DE102022112585B3 - BATTERY FOR A MOTOR VEHICLE AND MOTOR VEHICLE - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (1) für ein Kraftfahrzeug (2) und ein Kraftfahrzeug (2), das die Batterie (1) umfasst. Die Batterie (1) weist ein erstes elektrisches Speichermodul (3) auf, das dazu eingerichtet ist, stationär im Kraftfahrzeug (2) mit dessen Bordnetz (10) elektrisch verbunden zu werden, und ein zweites elektrisches Speichermodul (4). Weiter umfasst die Batterie (1) eine Temperierungseinrichtung (15), die zum Temperieren des ersten Speichermoduls (3) einen ersten Temperierungszweig (18) aufweist. Die Batterie (1) ist zwischen einem Kopplungszustand, in dem die Speichermodule (3, 4) elektrisch miteinander gekoppelt sind, und einem Entkopplungszustand, in dem die Speichermodule (3, 4) elektrisch voneinander entkoppelt sind, verstellbar. Das zweite Speichermodul (4) weist eine Ladeeinrichtung (12) auf, über welche es im Entkopplungszustand separat vom ersten Speichermodul (3) elektrisch geladen werden kann.The invention relates to a battery (1) for a motor vehicle (2) and a motor vehicle (2) which includes the battery (1). The battery (1) has a first electrical storage module (3), which is designed to be electrically connected to the vehicle's on-board electrical system (10) in a stationary manner in the motor vehicle (2), and a second electrical storage module (4). The battery (1) further comprises a temperature control device (15), which has a first temperature control branch (18) for temperature control of the first storage module (3). The battery (1) can be adjusted between a coupling state in which the storage modules (3, 4) are electrically coupled to one another and a decoupling state in which the storage modules (3, 4) are electrically decoupled from one another. The second storage module (4) has a charging device (12) via which it can be electrically charged separately from the first storage module (3) in the decoupling state.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie, insbesondere Traktionsbatterie, für ein Kraftfahrzeug. Zudem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, der mit einer solchen Batterie ausgerüstet bzw. ausgestattet ist. Überdies betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Laden einer solchen Batterie.The invention relates to a battery, in particular a traction battery, for a motor vehicle. In addition, the invention relates to a motor vehicle, in particular a passenger car, which is equipped or equipped with such a battery. Furthermore, the invention relates to a method for charging such a battery.

Bei den aktuellen Bestrebungen, den Individual- und Gewerbeverkehr immer weiter zu elektrifizieren, besteht unter anderem die Herausforderung, eine Kraftfahrzeugbatterie für deren besonders effizienten Betrieb (das heißt Lade- und Entladebetrieb) zu temperieren, also auf eine besonders vorteilhafte Betriebstemperatur zu bringen und/oder auf der Betriebstemperatur zu halten. Demnach besteht der Bedarf, die Kraftfahrzeugbatterie einerseits zu kühlen, etwa im Sommer bzw. bei Einsatz in Gebieten mit besonders heißem Klima, und andererseits zu erwärmen, etwa im Winter bzw. bei Einsatz in Gebieten mit besonders kaltem Klima. Dies ist an Bord des Kraftfahrzeugs mit einem Energieeinsatz verbunden, insbesondere wird die zum Temperieren der Batterie eingesetzte Energie in Form von elektrischer Energie aus der Batterie entnommen. Diese Energie, die durch ein Temperierungssystem genutzt wird, steht dann nicht für eine elektrische Fahrreichweite zur Verfügung. Wird die Batterie nicht temperiert, kann die Batterie nur mit einem besonders niedrigen Wirkungsrad entladen werden (beispielsweise in einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs) und nur mit einem besonders niedrigen Wirkungsgrad geladen werden (zum Beispiel am Ladegerät oder in einem Rekuperationsbetrieb des Kraftfahrzeugs). Zudem unterliegen Batteriezellen der Batterie einem erhöhten Verschleiß, wenn sie entladen/geladen werden, während die Batterie nicht die erwünschte Betriebstemperatur hat. Ein Kühlungsbedarf für die Batterie resultiert des Weiteren daraus, dass die Batteriezellen unter dem Laden bzw. Entladen Wärme abgeben.In the current efforts to further electrify private and commercial transport, there is, among other things, the challenge of tempering a motor vehicle battery for particularly efficient operation (i.e. charging and discharging operation), i.e. bringing it to a particularly advantageous operating temperature and/or to keep it at operating temperature. Accordingly, there is a need to cool the motor vehicle battery on the one hand, for example in summer or when used in areas with a particularly hot climate, and on the other hand to warm it, for example in winter or when used in areas with a particularly cold climate. This involves the use of energy on board the motor vehicle; in particular, the energy used to control the temperature of the battery is taken from the battery in the form of electrical energy. This energy, which is used by a temperature control system, is then not available for an electric driving range. If the battery is not tempered, the battery can only be discharged with a particularly low efficiency (for example when the motor vehicle is driving) and can only be charged with a particularly low efficiency (for example on the charger or in a recuperation mode of the motor vehicle). In addition, battery cells of the battery are subject to increased wear if they are discharged/charged while the battery is not at the desired operating temperature. A need for cooling for the battery also results from the fact that the battery cells give off heat during charging or discharging.

Die DE 10 2020 133 971 A1 schlägt ein System zur Energieversorgung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs vor. Das System umfasst eine Leistungselektronik zum Steuern eines Elektromotors des Fahrzeugs, eine fest eingebaute Batterie, eine wechselbare Batterie, einen Speicher zur Ablage von aktuellen und/oder historischen Temperaturdaten und ein Schaltwerk zum Verbinden der fest eingebauten Batterie und der wechselbaren Batterie mit der Leistungselektronik. Das Schaltwerk umfasst die folgenden Schaltzustände:

  • - einen ersten Schaltzustand, bei dem die fest eingebaute Batterie mit der Leistungselektronik verbunden ist,
  • - einen zweiten Schaltzustand, bei dem die wechselbare Batterie mit der Leistungselektronik verbunden ist, und
  • - einen dritten Schaltzustand, bei dem die fest eingebaute Batterie und die wechselbare Batterie mit der Leistungselektronik verbunden sind.
Der erste oder der zweite oder der dritte Schaltzustand wird in Abhängigkeit vom Inhalt des Speichers gewählt.The DE 10 2020 133 971 A1 proposes a system for supplying energy to an electrically powered vehicle. The system includes power electronics for controlling an electric motor of the vehicle, a permanently installed battery, a replaceable battery, a memory for storing current and/or historical temperature data and a switching mechanism for connecting the permanently installed battery and the replaceable battery to the power electronics. The rear derailleur includes the following switching states:
  • - a first switching state in which the permanently installed battery is connected to the power electronics,
  • - a second switching state in which the replaceable battery is connected to the power electronics, and
  • - a third switching state in which the permanently installed battery and the replaceable battery are connected to the power electronics.
The first or the second or the third switching state is selected depending on the contents of the memory.

Des Weiteren offenbart die DE 10 2011 118 976 A1 ein Kraftfahrzeug, das mit einer elektrischen Antriebsvorrichtung und einer Fahrzeugbatterie zum Bereitstellen einer elektrischen Spannung für die elektrische Antriebsvorrichtung ausgerüstet ist. Eine elektrische Anschlusseinrichtung des Kraftfahrzeugs ist zum Anschließen einer Reservebatterie mit einer gegenüber der Fahrzeugbatterie geringeren Batteriekapazität zum Versorgen der Antriebsvorrichtung mit elektrischer Energie ausgebildet.Furthermore, the reveals DE 10 2011 118 976 A1 a motor vehicle equipped with an electric drive device and a vehicle battery for providing an electrical voltage for the electric drive device. An electrical connection device of the motor vehicle is designed to connect a reserve battery with a lower battery capacity than the vehicle battery for supplying the drive device with electrical energy.

In der WO 2016/ 034 050 A1 ist ein Wechselbatteriesystem offenbart, bei dem an Energieversorgungsstationen ein Batteriepack eines Kraftfahrzeugs gegen ein anderes Batteriepack ersetzt wird. Das elektrische Laden der Batteriepacks erfolgt an den Energieversorgungsstationen.WO 2016/034 050 A1 discloses a replaceable battery system in which a battery pack of a motor vehicle is replaced by another battery pack at energy supply stations. The battery packs are electrically charged at the energy supply stations.

Weiters zeigt die DE 10 2019 113 137 A1 ein Energieversorgungssystem für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug. Das Energieversorgungssystem umfasst eine Leistungselektronik zum Steuern eines Elektromotors für den Antrieb des Kraftfahrzeugs, ein in dem Kraftfahrzeug fest verbautes Batteriemodul zum Liefern von elektrischer Energie zum Betreiben des Elektromotors, einen Anschluss für zumindest ein manuell wechselbares Batteriemodul zum Liefern von elektrischer Energie zum Betreiben des Elektromotors und ein Schaltwerk, welches die Leistungselektronik mit dem fest verbauten Batteriemodul und dem Anschluss für zumindest ein manuell wechselbares Batteriemodul verbindet. Das Schaltwerk ist dazu ausgestaltet, Energie zum Betreiben und/oder Antreiben des Fahrzeugs in Abhängigkeit von seinem Schaltzustand selektiv und exklusiv aus dem zumindest einen fest verbauten Batteriemodul oder dem zumindest einen manuell wechselbaren Batteriemodul über die Leistungselektronik an den Elektromotor und/oder einen anderen Verbraucher bereitzustellen.Furthermore, it shows DE 10 2019 113 137 A1 an energy supply system for an electrically powered motor vehicle. The energy supply system includes power electronics for controlling an electric motor for driving the motor vehicle, a battery module permanently installed in the motor vehicle for supplying electrical energy for operating the electric motor, a connection for at least one manually replaceable battery module for supplying electrical energy for operating the electric motor and a switching mechanism that connects the power electronics with the permanently installed battery module and the connection for at least one manually replaceable battery module. The switching mechanism is designed to provide energy for operating and/or driving the vehicle, depending on its switching state, selectively and exclusively from the at least one permanently installed battery module or the at least one manually replaceable battery module via the power electronics to the electric motor and/or another consumer .

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, eine Batterie eines reinelektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs besonders effizient zu temperieren.It is the object of the invention to create a possibility of particularly efficiently controlling the temperature of a battery of a purely electrically powered motor vehicle.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart. Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen, die im Rahmen der Beschreibung für einen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche dargelegt sind, sind zumindest analog als Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen des jeweiligen Gegenstands der anderen unabhängigen Ansprüche sowie jeder möglichen Kombination der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche, gegebenenfalls in Verbindung mit einem oder mehr der Unteransprüche, anzusehen.This task is solved by the subject matter of the independent patent claims. More Possible embodiments of the invention are disclosed in the subclaims, the description and the figures. Features, advantages and possible configurations set out in the description for one of the subject matter of the independent claims are at least analogous to the features, advantages and possible embodiments of the respective subject matter of the other independent claims and any possible combination of the subject matter of the independent claims, if applicable in conjunction with one or more of the subclaims.

In einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Batterie, also ein Akkumulator bzw. eine Sekundärbatterie, für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Die Batterie weist ein erstes elektrisches Speichermodul und ein zweites elektrisches Speichermodul auf.In a first aspect of the invention, a battery, i.e. an accumulator or a secondary battery, is proposed for a motor vehicle. The battery has a first electrical storage module and a second electrical storage module.

