Batteriemodul
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul. Derartige Batteriemodule sind zumeist Teile einer Batterieanordnung, die mehrere Batteriemodule umfasst und werden zur Stromversorgung insbesondere von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen verwendet. Ein derartiges Batteriemodul umfasst eine elektrische Zelle, die in der Regel aus einer galvanischen Zelle besteht. Das Batteriemodul findet dabei Anwendung bei Primärbatterien, also nicht wiederaufladbaren Batterien, und bei Sekundärbatterien, also wiederaufladbaren Batterien.
Aus der DE 32 46 968 C2 ist eine elektrische Batterie mit mehreren nebenein- ander liegenden, zueinander parallel angeordneten Zellen bekannt. Die elektrischen Zellen sind auf deren beiden Seiten durch elektrische Kontaktanordnungen miteinander verbunden, auf denen sich Kontaktbahnen befinden. Eine Kontaktanordnung ist dabei als Isolierplatte mit Kontaktbahnen in Form einer gedruckten Schaltung ausgebildet.
Die DE 103 18 587 B4 offenbart eine Vorrichtung zur Verbindung elektrischer Zellen. Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse zur Aufnahme von elektrischen Zellen und eine Buchsensteckverbindungsplatte mit einer Vielzahl von Löchern. Ferner ist eine Steckverbindungsplatte vorgesehen, die mit einer Vielzahl von Vorsprüngen versehen ist. Die Vorsprünge werden in die Löcher der Buchsen- steckverbindungsplatte eingesetzt, wobei die Vorsprünge die elektrischen Zellen in einer bestimmten Konfiguration elektrisch miteinander verbinden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Batteriemodul sowie eine verbesserte Batterieanordnung bereitzustellen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Batteriemodul ge- löst, umfassend eine elektrische Zelle, ein Modulgehäuse, das die elektrische Zelle aufnimmt, zwei oder mehrere, insbesondere vier oder sechs Kontaktie- rungseinheiten, die an dem Modulgehäuse angebracht sind, gelöst, wobei jede der Kontaktierungseinheiten jeweils zumindest zwei Anschlüsse aufweist.
Dadurch, dass zumindest zwei Kontaktierungseinheiten vorgesehen sind, die jeweils zumindest zwei Anschlüsse aufweisen, sind also zumindest vier Anschlüsse vorhanden. Dadurch kann das Batteriemodul zum einen an ein vorgeschaltetes Batteriemodul angeschlossen werden. Zum anderen kann an das betreffende Batteriemodul ein weiteres nachgeschaltetes Batteriemodul angeschlossen werden. Die Kontaktierungseinheiten benachbarter Batteriemodule können an dabei räumlich unmittelbar aneinander angeordnet werden. Eine Verkabelung die eine räumliche Distanz überwinden muss, kann entfallen. Unter elektrischer Zelle sind dabei insbesondere Primär- und Sekundärbatterien, aber auch Brennstoffzellen gemeint. Daher ist von dem Begriff Batteriemodul auch ein Modul mitumfasst, welches eine oder mehrere Brennstoffzellen aufnimmt.
Vorzugsweise weist jede Kontaktierungseinheit zumindest einen Pluspolan- schluss und zumindest einen Minuspolanschluss auf. Mit dem Plus- bzw. Minus- polanschluss einer ersten von zumindest zwei Kontaktierungseinheiten wird dabei die vollständige Anbindung des Batteriemoduls an ein vorgeschaltetes Batteriemodul ermöglicht. Mit dem Pluspolanschluss und dem Minuspolanschluss einer weiteren der zumindest zwei Kontaktierungseinheiten kann das Batteriemodul an ein weiteres Batteriemodul angeschlossen werden. Somit können viele Batteriemodule benachbart zueinander angeordnet werden. Da die Plus- und
Minuspolanschlüsse der Batteriemodule räumlich unmittelbar aneinander angeordnet werden können, wird die elektrische Verbindung der benachbarten Module vereinfacht. Dabei können gleichartige Anschlüsse, also jeweils Pluspolanschlüsse oder Minuspolanschlüsse benachbarter Batteriemodule miteinander in Kontakt zu bringen sein, was bei einer Parallelschaltung der elektrischen Zellen erfolgt. Ferner können auch nichtgleichartige Anschlüsse, beispielsweise Plus- anschluss des einen Batteriemoduls und Minuspolanschluss des anderen Batteriemoduls, miteinander verbunden werden, was bei einer Reihenschaltung elektrischer Zellen erfolgt.
In bevorzugter Ausgestaltung sind jeweils zwei Kontaktierungseinheiten gegenüberliegend an einer Außenfläche des Modulgehäuses angebracht. Die gegenüberliegende Anordnung bewirkt, dass die Kontaktanschlüsse von benachbart zueinander ausgerichteten Batteriemodulen zueinander in Überdeckung geraten können. Dadurch können die Batteriemodule in einer Reihe nachfolgend anein- ander angeordnet werden. Die Anschlüsse benachbarter Batteriemodule liegen dabei direkt aneinander an, so dass die Anschlüsse direkt in elektrisch leitender Verbindung zueinander in Kontakt sind. Alternativ kann die Kontaktherstellung durch Kontakthülsen oder Kontaktbolzen hergestellt werden, wobei eine Kontakthülse oder ein Kontaktbolzen zugleich in Anschlüssen beider Batteriemodule einsitzt.
