EP4244931A1 - Batterieraum eines unterseebootes mit einer sammelschiene - Google Patents

Batterieraum eines unterseebootes mit einer sammelschiene

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Publication number
EP4244931A1
EP4244931A1 EP21802637.5A EP21802637A EP4244931A1 EP 4244931 A1 EP4244931 A1 EP 4244931A1 EP 21802637 A EP21802637 A EP 21802637A EP 4244931 A1 EP4244931 A1 EP 4244931A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
conductor
conductor rail
busbar
module
thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21802637.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sascha Naumann
Lorenz Dose
Marc Pein
Stefan Willer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tkms GmbH
ThyssenKrupp AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Marine Systems GmbH filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP4244931A1 publication Critical patent/EP4244931A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/507—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising an arrangement of two or more busbars within a container structure, e.g. busbar modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/298—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the wiring of battery packs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G5/00—Installations of bus-bars
    • H02G5/06—Totally-enclosed installations, e.g. in metal casings
    • H02G5/061—Tubular casings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a busbar in a battery compartment of a submarine.
  • the environmental conditions on a submarine are often designed to have significantly larger fluctuations.
  • the pressure inside a submarine varies significantly more than the air pressure on land.
  • the individual cell of a lead-acid battery can be made comparatively large.
  • Lithium-based cells are smaller and are therefore regularly combined in modules.
  • lead-acid batteries are therefore regularly connected in series.
  • a higher voltage is achieved within a module, so that the modules can also be connected in parallel.
  • the problem often arises that the electrical connection is no longer made from battery to battery, but that a central busbar is required to conduct the electrical energy, which, however, has to be integrated into the small available space of the battery room.
  • EP 1 154 535 B1 discloses a busbar system for electrical power transmission in a design with a low magnetic leakage field.
  • WO 2005/106903 A1 discloses a connecting lug for connecting feeder lines to busbars.
  • a flat wiring structure is known from US Pat. No. 10,734,796 B2.
  • the object of the invention is to provide a busbar for a battery room in a submarine, which thus enables an optimum between electromagnetic shielding and mountability in spatially extremely cramped areas.
  • This object is achieved by the busbar module with the features specified in claim 1 and by the battery compartment with the features specified in claim 9.
  • the busbar module according to the invention has a first conductor bar, a second conductor bar and a third conductor bar.
  • the first conductor rail, the second conductor rail and the third conductor rail are flat.
  • the conductor rails are designed as a flat, rectangular metal strip.
  • the conductor rails are arranged parallel one above the other, ie in such a way that the flat sides are arranged relative to one another.
  • the conductor rails consist, for example and preferably, of copper.
  • a conductor rail has a length of 1 m to 2 m, a width of 5 cm to 30 cm and a thickness of 5 mm to 50 mm, preferably 1 m to 2 m, a width of 5 cm to 20 cm and a thickness of 5 mm to 20 mm. Since currents of several hundred or several thousand amperes should flow at voltages from 500 V to 2 kV, such a massive design is preferred in order to minimize the resistance.
  • the second conductor bar is arranged over the first conductor bar and the third conductor bar is arranged over the second conductor bar.
  • the first conductive bar has a first thickness and the third conductive bar has a third thickness.
  • the second conductive bar has a second thickness.
  • the second thickness is equal to the sum of the first thickness and the third thickness.
  • the first busbar and the third busbar are electrically connected to each other. From this it follows that a first pole is arranged above and below the second pole. Furthermore, the same currents of both poles result in the same thickness of conductor rail being available in total with the same material and thus in the end the electrical resistance is kept the same.
  • the sandwich-like structure minimizes the emission of an electromagnetic field.
  • the first conductor rail and the third conductor rail can be electrically connected to one another, for example by means of a cable or a rigid connecting element.
  • the rigid connecting element can have the first thickness.
  • the conductor rails are preferably held at a distance from one another by means of electrically insulating holders.
  • the conductor rails can be fixed to a housing or a support structure via holders. In this case, at least the second conductor rail or the first conductor rail and the third conductor rail are fastened by means of an electrically insulating holder.
  • the first conductor rail, the second conductor rail and the third conductor rail have a first width, the first conductor rail, the second conductor rail and the third conductor rail being arranged in such a way that the lateral surfaces of the conductor rails each lie in one area .
  • the conductor rails are right-angled hexahedrons, the largest areas in terms of area are adjacent to one another and thus arranged parallel to one another on top of one another, the areas in the middle in terms of area form the side surfaces and in this arrangement are then all arranged on one side in a first plane and arranged on the opposite side in a second plane.
  • the faces of the right-angled hexahedron, which are the smallest in terms of area, then form the end faces.
  • the conductor rails are designed as wide strips, similar to a board. These three conductor rails are preferably of the same length and width. These three conductor rails are stacked one on top of the other like boards, with the conductor rails being at a distance from one another.
  • the first conductor rail and the third conductor rail are preferably arranged exactly one above the other, so that the corner points of the first conductor rail and the third conductor rail are arranged vertically one above the other. More preferably, the second conductor rail is offset slightly in the longitudinal direction relative to the other two.
  • the first conductor bar and the third conductor bar have a first thickness.
  • the second conductive bar has a second thickness, the second thickness being twice the first thickness, which is thus equal to the sum of the first thickness and the third thickness.
  • the first conductor bar, the second conductor bar and the third conductor bar are surrounded by a housing made of an electrically conductive material. In this context, surrounded means that the housing is open at the ends in order to be able to connect several busbar modules to one another.
  • the housing Surrounding the conductor rails with a conductive material leads to further shielding and thus to a reduction of the electromagnetic signature of the submarine as well as protection against contact and environmental influences such as water or dust. If no other rail is connected to one end of the housing, the housing can also be closed there. For this purpose, a terminating piece is preferably attached in order to close the last busbar module.
  • the housing can be used in particular to ensure protection against contact, dust or water. Protection is divided into IP classes according to ISO 20653 or DIN EN 60529. In this case, the housing serves to achieve these protection IP classes.
  • Electrically insulating holders can be arranged on the first conductor rail and the third conductor rail. These electrically insulating holders are arranged between the first conductor bar and the housing and between the third conductor bar and the housing. The housing is thus connected to the holders.
  • the holders are preferably connected to the housing via a holder frame, with the holder frame extending over the entire width of the housing. More preferably, the electrically insulating holders are also arranged between the first conductor track and the second conductor track and between the second conductor track and the third conductor track, which fix the conductor rails in height relative to one another.
