DE102021210769A1 - Battery system and method of operating such and vehicle - Google Patents

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Alexander Goerzen
Carsten Deringer
Markus Zink
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem umfassend ein Batteriemodul (2) und eine Batteriemodulaufnahme (3), in oder an welcher das Batteriemodul (2) elektrisch und mechanisch reversibel aufnehmbar ist, wobei zur Ausbildung einer elektrischen und mechanischen Verbindung die Batteriemodulaufnahme (3) ein erstes Verbindungselement (4) aufweist und das Batteriemodul (2) ein zweites Verbindungselement (5) aufweist, wobei zu einer reversibel ausgebildeten Aufnahme des Batteriemoduls (2) in oder an der Batteriemodulaufnahme (3) eine magnetische Verbindung (6) zwischen dem ersten Verbindungselement (4) und dem zweiten Verbindungselement (5) ausbildbar ist.The invention relates to a battery system comprising a battery module (2) and a battery module mount (3), in or on which the battery module (2) can be electrically and mechanically reversibly accommodated, the battery module mount (3) having a first connecting element to form an electrical and mechanical connection (4) and the battery module (2) has a second connecting element (5), with a magnetic connection (6) between the first connecting element (4) for a reversible receptacle of the battery module (2) in or on the battery module receptacle (3). and the second connecting element (5) can be formed.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Batteriesystem nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Betrieb des Batteriesystems.The invention is based on a battery system according to the species of the independent claim. The present invention also relates to a vehicle and a method for operating the battery system.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass ein Batteriemodul eine Mehrzahl an einzelnen Batteriezellen aufweist, welche jeweils einen positiven Spannungsabgriff und einen negativen Spannungsabgriff aufweisen, wobei zu einer elektrisch leitenden seriellen und/oder parallelen Verbindung der Mehrzahl an Batteriezellen untereinander die jeweiligen Spannungsabgriffe elektrisch leitend miteinander verbunden werden und somit zu dem Batteriemodul zusammengeschaltet werden können. Insbesondere können die Batteriezellen jeweils einen ersten Spannungsabgriff, insbesondere einen positiven Spannungsabgriff, und einen zweiten Spannungsabgriff, insbesondere einen negativen Spannungsabgriff, aufweisen, die miteinander mittels Zellverbindern elektrisch leitend verbunden sind, sodass eine elektrisch serielle und/oder parallele Verschaltung ausgebildet ist. Batteriemodule ihrerseits werden ferner zu Batterien bzw. zu gesamten Batteriesystemen zusammengeschaltet.It is known from the prior art that a battery module has a plurality of individual battery cells, each of which has a positive voltage tap and a negative voltage tap, the respective voltage taps being electrically conductive for an electrically conductive serial and/or parallel connection of the plurality of battery cells to one another are connected to each other and can thus be interconnected to form the battery module. In particular, the battery cells can each have a first voltage tap, in particular a positive voltage tap, and a second voltage tap, in particular a negative voltage tap, which are electrically conductively connected to one another by means of cell connectors, so that an electrically serial and/or parallel connection is formed. Battery modules, for their part, are also connected together to form batteries or entire battery systems.

Insbesondere sind die Batteriezellen dabei als Lithium-Ionen-Batteriezellen ausgebildet. Mit solchen Lithium-Ionen-Batteriezellen können vergleichbar hohe Energiedichten erreicht werden, die eine kompaktere Bauweise der Batterie erlauben. Somit können solche Batterien auch tragbar gestaltet werden und insbesondere für Anwendungen in Fahrzeugen wie z.B. eBikes oder Light electric Vehicles (LeVs) genutzt werden. Dies bringt einige Vorteile mit sich wie z.B. der schnellere Austausch einer leeren Batterie gegen eine volle in einer Wechselstation oder das komfortablere Laden der Batterie über Nacht zu Hause, wenn insbesondere keine eigene Garage für das Fahrzeug vorhanden ist.In particular, the battery cells are designed as lithium-ion battery cells. Comparably high energy densities can be achieved with such lithium-ion battery cells, which allows a more compact design of the battery. Such batteries can therefore also be made portable and used in particular for applications in vehicles such as eBikes or light electric vehicles (LeVs). This has a number of advantages, such as replacing an empty battery with a full one more quickly at a changing station or charging the battery overnight at home more conveniently, especially if the vehicle does not have its own garage.

Stand der Technik sind bspw. US 2010 / 0 112 843 und US 2013 / 0 269 261 .State of the art are for example U.S. 2010/0 112 843 and U.S. 2013 / 0 269 261 .

