WO2018233927A1 - Batterieeinrichtung, batteriesystem sowie verfahren zur montage eines batteriesystems - Google Patents

Batterieeinrichtung, batteriesystem sowie verfahren zur montage eines batteriesystems Download PDF

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WO2018233927A1
WO2018233927A1 PCT/EP2018/062062 EP2018062062W WO2018233927A1 WO 2018233927 A1 WO2018233927 A1 WO 2018233927A1 EP 2018062062 W EP2018062062 W EP 2018062062W WO 2018233927 A1 WO2018233927 A1 WO 2018233927A1
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battery
battery module
positive pole
electronic unit
contact element
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Uwe Opitz
Michael Hinterberger
Bernhard Rieger
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Audi Ag
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    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/509—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
    • H01M50/51—Connection only in series

Definitions

  • the invention relates to a battery device, a battery system and a method for mounting a battery system according to the preambles of the independent claims.
  • a battery device which has a battery module comprising a plurality of secondary cells.
  • the battery module in turn has a positive pole and a negative pole.
  • the battery module has a multiplicity of secondary cells, in particular lithium-ion cells, which are electrically connected in series.
  • the battery module has the positive-pole and negative-pole conductive elements.
  • an electrical cabinet for configuring a non-interruptible energy system is known.
  • the electrical cabinet includes a plurality of receiving locations, each having at least one terminal connector and adapted to receive a power module or a battery pack.
  • DE 20 2012 104 578 U1 discloses a modular battery rack for receiving a plurality of batteries.
  • the individual batteries can be wired to the front of the battery rack. This allows an interconnection of the batteries with each other.
  • Object of the present invention is to provide a battery device, a battery system and a method for mounting a battery system, which allow a particularly safe handling of a battery module. This object is achieved by a battery device, a battery system and a method for mounting a Batte esystems with the features of the independent claims.
  • Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the respective dependent claims and in the following description.
  • the battery module is accommodated in an insulating housing with a contact element which is connected to the positive pole and the negative pole and via which the positive pole and the negative pole can be connected to an electronics unit of a battery system.
  • the battery module is at least substantially completely enclosed by the insulating housing.
  • the contact element of the insulating housing is connected to the positive pole and the negative pole of the battery module.
  • the battery module via the contact element can be particularly easily connected to the electronics unit, since the positive pole and the negative terminal are connected together and simultaneously via the contact element with the electronic unit.
  • the battery module which is accommodated in the insulating housing, can be handled particularly safely, since the insulating housing causes a contact protection of the battery module for a user. A risk of electric shock to the user can thus be kept very low.
  • the housing comprises an acid-resistant material.
  • the battery module is at least substantially completely enclosed by the acid-resistant material of the housing. If there is a leakage of an acid absorbed in the battery module, the acid discharged from the battery module can be taken up by the housing.
  • a risk of injury to the user due to the leaked acid can be kept particularly low due to the catch in the housing. Due to the acid resistance of the material of the housing, the acid can be advantageously be taken for a long period in the housing, so that the protection of the user from the acid is very long.
  • a traction battery or a starter battery for a motor vehicle is accommodated in the housing as the battery module. This results in the advantage that the traction battery or the starter battery for the motor vehicle is particularly safe and very easy to handle due to the insulating housing.
  • the contact element comprises a contactor.
  • an electrically or pneumatically actuated switch which is adjustable between two switching positions to understand.
  • Another aspect of the invention relates to a battery system with a frame, which has a plurality of receptacles, in each of which a battery module is receivable.
  • the battery system comprises an electronic unit, which is arranged on the frame and by means of which the respective battery modules can be connected and regulated.
  • the battery system has a contact device, by means of which the respective battery modules can be connected to the electronic unit.
  • a battery device as has been described in connection with the battery device according to the invention, is arranged in at least one of the receptacles.
  • the contact element of the battery module can be contacted with the contact device and the positive pole and the negative pole can be connected via the contact element and the contact device to the electronic unit.
  • each of the battery modules accommodated in the receptacles of the frame is the battery device according to the invention.
  • the respective battery modules can be handled very safe due to their arrangement in the insulating housing and thus can be arranged very safe in the frame to create the battery system.
  • these can be contacted via the respective contact elements of the housings of the contact device of the frame accommodating the battery modules, which in turn is connected to the electronic unit.
  • the respective positive poles and negative poles of the battery modules can be connected to the electronic unit, so that the battery modules can be interconnected and regulated with one another.
  • the contact element and / or the contact device comprises a contactor.
  • the contact element comprises the contactor
  • a transmission of electrical energy from the respective battery module to the user can be at least substantially prevented, so that the user can be protected against damage to health.
  • the contact device comprises the contactor
  • electrical energy is advantageously transmitted by the electronic unit only when the contact device is in contact with the contact element.
  • a transmission of electrical energy from the electronic unit via the contact device to the user can be at least substantially prevented by the arrangement of the contactor on the contact device, even with a contact between the user and the contact device. As a result, a particularly high level of security of the user in dealing with the battery system is created.
  • the Batte- riesystem is set up to smooth as a stationary storage battery peak loads of a power grid.
  • energy demand of a production plant can be compensated by the production plant is temporarily supplied with energy from the storage battery and temporarily with energy from the mains.