Vorzugsweise sind die Pluspolanschlüsse mit dem Pluspol der elektrischen Zelle und die Minuspolanschlüsse mit dem Minuspol der elektrischen Zelle in elektrisch leitender Verbindung. Ferner sind vorzugsweise gleichartige Anschlüsse eines Batteriemoduls miteinander in elektrisch leitender Verbindung. Weiter vor- zugsweise sind sämtliche gleichartigen Anschlüsse eines Batteriemoduls in e- lektrisch leitender Verbindung miteinander. Sämtliche Pluspolanschlüsse eines Batteriemoduls sind dabei gleichartig. Sämtliche Minuspolanschlüsse eines Batteriemoduls sind dabei gleichartig. Auch wenn der Pluspolanschluss zwar mittelbar über die elektrische Zelle in elektrischer Verbindung mit dem Minuspolan-
schluss ist, stellt diese mittelbare Verbindung jedoch keine elektrisch leitende Verbindung im Sinne der obigen Beschreibung dar.
Für eine besonders vielseitige Anwendung sind Anschlüsse zweier Kontaktie- rungseinheiten einander gegenüberliegend angeordnet. Dadurch wird ermög- licht, dass ein Anschluss eines benachbarten Batteriemoduls in Anlage mit einem entsprechenden gegenüberliegenden Anschluss eines anderen Batteriemoduls gerät und mit diesem in Kontakt geraten kann. Dabei ist es vorteilhaft, wenn jeweils gleichartige Anschlüsse spiegelverkehrt auf einander gegenüberliegenden Außenflächen angeordnet sind. Zur Beurteilung, ob die Anschlüsse spiegelverkehrt auf gegenüberliegenden Außenflächen angeordnet sind, sind stets die jeweiligen Außenflächen, an denen die Anschlüsse angeordnet sind, frontal zu betrachten.
Vorzugsweise sind gegenüberliegende Kontaktierungseinheiten an unterschiedlichen, zueinander parallelen Außenflächen angeordnet. Hierdurch wird die Mo- dularität und die Erweiterbarkeit begünstigt, da eine Batterieanordnung, bestehend aus mehreren Batteriemodulen, stets um ein weiteres Batteriemodul erweitert werden kann, welches an eine der parallelen Außenflächen angelegt wird. Hierdurch können mehrere Batteriemodule in einer Reihe hintereinander angeordnet werden. Weist das Batteriemodul dabei vier oder sechs Kontaktierungs- einheiten auf, sind die Kontaktierungseinheiten an unterschiedlichen, jeweils aneinander parallel gegenüberliegenden, Außenflächen angeordnet. Somit können auch seitlich an einem Batteriemodul weitere Batteriemodule angeordnet werden. Dafür weist das Batteriemodul vorzugsweise eine Quaderform auf.
Konkret können die Anschlüsse einer ersten Kontaktierungseinheit spiegelver- kehrt zu gegenüberliegenden Anschlüssen einer der ersten Kontaktierungseinheit gegenüberliegenden zweiten Kontaktierungseinheit angeordnet sein. Zur Beurteilung, ob die Anschlüsse spiegelverkehrt auf gegenüberliegenden Außen-
flächen angeordnet sind, ist stets die jeweiligen Außenfläche, an denen die Anschlüsse angeordnet sind, frontal zu betrachten.
Vorzugsweise ist ein Minuspolanschluss der ersten Kontaktierungseinheit gegenüber eines Minuspolanschlusses der zweiten Kontaktierungseinheit ange- ordnet. Ferner ist vorzugsweise ein Pluspolanschluss der ersten Kontaktierungseinheit gegenüber eines Pluspolanschlusses der zweiten Kontaktierungseinheit angeordnet. Durch die jeweils gegenüberliegende Anordnung von gleichartigen Polanschlüssen können jeweils benachbarte Batteriemodule mit ihren gleichartigen Polanschlüssen in Anlage zu den benachbarten Batteriemodulen mit deren jeweiligen Polanschlüssen gebracht werden.
Vorzugsweise weist eine Kontaktierungseinheit zumindest zwei Pluspolanschlüsse auf und eine gegenüberliegende Kontaktierungseinheit zumindest zwei Minuspolanschlüsse auf, wobei ein Pluspolanschluss einer der Kontaktierungs- einheiten gegenüber einem Minuspolanschluss der gegenüberliegenden Kontak- tierungseinheit angeordnet ist. Hierdurch wird es ermöglicht, dass bei Anlage von zwei Batteriemodulen aneinander, ein Batteriemodul mit dem Minuspolanschluss an den Pluspolanschluss eines anderen Batteriemoduls in Anlage gebracht wird. Dies ist erforderlich, um beispielsweise eine Serienschaltungen von Batteriemodulen einfach realisieren zu können.
