter Treppen beim Speicheraufbau direkt vor Ort ausgenutzt werden. Weiterhin kann hierdurch eine Bauraumausnutzung von Getriebe- und Antriebstunneln in Retrofitfahrzeugen von Erstausstattern erfolgen.The modular system 10 is a modular battery kit. This modular battery kit can be a system idea for specifying a contacting system. In the case of the respective basic building blocks 14, contacts and components can form a unit. This component contacting system can be implemented in different expansion stages for different services. In other words, several basic building blocks 14 with different services can be provided in the modular system 10 for a basic building block type 16 . A parallel routing of basic building blocks 14 is possible for a particularly high current-carrying capacity. The respective basic building blocks 14 of the modular system 10 can be contacted by a simple plug-in system, in this case via the at least one connecting element 30 . The modular system 10 offers due to the standardized connecting element 30 expansion options for new electronics, sensors and actuators. The basic building blocks 14 embodied as battery elements 18 can have different shapes from one another. As a result, niches under stairs can be used directly on site when building up storage. Furthermore, this allows the installation space of transmission and drive tunnels in retrofit vehicles from original equipment manufacturers to be used.

Bei einer Entwicklung von Batteriespeichern für neue Fahrzeuge ermöglicht das Baukastensystem 10 eine Art Speicherarchitekten, welcher neue Varianten an Batterieeinrichtungen 12 zusammenstecken und heften kann.In the development of battery storage for new vehicles, the modular system 10 enables a type of storage architect that can plug together and staple new variants of battery devices 12 .

Bei der Batterieeinrichtung 12 in 2 handelt es sich um einen zusammengesetzten Batteriespeicher aus parallel und seriell verschalteten Batterieelementen 18, welche über Schaltelemente zugeschaltet werden können und über die Schmelzsicherung 40 abgesichert sind. An den jeweiligen Grundbausteinen 14 kann zusätzlich zu dem wenigstens einen Verbindungselement 30 wenigstens ein Kontaktelement vorgesehen sein, über welches eine Ansteuerleitung über einen CAN-Bus oder in einer Zweigverbindung zwischen zwei miteinander verbundenen Grundbausteinen 14 bereitgestellt werden kann.With the battery device 12 in 2 It is a composite battery storage device made up of battery elements 18 connected in parallel and in series, which can be switched on via switching elements and are protected via the fuse 40. In addition to the at least one connecting element 30, at least one contact element can be provided on the respective basic building blocks 14, via which a control line can be provided via a CAN bus or in a branch connection between two basic building blocks 14 connected to one another.

Der als Leiterelement 20 ausgebildete Grundbaustein 14 kann mit dem wenigstens einen Verbindungselement 30 Teil eines Einheits-Kontaktier-Stecksystems sein. Insbesondere kann das Leiterelement 20 zwei Verbindungselemente 30 an jeweiligen Enden aufweisen, welche über wenigstens ein flexibles Kabel miteinander verbunden sind.The basic module 14 embodied as a conductor element 20 can be part of a unit contacting plug-in system with the at least one connecting element 30 . In particular, the conductor element 20 can have two connecting elements 30 at respective ends, which are connected to one another via at least one flexible cable.

Die Batterieeinrichtung 12 kann als stationärer Speicher für ein Kraftfahrzeug oder mobile Anwendungen wie Elektroroller dienen. Über das wenigstens eine Verbindungselement 30 kann ein Kraftschluss sowie ein Energiefluss zwischen den mittels des wenigstens einen Verbindungselements 30 miteinander verbundenen Grundbausteinen 14 bereitgestellt werden.The battery device 12 can serve as stationary storage for a motor vehicle or mobile applications such as electric scooters. The at least one connecting element 30 can be used to provide a frictional connection and a flow of energy between the basic building blocks 14 connected to one another by means of the at least one connecting element 30 .

Das wenigstens eine Elektronikelement 22 kann alternativ oder zusätzlich ein Halbleitertrennelement und/oder ein galvanisches Trennelement und/oder ein Impedanzmessungselement aufweisen, welche jeweils in dem Gehäuse 28 angeordnet sein können. Das Elektronikelement 22 kann weiterhin alternativ oder zusätzlich wenigstens einen DC-/DC-Wechsler und/oder wenigstens einen DC-/AC-Wechsler umfassen, welche in dem zugeordneten Gehäuse 28 angeordnet sein können.The at least one electronic element 22 can alternatively or additionally have a semiconductor isolating element and/or a galvanic isolating element and/or an impedance measurement element, which can each be arranged in the housing 28 . The electronic element 22 can furthermore alternatively or additionally comprise at least one DC/DC changeover contact and/or at least one DC/AC changeover contact, which can be arranged in the associated housing 28 .