Bei der erfindungsgemäßen Batterie ist des Weiteren vorgesehen, dass das erste elektrische Speichermodul dazu eingerichtet ist, stationär im Kraftfahrzeug mit dessen Bordnetz elektrisch verbunden zu werden. Da also in bestimmungsgemäßer Einbaulage der Batterie durch diese ein Bestandteil des elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs gebildet ist, sind das Bordnetz und das erste Speichermodul elektrisch miteinander kontaktiert, sobald die Batterie in bestimmungsgemäßer Einbaulage in das Kraftfahrzeug integriert ist und mit dessen Bordnetz elektrisch kontaktiert ist. Die Batterie ist also dazu eingerichtet, in bestimmungsgemäßer Einbaulage dem Bordnetz elektrische Betriebsenergie für das Kraftfahrzeug bereitzustellen. Zudem ist die Batterie in deren bestimmungsgemäßer Einbaulage dazu eingerichtet, im Rekuperationsbetrieb des Kraftfahrzeugs elektrische Energie aufzunehmen.In the battery according to the invention it is further provided that the first electrical storage module is set up to be electrically connected to the vehicle's electrical system in a stationary manner in the motor vehicle. Since the battery forms a component of the electrically driven motor vehicle when the battery is in the intended installation position, the on-board electrical system and the first storage module are electrically contacted with one another as soon as the battery is integrated into the motor vehicle in the intended installation position and is electrically contacted with its on-board electrical system. The battery is therefore designed to provide electrical operating energy for the motor vehicle to the on-board electrical system when installed in the intended position. In addition, the battery is set up in its intended installation position to absorb electrical energy in the recuperation mode of the motor vehicle.

Die Batterie weist weiter eine Temperierungseinrichtung auf, die zum Temperieren - das heißt zum Kühlen und/oder zum Erwärmen - des ersten Speichermoduls einen ersten Temperierungszweig aufweist. Die Temperierungseinrichtung weist insbesondere eine Kühlfluidbereitstellungseinheit auf, beispielsweise eine Kühlfluidpumpe, sowie ein Rohr- und/oder Schlauchwerk, durch das ein Kühlfluidkreislauf gebildet ist, in den die Kühlfluidbereitstellungseinheit integriert ist. In einem Temperierungsbetrieb der Temperierungseinrichtung wird also mittels der Kühlfluidbereitstellungseinheit bzw. mittels der Kühlfluidpumpe ein Kühlfluid, beispielsweise eine Kühlflüssigkeit, durch den Kühlfluidkreislauf gepumpt, wobei am ersten Temperierungszweig Wärme vom ersten Speichermodul abtransportiert wird. Ferner kann die Temperierungseinrichtung eingesetzt werden, das erste Speichermodul zu erwärmen, wobei dann mittels des durch den Kühlfluidkreislauf zirkulierenden Kühlfluids Wärme zum ersten Speichermodul hin transportiert wird. Insgesamt ist die Temperierungseinrichtung also dazu eingerichtet, das erste Speichermodul auf eine vorteilhafte Betriebstemperatur zu bringen, bei welcher das elektrische Entladen und das elektrische Laden des ersten Speichermodul besonders effizient ablaufen.The battery further has a temperature control device which has a first temperature control branch for temperature control - that is, for cooling and/or for heating - of the first storage module. The temperature control device in particular has a cooling fluid supply unit, for example a cooling fluid pump, as well as a pipe and/or hose system through which a cooling fluid circuit is formed, into which the cooling fluid supply unit is integrated. In a temperature control operation of the temperature control device, a cooling fluid, for example a cooling liquid, is pumped through the cooling fluid circuit by means of the cooling fluid supply unit or by means of the cooling fluid pump, with heat being transported away from the first storage module at the first temperature control branch. Furthermore, the temperature control device can be used to heat the first storage module, heat then being transported to the first storage module by means of the cooling fluid circulating through the cooling fluid circuit. Overall, the temperature control device is therefore set up to bring the first storage module to an advantageous operating temperature at which the electrical discharging and electrical charging of the first storage module occur particularly efficiently.

Es ist des Weiteren vorgesehen, dass die Batterie zwischen einem Kopplungszustand, in dem die Speichermodule elektrisch - und insbesondere mechanisch - miteinander gekoppelt sind, und einem Entkopplungszustand, in dem die Speichermodule elektrisch - und insbesondere mechanisch - voneinander entkoppelt sind, verstellbar ist. Mit anderen Worten sind das erste Speichermodul und das zweite Speichermodul in dem Kopplungszustand zumindest elektrisch miteinander gekoppelt bzw. zumindest elektrisch aneinander angeschlossen, wohingegen im Entkopplungszustand die Speichermodule zumindest elektrisch voneinander getrennt sind. Ausgehend von dem Entkopplungszustand kann die Batterie beispielsweise in den Kopplungszustand verstellt werden, indem das zweite Speichermodul in einem mit dem zweiten Speichermodul korrespondierende Speichermodulaufnahme eingesetzt wird. Es ist denkbar, dass unter dem Einsetzen des zweiten Speichermoduls in dessen Speichermodulaufnahme, wodurch die Speichermodule mechanisch miteinander gekoppelt werden, die Speichermodule elektrisch miteinander verbunden werden. Dementsprechend kann die Batterie in den Entkopplungszustand verstellt werden, indem das zweite Speichermodul aus der Speichermodulaufnahme entnommen bzw. herausgenommen wird. Das bedeutet, dass das zweite Speichermodul insbesondere einen Anteil der Batterie bildet, der aus der restlichen Batterie herausnehmbar ist.It is further provided that the battery is adjustable between a coupling state in which the storage modules are electrically - and in particular mechanically - coupled to one another, and a decoupling state in which the storage modules are electrically - and in particular mechanically - decoupled from one another. In other words, in the coupling state, the first memory module and the second memory module are at least electrically coupled to one another or at least electrically connected to one another, whereas in the decoupling state the memory modules are at least electrically separated from one another. Starting from the decoupling state, the battery can be adjusted to the coupling state, for example, by inserting the second memory module into a memory module receptacle that corresponds to the second memory module. It is conceivable that the memory modules are electrically connected to one another by inserting the second memory module into its memory module receptacle, whereby the memory modules are mechanically coupled to one another. Accordingly, the battery can be adjusted to the decoupling state by removing or removing the second storage module from the storage module receptacle. This means that the second storage module in particular forms a portion of the battery that can be removed from the remaining battery.

Das zweite Speichermodul weist eine Ladeeinrichtung auf, über welche es im Entkopplungszustand der Batterie, das heißt separat vom ersten Speichermodul, elektrisch geladen werden kann. Es ist also zum Laden des zweiten Speichermoduls nicht erforderlich, dass dieses und das erste Speichermodul elektrisch und/oder mechanisch miteinander gekoppelt sind. Stattdessen ist es ermöglicht, unter Umgehung des ersten Speichermoduls das zweite Speichermodul elektrisch zu laden.The second storage module has a charging device via which it can be electrically charged in the decoupling state of the battery, that is, separately from the first storage module. In order to charge the second memory module, it is therefore not necessary for this and the first memory module to be electrically and/or mechanically coupled to one another. Instead, it is possible to electrically charge the second memory module bypassing the first memory module.

Es ist somit ermöglicht, das zweite Speichermodul vom Rest der Batterie, insbesondere vom ersten Speichermodul, elektrisch zu entkoppeln und das zweite Speichermodul unter Umgehung des ersten Speichermoduls zu laden. Dabei ist das Ladegerät insbesondere dazu eingerichtet, das zweite Speichermodul besonders langsam und dadurch schonend zu laden, sodass es nicht zwingend erforderlich ist, das zweite Speichermodul während des Ladens zu temperieren. Insbesondere kann das zweite Speicherelement aus der Batterie bzw. aus dem Kraftfahrzeug (mechanisch) entnommen werden, wodurch das zweite Speichermodul von dem im Kraftfahrzeug fest verbauten, ersten Speichermodul mechanisch und elektrisch abgekoppelt wird. Das zweite Speichermodul kann dann abseits des Kraftfahrzeugs bzw. abseits der Batterie separat elektrisch geladen werden, beispielsweise am Arbeitsplatz eines Nutzers der Batterie bzw. des mit der Batterie ausgestatteten Kraftfahrzeug. Ein Laden des zweiten Speichermoduls kann vorzugsweise während einer Arbeitszeit des Nutzers erfolgen. Es besteht also für den Nutzer die Möglichkeit, während sowieso nicht mit dem Kraftfahrzeug gefahren wird, die Batterie zumindest teilweise zu laden, indem das zweite Speichermodul geladen wird. Der Nutzer kann beispielsweise das zweite Speichermodul während seiner Arbeitszeit so weit elektrisch laden, dass das Kraftfahrzeug bei miteinander gekoppelten Speichermodulen eine reinelektrische Fahrreichweite bereitstellt, die ausreichend ist, um zur Wohnadresse des Nutzers zu fahren. An seiner Wohnadresse kann der Nutzer den Vorgang analog wiederholen, indem er die Batterie in den Entkopplungszustand verstellt und das zweite Speichermodul zu Hause auflädt, beispielsweise über Nacht. Es ist insbesondere vorgesehen, dass eine Strecke zwischen Wohnadresse und Arbeitsstelle des Nutzers lediglich unter Ausnutzung einer in dem zweite Speichermodul gespeicherten Energiemenge erfolgt. Indem hauptsächlich lediglich ein Teil der gesamten Batterie, nämlich das zweite Speichermodul, geladen und entladen wird, gestaltet sich das Laden der Batterie für den Nutzer besonders einfach und/oder aufwandsarm. Zudem wird das erste Speichermodul, bei welchem es sich um ein Hauptbatteriemodul der Batterie handeln kann, geschont, da es weit weniger Ladezyklen unterworfen wird als das zweite Speichermodul. Es kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass das erste Speichermodul nur dann vollständig geladen wird, wenn beabsichtigt ist, mit dem Kraftfahrzeug eine besonders lange Strecke zurückzulegen.It is therefore possible to electrically decouple the second storage module from the rest of the battery, in particular from the first storage module, and to charge the second storage module bypassing the first storage module. The charger is in particular set up to charge the second storage module particularly slowly and therefore gently, so that it is not absolutely necessary to control the temperature of the second storage module during charging. In particular, the second storage element can be removed (mechanically) from the battery or from the motor vehicle, whereby the second memory module is mechanically and electrically decoupled from the first memory module permanently installed in the motor vehicle. The second storage module can then be charged separately electrically away from the motor vehicle or away from the battery, for example at the workplace of a user of the battery or the motor vehicle equipped with the battery. The second storage module can preferably be loaded during the user's working time. There is therefore the possibility for the user to at least partially charge the battery by charging the second storage module while the motor vehicle is not being driven anyway. For example, the user can electrically charge the second storage module during his working time to such an extent that the motor vehicle, when the storage modules are coupled to one another, provides a purely electric driving range that is sufficient to drive to the user's home address. At his home address, the user can repeat the process analogously by setting the battery to the decoupling state and charging the second storage module at home, for example overnight. In particular, it is provided that a route between the user's home address and the workplace only takes place using an amount of energy stored in the second storage module. Since only a part of the entire battery, namely the second storage module, is charged and discharged, charging the battery is particularly easy and/or requires little effort for the user. In addition, the first storage module, which can be a main battery module of the battery, is protected because it is subjected to far fewer charging cycles than the second storage module. For example, it can be provided that the first memory module is only fully charged if the intention is to travel a particularly long distance with the motor vehicle.