Die Anschlüsse können derart ausgebildet sein, dass gegenüberliegende Anschlüsse von benachbarten Batteriemodulen mittels Verbindungsmitteln miteinander verbindbar sind. Dabei weist ein Anschluss vorzugsweise eine Bohrung auf. Dabei können die Verbindungsmittel jeweils als Kontakthülsen ausgebildet sein, die mit jeweils zumindest einem Anschluss in Steckverbindung zu bringen sind.
Vorzugsweise kann die Bohrung als Gewindebohrung ausgebildet sein. Entsprechende Verbindungsmittel können dann als Kontaktbolzen ausgebildet sein, die
jeweils mit zumindest einem Anschluss verschraubbar sind. Hierzu weist der Anschluss eine Gewindebohrung auf.
In der Bohrung ist vorzugsweise eine Kontaktfeder angeordnet, die ein eingesetztes Verbindungsmittel für eine reibschlüssige Verbindung mit Kraft beauf- schlagen kann.
Vorzugsweise ist das Batteriemodul quaderförmig gestaltet. Dadurch können mehrere Batteriemodule einfach miteinander in eine platzsparende ebene Anordnung gebracht werden. Ferner können mehrere Batteriemodule gestapelt angeordnet werden. Vorzugsweise weist das Batteriemodul an vier Außenflä- chen jeweils eine Kontaktierungseinheit auf. Weiter vorzugsweise weist das Batteriemodul an sechs Außenflächen jeweils eine Kontaktierungseinheit auf. Durch das Vorsehen von vier oder insbesondere sechs Außenflächen mit jeweils einer Kontaktierungseinheit ergeben sich zusätzliche Anordnungsmöglichkeiten und damit eine höhere Variabilität bei der Gestaltung von Batterieanordnungen, wel- che mehrere Batteriemodule umfassen.
Vorzugsweise ist ein Anschluss an einer Außenfläche angeordnet, wobei die Außenfläche eine Nut aufweist, die sich von dem Anschluss bis hin zu einer der Außenfläche angrenzenden Außenfläche erstreckt. Hierdurch wird ein Zugang zu dem Anschluss ermöglicht, und zwar von einer anderen Außenfläche als der Außenfläche, an der der betreffende Anschluss angeordnet ist. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass sich Anschlüsse von bereits in Anlage befindlichen benachbarten Batteriemodulen nachträglich über Verbindungsmittel miteinander in elektrisch leitende Verbindung gebracht werden können. Die Nut stellt dabei einen Zugang von der angrenzenden benachbarten Seitenfläche dar, so dass die beiden Batteriemodule für die Montage des Verbindungsmittels nicht mehr relativ zueinander bewegt werden müssen. Ferner können bereits montierte Verbindungsmittel wieder entfernt werden, ohne dass dabei die Batteriemodule relativ
zueinander bewegt werden müssen. Die Nut ist dabei im Querschnitt betrachtet nicht kleiner als ein zu montierendes oder demontierendes Verbindungsmittel.
Vorzugweise ist dabei eine Fase zwischen zwei Außenflächen vorgesehen, an der die Kontaktierungseinheit angeordnet ist. Diese Fase ermöglicht ein verein- fachtes Montieren des Verbindungsmittels.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist an zumindest einer Außenfläche eine Mehrzahl von Vorsprüngen vorgesehen. Diese Vorsprünge dienen als Abstandshalter zwischen den Außenflächen zweier benachbarter Batteriemodule. Durch den dadurch erzeugten Abstand wird Raum für eine Wärmeabfuhr- oder eine Wärmezufuhrmöglichkeit geschaffen. Die Wärmeabfuhr bzw. die Wärmezufuhr kann über Wärmeleitplatten oder durch fließbare Medien, wie Kühl- bzw. Wärmeflüssigkeiten oder durch Luftkühlung vollzogen werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Kontaktierungseinheiten frei be- legbare Anschlüsse auf, wobei frei belegbare Anschlüsse unterschiedlicher Kontaktierungseinheiten miteinander elektrisch verbunden sind. Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn die Kontaktierungseinheiten erste frei belegbare Anschlüsse und zweite frei belegbare Anschlüsse aufweisen, wobei die ersten frei belegbare Anschlüsse unterschiedlicher Kontaktierungseinheiten miteinander elektrisch verbunden sind und wobei die zweiten frei belegbaren Anschlüsse unterschiedlicher Kontaktierungseinheiten miteinander elektrisch verbunden sind. Die frei belegbaren Anschlüsse erweitern die Vielzahl der Anwendungsmöglichkeiten, da die Verschaltung der Batteriemodule komplexer gestaltet werden kann, ohne dabei auf externe Kontaktierungsmittel wie Kabel oder Klemmen zurückgreifen zu müssen.
