DE202023104956U1

DE202023104956U1 - Stromversorgung mit berührungssicherem Stromversorgungskern

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Publication number: DE202023104956U1
Application number: DE202023104956.7U
Authority: DE
Original assignee: Milwaukee Electric Tool Corp
Current assignee: Milwaukee Electric Tool Corp
Priority date: 2022-08-30
Filing date: 2023-08-30
Publication date: 2023-09-13
Anticipated expiration: 2033-08-31
Also published as: US20240072385A1

Abstract

Batteriekern für eine Stromquelle, umfassend:
ein Kerngehäuse mit einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil, die zusammen einen Hohlraum bilden, wobei der erste Gehäuseteil von dem zweiten Gehäuseteil getrennt werden kann, um Zugang zum Hohlraum zu erhalten;
mehrere innerhalb des Hohlraums aufgenommene Batteriezellen, wobei die mehreren Batteriezellen in ein erstes Batteriemodul mit einer ersten Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen und ein zweites Batteriemodul mit einer zweiten Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen unterteilt ist, die erste Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen in einer Reihen-Parallel-Konfiguration verbunden sind und die zweite Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen in einer Reihen-Parallel-Konfiguration verbunden sind; und
einen Leiter, der mechanisch und elektrisch einen ersten Anschluss des ersten Batteriemoduls und einen zweiten Anschluss des zweiten Batteriemoduls verbindet, wodurch das erste Batteriemodul mit dem zweiten Batteriemodul in Reihe geschaltet wird.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 30. August 2022 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 63/402,131 , deren gesamter Inhalt hiermit durch Verweis aufgenommen wird.
KURZDARSTELLUNG
Gasbetriebene Stromgeneratoren werden schnell durch batteriebetriebene Stromversorgungen ersetzt. Batteriebetriebene Stromversorgungen sorgen im Vergleich zu gasbetriebenen Generatoren für geringere Emissionen.
Batteriebetriebene Stromversorgungen (d. h. eine Stromversorgung) umfassen einen Batteriekern, der mehrere Batteriezellen umfasst, die miteinander verbunden sind, um eine Batteriekernspannung zu erzeugen. Die Batteriekernspannung kann zum Speisen verschiedener Arten von Vorrichtungen verwendet werden, die mit der Stromversorgung verbunden sind. Beispielsweise kann die Batteriekernspannung verringert werden, um Niederspannungsvorrichtungen über eine USB-Steckdose (Universal Serial Bus) zu versorgen. Die Batteriekernspannung kann mithilfe eines Wechselrichters umgewandelt werden, um elektrische Vorrichtungen mit Wechselstrom (AC) zu versorgen, z. B. Elektrowerkzeuge, Geräte, Ladegeräte, und dergleichen.
Die Batteriekernspannung kann weitaus höher sein als allgemein erhältliche Batteriepacks, sodass die Batteriekernspannung für verschiedene Zwecke verwendet werden kann, wie oben beschrieben. Beispielsweise kann die Batteriekernspannung bis zu 120 Volt oder mehr betragen. Unter normalen Betriebsbedingungen stellt eine solch hohe Batteriekernspannung kein Risiko für einen Bediener dar, da alle Ausgangspunkte in Gehäusen oder vertieften Abschnitten bereitgestellt sind, die für den Bediener nicht zugänglich sind. So umfasst beispielsweise die Wechselstromsteckdose versenkte elektrische Anschlüsse, die von einem Bediener nicht berührt werden können. Die Stromversorgung kann jedoch zahlreiche Berührungspunkte aufweisen, wenn das Gehäuse der Stromversorgung geöffnet ist, z. B. zur Wartung der Stromversorgung. Diese Berührungspunkte können ein Stromschlagrisiko für einen Bediener oder Wartungspersonal darstellen, wenn die Berührungspunkte ein hohes Spannungspotenzial aufweisen.
Daher sind berührungssichere Stromversorgungskerne erforderlich.
Um das Risiko eines Stromschlags zu verringern, führen viele elektrische Standards, z. B. die National Fire Protection Association oder dergleichen, berührungssichere Spannungen auf. Diese berührungssicheren Spannungen können je nach Vorrichtung, Kontaktart, Fertigkeit des Wartungsarbeiters und dergleichen variieren. In der Regel gilt ein Spannungspotenzial von unter 60 Volt als berührungssicher für tragbare Stromversorgungsvorrichtungen. Daher kann die Verringerung des Spannungspotenzials von Berührungspunkten im Gehäuse des Stromversorgungskerns das Risiko eines Stromschlags für einen Bediener oder Wartungspersonal verringern.