  • the storage battery can be used to absorb energy in a power surplus in the power grid and deliver energy to the power grid in a power shortage in the power grid, that means fed back into the power grid.
  • financial benefits can be obtained by the smoothing of the load peaks of the power grid are compensated by an electricity supplier or saved by balancing the energy needs of the production facility energy costs.
  • a further aspect of the invention relates to a method for assembling a battery system, in which a battery module comprising a plurality of secondary cells, which has a positive pole and a negative pole, is arranged in a receptacle of a frame.
  • the positive pole and the negative pole are contacted with a contact device of the receptacle, whereby the positive pole and the negative pole are connected to an electronic unit.
  • the battery module is connected and regulated by means of the electronic unit with at least one further battery module.
  • the battery module is arranged in an insulating housing with a contact element before it is arranged in the receptacle.
  • the contact element is connected to the positive pole and the negative pole and connects the positive pole and the negative pole via the contact device with the electronic unit.
  • the battery module is first arranged in the insulating housing and the positive pole and the negative pole of the battery module are connected to the contact element of the housing. Subsequently, the battery module arranged in the housing is arranged in the receptacle of the frame and the contact element is connected to the contact device. As a result, the positive pole and the negative pole have been connected via the contact device with the electronic unit. Subsequently, the battery module is connected and regulated by means of the electronic unit with at least one further battery module arranged in an insulating housing and in a further receptacle of the frame. By arranging the battery module in the insulating housing, the battery module can be handled particularly safely and particularly easily by a user.
  • the invention also includes advantages and developments of the method according to the invention, which have features as they have already been described in connection with the advantages and further developments of the battery device according to the invention and of the battery system according to the invention. For this reason, the corresponding advantages and developments of the method according to the invention are not described again here.
  • Fig. 1 is a perspective view of a battery module with a negative pole and a positive pole;
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a battery device with the battery module according to FIG. 1, which is accommodated in an insulating housing with a contact element;
  • FIG. 3 shows a schematic perspective view of a frame of a battery system which has a plurality of receptacles for receiving respective battery modules;
  • FIG. 4 shows a schematic perspective view of a plurality of battery modules accommodated in the frame, which can be connected to an electronic unit via respective contact elements.
  • the described components of the embodiments each represent individual features of the invention, which are to be considered independently of one another, which also develop the invention independently of each other and thus also individually or in a different combination than the one shown as part of the invention. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention already described.
  • a battery module 1 is shown in a schematic perspective view.
  • the battery module 1 can be a module for a traction battery or for a starter battery for a motor vehicle.
  • the battery module 1 comprises a plurality of secondary cells 2, which can be connected in series and / or in series.
  • the battery module 1 also has a positive pole 3 and a negative pole 4.
  • the insulating housing 5 in the present case comprises an acid-resistant material. It can do that Battery module 1 in the housing 5, for example, be embedded in an additional insulating layer 6.
  • the insulating housing 5 further comprises a contact element 7, which is connected via respective connecting lines 8 to the positive pole 3 and the negative terminal 4. Via the contact element 7, the positive pole 3 and the negative pole 4 are connectable to an electronic unit 9 of a battery system 10.
  • the contact element 7 may, for example, comprise a contactor, by means of which electrical energy can be transmitted from the positive pole 3 and the negative pole 4 to the electronic unit 9 only when the contact element 7 is connected to the electronic unit 9.
  • the insulating housing 5 illustrated in FIG. 1 ensures contact protection for a user to enable particularly safe handling of the battery module 1. This means that due to the arrangement of the battery module 1 in the housing 5, it can be ensured that the user can not directly touch the battery module 1. This allows a hazard-free construction of the battery system 10 from a plurality of battery devices 1 1, which are each arranged in the insulating housing 5 battery modules 1.
  • the battery module (1) comprising a plurality of secondary cells (2) is arranged in the insulating housing (5) with the contact element (7), wherein the contact element (7) is connected to the positive pole (3) and the negative pole (4)
  • Fig. 3 is a frame 12 is shown in a schematic perspective view, which is in the present case is a rack.
  • the frame 12 has a plurality of receptacles 13, in each of which a battery module 1 can be received.
  • the battery modules 1 are accommodated in the respective insulating housing 5 and can be accommodated in the respective receptacles 13 as a battery device 11.
  • the battery module (1) in one of the receptacles (13) of the frame (12) is arranged.
  • the battery system 10 is shown in a schematic interior view.
  • the frame 12 is indicated by a dashed line.
  • a battery device 11 is accommodated in each of the receptacles 13 of the frame 12.
  • the contact element 7 of the battery device 1 1 is in a recorded in the respective receptacle 13 state of the battery device 1 1 with a not shown Contact device of the battery system 10 connected.
  • the contact element 7 is connected to the electronic unit 9 of the battery system 10. Consequently, the positive pole 3 and the negative pole 4 are connected to the respective battery device 1 1 via the contact element 7 and the contact device with the electronic unit 9.
  • the electronic unit 9 is arranged on the frame 12 and allows interconnection and regulation of a plurality of battery devices 1 1 and battery modules 1 with each other.
  • the battery module (1) is connected and regulated by means of the electronic unit (9) with at least one further battery module (1).
  • the contact device may comprise a contactor.