Für den Fall, dass flüssige Wärmeleitmittel vorgesehen sind, ist es vorteilhaft, wenn nicht benötigte Anschlüsse an Außenflächen von Batteriemodulen, die mit dem flüssigen Medium in Kontakt geraten, mittels Verschlussstopfen abgedich-
tet werden. Dies geschieht vorzugsweise durch Verschlussstopfen, die zum Abdichten von Anschlüssen einer Kontaktierungseinheit eines Batteriemoduls der oben genannten Art ausgestaltet oder geeignet sind.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Bat- terieanordnung, umfassend mehrere Batteriemodule nach der oben genannten Art, wobei Anschlüsse benachbarter Batteriemodule miteinander in elektrisch leitender Verbindung stehen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Montage eines Kraftfahrzeugs, umfassend die folgenden Verfahrens- schritte:
- Anbringen von Bauteilen, insbesondere Aggregaten, Schlauchverbindungen und Kabeln, an einer Baueinheit eines Fahrzeugs;
- Befestigen eines ersten Batteriemoduls der vorgenanten Art an der Baueinheit des Fahrzeugs oder einem Bauteil;
- Anschließen weiterer Batteriemodule der vorgenanten Art zumindest mittelbar an das erste Batteriemodul.
Mittelbar bedeutet dabei, dass die Batteriemodule zumindest unter Zwischen- Schaltung anderer Batteriemodule mit dem ersten Batteriemodul verbunden werden. Durch dieses Verfahren kann der Platz zwischen den Bauteilen im Fahrzeugraum optimal durch die Batterieanordnung ausgenutzt werden ausgenutzt werden.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Hierin zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls perspektivische Ansicht,
Fig. 2 a) eine erste Kontaktierungseinheit und b) eine der ersten Kontaktierungseinheit gegenüberliegende zweite Kontaktierungseinheit des Batteriemoduls nach Fig. 1 , jeweils umfassend fünf Anschlüsse;
Fig. 3 die Draufsicht zweier gegenüberliegender Außenflächen des Batteriemoduls nach Figur 1 , umfassend jeweils die erste und die zweite Kontaktierungseinheit nach Fig. 2; Fig. 4 schematisch einen Querschnitt durch das Batteriemodul nach Fig. 1 gemäß der Schnittlinie I - I;
Fig. 5 eine erfindungsgemäße Batterieanordnung umfassend zwei erfindungsgemäße Batteriemodule in Parallelschaltung mit entsprechendem Schaltplan; Fig. 6 eine erfindungsgemäße Batterieanordnung umfassend zwei erfindungsgemäße Batteriemodule in Reihenschaltung mit entsprechendem Schaltplan;
Fig. 7 eine erfindungsgemäße Batterieanordnung umfassend sechzehn erfindungsgemäße Batteriemodule in einer kombinierten Reihen- und Parallelschaltung mit entsprechendem Schaltplan;
Fig. 8 eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls in Einzelheit a) in Seitenansicht, b) im Querschnitt; Fig. 9 zwei erfindungsgemäße Batteriemodule gemäß der Ausgestaltung nach Figur 8; Fig. 10 zwei erfindungsgemäße Batteriemodule mit Vorsprüngen an einer
Außenfläche;
Fig. 1 1 Ein schematisch dargestellter Ausschnitt eines Fahrzeugmotorraums in dem eine erfindungsgemäße Batterieanordnung angebracht ist a) in Seitenansicht, b) in Draufsicht.
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Batteriemodul 1 dargestellt, welches von einem rechteckigen Modulgehäuse 2 begrenzt ist. Das Modulgehäuse weist dabei sechs Außenflächen 3 auf. Die Außenflächen 3 sind alle samt quadratisch gestaltet mit jeweils identischen Kantenlängen, so dass das Batteriemodul ins- gesamt eine Würfelform aufweist.
An den sechs Außenflächen 3 ist jeweils eine Kontaktierungseinheit 4 angeordnet. Jeweils eine Kontaktierungseinheit 4 weist mehrere Anschlüsse 5 auf, die eine Schnittstelle des Batteriemoduls 1 darstellen, wie unten näher erläutert wird. Das in Figur 1 gezeigte Batteriemodul 1 umfasst insgesamt sechs Kontak- tierungseinheiten 4, wobei an jeder der Außenflächen 3 genau eine Kontaktierungseinheit 4 angeordnet ist. Die Kontaktierungseinheiten, die in der Figur 1 durch das Batteriemodul selbst verdeckt sind, sind mittels gestrichelten Linien angedeutet.
Stellvertretend für die insgesamt sechs Kontaktierungseinheiten 4 sind in Figur 2 zwei Kontaktierungseinheiten 4 in Einzelheit zu erkennen. In Figur 2a ist das Kontaktierungselement 4i zu erkennen, welches auf der Außenfläche S1 angeordnet ist, die in Figur 1 frontal zu erkennen ist. Figur 2b zeigt die Kontaktierungseinheit 42, die auf der Rückseite des in Figur 1 dargestellten Batteriemoduls 1 angeordnet ist.