Zudem weist die Temperierungseinrichtung zum Temperieren des zweiten Speichermoduls einen zweiten Temperierungszweig auf. Der zweite Temperierungszweig kann beispielsweise in das zweite Speichermodul integriert sein. Mit anderen Worten verbleibt der zweite Temperierungszweig im Kopplungszustand der Batterie und im Entkopplungszustand der Batterie im zweiten Speichermodul. Beim Entkoppeln des zweiten Speichermoduls wird dann der zweite Temperierungszweig von der restlichen Temperierungseinrichtung, insbesondere von der Kühlfluidbereitstellungseinheit der Temperierungseinheit, entkoppelt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der zweite Temperierungszweig im Kopplungszustand und im Entkopplungszustand mit der Kühlfluidbereitstellungseinheit gekoppelt bleibt, wobei dann beim Verstellen der Batterie in den Entkopplungszustand das zweite Speichermodul und der zweite Temperierungszweig voneinander entkoppelt werden. Wie bereits im Zusammenhang mit dem ersten Speichermodul beschrieben, ist es mittels der Temperierungseinrichtung dann möglich, das zweite Speichermodul auf die bevorzugte Betriebstemperatur zu bringen, wodurch ein Entladen und ein Laden des Energiespeichermoduls besonders effizient ablaufen.In addition, the temperature control device for temperature control of the second storage module has a second temperature control branch. The second temperature control branch can, for example, be integrated into the second storage module. In other words, the second temperature control branch remains in the coupled state of the battery and in the uncoupled state of the battery in the second storage module. When decoupling the second storage module, the second temperature control branch is then decoupled from the remaining temperature control device, in particular from the cooling fluid supply unit of the temperature control unit. Alternatively, it can be provided that the second temperature control branch remains coupled to the cooling fluid supply unit in the coupling state and in the decoupling state, the second storage module and the second temperature control branch then being decoupled from one another when the battery is moved to the decoupling state. As already described in connection with the first storage module, it is then possible by means of the temperature control device to bring the second storage module to the preferred operating temperature, whereby discharging and charging of the energy storage module occur particularly efficiently.

Es kann bei der Batterie vorgesehen sein, dass die in dem zweite Speichermodul gespeicherte elektrische Energie direkt, das heißt ohne Umweg über das zweite Speichermodul, einem Verbraucher des Kraftfahrzeugs, insbesondere einer elektrischen Antriebsmaschine, bereitgestellt wird. Nach einer weiteren möglichen Ausführungsform weist die Batterie einen Betriebsmodus auf, in dem im Kopplungszustand - das heißt bei miteinander zumindest elektrisch gekoppelten Speichermodulen - dem ersten Speichermodul elektrische Ladeenergie aus dem zweiten Speichermodul zugestellt wird. Anders ausgedrückt: das erste Speichermodul wird mittels des zweiten Speichermoduls elektrisch geladen. Das bedeutet, dass auf die in dem zweiten Speichermodul gespeicherte elektrische Energie zum Fahren mit dem Kraftfahrzeug zurückgegriffen wird, indem die im zweiten Speichermodul gespeicherte Energiemenge zumindest teilweise in das erste Speichermodul transferiert wird, wobei dann mittels des ersten Speichermoduls der Verbraucher bzw. die elektrische Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs angetrieben wird. Wird die Batterie in den Kopplungszustand versetzt, indem die Speichermodule elektrisch miteinander gekoppelt werden, ist insbesondere vorgesehen, dass mittels der Temperierungseinrichtung das erste Speichermodul auf die bevorzugte Betriebstemperatur gebracht wird, sodass das Laden des ersten Speichermoduls besonders effizient vonstattengeht.It can be provided in the battery that the electrical energy stored in the second storage module is provided directly, that is to say without detour via the second storage module, to a consumer of the motor vehicle, in particular an electric drive machine. According to a further possible embodiment, the battery has an operating mode in which, in the coupling state - that is, when storage modules are at least electrically coupled to one another - the first storage module is supplied with electrical charging energy from the second storage module. In other words: the first storage module is electrically charged using the second storage module. This means that the electrical energy stored in the second storage module is used for driving the motor vehicle by at least partially transferring the amount of energy stored in the second storage module into the first storage module, in which case the consumer or the electric drive machine is then controlled by means of the first storage module of the motor vehicle is driven. If the battery is placed in the coupling state by electrically coupling the storage modules to one another, it is in particular provided that the first storage module is brought to the preferred operating temperature by means of the temperature control device, so that the charging of the first storage module takes place particularly efficiently.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das zweite Speichermodul als ein Energiespeichermodul ausgebildet ist, und das erste Speichermodul als ein Leistungsspeichermodul ausgebildet ist. Hierunter ist zu verstehen, dass das Leistungsspeichermodul - also das erste elektrische Speichermodul - eine geringere elektrische Energiedichte und eine höhere elektrische Leistungsdichte als das Energiespeichermodul - also als das zweite elektrische Speichermodul - aufweist. Mit anderen Worten weist das Energiespeichermodul (das zweite elektrische Speichermodul) eine höhere elektrische Energiedichte und eine niedrigere elektrische Leistungsdichte als das Leistungsspeichermodul (das erste elektrische Speichermodul) auf. Demnach werden hierin die Begriffe „erstes elektrisches Speichermodul“ und „Leistungsspeichermodul“ synonym genutzt. Zudem werden die Begriffe „zweites elektrisches Speichermodul“ und „Energiespeichermodul“ synonym genutzt. Das Energiespeichermodul bzw. das zweite elektrische Speichermodul weist Energiespeichereinheiten auf, die beispielsweise als eine jeweilige Sekundärbatteriezelle ausgeführt sind, insbesondere als Lithium-Eisen-Phosphat-Batteriezellen. Das Leistungsspeichermodul bzw. das erste elektrische Speichermodul weist andere Energiespeichereinheiten, beispielsweise Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid-Batteriezellen und/oder einen elektrischen Superkondensator oder mehr Superkondensatoren, auf. Es handelt sich also bei der hierin beschriebenen Batterie für das Kraftfahrzeug um eine sogenannte Zellmix-Batterie, der der Vorteil innewohnt, dass die Batterie besonders masse- und bauraumeffizient ausgebildet werden kann und dennoch in der Lage ist, eine hohe elektrische Leistung bereitzustellen und/oder aufzunehmen. Hierdurch ist ein Rekuperationswirkungsgrad eines mit einer solchen Batterie ausgerüsteten Kraftfahrzeugs besonders hoch, was sich vorteilhaft auf eine reinelektrisch erzielbare Reichweite auswirkt, insbesondere beim Fahren eines solchen Kraftfahrzeugs im Stop-and-Go-Verkehr, zum Beispiel in einer Stadt. Denn indem die in dem zweiten Speichermodul (Energiespeichermodul) gespeicherte elektrische Energie mittels des ersten Speichermoduls (Leistungsspeichermoduls) an den Verbraucher bzw. die Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs abgegeben wird, lässt sich eine besonders hohe Leistung zum Antreiben bzw. beschleunigen des Kraftfahrzeugs nutzen, da das Leistungsspeichermodul durch dessen geringere elektrische Energiedichte und dessen höhere elektrische Leistungsdichte dazu eingerichtet ist, eine höhere elektrische Leistung abzugeben und/oder aufzunehmen als das Energiespeichermodul. Überdies: Da das Energiespeichermodul eine höhere elektrische Energiedichte und eine niedrigere elektrische Leistungsdichte als das Leistungsspeichermodul aufweist, besteht bei bestimmungsgemäßem Betrieb des Energiespeichermoduls kein Bedarf, es aktiv zu kühlen.In a further possible embodiment it is provided that the second storage module is designed as an energy storage module and the first storage module is designed as a power storage module. This is to be understood as meaning that the power storage module - i.e. the first electrical storage module - has a lower electrical energy density and a higher electrical power density than the energy storage module - i.e. than the second electrical storage module. In other words, the energy storage module (the second electrical storage module) has a higher electrical energy density and a lower electrical power density than the power storage module (the first electrical storage module). Accordingly, the terms “first electrical storage module” and “power storage module” are used synonymously here. In addition, the terms “second electrical storage module” and “energy storage module” are used synonymously. The energy storage module or the second electrical storage module has energy storage units that are designed, for example, as a respective secondary battery cell, in particular as lithium iron phosphate battery cells. The power storage module or the first electrical storage module has other energy storage units, for example lithium-nickel-manganese-cobalt oxide battery cells and/or an electrical supercapacitor or more supercapacitors. The battery for the motor vehicle described here is a so-called cell mix battery, which has the advantage that the battery can be designed to be particularly mass and space efficient and is still able to provide high electrical power and/or to record. As a result, the recuperation efficiency of a motor vehicle equipped with such a battery is particularly high, which has an advantageous effect on the range that can be achieved purely electrically, especially when driving such a motor vehicle in stop-and-go traffic, for example in a city. Because the electrical energy stored in the second storage module (energy storage module) is delivered to the consumer or the drive machine of the motor vehicle by means of the first storage module (power storage module), a particularly high power can be used to drive or accelerate the motor vehicle, since the power storage module Due to its lower electrical energy density and its higher electrical power density, it is designed to emit and/or absorb a higher electrical power than the energy storage module. Furthermore: Since the energy storage module has a higher electrical energy density and a lower electrical power density than the power storage module, there is no need to actively cool it when the energy storage module is operated as intended.

Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Batterie weist deren Energiespeichermodul eine bestimmte Anzahl von Energiespeichereinheiten, beispielsweise Batteriezellen, auf, wobei eine Masse des Energiespeichermoduls einen vorgegebenen Massegrenzwert nicht überschreitet. Insbesondere ist in dieser Ausführungsform vorgesehen, dass ein Volumen des Energiespeichermoduls einen vorgegebenen Volumengrenzwert nicht überschreitet. Dabei ist das Energiespeichermodul derart ausgebildet, dass mittels des Energiespeichermoduls eine vorgegebene elektrische Energiemenge speicherbar ist. Der Massegrenzwert und/oder der Volumengrenzwert ergeben sich beispielsweise durch Randbedingungen, die aufgrund eines Packagings beim Herstellen und/oder Konzeptionieren der Batterie bzw. eines die Batterie aufweisenden Kraftfahrzeugs vorgegeben sind.According to a further possible embodiment of the battery, its energy storage module has a certain number of energy storage units, for example battery cells, with a mass of the energy storage module not exceeding a predetermined mass limit value. In particular, in this embodiment it is provided that a volume of the energy storage module does not exceed a predetermined volume limit. The energy storage module is designed such that a predetermined amount of electrical energy can be stored by means of the energy storage module. The mass limit value and/or the volume limit value result, for example, from boundary conditions that are predetermined due to packaging when producing and/or designing the battery or a motor vehicle having the battery.

Insbesondere ist vorgesehen, dass der Massegrenzwert 10 Kilogramm oder weniger beträgt und/oder dass der Volumengrenzwert 20 Liter oder weniger beträgt. Hierdurch ist das Energiespeichermodul besonders portabel, insbesondere für einen (physiologisch gesunden) Menschen anhebbar und tragbar sowie besonders einfach handhabbar. Zum Kontaktieren des Energiespeichermoduls mit dem Leistungsspeichermodul sowie zum Entkoppeln des Energiespeichermoduls vom Leistungsspeichermodul, beispielsweise zum Herausnehmen/Herausheben des Energiespeichermoduls aus dem Kraftfahrzeug bzw. zum Einsetzen des Energiespeichermoduls in das Kraftfahrzeug, ist so kein Hilfsmittel (also zum Beispiel kein Hebemittel wie ein Kran etc.) erforderlich, und es sind nicht mehrerer Personen zum Heben bzw. Handhaben des Energiespeichermoduls erforderlich.In particular, it is provided that the mass limit is 10 kilograms or less and/or that the volume limit is 20 liters or less. This makes the energy storage module particularly portable, particularly easy for a (physiologically healthy) person to lift and carry, and particularly easy to handle. For contacting the energy storage module with the power storage module and for decoupling the energy storage module from the power storage module, for example for removing/lifting the energy storage module out of the motor vehicle or for inserting the energy storage module into the motor vehicle, there is no aid (i.e. no lifting means such as a crane etc. ) is required and multiple people are not required to lift or handle the energy storage module.

