DE102018126205A1

DE102018126205A1 - Energiespeichermodul und Energiespeicherverbund

Info

Publication number: DE102018126205A1
Application number: DE102018126205.1A
Authority: DE
Inventors: Julius Pretterebner
Original assignee: Fideo Group GmbH
Current assignee: Fideo Group GmbH
Priority date: 2018-10-22
Filing date: 2018-10-22
Publication date: 2020-04-23

Abstract

Ein Energiespeichermodul (10) zur Speicherung elektrischer Energie, mit mehreren Zellen (14) und mit Kontaktpolen (28, 30, 28', 30') zum Abgriff einer Versorgungsspannung, wobei die Zellen (14) zu einer Reihenschaltung angeordnet und elektrisch mit den Kontaktpolen (28, 30, 28', 30') gekoppelt sind, ist im Hinblick darauf, bei Energiespeichermodulen einen flexiblen und zuverlässigen Einsatz zu ermöglichen, derart ausgestaltet und weitergebildet, dass die Zellen (14) mittels einer Anschlussschaltung (12) derart miteinander verschaltet sind, dass jede der Zellen (14) jeweils einzeln überbrückbar ist.Ein Energiespeicherverbund (200) mit solchen Energiespeichermodulen (10) und einer Konsole (202) zur Aufnahme der Energiespeichermodule (10) ist angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Energiespeichermodul mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Zudem betrifft die Erfindung einen Energiespeicherverbund mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs.
Energiespeichermodule der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt, bspw. aus DE 10 2010 007 076 A1 . Der dort beschriebene elektrische Energiespeicher weist mehrere Energiespeicherzellen auf, die über eine Kontaktierungseinheit und eine Kontrolleinheit mit Kontaktelektroden verbunden sind, an denen eine Versorgungsspannung abgegriffen werden kann. Zudem sind den Energiespeicherzellen Datenspeicher und Sensoren zugeordnet, um den Ladezustand der Energiespeicherzellen sowie weitere physikalische Größen wie Temperatur und Ausdehnung der Energiespeicherzellen zu erfassen, um diese beim Entladevorgang und Ladevorgang möglichst individuell zu behandeln. Hiermit ist ein vergleichsweise schonender Einsatz der Energiespeicherzellen möglich, was zu einer hohen Lebensdauer der Energiespeicherzellen beiträgt. Eine Versorgungsnetzkomponente ist aus DE 10 2012 101 800 A1 bekannt.
Allerdings besteht Raum für Optimierungen. So besteht bei den bekannten elektrischen Energiespeichern die Gefahr, dass bei Beschädigung oder Ausfall einer Energiespeicherzelle ggf. der gesamte Energiespeicher ausfällt und nicht mehr eingesetzt werden kann. Ein Betrieb des Energiespeichers ist somit nicht dauerhaft gewährleistet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Energiespeichermodulen einen flexiblen und zuverlässigen Einsatz zu ermöglichen. Dabei ist wünschenswert, dass das Energiespeichermodul möglichst universell einsetzbar ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Energiespeichermodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei dem Energiespeichermodul handelt es sich um ein Energiespeichermodul zur Speicherung elektrischer Energie (elektrisches Energiespeichermodul), mit mehreren Zellen (Energiespeicherzellen) und mit Kontaktpolen zum Abgriff einer Versorgungsspannung (für bezogen auf das Energiespeichermodul separate bzw. externe Verbraucher), wobei die Zellen zu einer Reihenschaltung angeordnet und elektrisch mit den Kontaktpolen gekoppelt sind.
Das Energiespeichermodul zeichnet sich dadurch aus, dass die Zellen mittels einer Anschlussschaltung (elektronische Zellanschlussschaltung) derart miteinander verschaltet sind, dass im Bedarfsfall (bspw. bei Störung oder Ausfall einer oder mehrerer Zellen) jede der Zellen jeweils einzeln überbrückt werden kann bzw. einzeln überbrückbar ist.
Mit anderen Worten kann im Bedarfsfall eine beliebige Zelle, die schadhaft ist oder schadhaft zu sein scheint, von der Reihenschaltung ausgenommen werden, indem diese durch eine ansteuerbare, insbesondere schaltbare, Überbrückung (Zellüberbrückung) umgangen wird. Die Reihenschaltung der Zellen bleibt insgesamt erhalten, allerdings mit Umgehung bzw. Überbrückung der schadhaften Zelle bzw. Zellen. Auf diese Weise kann ein Betrieb des Energiespeichermoduls auch dann aufrechterhalten werden, wenn eine oder mehrere Zellen beschädigt sind oder ausfallen. Ein solcher Zustand einer Zelle kann bspw. durch die Anschlussschaltung erkannt und daraufhin die ansteuerbare Überbrückung aktiviert werden, um die schadhafte Zelle oder die schadhaften Zellen zu überbrücken bzw. zu umgehen.
Bei dem Energiespeichermodul handelt es sich um ein Energiespeichermodul zur Speicherung elektrischer Energie oder anders ausgedrückt um ein elektrisches Energiespeichermodul. Die Zellen (Energiespeicherzellen) können bspw. als elektrochemische Energiespeicher ausgebildet sein. Die Zellen können als Pouch-Zellen, als prismatische Zellen oder als Rundzellen bzw. zylindrische Zellen (bspw. vom Modell 18650 26F des Herstellers Samsung) ausgebildet sein.
Die Zellen können in mehrere Ebenen bzw. Lagen angeordnet sein. Die Ebenen können durch Zellhalter voneinander getrennt sein, die weiter unten noch beschrieben werden. Es können in einer Ebene 16 Zellen angeordnet sein, bspw. in einer Anordnung von 4 mal 4 (4x4) Zellen. Durch Vorsehen mehrerer Ebenen mit bspw. 16 Zellen kann der Energiespeicher skaliert werden, so dass ein Baukasten von Energiespeichermodulen bereitgestellt werden kann.
Bei den Kontaktpolen kann es sich um einen Massepol (Minuspol) und einen Pluspol handeln. Zwischen diesen Kontaktpolen besteht durch die zu einer Reihenschaltung angeordneten Zellen eine Potentialdifferenz. Die Zellen sind jeweils mittels Verbindungsleitungen elektrisch mit dem Massepol bzw. mit dem Pluspol verbunden.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung kann das Energiespeichermodul ein Gehäuse mit einem polygonalen Querschnitt aufweisen, insbesondere mit einem rechteckigen Querschnitt oder einem quadratischen Querschnitt. Durch eine solche Ausgestaltung können eine gute Stapelbarkeit und eine hohe Raumausnutzung erreicht werden. Dies begünstigt den Transport der Energiespeichermodule. Die Komponenten des Energiespeichermoduls sind zumindest überwiegend, vorzugsweise vollständig, im Gehäuse angeordnet und somit vor Umgebungseinflüssen geschützt.