Die Kontaktierungseinheit A-y weist insgesamt fünf Anschlüsse 5 auf, die von links nach rechts betrachtet folgende Spezifizierung aufweisen: Ein Pluspolan- schluss, zwei Minuspolanschlüsse, ein erster frei belegbarer Anschluss A ein zweiter frei belegbarer Anschluss B. Die Kontaktierungseinheit 42 weist ebenfalls fünf Anschlüsse auf, welche von links nach recht betrachtet folgende Spezifizie- rungen aufweisen. Ein zweiter frei belegbarer Anschluss B, ein erster frei belegbarer Anschluss A, ein Pluspolanschluss, ein Minuspolanschluss, ein Pluspolan- schluss. Die Pluspolanschlüsse der Kontaktierungseinheiten sind jeweils mit einem Pluspol der in dem Batteriemodul 1 einliegenden elektrischen Zelle 6 in
elektrisch leitender Verbindung. Die elektrische Zelle 6 ist lediglich schematisch angedeutet. Die Minuspolanschlüsse der Kontaktierungseinheiten sind jeweils mit einem Minuspol der elektrischen Zelle 6 in elektrisch leitender Verbindung. Die frei belegbaren Anschlüsse A und B sind nicht mit der elektrischen Zelle 6 verbunden, sondern sind lediglich mit gleichartigen Anschlüssen untereinander verbunden. So ist der freibelegbare Anschluss A der Kontaktierungseinheit 4i mit dem frei belegbaren Anschluss A der Kontaktierungseinheit 42 verbunden. Gleiches gilt für den frei belegbaren Anschluss B der Kontaktierungseinheit Aλ, der mit dem frei belegbaren Anschluss B der Kontaktierungseinheit A2 verbun- den ist. Die frei belegbaren Anschlüsse sind darüber hinaus auch mit den jeweiligen gleichartigen Anschlüssen der übrigen Kontaktierungseinheiten 43 bis 46 in elektrisch leitender Verbindung. Die elektrische Zelle 6 ist als Sekundärbatterie ausgeführt.
Es ist in Figur 2 ferner ersichtlich, dass die Anschlüsse der ersten Kontaktie- rungseinheit 4i im Wesentlichen spiegelverkehrt zu den Anschlüssen der Kontaktierungseinheit A2 angeordnet sind, mit Ausnahme des mittleren Anschlusses. Diese spiegelverkehrte Anordnung ist dafür vorgesehen, dass insbesondere gleichartige Anschlüsse von benachbarten Batteriemodulen, die aneinander anliegen, miteinander in Kontakt bringbar sind, was im Folgenden noch näher er- läutert wird. Die spiegelverkehrte Anordnung betrifft stets jeweils gegenüberliegende Kontaktierungseinheiten.
In Figur 3 ist stellvertretend für alle Außenflächen jeweils die Außenfläche 3i und die jeweils gegenüberliegende Außenfläche 32 gezeigt. An diesen Außenflächen 3^ 32 sind die Kontaktierungseinheiten 41 bzw. 42 außermittig angeordnet. Es ist zu erkennen, dass die Kontaktierungseinheiten im Wesentlichen spiegelverkehrt auf den jeweiligen Außenflächen 3i, Z2 angeordnet sind, wobei die Spiegelum- kehrung jeweils bezüglich einer fiktiven Spiegelachse S erfolgt, welche mittig durch die Außenflächen 3-ι, 32 verläuft. Insofern ist es möglich, dass die Kontak-
tierungseinheiten zweier benachbarter Batteriemodule 1 , die in Anlage zueinander sind, bündig aneinander anliegen.
Figur 4 zeigt eine Schnittdarstellung durch das Batteriemodul 1 gemäß der Figur 1 , wobei die Anschlüsse 5 der Kontaktierungseinheiten 4^ A2, 43 und 44 zu er- kennen sind. Aus Gründen einer einfachen Darstellung sind die hier gezeigten Kontaktierungseinheiten innerhalb einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Kontaktierungseinheiten, die einander nicht gegenüber liegen, können auch ohne Weiteres in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sein. Schematisch ist in Figur 4 die innenliegende elektrische Zelle 6 zu erkennen. Beispielhaft sind einige e- lektrische Verbindungen zwischen den Anschlüssen untereinander und der elektrischen Zelle gezeigt. So ist beispielsweise zu erkennen, dass der Pluspolan- schluss der Kontaktierungseinheit 43 mit dem Pluspolanschluss der elektrischen Zelle und der Kontaktierungseinheit 42 verbunden ist. Selbstverständlich ist der Pluspolanschluss der Kontaktierungseinheit aber auch mit den Pluspolanschlüs- sen der übrigen Kontaktierungseinheiten 4i, 44, 45 und 46 des Batteriemoduls 1 verbunden. Gleiches gilt für die Minuspolanschlüsse der Kontaktierungseinheiten, die alle samt untereinander und mit dem Minuspolanschluss der elektrischen Zelle 6 verbunden sind. Die frei belegbaren Anschlüsse A sind jeweils untereinander verbunden. Ebenso sind die frei belegbaren Anschlüsse B alle- samt untereinander verbunden.
