DE102021200765A1 - Streufeldarmes Batteriemodul - Google Patents

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ThyssenKrupp AG
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul 100, wobei das Batteriemodul 100 ein erstes Teilmodul 110 und ein zweites Teilmodul 120 aufweist, wobei das erste Teilmodul 110 eine Mehrzahl an Akkumulatoren 10 aufweist, wobei alle elektrischen Kontakte des ersten Teilmoduls 110 auf der dem zweiten Teilmodul 120 gegenüberliegenden Seite des ersten Teilmoduls 110 angeordnet sind, wobei alle elektrischen Kontakte des zweiten Teilmoduls 120 auf der dem ersten Teilmodul 110 gegenüberliegenden Seite des zweiten Teilmoduls 120 angeordnet sind, wobei die horizontal benachbarten Akkumulatoren 10 elektrisch parallel geschaltet sind und wobei die vertikal benachbarten Akkumulatoren 10 elektrisch in Reihe geschaltet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul insbesondere für Akkumulatoren auf Lithium-Basis.
  • Akkumulatoren auf Lithium-Basis sind zunehmend interessant, beispielsweise aufgrund der hohen Energiedichte. Gerade für große Energiespeicher gibt es jedoch zwei grundlegende Unterschiede beispielsweise zum Blei-Schwefelsäure-Akkumulator. Zum einen können die einzelnen Zellen nicht einfach beliebig vergrößert werden. Dieses führt dazu, dass regelmäßig eine Vielzahl von Akkumulatoren zu einem größeren Modul zusammengestellt wird. Zum anderen ist gerade bei diesen Akkumulatoren das Problem des thermischen Durchgehens gegeben. Da hierbei auch eine große Menge an Gas im Verhältnis zum Volumen des Akkumulators entsteht und bei größeren Zellen auch eine absolut entsprechend große Menge, bedeutet dieses ein großes Risiko, insbesondere in kritischen Umgebungen, wie sich beispielsweise an Akkumulatoren in Luftfahrzeugen gezeigt hat.
  • Üblicherweise weisen Akkumulatoren zwei Elektroden auf, eine Anode und eine Kathode. Im einfachsten Fall ist dazwischen ein Elektrolyt angeordnet. Der Elektrolyt kann flüssig oder auch fest sein. Hinzu kommen oft Schichten auf der Elektrode, insbesondere in Lithium-Akkumulatoren Interkallationsschichten. Jede Elektrode wird üblicherweise durch einen von außen zugänglichen Kontakt elektrisch kontaktiert.
  • Unterseeboote haben traditionell für die Fahrt unter Wasser Batterien mit großer Kapazität, die dadurch eine lebenswichtige Energieversorgung darstellen. Es muss auch im Notfall immer sichergestellt sein, dass Energie bereitgestellt wird, um die Besatzung am Leben zu erhalten und aufzutauchen. Daher ist gerade im Bereich Unterseeboot wichtig, dass alle wichtigen Bauteile schockfest ausgelegt sind, also eine Schockwelle ausgelöst durch eine Detonation in unmittelbarer Nähe überstehen und danach noch funktionsfähig sein. Hierbei treten kurzfristig extrem hohe Kräfte auf.
  • Gleichzeitig ist die Sicherheit gerade von Lithiumzellen in einem Unterseeboot sehr viel wichtiger als beispielsweise in einem Personenkraftwagen. Während dort Personen das Fahrzeug praktisch sofort und ungefährdet verlassen können, ist dieses bei einem getauchten Unterseeboot unmöglich. Erschwerend kommt hinzu, dass ein getauchtes Unterseeboot auch nur eine sehr kleine atembare Atmosphäre zur Verfügung stellt, Schadstoffe also nicht schnell abgegeben und verdünnt werden.
  • Aus der US 2012/0003508 A1 ist eine Batterie mit Lithiumzellen mit einem flammenhemmenden Füllschaum zwischen den Lithiumzellen bekannt.