Einer weiteren Ausgestaltung der Batterie zufolge ist die Anzahl der Energiespeichereinheiten bzw. Batteriezellen des Energiespeichermoduls so bestimmt, dass unter Berücksichtigung eines zu erwartenden Energieverbrauchs des Kraftfahrzeugs, das mit der Batterie ausgerüstet ist, damit unter Ausnutzung der in dem Energiespeichermodul gespeicherten vorgegebenen Energiemenge eine vorgegebene Mindeststreckenlänge gefahren werden kann. Beispielsweise ist vorgesehen, dass die vorgegebene Energiemenge so bemessen ist, dass mit dem Kraftfahrzeug lediglich unter Ausnutzung der in dem Energiespeichermodul gespeicherten Energiemenge die Mindeststrecke, also beispielsweise zwischen Arbeitsstelle und Wohnadresse des Nutzers, reinelektrisch gefahren werden kann. Die Mindeststreckenlänge beträgt beispielsweise 25 Kilometer oder mehr. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Anzahl der Energiespeichereinheiten des Energiespeichermoduls so bestimmt ist, dass mittels des Energiespeichermoduls das Leistungsspeichermodul so weit geladen wird, dass mit dem Kraftfahrzeug mindestens 25 Kilometer weit gefahren werden kann.According to a further embodiment of the battery, the number of energy storage units or battery cells of the energy storage module is determined such that, taking into account the expected energy consumption of the motor vehicle that is equipped with the battery, a predetermined minimum distance can be traveled using the predetermined amount of energy stored in the energy storage module can be. For example, it is provided that the predetermined amount of energy is dimensioned such that the motor vehicle can be driven purely electrically over the minimum distance, for example between the user's workplace and home address, using only the amount of energy stored in the energy storage module. The minimum route length is, for example, 25 kilometers or more. In particular, it is provided that the number of energy storage units of the energy storage module is determined such that the power storage module is charged by means of the energy storage module to such an extent that the motor vehicle can be driven at least 25 kilometers.

Eine weitere Ausgestaltung der Batterie sieht vor, dass die Anzahl der Energiespeichereinheiten bzw. Batteriezellen so bestimmt ist, dass das Energiespeichermodul innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer mit der vorgegebenen elektrischen Energiemenge aufgeladen werden kann. Dieser Ausführungsform liegt der Gedanke zugrunde, dass das elektrische Laden der letzten 20 % einer elektrischen Sekundärbatterie bzw. eines elektrischen Akkumulators länger dauert als die zuvor geladenen 80 %. Denn ab einem Ladezustand des elektrischen Akkumulators ab ca. 70 % oder 80 % fließt immer weniger Ladestrom, und zugleich wird die elektrische Batterie stärker erwärmt. Es ist also bevorzugt, die Energiespeichereinheiten des Energiespeichermoduls lediglich teilweise aufzuladen, beispielsweise bis auf 70 % Ladezustand (SoC: State of Charge). Um nun die vorgegebene Energiemenge mittels des Energiespeichermoduls zu speichern, das innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer bis auf die vorgegebene Energiemenge aufgeladen werden kann, ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen, dass mehrere Energiespeichereinheiten bzw. Sekundärbatteriezellen zum Beispiel auf 70 % oder 80 % aufgeladen werden, anstatt weniger Energiespeichereinheiten einzusetzen, die dann für dieselbe Energiemenge auf mehr als 70 % oder mehr als 80 % aufgeladen werden müssen. Hierdurch wird das Laden des Energiespeichermoduls bis auf die vorgegebene Energiemenge beschleunigt, und zudem werden die Energiespeichereinheiten des Energiespeichermoduls geschont. Hieraus resultiert zum einen eine Vereinfachung für den Nutzer und zum anderen eine verlängerte Lebensdauer des Energiespeichermoduls, was ökologisch und ökonomisch günstig ist. Zudem ist ein Temperierungsbedarf besonders gering, da auf einen Ladebetrieb verzichtet wird, bei dem - beispielsweise ab SoC von 70 % oder mehr - das die Energiespeichereinheiten des Energiespeichermoduls vergleichsweise viel Wärme abgeben.A further embodiment of the battery provides that the number of energy storage units or battery cells is determined such that the energy storage module can be charged with the predetermined amount of electrical energy within a predetermined period of time. This embodiment is based on the idea that electrically charging the last 20% of an electrical secondary battery or an electrical accumulator takes longer than the previously charged 80%. When the charge level of the electric accumulator reaches approximately 70% or 80%, less and less charging current flows and at the same time the electric battery heats up more. It is therefore preferred to only partially charge the energy storage units of the energy storage module, for example up to 70% State of charge (SoC: State of Charge). In order to now store the predetermined amount of energy by means of the energy storage module, which can be charged to the predetermined amount of energy within the predetermined period of time, it is provided according to the present embodiment that several energy storage units or secondary battery cells are charged to 70% or 80%, for example, instead to use fewer energy storage units, which then need to be charged to more than 70% or more than 80% for the same amount of energy. This accelerates the charging of the energy storage module up to the specified amount of energy and also protects the energy storage units of the energy storage module. This results, on the one hand, in simplification for the user and, on the other hand, in an extended service life of the energy storage module, which is ecologically and economically favorable. In addition, the need for temperature control is particularly low because there is no charging operation, in which - for example from an SoC of 70% or more - the energy storage units of the energy storage module give off a comparatively large amount of heat.

Einer weiteren möglichen Ausführungsform zufolge weist die Ladeeinrichtung des Energiespeichermoduls ein mit einer Haushaltsstromsteckdose korrespondierendes Steckelement auf. Das bedeutet, dass die Batterie, insbesondere deren Energiespeichermodul, im Entkopplungszustand, also wenn die Speichermodule voneinander entkoppelt sind, beispielsweise elektrisch geladen werden kann, indem die Ladeeinrichtung mittels des Steckelements, insbesondere mittels eines Schutzkontaktsteckers, mit einem Haushaltsstromnetz verbunden wird, indem das Steckelement in die Haushaltsstromsteckdose eingesteckt wird. Hierdurch ist der Nutzer zum Laden des Energiespeichermoduls nicht an eine spezielle Ladeinfrastruktur angewiesen. Stattdessen stellt sich das Laden des Energiespeichermoduls für den Nutzer besonders einfach dar, da er - wie er es von anderen elektrischen bzw. elektronischen Geräten kennt - das Energiespeichermodul mittels des Steckelements einfach in die Haushaltsstromsteckdose einsteckt.According to a further possible embodiment, the charging device of the energy storage module has a plug-in element corresponding to a household power socket. This means that the battery, in particular its energy storage module, can be charged electrically in the decoupling state, i.e. when the storage modules are decoupled from one another, for example, by connecting the charging device to a household power network by means of the plug-in element, in particular by means of a protective contact plug, by connecting the plug-in element in the household power socket is plugged in. This means that the user does not have to rely on a special charging infrastructure to charge the energy storage module. Instead, charging the energy storage module is particularly easy for the user because - as he knows from other electrical or electronic devices - he simply plugs the energy storage module into the household power socket using the plug-in element.

Eine weitere mögliche Ausführungsform der Batterie sieht vor, dass die Batterie ein Sperrelement aufweist, das reversibel und zerstörungsfrei lösbar zwischen einer Sperrstellung und einer Freigabestellung feststellbar ist. In der Sperrstellung ragt das Sperrelement in einen Kopplungsbereich der Batterie hinein, um die Batterie gegen ein Entkoppeln oder Koppeln der Speichermodule zu sperren. In der Freigabestellung ist das Sperrelement aus dem Koppelbereich ausgerückt, um das Entkoppeln oder Koppeln der Speichermodule freizugeben. Ist also die Batterie im Kopplungszustand, das heißt, sind das Energiespeichermodul und das Leistungsspeichermodul elektrisch miteinander gekoppelt, wird das Energiespeichermodul positionell gehalten, indem das Sperrelement in den Koppelbereich und insbesondere in eine Sperrelementaufnahme des Energiespeichermoduls hineinragt. Damit fungiert das Sperrelement zum einen als ein Schutz gegen ein unbefugtes Entnehmen des Energiespeichermoduls aus der Batterie und zum anderen als Ladungssicherungselement. Denn aufgrund des in der Sperrelementaufnahme sitzenden Sperrelements ist wirksam verhindert, dass das Energiespeichermodul bei übermäßiger Beschleunigung, beispielsweise bei einem Verkehrsunfall mit dem Kraftfahrzeug, aus der Batterie, insbesondere aus einer Energiespeichermodulaufnahme der Batterie, herausfällt. Da generell bei der Batterie vorgesehen ist, dass das Verstellen der Batterie zwischen dem Kopplungszustand und dem Entkopplungszustand für den Nutzer besonders einfach, insbesondere werkzeuglos, erfolgen kann, ist bei dem Sperrelement insbesondere vorgesehen, dass es zwischen der Sperrstellung und der Freigabestellung besonders einfach, insbesondere ohne zwingenden Einsatz eines Werkzeugs, verstellt werden kann.A further possible embodiment of the battery provides that the battery has a locking element that can be reversibly and non-destructively released between a locking position and a release position. In the locking position, the locking element projects into a coupling area of the battery in order to lock the battery against decoupling or coupling of the memory modules. In the release position, the locking element is disengaged from the coupling area in order to enable the decoupling or coupling of the memory modules. If the battery is in the coupling state, that is, if the energy storage module and the power storage module are electrically coupled to one another, the energy storage module is held in position by the locking element protruding into the coupling area and in particular into a locking element receptacle of the energy storage module. The locking element thus functions, on the one hand, as protection against unauthorized removal of the energy storage module from the battery and, on the other hand, as a load securing element. Because of the locking element seated in the locking element receptacle, it is effectively prevented that the energy storage module falls out of the battery, in particular from an energy storage module receptacle of the battery, in the event of excessive acceleration, for example in the event of a traffic accident involving the motor vehicle. Since it is generally provided for the battery that the adjustment of the battery between the coupling state and the decoupling state can be carried out particularly easily for the user, in particular without tools, it is particularly provided for the locking element that it is particularly simple, in particular, between the locking position and the release position can be adjusted without necessarily using a tool.

Das Laden einer gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgebildeten Batterie stellt sich beispielsweise folgendermaßen dar: Es wird - falls noch nicht geschehen - die Batterie in den Entkopplungszustand gebracht, indem die Speichermodule zumindest elektrisch voneinander entkoppelt werden. Beispielsweise wird die Batterie in den Entkopplungszustand gebracht, indem das Energiespeichermodul aus der Batterie entnommen bzw. herausgenommen wird, wodurch die Speicherelemente elektrisch und mechanisch voneinander getrennt werden. Es wird dann die Ladeeinrichtung des Energiespeichermoduls an ein infrastrukturelles elektrisches Energieversorgungsnetz, insbesondere das Haushaltsstromnetz, angeschlossen, sodass das Energiespeichermodul über das Energieversorgungsnetz elektrisch geladen wird. Hierzu kann vorgesehen sein, dass das Energiespeichermodul in einen Ladebetriebsmodus geschaltet wird oder dass das Energiespeichermodul automatisch geladen wird, sobald es mit dem Energieversorgungsnetz elektrisch gekoppelt ist. Beim Laden wird das zweite Speichermodul zum Beispiel nicht temperiert, das heißt weder gekühlt noch erwärmt. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Temperierungseinrichtung der Batterie keinen zweiten Temperierungszweig aufweist. So wird die Energie, die dem zweiten Speichermodul über das Haushaltsstromnetz zugeführt wird, besonders effizient zum Laden des zweiten Speichermoduls eingesetzt.Charging a battery designed according to the above description is, for example, as follows: If this has not already happened, the battery is brought into the decoupling state by decoupling the storage modules from one another at least electrically. For example, the battery is brought into the decoupling state by removing the energy storage module from the battery, whereby the storage elements are electrically and mechanically separated from one another. The charging device of the energy storage module is then connected to an infrastructural electrical energy supply network, in particular the household power network, so that the energy storage module is electrically charged via the energy supply network. For this purpose, it can be provided that the energy storage module is switched to a charging operating mode or that the energy storage module is automatically charged as soon as it is electrically coupled to the energy supply network. When charging, for example, the second storage module is not tempered, i.e. neither cooled nor heated. This is particularly the case if the temperature control device of the battery does not have a second temperature control branch. The energy that is supplied to the second storage module via the household power network is used particularly efficiently to charge the second storage module.

