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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul, insbesondere für ein Wohnmobil oder einen Wohnwagen, aufweisend wenigstens zwei elektrisch verschaltete Batteriezellen und ein die Batteriezellen aufnehmendes Modulgehäuse.
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Stand der Technik
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Ein herkömmliches Batteriemodul ist beispielsweise aus
DE 10 2019 112 219 A1 bekannt. Das Batteriemodul weist ein mehrere elektrochemische Zellen (Batteriezellen) und ein die Batteriezellen aufnehmendes Gehäuse auf. An einer Oberseite des Gehäuses sind ein positiver Anschlusspol (Pluspol) und ein negativer Anschlusspol (Minuspol) angeordnet, an die wenigstens ein elektrischer Verbraucher unmittelbar oder über ein elektrisches Netz mittelbar anschließbar ist.
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Wohnmobile und Wohnwagen können mit Batteriemodulen ausgestattet sein, insbesondere um im Stand für einen Zeitraum elektrisch autark betrieben werden zu können. Jedoch sind die Batteriemodule herkömmlich meist recht schwer zugänglich verbaut, was ein Anschließen an ein Bordnetz eines Wohnmobils bzw. Wohnwagens und einen Austausch eines defekten Batteriemoduls erschwert.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfacher anschließbares und austauschbares Batteriemodul bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch den unabhängigen Schutzanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Schutzansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren wiedergegeben, wobei diese Ausgestaltungen jeweils für sich genommen oder Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander einen vorteilhaften und/oder weiterbildenden Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Ein erfindungsgemäßes Batteriemodul, insbesondere für ein Wohnmobil oder einen Wohnwagen, weist wenigstens zwei elektrisch verschaltete Batteriezellen und ein die Batteriezellen aufnehmendes Modulgehäuse auf, wobei außen an dem Modulgehäuse wenigstens zwei positive Anschlusspole und wenigstens ein negativer Anschlusspol angeordnet sind.
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Durch das Vorhandensein von mehr als zwei Anschlusspolen stellt das erfindungsgemäße Batteriemodul mehrere Möglichkeiten zum Anschließen eines elektrischen Netzes, insbesondere Bordnetzes, oder eines elektrischen Verbrauchers an das Batteriemodul zur Verfügung, was dieses Anschließen einfacher macht, indem zu diesem Anschließen diejenigen Anschlusspole des Batteriemoduls ausgewählt werden, die bei in seiner bestimmungsgemäßen Position innerhalb eines Wohnmobils bzw. Wohnwagens angeordnetem Batteriemodul ab besten zugänglich angeordnet sind. Entsprechend ist auch das Entfernen von Anschlusskabeln oder damit verbundenen Anschlusselementen von dem erfindungsgemäßen Batteriemodul vereinfacht, was insgesamt im Schadensfall oder Reparaturfall einen Austausch des erfindungsgemäßen Batteriemoduls gegen ein entsprechendes Batteriemodul und darüber hinaus auch Wartungsarbeiten an dem erfindungsgemäßen Batteriemodul einfacher macht, insbesondere wenn das erfindungsgemäße Batteriemodul zur Durchführung der Wartungsarbeiten aus dem Wohnmobil bzw. Wohnwagen ausgebaut werden muss.
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Zudem können durch das Vorhandensein von mehr als zwei Anschlusspolen an dem erfindungsgemäßen Batteriemodul auch zwei oder mehr elektrische Abnehmer, beispielsweise ein elektrisches Bordnetz und ein elektrischer Verbraucher, auf einfachere Art und Weise mit verschiedenen Anschlusspolen des Batteriemoduls verbunden werden, so dass nicht jeder Anschlusspol doppelt belegt sein muss. Dadurch kann das Anschließen der elektrischen Abnehmer an dem erfindungsgemäßen Batteriemodul ebenfalls vereinfacht werden.
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Die Batteriezellen können beispielsweise Lithium-Ionen-Batteriezellen sein. Das Batteriemodul kann auch mehr als zwei elektrisch verschaltete Batteriezellen, beispielsweise 24 Batteriezellen, aufweisen. Die Batteriezellen können je nach Anwendungsfall elektrisch in Reihe oder parallel geschaltet sein. Die Batteriezellen sind vorzugsweise vollständig von dem Modulgehäuse aufgenommen und somit durch dieses gegen äu-ßere Einflüsse, insbesondere äußere mechanische Einflüsse, geschützt.