  • Aus der DE 10 2017 214 289 A1 ist ein Batteriemodul mit mindestens zwei Batteriezellen und jeweils mindestens einem Sicherheitsventil bekannt.
  • Aus der DE 10 2015 219 280 A1 ist ein mit einer Vergussmasse vergossenes Batteriesystem mit mehreren Batteriezellen bekannt.
  • Aus der DE 10 2008 013 188 A1 ist ein elektrochemischer Akkumulator mit einem Entgasungsraum zur Aufnahme eines in einem Störfall aus den Zellen austretenden Gasen bekannt.
  • Aus der JP 02 174 077 A ist eine Festkörper-Sekundärbatterie bekannt.
  • Aus der DE 10 2016 001 287 A1 ist ein Akkublock mit mehreren Akkuzellen und einer Vergussmasse bekannt, wobei die Akkuzellen von einer Polyimidschicht umgeben sind.
  • Aus der PCT/EP2020/000182 ist ein schockfestes Batteriemodul insbesondere für Lithium-Akkumulatoren bekannt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Batteriemodul bereit zu stellen, welches eine möglichst geringe magnetische Abstrahlung im Betrieb aufweist und besonders langzeitstabil ist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch das Batteriemodul mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
  • Das erfindungsgemäße Batteriemodul weist ein erstes Teilmodul und ein zweites Teilmodul auf. Ein Teilmodul besteht vorzugsweise aus einem Teilmodulgehäuse und in dem Teilmodulgehäuse angeordneten Akkumulatoren. Die Akkumulatoren sind vorzugsweise in dem Teilmodulgehäuse vergossen, sodass diese durch die Vergussmasse sicher und zuverlässig gehalten werden. Bevorzugt sind die Teilmodule quaderförmig ausgeführt. Denkbar sind natürlich auch andere Geometrien für die Teilmodule, insbesondere Geometrien, welche sich an die Rundungen in einem Unterseeboot optimal anpassen, um den Platz im Inneren des Druckkörpers optimal ausnutzen zu können. Hierbei ist zwischen einer standardisierten günstigen Fertigung der Module sowie einer aufwändigeren aber dadurch kapazitätsvergrößernden besseren Raumausnutzung abzuwägen. Das erste Teilmodul weist eine Mehrzahl an Akkumulatoren auf und das zweite Teilmodul weist eine Mehrzahl an Akkumulatoren auf, wobei die Anzahl an Akkumulatoren des ersten Teilmoduls besonders bevorzugt gleich zur Anzahl der Akkumulatoren des zweiten Teilmoduls ist... Jeder Akkumulator weist einen ersten elektrischen Kontakt und einen zweiten elektrischen Kontakt auf. Der erste elektrische Kontakt und der zweite elektrische Kontakt sind jeweils auf der gleichen Stirnseite des Akkumulators angeordnet. Weiter sind alle ersten elektrischen Kontakte mit einer ersten, inneren Elektrode der Akkumulatoren und alle zweiten elektrischen Kontakte mit einer zweiten Elektrode der Akkumulatoren verbunden. Beispielsweise ist jeder erste elektrische Kontakt jeweils mit der Kathode des jeweiligen Akkumulators verbunden und jeder zweite elektrische Kontakt ist jeweils mit der Anode des jeweiligen Akkumulators verbunden. Bevorzugt liegt an jedem Akkumulator der erste elektrische Kontakt jeweils auf dem gleichen Potential zum zweiten elektrischen Kontakt (minimale typbedingte Schwankungen durch minimale Unterschiede in den Akkumulatoren einmal vernachlässigt). Alternativ können die Verbindungen auch anders herum sein. Somit weisen alle ersten elektrischen Kontakte eine erste Polarität auf und alle zweiten elektrischen Kontakte die entgegengesetzte zweite Polarität auf. Somit entsprechen alle ersten Kontakte dem Pluspol und alle zweiten Kontakte dem Minuspol oder anders herum. Alle elektrischen Kontakte des ersten Teilmoduls sind auf der dem zweiten Teilmodul gegenüberliegenden Seite des ersten Teilmoduls angeordnet und alle elektrischen Kontakte des zweiten Teilmoduls sind auf der dem ersten Teilmodul gegenüberliegenden Seite des zweiten Teilmoduls angeordnet. Die Teilmodule sind also so ausgerichtet, dass die Seiten mit den Kontakten der Akkumulatoren zueinander zeigen. Dabei besteht aber ein räumlicher Abstand zwischen den Kontakten, sodass sie sich nicht berühren. Hierdurch wird der Raum zwischen elektrischen Verbindungen und damit zwischen den im Betrieb fließenden Strömen minimiert, um so den durch die Leiterschleife erzeugten magnetischen Fluss zu minimieren und dadurch die Signatur so gering wie möglich zu halten.