Batteriekeme für eine hierin beschriebene Stromversorgung umfassen ein Kerngehäuse mit einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil, die zusammen einen Hohlraum bilden. Der erste Gehäuseteil ist vom zweiten Gehäuseteil trennbar, um Zugang zum Hohlraum zu erhalten. Der Batteriekern umfasst außerdem mehrere Batteriezellen, die in dem Hohlraums aufgenommen sind. Die mehreren Batteriezellen sind in eine erste Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen und eine zweite Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen unterteilt. Der Batteriekern umfasst auch einen Leiter, der einen ersten Anschluss der ersten Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen und einen zweiten Anschluss der zweiten Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen mechanisch und elektrisch verbindet, wodurch die erste Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen mit der zweiten Gruppe wird miteinander verbundener Batteriezellen in Reihe geschaltet wird. Der Leiter ist an dem ersten Gehäuseteil montiert, und der Leiter ist mechanisch und elektrisch von dem ersten Anschluss und/oder dem zweiten Anschluss getrennt, wenn der erste Gehäuseteil vom zweiten Gehäuseteil getrennt ist.
In einigen Aspekten umfasst die erste Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen eine erste Anzahl von in Reihe geschalteten Batteriezellen und die zweite Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen umfasst eine zweite Anzahl von in Reihe geschalteten Batteriezellen.
In einigen Aspekten erzeugt die erste Anzahl von in Reihe geschalteten Batteriezellen eine kombinierte Spannung von weniger als 60 Volt (V), und die zweite Anzahl von in Reihe geschalteten Batteriezellen erzeugt eine kombinierte Spannung von weniger als 60 V.
In einigen Aspekten umfasst der Batteriekern auch einen positiven Stromanschluss und einen negativen Stromanschluss zur Übertragung von Strom aus den mehreren Batteriezellen. Die erste Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen ist elektrisch zwischen den positiven Stromanschluss und den ersten Anschluss geschaltet und die zweite Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen ist elektrisch zwischen den zweiten Anschluss und den negativen Stromanschluss geschaltet.
In einigen Aspekten umfasst der Batteriekern auch einen mechanischen Schalter, der mit dem Leiter gekoppelt ist und außerhalb des Hohlraums zugänglich ist. Die Betätigung des mechanischen Schalters bewegt den Leiter zwischen einer ersten Position, in der der Leiter mit dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss verbunden ist, und einer zweiten Position, in der der Leiter von dem ersten und/oder dem zweiten Anschluss getrennt ist.
In einigen Aspekten umfasst der Batteriekern auch ein erstes Batterieverwaltungssystem, das mit der ersten Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen verbunden ist, und ein zweites Batterieverwaltungssystem, das mit der zweiten Gruppe verbundener Batteriezellen verbunden ist.
In einigen Aspekten umfasst der Leiter eine Sicherung.
Der Batteriekern für eine hierin beschriebene Stromversorgung umfasst ein Kerngehäuse mit einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil, die zusammen einen Hohlraum bilden. Der erste Gehäuseteil ist vom zweiten Gehäuseteil trennbar, um Zugang zum Hohlraum zu erhalten. Der Batteriekern umfasst mehrere Batteriezellen, die in dem Hohlraums aufgenommen sind. Die mehreren Batteriezellen sind in ein erstes Batteriemodul mit einer ersten Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen und ein zweites Batteriemodul mit einer zweiten Gruppe verbundener Batteriezellen unterteilt. Die erste Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen sind in einer Reihen-Parallel-Konfiguration verbunden und die zweite Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen sind in einer Reihen-Parallel-Konfiguration verbunden. Der Batteriekern umfasst auch einen Leiter, der einen ersten Anschluss des ersten Batteriemoduls und einen zweiten Anschluss des zweiten Batteriemoduls mechanisch und elektrisch verbindet, wodurch das erste Batteriemodul mit dem zweiten Batteriemodul in Reihe geschaltet wird.
In einigen Aspekten ist der Leiter an dem ersten Gehäuseteil montiert und ist mechanisch und elektrisch von dem ersten Anschluss und/oder dem zweiten Anschluss getrennt, wenn der erste Gehäuseteil vom zweiten Gehäuseteil getrennt ist.