In vorteilhafter Weise kann das Gehäuse an zumindest einer Seitenwandung eine Längsnut und eine parallel zur Längsnut angeordnete und komplementär ausgebildete Längsrippe aufweisen. Dadurch können zueinander benachbarte Energiespeichermodule durch wechselweisen Eingriff von Längsnut und Längsrippe aneinander gesichert werden, bspw. gegen Verrutschen. Dabei sind die Längsnut und die Längsrippe einer Seitenfläche jeweils äquidistant zu einer Mittellinie angeordnet, die die betreffende Seitenwandung entlang der Längsrichtung in zwei gleich große Abschnitte unterteilt. Für eine weitgehende Sicherung der Energiespeichermodule aneinander können an zwei Seitenwandungen oder an allen Seitenwandungen des Energiespeichermoduls jeweils eine solche Längsnut und eine solche Längsrippe ausgebildet sein.
In zweckmäßiger Weise können die Kontaktpole an einer Stirnseite oder an beiden Stirnseiten des Energiespeichermoduls bzw. des Gehäuses des Energiespeichermoduls angeordnet sein, wobei die Kontaktpole jeweils zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, ringförmig ausgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet sind. Dadurch kann eine Anbindung eines Energiespeichermoduls an einer Konsole oder eine Anbindung von Energiespeichermodulen untereinander weitgehend unabhängig von der Orientierung relativ zueinander erfolgen. Zudem sind vergleichsweise große Kontaktflächen geschaffen, so dass auch hohe Ströme übertragen werden können.
Die Kontaktpole an unterschiedlichen Stirnseiten des Energiespeichermoduls sind insbesondere derart ausgebildet, dass diese gepaart werden können, bspw. durch ineinander passende oder komplementäre Ausgestaltung der Kontaktpole. Somit können mehrere Energiespeichermodule in Reihe geschaltet und bspw. gestapelt werden (ein Energiespeichermodul liegt mit einer ersten Stirnseite und den dortigen Kontaktpolen an einer zweiten Stirnseite eines weiteren Energiespeichermoduls und den dortigen Kontaktpolen an).
Die Kontaktpole einer Stirnfläche, bspw. die Kontaktpole der ersten Stirnfläche, können in einer insbesondere ringförmigen Nut (vertieft) angeordnet sein. Die Kontaktpole der anderen Stirnfläche, bspw. der zweiten Stirnfläche, können nach radial außen von Wandungsabschnitten umgeben sein. Die Nut ist derart dimensioniert, dass diese die Kontaktpole der anderen Stirnfläche nebst Wandungsabschnitten aufnehmen kann.
In vorteilhafter Weise können die Kontaktpole jeweils eine Kontaktfläche aufweisen, die mit der Mittellängsrichtung des Energiespeichermoduls einen Winkel einschließt. Die angewinkelte Ausgestaltung der Kontaktfläche trägt zu einer hohen Größe der Kontaktfläche bei. Es wird ein zuverlässiger Sitz der Kontaktflächen gepaarter Energiespeichermodule aneinander geschaffen. Eine Ansammlung von Schmutzpartikeln, durch die Kontaktprobleme entstehen können, kann durch die angewinkelte Ausgestaltung weitgehend vermieden werden, da diese von den Kontaktflächen abgleiten.
Es ist denkbar, dass die Kontaktpole einen konischen Abschnitt aufweisen (konischer Ringabschnitt; an diesem ist die angewinkelte Kontaktfläche ausgebildet), an den sich ein zylindrischer Abschnitt anschließt (zylindrischer Ringabschnitt). Am zylindrischen Abschnitt kann Raum für abgleitende Schmutzpartikel geschaffen werden. Dies begünstigt eine zuverlässige Kontaktierung. Die Kontaktpole können einen Bund aufweisen, der sich radial nach innen oder außen erstreckt. Der Bund kann im zylindrischen Abschnitt ausgebildet sein. Der Bund ist dazu ausgebildet, einen am Energiespeichermodul oder an der Konsole ausgebildeten gestuften Abschnitt zu hintergreifen. Dies begünstigt eine einfache Montage der Kontaktpole.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung kann das Energiespeichermodul an einer ersten Stirnseite einen ersten Anschlussabschnitt, bspw. einen männlichen Konnektor, und an einer von der ersten Stirnseite abgewandten zweiten Stirnseite einen zweiten Anschlussabschnitt aufweisen, bspw. einen weiblichen Konnektor. Die Anschlussabschnitte sind komplementär zueinander ausgebildet. Beim Paaren mehrerer Energiespeichermodule können diese in einen formschlüssigen Eingriff gebracht werden. Dies trägt zur Stabilisierung der Anordnung der Energiespeichermodule bei und begünstigt eine Stapelbarkeit oder eine Reihenschaltung der Energiespeichermodule. Die Kontaktpole können jeweils stirnseitig an den Anschlussabschnitten angeordnet sein, wie oben beschrieben.
In zweckmäßiger Weise kann die Anschlussschaltung derart ausgebildet sein, dass jede Zelle jeweils auf einer Hauptbahn (Hauptast einer Leiterbahn) angeordnet und elektrisch mit der Hauptbahn verbunden ist, wobei von der Hauptbahn eine Überbrückungsbahn (Nebenast einer Leiterbahn) zur Überbrückung der Zelle abzweigt, und dass die Hauptbahn und die Überbrückungsbahn jeweils ein elektronisches Schaltelement aufweisen. Hiermit kann im Bedarfsfall eine Zelle auf einfache Weise überbrückt bzw. umgangen werden, indem die Schaltelemente gezielt geschaltet werden. Die Anordnung aus Zelle, Hauptbahn, Überbrückungsbahn und den elektronischen Schaltelementen kann als „Zellmodul“ bezeichnet werden.
Die Schaltelemente können mittels der Anschlussschaltung oder mittels eines mit der Anschlussschaltung zusammenwirkenden Rechners geschaltet werden. Bei dem elektronischen Schaltelement kann es sich jeweils um einen elektronischen Schalter handeln, der in zumindest zwei Zustände gebracht werden kann (Schalter geöffnet oder geschlossen).
Ist die betreffende Zelle intakt, so ist das Schaltelement der Hauptbahn geschlossen und das Schaltelement der Überbrückungsbahn geöffnet (normaler Betriebszustand). Die Zelle ist dann in die Reihenschaltung der Zellen integriert. Ist die Zelle beschädigt oder defekt, so ist das Schaltelement der Hauptbahn geöffnet und das Schaltelement der Überbrückungsbahn geschlossen (Überbrückungszustand). Die Zelle ist dann nicht in die Reihenschaltung integriert, da die Zelle aufgrund der Überbrückungsbahn umgangen bzw. überbrückt wird.