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Das Modulgehäuse kann beispielsweise quaderförmig ausgebildet sein. Das Modulgehäuse kann teilweise oder vollständig aus einem Kunststoff, einem Metall, einer Metalllegierung oder einem Verbundwerkstoff hergestellt sein. An dem Modulgehäuse kann wenigstens eine Klappe oder wenigstens eine abnehmbare Platte angeordnet sein, nach deren Verschwenken bzw. Entfernen ein von dem Modulgehäuse umschlossener Aufnahmeraum, in dem unter anderem die Batteriezellen angeordnet sind, zugänglich ist.
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Das erfindungsgemäße Batteriemodul eignet sich besonders für einen Einsatz in einem Wohnmobil oder einem Wohnwagen. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf eingeschränkt und es sich andere Einsatzmöglichkeiten denkbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind außen an dem Modulgehäuse drei positive Anschlusspole und zwei negative Anschlusspole angeordnet. Hierdurch können beispielsweise drei verschiedene elektrische Abnehmer mit dem Batteriemodul verbunden werden, wobei für jeden elektrischen Abnehmer ein eigener positiver Anschlusspol genutzt werden kann. Zudem können die elektrischen Abnehmer an verschiedenen negativen Anschlusspolen angeschlossen werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Anschlusspole an einer vertikalen Seitenwand des Modulgehäuses angeordnet. Dies ist von besonderem Vorteil, da eine Höhe eines in einem Wohnmobil bzw. Wohnwagen zur Aufnahme des Batteriemoduls zur Verfügung stehenden Aufnahmeraums in der Regel nur geringfügig größer ist als eine Höhe des Batteriemoduls, so dass ein an der Oberseite des Batteriemoduls befindlicher Anschlusspol, wie er bei herkömmlichen Batteriemodulen gegeben ist, bei in dem Aufnahmeraum befindlichem Batteriemodul äußerst schwer zugänglich wäre. Hingegen ist eine vertikale Seitenwand des Modulgehäuses auch bei in dem Aufnahmeraum befindlichem Batteriemodul sehr gut zugänglich.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Batteriemodul wenigstens eine in dem Modulgehäuse aufgenommene, mit wenigstens einem der positiven Anschlusspole verbundene Überstromschutzeinrichtung. Der Pluspol des Batteriemoduls ist über die Überstromschutzeinrichtung mit dem positiven Anschlusspol verbunden. Vorzugsweise weist das Batteriemodul für jeden vorhandenen positiven Anschlusspol eine eigene Überstromschutzeinrichtung auf. Hierdurch kann jeder positive Anschlusspol separat abgesichert werden, was insbesondere von Vorteil ist, wenn mit jedem positiven Anschlusspol ein anderer elektrischer Abnehmer verbunden ist, da so jeder elektrische Abnehmer separat elektrisch abgesichert ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Überstromschutzeinrichtung wenigstens eine Schmelzsicherung auf. Dies stellt eine kostengünstige Möglichkeit zur Realisierung der Überstromschutzeinrichtung dar.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Batteriemodul wenigstens eine mit der Überstromschutzeinrichtung verbundene, außen an dem Modulgehäuse angeordnete optische Anzeigeeinheit auf, mit der ein Unterbrechungszustand der Überstromschutzeinrichtung anzeigbar ist. Die optische Anzeigeeinheit kann derart ausgebildet sein, dass sie aufleuchtet, wenn die ihr zugeordnete Überstromschutzeinrichtung sich in einem Unterbrechungszustand befindet. Dabei kann die optische Anzeigeeinheit wenigstens ein Leuchtmittel aufweisen, dass beispielsweise parallel zu der jeweiligen Überstromschutzeinrichtung geschaltet sein kann. Dabei kann die optische Anzeigeeinheit einerseits mit einem Eingang und andererseits mit einem Ausgang der Überstromschutzeinrichtung verbunden sein. Solange sich die Überstromschutzeinrichtung nicht in einem Unterbrechungszustand befindet, sind der Eingang und der Ausgang der Überstromschutzeinrichtung mit einem Pluspol des Batteriemoduls verbunden. Somit ist auch die optische Anzeigeeinheit ausschließlich mit diesem Pluspol verbunden. Befindet sich die Überstromschutzeinrichtung aber in dem Unterbrechungszustand, wird der Ausgang der Überstromschutzeinrichtung über den angeschlossen elektrischen Verbraucher mit dem Minuspol des Batteriemoduls verbunden, wodurch dann auch die optische Anzeigeeinheit sowohl mit dem Pluspol als auch mit dem Minuspol des Batteriemoduls verbunden ist. Hierdurch fließt dann ein Strom durch die optische Anzeigeeinheit, wodurch diese aufleuchtet bzw. eingeschaltet wird. Um eine Überlastung des Leuchtmittels der optischen Anzeigeeinheit zu verhindern, kann ein spezielles Leuchtmittel ausgewählt werden, dass der von dem Batteriemodul abgegebenen Leistung standhält, oder es kann ein elektrischer Widerstand in Reihe zu dem Leuchtmittel geschaltet werden. Vorzugsweise weist das Batteriemodul für jede Überstromschutzeinrichtung jeweils eine eigene optische Anzeigeeinheit auf.