Wenn die Batterie, insbesondere deren Temperierungseinrichtung, den zweiten Temperierungszweig zum Temperieren des zweiten Speichermoduls aufweist, wird dieses dennoch nicht gekühlt, da es von der Kühlfluidbereitstellungseinrichtung entkoppelt ist. Es kann in einer Weiterbildung der Batterie vorgesehen sein, dass das zweite Speichermodul eine eigene (zweite) Kühlfluidbereitstellungseinrichtung aufweist, mittels derer der zweite Temperierungszweig im Entkopplungszustand mit Kühlfluid speisbar ist. Dann kann entweder das zweite Speichermodul zum Laden am Haushaltsstromnetz temperiert werden, oder es wird dennoch auf ein Temperieren des zweiten Speichermoduls verzichtet, indem die zweite Kühlfluidbereitstellungseinrichtung während des Ladens deaktiviert wird oder bleibt.If the battery, in particular its temperature control device, the second temperature control branch for temperature control of the second storage module duls, it is still not cooled because it is decoupled from the cooling fluid supply device. In a development of the battery, it can be provided that the second storage module has its own (second) cooling fluid supply device, by means of which the second temperature control branch can be fed with cooling fluid in the decoupling state. Then either the second storage module can be tempered for charging on the household power network, or temperature control of the second storage module is nevertheless dispensed with by the second cooling fluid supply device being deactivated or remaining during charging.

Die Ladeeinrichtung wird vom Energieversorgungsnetz getrennt, wenn die vorgegebene bzw. erwünschte elektrische Energiemenge in das Energiespeichermodul geladen worden ist. Hiernach wird die Batterie (wieder) in den Kopplungszustand gebracht, indem die Speichereinheiten elektrisch miteinander verbunden werden. Das Leistungsspeichermodul kann mittels des Energiespeichermoduls elektrisch geladen werden, oder das Energiespeichermodul stellt dessen elektrische Energie direkt dem Verbraucher bereit. Das Laden des Leistungsspeichermoduls beginnt beispielsweise, sobald die Speichermodule elektrisch miteinander gekoppelt bzw. elektrisch aneinander angeschlossen sind. Hierzu kann vorgesehen sein, dass das Leistungsspeichermodul in einen Ladebetriebsmodus geschaltet wird. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Leistungsspeichermodul automatisch in den Ladebetriebsmodus geschaltet wird, wenn das Energiespeichermodul elektrisch an das Leistungsspeichermodul angeschlossen wird. Hierdurch ist ein Kühlbedarf für das Energiespeichermodul besonders gering, wodurch sich für die Batterie insgesamt ein besonders geringer Kühlbedarf ergibt. Dadurch ist es möglich, die in der Batterie gespeicherte Energiemenge mehr als bisher für einen Vortrieb bzw. für eine Reichweite des Kraftfahrzeugs einzusetzen, da weniger Energie als bisher zur Temperierung der Batterie eingesetzt werden muss.The charging device is disconnected from the energy supply network when the specified or desired amount of electrical energy has been charged into the energy storage module. The battery is then brought into the coupling state (again) by electrically connecting the storage units to one another. The power storage module can be electrically charged using the energy storage module, or the energy storage module provides its electrical energy directly to the consumer. Charging of the power storage module begins, for example, as soon as the storage modules are electrically coupled to one another or electrically connected to one another. For this purpose, it can be provided that the power storage module is switched to a charging operating mode. In particular, it is provided that the power storage module is automatically switched to the charging operating mode when the energy storage module is electrically connected to the power storage module. As a result, the cooling requirement for the energy storage module is particularly low, which results in a particularly low cooling requirement for the battery overall. This makes it possible to use the amount of energy stored in the battery more than before for propulsion or for a range of the motor vehicle, since less energy than before has to be used to control the temperature of the battery.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, das mit einer gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgebildeten Batterie ausgerüstet bzw. ausgestattet ist. Demnach handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein Hybrid-Kraftfahrzeug oder um ein rein elektrisch antreibbares bzw. fortbewegbares Kraftfahrzeug. Jedenfalls ist das Kraftfahrzeug dazu eingerichtet, einem Nutzer zumindest einen vollelektrischen Fahrbetriebsmodus bereitzustellen. Mit anderen Worten kann der Nutzer das Kraftfahrzeug unter Ausnutzung von lediglich elektrisch im Kraftfahrzeug gespeicherter Energie fortbewegen bzw. anreiben.A further aspect of the invention relates to a motor vehicle which is equipped or is equipped with a battery designed in accordance with the above description. Accordingly, the motor vehicle is a hybrid motor vehicle or a motor vehicle that can be driven or moved purely electrically. In any case, the motor vehicle is set up to provide a user with at least one fully electric driving mode. In other words, the user can move or drive the motor vehicle using only energy stored electrically in the motor vehicle.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform des Kraftfahrzeugs ist vorgesehen, dass das Energiespeichermodul in einen für einen Endbenutzer bzw. Endkunden des Kraftfahrzeugs ohne Einsatz eines Werkzeugs erreichbaren Anteil eines Innenraums des Kraftfahrzeugs, insbesondere in einer Fahrgastzelle oder in einem Lagerraum, angeordnet ist. Hierdurch ist es für den Nutzer des Kraftfahrzeugs auf besonders einfache Weise möglich, das Energiespeichermodul aus der Batterie und infolgedessen aus dem Kraftfahrzeug zu entnehmen, insbesondere, um das zuvor beschriebene Verfahren durchzuführen.In a further possible embodiment of the motor vehicle, it is provided that the energy storage module is arranged in a portion of the interior of the motor vehicle that is accessible to an end user or end customer of the motor vehicle without the use of a tool, in particular in a passenger cell or in a storage room. This makes it possible for the user of the motor vehicle in a particularly simple manner to remove the energy storage module from the battery and consequently from the motor vehicle, in particular in order to carry out the method described above.

Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung sowie anhand der Zeichnung 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 derjeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further features of the invention can be seen from the following description of the figures and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features shown below in the description of the figures and/or in the figures alone can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the invention leave.

Die Zeichnung zeigt in:

  • 1 eine schematische Ansicht einer Batterie für ein Kraftfahrzeug, wobei zwei elektrische Speichermodule der Batterie in einem Entkopplungszustand angeordnet sind;
  • 2 eine schematische Ansicht der Batterie, wobei deren Speichermodule in einem Kopplungszustand miteinander gekoppelt sind; und
  • 3 eine schematische Ansicht des Kraftfahrzeugs mit einem Nutzungsbeispiel der Batterie.
The drawing shows in:
  • 1 a schematic view of a battery for a motor vehicle, wherein two electrical storage modules of the battery are arranged in a decoupling state;
  • 2 a schematic view of the battery, with its storage modules coupled to one another in a coupling state; and
  • 3 a schematic view of the motor vehicle with an example of use of the battery.

Im Folgenden werden eine Batterie 1 für ein Kraftfahrzeug 2 und das mit der Batterie 1 ausgestattete Kraftfahrzeug 2 an sich in gemeinsamer Beschreibung dargelegt. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichem Bezugszeichen versehen.Below, a battery 1 for a motor vehicle 2 and the motor vehicle 2 itself equipped with the battery 1 are presented in a joint description. In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt eine schematische Ansicht der Batterie 1 für das Kraftfahrzeug 2, wobei zwei elektrische Speichermodule 3, 4 der Batterie 1 in einem Entkopplungszustand angeordnet sind. Bei dem ersten elektrischen Speichermodul 3 handelt es sich vorliegend um ein Leistungsspeichermodul 3, wobei es sich bei dem zweiten elektrischen Speichermodul 4 um ein Energiespeichermodul 4 handelt. Dabei weist das Energiespeichermodul 4 eine geringere elektrische Leistungsdichte und eine höhere elektrische Energiedichte als das Leistungsspeichermodul 3 auf. Die elektrischen Speichermodule 3, 4 weisen jeweils eine Vielzahl von elektrischen Energiespeichereinheiten 5, 6 auf, wovon in den Figuren nur einige mit dem entsprechenden Bezugszeichen versehen sind. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei den Energiespeichereinheiten 5 des Leistungsspeichermoduls 3 um Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid-Sekundärbatteriezellen. Alternativ oder zusätzlich kann das Energiespeichermodul 4 wenigstens eine weitere Energiespeichereinheit 5 aufweisen, die als ein elektrischer Superkondensator ausgebildet ist. Dahingegen handelt es sich bei den Energiespeichereinheiten 6 des Energiespeichermoduls 4 um Lithium-Eisen-Phosphat-Sekundärbatteriezellen. 1 shows a schematic view of the battery 1 for the motor vehicle 2, with two electrical storage modules 3, 4 of the battery 1 being arranged in a decoupling state. In the present case, the first electrical storage module 3 is a power storage module 3, while the second electrical storage module 4 is an energy storage module 4. The energy storage module 4 has a lower electrical power density and a higher electrical energy density than the power storage module 3. The electrical storage modules 3, 4 each have a large number of electrical energy storage units 5, 6, only some of which are provided with the corresponding reference numerals in the figures. In the present example, the energy storage units are 5 of the power Storage module 3 um lithium nickel manganese cobalt oxide secondary battery cells. Alternatively or additionally, the energy storage module 4 can have at least one further energy storage unit 5, which is designed as an electrical supercapacitor. In contrast, the energy storage units 6 of the energy storage module 4 are lithium iron phosphate secondary battery cells.

Die Speichermodule 3, 4 der Batterie 1 sind miteinander koppelbar und voneinander entkoppelbar. Hierzu weist die Batterie 1 vorliegend ein elektrisches Batterienetz 7 auf, in das das Energiespeichermodul 4 integriert ist. Die Batterie 1 weist zudem eine Verbindungseinrichtung 8 auf, die dazu eingerichtet ist, mit einem elektrischen Verbraucher 9, vorliegend einem Bordnetz 10, elektrisch verbunden zu werden. Die Batterie 1 weist weiter eine Energiespeichermodulaufnahme 11 auf, mittels derer das Energiespeichermodul 4 elektrisch mit dem Batterienetz 7 und infolgedessen mit dem Leistungsspeichermodul 3 kontaktierbar ist. Das Leistungsspeichermodul 3 und das Energiespeichermodul 4 werden mittels des Batterienetzes 7 elektrisch miteinander kontaktiert, indem das Energiespeichermodul 4 in die Energiespeichermodulaufnahme 11 der Batterie 1 eingesetzt wird. Hierzu korrespondieren eine Innengeometrie der Energiespeichermodulaufnahme 11 und eine Außengeometrie des Energiespeichermoduls 4 miteinander, sodass das Energiespeichermodul 4 zum Beispiel formschlüssig in die Energiespeichermodulaufnahme 11 einsetzbar ist. Das Energiespeichermodul 4 und die Energiespeichermodulaufnahme 11 sind vorliegend derart ausgebildet, dass das Einsetzen des Energiespeichermoduls 4 in die Energiespeichermodulaufnahme 11 und das Kontaktieren bzw. Verbinden der Speichermodule 3, 4 jeweils ohne Einsatz eines Werkzeugs erfolgen kann. Hierdurch ist das Einsetzen des Energiespeichermoduls 4 in die Energiespeichermodulaufnahme 11, wodurch die Speichermodule 3, 4 elektrisch miteinander verbunden werden, selbst durch Personen ausführbar, die keine spezielle technische Ausbildung hierzu erhalten haben.The storage modules 3, 4 of the battery 1 can be coupled to one another and decoupled from one another. For this purpose, the battery 1 in the present case has an electrical battery network 7 into which the energy storage module 4 is integrated. The battery 1 also has a connection device 8, which is designed to be electrically connected to an electrical consumer 9, in this case an on-board electrical system 10. The battery 1 further has an energy storage module receptacle 11, by means of which the energy storage module 4 can be electrically contacted with the battery network 7 and consequently with the power storage module 3. The power storage module 3 and the energy storage module 4 are electrically contacted with one another by means of the battery network 7 by inserting the energy storage module 4 into the energy storage module receptacle 11 of the battery 1. For this purpose, an internal geometry of the energy storage module receptacle 11 and an external geometry of the energy storage module 4 correspond to one another, so that the energy storage module 4 can be inserted into the energy storage module receptacle 11, for example, in a form-fitting manner. The energy storage module 4 and the energy storage module receptacle 11 are designed in such a way that the energy storage module 4 can be inserted into the energy storage module receptacle 11 and the storage modules 3, 4 can be contacted or connected without using a tool. This means that the insertion of the energy storage module 4 into the energy storage module receptacle 11, whereby the storage modules 3, 4 are electrically connected to one another, can be carried out even by people who have not received any special technical training in this regard.