  • the busbar module has conductor rail connection elements, with a first first conductor rail connection element for connecting two first conductor rails and a second first conductor rail connection element for connecting two third Conductor rails are formed.
  • a second conductor rail connection element is designed to connect two second conductor rails.
  • the conductor rail connection elements are preferably designed in such a way that the electrical connection is already established by sliding two busbar modules into one another.
  • the conductor rail connecting elements can also be part of the conductor rails themselves, for example in that one end of the conductor rail is bent downwards and the other end is bent upwards, so that adjacent conductor rails lie flat against one another in this area.
  • the busbar module has two first H-shaped clamping modules and a second H-shaped clamping module.
  • the first H-shaped clamping module is configured to clamp onto an object having the first thickness and the second H-shaped clamping module is configured to clamp onto an object having the second thickness.
  • a first H-shaped clamping module is clamped onto the first conductor rail, a second H-shaped clamping module is clamped onto the second conductor rail, and a first H-shaped clamping module is clamped onto the third conductor rail.
  • This clamping connection has two main advantages. On the one hand, a comparatively large connection area is provided via the H-shaped clamp connection, so that the contact resistance can be minimized.
  • a clamped connection can be established comparatively easily, even under cramped conditions, by pushing the busbar modules into one another. Other tools and actions are not required. At the same time, there is also the possibility of easier removal if the busbar has to be dismantled again, for example to replace a defective battery module. Therefore, welds, while capable of lower resistance, would not be preferred. Screw connections could also be difficult, since space then has to be provided for the tool for assembly and disassembly, which unnecessarily enlarges the busbar module. Therefore, the clamp connection represents an optimum for the cramped situation in a battery room of a submarine.
  • the housing has at least two comb-shaped holding elements.
  • the comb-shaped holding elements have three comb recesses, the comb recesses of the comb-shaped holding elements for receiving the conductor rails are formed.
  • the conductor rails which are preferably already fixed relative to one another by the holders, are then pushed into the comb-shaped holding elements arranged in the housing and are thereby fixed in a very stable manner, even in the event of a shock.
  • first conductor rail and the third conductor rail are arranged one above the other in the longitudinal direction such that the lateral surfaces of the conductor rails are each arranged in one area.
  • the second conductor rail is offset in the longitudinal direction, in particular offset by the length of one of the conductor rail connection elements, preferably by the length of the first H-shaped clamping module or the second H-shaped clamping module. The offset creates space and distance between the clamps in height, thus gaining space in the overall height of the component.
  • the busbar module has a first, a second, a third and a fourth electrical connection.
  • the first, the second, the third and the fourth electrical connection are arranged at the four corners of a rectangle, for example and preferably a square.
  • the first electrical connection is connected to the first conductor bar
  • the second and the third electrical connection are connected to the second conductor bar
  • the fourth electrical connection is connected to the third conductor bar.
  • the first electrical connection and the fourth electrical connection are diagonally opposite one another, and the second electrical connection and the third electrical connection are also diagonally opposite one another.
  • a low-leakage connecting cable can be used, which connects a battery string to the busbar, in which four wires are used, with the different poles being directly adjacent to one another and the same poles being diagonally opposite one another.
  • the second and the third electrical connection would be redundant, so one would be dispensable if the connections of the relevant pole were connected to a common electrical connection.
  • this additional connection allows the connection cable to be designed with low stray fields.
  • the first conductor rail, the second conductor rail and the third conductor rail are arranged in a housing.
  • the housing is open in the longitudinal direction at both ends. This allows the busbar modules to be connected to one another.
  • the housing is shaped in such a way that one end of the housing of a first busbar module can be pushed into the opposite end of the housing of a second busbar module. This facilitates assembly under the very cramped conditions of the battery room.
  • the housing has a connecting element which engages over two adjacent housings and the two adjacent housings can thereby be connected.
  • the connecting element is particularly preferably a displaceable connecting element which is arranged above the housing and can be brought over another adjacent housing by sliding, so that these two housings can then be connected to one another via the connecting element.
  • the invention relates to a battery compartment of a submarine.
  • the battery room has a large number of battery strings, with each battery string being made up of three to ten battery modules.
  • a plurality of secondary elements preferably based on lithium, are electrically connected at least partially in series in order to achieve a high voltage.
  • a number of series-connected groups of secondary elements can also be connected in parallel with one another.
  • the battery modules have a longitudinal direction.
  • the battery module thus has a first length in the longitudinal direction.
  • the longitudinal direction of the battery modules is arranged parallel to the longitudinal direction of the submarine.
  • the battery strings are connected to the vehicle electrical system via a busbar, with the busbar preferably being made up of busbar modules according to the invention.
  • the busbar modules have a second length.
  • the second length is the length of the busbar in the longitudinal direction, i.e. its greatest horizontal extent.
  • the busbar modules are arranged with their longitudinal direction parallel to the longitudinal direction of the submarine.
  • the second length is an integer multiple of the first length plus that Longitudinal distance between the battery strings.
  • the length of the busbar modules is therefore matched to the length of the battery modules. This improves the modular character, in particular for retrofitting in existing submarines. In this way, the right number of battery strings and busbar modules can be easily installed in different boats with different lengths. In addition, this achieves a length that can be introduced at least through the same hatch as the battery modules.
  • the second length corresponds to the first length plus the distance between the battery strings or twice the first length plus the distance between the battery strings. With greater lengths, access to the hatch is made more difficult, which makes retrofitting more difficult.
  • the length preferably corresponds at most to the clear height of the battery compartment. It is therefore essential here to coordinate the dimensions of the busbar module with the geometry of the battery strings.
  • the conductor rails of the busbar are connected to the vehicle electrical system via flexible conductor tracks.
  • This connection ensures the connection even in the event of a shock.
  • thermal expansions for example due to different temperatures generated by different currents, can also be compensated for in this way.
  • This also enables a more flexible connection to the vehicle electrical system, for example to be able to react more flexibly to differences in height in the connection area. Therefore, in this embodiment, the busbar with all busbar modules is connected to the pressure hull of the submarine via shock-proof bearings.
  • the busbar module according to the invention is particularly preferably used to connect the strings of battery modules to the on-board network after the conversion of a battery room of a submarine equipped with lead-acid batteries to battery modules based on lithium.
  • the busbar module thus serves in particular as a retrofit component in order to convert a submarine previously equipped with lead-acid batteries for the use of lithium batteries and thus in particular to increase the submerged range.
  • the first conductor bar and the third conductor bar are connected to one another by an electrical connection. This is intended to ensure that the first conductor rail and the third conductor rail are at the same potential and have the same current flow.