  • the battery system 10 is based on the finding that an assembly of a high-voltage battery storage requires a large area and requires specially trained electricians for this application. For this purpose, supplied battery modules 1, which have a defined number of secondary cells 2, are connected together to form the battery system 10.
  • the insulating housing 5 is provided.
  • this insulating housing 5 which is a standardized module housing for the battery module 1, it should be made possible for untrained employees to assemble a stationary storage battery, which in the present case is the battery system 10.
  • the stationary storage battery The battery system 10 can be used directly on site, in particular at the production facility or in the workshop for smoothing load peaks, which have been caused for example by charging stations, for network support, in order to save costs.
  • the capacity of the battery module 1 can be used particularly easily in order to use savings potentials in energy costs.
  • battery modules 1 can be used, even if they can not be used as a vehicle battery due to a model change of the produced motor vehicle. Furthermore, a cost-effective design of the storage battery with the battery module 1 is possible.
  • the battery system 10 provides a modular scalability, whereby an available space can be optimally utilized, wherein the battery system 10 can be flexibly adapted to a particular application. Due to the arrangement of the battery module 1 in the insulating housing 5 training of employees is not necessary and decentralization can be made, which eliminates high transport costs, costs can be saved by eliminating the training and a touch-protected system can be created during assembly of the storage battery ,
  • the battery module 1 has a voltage of less than 60 volts so that it may be moved by the employees without any special training.
  • This battery module 1 is inserted into the housing 5.
  • the positive pole 3 and the negative pole 4 can be contacted as connecting poles to the contact element 7, which is a standardized plug on an end face of the housing 5.
  • the housing 5 is designed such that a wrong insertion of the battery module 1 in the insulating housing 5 is made difficult or prevented.
  • Individual cell voltages of the secondary cells 2 are led out of the housing 5 via the contact element 7.
  • the battery module 1 is fixed in the housing 5 and is designed to be protected against contact.
  • Individual battery devices 1 1 can in the frame 12, in which it is a special rack, in a few simple steps to a complete battery, in particular the battery system 10, interconnected by respective battery devices 1 1 in empty receptacles 13, in the present case empty slots, be pushed and locked into this.
  • all regulating and power electronics in the electronics unit 9 are integrated in a rear wall of the frame 12.
  • the respective battery devices 1 1 after their Insertion into the frame 12 by plug and play to an energy storage, in this case the storage battery, are combined.
  • a control electronics of the electronic unit 9 detects individual cell voltages of the secondary cells 2 or respective battery modules 1 and switches them together optimally automatically, so that the user of the battery system 10 has to push the respective battery device 1 1 only into a free slot.
  • An electrical connection of the battery module 1 with at least one further battery module 1 can take place via at least one contactor of the housing 5, which results in the advantage that the battery device 1 1 is completely free of tension in a dismantled from the frame 12 state.
  • an electrical interconnection of the battery module 1 with the at least one further battery module 1 can take place.
  • empty slots or empty receptacles 13 can be bypassed by means of a bypass, in the present case by means of a bypass.

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Abstract

Zur Ermöglichung einer besonders sicheren Handhabung eines Batteriemoduls (1) betrifft die Erfindung eine Batterieeinrichtung (11), mit einem mehrere Sekundärzellen (2) umfassenden Batteriemodul (1), welches einen Pluspol (3) und einen Minuspol (4) aufweist. Des Weiteren ist das Batteriemodul (1) in einem isolierenden Gehäuse (5) mit einem Kontaktelement (7) aufgenommen, welches mit dem Pluspol (3) und dem Minuspol (4) verbunden ist und über welches der Pluspol (3) und der Minuspol (4) mit einer Elektronikeinheit (9) eines Batteriesystems (10) verbindbar sind. Überdies betrifft die Erfindung ein Batteriesystem (10) und ein Verfahren zur Montage eines Batteriesystems (10).

Description

Batterieeinrichtung, Batteriesystem sowie Verfahren zur Montage
te esystems
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft eine Batterieeinrichtung, ein Batteriesystem sowie ein Verfahren zur Montage eines Batteriesystems gemäß der Oberbegriffe der unabhängigen Patentansprüche. Aus der EP 1 864 351 B1 ist eine Batterieeinrichtung bekannt, welche ein mehrere Sekundärzellen umfassendes Batteriemodul aufweist. Das Batteriemodul wiederum weist einen Pluspol und einen Minuspol auf. Dabei weist das Batteriemodul eine Vielzahl von Sekundärzellen, insbesondere Lithium- lonen-Zellen auf, welche elektrisch in Reihe geschaltet sind. Zum elektri- sehen Verbinden des Batteriemoduls mit anderen Elementen der Batterieeinrichtung weist das Batteriemodul die leitfähigen Elemente Pluspol und Minuspol auf.