In vorteilhafter Weise können die Zellen über einen Gleichspannungswandler elektrisch mit den Kontaktpolen gekoppelt sein. Anders ausgedrückt ist in der Verbindungsleitung zwischen den Zellen und den Kontaktpolen ein Gleichspannungswandler geschaltet. Dadurch kann eine ggf. auf die spezifische Anwendung angepasste Spannungsregelung erfolgen. Zudem kann die Spannung bei Zellenausfall auf ein gewünschtes Spannungsniveau geregelt werden, bspw. durch Ansteuerung mittels der Anschlussschaltung oder mittels eines mit der Anschlussschaltung zusammenwirkenden Rechners.
Im Konkreten kann die Anschlussschaltung eine oder mehrere Batteriemanagementfunktionen aufweisen oder mit einer Batteriemanagementschaltung zusammenwirken. Auf diese Weise können die Zellen überwacht und entsprechend ihrem individuellen Zustand eingesetzt werden. Bspw. lassen sich durch die Batteriemanagementfunktion oder die Batteriemanagementschaltung ein Zellenschutz (Unterspannung oder Überspannung), ein Zellenausgleich („Cell Balancing“), eine Zellenformatierung („Cell Formation“) und/oder einen Zellentod („Cell Death“) realisieren.
Ebenfalls denkbar ist, dass das Energiespeichermodul eine Steuerung aufweist. Die Steuerung kann eine Kontrolleinheit und eine Kommunikationseinheit aufweisen. Die Kontrolleinheit kann als ein Rechner ausgebildet sein oder einen Rechner aufweisen, bspw. einen Rechner des Modells Cortex A. Die Kontrolleinheit kann einen Speicher und/oder Sensoren zur Erfassung physikalischer Größen aufweisen. Die Kommunikationseinheit kann drahtlos oder drahtgebundene, Negationsschnittstellen aufweisen. Die Kommunikationseinheit kann Verschlüsselungs- und/oder Sicherheitsfunktionen aufweisen, bspw. einen Kopierschutz. Kontrolleinheit und Kommunikationseinheit können bspw. über eine serielle Datenverbindung miteinander kommunizieren.
In vorteilhafter Weise kann die Steuerung jeweils über eine serielle Datenleitung, bspw. einen seriellen Datenbus, mit der Anschlussschaltung, dem Spannungswandler und/oder mit einem der Kontaktpole, insbesondere mit dem Pluspol, gekoppelt sein. Hiermit kann, bspw. zu Steuerungs- und/oder Überwachungszwecken eine Kommunikation zwischen diesen Komponenten und/oder zu einem anwendungsspezifischen Anschlussmodul erfolgen, bspw. einem fahrzeugseitigen Anschlussmodul.
In zweckmäßiger Weise kann an oder nahe einer Stirnseite oder beider Stirnseiten des Energiespeichermoduls jeweils ein als Lichtleiter ausgebildetes Anzeigeelement zur Anzeige des Betriebszustands des Energiespeichermoduls angeordnet sein. Hiermit kann eine Anzeige verschiedener Betriebszustände erfolgen, bspw. mittels einer Farbcodierung oder einer intermittierenden Anzeige (bspw. unterschiedliche Blinkfrequenzen). Das Anzeigeelement kann bspw. durch die Steuerung angesteuert werden.
Im Konkreten können die Seitenwandungen des Gehäuses aus nichtleitenden Profilelementen ausgebildet sein, insbesondere aus Strangpresselementen, bspw. aus Kunststoff oder einem mittels einer Beschichtung isolierten Aluminium. Auf diese Weise ist eine leichte, platzsparende und kostengünstige Ausgestaltung der Seitenwandung des Gehäuses möglich.
Unabhängig davon kann das Gehäuse an seinen Stirnseiten jeweils einen elastischen Endabschnitt aufweisen, bspw. durch eine Armierung (Schutzschicht) oder Ausgestaltung aus Kunststoff oder Gummi. Hiermit sind die Endabschnitte im Vergleich bspw. zu den Seitenwandungen des Gehäuses vergleichsweise elastisch. Somit wird bei Stoßeinwirkungen, bspw. einem Herabfallen, eine Beschädigung des Energiespeichermoduls weitgehend vermieden. Die Endabschnitte können jeweils einen Anschlussabschnitt aufweisen oder als ein Anschlussabschnitt ausgebildet sein.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung können die Zellen an einem (gemeinsamen) Zellhalter angeordnet und optional durch diesen gehalten sein, wobei an dem Zellhalter Kontaktstifte ausgebildet sind, wobei die Kontaktstifte jeweils mit einer Kontaktlasche des Zellhalters zum Kontakt mit einem der Kontaktpole der Zellen elektrisch verbunden sind und wobei die Kontaktstifte beim Zusammensetzen des Energiespeichermoduls mit Kontaktbahnen der Anschlussschaltung in Kontakt gelangen, so dass die Zellen elektrisch mit der Anschlussschaltung verbunden werden bzw. verbunden sind. Hiermit ist eine einfache Kontaktierung zwischen den Zellen und der Anschlussschaltung ermöglicht, wobei Löten oder sonstige Fügevorgänge vermieden werden können. Dies senkt den Herstellungsaufwand und trägt somit zu einer kostengünstigen Herstellung des Energiespeichermoduls bei.
Optional können an dem Zellhalter nach außen abstehende Vorsprünge ausgebildet sein, die beim Zusammensetzen eines Energiespeichermoduls in korrespondierende Ausnehmungen im Gehäuse bzw. der Seitenwandung des Gehäuses eingreifen. Dadurch können die Zellhalter relativ zu den Seitenwandungen gesichert werden.
In vorteilhafter Weise kann an den Stirnseiten des Energiespeichermoduls oder des Gehäuses des Energiespeichermoduls jeweils ein Zugang zum Innenraum des Energiespeichermoduls ausgebildet sein, wobei die Zugänge miteinander strömungsverbunden sind, so dass das Energiespeichermodul entlang eines Strömungspfades, bspw. der Mittellängsrichtung des Energiespeichermoduls, durch ein Fluid durchströmbar ist. So kann das Energiespeichermodul bei Bedarf mittels Durchströmung durch Gas (bspw. Luft) oder Flüssigkeit (bspw. Wasser) gekühlt werden. Die Zugänge können optional radial innerhalb der ringförmigen Kontaktabschnitte angeordnet sein. Dadurch ist eine zentrische Durchströmung eines Energiespeichermoduls begünstigt. Die Strömungsverbindung zwischen den Zugängen kann insbesondere durch zwischen den Zellen, bspw. zwischen Rundzellen, befindliche Freiräume (Zwischenräume) und/oder durch in dem Zellhalter ausgebildeten Fluidpassagen gebildet sein. Die Freiräume und die Fluidpassagen können miteinander fluchten.