In Figur 5 ist eine Batterieanordnung 10 gezeigt, die insgesamt zwei Batteriemodule 1 , 1' umfasst. Die Batteriemodule sind an jeweils zwei Außenflächen 3A, 3A' miteinander in Anlage. Die Batteriemodule 1 , 1 ' sind miteinander bündig ausgerichtet, so dass weitere Außenflächen 3B, 3B' der Batteriemodule 1 , 1' miteinan- der fluchten.
An den Pluspolanschluss der Kontaktierungseinheit Aλ des ersten Batteriemoduls 1 und an den Minuspolanschluss der Kontaktierungseinheit 4i des ersten Batteriemoduls 1 ist jeweils ein Polschuh T, T angebracht. Die Polschuhe kön-
nen entweder als Hülse oder als Bolzen ausgestaltet sein, und können in den jeweiligen Anschluss 5 eingesteckt bzw. eingeschraubt sein. Nach außen hin stellt der jeweilige Polschuh 7 den Plus- bzw. den Minuspol der Batterieanordnung 10 dar.
Ferner ist zu erkennen, dass zwischen den Kontaktierungseinheiten 42 des ersten Batteriemoduls 1 und der Kontaktierungseinheit A\ des zweiten Batteriemoduls 1' jeweils eine Verbindungshülse 8 angeordnet ist, die alternativ auch als Verbindungsbolzen mit Gewinde ausgestaltet sein kann. Die Verbindungshülse 8 stellt die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Pluspolanschluss der Kontaktierungseinheit 42 des ersten Batteriemoduls 1 und dem Pluspolanschluss der Kontaktierungseinheit 4-ι' des zweiten Batteriemoduls 1 ' dar. Durch diese Verschaltung der beiden Batteriemodule 1 , 1 ' ergibt sich eine Parallelschaltung der Batteriemodule 1 , 1 ', wie sie vereinfacht aus dem darunter stehenden Schaltplan zu erkennen ist.
Figur 6 zeigt die Batterieanordnung 10 aus Figur 5 mit einer anderen Verschaltung. Dabei wird nur auf die Unterschiede zu der Verschaltung nach Figur 5 eingegangen. Im übrigen stimmen die gezeigten Anordnungen überein.
Es ist zu erkennen, dass abweichend zu der in Figur 5 gezeigten Anordnung der Polschuh T an dem ersten Batteriemodul 1 in den frei belegbaren Anschluss B eingesteckt ist. Ferner sind die frei belegbaren Anschlüsse B der Kontaktierungseinheiten 42 des ersten Batteriemoduls 1 und 4i' des zweiten Batteriemoduls 1 ' miteinander mittels einer Verbindungshülse 8 verbunden. Ferner sind die mittleren Anschlüsse der Kontaktierungseinheit 42 des ersten Batteriemoduls 1 und der Kontaktierungseinheit 4/ des zweiten Batteriemoduls 1 ' miteinander verbunden. Somit ist der Minuspolanschluss des zweiten Batteriemoduls 1' mit dem Pluspolanschluss des ersten Batteriemoduls 1 verbunden. Der Pluspolanschluss der zweiten Kontaktierungseinheit 42' des zweiten Batteriemoduls 1' ist mittels eines U-Steckers 9 direkt an den frei belegbaren Anschluss B der Kon-
taktierungseinheit 42' des zweiten Batteriemoduls 1' angeschlossen. Insofern ist der Pluspolschuh T direkt in elektrisch leitender Verbindung mit dem Pluspolan- schluss der zweiten Kontaktierungseinheit 42' des zweiten Batteriemoduls 1 '. Hieraus ergibt sich eine Reihenschaltung der beiden Batteriemodule 1 , 1 ' wie es aus unten stehendem Schaltplan ersichtlich ist.