Aus der DE 201 22 043 U1 ist ein elektrischer Schrank zum Konfigurieren eines nicht unterbrechbaren Energiesystems bekannt. Der elektrische Schrank umfasst eine Vielzahl von Aufnahmestellen, welche jeweils zumindest einen Anschlussverbinder aufweisen und dazu ausgebildet sind, ein Energiemodul oder eine Batteriesäule aufzunehmen. Darüber hinaus offenbart die DE 20 2012 104 578 U1 ein modulares Batteriegestell zur Aufnahme einer Mehrzahl von Batterien. Die einzelnen Batterien können frontseitig des Batteriegestells verkabelt werden. Dies ermöglicht eine Verschaltung der Batterien miteinander. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Batterieeinrichtung, ein Batteriesystem sowie ein Verfahren zur Montage eines Batteriesystems zu schaffen, welche eine besonders sichere Handhabung eines Batteriemoduls ermöglichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Batterieeinrichtung, ein Batteriesystem sowie ein Verfahren zur Montage eines Batte esystems mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen sowie in der folgenden Beschreibung angegeben.
Zur Ermöglichung einer besonders sicheren Handhabung eines Batteriemoduls mittels einer Batterieeinrichtung der eingangs genannten Art ist es erfin- dungsgemäß vorgesehen, dass das Batteriemodul in einem isolierenden Gehäuse mit einem Kontaktelement aufgenommen ist, welches mit dem Pluspol und dem Minuspol verbunden ist und über welches der Pluspol und der Minuspol mit einer Elektronikeinheit eines Batteriesystems verbindbar sind. Mit anderen Worten ist das Batteriemodul von dem isolierenden Ge- häuse zumindest im Wesentlichen vollständig umschlossen. Das Kontaktelement des isolierenden Gehäuses ist mit dem Pluspol und dem Minuspol des Batteriemoduls verbunden. Somit kann durch eine Verbindung mit der Elektronikeinheit des Batteriesystems über das Kontaktelement eine Verbindung mit dem Pluspol und dem Minuspol des Batteriemoduls zu der Elektro- nikeinheit hergestellt werden. Vorteilhafterweise kann das Batteriemodul über das Kontaktelement besonders einfach mit der Elektronikeinheit verbunden werden, da der Pluspol und der Minuspol gemeinsam und gleichzeitig über das Kontaktelement mit der Elektronikeinheit verbindbar sind. Darüber hinaus kann das Batteriemodul, welches in dem isolierenden Gehäuse aufgenommen ist, besonders sicher gehandhabt werden, da das isolierende Gehäuse einen Berührschutz des Batteriemoduls für einen Nutzer bewirkt. Eine Gefahr eines Stromschlags für den Nutzer kann somit besonders gering gehalten werden. In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Gehäuse ein säurebeständiges Material umfasst. Insbesondere ist das Batteriemodul von dem säurebeständigen Material des Gehäuses zumindest im Wesentlichen vollständig umschlossen. Bei einer Leckage einer in dem Batteriemodul aufgenommenen Säure kann die aus dem Batteriemodul ausge- tretene Säure von dem Gehäuse aufgenommen werden. Ein Verletzungsrisiko für den Nutzer durch die ausgetretene Säure kann aufgrund des Auffan- gens in dem Gehäuse besonders geringgehalten werden. Aufgrund der Säurebeständigkeit des Materials des Gehäuses kann die Säure vorteilhafter- weise für einen langen Zeitraum in dem Gehäuse aufgenommen werden, so dass der Schutz des Nutzers vor der Säure besonders lange besteht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als das Batteriemodul eine Traktionsbatterie oder eine Starterbatterie für ein Kraftfahrzeug in dem Gehäuse aufgenommen ist. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass die Traktionsbatterie oder die Starterbatterie für das Kraftfahrzeug aufgrund des isolierenden Gehäuses besonders sicher und besonders einfach handhabbar ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kontaktelement ein Schütz umfasst. Unter dem Schütz ist ein elektrisch oder pneumatisch betätigbarer Schalter, welcher zwischen zwei Schaltstellungen verstellbar ist, zu verstehen. Mittels des Schütz kann si- chergestellt werden, dass elektrische Energie von dem Kontaktelement lediglich bei einer Verbindung mit der Elektronikeinheit des Batteriesystems aus dem Gehäuse herausgeleitet wird. Vorteilhafterweise kann hierdurch vermieden werden, dass elektrische Energie von dem Batteriemodul an den Nutzer übertragen wird, sollte dieser in Kontakt mit dem Kontaktelement treten.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Batteriesystem mit einem Gestell, welches mehrere Aufnahmen aufweist, in welchen jeweils ein Batteriemodul aufnehmbar ist. Darüber hinaus umfasst das Batteriesystem eine Elektronikeinheit, welche an dem Gestell angeordnet ist und mittels welcher die jeweiligen Batteriemodule verschaltbar und regelbar sind. Überdies weist das Batteriesystem eine Kontakteinrichtung auf, mittels welcher die jeweiligen Batteriemodule mit der Elektronikeinheit verbindbar sind. Zur Ermöglichung einer besonders sicheren Handhabung des Batteriesystems ist in wenigstens einer der Aufnahmen eine Batterieeinrichtung, wie sie im Zu- sammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterieeinrichtung beschrieben worden ist, angeordnet. Hierbei sind das Kontaktelement des Batteriemoduls mit der Kontakteinrichtung kontaktierbar und der Pluspol und der Minuspol über das Kontaktelement und die Kontakteinrichtung mit der Elektronikeinheit verbindbar. Insbesondere handelt es sich bei jedem der in den Aufnahmen des Gestells aufgenommenen Batteriemodule um die erfindungsgemäße Batterieeinrichtung. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass die jeweiligen Batteriemodule aufgrund deren Anordnung in dem isolierenden Gehäuse besonders sicher gehandhabt und somit besonders sicher in dem Gestell zur Schaffung des Batteriesystems angeordnet werden können. Zur Ermögli- chung einer besonders einfachen Verschaltung der jeweiligen Batteriemodu- le sind diese über die jeweiligen Kontaktelemente der die Batteriemodule aufnehmenden Gehäuse der Kontakteinrichtung des Gestells kontaktierbar, welche wiederum mit der Elektronikeinheit verbunden ist. Hierdurch sind die jeweiligen Pluspole und Minuspole der Batteriemodule mit der Elektronikeinheit verbindbar, so dass die Batteriemodule miteinander verschaltbar und regelbar sind.