  • the electrical connection preferably has the lowest possible electrical resistance.
  • the electrical connection compensates. It is therefore advantageous if the electrical connection is as close as possible to the point of infeed in order to be able to compensate for the differences as quickly as possible.
  • busbar module according to the invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment illustrated in the drawings.
  • Fig. 2 busbar module with transparent front wall
  • FIGS. 2 and 3 show an identical busbar module 10 from slightly different perspectives. The description of the busbar module 10 is carried out jointly below with reference to FIGS. 1 , 2 and 3 together and not separately according to the figures.
  • the second conductor rail 30 is arranged in the middle, which is surrounded laterally aligned above and below by the first conductor rail 10 and the third conductor rail 40 .
  • the second conductor rail 30 is twice as thick as the first conductor rail 20 or the third conductor rail 40, so that the first conductor rail 20 and the third conductor rail 40 are just as thick in total as the second conductor rail 30 and thus have the same electrical resistance.
  • the electrical connection 110 between the first conductor rail 20 and the third conductor rail 40 ensures that they are at the same potential and have the same current flow, and electromagnetic radiation is thus minimized.
  • a first H-shaped clamping module 120 is arranged on the right side of the first conductor rail 20 in the figure, a second H-shaped clamping module 130 is arranged on the second conductor rail 30 and a first H-shaped clamping module 140 is arranged on the third conductor rail 40 .
  • the housing 90 has a housing extension 92 on this side, so that another module can be plugged in relatively easily here and an electrical connection of all the conductor rails 20, 30, 40 and the housing 90 is established, which greatly simplifies assembly under cramped conditions simplified.
  • Insulators are arranged between the conductor rails 20, 30, 40 to increase stability. These can be made of rubber, for example, and thus have an additional elastic bearing in the event of a shock.
  • the electrical connections 50, 60, 70, 80 are connected to the conductor rails 20, 30, 40 as follows: the first electrical connection 50 is connected to the first conductor rail 20 at the bottom left, and the second electrical connection 60 is connected at the bottom right connected to the second conductor rail 30, the third electrical connection 70 is connected to the second conductor rail 30 at the top left and the fourth electrical connection 80 is connected to the third conductor rail 40 at the top right.
  • the square in which the electrical connections 50, 60, 70, 80 are arranged can also be arranged rotated by 45°, for example.
  • a battery room of a submarine is shown in Fig. 4, more specifically one corner of the battery room is shown.
  • battery modules 200 can be seen, which are arranged in a stepped manner due to the shape of the surrounding pressure hull.
  • the busbar is made Busbar modules 10 arranged.
  • the distance between the top of the battery modules 200 on the outside and the ceiling (not shown) is about half a meter. From this it can be seen that there is very little space available when installing the busbar.
  • the busbar modules 10 are connected to the battery modules 200 via shock-proof mounts 210 .
  • the conductor rails 20 , 30 , 40 are connected via flexible conductor tracks 220 , 230 , 240 for connection to the vehicle electrical system 250 .
  • the flexible conductor tracks 220, 230, 240 allow a certain amount of movement even in the event of a shock and thus ensure functionality even in the event of an emergency.
  • the second conductor rail 30 is connected to the second flexible conductor track 230 via a second H-shaped clamping module 130.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sammelschienenmodul (10), wobei das Sammelschienenmodul (10) eine erste Leiterschiene (20), eine zweite Leiterschiene (30) und eine dritte Leiterschiene (40) aufweist, wobei die erste Leiterschiene (20), die zweite Leiterschiene 30 und die dritte Leiterschiene (40) flächig ausgebildet sind, wobei die zweite Leiterschiene (30) über der ersten Leiterschiene (20) angeordnet ist, wobei die dritte Leiterschiene (40) über der zweiten Leiterschiene (30) angeordnet ist, wobei die erste Leiterschiene (20) und die dritte Leiterschiene (40) eine erste Dicke aufweisen, wobei die zweite Leiterschiene (30) eine zweite Dicke aufweist, wobei die zweite Dicke zweimal der ersten Dicke entspricht, wobei die erste Leiterschiene (20) und die dritte Leiterschiene (40) elektrisch miteinander verbunden sind.

Description

Batterieraum eines Unterseebootes mit einer Sammelschiene
Die Erfindung betrifft eine Sammelschiene in einem Batterieraum eines Unterseebootes.
Anlagen auf einem Unterseeboot unterscheiden sich grundsätzlich von landbasierten Anwendungen. Zum einen ist der in einem Unterseeboot zur Verfügung stehende Platz extrem gering. Des Weiteren bestehen nur wenige Möglichkeiten Gegenstände in das Innere eines Unterseeboots zu bringen, insbesondere bei Nachrüstungen oder Modernisierungen. Diese müssen dann lukgängig sein, also durch eine bestehende Öffnung einbringbar sein. Dieses beschränkt die Größe der Einzelteile. Gerade in Bereichen, welche nicht regelmäßig von Personen benutzt werden, beispielsweise ein Batterieraum, wird der Platz praktisch vollumfänglich genutzt, sodass im Wartungs- oder Reparaturfall nur sehr wenig Platz zur Verfügung steht. Des Weiteren ist auf einem Unterseeboot auch immer darauf zu achten, dass die Signatur so gering wie möglich gehalten wird, also die Wahrscheinlichkeit der Detektion des Unterseeboots durch ein drittes Schiff so gering wie möglich gehalten wird.
Des Weiteren sind die Umgebungsbedingungen auf einem Unterseeboot oftmals deutlich größeren Schwankungen ausgelegt. So variiert der Druck im Inneren eines Unterseeboots deutlich stärker, als der Luftdruck an Land.
Heutige Unterseeboote verwenden regelmäßig Bleiakkumulatoren als Batterien. Inzwischen haben Batterien auf Basis von Lithium jedoch eine ausreichend hohe Zuverlässigkeit entwickelt, sodass diese auch im Inneren eines Unterseeboots einsetzbar sind. Es besteht somit auch der Wunsch bestehen Unterseeboote von einer Technologie auf Bleiakkumulator-Basis auf eine Lithium-Basis zu modernisieren. Im Rahmen einer solchen Modernisierung ist es jedoch regelmäßig notwendig, auch die Stromabfuhr zu ersetzen.