  • Erfindungsgemäß sind die ersten und zweiten elektrischen Kontakte des ersten Teilmoduls derart miteinander verbunden, dass sich ein im Mittel vertikaler Stromfluss ergibt. Ganz analog sind die ersten und zweiten elektrischen Kontakte des zweiten Teilmoduls derart miteinander verbunden sind, dass sich ein im Mittel vertikaler Stromfluss ergibt. Der Stromfluss des ersten Teilmoduls und des zweiten Teilmoduls verlaufen richtungsmäßig entgegengesetzt. Es ergibt sich somit, dass der elektrische Strom in einem Teilmodul von oben nach unten fließt und in dem anderen Teilmodul von unten nach oben. Die fließenden Ströme der Teilmodule sind also gegenläufig, was zusammen mit dem möglichst geringen Abstand zu einer maximalen Kompensation führt.
  • Eine Verbindung der elektrischen Kontakte kann durch elektrische Leiter, also beispielsweise Stromschienen, Metallstreifen, Kabel oder dergleichen, erfolgen. Ebenso können Verbindungen über funktionelle Elemente, beispielsweise Sicherungen, erfolgen. Dazu können beispielsweise in einer Ausführungsform alle ersten elektrischen Kontakte mit einer ersten Stromschiene verbunden sein und alle zweiten elektrischen Kontakte mit einer zweiten Stromschiene verbunden sein. Alle Akkumulatoren sind in dieser Ausführungsform damit parallel geschaltet, sodass das Batteriemodul einen maximal hohen Strom, jedoch bei der geringstmöglichen Spannung, der Spannung des einzelnen Akkumulators bereitstellen kann. Die erste Stromschiene und die zweite Stromschiene sind dabei in ihrer Längserstreckung (überwiegend) vertikal ausgerichtet. Die Stromschienen des ersten Teilmoduls und des zweiten Teilmoduls sind dabei bevorzugt parallel zueinander ausgerichtet. Bevorzugt verläuft die erste Stromschiene des ersten Teilmoduls parallel zur ersten Stromschiene des zweiten Teilmoduls und die zweite Stromschiene des ersten Teilmoduls parallel zur zweiten Stromschiene des zweiten Teilmoduls.