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Ein Batteriesystem mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs bietet den Vorteil, dass auf einfache Weise eine mechanische Befestigung eines Batteriemoduls in einer Batteriemodulaufnahme des Batteriesystems ausgebildet werden kann. Insbesondere kann mittels einer magnetischen Verbindung das Batteriemodul gleichzeitig mechanisch und des Weiteren auch elektrisch aufgenommen werden.A battery system with the features of the independent claim offers the advantage that a mechanical fastening of a battery module in a battery module receptacle of the battery system can be formed in a simple manner. In particular, the battery module can be accommodated mechanically and also electrically at the same time by means of a magnetic connection.

Dazu wird ein Batteriesystem umfassend ein Batteriemodul und eine Batteriemodulaufnahme zur Verfügung gestellt. Insbesondere kann das Batteriemodul eine Mehrzahl an elektrisch leitend seriell und/oder parallel miteinander verbundenen Batteriezellen umfassen. In oder an der Batteriemodulaufnahme ist das Batteriemodul elektrisch und mechanisch reversibel aufnehmbar. Dabei weist zur Ausbildung einer elektrischen und mechanischen Verbindung die Batteriemodulaufnahme ein erstes Verbindungselement auf und weist das Batteriemodul ein zweites Verbindungselement auf. Erfindungsgemäß ist zu einer reversibel ausgebildeten Aufnahme des Batteriemoduls in oder an der Batteriemodulaufnahme eine magnetische Verbindung zwischen dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement ausbildbar.For this purpose, a battery system comprising a battery module and a battery module receptacle is made available. In particular, the battery module can comprise a plurality of battery cells which are electrically conductively connected to one another in series and/or in parallel. The battery module can be electrically and mechanically reversibly accommodated in or on the battery module receptacle. In order to form an electrical and mechanical connection, the battery module receptacle has a first connecting element and the battery module has a second connecting element. According to the invention, a magnetic connection can be formed between the first connecting element and the second connecting element for a reversible mounting of the battery module in or on the battery module mounting.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Advantageous developments and improvements of the device specified in the independent claim are possible as a result of the measures listed in the dependent claims.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass durch die Ausbildung der magnetischen Verbindung zwischen dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement das Batteriemodul an der Batteriemodulaufnahme mechanisch aufgenommen ist bzw. in der Batteriemodulaufnahme mechanisch aufgenommen ist.At this point it should be noted that the formation of the magnetic connection between the first connecting element and the second connecting element means that the battery module is mechanically accommodated on the battery module receptacle or mechanically accommodated in the battery module receptacle.

Weiterhin sei an dieser Stelle angemerkt, dass ein Magnet üblicherweise zwei magnetische Pole aufweist. Insbesondere weist ein Magnet dabei einen ersten magnetischen Pol, wie einen magnetischen Nordpol, und einen zweiten magnetischen Pol, wie einen magnetischen Südpol auf.It should also be noted at this point that a magnet usually has two magnetic poles. In particular, a magnet has a first magnetic pole, such as a magnetic north pole, and a second magnetic pole, such as a magnetic south pole.

Es ist zweckmäßig, wenn das erste Verbindungselement und/oder das zweite Verbindungselement als permanenter Magnet und/oder als elektrischer Magnet ausgebildet sind. Ein permanenter Magnet weist dabei dauerhaft die zwei magnetischen Pole auf. Ein elektrischer Magnet weist dabei zeitlich begrenzbar die zwei magnetischen Pole auf. Insbesondere umfasst ein elektrischer Magnet eine von elektrischem Strom durchflossene Spule, wodurch die zwei magnetischen Pole induziert werden.It is expedient if the first connecting element and/or the second connecting element are designed as a permanent magnet and/or as an electric magnet. A permanent magnet has the two magnetic poles permanently. An electric magnet has the two magnetic poles for a limited period of time. In particular, an electric magnet comprises a coil through which electric current flows, as a result of which the two magnetic poles are induced.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass es auch zweckmäßig sein kann, einen permanenten Magneten und einen elektrischen Magneten zu kombinieren. Insbesondere kann der zeitlich begrenzbar elektrische Magnet die Stärke des permanenten Magneten bspw. zeitlich begrenzt erhöhen.At this point it should be noted that it can also be useful to combine a permanent magnet and an electric magnet. In particular, the electric magnet, which can be limited in time, can increase the strength of the permanent magnet, for example for a limited time.