Die Batterie 1 ist also zwischen einem Entkopplungszustand (siehe 1), in dem die Speichermodule 3, 4 elektrisch voneinander entkoppelt sind, und einem Kopplungszustand (siehe 2), in dem die Speichermodule 3, 4 elektrisch miteinander gekoppelt sind, verstellbar. Dabei ist das Leistungsspeichermodul 3 dazu eingerichtet, stationär im Kraftfahrzeug 2 mit dessen Bordnetz 10 elektrisch verbunden zu werden. Hierbei weist die Batterie 1 im vorliegenden Beispiel die Verbindungseinrichtung 8 auf, welche mittels des Batterienetzes 7 elektrisch mit dem Leistungsspeichermodul 3 verbunden ist.The battery 1 is therefore between a decoupling state (see 1 ), in which the memory modules 3, 4 are electrically decoupled from one another, and a coupling state (see 2 ), in which the memory modules 3, 4 are electrically coupled to one another, adjustable. The power storage module 3 is set up to be electrically connected to the vehicle electrical system 10 in a stationary manner in the motor vehicle 2. In the present example, the battery 1 has the connection device 8, which is electrically connected to the power storage module 3 by means of the battery network 7.

In 1 ist des Weiteren zu erkennen, dass das Energiespeichermodul 4 eine Ladeeinrichtung 12 aufweist, über welche es im Entkopplungszustand separat vom Leistungsspeichermodul 3 elektrisch geladen werden kann. Die Ladeeinrichtung 12, bei der es sich zum Beispiel um ein elektrisches Ladegerät handeln kann, kann - wie in 1 dargestellt - zusammen mit den Energiespeichereinheiten 5 in einem gemeinsamen Gehäuse des Energiespeichermoduls 4 angeordnet sein. Alternativ ist es denkbar, dass die Ladeeinrichtung 12 außerhalb des Gehäuses des Energiespeichermoduls 4 angeordnet ist, beispielsweise bedarfsgerecht an das Energiespeichermodul 4 anschließbar ist. Vorliegend weist die Ladeeinrichtung 12 ein mit einer Haushaltsstromsteckdose 13 (siehe 3) korrespondierendes Steckelement 14 auf. Bei dem Steckelement 14 handelt es sich also beispielsweise um einen Schutzkontaktstecker.In 1 It can also be seen that the energy storage module 4 has a charging device 12, via which it can be electrically charged separately from the power storage module 3 in the decoupling state. The charging device 12, which can be, for example, an electrical charger, can - as in 1 shown - be arranged together with the energy storage units 5 in a common housing of the energy storage module 4. Alternatively, it is conceivable that the charging device 12 is arranged outside the housing of the energy storage module 4, for example can be connected to the energy storage module 4 as required. In the present case, the charging device 12 has a household power socket 13 (see 3 ) corresponding plug element 14. The plug-in element 14 is, for example, a protective contact plug.

Ferner weist die Batterie 1 eine Temperierungseinrichtung 15 auf, die eine Kühlfluidbereitstellungseinheit 16 und einen von einem Kühlfluid durchströmbaren Kühlfluidkreislauf 17 aufweist, wobei es sich bei dem Kühlfluidkreislauf 17 beispielsweise um ein Rohr- und/oder Schlauchwerk handelt. Die Temperierungseinrichtung 15, insbesondere deren Kühlfluidkreislauf 17, weist einen ersten Temperierungszweig 18 auf, der dazu eingerichtet - das heißt angeordnet und ausgebildet - ist, das Leistungsspeichermodul 3 zu kühlen und/oder zu erwärmen. In einem Kühlbetrieb der Temperierungseinrichtung 15 wird ein Kühlfluid, beispielsweise eine Kühlflüssigkeit, mittels der Kühlfluidbereitstellungseinheit 16 angetrieben und durch den Kühlfluidkreislauf 17 gepumpt oder geblasen, wobei Wärme, die beim Laden und/oder Entladen des Leistungsspeichermoduls 3 freigesetzt wird, mittels des im Kühlfluidkreislauf 17 zirkulierenden Kühlfluids vom Leistungsspeichermodul 3 abtransportiert wird. In einem Erwärmungsbetrieb der Temperierungseinrichtung wird das Kühlfluid andernorts erwärmt und mittels der Kühlfluidbereitstellungseinheit 16 durch den Kühlfluidkreislauf 17 hin zum Leistungsspeichermodul 3 gepumpt oder geblasen, wo dann die im Kühlfluid gespeicherte Wärme an das Leistungsspeichermodul 3 abgegeben wird, sodass das Leistungsspeichermodul 3 erwärmt wird.Furthermore, the battery 1 has a temperature control device 15, which has a cooling fluid supply unit 16 and a cooling fluid circuit 17 through which a cooling fluid can flow, the cooling fluid circuit 17 being, for example, a pipe and/or hose system. The temperature control device 15, in particular its cooling fluid circuit 17, has a first temperature control branch 18, which is set up - that is, arranged and designed - to cool and/or heat the power storage module 3. In a cooling operation of the temperature control device 15, a cooling fluid, for example a cooling liquid, is driven by means of the cooling fluid supply unit 16 and pumped or blown through the cooling fluid circuit 17, with heat that is released when charging and / or discharging the power storage module 3 circulating by means of the cooling fluid circuit 17 Cooling fluid is transported away from the power storage module 3. In a heating operation of the temperature control device, the cooling fluid is heated elsewhere and pumped or blown by means of the cooling fluid supply unit 16 through the cooling fluid circuit 17 to the power storage module 3, where the heat stored in the cooling fluid is then released to the power storage module 3, so that the power storage module 3 is heated.

In einer nicht zur Erfindung gehörenden Ausgestaltung der Batterie 1 ist das Energiespeichermodul 4 frei von der Temperierungseinrichtung 15 - das heißt, kein Temperierungszweig der Temperierungseinrichtung 15 wirkt zum Kühlen und/oder Erwärmen des Energiespeichermoduls 4 mit diesem zusammen oder auf dieses ein. Das bedeutet, dass in dieser Ausgestaltung im Kühlbetrieb und im Erwärmungsbetrieb der Temperierungseinrichtung 15 keine Wärme vom Energiespeichermoduls 4 abtransportiert wird und keine Wärme zum Energiespeichermodul 4 transportiert wird.In an embodiment of the battery 1 that is not part of the invention, the energy storage module 4 is free of the temperature control device 15 - that is, no temperature control branch of the temperature control device 15 interacts with or acts on the energy storage module 4 to cool and/or heat it. This means that in this embodiment, no heat is transported away from the energy storage module 4 in the cooling operation and in the heating operation of the temperature control device 15 is ted and no heat is transported to the energy storage module 4.

Im vorliegenden Beispiel weist die Temperierungseinrichtung 15 zum Temperieren des Energiespeichermoduls 4 einen zweiten Temperierungszweig 19 auf. Ein Kühlen und/oder Erwärmen des Energiespeichermoduls 4 mittels der Temperierungseinrichtung 15 ist beispielsweise im Kopplungszustand der Batterie 1 möglich, also wenn die Speichermodule 3, 4 miteinander gekoppelt sind. Zudem ist es denkbar, dass das Energiespeichermoduls 4 eine eigene Temperierungseinrichtung (nicht dargestellt) aufweist, mittels derer das Energiespeichermodul 4 unabhängig von der Temperierungseinrichtung 15 temperierbar, das heißt erwärmbar und/oder kühlbar, ist.In the present example, the temperature control device 15 has a second temperature control branch 19 for temperature control of the energy storage module 4. Cooling and/or heating of the energy storage module 4 by means of the temperature control device 15 is possible, for example, in the coupling state of the battery 1, i.e. when the storage modules 3, 4 are coupled to one another. In addition, it is conceivable that the energy storage module 4 has its own temperature control device (not shown), by means of which the energy storage module 4 can be tempered, that is heated and/or cooled, independently of the temperature control device 15.

Die Batterie 1 weist zudem ein Sperrelement 20 auf, das zwischen einer Sperrstellung (siehe 2), in der es in die Energiespeichermodulaufnahme 11 und infolgedessen in einen Koppelbereich 21 der Batterie 1 hineinragt, um die Batterie 1 gegen ein Entkoppeln oder Koppeln der Speichermodule 3, 4 zu sperren, und einer Freigabestellung (siehe 1), in der es aus dem Koppelbereich 21, das heißt aus der Energiespeichermodulaufnahme 11, ausgerückt ist, um das Entkoppeln oder Koppeln der Speichermodule 3, 4 freizugeben, verstellbar ist. Um also die Batterie 1 zwischen dem Kopplungszustand und dem Entkopplungszustand verstellen zu können, ist das Sperrelement 20 in dessen Freigabestellung (siehe 1) zu verstellen. Dies kann manuell oder mittels eines Aktors (nicht dargestellt) erfolgen. Soll das Energiespeichermodul 4 in der Energiespeichermodulaufnahme 11 positionell gesichert werden, beispielsweise gegen ein unbefugtes oder unbeabsichtigtes Herausnehmen, ist das Sperrelement 20 in dessen Sperrstellung zu verstellen, wenn das Energiespeichermodul 4 bestimmungsgemäß in der Energiespeichermodulaufnahme 11 eingesetzt ist.The battery 1 also has a locking element 20, which is between a locking position (see 2 ), in which it protrudes into the energy storage module receptacle 11 and consequently into a coupling area 21 of the battery 1 in order to lock the battery 1 against decoupling or coupling of the storage modules 3, 4, and a release position (see 1 ), in which it is disengaged from the coupling area 21, that is, from the energy storage module receptacle 11, in order to enable the decoupling or coupling of the storage modules 3, 4, and is adjustable. In order to be able to adjust the battery 1 between the coupling state and the decoupling state, the locking element 20 is in its release position (see 1 ) to adjust. This can be done manually or using an actuator (not shown). If the energy storage module 4 is to be secured positionally in the energy storage module receptacle 11, for example against unauthorized or unintentional removal, the locking element 20 must be adjusted into its locking position when the energy storage module 4 is inserted as intended in the energy storage module receptacle 11.