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die optische Anzeigeeinheit an einer vertikalen Seitenwand des Modulgehäuses angeordnet. Insbesondere kann die optische Anzeigeeinheit an derjenigen vertikalen Seitenwand angeordnet sein, an der auch die Anschlusspole angeordnet sind. Wie oben beschrieben kann diese vertikale Seitenwand nämlich auch im eingebauten Zustand des Batteriemoduls sehr gut eingesehen werden, ohne dass anderweitige Bauteile entfernt werden müssen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die optische Anzeigeeinheit wenigstens eine außen an dem Modulgehäuse angeordnete Leuchtdiode auf. Hierdurch weist die Anzeigeeinheit einen geringen Energieverbrauch auf und ist zudem sehr dauerhaft und robust ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Batteriemodul wenigstens eine mit den Batteriezellen verbundene aktive Balancer-Schaltung auf. Die aktive Balancer-Schaltung ermöglicht einen Ladungstransfer zwischen Batteriezellen des Batteriemoduls, wobei elektrische Ladung von Batteriezellen mit höherer Ladung aktiv auf Batteriezellen mit niedrigerer Ladung übertragen wird. So soll eine gleichmäßige elektrische Ladungsverteilung unter den Batteriezellen des Batteriemoduls geschaffen werden, die sich durch Fertigungstoleranzen und Alterung hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften geringfügig voneinander unterscheiden. Der Aufbau der Balancer-Schaltung kann einem Aufbau einer von herkömmlichen Batteriemanagementsystemen bekannten Balancer-Schaltung entsprechen und ist somit dem Fachmann hinlänglich bekannt, weshalb hier keine weiteren Details der Balancer-Schaltung beschrieben werden müssen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die aktive Balancer-Schaltung von dem Modulgehäuse aufgenommen. Hierdurch ist auch die Balancer-Schaltung geschützt innerhalb des Modulgehäuses angeordnet und somit gegen äußere Einflüsse geschützt.
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Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand einer bevorzugte Ausführungsform beispielhaft erläutert, wobei die nachfolgend erläuterten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in unterschiedlicher Kombination miteinander einen vorteilhaften und/oder weiterbildenden Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Figurenliste
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Es zeigt:
- 1 eine schematische und perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Batteriemodul; und
- 2 eine schematische Draufsicht des in 1 gezeigten Batteriemoduls mit oben geöffnetem Modulgehäuse.
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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In den Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen. Eine wiederholte Beschreibung solcher Bauteile kann im Einzelnen zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen weggelassen sein.
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1 zeigt eine schematische und perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Batteriemodul 1, insbesondere für ein nicht gezeigtes Wohnmobil oder einen nicht gezeigten Wohnwagen.
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Das Batteriemodul 1 weist 24 in 2 gezeigte, elektrisch verschaltete Batteriezellen und ein die Batteriezellen aufnehmendes, quaderförmig ausgebildetes Modulgehäuse 2 auf. An einer dem Betrachter von 1 zugewandten vertikalen Seitenwand 3 des Modulgehäuses 2 ist eine Revisionsöffnung 4 ausgebildet, die mit einer nicht gezeigten Platte des Modulgehäuses 2 geschlossen werden kann.
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Außen an dem Modulgehäuse 2 und an der vertikalen Seitenwand 3 des Modulgehäuses 2 sind drei positive Anschlusspole 5 und zwei negative Anschlusspole 6 angeordnet. Jeder Anschlusspol 5 bzw. 6 ist über ein eigenes Isolier- und Positionierelement 7 gegenüber dem Modulgehäuse 2 elektrisch isoliert.