Sowohl das wenigstens eine Verbindungselement 30 als auch das Kontaktelement können jeweils durch einen Pin bereitgestellt sein. Diese Pins können jeweils mit einer Markierung versehen sein, welche eine jeweilige Funktionalität des Pins repräsentiert. Hierbei kann die Markierung charakterisieren, dass es sich bei dem markierten Pin um das wenigstens eine Verbindungselement 30 oder um das Kontaktelement handelt. Die Markierung kann unmittelbar an dem Pin und/oder an dem Gehäuse 28 angeordnet sein. Both the at least one connecting element 30 and the contact element can each be provided by a pin. These pins can each be provided with a marking that represents a particular functionality of the pin. In this case, the marking can characterize that the marked pin is the at least one connecting element 30 or the contact element. The marking can be arranged directly on the pin and/or on the housing 28 .

Das wenigstens eine Verbindungselement 30 kann insbesondere hinsichtlich der elektrischen Verbindung, welche über das Verbindungselement 30 zwischen miteinander verbundenen Grundbausteinen 14 bereitgestellt wird, frei belegbar sein.The at least one connecting element 30 can be freely assignable, in particular with regard to the electrical connection, which is provided via the connecting element 30 between basic building blocks 14 connected to one another.

Insgesamt zeigt die Erfindung, wie ein modularer Batteriebaukasten bereitgestellt werden kann.Overall, the invention shows how a modular battery kit can be provided.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Baukastensystemmodular system
1212: Batterieeinrichtungbattery setup
1414: Grundbausteinbasic building block
1616: Grundbausteintypbasic building block type
1818: Batterieelementbattery element
2020: Leiterelementladder element
2222: Elektronikelementelectronic element
2424: Kopplungselementcoupling element
2626: Sensorikelementsensor element
2828: GehäuseHousing
3030: Verbindungselementfastener
3232: Oberseitetop
3434: Anschlusselementconnection element
3636: Unterseitebottom
3838: Schützcontactor
4040: Schmelzsicherungfuse
4242: Halbleiterschützsolid state contactor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

US 9819060 B2 [0002]

Claims

Modular system (10) for a battery device (12), with a plurality of basic modules (14) of different basic module types (16) for assembling different variants of battery devices (12), the different basic module types (16) being set up to perform different functions in the battery device (12), and wherein each basic building block type (16) has at least one structurally identical connecting element (30) via which each basic building block type (16) can be electrically connected to every other basic building block type (16) and via which the connected basic building block types (16) are mechanically connected to one another being held.

Modular system (10) according to claim 1 , characterized in that the at least one connecting element (30) is set up to form a plug-in connection between the basic building blocks (14) connected by means of the connecting element (30).

Modular system (10) according to claim 1 or 2 , characterized in that at least one of the basic building blocks (14) has a housing (28), the respective housing (28) having the at least one connecting element (30) on its outside.

Modular system (10) according to claim 3 , characterized in that the at least one housing (28) has at least one cooling connection, via which the respective basic module (14) can be connected to a cooling device.

Modular system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of basic building blocks (14) with mutually different external dimensions are provided for at least one basic building block type (16).

Modular system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the basic building blocks (14) is designed as a flexible conductor element (20).

Modular system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the basic modules (14) comprises a mechanical safety device assigned to the at least one connecting element (30), by means of which a mechanical connection via this connecting element (30) to a further basic module ( 14) can be secured mechanically.

Modular system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the connecting elements (30) is set up to provide a data connection and/or a control connection between basic building blocks (14) connected via the connecting element (30).

Modular system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the basic building blocks (14) comprises, in addition to the at least one connecting element (30), at least one contact element via which two basic building blocks (14) can be contacted with one another and via which one Data connection and / or a control connection between the connecting element (30) connected basic building blocks (14) can be provided.

Battery device (12), which is provided from a modular system (10) according to any one of the preceding claims.