In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Kon- taktelement und/oder die Kontakteinrichtung ein Schütz umfasst. Umfasst das Kontaktelement das Schütz, so kann eine Übertragung von elektrischer Energie von dem jeweiligen Batteriemodul an den Nutzer zumindest im Wesentlichen unterbunden werden, so dass der Nutzer vor gesundheitlichen Schäden beschützbar ist. Umfasst die Kontakteinrichtung das Schütz, so wird elektrische Energie von der Elektronikeinheit vorteilhafterweise lediglich dann übertragen, wenn die Kontakteinrichtung in Kontakt mit dem Kontaktelement steht. Eine Übertragung von elektrischer Energie von der Elektronikeinheit über die Kontakteinrichtung an den Nutzer beispielsweise, kann durch die Anordnung des Schütz an der Kontakteinrichtung auch bei einem Kontakt zwischen dem Nutzer und der Kontakteinrichtung zumindest im Wesentlichen unterbunden werden. Hierdurch wird eine besonders hohe Sicherheit des Nutzers im Umgang mit dem Batteriesystem geschaffen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Batte- riesystem dazu eingerichtet ist, als stationäre Speicherbatterie Lastspitzen eines Stromnetzes zu glätten. Beispielsweise kann mittels der stationären Speicherbatterie ein Energiebedarf einer Produktionsanlage ausgeglichen werden, indem die Produktionsanlage zeitweise mit Energie aus der Speicherbatterie und zeitweise mit Energie aus dem Stromnetz versorgt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Speicherbatterie dazu genutzt werden, bei einem Stromüberschuss im Stromnetz Energie aufzunehmen und bei einem Strommangel im Stromnetz Energie an das Stromnetz abzugeben, das bedeutet in das Stromnetz rückzuspeisen. Hierdurch können sich beispielsweise finanzielle Vorteile ergeben, indem die Glättung der Lastspitzen des Stromnetzes von einem Stromanbieter vergütet werden oder durch den Ausgleich des Energiebedarfs der Produktionsanlage Energiekosten eingespart werden. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Batteriesystems, bei welchem ein mehrere Sekundärzellen umfassendes Batteriemodul, welches einen Pluspol und einen Minuspol aufweist, in einer Aufnahme eines Gestells angeordnet wird. Dabei werden der Pluspol und der Minuspol mit einer Kontakteinrichtung der Aufnahme kontaktiert, wodurch der Pluspol und der Minuspol mit einer Elektronikeinheit verbunden werden. Anschließend wird das Batteriemodul mittels der Elektronikeinheit mit wenigstens einem weiteren Batteriemodul verschaltet und geregelt. Zur Ermöglichung einer besonders sicheren Handhabung des Batteriemoduls bezie- hungsweise des Batteriesystems wird das Batteriemodul vor dessen Anordnen in der Aufnahme in einem isolierenden Gehäuse mit einem Kontaktelement angeordnet. Das Kontaktelement ist mit dem Pluspol und dem Minuspol verbunden und verbindet den Pluspol und den Minuspol über die Kontakteinrichtung mit der Elektronikeinheit. Mit anderen Worten wird das Batte- riemodul zuerst in dem isolierenden Gehäuse angeordnet und der Pluspol und der Minuspol des Batteriemoduls mit dem Kontaktelement des Gehäuses verbunden. Anschließend wird das in dem Gehäuse angeordnete Batteriemodul in der Aufnahme des Gestells angeordnet und das Kontaktelement mit der Kontakteinrichtung verbunden. Hierdurch sind der Pluspol und der Minuspol über die Kontakteinrichtung mit der Elektronikeinheit verbunden worden. Anschließend wird das Batteriemodul mittels der Elektronikeinheit mit wenigstens einem weiteren in einem isolierenden Gehäuse und in einer weiteren Aufnahme des Gestells angeordneten Batteriemodul verschaltet und geregelt. Durch die Anordnung des Batteriemoduls in dem isolierenden Gehäuse kann das Batteriemodul besonders sicher und besonders einfach von einem Nutzer gehandhabt werden.
Zu der Erfindung gehören auch Vorteile und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Vorteilen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Batterieeinrichtung sowie des erfindungsgemäßen Batteriesystems beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Vorteile und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt: Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Batteriemoduls mit einem Minuspol und einem Pluspol;
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer Batterieeinrichtung mit dem Batteriemodul gemäß Fig. 1 , welches in einem isolierenden Gehäuse mit einem Kontaktelement aufgenommen ist;
Fig. 3 eine schematische Perspektivansicht eines Gestells eines Batteriesystems, welche mehrere Aufnahmen zur Aufnahme jeweiliger Batteriemodule aufweist; und
Fig. 4 eine schematische Perspektivansicht von mehreren in dem Gestell aufgenommenen Batteriemodulen, welche über jeweilige Kontaktelemente mit einer Elektronikeinheit verbindbar sind.