2 zeigt eine schematische Ansicht der Batterie 1, wobei deren Speichermodule 3, 4 im Kopplungszustand miteinander elektrisch gekoppelt sind. Das bedeutet, dass die Batterie 1 aus dem Entkopplungszustand (1) in den Kopplungszustand (2) verstellt worden ist, indem das Energiespeichermodul 4 bestimmungsgemäß in die Energiespeichermodulaufnahme 11 der Batterie 1 eingesetzt worden ist. Hierbei sind dann die Speichermodule 3, 4 - vorliegend mittels des Batterienetzes 7 - elektrisch miteinander gekoppelt bzw. elektrisch aneinander angeschlossen. Die Batterie 1 weist wenigstens einen Betriebsmodus auf, indem im Kopplungszustand - das heißt bei mit dem Energiespeichermodul 4 elektrisch gekoppelten Leistungsspeichermodul 3 - dem Leistungsspeichermodul 3 elektrische Ladeenergie aus dem Energiespeichermodul 4 zugestellt wird. Die Batterie 1, insbesondere deren Batterienetz 7, umfasst ein elektrisches Netz aus Leitern, beispielsweise Kabeln, Platinen, Stromschienen etc., sowie insbesondere ein elektrisches und/oder elektronisches Steuergerät 22, das dazu eingerichtet ist, Stromstärken, Spannungsstärken und/oder Polaritäten innerhalb des elektrischen Leitungsnetzes des Batterienetzes 7 zu steuern und/oder zu regeln. Insbesondere ist das Steuergerät 22 dazu eingerichtet, die Batterie zwischen dem Betriebsmodus, in dem das Leistungsspeichermodul 3 mittels des Energiespeichermoduls 4 geladen wird, und wenigstens einem anderen Betriebsmodus umzuschalten. 2 shows a schematic view of the battery 1, the storage modules 3, 4 of which are electrically coupled to one another in the coupling state. This means that battery 1 comes out of the decoupling state ( 1 ) into the coupling state ( 2 ) has been adjusted by the energy storage module 4 being inserted as intended into the energy storage module receptacle 11 of the battery 1. Here, the storage modules 3, 4 - in the present case by means of the battery network 7 - are electrically coupled to one another or electrically connected to one another. The battery 1 has at least one operating mode in which in the coupling state - that is, with the power storage module 3 electrically coupled to the energy storage module 4 - the power storage module 3 is supplied with electrical charging energy from the energy storage module 4. The battery 1, in particular its battery network 7, comprises an electrical network of conductors, for example cables, circuit boards, busbars, etc., and in particular an electrical and / or electronic control device 22, which is set up to determine current strengths, voltage strengths and / or polarities within the to control and/or regulate the electrical line network of the battery network 7. In particular, the control device 22 is set up to switch the battery between the operating mode in which the power storage module 3 is charged by means of the energy storage module 4 and at least one other operating mode.

Das Energiespeichermodul 4 weist im vorliegenden Beispiel eine bestimmte Anzahl von elektrischen Energiespeichereinheiten 6 auf, sodass eine Masse des Energiespeichermoduls 4 einen vorgegebenen Massegrenzwert, insbesondere 10 Kilogramm oder weniger, nicht überschreitet, wobei mittels des Energiespeichermoduls 4, das heißt mittels der Energiespeichereinheiten 6 des Energiespeichermoduls 4, eine vorgegebene elektrische Energiemenge speicherbar ist. Dabei ist die Anzahl der Energiespeichereinheiten 6 so bestimmt, dass unter Berücksichtigung eines zu erwartenden Energieverbrauchs des Kraftfahrzeugs 2 damit unter Ausnutzung er im Energiespeichermodul 4 gespeicherten vorgegebenen Energiemenge eine vorgegebene Mindeststreckenlänge, beispielsweise 25 Kilometer oder mehr, gefahren werden kann. Zudem ist im vorliegenden Beispiel vorgesehen, dass die Anzahl der Energiespeichereinheiten 6 so bestimmt ist, dass das Energiespeichermodul 4 innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer mit der vorgegebenen elektrischen Energiemenge aufgeladen werden kann. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass zum Aufladen des Energiespeichermoduls 4 bis auf die vorgegebene elektrische Energiemenge die Energiespeichereinheiten 6 des Energiespeichermoduls 4 nicht vollständig, sondern bis auf einen vorgegebenen Ladezustandsgrenzwert, beispielsweise 70 %, aufgeladen werden.In the present example, the energy storage module 4 has a certain number of electrical energy storage units 6, so that a mass of the energy storage module 4 does not exceed a predetermined mass limit, in particular 10 kilograms or less, by means of the energy storage module 4, that is to say by means of the energy storage units 6 of the energy storage module 4 , a predetermined amount of electrical energy can be stored. The number of energy storage units 6 is determined such that, taking into account the expected energy consumption of the motor vehicle 2, a predetermined minimum distance, for example 25 kilometers or more, can be driven using the predetermined amount of energy stored in the energy storage module 4. In addition, in the present example it is provided that the number of energy storage units 6 is determined so that the energy storage module 4 can be charged with the predetermined amount of electrical energy within a predetermined period of time. In particular, it is provided that in order to charge the energy storage module 4 up to the predetermined amount of electrical energy, the energy storage units 6 of the energy storage module 4 are not fully charged, but rather up to a predetermined charge state limit value, for example 70%.

Ein möglicher Anwendungsfall der Batterie 1 bzw. des mit der Batterie 1 ausgerüsteten Kraftfahrzeugs 2 wird im Folgenden anhand von 3 erläutert, die in schematischer Ansicht das Kraftfahrzeug 2 mit einem Nutzungsbeispiel der Batterie 1 zeigt. Ein Nutzer 23 des Kraftfahrzeugs 2 bzw. der Batterie 1 fährt zu einem Zielpunkt, beispielsweise zu seiner Arbeitsstelle. Dabei ist die Batterie 1 des Kraftfahrzeugs 2 im Kopplungszustand, was bedeutet, dass beim Fahren zum Zielpunkt die Speichermodule 3, 4 miteinander gekoppelt bzw. elektrisch miteinander verbunden sind. Es kann also vorgesehen sein, dass unter einem Entladen der Speichermodule 3, 4 mit dem Kraftfahrzeug 2 zum Zielpunkt gefahren wird. Hierbei ist es möglich, dass lediglich das Leistungsspeichermodul 3 entladen wird oder lediglich das Energiespeichermodul 4 entladen wird. Zudem ist es denkbar, dass zum Fortbewegen des Kraftfahrzeugs 2 sowohl das Leistungsspeichermodul 3 als auch das Energiespeichermodul 4 entladen werden, beispielsweise nacheinander oder gleichzeitig. Für eine besonders effiziente Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 2 ist eine hohe elektrische Leistung vonnöten, sodass vorzugsweise, insbesondere im Stadtverkehr, mittels des Leistungsspeichermoduls 3 elektrische Energie zum Antreiben bzw. Fortbewegen des Kraftfahrzeugs 2 dem hier als Antriebsmaschine 24 ausgebildeten Verbraucher 9 bereitgestellt wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Leistungsspeichermodul 3 mittels des Energiespeichermoduls 4 - insbesondere während der Fahrt - geladen wird.A possible application of the battery 1 or the motor vehicle 2 equipped with the battery 1 is described below using 3 explained, which shows the motor vehicle 2 in a schematic view with an example of use of the battery 1. A user 23 of the motor vehicle 2 or the battery 1 drives to a destination, for example to his place of work. The battery 1 of the motor vehicle 2 is in the coupling state, which means that the storage modules 3, 4 are coupled to one another or electrically connected to one another when driving to the destination point. It can therefore be provided that the motor vehicle 2 is driven to the destination point while the storage modules 3, 4 are unloaded. It is possible here that only the power storage module 3 is discharged or only that Energy storage module 4 is discharged. In addition, it is conceivable that in order to move the motor vehicle 2, both the power storage module 3 and the energy storage module 4 are discharged, for example one after the other or simultaneously. For a particularly efficient acceleration of the motor vehicle 2, a high electrical power is required, so that preferably, particularly in city traffic, electrical energy for driving or moving the motor vehicle 2 is provided to the consumer 9, which is designed here as a drive machine 24, by means of the power storage module 3. It can be provided that the power storage module 3 is charged by means of the energy storage module 4 - in particular while driving.

Am Zielpunkt angekommen, verstellt der Nutzer 23 die Batterie 1 in den Entkopplungszustand, indem der Nutzer 23 das Energiespeichermodul 4 aus der Batterie 1, insbesondere aus dem Kraftfahrzeug 2, entnimmt. Dabei werden die Speichermodule 3, 4 elektrisch voneinander getrennt. Da das Energiespeichermodul 4 im vorliegenden Beispiel besonders leicht und infolgedessen portabel bzw. tragbar ausgebildet ist, ist es für den Nutzer 23 besonders einfach, das Energiespeichermodul 4 mit an seinen Arbeitsplatz 25 zu nehmen und es dort mit einem Haushaltsstromnetz (nicht dargestellt) zu verbinden, indem der Nutzer 23 das Steckelement 14 in eine Haushaltsstromsteckdose 13 einsteckt. Mit anderen Worten verbindet der Nutzer das Energiespeichermodul 4 mit dem Haushaltsstromnetz, indem die Ladeeinrichtung 12 über das Steckelement 14 und über die Haushaltsstromsteckdose 13 mit dem Haushaltsstromnetz gekoppelt wird. Automatisch oder manuell wird dann das Energiespeichermodul 4 in einen Ladebetriebsmodus geschaltet, in welchem die Energiespeichereinheiten 6 des Energiespeichermoduls 4 elektrisch geladen werden. Dies ist für den Nutzer 23 besonders zeiteffizient, da das Aufladen des Energiespeichermoduls 4 nicht beaufsichtigt werden muss und es während der Arbeitszeit des Nutzers 23 erfolgen kann. Aufgrund des besonders langsamen und dadurch zellschonenden Ladens des Energiespeichermoduls 4 wird auf eine Temperierung des Energiespeichermoduls 4 verzichtet.Once at the destination, the user 23 puts the battery 1 into the decoupling state by removing the energy storage module 4 from the battery 1, in particular from the motor vehicle 2. The memory modules 3, 4 are electrically separated from each other. Since the energy storage module 4 in the present example is particularly light and therefore portable or portable, it is particularly easy for the user 23 to take the energy storage module 4 with him to his workplace 25 and to connect it there to a household power network (not shown). in that the user 23 plugs the plug-in element 14 into a household power socket 13. In other words, the user connects the energy storage module 4 to the household power network by coupling the charging device 12 to the household power network via the plug-in element 14 and via the household power socket 13. The energy storage module 4 is then automatically or manually switched to a charging operating mode in which the energy storage units 6 of the energy storage module 4 are electrically charged. This is particularly time-efficient for the user 23, since the charging of the energy storage module 4 does not need to be supervised and it can take place during the user's 23 working hours. Due to the particularly slow and therefore cell-friendly charging of the energy storage module 4, temperature control of the energy storage module 4 is dispensed with.

Sobald die Energiespeichereinheiten 6 des Energiespeichermoduls 4 bis auf die gewünschte Energiemenge geladen sind, kann der Nutzer 23 das Energiespeichermodul 4 von dem Haushaltsstromnetz entkoppeln, indem der Nutzer 23 das Steckelement 14 und die Haushaltsstromsteckdose 13 voneinander entkoppelt. Beabsichtigt der Nutzer 23, mit dem Kraftfahrzeug 2 den Zielpunkt, beispielsweise die Arbeitsstelle, zu verlassen, nimmt der Nutzer 23 das Energiespeichermodul 4 am Arbeitsplatz 25 auf und trägt es zum Kraftfahrzeug 2. Dort versetzt der Nutzer 23 die Batterie 1 wieder in den Kopplungszustand, indem der Nutzer 23 das Energiespeichermodul 4 in die Energiespeichermodulaufnahme 11 bzw. in das Kraftfahrzeug 2 einsetzt. Hierdurch werden die Speichermodule 3, 4 elektrisch aneinander angeschlossen bzw. elektrisch miteinander gekoppelt. Der Nutzer 23 tritt dann mit dem Kraftfahrzeug 2 seine Fahrt an, wobei die im Energiespeichermodul 4 gespeicherte elektrische Energie zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 2 genutzt wird. Dies kann direkt oder indirekt erfolgen; zum einen kann vorgesehen sein, dass unter Umgehung des Leistungsspeichermoduls 3 elektrische Energie direkt aus dem Energiespeichermodul 4 dem Verbraucher 9 bzw. der Antriebsmaschine 24 bereitgestellt wird. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass mittels des Energiespeichermoduls 4 das Leistungsspeichermodul 3 elektrisch geladen wird, sodass mittels des Leistungsspeichermoduls 3 dem Verbraucher 9 bzw. der Antriebsmaschine 24 elektrische Energiebereitgestellt wird.As soon as the energy storage units 6 of the energy storage module 4 have been charged to the desired amount of energy, the user 23 can decouple the energy storage module 4 from the household power network by the user 23 decoupling the plug-in element 14 and the household power socket 13 from each other. If the user 23 intends to leave the destination point, for example the workplace, with the motor vehicle 2, the user 23 picks up the energy storage module 4 at the workplace 25 and carries it to the motor vehicle 2. There the user 23 puts the battery 1 back into the coupling state, in that the user 23 inserts the energy storage module 4 into the energy storage module receptacle 11 or into the motor vehicle 2. As a result, the memory modules 3, 4 are electrically connected to one another or electrically coupled to one another. The user 23 then starts his journey in the motor vehicle 2, with the electrical energy stored in the energy storage module 4 being used to drive the motor vehicle 2. This can be done directly or indirectly; On the one hand, it can be provided that electrical energy is provided directly from the energy storage module 4 to the consumer 9 or the drive machine 24, bypassing the power storage module 3. Alternatively or additionally, it can be provided that the power storage module 3 is electrically charged by means of the energy storage module 4, so that electrical energy is provided to the consumer 9 or the drive machine 24 by means of the power storage module 3.