Der Zugang kann aus einer Vielzahl einzelner und zueinander benachbarter Durchgänge ausgebildet sein („Lochmuster“). Im Innenraum des Energiespeichermoduls kann optional eine Lochblende angeordnet sein, die eine Vielzahl einzelner Durchgänge („weiteres Lochmuster“) aufweist und zu dem Zugang benachbart ist. Die Lochblende begünstigt eine gleichmäßige Durchströmung des Energiespeichermoduls mit dem Fluid. Das (weitere) Lochmuster der Lochblende kann im Vergleich mit dem Lochmuster am Zugang eine größere mit Durchgängen durchsetzte Fläche aufweisen. Hiermit lässt sich eine Auffächerung bzw. eine gleichmäßige Verteilung des Fluids erzielen.
In zweckmäßiger Weise kann an einer Stirnseite des Energiespeichermoduls, insbesondere an der ersten Stirnseite, mindestens ein verschwenkbarer Griffabschnitt zum Tragen des Energiespeichermoduls ausgebildet sein. Hiermit kann durch Ausschwenken des Griffabschnitts ein Tragegriff bereitgestellt werden, über den das Energiespeichermodul getragen werden kann. Dies begünstigt die Handhabung des Energiespeichermoduls.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch einen Energiespeicherverbund mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich der damit erzielbaren Vorteile wird auf die diesbezüglichen Ausführungen im Zusammenhang mit dem Energiespeichermodul verwiesen.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung können die Anschlusspunkte in ihrer Ausgestaltung dem ersten Anschlussabschnitt oder dem zweiten Anschlussabschnitt entsprechen. Hiermit kann ein Energiespeichermodul in vergleichbarer Weise an einem Anschlusspunkt angekoppelt werden, wie wenn zwei Energiespeichermodule miteinander verbunden bzw. aufeinander gesetzt werden. Mit anderen Worten ist der Anschlusspunkt ineinander passend zu oder komplementär zu einem der Anschlussabschnitte ausgebildet, bspw. komplementär zum zweiten Anschlussabschnitt.
In vorteilhafter Weise können die Kontaktpole jeweils zumindest teilweise ringförmig ausgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet sein. Hiermit ist eine große Kontaktfläche geschaffen, mit der auch hohe Stromstärken übertragbar sind. Die (konsolenseitigen) Kontaktpole am Anschlusspunkt sind derart ausgebildet, dass diese mit den (modulseitigen) Kontaktpolen an einem der Anschlussabschnitte, bspw. dem zweiten Anschlussabschnitt, gepaart werden können, insbesondere durch ineinander passende oder komplementäre Ausgestaltung der Kontaktpole.
In zweckmäßiger Weise kann an den Anschlusspunkten jeweils eine Fluidaustrittsöffnung ausgebildet sein, die dazu ausgebildet ist, mit dem (modulseitigen) Zugang eines aufgesetzten Energiespeichermoduls zu korrespondieren. Dadurch kann ein an einem Anschlusspunkt aufgesetztes Energiespeichermodul mit einem Fluid (Gas oder Flüssigkeit) durchströmt und gekühlt werden. Bei aufgesetztem Energiespeichermodul fluchtet die Fluidaustrittsöffnung mit dem (modulseitigen) Zugang des Energiespeichermoduls. Es ergibt sich eine Strömungsverbindung.
Im Konkreten kann die Konsole Fluidanschlüsse (Zugang und/oder Abgang) zur Versorgung der Konsole bzw. der auf der Konsole angeordneten Energiespeichermodule mit einem Fluid aufweisen. Die Fluidanschlüsse stehen jeweils mit der Fluidaustrittsöffnung eines Anschlusspunktes in einer Strömungsverbindung.
In zweckmäßiger Weise kann die Konsole elektrische Hauptanschlüsse zum Abgriff einer Versorgungsspannung aufweisen. Hiermit kann an der Konsole ein Abgriff einer elektrischen Spannung erfolgen, um hiermit zur Konsole separate bzw. externe Verbraucher mit Energie zu versorgen. Die Hauptanschlüsse sind jeweils elektrisch mit den Kontaktpolen der Anschlusspunkte verbunden. Diese elektrische Verbindung kann der derart ausgebildet sein, dass die Kontaktpole der Anschlusspunkte zueinander in Reihe geschaltet sind oder parallel geschaltet sind. Auch eine Kombination einer Reihenschaltung mit einer Parallelschaltung ist denkbar. Eine gewünschte Spannung und eine gewünschte Stromstärke lassen sich hiermit erreichen und an den Hauptanschlüssen abgreifen. Die Anpassung der elektrischen Verbindung erfolgt anwendungsspezifisch.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung können mehrere Konsolen vorgesehen sein, wobei eine Konsole einen Boden oder eine Basis für die Energiespeichermodule bildet und eine weitere Konsole eine Decke für die Energiespeichermodule bildet. Anders ausgedrückt ist eine Ebene bzw. Lage von Energiespeichermodulen zwischen zwei Konsolen eingefasst. Dadurch sind die Energiespeichermodule nach außen hin eingefasst bzw. abgeschlossen. Ein Abgriff einer Spannung an den Hauptanschlüssen kann zwischen den zwei Konsolen erfolgen. Die Versorgung mit einem Fluid kann derart ausgebildet sein, dass das Fluid an einer Konsole zugeführt wird und an der zweiten Konsole abgeführt wird. Ebenso denkbar ist, dass die zweite Konsole derart ausgebildet ist, dass diese das Fluid zur ersten Konsole zurückführt. Hierzu kann ein Fluid durch ein Energiespeichermodul von der ersten Konsole zu der zweiten Konsole geführt werden. An einem hierzu benachbarten Energiespeichermodul wird das Fluid von der zweiten Konsole zur ersten Konsole zurückgeführt.
Die Anschlusspunkte bzw. die Kontaktpole an der Konsole, die einen Boden oder eine Basis für die Energiespeichermodule bildet, entsprechen in ihrer Ausgestaltung einem der Anschlussabschnitte, bspw. dem zweiten Anschlussabschnitt. Die Anschlusspunkte bzw. die Kontaktpole an der Konsole, die eine Decke oder eine Abdeckung für die Energiespeichermodule bildet, entsprechen in ihrer Ausgestaltung dem anderen der Anschlussabschnitte, bspw. dem ersten Anschlussabschnitt. Auf diese Weise können die jeweiligen Konsolen an einem der Anschlussabschnitte angekoppelt werden.