Ferner ist es auch zweckmäßig, wenn das erste Verbindungselement und/oder das zweite Verbindungselement aus einem metallischen Material ausgebildet sind. Insbesondere sind das erste Verbindungselement und/oder das zweite Verbindungselement als metallische Platte ausgebildet. Dies bietet den besonderen Vorteil, dass mittels des metallischen Materials eine zuverlässige magnetische Verbindung ausgebildet werden kann. Weiterhin ist es hierbei auch möglich, dass lediglich das erste Verbindungselement oder das zweite Verbindungselement als Magnet, wie beispielsweise als permanenter Magnet und/oder elektrischer Magnet, ausgebildet sein kann. Hierbei kann der Magnet des ersten Verbindungselements oder des zweiten Verbindungselements an dem metallischen Material des zweiten Verbindungselements bzw. des ersten Verbindungselements magnetisch angebunden werden. Insbesondere kann das erste Verbindungselement als Magnet ausgebildet sein und das zweite Verbindungselement als metallische Platte ausgebildet sein. Weiterhin kann insbesondere das erste Verbindungselement als metallische Platte ausgebildet sein und das zweite Verbindungselement als Magnet ausgebildet sein.Furthermore, it is also expedient if the first connecting element and/or the second connecting element are made of a metallic material. In particular, the first ver binding element and / or the second connecting element formed as a metallic plate. This offers the particular advantage that a reliable magnetic connection can be formed by means of the metallic material. Furthermore, it is also possible that only the first connecting element or the second connecting element can be designed as a magnet, such as a permanent magnet and/or electric magnet. In this case, the magnet of the first connecting element or of the second connecting element can be magnetically connected to the metallic material of the second connecting element or of the first connecting element. In particular, the first connecting element can be designed as a magnet and the second connecting element can be designed as a metallic plate. Furthermore, in particular, the first connecting element can be designed as a metal plate and the second connecting element can be designed as a magnet.

Von Vorteil ist es insbesondere, wenn eine Kontaktfläche des ersten Verbindungselements eine erste magnetische Polung aufweist und wenn eine Kontaktfläche des zweiten Verbindungselements eine zweite magnetische Polung aufweist. Die erste magnetische Polung und die zweite magnetische Polung sind dabei unterschiedlich. Beispielsweise kann die Kontaktfläche des ersten Verbindungselements der Batteriemodulaufnahme als ein magnetischer Nordpol ausgebildet sein und kann die Kontaktfläche des zweiten Verbindungselements des Batteriemoduls als ein magnetischer Südpol ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Kontaktfläche des ersten Verbindungselements der Batteriemodulaufnahme als ein magnetischer Südpol ausgebildet sein und kann die Kontaktfläche des zweiten Verbindungselements des Batteriemoduls als ein magnetischer Nordpol ausgebildet sein.It is particularly advantageous if a contact surface of the first connecting element has a first magnetic polarity and if a contact surface of the second connecting element has a second magnetic polarity. The first magnetic polarity and the second magnetic polarity are different. For example, the contact surface of the first connection element of the battery module receptacle can be designed as a magnetic north pole and the contact surface of the second connection element of the battery module can be designed as a magnetic south pole. For example, the contact surface of the first connection element of the battery module receptacle can be designed as a magnetic south pole and the contact surface of the second connection element of the battery module can be designed as a magnetic north pole.

Bevorzugt ist es, wenn bspw. ein durch eine anliegende Spannung des Batteriemoduls bewirkter elektrischer Strom einen elektrischen Magneten des ersten Verbindungselements und/oder des zweiten Verbindungselements ausbildet. Dies bietet den besonderen Vorteil, dass das Batteriemodul bzw. die Batteriezellen des Batteriemoduls die Spannung zur Ausbildung des elektrischen Magneten zur Verfügung stellen können.It is preferred if, for example, an electric current caused by an applied voltage of the battery module forms an electric magnet of the first connecting element and/or the second connecting element. This offers the particular advantage that the battery module or the battery cells of the battery module can provide the voltage for forming the electric magnet.