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 wird in einer schematischen Perspektivansicht ein Batteriemodul 1 dargestellt. Bei dem Batteriemodul 1 kann es sich um ein Modul für eine Traktionsbatterie oder für eine Starterbatterie für ein Kraftfahrzeug handeln. Das Batteriemodul 1 umfasst mehrere Sekundärzellen 2, welche in Serie und/oder in Reihe geschaltet werden können. Das Batteriemodul 1 weist darüber hinaus einen Pluspol 3 sowie einen Minuspol 4 auf.
Zur Ermöglichung einer besonders sicheren Handhabung des Batteriemoduls 1 ist dieses, wie in Fig. 2 in einer schematischen Schnittansicht dargestellt, in einem isolierenden Gehäuse 5 aufgenommen. Das isolierende Gehäuse 5 umfasst vorliegend ein säurebeständiges Material. Dabei kann das Batteriemodul 1 in dem Gehäuse 5 beispielsweise in einer zusätzlichen Isolierschicht 6 eingebettet sein. Das isolierende Gehäuse 5 umfasst des Weiteren ein Kontaktelement 7, welches über jeweilige Verbindungsleitungen 8 mit dem Pluspol 3 und dem Minuspol 4 verbunden ist. Über das Kontaktelement 7 sind der Pluspol 3 und der Minuspol 4 mit einer Elektronikeinheit 9 eines Batteriesystems 10 verbindbar. Das Kontaktelement 7 kann beispielsweise ein Schütz umfassen, mittels welchem lediglich bei einer Verbindung des Kontaktelements 7 mit der Elektronikeinheit 9 elektrische Energie von dem Pluspol 3 und dem Minuspol 4 an die Elektronikeinheit 9 übertragbar ist.
Das in Fig. 1 dargestellte isolierende Gehäuse 5 stellt zur Ermöglichung der besonders sicheren Handhabung des Batteriemoduls 1 einen Berührschutz für einen Nutzer sicher. Das bedeutet, dass aufgrund der Anordnung des Batteriemoduls 1 in dem Gehäuse 5 sichergestellt werden kann, dass der Nutzer das Batteriemodul 1 nicht direkt berühren kann. Dies ermöglicht einen gefährdungsfreien Aufbau des Batteriesystems 10 aus mehreren Batterieeinrichtungen 1 1 , bei welchen es sich um jeweilige in dem isolierenden Gehäuse 5 angeordneter Batteriemodule 1 handelt. Bei einem Montageverfahren wird das mehrere Sekundärzellen (2) umfassende Batteriemodul (1 ) in dem isolierenden Gehäuse (5) mit dem Kontaktelement (7) angeordnet, wobei das Kontaktelement (7) mit dem Pluspol (3) und dem Minuspol (4) verbunden ist. In Fig. 3 ist in einer schematischen Perspektivansicht ein Gestell 12 dargestellt, bei welchem es sich vorliegend um ein Rack handelt. Das Gestell 12 weist mehrere Aufnahmen 13 auf, in welchen jeweils ein Batteriemodul 1 aufnehmbar ist. In den jeweiligen Aufnahmen 13 sind die Batteriemodule 1 in dem jeweiligen isolierenden Gehäuse 5 aufgenommen und als Batterieein- richtung 1 1 in den jeweiligen Aufnahmen 13 aufnehmbar. Für eine Montage wird das Batteriemodul (1 ) in einer der Aufnahmen (13) des Gestells (12) angeordnet.