Figur 7 zeigt eine weitere Batterieanordnung 10' umfassend insgesamt sechzehn Batteriemodule 1. Die Batteriemodule 1 sind insgesamt in zwei Gruppen 11 -1, 112 aus jeweils acht Batteriemodulen 1 zusammengesetzt. Sämtliche Pluspolanschlüsse und sämtliche Minuspolanschlüsse aller Batteriemodule 1 einer Gruppe 111 , 112 sind über Verbindungshülsen 8 jeweils miteinander zumindest mittelbar in elektrisch leitender Verbindung. Über eine weitere Verbindungshülse 8' ist ein Pluspolanschluss eines Batteriemoduls I 1 der einen Gruppe H1 mit dem Minuspolanschluss eines Batteriemoduls 12 der anderen Gruppe 112 in e- lektrisch leitender Verbindung. Ein Minuspolschuh 7" ist mit einem Minuspolan- Schluss eines Batteriemoduls I 1 der einen Gruppe H 1 angeschlossen. Ein Pluspolschuh T ist in elektrisch leitender Verbindung mit dem Pluspolanschluss eines Batteriemoduls 12 der anderen Gruppe 112. Dabei befindet sich der Pluspolschuh T an einem frei belegbaren Anschluss A in derselben Kontaktierungseinheit 4 an der auch der Minuspolschuh T angeordnet ist, so dass die Kontaktie- rung der gesamten Batterieanordnung 10 von außen an einer einzigen Kontaktierungseinheit erfolgt. Um dennoch die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Pluspolschuh T und dem Pluspolanschluss des Batteriemoduls 12 herstellen zu können, sind Verbindungshülsen 8" vorgesehen, die benachbarte Batteriemodule I 1, 12 an ihren frei belegbaren Anschlüssen A miteinander elektrisch verbinden. An einem Batteriemodul 12 der zweiten Gruppe 112 ist ein U-Stecker 9 zwischen dem Pluspolanschluss und dem frei belegbaren Anschluss A vorgesehen um die Pluspolanschlüsse aller Batteriemodule 12 der zweiten Gruppe 112 in elektrische leitende Verbindung zu dem frei belegbaren Anschluss A zu bringen.
Insgesamt ergibt sich hierdurch eine Parallelschaltung der Batteriemodule 1 , der jeweiligen Gruppen H1, 112 untereinander. Die beiden Gruppen H 1, 112 sind dabei hintereinander in Reihe geschaltet. Insgesamt ergibt sich der nebenstehend aufgezeigte Schaltplan der Batterieanordnung 10.
Die beiden Gruppen H 1, 112 sind in der Figur 7 in einer Ebene angeordnet. Es ist jedoch selbstverständlich, dass die Gruppen jeweils auch untereinander oder geometrisch völlig andersartig angeordnet sein können. Die Verbindungshülsen 8' und 8", die die elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Gruppen 11 , 11' herstellen, können dann auch an Kontaktierungseinheiten an Deckelflä- chen oder Bodenflächen von Batteriemodulen angebracht sein.
Zwischen zwei Gruppen H 1, 112 von Batteriemodulen I 1, 12 ist ein Zwischenraum 12 vorgesehen. Dieser Zwischenraum 12 dient zur Wärmeableitung bzw. zur Wärmezufuhr. Für eine effiziente Wärmezu- bzw. abfuhr ist eine Wärmeleitplatte 13 in dem Zwischenraum 12 angeordnet. Alternativ kann in dem Zwi- schenraum 12 auch ein wärmeleitendes Medium, insbesondere ein wärmeleitendes Gas oder eine wärmeleitende Flüssigkeit angeordnet sein oder den Zwischenraum durchströmen.
Für den Fall, dass ein fließbares wärmeleitendes Medium vorgesehen ist, welches eine elektrische Leitfähigkeit besitzt, sind nicht benötigte Anschlüsse, die mit dem Medium in Kontakt geraten können, durch nicht dargestellte Verschlussstopfen abgedichtet.
Figur 8 zeigt die Anschlüsse 5 einer Kontaktierungseinheit 4 eines Batteriemoduls 1 in Einzelheit. Figur 8b zeigt dabei eine Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie Il - Il aus Figur 8a. Die Kontaktierungseinheit 4 ist an einer ersten Außenfläche S1 des Batteriemoduls 1 angeordnet. Dabei ist die Kontaktierungseinheit 4 an einem Randbereich der Außenfläche 3-{ angeordnet, d.h. sie befindet sich in Nähe einer Kante des in diesem Fall würfelförmigen Batteriemoduls
1. Die Anschlüsse 5 sind in Form jeweils einer Bohrung 15 gestaltet. Jeweils eine Nut 14 verbindet eine Bohrung 15 mit einer weiteren Außenfläche 33 des Modulgehäuses 2. Die beiden Außenflächen 3i und 33 grenzen dabei aneinander an. Die Nut 14 erstreckt sich senkrecht zu einer Bohrachse B der Bohrung 15. Die Länge der Nut, betrachtet in Längsrichtung zur Bohrachse B, entspricht im Wesentlichen einer halben Länge einer Verbindungshülse 8, die zur Verbindung zweier benachbart liegender Anschlüsse 5 verwendet wird. Vorzugsweise ist die Nut jedoch geringfügig länger als die halbe Länge der Verbindungshülse 8, so dass ein leichteres Montieren der Kontakthülse ermöglicht ist.