In vorteilhafter Weise kann ein Gehäuse für den Energiespeicherverbund vorgesehen sein, wobei die Konsole im Inneren des Gehäuses an einer Seite angeordnet ist und an einer gegenüberliegenden zweiten Seite kann eine weitere Konsole angeordnet sein, die mittels einer Schwenkeinrichtung relativ zum Gehäuse verschwenkbar ist. Die weitere Konsole kann an einem Gehäusedeckel angeordnet sein oder einen Gehäusedeckel bilden. Hiermit ist ein Energiespeicherverbund geschaffen, bei dem die Energiespeichermodule auf einfache Weise ausgetauscht werden können. Es können erschöpfte Energiespeichermodule durch geladene Energiespeichermodule ausgetauscht werden anstatt die erschöpften Energiespeichermodule aufzuladen.
Zur weiteren Ausgestaltung des Energiespeicherverbundes können die im Zusammenhang mit dem Energiespeichermodul beschriebenen Maßnahmen dienen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert, wobei gleiche oder funktional gleiche Elemente ggf. lediglich einmal mit Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen:

1 ein Prinzipschaltbild einer Ausführungsform eines Energiespeichermoduls zur Speicherung elektrischer Energie;
2 ein Prinzipschaltbild der Anschlussschaltung des Energiespeichermoduls aus 1 nebst einer vergrößerten Teilansicht zur Veranschaulichung der Schaltung an einer Zelle;
3 ein zusammengebautes Energiespeichermodul aus 1 in einer perspektivischen Ansicht sowie eine vergrößerte Teilansicht eines ersten Anschlussabschnitts des Energiespeichermoduls;
4a,b das Energiespeichermodul aus 3 in einer teilweisen Explosionsdarstellung (4a) und in einer perspektivischen, teilweise geschnittenen Ansicht (4b);
5 eine Ausführungsform eines Energiespeicherverbunds mit unterschiedlichen Energiespeichermodulen und einer Konsole zur Aufnahme von Energiespeichermodulen;
6 in einer vergrößerten Schnittansicht die Konsole aus 5 mit einem angekoppelten Energiespeichermodul; und
7 eine Ausführungsform des Energiespeicherverbunds aus 5 mit einem Gehäuse zur auswechselbaren Aufnahme der Energiespeichermodule.

1 zeigt in einem Prinzipschaltbild eine Ausführungsform eines Energiespeichermoduls zur Speicherung elektrischer Energie, welches insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Das Energiespeichermodul 10 weist eine Anschlussschaltung 12 auf, mit der mehreren Zellen 14 (Energiespeicherzellen 14) verschaltet bzw. elektrisch verbunden sind. Zudem weist das Energiespeichermodul 10 einen Gleichspannungswandler 16, eine Steuerung 18 sowie einen ersten Anschlussabschnitt 66 und einen zweiten Anschlussabschnitt 70 auf.
Die Zellen 14 sind zu einer Reihenschaltung angeordnet und elektrisch mit Verbindungsleitungen 24, 26 verbunden. Die Verbindungsleitungen 24, 26 führen über den Gleichspannungswandler 16 zu Kontaktpolen 28, 30, 28', 30' des Energiespeichermoduls 10, an denen eine Versorgungsspannung abgegriffen werden kann. Bei dem Kontaktpol 28, 28' handelt es sich um den Pluspol. Bei dem Kontaktpol 30, 30' handelt es sich um den Massepol (Minuspol). Die Kontaktpole 28, 30 sind jeweils am ersten Anschlussabschnitt 20 als auch am zweiten Anschlussabschnitt 22 angeordnet. An den Kontaktpolen beider Anschlussabschnitte 66, 70 kann jeweils eine Versorgungsspannung abgegriffen werden.
Die Anschlussschaltung 12 weist eine Batteriemanagementschaltung 32 auf. Mittels der Batteriemanagementschaltung 32 kann ein Batteriemanagement, ein Zellenschutz, ein Zellenausgleich, eine Zellenformation und/oder ein Zelltod umgesetzt werden, wie oben beschrieben. Die Batteriemanagementschaltung 32 ist mit einer Unterspannungs-Schutzleitung 34 und einer Überspannungs-Schutzleitung 36 mit dem Gleichspannungswandler 16 verbunden.
Die Steuerung 18 weist eine Kontrolleinheit 33 und eine Kommunikationseinheit 35 auf. Die Kontrolleinheit 33 kann aus einem Rechner bestehen oder einen Rechner aufweisen (bspw. gemäß Modell Cortex A). Zudem kann die Kontrolleinheit 33 einen Speicher und/oder Sensoren zur Erfassung physikalischer Größen aufweisen. Die Kommunikationseinheit 35 kann eine drahtlose oder drahtgebundene Kommunikationsschnittstelle aufweisen. Die Kontrolleinheit 33 und die Kommunikationseinheit 35 können über eine serielle Datenverbindung 38 (serieller Datenbus 38) miteinander kommunizieren.
Die Steuerung 18 ist jeweils mittels einer seriellen Datenverbindung 40, 42, 44 mit der Anschlussschaltung 12, dem Gleichspannungswandler 16 und einem der Kontaktpole 28, 30, 28', 30' insbesondere mit dem Pluspol 28, 28', gekoppelt.
Somit können diese Komponenten miteinander kommunizieren. Im Falle der Datenverbindung 44, die die Steuerung 18 mit dem Pluspol 28, 28' verbindet, können leistungsmodulierte Signale übertragen werden.
Die Zellen 14 sind zu einer Reihenschaltung angeordnet und elektrisch mit den Kontaktpolen 28, 30, 28', 30' gekoppelt, wie oben beschrieben. Die Zellen 14 sind mit der Anschlussschaltung 12 derart miteinander verschaltet, dass jede der Zellen 14 einzeln überbrückbar ist.
Wie die Zellen 14 miteinander verschaltet sind, ist in 2 dargestellt (Prinzipschaltbilder). Während in der rechten Ansicht in 2 die Reihenschaltung der Zellen 14 sowie der Gleichspannungswandler 16 und die Kontaktpolen 28, 30 dargestellt sind, zeigt die linke Darstellung in 2 die Verschaltung einer Zelle 14 (Detail A). Die in dieser Ansicht gezeigte Anordnung kann man als „Zellmodul 46“ bezeichnen.
Die Zelle 14 ist auf einer als Hauptbahn 48 ausgebildeten Leiterbahn angeordnet und elektrisch mit der Hauptbahn 48 verbunden. Von der Hauptbahn 48 zweigt eine als Überbrückungsbahn 50 ausgebildete Leiterbahn zur Überbrückung der Zelle 14 ab. Die Hauptbahn 48 und die Übertragungsbahn 50 weisen jeweils ein elektronisches Schaltelement 52, 54 auf, bei denen es sich um elektronische Schalter handeln kann. Die Schaltelemente 52, 54 können mittels der Batteriemanagementschaltung 32 angesteuert werden, bspw. auf ein Signal des Rechners 18 hin.