Besonders bevorzugt ist es hierbei, wenn der elektrische Strom in der Art umkehrbar ist, dass bei einer ersten Richtung des elektrischen Stroms das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement anziehend ausgebildet sind und dass bei einer zweiten Richtung des elektrischen Stroms das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement abstoßend ausgebildet sind. Dies bietet den besonderen Vorteil, dass zur Aufnahme des Batteriemoduls in der Batteriemodulaufnahme der elektrische Strom gezielt in der ersten Richtung fließen kann, sodass definiert eine magnetische Anziehung zwischen dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement ausgebildet werden kann, wodurch das Batteriemodul in der Batteriemodulaufnahme aufgenommen werden kann. Weiterhin bietet dies den besonderen Vorteil, dass zur Entnahme des Batteriemoduls aus der Batteriemodulaufnahme der elektrische Strom gezielt in der zweiten Richtung fließen kann, sodass definiert eine magnetische Abstoßung zwischen dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement ausgebildet werden kann, wodurch das Batteriemodul aus der Batteriemodulaufnahme entnommen werden kann. Insbesondere kann die magnetische Abstoßung bspw. die Entnahme auch unterstützen, indem beispielsweise das Batteriemodul in oder an der Batteriemodulaufnahme angehoben wird, wodurch der Nutzer unterstützt wird und insgesamt die Ergonomie des Anwenders verbessert werden kann. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies also, dass zu einer Entnahme des Batteriemoduls aus der Batteriemodulaufnahme gezielt eine abstoßende magnetische Polung zwischen dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement durch eine Umkehrung des elektrischen Stroms erzeugt werden kann.It is particularly preferred here if the electric current can be reversed in such a way that in a first direction of the electric current the first connecting element and the second connecting element are attracting and that in a second direction of the electric current the first connecting element and the second connecting element are repulsive. This offers the particular advantage that, in order to accommodate the battery module in the battery module receptacle, the electric current can flow in a targeted manner in the first direction, so that a defined magnetic attraction can be formed between the first connecting element and the second connecting element, as a result of which the battery module can be accommodated in the battery module receptacle can. Furthermore, this offers the particular advantage that, to remove the battery module from the battery module receptacle, the electric current can flow in a targeted manner in the second direction, so that a defined magnetic repulsion can be formed between the first connecting element and the second connecting element, as a result of which the battery module is removed from the battery module receptacle can be. In particular, the magnetic repulsion can also support the removal, for example by lifting the battery module in or on the battery module receptacle, which supports the user and can improve the overall ergonomics of the user. In other words, this means that when the battery module is removed from the battery module receptacle, a repelling magnetic polarity can be generated between the first connecting element and the second connecting element by reversing the electric current.

Grundsätzlich kann die ausgebildete magnetische Verbindung zwischen dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement auch als Diebstahlssicherung genutzt werden, sodass das Batteriemodul gegen ein ungewolltes Entnehmen geschützt ist.In principle, the magnetic connection formed between the first connecting element and the second connecting element can also be used as an anti-theft device, so that the battery module is protected against unintentional removal.

Hierbei ist es weiterhin bevorzugt, wenn das Batteriesystem eine Steuerungseinheit aufweist, welche ausgebildet ist, die Richtung des elektrischen Stroms zu regeln. Hierdurch kann bspw. eine gezielte Aufnahme oder Entnahme des Batteriemoduls ermöglicht werden. Insbesondere kann die Steuerungseinheit beispielsweise durch einen Nutzer per Hand, per Schlüssel oder per Sicherheitscode umgekehrt geschaltet werden. Ferner ist es auch möglich, die Steuerungseinheit per App zu bedienen. Die Steuerungseinheit kann bspw. neben einer Umkehr des elektrischen Stroms weiterhin auch den elektrischen Strom an- oder ausschalten, sodass eine magnetische Verbindung an- oder ausgeschaltet werden kann. Insbesondere kann hierdurch die Diebstahlsicherung aktiviert werden.It is also preferred here if the battery system has a control unit which is designed to regulate the direction of the electric current. In this way, for example, a targeted pick-up or removal of the battery module can be made possible. In particular, the control unit can be reversed, for example, by a user by hand, by key or by security code. It is also possible to operate the control unit via an app. For example, in addition to reversing the electric current, the control unit can also switch the electric current on or off, so that a magnetic connection can be switched on or off. In particular, the anti-theft device can be activated in this way.

Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung umfasst die Batteriemodulaufnahme einen ersten elektrischen Kontakt, welcher elektrisch leitend mit einem ersten Spannungsabgriff des Batteriemoduls verbindbar ist und umfasst die Batteriemodulaufnahme einen zweiten elektrischen Kontakt, welcher elektrisch leitend mit einem zweiten Spannungsabgriff des Batteriemoduls verbindbar ist. Insbesondere können der erste Spannungsabgriff und der zweite Spannungsabgriff starr ausgebildet sein und können der erste elektrische Kontakt und der zweite elektrische Kontakt flexibel ausgebildet. Weiterhin können insbesondere auch der erste Spannungsabgriff und der zweite Spannungsabgriff flexibel ausgebildet sein und können der erste elektrische Kontakt und der zweite elektrische Kontakt starr ausgebildet. Hierdurch kann insgesamt eine zuverlässige Verbindung ausgebildet werden.According to a preferred aspect of the invention, the battery module receptacle includes a first electrical contact which is electrically conductively connected to a first voltage tap of the battery module and the battery module receptacle includes a second electrical contact which is electrically conductively connected to a second Voltage tap of the battery module can be connected. In particular, the first voltage tap and the second voltage tap can be rigid and the first electrical contact and the second electrical contact can be flexible. Furthermore, in particular the first voltage tap and the second voltage tap can be flexible and the first electrical contact and the second electrical contact can be rigid. As a result, a reliable connection can be formed overall.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung umfasst die Batteriemodulaufnahme weiterhin einen elektronischen Kontakt, welcher mit einem Signalanschluss des Batteriemoduls verbindbar ist.According to a further preferred aspect of the invention, the battery module receptacle also includes an electronic contact which can be connected to a signal connection of the battery module.