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Das Batteriemodul 1 weist zudem drei in dem Modulgehäuse 2 aufgenommene Überstromschutzeinrichtungen 8 auf, über die jeweils einer der positiven Anschlusspole 5 elektrisch mit dem nicht gezeigten Pluspol des Batteriemoduls 1 verbunden ist, wobei die positiven Anschlusspole 5 bzw. die Überstromschutzeinrichtungen 8 über ein elektrisch leitfähiges Brückenelement 9 elektrisch miteinander und mit dem nicht gezeigten Pluspol des Batteriemoduls 1 verbunden sind. Jede Überstromschutzeinrichtung 8 weist eine nicht gezeigte Schmelzsicherung auf.
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Des Weiteren weist das Batteriemodul 1 für jede Überstromschutzeinrichtung 8 eine eigene mit der jeweiligen Überstromschutzeinrichtung 8 verbundene, außen an dem Modulgehäuse 2 bzw. der vertikalen Seitenwand 3 angeordnete optische Anzeigeeinheit 10 auf, mit der ein Unterbrechungszustand der jeweiligen Überstromschutzeinrichtung 8 anzeigbar ist. Jede optische Anzeigeeinheit 10 weist eine außen an dem Modulgehäuse 2 angeordnete, nicht gezeigte Leuchtdiode auf und ist parallel zu der jeweiligen Überstromschutzeinrichtung 8 geschaltet.
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Die jeweilige optische Anzeigeeinheit 10 ist einerseits mit einem Eingang und andererseits mit einem Ausgang der jeweiligen Überstromschutzeinrichtung 8 verbunden. Solange sich die jeweilige Überstromschutzeinrichtung 8 nicht in einem Unterbrechungszustand befindet, sind der Eingang und der Ausgang der Überstromschutzeinrichtung 8 ausschließlich mit dem nicht gezeigten Pluspol des Batteriemoduls 1 verbunden. Somit ist auch die jeweilige optische Anzeigeeinheit 10 ausschließlich mit diesem Pluspol verbunden. Befindet sich die jeweilige Überstromschutzeinrichtung hingegen in dem Unterbrechungszustand, wird der Ausgang der Überstromschutzeinrichtung 8 über den angeschlossen elektrischen Verbraucher mit dem nicht gezeigten Minuspol des Batteriemoduls 1 verbunden, wodurch dann auch die jeweilige optische Anzeigeeinheit 10 sowohl mit dem Pluspol als auch mit dem Minuspol des Batteriemoduls 1 verbunden ist. Hierdurch fließt dann ein Strom durch die jeweilige optische Anzeigeeinheit 10, wodurch diese aufleuchtet bzw. eingeschaltet wird.
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Darüber hinaus weist das Batteriemodul 1 eine elektrisch mit den Batteriezellen verbundene aktive Balancer-Schaltung 11 auf, die von dem Modulgehäuse 2 aufgenommen und daher lediglich mit Strichlinien angedeutet ist.
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Ferner weist das Batteriemodul 1 eine in dem Modulgehäuse 2 aufgenommene Schutzplatine 12 auf, die mehrere Schutzfunktionen aufweisen kann, beispielsweise einen Überladungsschutz, einen Überentladungsschutz, einen Überstromschutz und/oder einen Kurzschlussschutz. Zudem kann die Schutzplatine eine Ausgleichsfunktion aufweisen, um sicherstellen zu können, dass alle Batteriezellen des Batteriemoduls 1 während eines Ladevorgangs gleichzeitig vollständig geladen sind. Die Schutzplatine 12 kann einen Teil eines nicht gezeigten Batteriemanagementsystems des Batteriemoduls 1 bilden, wie es herkömmlich bekannt ist, eventuell zusammen mit der Balancer-Schaltung 11.
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2 zeigt eine schematische Draufsicht des in 1 gezeigten Batteriemoduls 1 mit oben geöffnetem Modulgehäuse 2. Es sind insbesondere die 24 Batteriezellen 13 und deren relative Anordnung zueinander und zu dem Modulgehäuse 2 gezeigt. Zudem ist gezeigt, dass die Balancer-Schaltung 12 und die Schutzplatine 12 auf einer gemeinsamen Basisplatte 14 befestigt sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Batteriemodul
- 2
- Modulgehäuse
- 3
- vertikale Seitenwand
- 4
- Revisionsöffnung
- 5
- positiver Anschlusspol
- 6
- negativer Anschlusspol
- 7
- Isolier- und Positionierelement
- 8
- Überstromschutzeinrichtung
- 9
- Brückenelement
- 10
- optische Anzeigeeinheit
- 11
- Balancer-Schaltung
- 12
- Schutzplatine
- 13
- Batteriezelle
- 14
- Basisplatte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019112219 A1 [0002]