Die Schaltelemente 52, 54 können in einen offenen Zustand gebracht werden (wie dargestellt), in dem die Schaltelemente 52, 54 geöffnet sind. Zudem können die Schaltelemente 52, 54 in einen geschlossenen Zustand gebracht werden, in dem die Schaltelemente 52, 54 geschlossen sind.
Ist die Zelle 14 intakt, so ist das Schaltelement 52 geschlossen und das Schaltelement 54 geöffnet (normaler Betriebszustand). Zwischen den auf der Hauptbahn 48 liegenden Punkten 56, 58 besteht dann eine Potenzialdifferenz, die in etwa der elektrischen Spannung der Zelle 14 entspricht.
Ist die Zelle 14 beschädigt oder defekt, so ist das Schaltelement 52 geöffnet und das Schaltelement 54 geschlossen (Überbrückungszustand). Zwischen den auf der Hauptbahn 48 liegenden Punkten 56, 58 besteht dann keine oder nur eine vernachlässigbar geringe Potenzialdifferenz, da das Schaltelement 52 geöffnet ist.
3 zeigt eine Ausführungsform des Energiespeichermoduls 10 in einer perspektivischen Ansicht. Das Energiespeichermodul weist ein Gehäuse 60 auf, in dem die Komponenten des Energiespeichermoduls 10 angeordnet sind. Das Gehäuse 60 verfügt über einen quadratischen Querschnitt. Das Gehäuse 60 weist eine Seitenwandung 62 auf, die aus nichtleitenden Profilelementen ausgebildet ist, bspw. Strangpresselementen aus Kunststoff oder einem bspw. durch eine Beschichtung isolierten Aluminium.
Das Energiespeichermodul 10 weist an einer ersten Stirnseite 64 einen ersten Anschlussabschnitt 66 auf (männlicher Konnektor 66). An der von der ersten Stirnseite 64 abgewandten zweiten Stirnseite 68 weist das Energiespeichermodul 10 einen zweiten Anschlussabschnitt 70 auf (weiblicher Konnektor 70).
Die Anschlussabschnitte 66, 70 sind komplementär zueinander ausgebildet, so dass Energiespeichermodule 10 aufeinander gestapelt werden können.
Die Anschlussabschnitte 66, 70 sind als elastische Endabschnitte 72, 74 des Gehäuses 60 ausgebildet. Die Endabschnitte 72, 74 können zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, aus Gummi oder Kunststoff ausgebildet sein. Dadurch sind die Endabschnitte 72, 74 im Vergleich zu den Seitenflächen 62 des Gehäuses 60 elastischer.
Nahe der zweiten Stirnseite 68 ist ein als Lichtleiter ausgebildetes Anzeigeelement 76 zur Anzeige des Betriebszustands des Energiespeichermoduls 10 angeordnet. Das Anzeigeelement 76 kann, bspw. durch Zusammenwirken mit der Steuerung 18, verschiedene Betriebszustände anzeigen, wie oben beschrieben.
An der ersten Stirnseite 64 weist das Energiespeichermodul 10 verschwenkbarer Griffabschnitte 78 auf, mit denen das Energiespeichermodul 10 bei ausgeschwenkten Griffabschnitten 78 getragen werden kann. Die Griffabschnitt 78 sind schwenkbar am ersten Anschlussabschnitt 66 gelagert.
Das Gehäuse 60 weist an seinen Seitenwandungen 62 jeweils eine Längsnut 80 und eine parallel zur Längsnut 80 angeordnete und komplementär ausgebildete Längsrippe 82 auf. Sind mehrere Energiespeichermodule 10 unmittelbar benachbart zueinander angeordnet, können die Längsnuten 80 mit den Längsrippen 82 zur Sicherung aneinander jeweils wechselweise in Eingriff gelangen, wie oben beschrieben.
Wie in der vergrößerten Ansicht in 3 zu erkennen, sind an der ersten Stirnseite 64 des Energiespeichermoduls 10 die Kontaktpole 28, 30 angeordnet, wobei die Kontaktpole 28, 30 jeweils ringförmig ausgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet sind. Bei dem radial inneren Kontaktpol 28 handelt es sich um den Pluspol 28. Bei dem radial äußeren Kontaktpolen 30 handelt es sich um den Massepol oder Minuspol 30. Die Kontaktpole 28, 30 sind vertieft in einer Nut 84 angeordnet.
An der zweiten Stirnseite 68 des Energiespeichermoduls 10 sind die Kontaktpole 28', 30' angeordnet, die jeweils ringförmig ausgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet sind (vgl. 6). Bei dem radial inneren Kontaktpol 28' handelt es sich um den Pluspol 28'. Bei dem radial äußeren Kontaktpol 30' handelt es sich um den Massepol oder Minuspol 30'. Die Kontaktpole 28', 30' sind von Wandungsabschnitten 86 umgeben. Die Nut 84 an der ersten Stirnseite 64 ist derart dimensioniert, dass diese die Kontaktpole 28', 30' nebst Wandungsabschnitten 86 aufnehmen kann.
Die Kontaktpole 28, 30, 28', 30' weisen jeweils eine Kontaktfläche auf, die mit der Mittellängsrichtung des Energiespeichermoduls 10 jeweils einen Winkel einschließt (konische Ausgestaltung; vgl. 3 und 6). Die Kontaktpole 28, 30, 28', 30' können jeweils einen konischen Ringabschnitt und einen sich daran anschließenden zylindrischen Ringabschnitt aufweisen. Am zylindrischen Ringabschnitt kann für eine einfache Montage jeweils ein radialer Bund ausgebildet sein, wie oben beschrieben.
Die 4a und 4b zeigen das Energiespeichermodul 10 aus 3 in einer teilweisen Explosionsdarstellung sowie in einer teilweise geschnittenen Darstellung. Das Energiespeichermodul 10 weist lediglich beispielhaft 64 zylindrische Zellen bzw. Rundzellen 14 auf, die in vier Lagen/Etagen mit jeweils 16 Rundzellen 14 angeordnet sind.
Die Zellen 14 sind an einem gemeinsamen Zellhalter 100 angeordnet, wobei die Zellen 14 am Zellhalter 100 bzw. zwischen zwei Zellhaltern 100 gehalten sind. An dem Zellhalter 100 sind Kontaktstifte 102 ausgebildet, die jeweils mit einer Kontaktlasche 104 des Zellhalters 100 zum Kontakt mit einem Pol einer der Zellen 14 elektrisch verbunden sind. Die Kontaktstifte 102 gelangen beim Zusammensetzen des Energiespeichermoduls 10 mit Kontaktbahnen 106 der Anschlussschaltung 12 in Kontakt. Dadurch werden die Zellen 14 elektrisch mit der Anschlussschaltung 12 verbunden.