Die einzelne Zelle eines Bleiakkumulators kann vergleichsweise groß gebaut werden. Zellen auf Lithium-Basis sind hingegen kleiner und werden dadurch regelmäßig in Modulen zusammengefasst. Um die hohe Fahrspannung eines Unterseeboots zu erreichen, werden Bleiakkumulatoren daher regelmäßig in Reihe geschaltet. Durch die Verwendung von Zellen auf Lithium-Basis wird innerhalb eines Moduls eine höhere Spannung erreicht, sodass die Module auch parallel geschaltet werden können. Somit ergibt sich wenigstens bei der Umrüstung oftmals die Problematik, dass die elektrische Verbindung nicht mehr von Batterie zu Batterie hergestellt wird, sondern dass eine zentrale Sammelschiene zum Leiten der elektrischen Energie notwendig ist, welche jedoch in den geringen vorhandenen Bauraum des Batterieraumes integriert werden muss.
Aus der EP 1 154 535 B1 ist ein Sammelschienensystem zur elektrischen Leistungsübertragung in magnetisch streufeldarmer Ausführung bekannt.
Aus der WO 2005/106903 A1 ist eine Anschlussfahne für das Anschließen von Einspeiseleitungen an Stromschienen bekannt.
Aus der DE 90 15 949 U1 ist eine streufeldarme Sammelschieneneinheit für eine Schaltanlage insbesondere auf Schiffen mit zwei koaxial verlaufenden Stromschienen bekannt.
Aus der DE 10 2016 214 878 A1 ist ein Stromrichter mit einer Brückenschaltung bekannt, welcher mittels einer Verschienung an einem Zwischenkreiskondensator verschaltet ist.
Aus der US 10 734 796 B2 ist eine flache Verdrahtungsstruktur bekannt.
Da bei einer Ausrüstung zunächst die Sekundärelemente in den Batterieraum eingebracht werden, kann und muss die Sammelschiene erst danach eingebracht und montiert werden. Dieses kann aber nur noch in räumlich sehr beengter Umgebung erfolgen, weshalb eine wenn auch aus Gründen der Abschirmung effiziente koaxiale Bauweise sich aus sterischen Gründen kaum montieren lässt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sammelschiene für einen Batterieraum in einem Unterseeboot bereitzustellen, welche somit ein Optimum zwischen elektromagnetischer Abschirmung und Montierbarkeit in räumlich extrem beengten Bereichen ermöglicht. Gelöst wird diese Aufgabe durch das Sammelschienenmodul mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch den Batterieraum mit den in Anspruch 9 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Das erfindungsgemäße Sammelschienenmodul weist eine erste Leiterschiene, eine zweite Leiterschiene und eine dritte Leiterschiene auf. Die erste Leiterschiene, die zweite Leiterschiene und die dritte Leiterschiene sind flächig ausgebildet. Insbesondere sind die Leiterschienen als flaches, rechteckiges Metallband ausgebildet. Die Leiterschienen sind parallel übereinander angeordnet, also so, dass die flächigen Seiten zueinander angeordnet sind. Die Leiterschienen bestehen beispielsweise und bevorzugt aus Kupfer. Beispielsweise weist eine Leiterschiene eine Länge von 1 m bis 2 m auf, eine Breite von 5 cm bis 30 cm und eine Dicke von 5 mm bis 50 mm, bevorzugt von 1 m bis 2 m auf, eine Breite von 5 cm bis 20 cm und eine Dicke von 5 mm bis 20 mm, auf. Da bei Spannungen von 500 V bis 2 kV Ströme von mehreren hundert oder einigen tausend Ampere fließen sollen, ist eine derart massive Ausführung bevorzugt, um den Widerstand zu minimieren.
Die zweite Leiterschiene ist über der ersten Leiterschiene angeordnet und die dritte Leiterschiene ist über der zweiten Leiterschiene angeordnet. Die erste Leiterschiene weist eine erste Dicke und die dritte Leiterschiene weist eine dritte Dicke auf. Die zweite Leiterschiene weist eine zweite Dicke auf. Die zweite Dicke entspricht der Summe der ersten Dicke und der dritten Dike. Die erste Leiterschiene und die dritte Leiterschiene sind elektrisch miteinander verbunden. Hieraus ergibt sich, dass ein erster Pol oberhalb und unterhalb des zweiten Pols angeordnet ist. Weiter ergibt sich durch die gleichen Ströme beider Pole somit in Summe die gleiche Dicke an Leiterschiene bei gleichem Material zur Verfügung steht und damit im Endeffekt der elektrische Widerstand gleich gehalten wird. Durch den Sandwich-artigen Aufbau wird die Abstrahlung eines elektromagnetischen Feldes minimiert.
Die erste Leiterschiene und die dritte Leiterschiene können beispielsweise mittels eines Kabels oder eines starren Verbindungselements elektrisch miteinander verbunden sein. Beispielsweise kann das starre Verbindungselement die erste Dicke aufweisen. Die Leiterschienen sind vorzugsweise untereinander mittels elektrisch isolierender Halter zueinander beabstandet gehalten. Alternativ oder zusätzlich können die Leiterschienen über Halter an einem Gehäuse oder einer Trägerstruktur fixiert sein. Hierbei ist wenigstens die zweite Leiterschiene oder die erste Leiterschiene und die dritte Leiterschiene mittels eines elektrisch isolierenden Halters befestigt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die erste Leiterschiene, die zweite Leiterschiene und die dritte Leiterschiene eine erste Breite auf, wobei die erste Leiterschiene, die zweite Leiterschiene und die dritte Leiterschiene so angeordnet sind, dass die seitlichen Flächen der Leiterschienen jeweils in einer Fläche liegen. Wenn die Leiterschienen rechtwinklige Hexaeder sind, so sind die der Fläche nach größten Flächen jeweils zueinander benachbart und damit parallel zueinander übereinander angeordnet, die der Fläche nach mittleren Flächen bilden die Seitenflächen und sind in dieser Anordnung dann auf der einen Seite alle in einer ersten Ebene angeordnet und auf der gegenüberliegenden Seite in einer zweiten Ebene angeordnet. Die der Fläche nach kleinsten Flächen der rechtwinkligen Hexaeder bilden dann die Stirnflächen.