  • In einer alternativen Ausführungsform können die ersten Kontakte jeweils einer Gruppe von Akkumulatoren mit jeweils einer ersten Stromschiene elektrisch verbunden sein und die zweiten Kontakte dieser Gruppen von Akkumulatoren sind jeweils entsprechend mit zweiten Stromschienen verbunden. Die erste Stromschiene einer ersten Gruppe ist in dieser Ausführungsform bevorzugt mit der zweiten Stromschiene einer zweiten Gruppe verbunden, wobei die zweite Gruppe bevorzugt elektrisch direkt hinter der ersten Gruppe angeordnet ist. Die Akkumulatoren einer Gruppe sind somit parallel geschaltet, die Gruppen zueinander sind seriell verbunden. Die elektrisch miteinander verbundenen Gruppen eines Teilmoduls sind bevorzugt dabei übereinander angeordnet, sodass sich ein im Mittel vertikaler Stromfluss ergibt. Die Anzahl der Gruppen ist dabei bevorzugt 2 bis 50, besonders bevorzugt 2 bis 20. Die Anzahl der Akkumulatoren je Gruppe ist bevorzugt 2 bis 15, besonders bevorzugt 3 bis 10, ganz besonders bevorzugt 4 bis 8. Die parallele elektrische Verbindung der Akkumulatoren in einer Gruppe, die ihrerseits seriell mit anderen Gruppen verbunden ist, hat den Vorteil, dass man einerseits eine höhere Ausgangsspannung erreicht, als bei einer rein parallelen Anordnung, und einen höheren maximalen Strom als bei einer seriellen Anordnung. Die Größe und Anzahl der Gruppen kann damit so gewählt werden, um eine für das zu versorgende Netz sinnvolle Spannung bereitzustellen, wobei eine Umspannung vor einer Einspeisung in das Netz durchaus sinnvoll und üblich ist. Weiter führt der Ausfall eines einzelnen Akkumulators nicht zum Ausfall des gesamten Batteriemoduls, wie bei einer rein seriellen Schaltung der Akkumulatoren. Jedoch verringert sich damit die Kapazität des Batteriemoduls um den Kehrwert der Anzahl der Akkumulatoren je Gruppe, also bei n Akkumulatoren auf den (n - 1) / n Wert der Kapazität. Sind beispielsweise 4 Akkumulatoren in jeder Gruppe, so sinkt die Kapazität des Batteriemoduls beim Ausfall eines Akkumulators auf 75 %. Bei einer reinen Parallelschaltung würde sich die Kapazität nur um die Kapazität des ausgefallenen Akkumulators verringern.
  • In einer weiteren alternativen Ausführungsform werden alle Akkumulatoren seriell geschaltet. Hierzu wird jeweils der Pluspol eines Akkumulators mit dem nachfolgenden Minuspol des nächsten Akkumulators verbunden. Auf diese Weise wird die maximale Spannung erreicht. Nachteilig ist jedoch, dass der maximale Strom gering ist, also lediglich der maximale Strom, den ein einzelner Akkumulator erzeugen kann. Außerdem führt der Ausfall nur eines Akkumulators zum Ausfall des gesamten Batteriemoduls.
  • Die Anordnung der elektrischen Kontakte und verbindenden elektrischen Leiter ist somit so gewählt, dass die Stromrichtung bei Stromentnahme aus dem Batteriemodul im ersten Teilmodul (insbesondere räumlich) entgegengesetzt zu der Stromrichtung im zweiten Teilmodul ist. Beispielsweise fließt der effektive gemittelte Strom im ersten Teilmodul von oben nach unten, während der effektive gemittelte Strom im zweiten Teilmodul von unten nach oben fließt.
  • Selbstverständlich gibt es auch Teilströme, welche quer oder in einem beliebigen Winkel zu dem im Mittel vertikalen Strom fließen.
  • Besonders bevorzugt sind die Modulanschlüsse zur elektrischen Kontaktierung des Batteriemoduls oben oder unten am Batteriemodul angeordnet. Besonders bevorzugt sind die Modulanschlüsse zur elektrischen Kontaktierung des Batteriemoduls oben angeordnet.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind Teilströme in ersten Teilmodul und Teilströme im zweiten Teilmodul ebenfalls antiparallel zueinander angeordnet, also jeweils in entgegen gesetzte Richtung. Hierdurch ergibt sich auch bei den Teilströmen eine optimale Kompensation.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die horizontal benachbarten Akkumulatoren sind elektrisch parallel geschaltet und die vertikal benachbarten Akkumulatoren sind elektrisch in Reihe geschaltet. Hierdurch ergibt sich auf jedem Teilmodul eine gitterartige Struktur, wobei sich die beiden gitterartigen Strukturen der beiden Teilmodule gegenüberliegen. Bei Benutzung fließt dann der Strom nur durch eine sehr enge und flache flächige Leiterschleife, was die magnetische Signatur des Batteriemoduls im Betrieb minimiert. Somit ist ein erfindungsgemäßes Batteriemodul besonders geeignet für den Einsatz an Bord eines Unterseeboots.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist jeder Akkumulator eine zylindrische Grundform auf. Zwar sind auch andere Grundformen denkbar, die zylindrische Form optimiert sowohl Herstellung als auch Packbarkeit in den Teilmodulen.