An den Zellhaltern 100 können nach außen abstehende Vorsprünge 110 ausgebildet sein, die beim Zusammensetzen in korrespondierende Ausnehmungen 112 im Gehäuse 60 bzw. der Seitenwandung 62 des Gehäuses 60 eingreifen. Dadurch sind die Zellhalter 100 relativ zu den Seitenflächen 62 gesichert.
An den Stirnseiten 64, 68 des Energiespeichermoduls 10 ist jeweils ein Zugang 116, 118 zum Innenraum des Energiespeichermoduls 10 ausgebildet. Die Zugänge 116, 118 sind miteinander strömungsverbunden, so dass das Energiespeichermodul 10 entlang eines Strömungspfades parallel zur Mittellängsrichtung des Energiespeichermoduls 10 durch ein Fluid durchströmbar ist, wie oben beschrieben. Diese Strömungsverbindung ist insbesondere durch die zwischen den Rundzellen 14 befindlichen Freiräume 120 (Zwischenräume 120) und die in den Zellhaltern 100 ausgebildeten Fluidpassagen 122 gebildet.
Die Zugänge 116, 118 sind jeweils aus einer Vielzahl einzelner und zueinander benachbarter Durchgänge ausgebildet. Im Innenraum des Energiespeichermoduls 10 ist benachbart zu den Zugängen 116, 118 jeweils eine Lochblende 124 angeordnet, die eine Vielzahl einzelner Durchgänge aufweist, wie oben beschrieben.
5 zeigt einen Energiespeicherverbund 200 mit mehreren Energiespeichermodulen 10 wie voranstehend beschrieben. Die Energiespeichermodule 10 weisen aus Veranschaulichungsgründen bedingt durch unterschiedliche Zellenanzahl unterschiedliche Größen auf.
Der Energiespeicherverbund 200 weist zudem mindestens eine Konsole 202 auf, die mehrere zueinander benachbarte Anschlusspunkte 204 zum Anschluss der Energiespeichermodule 10 aufweist. Die Anschlusspunkte 204 weisen jeweils konsolenseitige Kontaktpole 206, 208 auf, die mit den am zweiten Anschlussabschnitt 70 angeordneten Kontaktpolen 28', 30' der Energiespeichermodule 10, also mit den modulseitigen Kontaktpolen, korrespondieren (siehe Schnittdarstellung in 6).
Die Anschlusspunkte 204 der Konsole 202 entsprechen in ihrer Ausgestaltung dem ersten Anschlussabschnitt 66 des Energiespeichermoduls 10 (vgl. 5). Die Kontaktpole 206, 208 sind ringförmig ausgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet (vgl. 6). Die Kontaktpole 206, 208 weisen eine Kontaktfläche auf, die mit der Mittellängsrichtung einen Winkel einschließt, wie oben im Zusammenhang mit dem ersten Anschlussabschnitt 66 des Energiespeichermoduls 10 beschrieben.
An den Anschlusspunkten 204 ist jeweils eine Fluidaustrittsöffnung 210 ausgebildet, die bei aufgesetztem Energiespeichermodul 10 mit dem Zugang 118 des Energiespeichermoduls 10 korrespondiert (vgl. 5). Hiermit können die Energiespeichermodule 10 durch ein Fluid durchströmt und damit gekühlt werden, wie oben beschrieben.
Die Konsole 202 weist Fluidanschlüsse 212, 214 zur Versorgung der Konsole 202 bzw. der auf die Konsole 202 aufgesetzten Energiespeichermodule 10 mit Fluid auf. Bei den Fluidanschlüssen 212, 214 kann es sich um einen Zugang 212 und einen Abgang 214 handeln. Die Konsole 22 weist zudem elektrische Hauptanschlüsse 216, 218 zum Abgriff einer Versorgungsspannung auf. Hiermit können externe Verbraucher mit Energie versorgt werden.
Generell können mehrere Konsolen 202 vorgesehen sein, wobei eine Konsole 202 einen Boden (Basis) für die Energiespeichermodule 10 bilden kann und eine weitere Konsole 202' eine Decke oder eine Abdeckung für die Energiespeichermodule 10 bilden kann. Die Anschlusspunkte 204' der Konsole 202' weisen jeweils konsolenseitige Kontaktpole 206', 208' auf, die mit den am ersten Anschlussabschnitt 66 angeordneten Kontaktpolen 28, 30 der Energiespeichermodule 10 korrespondieren (vgl. 7). Die Anschlusspunkte 204' der Konsole 202' entsprechen in ihrer Ausgestaltung dem zweiten Anschlussabschnitt 70 des Energiespeichermoduls 10.
Eine Ausgestaltung mit mehreren Konsolen 202, 202' ist in 7 dargestellt. Dabei ist für den Energiespeicherverbund 200 ein Gehäuse 220 vorgesehen, wobei im Inneren des Gehäuses 220 an einer Seite eine Konsole 202 angeordnet ist (Basis). An einer gegenüberliegenden zweiten Seite ist eine weitere Konsole 202' angeordnet, die mittels einer Schwenkeinrichtung 222 relativ zum Gehäuse 220 verschwenkbar ist. Die weitere Konsole 202' bildet eine Decke, die zugleich einen verschwenkbaren Gehäusedeckel für das Gehäuse 220 bildet.
Die in das Gehäuse 220 eingebrachten Energiespeichermodule 10 (aus Übersichtlichkeitsgründen ist lediglich ein Energiespeichermodul gezeigt) werden mit dem zweiten Anschlussabschnitt 70 mit der Konsole 202 gekoppelt und mit dem ersten Anschlussabschnitt 66 mit der Konsole 202', und zwar bei entsprechend verschwenkter Konsole 202', so dass das Gehäuse 220 geschlossen ist.
Hiermit ist ein Energiespeicherverbund 200 geschaffen, bei dem die Energiespeichermodule 10 auf einfache Weise ausgetauscht werden können. Erschöpfte Energiespeichermodule 10 können durch geladene Energiespeichermodule 10 ausgetauscht werden anstatt die erschöpften Energiespeichermodule 10 aufzuladen. Dies ist insbesondere bei einem Fahrzeug 230 mit Elektroantrieb von Vorteil, da das Fahrzeug 230 durch Austausch der Energiespeichermodule 10 „betankt“ werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010007076 A1 [0002]
DE 102012101800 A1 [0002]

Claims

Energiespeichermodul (10) zur Speicherung elektrischer Energie, mit mehreren Zellen (14) und mit Kontaktpolen (28, 30, 28', 30') zum Abgriff einer Versorgungsspannung, wobei die Zellen (14) zu einer Reihenschaltung angeordnet und elektrisch mit den Kontaktpolen (28, 30, 28', 30') gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen (14) mittels einer Anschlussschaltung (12) derart miteinander verschaltet sind, dass jede der Zellen (14) jeweils einzeln überbrückbar ist.