Für den Nutzer 23 gestaltet sich das Verstellen der Batterie 1 zwischen deren Kopplungszustand und deren Entkopplungszustand besonders einfach, da im vorliegenden Beispiel vorgesehen ist, dass das Energiespeichermodul 4 in einem Anteil eines Innenraums 26 des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet ist, der für den Nutzer 23 (beispielsweise einen Endbenutzer bzw. Endkunden) besonders einfach und/oder aufwandsarm erreichbar bzw. zugänglich ist. Dabei ist vorgesehen, dass der Nutzer 23 zum Erreichen des Anteils des Innenraums 26 bzw. zum Erreichen des Energiespeichermoduls 4 keinerlei Werkzeug einsetzen muss. Beispielsweise ist das Energiespeichermodul 4 einfach erreichbar in einer Fahrgastzelle, einem Laderaum etc. angeordnet.For the user 23, adjusting the battery 1 between its coupling state and its decoupling state is particularly easy, since in the present example it is provided that the energy storage module 4 is arranged in a portion of an interior 26 of the motor vehicle 2 that is accessible to the user 23 (for example an end user or end customer) can be reached or accessed particularly easily and/or with little effort. It is envisaged that the user 23 does not have to use any tools to reach the portion of the interior 26 or to reach the energy storage module 4. For example, the energy storage module 4 is easily accessible in a passenger cell, a cargo area, etc.

Durch die Batterie 1, das Kraftfahrzeug 2 und das Verfahren zum Laden bzw. Teilladen der Batterie 1 ist eine jeweilige Möglichkeit aufgezeigt, um eine Batterie 1 eines ganz oder teilweise elektrisch antreibbaren bzw. fortbewegbaren Kraftfahrzeugs besonders einfach oder aufwandsarm elektrisch laden zu können. Hier kommt eine Zellmix-Batterie mit Energiezellen (LFP) und Leistungszellen (NMC) zum Einsatz, wobei es sich bei den Leistungszellen auch um elektrische Superkondensatoren (SuperCaps) handeln kann. Vorteilhaft bei einer solchen Batterie ist, dass man eine besonders leichte und/oder kompakte sowie ökonomisch besonders günstige Batterie bauen kann, mittels derer dennoch eine hohe Entlade- und eine hohe Ladeleistung darstellbar sind. So kann unter anderem mit hoher Effizienz rekuperiert werden, was sich in einem Reichweitenvorteil für das Kraftfahrzeug 2 - insbesondere im Stadtfahrbetrieb - niederschlägt. Um das Nachladen der Leistungszellen aus den Energiezellen zu ermöglichen, ist eine besonders leistungsfähiger und besonders effizienter Gleichstromwandler zwischen den Speichermodulen 3, 4 erforderlich.The battery 1, the motor vehicle 2 and the method for charging or partially charging the battery 1 show a respective possibility for being able to electrically charge a battery 1 of a fully or partially electrically driven or movable motor vehicle in a particularly simple or low-effort manner. A cell mix battery with energy cells (LFP) and power cells (NMC) is used here, whereby the power cells can also be electrical supercapacitors (SuperCaps). The advantage of such a battery is that you can build a particularly light and/or compact as well as economically particularly favorable battery, which can still be used to achieve high discharge and high charging power. Among other things, recuperation can be carried out with high efficiency, which is reflected in a range advantage for the motor vehicle 2 - especially in city driving. In order to enable the power cells to be recharged from the energy cells, a particularly powerful and particularly efficient DC converter is required between the storage modules 3, 4.

Da Temperierungsbedarf, insbesondere Kühlungsbedarf, lediglich für das Leistungsspeichermodul 3 besteht, kann auf eine Temperierung, insbesondere Kühlung, des Energiespeichermoduls 4 verzichtet werden. Konzeptionell ist das Vorsehen einer Temperierung des Energiespeichermoduls 4 mit besonders geringem Aufwand verbunden, sodass die Temperierungseinrichtung 15 besonders einfach mit dem zweiten Temperierungszweig 19 ausgerüstet werden kann.Since there is a need for temperature control, in particular cooling, only for the power storage module 3, temperature control, in particular cooling, of the energy storage module 4 can be dispensed with. Conceptually, the provision of temperature control of the energy storage module 4 involves particularly little effort, so that the temperature control device 15 can be equipped with the second temperature control branch 19 particularly easily.

Claims (9)

Batterie (1) für ein Kraftfahrzeug (2), wobei die Batterie (1) aufweist: - ein erstes elektrisches Speichermodul (3), das dazu eingerichtet ist, stationär im Kraftfahrzeug (2) mit dessen Bordnetz (10) elektrisch verbunden zu werden, - ein zweites elektrisches Speichermodul (4), - eine Temperierungseinrichtung (15), die zum Temperieren des ersten Speichermoduls (3) einen ersten Temperierungszweig (18) und die zum Temperieren des zweiten Speichermoduls (4) einen zweiten Temperierungszweig (19) aufweist, wobei die Batterie (1) zwischen einem - Kopplungszustand, in dem die Speichermodule (3, 4) elektrisch miteinander gekoppelt sind, - und einem Entkopplungszustand, in dem die Speichermodule (3, 4) elektrisch voneinander entkoppelt sind, verstellbar ist, wobei das zweite Speichermodul (4) eine Ladeeinrichtung (12) aufweist, über welche es im Entkopplungszustand separat vom ersten Speichermodul (3) elektrisch geladen werden kann.Battery (1) for a motor vehicle (2), the battery (1) having: - a first electrical storage module (3), which is designed to be electrically connected to the vehicle's on-board electrical system (10) in a stationary manner in the motor vehicle (2), - a second electrical storage module (4), - a temperature control device (15), which has a first temperature control branch (18) for temperature control of the first storage module (3) and a second temperature control branch (19) for temperature control of the second storage module (4), the battery (1) being between one - Coupling state in which the memory modules (3, 4) are electrically coupled to one another, - and a decoupling state in which the memory modules (3, 4) are electrically decoupled from one another, is adjustable, wherein the second memory module (4) has a charging device (12) via which it is electrically charged separately from the first memory module (3) in the decoupling state can be. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Kopplungszustand die Speichermodule (3, 4) mechanisch miteinander gekoppelt sind, und im Entkopplungszustand die Speichermodule (3, 4) mechanisch voneinander entkoppelt sind.Battery (1). Claim 1 , characterized in that in the coupling state the memory modules (3, 4) are mechanically coupled to one another, and in the decoupling state the memory modules (3, 4) are mechanically decoupled from one another. Batterie (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (1) einen Betriebsmodus aufweist, in dem im Kopplungszustand dem ersten Speichermodul (3) elektrische Ladeenergie aus dem zweiten Speichermodul (4) zugestellt wird.Battery (1). Claim 1 or 2 , characterized in that the battery (1) has an operating mode in which, in the coupling state, electrical charging energy from the second storage module (4) is supplied to the first storage module (3). Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Speichermodul (4) als ein Energiespeichermodul (4) ausgebildet ist, und das erste Speichermodul (3) als ein Leistungsspeichermodul (3) ausgebildet ist, das eine geringere elektrische Energiedichte und eine höhere elektrische Leistungsdichte als das Energiespeichermodul (4) aufweist.Battery (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the second storage module (4) is designed as an energy storage module (4), and the first storage module (3) is designed as a power storage module (3) which has a lower electrical energy density and has a higher electrical power density than the energy storage module (4). Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Speichermodul (4) eine bestimmte Anzahl von elektrischen Energiespeichereinheiten (6) aufweist, sodass - eine Masse des zweiten Speichermoduls (4) einen vorgegebenen Massegrenzwert nicht überschreitet, - wobei mittels des zweiten Speichermoduls (4) eine vorgegebene elektrische Energiemenge speicherbar ist, wobei - der Massegrenzwert 10 Kilogramm oder weniger beträgt und/oder - die Anzahl der Energiespeichereinheiten (5) so bestimmt ist, dass unter Berücksichtigung eines zu erwartenden Energieverbrauchs des Kraftfahrzeugs (2) damit unter Ausnutzung der im Energiespeichermodul (3) gespeicherten vorgegebenen Energiemenge eine vorgegebene Mindeststreckenlänge von 25 km oder mehr gefahren werden kann, und/oder - die Anzahl der Energiespeichereinheiten (5) so bestimmt ist, dass sie bei der vorgegebenen elektrischen Energiemenge zu 70 % geladen sind.Battery (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the second storage module (4) has a certain number of electrical energy storage units (6), so that - a mass of the second storage module (4) does not exceed a predetermined mass limit, - by means of of the second storage module (4), a predetermined amount of electrical energy can be stored, wherein - the mass limit is 10 kilograms or less and / or - the number of energy storage units (5) is determined so that, taking into account an expected energy consumption of the motor vehicle (2). a predetermined minimum distance of 25 km or more can be driven using the predetermined amount of energy stored in the energy storage module (3), and/or - the number of energy storage units (5) is determined so that they are 70% charged with the predetermined amount of electrical energy . Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung (12) ein mit einer Haushaltsstromsteckdose (13) korrespondierendes Steckelement (14) aufweist.Battery (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the charging device (12) has a plug-in element (14) corresponding to a household power socket (13). Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Sperrelement (20), das zwischen einer Sperrstellung, in der es in einen Koppelbereich (21) der Batterie (1) hineinragt, um die Batterie (1) gegen ein Entkoppeln oder Koppeln der Speichermodule (3, 4) zu sperren, und einer Freigabestellung, in der es aus dem Koppelbereich (21) ausgerückt ist, um das Entkoppeln oder Koppeln der Speichermodule (3, 4) freizugeben, verstellbar ist.Battery (1) according to one of the preceding claims, characterized by a locking element (20) which, between a locking position in which it projects into a coupling area (21) of the battery (1), protects the battery (1) against decoupling or coupling to lock the memory modules (3, 4), and a release position in which it is disengaged from the coupling area (21) in order to enable the decoupling or coupling of the memory modules (3, 4), is adjustable. Kraftfahrzeug (2) mit einer nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildeten Batterie (1).Motor vehicle (2) with one according to one of the Claims 1 until 7 trained battery (1). Kraftfahrzeug (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Speichermodul (4) in einem für einen Endbenutzer des Kraftfahrzeugs (2) ohne Einsatz eines Werkzeugs erreichbaren Anteil eines Innenraums (26) des Kraftfahrzeugs (2), insbesondere in einer Fahrgastzelle oder in einem Laderaum, angeordnet ist.Motor vehicle (2). Claim 8 , characterized in that the second storage module (4) is arranged in a portion of an interior (26) of the motor vehicle (2) that can be reached by an end user of the motor vehicle (2) without the use of a tool, in particular in a passenger cell or in a cargo space.
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