In Fig. 4 ist das Batteriesystem 10 in einer schematischen Innenansicht dar- gestellt. Das Gestell 12 ist mit einer strichelten Linie angedeutet. Wie im Zusammenhang mit Fig. 3 erläutert, ist in jeder der Aufnahmen 13 des Gestells 12 eine Batterieeinrichtung 1 1 aufgenommen. Das Kontaktelement 7 der Batterieeinrichtung 1 1 ist in einem in der jeweiligen Aufnahme 13 aufgenommenen Zustand der Batterieeinrichtung 1 1 mit einer nicht dargestellten Kontakteinrichtung des Batteriesystems 10 verbunden. Über die Kontakteinrichtung ist das Kontaktelement 7 mit der Elektronikeinheit 9 des Batteriesystems 10 verbunden. Folglich sind der Pluspol 3 und der Minuspol 4 mit der jeweiligen Batterieeinrichtung 1 1 über das Kontaktelement 7 und die Kon- takteinrichtung mit der Elektronikeinheit 9 verbunden. Die Elektronikeinheit 9 ist an dem Gestell 12 angeordnet und ermöglicht eine Verschaltung und Regelung mehrerer Batterieeinrichtungen 1 1 beziehungsweise Batteriemodule 1 miteinander. Bei einem Betreiben des Batteriesystems 10 wird das Batteriemodul (1 ) mittels der Elektronikeinheit (9) mit wenigstens einem wei- teren Batteriemodul (1 ) verschaltet und geregelt. Um sicherzustellen, dass eine Energieübertragung von oder auf die Elektronikeinheit 9 des Batteriesystems 10 lediglich bei einem Kontakt des Kontaktelements 7 mit der Kontakteinrichtung erfolgt, kann die Kontakteinrichtung ein Schütz umfassen. Dem Batteriesystem 10 liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Montage eines Hochvoltbatteriespeichers einer großen Fläche bedarf und speziell für diese Anwendung geschulte Elektrofachkräfte erfordert. Hierfür werden angelieferte Batteriemodule 1 , welche eine definierten Anzahl an Sekundärzellen 2 aufweisen, zu dem Batteriesystem 10 zusammengeschaltet. Einige Prozessschritte werden hierbei bei Spannungen von über 60 Volt durchgeführt, so dass entsprechende Absicherungsmaßnahmen getroffen werden sollten. Darüber hinaus ist in Zukunft ein vermehrtes Aufkommen von einzelnen Batteriemodulen 1 sowohl an Produktionsstätten als auch in Werkstätten zu erwarten. Diese sind aufgrund einer fortgeschrittenen Alterung derselben oder eines Modellwechsels eines Kraftfahrzeugs oftmals nicht mehr geeignet, um in einer Fahrzeugbatterie für das entsprechende Kraftfahrzeug verbaut zu werden. Eine ordnungsgemäße Entsorgung solcher Batteriemodule 1 ist jedoch aufgrund einer Notwendigkeit eines Gefahrguttransports kostspielig. Zudem haben die Batteriemodule 1 meistens noch circa 80 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität, welche sich in stationären Anwendungen gut nutzen lassen würde.
Für eine besonders effektive Nutzung der noch zur Verfügung stehenden Kapazität der jeweiligen Batteriemodule 1 ist das isolierende Gehäuse 5 vorgesehen. Mittels dieses isolierenden Gehäuses 5, bei welchem es sich um ein standardisiertes Modulgehäuse für das Batteriemodul 1 handelt, soll es ermöglicht werden, dass ungeschulte Mitarbeiter eine Montage einer stationären Speicherbatterie, bei welcher es sich vorliegend um das Batteriesystem 10 handelt, vornehmen können. Die stationäre Speicherbatterie be- ziehungsweise das Batteriesystem 10 kann direkt vor Ort, insbesondere an der Produktionsstätte oder in der Werkstätte zur Glättung von Lastspitzen, welche beispielsweise durch Ladesäulen verursacht worden sind, für eine Netzunterstützung eingesetzt werden, um somit Kosten einzusparen. Hier- durch kann vorteilhafterweise die Kapazität des Batteriemoduls 1 besonders einfach genutzt werden, um hierdurch Einsparpotentiale bei Energiekosten zu nutzen. Darüber hinaus können in einem Lager gelagerte Batteriemodule 1 genutzt werden, auch wenn diese aufgrund einer Modellumstellung des produzierten Kraftfahrzeugs als Fahrzeugbatterie nicht mehr genutzt werden können. Des Weiteren ist ein kostengünstiger Aufbau der Speicherbatterie mit dem Batteriemodul 1 möglich. Das Batteriesystem 10 bietet hierüber eine modulare Skalierbarkeit, wodurch ein zur Verfügung stehender Raum optimal ausgenutzt werden kann, wobei das Batteriesystem 10 auf eine jeweilige Anwendung flexibel abgestimmt werden kann. Aufgrund der Anordnung des Batteriemoduls 1 in dem isolierenden Gehäuse 5 ist eine Schulung von Mitarbeitern nicht notwendig und eine Dezentralisierung kann ermöglicht werden, wodurch hohe Transportkosten entfallen, Kosten durch Entfall der Schulung eingespart werden können und ein berührgesichertes System bei der Montage der Speicherbatterie geschaffen werden kann.