  • In einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind das erste Teilmodul und das zweite Teilmodul baugleich, jedoch um 180° einer Vertikalen gedreht. Hierdurch ergibt sich eine einfache modulare Fertigung, da alle Teilmodule baugleich sind. Lediglich die Anordnung der Akkumulatoren muss aus elektrischen Gründen bei einem Teilmodul gegenüber dem anderen Teilmodul gedreht sein.
  • In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung sind das erste Teilmodul und das zweite Teilmodul spiegelsymmetrisch aufgebaut. Auch hierbei muss Anordnung der Akkumulatoren aus elektrischen Gründen bei einem Teilmodul gegenüber dem anderen Teilmodul gedreht sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Akkumulatoren hexagonal angeordnet. Dieses entspricht der dichtesten Packung zylindrischer Objekte. Der erste elektrische Kontakt und der zweite elektrische Kontakt eines Akkumulators sind jeweils vertikal übereinander angeordnet. Vereinfacht gesagt, liegen Pluspol und Minuspol bei jedem senkrecht übereinander. Die Reihenfolge der elektrischen Kontakte ist bei horizontal benachbart versetzt angeordneten Akkumulatoren jeweils umgekehrt. Ist beispielsweise bei der oberen Lage der Pluspol oben und der Minuspol unten, so ist in der überlappend darunter liegenden Lager der Minuspol oben und der Pluspol oben. Dieses führt dazu, dass die gleichen elektrischen Kontakte vorzugweise in einer Reihe liegen. Besonders bevorzugt sind die horizontal nebeneinander angeordneten gleichen elektrischen Kontakte mit einem Metallstreifen leitend verbunden. Der Metallstreifen hat neben der elektrischen Kontaktierung noch zwei Vorteile. Zum einen kann durch die Breite ein gewisser Höhenunterschied zwischen den elektrischen Kontakten der benachbarten Lagen ausgeglichen werden. Zum anderen stellt eine derartige Fläche auch eine gute Wärmetauschfläche dar. Über die elektrischen Kontakte ist diese mit den Elektroden in den Akkumulatoren verbunden, sodass Wärme gut abgeführt werden kann. Und über diese Fläche kann die Wärme dann weiter an die Umgebung abgegeben werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind zwei vertikal übereinander angeordnete elektrische Kontakte zweier vertikal benachbarter Akkumulatoren elektrisch mit einander verbunden. Um eine Reihenschaltung zu gewährleisten sind diese vertikal übereinander angeordnete elektrische Kontakte entgegengesetzte Kontakte, praktisch gesprochen ein Pluspol und ein Minuspol. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist diese elektrische Verbindung als Sicherung ausgelegt.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind alle Akkumulatoren eines Teilmoduls netzartig miteinander verbunden. Es sind also nebeneinander liegende gleiche Pole miteinander verbunden, ebenso sind die jeweils übereinander liegenden benachbarten entgegengesetzten Pole miteinander verbunden, sodass sich elektrisch ein Gitter ergibt. Jedes Teilmodul weist somit ein Gitter auf, wobei diese Gitter planparallel übereinander liegen. Durch dieses Gitter wird das magnetische Streufeld minimiert und gleichzeitig die Temperatur vergleichmäßigt.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der elektrischen Kontaktierung der Akkumulatoren des ersten Teilmoduls und der elektrischen Kontaktierung des zweiten Teilmoduls eine Kühlvorrichtung angeordnet. Gerade durch die flächige Ausbildung der Kontaktierung ist eine effektive Kühlung möglich. Besonders bevorzugt sind die Kühlvorrichtungen und die elektrischen Kontaktierungen nur so weit voneinander beabstandet, wie dieses für die elektrische Isolation notwendig ist. Hierdurch wird zum einen der Wärmeübergang verbessert, zum anderen das magnetische Streufeld minimiert.