In anderen Worten: Die Leiterschienen sind als breite Bänder ausgeführt, ähnlich einem Brett. Diese drei Leiterschienen sind bevorzugt gleich lang und gleich breit. Diese drei Leiterschienen sind wie Bretter über einander gestapelt, wobei die Leiterschienen einen Abstand zueinander aufweisen. Bevorzugt sind die erste Leiterschiene und die dritte Leiterschiene exakt übereinander angeordnet, sodass die Eckpunkte der ersten Leiterschiene und der dritten Leiterschiene senkrecht übereinander angeordnet sind. Weiter bevorzugt ist die zweite Leiterschiene zu den beiden anderen in Längsrichtung ein Stück versetzt angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die erste Leiterschiene und die dritte Leiterschiene eine erste Dicke auf. Somit sind die erste Dicke und die dritte Dicke identisch. Die zweite Leiterschiene weist eine zweite Dicke auf, wobei die zweite Dicke zweimal der ersten Dicke entspricht, was somit gleich der Summe der ersten Dicke und der dritten Dicke ist. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die erste Leiterschiene, die zweite Leiterschiene und die dritte Leiterschiene von einem Gehäuse aus einem elektrisch leitfähigem Material umgeben. Umgeben heißt in diesem Zusammenhang, dass das Gehäuse an den Stirnseiten offen ist, um mehrere Sammelschienenmodule miteinander verbinden zu können. Das Umgeben der Leiterschienen mit einem leitfähigen Material führt zu einer weiteren Abschirmung und somit zur Reduzierung der elektromagnetischen Signatur des Unterseebootes sowie zum Schutz gegen Berührung und Umwelteinflüssen, wie zum Beispiel Wasser oder Staub. Sollte an einem Ende des Gehäuses keine weitere Schiene angebunden sein, kann das Gehäuse dort auch geschlossen sein. Bevorzugt wird hierzu ein Abschlussstück angebracht, um das letzte Sammelschienenmodul zu verschließen.
Das Gehäuse kann insbesondere dazu dienen, die einen Schutz gegen Berührung, Staub oder Wasser zu gewährleisten- Der Schutz wird gemäß ISO 20653 beziehungsweise DIN EN 60529 in IP-Klassen eingeteilt. Das Gehäuse dient in diesem Fall dazu, diese Schutz IP Klassen zu erreichen.
An der ersten Leiterschiene und der dritten Leiterschiene können dabei jeweils elektrisch isolierender Halter angeordnet sein. Diese elektrisch isolierenden Halter sind zwischen der ersten Leiterschiene und dem Gehäuse sowie zwischen der dritten Leiterschiene und dem Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse ist somit mit den Haltern verbunden. Bevorzugt sind die Halter über einen Halterrahmen mit dem Gehäuse verbunden, wobei sich der Halterrahmen über die gesamte Breite des Gehäuses erstreckt. Weiter bevorzugt sind die elektrisch isolierenden Halter auch zwischen der ersten Leiterbahn und der zweiten Leiterbahn sowie zwischen der zweiten Leiterbahn und der dritten Leiterbahn angeordnet, die die Leiterschienen in der Höhe zueinander fixieren. Durch diese Elemente ist im Normalfall aber insbesondere auch im Schockfall die relative Position der Stromschienen und des Gehäuses zueinander sichergestellt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Sammelschienenmodul Leiterschienenverbindungselemente auf, wobei ein erstes erstes Leiterschienenverbindungselement zur Verbindung zweier erster Leiterschienen und ein zweites erstes Leiterschienenverbindungselement zur Verbindung zweier dritter Leiterschienen ausgebildet sind. Ein zweites Leiterschienenverbindungselement ist zur Verbindung zweier zweiter Leiterscheinen ausgebildet. Hierbei sind die Leiterschienenverbindungselemente bevorzugt so ausgebildet, dass die elektrische Verbindung bereits durch das Ineinanderschieben zweier Sammelschienenmodule hergestellt wird. Die Leiterschienenverbindungselemente können auch Bestandteil der Leiterschienen selbst sein, beispielsweise dadurch, dass das eine Ende der Leiterschiene nach unten und das andere Ende nach oben gebogen ist, sodass benachbarte Leiterschienen in diesem Bereich flächig aneinander liegen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Sammelschienenmodul zwei erste H-förmige Klemmmodule und ein zweites H-förmiges Klemmmodul auf. Das erste H-förmige Klemmmodul ist zum Klemmen auf ein Objekt mit der ersten Dicke ausgebildet und das zweite H-förmige Klemmmodul ist zum Klemmen auf ein Objekt mit der zweiten Dicke ausgebildet. Ein erstes H-förmiges Klemmmodul ist auf die erste Leiterschiene geklemmt, ein zweites H-förmiges Klemmmodul ist auf die zweite Leiterschiene geklemmt und ein erstes H-förmiges Klemmmodul ist auf die dritte Leiterschiene geklemmt. Diese Klemmverbindung hat zwei wesentliche Vorteile. Zum einen wird über die H-förmige Klemmverbindung eine vergleichsweise große Verbindungsfläche bereitgestellt, sodass der Kontaktwiderstand minimiert werden kann. Zum zweiten kann eine Klemmverbindung auch unter beengten Bedingungen vergleichsweise einfach hergestellt werden, indem die Sammelschienenmodule in einander geschoben werden. Weitere Werkzeuge und Handlungen entfallen. Gleichzeitig ergibt sich auch die Möglichkeit einer einfacheren Entfernung, falls die Sammelschiene wieder abgebaut werden muss, beispielsweise um ein defektes Batteriemodul auszutauschen. Daher wären Schweißverbindungen, die zwar einen geringeren Widerstand aufweisen können, nicht bevorzugt. Ebenfalls könnten Schraubverbindungen schwierig sein, da dann Platz für das Werkzeug zur Montage und Demontage bereitgestellt werden muss, was das Sammelschienenmodul unnötig vergrößert. Daher stellt die Klemmverbindung ein Optimum für die räumlich beengte Situation in einem Batterieraum eines Unterseebootes dar.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Gehäuse wenigstens zwei kammförmige Halteelemente auf. Die kammförmigen Halteelemente weisen drei Kammausnehmungen auf, wobei die Kammausnehmungen der kammförmigen Halteelemente zur Aufnahme der Leiterschienen ausgebildet sind. Zur Montage des Sammelschienenmoduls werden dann die Leiterschienen, welche bevorzugt über die Halter bereits relativ zueinander fixiert sind, in die im Gehäuse angeordneten kammförmigen Halteelemente geschoben und hierdurch sehr stabil, auch für den Schockfall, fixiert.