Das Batteriemodul 1 besitzt eine Spannung von weniger als 60 Volt, so dass es ohne eine spezielle Ausbildung von den Mitarbeitern bewegt werden darf. Dieses Batteriemodul 1 wird in das Gehäuse 5 eingesetzt. Hierdurch können der Pluspol 3 und der Minuspol 4 als Anschlusspole zu dem Kontaktelement 7, bei dem es sich um einen standardisierten Stecker an einer Stirnseite des Gehäuses 5 handelt, kontaktiert werden. Das Gehäuse 5 ist derart gestaltet, dass ein falsches Einsetzen des Batteriemoduls 1 in das isolierende Gehäuse 5 erschwert beziehungsweise verhindert wird. Einzelne Zellspannungen der Sekundärzellen 2 werden über das Kontaktelement 7 aus dem Gehäuse 5 herausgeführt. Durch die Anordnung des Batteriemoduls 1 an dem Gehäuse 5 wird das Batteriemodul 1 in dem Gehäuse 5 fixiert und ist berührgeschützt ausgeführt. Einzelne Batterieeinrichtungen 1 1 können in dem Gestell 12, bei welchem es sich um ein spezielles Rack handelt, in wenigen Handgriffen zu einer kompletten Batterie, insbesondere dem Batteriesystem 10, zusammenschalten lassen, indem jeweilige Batterieeinrichtungen 1 1 in leere Aufnahmen 13, vorliegend leere Slots, geschoben werden und in diesen einrasten. Um dies zu ermöglichen ist sämtliche Regelungs- und Leistungselektronik in der Elektronikeinheit 9 in einer Rückwand des Gestells 12 integriert. Hierdurch können die jeweiligen Batterieeinrichtungen 1 1 nach deren Einschieben in das Gestell 12 per Plug and Play zu einem Energiespeicher, vorliegend der Speicherbatterie, kombiniert werden. Hierbei erkennt eine Steuerungselektronik der Elektronikeinheit 9 einzelne Zellspannungen der Sekundärzellen 2 beziehungsweise jeweiliger Batteriemodule 1 und schaltet diese bestmöglich automatisch zusammen, so dass der Nutzer des Batteriesystems 10 die jeweilige Batterieeinrichtung 1 1 lediglich in einen freien Slot zu schieben hat. Ein elektrisches Verschalten des Batteriemoduls 1 mit wenigstens einem weiteren Batteriemodul 1 kann über wenigstens ein Schütz des Gehäuses 5 erfolgen, wodurch sich der Vorteil ergibt, dass die Batterie- einrichtung 1 1 in einem aus dem Gestell 12 ausgebauten Zustand komplett spannungsfrei vorliegt. Alternativ oder zusätzlich kann über die Elektronikeinheit 9 beziehungsweise über die Kontakteinrichtung in der Rückwand des Gestells 12 ein elektrisches Verschalten des Batteriemoduls 1 mit dem wenigstens einen weiteren Batteriemodul 1 erfolgen. Um eine Modularisier- barkeit aufrechtzuerhalten können leere Slots beziehungsweise leere Aufnahmen 13 mittels einer Umgehung, vorliegend mittels eines Bypasses, umgangen werden.
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein Modulgehäuse zur berührgeschützten Montage eines stationären Batteriesystems geschaffen werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Batterieeinrichtung (1 1 ), mit einem mehrere Sekundärzellen (2) umfassenden Batteriemodul (1 ), welches einen Pluspol (3) und einen Minuspol (4) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Batteriemodul (1 ) in einem isolierenden Gehäuse (5) mit einem Kontaktelement (7) aufgenommen ist, welches mit dem Pluspol (3) und dem Minuspol (4) verbunden ist und über welches der Pluspol (3) und der Minuspol (4) mit einer Elektronikeinheit (9) eines Batteriesystems (10) verbindbar sind.
Batterieeinrichtung (1 1 ) nach Anspruch 1 , wobei das Gehäuse (5) ein säurebeständiges Material umfasst.
Batterieeinrichtung (1 1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei als das Batteriemodul (1 ) eine Traktionsbatterie oder eine Starterbatterie für ein Kraftfahrzeug in dem Gehäuse (5) aufgenommen ist.
Batterieeinrichtung (1 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kontaktelement (7) ein Schütz umfasst.
Batteriesystem (10), mit einem Gestell (12), welches mehrere Aufnahmen (13) aufweist, in welchen jeweils ein Batteriemodul (1 ) aufnehmbar ist, mit einer Elektronikeinheit (9), welche an dem Gestell (12) angeordnet ist und mittels welcher die jeweiligen Batteriemodule (1 ) verschalt- bar und regelbar sind, mit einer Kontakteinrichtung (7), mittels welcher die jeweiligen Batteriemodule (1 ) mit der Elektronikeinheit (9) verbindbar sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
in wenigstens einer der Aufnahmen (13) eine Batterieeinrichtung (1 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 angeordnet ist, das Kontaktelement (7) des Batteriemoduls (1 ) mit der Kontakteinrichtung kontaktierbar ist und der Pluspol (3) und der Minuspol (4) über das Kontaktelement (7) und die Kontakteinrichtung mit der Elektronikeinheit (9) verbindbar sind. Batteriesystem (10) nach einem der Ansprüche, wobei das Kontaktelement (7) und/oder die Kontakteinrichtung ein Schütz umfasst.
Batteriesystem (10) nach einem der Ansprüche, wobei das Batteriesystem (10) dazu eingerichtet ist, als stationäre Speicherbatterie Lastspitzen eines Stromnetzes zu glätten.
Verfahren zur Montage eines Batteriesystems (10), bei welchem
- ein mehrere Sekundärzellen (2) umfassendes Batteriemodul (1 ), welches einen Pluspol (3) und einen Minuspol (4) aufweist, in einer Aufnahme (13) eines Gestells (12) angeordnet wird,
- der Pluspol (3) und der Minuspol (4) mit einer Kontakteinrichtung der Aufnahme (13) kontaktiert werden, wodurch der Pluspol (3) und der Minuspol (4) mit einer Elektronikeinheit (9) verbunden werden, und
- das Batteriemodul (1 ) mittels der Elektronikeinheit (9) mit wenigstens einem weiteren Batteriemodul (1 ) verschaltet und geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
das Batteriemodul (1 ) vor dem Anordnen in der Aufnahme (13) in einem isolierenden Gehäuse (5) mit einem Kontaktelement (7) angeordnet wird, welches mit dem Pluspol (3) und dem Minuspol (4) verbunden ist und den Pluspol (3) und den Minuspol (4) über die Kontakteinrichtung mit der Elektronikeinheit (9) verbindet.
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