  • Die beiden Teilmodule zusammen bilden ein Batteriemodul. Das Batteriemodul ist direkt oder indirekt an ein elektrisches Verbrauchernetz, also dem Bordnetz, angeschlossen. An einem Ende weist das Batteriemodul Kontakte zur Kontaktierung und Verbindung mit dem elektrischen Verbrauchernetz auf. Die Teilmodule sind am gegenüberliegenden Ende miteinander verbunden. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Teilmodule am unteren Ende elektrisch miteinander verbunden. Der Strom fließt somit in einem Teilmodul nach unten und in dem anderen Teilmodul nach oben. Die elektrischen Kontakte zur Kontaktierung des Batteriemoduls sind vorzugsweise auf der Oberseite und bevorzugt möglichst dicht beieinander angeordnet. Diese Ausführungsform ist gerade für Nachrüstungen auf einem Unterseeboot bevorzugt, welches bisher mit Bleiakkumulatoren ausgestattet war.
  • In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Teilmodule am oberen Ende elektrisch miteinander verbunden. Der Strom fließt somit in einem Teilmodul nach oben und in dem anderen Teilmodul nach unten. Die elektrischen Kontakte zur Kontaktierung des Batteriemoduls sind vorzugsweise auf der Unterseite und bevorzugt möglichst dicht beieinander angeordnet.
  • In einer Ausführungsform weist das Batteriemodul einen ersten Modulkontakt und einen zweiten Modulkontakt auf. Der erste Modulkontakt ist mit dem ersten Teilmodul verbunden und der zweite Modulkontakt ist mit dem zweiten Teilmodul verbunden. Beispielsweise ist der erste Modulkontakt der Pluspol und der zweite Modulkontakt der Minuspol (oder anders herum).
  • In einer weiteren Ausführungsform besteht das Batteriemodul aus n ersten Teilmodulen und n zweiten Teilmodulen, wobei n eine natürliche Zahlt zwischen 1 und 200, bevorzugt zwischen 2 und 40, ist. Die ersten Teilmodule und die zweiten Teilmodule sind dabei jeweils zueinander so angeordnet, wie es vorstehend beschrieben ist, sodass immer zwei gegenüberliegende Teilmodule den erfindungsgemäßen Vorteil der Minimierung des magnetischen Flusses sicherstellen. Die Teilmodule sind dann jeweils abwechselnd an alternierenden Seiten, beispielsweise und insbesondere an der Oberseite und der Unterseite, elektrisch miteinander verbunden. Die elektrische Verbindung des Batteriemoduls zum Verbraucher- oder Bordnetz ist in diesem Fall am ersten und am letzten Teilmodul angeordnet.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen den Akkumulatoren und zwischen den Teilmodulen eine Vergussmasse. Bevorzugt ist die Vergussmasse ein Duroplast, bevorzugt ein Epoxid. Bevorzugt weist die Vergussmasse ein Elastizitätsmodul von 25 bis 200 MPa, weiter bevorzugt von 50 bis 125 MPa, besonders bevorzugt von 60 bis 90 MPa, nach ISO 527 auf. Bevorzugt weist die Vergussmasse eine Zugfestigkeit von 2 bis 20 MPa, weiter bevorzugt von 3 bis 15 MPa, besonders bevorzugt von 4 bis 9 MPa, nach ISO 527 auf. Bevorzugt weist die Vergussmasse eine Härte von 20 bis 100 Shore D nach ISO 53505 auf, bevorzugt von 35 bis 80, besonders bevorzugt von 50 bis 75. Bevorzugt ist die Wärmeleitfähigkeit der Vergussmasse größer ist als 0,03 W / (m - K), bevorzugt größer als 0,2 W / (m - K), weiter bevorzugt größer als 0,5 W / (m · K), besonders bevorzugt größer als 0,8 W / (m · K). Auch wenn eine beliebig hohe Wärmeleitfähigkeit wünschenswert wäre, so weist jedoch realistisch die Vergussmasse eine Wärmeleitfähigkeit auf, welche kleiner ist als 20 W / (m · K), wahrscheinlicher kleiner als 5 W / (m · K), noch wahrscheinlicher kleiner als 2 W / (m · K). Insbesondere wird die Wärmeleitfähigkeit gemäß ISO 8894-1 bestimmt.
  • Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Batteriemodul anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
    • 1 Teilmodul
    • 2 Batteriemodul
  • In 1 ist ein Teil eines Teilmodus 110, 120 gezeigt. Zur Vereinfachung ist eine einfache quadratische Anordnung von 3x3 Akkumulatoren 10 gezeigt. Jeder Akkumulator 10 weist einen Pluspol 40 und einen Minuspol 50 auf. Diese vereinfachte Anordnung ist nur zum Zwecke der Übersichtlichkeit der Zeichnung gewählt. Im gezeigten Fall sind die Minuspole 50 über horizontale Kontaktierungen 20 mit einander verbunden. In vertikaler Richtung sind im gezeigten Beispiel die Minuspole 50 der oberen Reihe von Akkumulatoren 10 mit den Pluspolen 40 der darunter liegenden Reihe von Akkumulatoren 10 über vertikale Kontaktierungen 30 verbunden. Über die elektrische Kontaktierung der Pole 40, 50 zur als Metallband ausgeführten horizontalen Kontaktierung 20 wird auch die in einem Akkumulator 10 entstehende Wärme abgeführt und somit flächig in die Nähe der Kühlvorrichtung 160 gebracht.
  • 2 zeigt ein Batteriemodul 100 ist stark vereinfachten Querschnitt. Das Batteriemodul 100 weist ein erstes Teilmodul 110 und ein zweites Teilmodul 120 auf. Alle Akkumulatoren 10 des ersten Teilmoduls 110 sind, wie schematisch in 1 dargestellt, über eine erste elektrische Kontaktierung 130 kontaktiert und alle Akkumulatoren 10 des zweiten Teilmoduls 120 sind, wie schematisch in 1 dargestellt, über eine zweite elektrische Kontaktierung 140 kontaktiert. Die erste elektrische Kontaktierung 130 ist über eine Verbindung 150 elektrisch mit der zweiten elektrischen Kontaktierung 140 verbunden. Über einen ersten Anschluss 132 und einen zweiten Anschluss 142 kann das Batteriemodul 100 elektrisch kontaktiert werden und elektrische Energie zur Verfügung stellen oder geladen werden.
  • Zwischen der ersten elektrischen Kontaktierung 130 und der zweiten elektrischen Kontaktierung 140 ist eine Kühlvorrichtung 160 angeordnet. Der Abstand wird so gering wie möglich gehalten, um einen optimalen Wärmeübergang zu ermöglichen, ohne die Gefahr eines Kurzschlusses zu erzeugen.