Energiespeichermodul (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeichermodul (10) ein Gehäuse (60) mit einem polygonalen Querschnitt aufweist, insbesondere mit einem rechteckigen oder quadratischen Querschnitt.
Energiespeichermodul (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (60) an zumindest einer Seitenwandung (62) eine Längsnut (80) und eine parallel zur Längsnut (80) angeordnete und komplementär ausgebildete Längsrippe (82) aufweist.
Energiespeichermodul (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktpole (28, 30, 28', 30') an einer Stirnseite (64, 68) oder an beiden Stirnseiten (64, 68) des Energiespeichermoduls (10) angeordnet sind, wobei die Kontaktpole (28, 30, 28', 30') jeweils zumindest teilweise ringförmig ausgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Energiespeichermodul (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktpole (28, 30, 28', 30') jeweils eine Kontaktfläche aufweisen, die mit der Mittellängsrichtung des Energiespeichermoduls (10) einen Winkel einschließt.
Energiespeichermodul (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeichermodul (10) an einer ersten Stirnseite (64) einen ersten Anschlussabschnitt (66) und an einer von der ersten Stirnseite (64) abgewandten zweiten Stirnseite (68) einen zweiten Anschlussabschnitt (70) aufweist, wobei die Anschlussabschnitte (66, 70) komplementär zueinander ausgebildet sind.
Energiespeichermodul (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussschaltung (12) derart ausgebildet ist, dass jede Zelle (14) jeweils auf einer Hauptbahn (48) angeordnet und elektrisch mit der Hauptbahn (48) verbunden ist, wobei von der Hauptbahn (48) eine Überbrückungsbahn (50) zur Überbrückung der Zelle (14) abzweigt, und dass die Hauptbahn (48) und die Überbrückungsbahn (50) jeweils ein elektronisches Schaltelement (52, 54) aufweisen.
Energiespeichermodul (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen (14) über einen Gleichspannungswandler (16) elektrisch mit den Kontaktpolen (28, 30, 28', 30') gekoppelt sind, dass die Anschlussschaltung (12) eine Batteriemanagementfunktion aufweist oder mit einer Batteriemanagementschaltung (32) zusammenwirkt, und/oder dass das Energiespeichermodul (10) eine Steuerung (18) aufweist.
Energiespeichermodul (10) nach dem voranstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (18) jeweils über eine serielle Datenleitung (40, 42, 44) mit der Anschlussschaltung (12), dem Spannungswandler (16) und/oder einem der Kontaktpole (28, 30, 28', 30') gekoppelt ist.
Energiespeichermodul (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an oder nahe einer Stirnseite (64, 68) oder beider Stirnseiten (64, 68) des Energiespeichermoduls (10) jeweils ein als Lichtleiter ausgebildetes Anzeigeelement (76) zur Anzeige des Betriebszustands des Energiespeichermoduls (10) angeordnet ist.
Energiespeichermodul (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (60) eine Seitenwandung (62) aufweist, die aus nichtleitenden Profilelementen ausgebildet ist und/oder dass das Gehäuse (60) an seinen Stirnseiten (64, 68) jeweils einen elastischen Endabschnitt (72, 74) aufweist.
Energiespeichermodul (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen (14) an einem Zellhalter (100) angeordnet sind, an dem Kontaktstifte (102) ausgebildet sind, wobei die Kontaktstifte (102) jeweils mit einer Kontaktlasche (104) des Zellhalters (100) zum Kontakt mit einem Pol einer der Zellen (14) elektrisch verbunden sind und wobei die Kontaktstifte (102) beim Zusammensetzen des Energiespeichermoduls (10) mit Kontaktbahnen (106) der Anschlussschaltung (12) in Kontakt gelangen, so dass die Zellen (14) elektrisch mit der Anschlussschaltung (12) verbunden sind.
Energiespeichermodul (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Stirnseiten (64, 68) des Energiespeichermoduls (10) jeweils ein Zugang (116, 118) zum Innenraum des Energiespeichermoduls (10) ausgebildet ist, wobei die Zugänge (116, 118) miteinander strömungsverbunden sind, so dass das Energiespeichermodul (10) entlang eines Strömungspfades durch ein Fluid durchströmbar ist.
Energiespeichermodul (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Stirnseite (64, 68) des Energiespeichermoduls (10) mindestens ein verschwenkbarer Griffabschnitt (78) zum Tragen des Energiespeichermoduls (10) ausgebildet ist.
Energiespeicherverbund (200) mit mehreren Energiespeichermodulen (10) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche und mindestens einer Konsole (202, 202'), wobei die Konsole (202, 202') mehrere zueinander benachbarte Anschlusspunkte (204) zum Anschluss der Energiespeichermodule (200) aufweist, wobei die Anschlusspunkte (204) jeweils konsolenseitige Kontaktpole (206, 208) aufweisen, die mit den Kontaktpolen (28, 30, 28', 30') der Energiespeichermodule (10) korrespondieren.
Energiespeicherverbund (200) nach dem voranstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusspunkte (204) in ihrer Ausgestaltung dem ersten Anschlussabschnitt (66) oder dem zweiten Anschlussabschnitt (70) entsprechen und/oder dass die Kontaktpole (206, 208) jeweils zumindest teilweise ringförmig ausgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet sind und/oder dass an den Anschlusspunkten (204) jeweils eine Fluidaustrittsöffnung (210) ausgebildet ist, die mit dem Zugang (116, 118) eines aufgesetzten Energiespeichermoduls (10) korrespondiert.
Energiespeicherverbund (200) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsole (202) Fluidanschlüsse (212, 214) zur Versorgung der Konsole (202) mit einem Fluid aufweist und/oder dass die Konsole (202) elektrische Hauptanschlüsse (216, 218) zum Abgriff einer Versorgungsspannung aufweist.
Energiespeicherverbund (200) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Konsolen (202, 202') vorgesehen sind, wobei eine Konsole (202) einen Boden für die Energiespeichermodule (10) bildet und eine weitere Konsole (202') eine Decke für die Energiespeichermodule (10) bildet.
Energiespeicherverbund (200) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (220) vorgesehen ist, wobei im Inneren des Gehäuses (220) an einer Seite eine Konsole (202) angeordnet ist und dass an einer gegenüberliegenden zweiten Seite eine weitere Konsole (202') angeordnet ist, die mittels einer Schwenkeinrichtung (222) relativ zum Gehäuse verschwenkbar ist.