Insbesondere ist das Batteriesystem ein Batteriesystem eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges, wie insbesondere eines Zweirades. Beispielsweise kann das Batteriesystem hierbei Teil eines Fahrzeugrahmens oder eines Sitzes sein. Weiterhin kann das Batteriesystem auch ein Batteriesystem einer Ladestation sein. An dieser Stelle sei angemerkt, dass das Batteriesystem einer Ladestation insbesondere autark, d.h. unabhängig von einem Fahrzeug, ausgebildet sein kann.In particular, the battery system is a battery system of an electrically driven vehicle, such as a two-wheeler in particular. For example, the battery system can be part of a vehicle frame or a seat. Furthermore, the battery system can also be a battery system of a charging station. At this point it should be noted that the battery system of a charging station can be designed in particular to be self-sufficient, i.e. independent of a vehicle.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einem eben beschriebenen Batteriesystem.The subject matter of the present invention is also an electrically driven vehicle with a battery system just described.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zum Betrieb eines eben beschriebenen Batteriesystems. Dabei wird zu einer reversibel ausgebildeten Aufnahme des Batteriemoduls in oder an der Batteriemodulaufnahme eine magnetische Verbindung zwischen dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement ausgebildet oder wird zu einer Entnahme des Batteriemoduls von oder aus der Batteriemodulaufnahme eine magnetische Verbindung zwischen dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement getrennt.The subject matter of the present invention is also a method for operating a battery system just described. In this case, a magnetic connection is formed between the first connecting element and the second connecting element for a reversible mounting of the battery module in or on the battery module mounting, or a magnetic connection between the first connecting element and the second connecting element is separated for removing the battery module from or from the battery module mounting .

Figurenlistecharacter list

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es zeigt:

  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Batteriesystems,
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Batteriesystems und
  • 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Batteriesystems.
It shows:
  • 1 a first embodiment of a battery system according to the invention,
  • 2 a second embodiment of a battery system according to the invention and
  • 3 a third exemplary embodiment of a battery system according to the invention.

Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 1.The 1 shows a first exemplary embodiment of a battery system 1 according to the invention.

Das Batteriesystem 1 umfasst ein Batteriemodul 2 und eine Batteriemodulaufnahme 3.The battery system 1 comprises a battery module 2 and a battery module holder 3.

Dabei ist das Batteriemodul 2 in oder an der Batteriemodulaufnahme 3 elektrisch und mechanisch reversibel aufnehmbar.The battery module 2 can be electrically and mechanically reversibly accommodated in or on the battery module receptacle 3 .

Zur Ausbildung einer elektrischen und mechanischen Verbindung weist die Batteriemodulaufnahme 3 ein erstes Verbindungselement 4 auf und weist das Batteriemodul 2 ein zweites Verbindungselement 5 auf. Insbesondere ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 das erste Verbindungselement 4 als permanenter Magnet 7 ausgebildet, welcher dauerhaft einen ersten magnetischen Pol 71, wie insbesondere einen magnetischen Nordpol, und welcher dauerhaft einen zweiten magnetischen Pol 72, wie insbesondere einen magnetischen Südpol, aufweist.In order to form an electrical and mechanical connection, the battery module receptacle 3 has a first connecting element 4 and the battery module 2 has a second connecting element 5 . In particular, in the embodiment according to 1 the first connecting element 4 is designed as a permanent magnet 7, which permanently has a first magnetic pole 71, such as in particular a magnetic north pole, and which permanently has a second magnetic pole 72, such as in particular a magnetic south pole.

Insbesondere ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 das zweite Verbindungselement 5 als elektrischer Magnet 8 ausgebildet, welcher zeitlich begrenzbar einen ersten magnetischen Pol 81, wie insbesondere einen magnetischen Nordpol, und welcher zeitlich begrenzbar einen zweiten magnetischen 82, wie insbesondere einen magnetischen Südpol, aufweist.In particular, in the embodiment according to 1 the second connecting element 5 is designed as an electric magnet 8, which has a first magnetic pole 81, such as in particular a magnetic north pole, which can be limited in time, and which has a second magnetic pole 82, such as in particular a magnetic south pole, which can be limited in time.

Aus der 1 ist dabei zu erkennen, dass sich der erste magnetische Pol 71 des permanenten Magneten 7 und der zweite magnetische Pol 82 des elektrischen Magneten 8 magnetisch anziehen.From the 1 it can be seen that the first magnetic pole 71 of the permanent magnet 7 and the second magnetic pole 82 of the electric magnet 8 attract each other magnetically.