In Figur 9 sind zwei Batteriemodule 1 , 1' jeweils ausschnittsweise analog der
Darstellung gemäß Figur 8b zu erkennen. Zwei Anschlüsse 5, 5' der beiden Batteriemodule 1 , 1 ' liegen aneinander an. Lediglich für eine deutlichere Darstellung sind die beiden Flächen 3-ι, 32 1 mit einem geringen Abstand zueinander dargestellt. Eine Verbindungshülse 8 kann nun, durch die Nuten 14 der Batteriemodu- Ie geführt, bis in die Bohrungen 15 eingebracht werden. Hierdurch ist also selbst eine Montierung der Verbindungshülse möglich, wenn beide Batteriemodule 1 , 1' und die jeweiligen Anschlüsse 5 ,5' bereits in Anlage zueinander sind. Zur Erleichterung der Montage weist das Batteriemodul 1 eine Fase 16 auf, die im Grenzbereich zwischen den beiden Außenflächen 3i, 33 angeordnet ist, wie es insbesondere aus Figur 8 b zu erkennen ist. Diese Fase ermöglicht einen verbesserten Zugang zu den Anschlüssen, beispielsweise durch ein externes Werkzeug.
Figur 10 zeigt die Außenfläche S1 eines Batteriemoduls 1 in einer vorteilhaften Ausgestaltung. Die Außenfläche 3i weist mehrere Vorsprünge 17 auf, die nach außen von der Außenfläche S1 hervorstehen. Die Vorsprünge 17 dienen als Abstandshalter zu einem benachbart anzuordnenden weiteren Batteriemodul. Der dadurch generierte Abstand zwischen zwei Batteriemodulen ermöglicht eine verbesserte Wärmeab- bzw. zufuhr. Die Vorsprünge selbst können als Kühlrip-
pen dienen. Lediglich für eine deutlichere Darstellung ist die Fläche 32' mit einem geringen Abstand zu den Vorsprüngen 17 dargestellt.
Es ist ersichtlich, dass die erfindungsgemäßen Batteriemodule für Batterieanordnungen verschiedenster Konfiguration verwendet werden können. Insbeson- dere können die Batteriemodule in unterschiedlichste geometrische Anordnungen angebracht werden. Hierdurch wird die übliche sperrige Blockform herkömmlicher Batterieeinheiten aufgelöst und durch ein flexibles Baukastensystem ersetzt, welches eine Ausnutzung auch von kleinen verwinkelten Bauräumen im Fahrzeug ermöglicht, wie anhand Figur 11 gezeigt wird.
Figur 11 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einem Motorraum 19 aus einem Kraftfahrzeug. Es sind mit den Bezugszeichen 18 verschiedene Bauteile bezeichnet, die sich in dem Motorraum 19 befinden. Bei den Bauteilen 18 kann es sich um alle möglichen Arten von Komponenten handeln, die in einem Motorraum angeordnet sind, wie z.B. Aggregate, Karoserieteile, Schlauchverbindun- gen oder Kabel. Die fortdauernde Weiterentwicklung von Automobilen führt dazu, dass stets neue Bauteile in den Motorraum eingebracht werden oder das die bereits vorhandenen Bauteile zum Teil einen erhöhten Platzbedarf benötigen. Diese Entwicklung steht im Spannungsverhältnis dazu, dass die Fahrzeugaußenmaße ein gewisses Maximum nicht überschreiten dürfen und der Fahr- gastinnenraum möglicht groß dimensioniert sein soll. Dies führt unter anderem dazu, dass der Platzbedarf im Motorraum eines Fahrzeugs knapp bemessen ist.
Neben den Bauteilen 18 sind nun eine Vielzahl von Batteriemodulen 1 zu erkennen, welche in scheinbar willkürlicher Weise aneinander gereiht sind. Jedoch wird mit den Batteriemodulen 1 der zur Verfügung stehende Platz zwischen den Bauteilen 18 optimal ausgenutzt. Insbesondere kann die Batterieanordnung, die aus der Vielzahl von Batteriemodulen 1 gebildet wird, erst bei der Endmontage des Fahrzeugs aus den einzelnen Batteriemodulen 1 zusammengesetzt werden. Dabei werden zuerst die einzelnen Bauteile 18 in den Motorraum 19 montiert.
Anschließend werden die Batteriemodule 1 um die Bauteile 18 herum angeordnet und zusammengefügt. Dabei wird zumindest ein erstes Batteriemodul 1 fest in dem Motorraum 19 angebracht wobei es an einer Baueinheit des Fahrzeugs oder an einem Bauteil, welches vorzugsweise bereits fest mit dem Fahrzeug verbunden ist befestigt wird. Anschließend werden weitere Batteriemodule 1 montiert und dabei zumindest mittelbar an das erste Batteriemodul angeschlossen.
Bezugszeichenliste
1 Batteriemodul
2 Modulgehäuse
3 Außenfläche
4 Kontaktierungseinheit
5 Anschluss
6 Batteriezelle
7 Polschuh
8 Verbindungshülse
9 U-Stecker
10 Batterieanordnung
11 Gruppe
12 Zwischenraum
13 Wärmeleitplatte
14 Nut
15 Bohrung
16 Fase
17 Vorsprung
B Bohrachse