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die erste Leiterschiene und die dritte Leiterschiene in Längsrichtung so übereinander angeordnet sind, dass die seitlichen Flächen der Leiterschienen jeweils in einer Fläche angeordnet sind. Die zweite Leiterschiene ist in Längsrichtung versetzt angeordnet, insbesondere um die Länge des eines der Leiterschienenverbindungselemente versetzt, bevorzugt um die Länge des ersten H-Förmigen Klemmmoduls oder des zweiten H-förmigen Klemmmoduls. Durch den Versatz wird in der Höhe Platz und Abstand zwischen den Klemmen geschaffen und so in der Gesamthöhe des Bauteils Raum gewonnen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Sammelschienenmodul einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten elektrischen Anschluss auf. Der erste, der zweite, der dritte und der vierte elektrische Anschluss sind an den vier Ecken eines Rechtsecks, beispielsweise und bevorzugt eines Quadrats, angeordnet. Der erste elektrische Anschluss ist mit der ersten Leiterschiene verbunden, der zweite und der dritte elektrische Anschluss sind mit der zweiten Leiterschiene verbunden und der vierte elektrische Anschluss ist mit der dritten Leiterschiene verbunden. Der erste elektrische Anschluss und der vierte elektrische Anschluss liegen sich diagonal gegenüber, ebenso liegen sich der zweite elektrische Anschluss und der dritte elektrische Anschluss diagonal gegenüber. Durch diese Anordnung kann ein streufeldarmes Anschlusskabel verwendet werden, welches einen Batteriestrang mit der Sammelschiene verbindet, bei dem vier Adem verwendet werden, wobei die verschiedenen Pole jeweils direkt zueinander benachbart sind und gleiche Pole sich jeweils diagonal gegenüberliegen. Elektrisch wären der zweite und der dritte elektrische Anschluss redundant, einer wäre also verzichtbar, wenn die Verbindungen des betreffenden Pols an einen gemeinsamen elektrischen Anschluss angeschlossen würden. Durch diesen zusätzlichen Anschluss kann aber das Anschlusskabel streufeldarm ausgeführt sein. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die erste Leiterschiene, die zweite Leiterschiene und die dritte Leiterschiene in einem Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse ist in Längsrichtung an den beiden Stirnseiten offen. Hierdurch können die Sammelschienenmodule miteinander verbunden werden. Das Gehäuse ist so ausgeformt, dass das eine Ende des Gehäuses eines ersten Sammelschienenmoduls in das gegenüberliegende Ende des Gehäuses eines zweiten Sammelschienenmoduls eingeschoben werden kann. Hierdurch ist eine erleichterte Montage unter den sehr beengten Bedingungen des Batterieraumes möglich.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse ein Verbindungselement auf, welches über zwei benachbarte Gehäuse greift und die beiden benachbarten Gehäuse dadurch verbindbar sind. Besonders bevorzugt ist das Verbindungselement ein verschiebbares Verbindungselement, welches über dem Gehäuse angeordnet ist und durch Verschieben über ein weiteres benachbartes Gehäuse verbringbar ist, sodass diese beiden Gehäuse dann über das Verbindungselement miteinander verbunden werden können.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Batterieraum eines Unterseebootes. Der Batterieraum weist eine Vielzahl an Batteriesträngen auf, wobei jeder Batteriestrang aus drei bis zehn Batteriemodulen aufgebaut ist. In jedem Batteriemodul sind eine Mehrzahl an Sekundärelementen, bevorzugt auf Lithium-Basis, elektrisch wenigstens teilweise in Reihe geschaltet, um eine hohe Spannung zu erreichen. Zur Erreichung höherer Ströme können weiter mehrere in Reihe geschaltete Gruppen von Sekundärelementen parallel zueinander geschaltet sein. Die Batteriemodule weisen eine Längsrichtung auf. Somit weist das Batteriemodul in Längsrichtung eine erste Länge auf. Die Längsrichtung der Batteriemodule ist parallel zur Längsrichtung des Unterseebootes angeordnet. Die Batteriestränge sind über eine Sammelschiene mit dem Bordnetz verbunden, wobei die Sammelschiene bevorzugt aus erfindungsgemäßen Sammelschienenmodulen aufgebaut ist. Die Sammelschienenmodule weisen eine zweite Länge auf. Die zweite Länge ist die Länge der Sammelschiene in Längsrichtung, also deren größte horizontale Ausdehnung. Die Sammelschienenmodule sind mit ihrer Längsrichtung parallel zur Längsrichtung des Unterseebootes angeordnet. Die zweite Länge entspricht einem ganzzahligem Vielfachen der ersten Länge zuzüglich dem Abstand zwischen den Batteriesträngen in Längsrichtung. Die Länge der Sammelschienenmodule ist dadurch auf die Länge der Batteriemodule abgestimmt. Hierdurch wird der modulare Charakter insbesondere für eine Nachrüstung in bereits bestehende Unterseeboote verbessert. So können in verschiedenen Booten mit einer unterschiedlichen Länge leicht die passende Zahl sowohl an Batteriesträngen als auch an Sammelschienenmodulen eingebracht werden. Außerdem wird hierdurch eine Länge erreicht, die wenigstens durch das gleiche Luk wie die Batteriemodule einbringbar sind.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung entspricht die zweite Länge der ersten Länge zuzüglich dem Abstand zwischen den Batteriesträngen oder dem doppelten der ersten Länge zuzüglich dem Abstand zwischen den Batteriesträngen. Bei größeren Längen wird die Lukgängigkeit erschwert, was eine Nachrüstung erschwert. Die Länge entspricht dabei bevorzugt höchstens der lichten Höhe des Batterieraums. Wesentlich ist hier somit die Abstimmung der Ausmaße des Sammelschienenmoduls auf die Geometrie der Batteriestränge.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Leiterschienen der Sammelschiene über flexible Leiterbahnen mit dem Bordnetz verbunden. Durch diese Verbindung wird die Verbindung auch im Schockfall sichergestellt. Außerdem können hierüber auch thermische Ausdehnungen, beispielsweise auf durch unterschiedliche Ströme erzeugte unterschiedliche Temperaturen, kompensiert werden. Weiter ermöglicht dieses eine flexiblere Anbindung an das Bordnetz, um beispielsweise flexibler auf Höhenunterschiede im Anschlussbereich reagieren zu können. Daher ist in dieser Ausführungsform die Sammelschiene mit allen Sammelschienenmodulen über schocksichere Lagerungen mit dem Druckkörper des Unterseebootes verbunden.
Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Sammelschienenmodul verwendet, um nach der Umrüstung eines mit Bleiakkumulatoren ausgestatteten Batterieraumes eines Unterseebootes auf Batteriemodule auf Lithium-Basis die Stränge aus Batteriemodulen mit dem Bordnetz zu verbinden. Somit dient das Sammelschienenmodul insbesondere als Nachrüstbauteil, um ein bisher mit Bleiakkumulatoren ausgestattetes Unterseeboot für die Verwendung von Lithium-Akkumulatoren umzurüsten und so insbesondere die getauchte Reichweite zu steigern. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die erste Leiterschiene und die dritte Leiterschiene durch eine elektrische Verbindung mit einander verbunden. Hierdurch soll sichergestellt werden, dass die erste Leiterschiene und die dritte Leiterschiene auf dem gleichen Potential liegen und den gleichen Stromfluss aufweisen. Hierzu weist die elektrische Verbindung bevorzugt einen möglichst geringen elektrischen Widerstand auf. Wird beispielsweise nach Abschaltung einzelner Batteriemodule oder Batteriestränge nur in die erste Leiterschiene oder nur in die dritte Leiterschiene eingespeist, so erfolgt ein Ausgleich durch die elektrische Verbindung. Daher ist es vorteilhaft, wenn die elektrische Verbindung möglichst nahe am Punkt der Einspeisung ist, um die Unterschiede möglichst schnell ausgleichen zu können.
Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Sammelschienenmodul anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 Sammelschienenmodul
Fig. 2 Sammelschienenmodul mit transparenter Frontwand
Fig. 3 Sammelschienenmodul mit transparenter Frontwand, perspektivisch
Fig. 4 Batterieraum
In Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Sammelschienenmodul 10. Da durch das Gehäuse 90 der innere Aufbau des Sammelschienenmoduls 10 nicht erkennbar ist, wurde die Frontseite des Gehäuses in Fig. 2 und Fig. 3 transparent dargestellt, um den inneren Aufbau zu sehen. Fig. 2 und Fig. 3 zeigen ein identisches Sammelschienenmodul 10 aus leicht unterschiedlichen Perspektiven. Die Beschreibung des Sammelschienenmoduls 10 wird im Folgenden gemeinschaftlich anhand der Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 3 zusammen und nicht getrennt nach den Figuren durchgeführt.
In der Mitte ist die zweite Leiterschiene 30 angeordnet, die oberhalb und unterhalb seitlich fluchtend von der ersten Leiterschiene 10 und der dritten Leiterschiene 40 umgeben ist. Die zweite Leiterschiene 30 ist doppelt so dick wie die erste Leiterschiene 20 oder die dritte Leiterschiene 40, sodass die erste Leiterschiene 20 und die dritte Leiterschiene 40 in Summe genauso dick sind die die zweite Leiterschiene 30 und somit den gleichen elektrischen Widerstand aufweisen. Durch die elektrische Verbindung 110 zwischen der ersten Leiterschiene 20 und der dritten Leiterschiene 40 wird sichergestellt, dass diese auf dem gleichen Potential liegen und den gleichen Stromfluss aufweisen und so eine elektromagnetische Abstrahlung minimiert wird. Auf der im Bild rechten Seite der ersten Leiterschiene 20 ist ein erstes H-förmiges Klemmmodul 120 angeordnet, auf der zweiten Leiterschiene 30 ist ein zweites H- förmiges Klemmmodul 130 angeordnet und auf der dritten Leiterschiene 40 ist ein erstes H-förmiges Klemmmodul 140 angeordnet. Zusätzlich weist das Gehäuse 90 an dieser Seite eine Gehäuseerweiterung 92 auf, sodass ein weiteres Modul hier vergleichsweise einfach hineingesteckt werden kann und sowohl eine elektrische Verbindung aller Leiterschienen 20, 30, 40 sowie der Gehäuse 90 hergestellt wird, was die Montage unter räumlich beengten Bedingungen stark vereinfacht.
Zur Erhöhung der Stabilität sind zwischen den Leiterschienen 20, 30, 40 Isolatoren angeordnet. Diese können beispielsweise aus Gummi bestehen und weisen so im Schockfall eine zusätzlich elastische Lagerung auf.
Die elektrischen Anschlüsse 50, 60, 70, 80 sind im gezeigten Beispiel wie folgt mit den Leiterschienen 20, 30, 40 verbunden: links unten ist der erste elektrische Anschluss 50 mit der ersten Leiterschiene 20 verbunden, rechts unten ist der zweite elektrische Anschluss 60 mit der zweiten Leiterschiene 30 verbunden, links oben ist der dritte elektrische Anschluss 70 mit der zweiten Leiterschiene 30 verbunden und rechts oben ist der vierte elektrische Anschluss 80 mit der dritten Leiterschiene 40 verbunden. Hierdurch ergibt sich eine Anordnung, die den Anschluss extrem streufeldarm ermöglicht. Alternativ kann das Quadrat, in dem die elektrischen Anschlüsse 50, 60, 70, 80 angeordnet sind, auch beispielsweise um 45 ° gedreht angeordnet sein.
Ein Batterieraum eines Unterseebootes ist in Fig. 4 gezeigt, genauer genommen ist eine Ecke des Batterieraumes gezeigt. Erkennbar sind im gezeigten Beispiel Batteriemodule 200, die durch die Form des umgebenden Druckkörpers treppenförmig angeordnet sind. In den schmalen Raum zwischen den Batteriemodulen 200, dem nicht gezeigten Druckkörper und der nicht gezeigten Decke wird die Sammelschiene aus Sammelschienenmodulen 10 angeordnet. Im gezeigten Beispiel ist der Abstand zwischen der Oberseite der Batteriemodule 200 an der Außenseite und der nicht gezeigten Decke etwa ein halber Meter. Hieraus ist ersichtlich, dass gerade bei der Montage der Sammelschiene sehr wenig Platz zur Verfügung steht. Die Sammelschienenmodule 10 sind über schocksichere Lagerungen 210 mit den Batteriemodulen 200 verbunden.
Zur Anbindung an das Bordnetz 250 sind die Leiterschienen 20, 30, 40 über flexible Leiterbahnen 220, 230, 240 verbunden. Die flexiblen Leiterbahnen 220, 230, 240 ermöglichen eine gewisse Bewegung auch im Schockfall und stellen so die Funktionalität auch im Ausnahmezustand sicher. Beispielsweise ist die zweite Leiterschiene 30 über ein zweites H-förmiges Klemmmodul 130 mit der zweiten flexiblen Leiterbahn 230.