Zu einer reversibel ausgebildeten Aufnahme des Batteriemoduls 2 in oder an der Batteriemodulaufnahme 3 ist eine magnetische Verbindung 6 zwischen dem ersten Verbindungselement 4 und dem zweiten Verbindungselement 5 ausbildbar.A magnetic connection 6 can be formed between the first connecting element 4 and the second connecting element 5 for a reversible mounting of the battery module 2 in or on the battery module mounting 3 .

Die magnetische Verbindung 6 ist hierdurch durch Pfeile gekennzeichnet.The magnetic connection 6 is characterized by arrows.

Grundsätzlich weist also eine Kontaktfläche 40 des ersten Verbindungselements 4 eine erste magnetische Polung 71 auf und weist eine Kontaktfläche 50 des zweiten Verbindungselements eine zweite magnetische Polung 82 auf.In principle, therefore, a contact surface 40 of the first connecting element 4 has a first magnetic polarity 71 and a contact surface 50 of the second connecting element has a second magnetic polarity 82 .

An dieser Stelle sei angemerkt, dass selbstverständlich auch die magnetischen Pollungen umgekehrt sein können, sodass ein magnetischer Südpol 72 des ersten Verbindungselements 4 und ein magnetischer Nordpol 81 des zweiten Verbindungselements 5 magnetisch anziehend angeordnet sind.At this point it should be noted that the magnetic poles can of course also be reversed, so that a magnetic south pole 72 of the first connecting element 4 and a magnetic north pole 81 of the second connecting element 5 are arranged in a magnetically attractive manner.

Aus der 1 ist weiterhin zu erkennen, dass ein elektrischer Strom 9, welcher durch eine anliegende Spannung des Batteriemoduls 2 bewirkt ist, den elektrischen Magneten 8 des ersten Verbindungselements 5 ausbildet.From the 1 It can also be seen that an electric current 9, which is caused by an applied voltage of the battery module 2, forms the electric magnet 8 of the first connecting element 5.

Dabei ist der elektrische Strom 9 in der Art umkehrbar, dass bei einer ersten Richtung des elektrischen Stroms 9, welche in der 1 gezeigt ist, das erste Verbindungselement 4 und das zweite Verbindungselement 5 anziehend ausgebildet sind. Weiterhin sind bei einer in der 1 nicht gezeigten zweiten Richtung des elektrischen Stroms 9 das erste Verbindungselement 4 und das zweite Verbindungselement 5 abstoßend ausgebildet.The electric current 9 can be reversed in such a way that in a first direction of the electric current 9, which is in the 1 is shown, the first connecting element 4 and the second connecting element 5 are designed to attract. Furthermore, at one in the 1 not shown second direction of the electric current 9, the first connecting element 4 and the second connecting element 5 formed repellent.

Ferner weist das Batteriesystem 1 eine Steuerungseinheit 10 auf, welche ausgebildet ist die Richtung des elektrischen Stroms 9 zu regeln.Furthermore, the battery system 1 has a control unit 10 which is designed to regulate the direction of the electric current 9 .

Die Batteriemodulaufnahme 3 weist weiterhin einen ersten elektrischen Kontakt 13 auf, welcher elektrisch leitend mit einem ersten Spannungsabgriff 12 des Batteriemoduls 2 verbindbar ist und einen zweiten elektrischen Kontakt 15, welcher elektrisch leitend mit einem zweiten Spannungsabgriff 14 des Batteriemoduls 2 verbindbar ist.The battery module receptacle 3 also has a first electrical contact 13 which can be electrically connected to a first voltage tap 12 of the battery module 2 and a second electrical contact 15 which can be electrically connected to a second voltage tap 14 of the battery module 2 .

Weiterhin weist die Batteriemodulaufnahme 3 einen elektronischen Kontakt 17 auf, welcher mit einem Signalanschluss 16 des Batteriemoduls 2 verbindbar ist.Furthermore, the battery module receptacle 3 has an electronic contact 17 which can be connected to a signal connection 16 of the battery module 2 .

Die 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 1.The 2 shows a second exemplary embodiment of a battery system 1 according to the invention.

Die in der 2 gezeigte zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batteriesystems 1 unterscheidet sich von der in der 1 gezeigten ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batteriesystems 1 dadurch, dass das zweite Verbindungselement 5 neben dem elektrischen Magneten 8 auch einen permanenten Magneten 7 aufweist.The one in the 2 shown second embodiment of the battery system 1 according to the invention differs from that in FIG 1 shown first embodiment of the battery system 1 according to the invention in that the second connecting element 5 also has a permanent magnet 7 in addition to the electric magnet 8 .

Die 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 1.The 3 shows a third exemplary embodiment of a battery system 1 according to the invention.