  • Im Mittel fließt der Strom beispielsweise in der ersten elektrischen Kontaktierung 130 von oben nach unten und in der zweiten elektrischen Kontaktierung 140 von unten nach oben. Dadurch ergibt sich eine sehr enge Leiterschleife, die aufgrund der kleinen Fläche einen kleinen magnetischen Fluss erzeugt.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Akkumulator
    20
    horizontale Kontaktierung
    30
    vertikale Kontaktierung
    40
    Pluspol
    50
    Minuspol
    100
    Batteriemodul
    110
    erstes Teilmodul
    120
    zweites Teilmodul
    130
    erste elektrische Kontaktierung
    132
    erster Anschluss
    140
    zweite elektrische Kontaktierung
    142
    zweiter Anschluss
    150
    Verbindung
    160
    Kühlvorrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (8)

  1. Batteriemodul (100), wobei das Batteriemodul (100) ein erstes Teilmodul (110) und ein zweites Teilmodul (120) aufweist, wobei das erste Teilmodul (110) eine Mehrzahl an Akkumulatoren (10) aufweist, wobei das zweite Teilmodul (120) eine Mehrzahl an Akkumulatoren (10) aufweist, wobei jeder der Akkumulatoren (10) einen ersten elektrischen Kontakt und einen zweiten elektrischen Kontakt aufweist, wobei der erste elektrische Kontakt und der zweite elektrische Kontakt jeweils auf der gleichen Stirnseite des Akkumulators (10) angeordnet sind, wobei alle ersten elektrischen Kontakte mit einer ersten Elektrode der Akkumulatoren (10) verbunden sind, wobei alle zweiten elektrischen Kontakte mit einer zweiten Elektrode der Akkumulatoren (10) verbunden sind, wobei alle elektrischen Kontakte des ersten Teilmoduls (110) auf der dem zweiten Teilmodul (120) gegenüberliegenden Seite des ersten Teilmoduls (110) angeordnet sind, wobei alle elektrischen Kontakte des zweiten Teilmoduls (120) auf der dem ersten Teilmodul (110) gegenüberliegenden Seite des zweiten Teilmoduls (120) angeordnet sind, wobei die ersten und zweiten elektrischen Kontakte des ersten Teilmoduls (110) derart miteinander verbunden sind, dass sich ein im Mittel vertikaler Stromfluss ergibt, wobei die ersten und zweiten elektrischen Kontakte des zweiten Teilmoduls (120) derart miteinander verbunden sind, dass sich ein im Mittel vertikaler Stromfluss ergibt, wobei der Stromfluss des ersten Teilmoduls (110) und des zweiten Teilmoduls (120) richtungsmäßig entgegengesetzt verlaufen.
  2. Batteriemodul (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontal benachbarten Akkumulatoren (10) elektrisch parallel geschaltet sind und wobei die vertikal benachbarten Akkumulatoren (10) elektrisch in Reihe geschaltet sind.
  3. Batteriemodul (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Akkumulatoren (10) hexagonal angeordnet sind, wobei der erste elektrische Kontakt und der zweite elektrische Kontakt jeweils vertikal übereinander angeordnet sind, wobei die Reihenfolge der elektrischen Kontakte bei horizontal benachbart versetzt angeordneten Akkumulatoren (10) jeweils umgekehrt ist.
  4. Batteriemodul (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass horizontal nebeneinander angeordneten gleichen elektrischen Kontakte mit einem Metallstreifen leitend verbunden sind.
  5. Batteriemodul (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei vertikal übereinander angeordnete elektrische Kontakte zweier vertikal benachbarter Akkumulatoren (10) elektrisch mit einander verbunden sind.
  6. Batteriemodul (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Akkumulatoren (10) eines Teilmoduls (110, 120) netzartig miteinander verbunden sind.
  7. Batteriemodul (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der elektrischen Kontaktierung (20, 30, 130, 140) der Akkumulatoren (10) des ersten Teilmoduls (110) und der elektrischen Kontaktierung (20, 30, 130, 140) des zweiten Teilmoduls (120) eine Kühlvorrichtung (160) angeordnet ist.
  8. Batteriemodul (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilmodule (110, 120) am unteren Ende elektrisch miteinander verbunden sind.
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