Bezugszeichen
10 Sammelschienenmodul
20 erste Leiterschiene
30 zweite Leiterschiene
40 dritte Leiterschiene
50 erster elektrischer Anschluss
60 zweiter elektrischer Anschluss
70 dritter elektrischer Anschluss
80 vierter elektrischer Anschluss
90 Gehäuse
92 Gehäuseerweiterung
100 Isolator
110 elektrische Verbindung
120 erstes H-förmiges Klemmmodul
130 zweites H-förmiges Klemmmodul
140 erstes H-förmiges Klemmmodul
200 Batteriemodul
210 Schocksichere Lagerung
220 erste flexible Leiterbahn
230 zweite flexible Leiterbahn 240 dritte flexible Leiterbahn
250 Bordnetz

Claims

Patentansprüche
1. Sammelschienenmodul (10), wobei das Sammelschienenmodul (10) eine erste Leiterschiene (20), eine zweite Leiterschiene (30) und eine dritte Leiterschiene (40) aufweist, wobei die erste Leiterschiene (20), die zweite Leiterschiene (30) und die dritte Leiterschiene (40) flächig ausgebildet und parallel übereinander angeordnet sind, wobei die zweite Leiterschiene (30) über der ersten Leiterschiene (20) angeordnet ist, wobei die dritte Leiterschiene (40) über der zweiten Leiterschiene (30) angeordnet ist, wobei die erste Leiterschiene (20) eine erste Dicke aufweist, wobei die dritte Leiterschiene (40) eine dritte Dicke aufweist, wobei die zweite Leiterschiene (30) eine zweite Dicke aufweist, wobei die zweite Dicke der Summe der ersten Dicke und der dritten Dicke entspricht, wobei die erste Leiterschiene (20) und die dritte Leiterschiene (40) elektrisch miteinander verbunden sind.
2. Sammelschienenmodul (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterschiene (20), die zweite Leiterschiene (30) und die dritte Leiterschiene (40) eine erste Breite aufweisen, wobei die erste Leiterschiene (20), die zweite Leiterschiene (30) und die dritte Leiterschiene (40) so übereinander angeordnet sind, dass die seitlichen Flächen der Leiterschienen jeweils in einer Ebene angeordnet sind.
3. Sammelschienenmodul (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterschiene (20) und die dritte Leiterschiene (40) eine erste Dicke aufweisen, wobei die zweite Leiterschiene (30) eine zweite Dicke aufweist, wobei die zweite Dicke zweimal der ersten Dicke entspricht.
4. Sammelschienenmodul (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterschiene (20), die zweite Leiterschiene (30) und die dritte Leiterschiene (40) von einem Gehäuse (90) aus einem elektrisch leitfähigem Material umgeben sind.
5. Sammelschienenmodul (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammelschienenmodul (10) zwei erste H-förmige Klemmmodule (120, 140) und ein zweites H-förmiges Klemmmodul (130) aufweist, wobei das erste H-förmige Klemmmodul (120, 140) zum Klemmen auf ein Objekt mit der ersten Dicke ausgebildet ist, wobei das zweite H-förmige Klemmmodul (130) zum Klemmen auf ein Objekt mit der zweiten Dicke ausgebildet ist, wobei ein erstes H-förmiges Klemmmodul (120) auf die erste Leiterschiene (20) geklemmt ist, wobei ein zweites H-förmiges Klemmmodul (130) auf die zweite Leiterschiene (30) geklemmt ist, wobei ein erstes H-förmiges Klemmmodul (140) auf die dritte Leiterschiene (40) geklemmt ist.
6. Sammelschienenmodul (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterschiene (20) und die dritte Leiterschiene (40) in Längsrichtung übereinander angeordnet sind, dass die seitlichen Flächen der Leiterschienen jeweils in einer Fläche liegen, wobei die zweite Leiterschiene (30) in Längsrichtung versetzt, insbesondere um die Länge des ersten H-förmigen Klemmmoduls (120, 140) oder des zweiten H-förmigen Klemmmoduls (130) versetzt, angeordnet ist.
7. Sammelschienenmodul (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammelschienenmodul (10) einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten elektrischen Anschluss (50, 60, 70, 80) aufweist, wobei der erste, der zweite, der dritte und der vierte elektrische Anschluss (50, 60, 70, 80) an den vier Ecken eines Rechtecks angeordnet sind, wobei der erste elektrische Anschluss (50) mit der ersten Leiterschiene (20) verbunden ist, wobei der zweite und der dritte elektrische Anschluss (60, 70) mit der zweiten Leiterschiene (30) verbunden sind, wobei der vierte elektrische Anschluss (80) mit der dritten Leiterschiene (40) verbunden ist, wobei der erste elektrische Anschluss (50) und der vierte elektrische Anschluss (80) sich diagonal gegenüber liegen, wobei der zweite elektrische Anschluss (60) und der dritte elektrische Anschluss (70) sich diagonal gegenüberliegen.
8. Sammelschienenmodul (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterschiene (20), die zweite Leiterschiene (30) und die dritte Leiterschiene (40) in einem Gehäuse (90) angeordnet sind, wobei das Gehäuse (90) in Längsrichtung an den beiden Stirnseiten offen ist, wobei das Gehäuse (90) so ausgeformt ist, dass das eine Ende des Gehäuses (90) eines 16 ersten Sammelschienenmoduls (10) in das gegenüberliegende Ende des Gehäuses (90) eines zweiten Sammelschienenmoduls (10) eingeschoben werden kann. Batterieraum eines Unterseebootes, wobei der Batterieraum eine Vielzahl an Batteriesträngen aufweist, wobei jeder Batteriestrang aus drei bis zehn Batteriemodulen (200) aufgebaut ist, wobei die Batteriemodule (200) eine Längsrichtung aufweisen, wobei das Batteriemodul (200) in Längsrichtung eine erste Länge aufweist, wobei die Längsrichtung der Batteriemodule (200) parallel zur Längsrichtung des Unterseebootes angeordnet sind, wobei die Batteriestränge über eine Sammelschiene mit dem Bordnetz (250) verbunden sind, wobei die Sammelschiene aus Sammelschienenmodulen (10) insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche aufgebaut ist, wobei die Sammelschienenmodule (10) eine zweite Länge aufweisen, wobei die zweite Länge einem ganzzahligem Vielfachen der ersten Länge zuzüglich dem Abstand zwischen den Batteriesträngen entspricht. Batterieraum nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Länge der ersten Länge zuzüglich dem Abstand zwischen den Batteriesträngen oder dem doppelten der ersten Länge zuzüglichem dem Abstand zwischen den Batteriesträngen entspricht. Batterieraum nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterschienen (20, 30, 40) der Sammelschiene über flexible Leiterbahnen (220, 230, 240) mit dem Bordnetz (250) verbunden sind.
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