Die in der 3 gezeigte dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batteriesystem 1 unterscheidet sich von den in den 1 und 2 gezeigten ersten und zweiten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Batteriesystems 1 dadurch, dass das zweite Verbindungselement 4 lediglich aus einem metallischen Material 10 und insbesondere als metallische Platte 100 ausgebildet ist. Hierdurch ist zum Entfernen des Batteriemoduls 2 eine Kraft F erforderlich.The one in the 3 shown third embodiment of the battery system 1 according to the invention differs from that in FIGS 1 and 2 shown first and second embodiments of the battery system 1 according to the invention in that the second connecting element 4 is formed only from a metallic material 10 and in particular as a metallic plate 100. As a result, a force F is required to remove the battery module 2 .

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • US 2010/0112843 [0004]US2010/0112843 [0004]
  • US 2013/0269261 [0004]US2013/0269261 [0004]

Claims (13)

Batteriesystem umfassend ein Batteriemodul (2) und eine Batteriemodulaufnahme (3), in oder an welcher das Batteriemodul (2) elektrisch und mechanisch reversibel aufnehmbar ist, wobei zur Ausbildung einer elektrischen und mechanischen Verbindung die Batteriemodulaufnahme (3) ein erstes Verbindungselement (4) aufweist und das Batteriemodul (2) ein zweites Verbindungselement (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer reversibel ausgebildeten Aufnahme des Batteriemoduls (2) in oder an der Batteriemodulaufnahme (3) eine magnetische Verbindung (6) zwischen dem ersten Verbindungselement (4) und dem zweiten Verbindungselement (5) ausbildbar ist.Battery system comprising a battery module (2) and a battery module receptacle (3) in or on which the battery module (2) can be electrically and mechanically reversibly accommodated, the battery module receptacle (3) having a first connecting element (4) to form an electrical and mechanical connection and the battery module (2) has a second connecting element (5), characterized in that a magnetic connection (6) between the first connecting element (4) and the second connecting element (5) can be formed. Batteriesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (4) und/oder das zweite Verbindungselement (5) als permanenter Magnet (7) und/oder elektrischer Magnet (8) ausgebildet sind.battery system claim 1 , characterized in that the first connecting element (4) and / or the second connecting element (5) are designed as a permanent magnet (7) and / or electric magnet (8). Batteriesystem nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (4) und/oder das zweite Verbindungselement (5) aus einem metallischen Material (10) ausgebildet sind, insbesondere als metallische Platte (100) ausgebildet sind.Battery system according to any of the previous ones Claims 1 until 2 , characterized in that the first connecting element (4) and / or the second connecting element (5) are formed from a metallic material (10), in particular as a metallic plate (100) are formed. Batteriesystem nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktfläche (40) des ersten Verbindungselements (4) eine erste magnetische Polung (71, 72) aufweist und dass eine Kontaktfläche (50) des zweiten Verbindungselements (5) eine zweite magnetische Polung (82, 81) aufweist.Battery system according to any of the previous ones Claims 1 until 3 , characterized in that a contact surface (40) of the first connecting element (4) has a first magnetic polarity (71, 72) and that a contact surface (50) of the second connecting element (5) has a second magnetic polarity (82, 81). Batteriesystem nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch eine anliegende Spannung des Batteriemoduls (2) bewirkter elektrischer Strom (9) einen elektrischen Magneten (8) des ersten Verbindungselements (4) und/oder des zweiten Verbindungselements (5) ausbildet.Battery system according to any of the previous ones Claims 1 until 4 , characterized in that an electric current (9) caused by an applied voltage of the battery module (2) forms an electric magnet (8) of the first connecting element (4) and/or the second connecting element (5). Batteriesystem nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Strom (9) in der Art umkehrbar ist, dass bei einer ersten Richtung des elektrischen Stroms (9) das erste Verbindungselement (4) und das zweite Verbindungselement (5) anziehend ausgebildet sind und dass bei einer zweiten Richtung des elektrischen Stroms (9) das erste Verbindungselement (4) und das zweite Verbindungselement (5) abstoßend ausgebildet sind.Battery system according to any of the previous ones Claims 1 until 5 , characterized in that the electric current (9) is reversible in such a way that in a first direction of the electric current (9) the first connecting element (4) and the second connecting element (5) are formed attractive and that in a second direction of the electric current (9), the first connecting element (4) and the second connecting element (5) are designed to be repellent. Batteriesystem nach dem vorherigen Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriesystem (1) eine Steuerungseinheit (10) aufweist, welche ausgebildet ist, die Richtung des elektrischen Stroms (9) zu regeln.Battery system after the previous one claim 6 , characterized in that the battery system (1) has a control unit (10) which is designed to regulate the direction of the electric current (9). Batteriesystem nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriemodulaufnahme (3) einen ersten elektrischen Kontakt (13) aufweist, welcher elektrisch leitend mit einem ersten Spannungsabgriff (12) des Batteriemoduls (2) verbindbar ist und dass die Batteriemodulaufnahme (3) einen zweiten elektrischen Kontakt (15) aufweist, welcher elektrisch leitend mit einem zweiten Spannungsabgriff (14) des Batteriemoduls (2) verbindbar ist.Battery system according to any of the previous ones Claims 1 until 7 , characterized in that the battery module receptacle (3) has a first electrical contact (13) which is electrically conductively connectable to a first voltage tap (12) of the battery module (2) and that the battery module receptacle (3) has a second electrical contact (15) has, which is electrically conductively connected to a second voltage tap (14) of the battery module (2). Batteriesystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriemodulaufnahme (3) einen elektronischen Kontakt (17) aufweist, welcher mit einem Signalanschluss (16) des Batteriemoduls (2) verbindbar ist.Battery system according to one of the preceding claims, characterized in that the battery module receptacle (3) has an electronic contact (17) which can be connected to a signal connection (16) of the battery module (2). Batteriesystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriesystem (1) ein Batteriesystem (1) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges, insbesondere eines Zweirades, ist oder dass das Batteriesystem (1) ein Batteriesystem (1) einer Ladestation ist.Battery system according to one of the preceding claims, characterized in that the battery system (1) is a battery system (1) of an electrically driven vehicle, in particular a bicycle, or that the battery system (1) is a battery system (1) of a charging station. Batteriesystem nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodul (2) in die Batteriemodulaufnahme (3) einsteckbar ausgebildet ist.Battery system according to the preceding claim, characterized in that the battery module (2) is designed so that it can be plugged into the battery module receptacle (3). Elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einem Batteriesystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Electrically driven vehicle with a battery system (1) according to one of the preceding claims. Verfahren zum Betrieb eines Batteriesystems (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer reversibel ausgebildeten Aufnahme des Batteriemoduls (2) in oder an der Batteriemodulaufnahme (3) eine magnetische Verbindung (6) zwischen dem ersten Verbindungselement (4) und dem zweiten Verbindungselement (5) ausgebildet wird oder dass zu einer Entnahme des Batteriemoduls (2) von oder aus der Batteriemodulaufnahme (3) eine magnetische Verbindung (6) zwischen dem ersten Verbindungselement (4) und dem zweiten Verbindungselement (5) getrennt wird.Method for operating a battery system (1) according to one of the preceding Claims 1 until 11 , characterized in that a magnetic connection (6) is formed between the first connecting element (4) and the second connecting element (5) for a reversible mounting of the battery module (2) in or on the battery module mounting (3) or that for removal of the battery module (2) from or out of the battery module holder (3) a magnetic connection (6) between the first connecting element (4) and the second connecting element (5) is separated.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100112843A1 (en) 2008-09-19 2010-05-06 Yoav Heichal System for Electrically Connecting Batteries to Electric Vehicles
US20130190759A1 (en) 2012-01-25 2013-07-25 Tyco Healthcare Group Lp Portable Surgical Instrument
US20130269261A1 (en) 2011-03-24 2013-10-17 Correlated Magnetics Research, Llc. Detachable Cover System
US20140220403A1 (en) 2013-02-05 2014-08-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack assembly and electronic device having the same
DE112018003164T5 (en) 2017-07-19 2020-03-12 Ford Global Technologies, Llc REPLACEABLE BATTERY SYSTEM

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007031008A1 (en) * 2007-07-04 2009-01-08 Braun Gmbh Device with electrical device and charging station
DE102014215299A1 (en) * 2014-08-04 2016-02-04 Robert Bosch Gmbh Method for the contactless charging or discharging of a battery-powered object
DE102019121030A1 (en) * 2019-08-05 2021-02-11 Weber Automation GmbH & Co. KG Device and method for receiving at least one at least partially magnetic or magnetizable object, in particular magnetic gripper for receiving at least one battery cell, as well as industrial robots

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100112843A1 (en) 2008-09-19 2010-05-06 Yoav Heichal System for Electrically Connecting Batteries to Electric Vehicles
US20130269261A1 (en) 2011-03-24 2013-10-17 Correlated Magnetics Research, Llc. Detachable Cover System
US20130190759A1 (en) 2012-01-25 2013-07-25 Tyco Healthcare Group Lp Portable Surgical Instrument
US20140220403A1 (en) 2013-02-05 2014-08-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack assembly and electronic device having the same
DE112018003164T5 (en) 2017-07-19 2020-03-12 Ford Global Technologies, Llc REPLACEABLE BATTERY SYSTEM

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