In einigen Aspekten ist das erste Batteriemodul dazu ausgelegt, eine Spannung von weniger als 60 Volt (V) zu erzeugen, und das zweite Batteriemodul ist dazu ausgelegt, eine Spannung von weniger als 60 V zu erzeugen.
In einigen Aspekten umfasst der Batteriekern einen positiven Stromanschluss und einen negativen Stromanschluss zur Übertragung von Strom aus den mehreren Batteriezellen. Die erste Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen ist elektrisch zwischen den positiven Stromanschluss und den ersten Anschluss geschaltet und die zweite Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen ist elektrisch zwischen den zweiten Anschluss und den negativen Stromanschluss geschaltet.
In einigen Aspekten umfasst der Batteriekern einen mechanischen Schalter, der mit dem Leiter gekoppelt ist und außerhalb des Hohlraums zugänglich ist. Eine Betätigung des mechanischen Schalters bewegt den Leiter zwischen einer ersten Position, in der der Leiter mit dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss verbunden ist, und einer zweiten Position, in der der Leiter von dem ersten und/oder dem zweiten Anschluss getrennt ist.
In einigen Aspekten umfasst der Batteriekern ein erstes Batterieverwaltungssystem, das mit dem ersten Batteriemodul verbunden ist, und ein zweites Batterieverwaltungssystem, das mit dem zweiten Batteriemodul verbunden ist.
In einigen Aspekten ist der Leiter an einer Außenseite des Kerngehäuses bereitgestellt.
In einigen Aspekten ist der Leiter mit einem ersten leitfähigen Befestigungselement an dem ersten Anschluss befestigt und mit einem zweiten leitfähigen Befestigungselement an dem zweiten Anschluss befestigt. Das erste leitfähige Befestigungselement und das zweite leitfähige Befestigungselement befestigen den Leiter so am Kerngehäuse, dass der erste Gehäuseteil nicht von dem zweiten Gehäuseteil getrennt werden kann, ohne das erste Batteriemodul und das zweite Batteriemodul elektrisch zu trennen.
In einigen Aspekten umfasst der erste Gehäuseteil eine durch einen vertieften Abschnitt gebildete Leitertasche. Das erste leitfähige Befestigungselement, das zweite leitfähige Befestigungselement und der Leiter sind innerhalb der Leitertasche aufgenommen, und eine Abdeckplatte ist an der Leitertasche befestigt und bietet Schutz vor Eindringen von Fremdkörpern sowie Spannungsisolation für den Leiter.
In einigen Aspekten umfasst der Leiter einen hochimpedanten Spurenschalter.
Eine hier beschriebene batteriebetriebene tragbare Stromquelle umfasst ein Gehäuse, eine Stromschnittstelle an dem Gehäuse einschließlich eines Wechselstrom(AC)-Leistungsausgangs und einen Batteriekern in dem Gehäuse. Der Batteriekern umfasst ein Kerngehäuse mit einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil, die zusammen einen Hohlraum bilden. Der erste Gehäuseteil ist vom zweiten Gehäuseteil trennbar, um Zugang zum Hohlraum zu erhalten. Der Batteriekern umfasst mehrere Batteriezellen, die in dem Hohlraums aufgenommen sind. Die mehreren Batteriezellen sind in ein erstes Batteriemodul mit einer ersten Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen und ein zweites Batteriemodul mit einer zweiten Gruppe verbundener Batteriezellen unterteilt. Die erste Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen sind in einer Reihen-Parallel-Konfiguration verbunden und die zweite Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen sind in einer Reihen-Parallel-Konfiguration verbunden. Die Stromquelle umfasst einen Leiter, der mechanisch und elektrisch eine erste Anschluss des ersten Batteriemoduls und eine zweite Anschluss des zweiten Batteriemoduls verbindet, wodurch das erste Batteriemodul mit dem zweiten Batteriemodul in Reihe geschaltet wird. Die Stromquelle umfasst auch ein Elektronikmodul in dem Gehäuse und außerhalb des Batteriekerns. Das Elektronikmodul umfasst einen Wechselrichter, um Gleichstrom(DC)-Leistung von dem Batteriekern in AC-Leistung umzuwandeln, die der Stromschnittstelle bereitgestellt wird.
In einigen Aspekten umfasst die batteriebetriebene tragbare Stromquelle einen Wartungstrennschalter, der auf einem Strompfad zwischen dem Batteriekern und dem Elektronikmodul bereitgestellt ist. Der Wartungstrennschalter ist außerhalb des Batteriekerns bereitgestellt und dazu ausgelegt, den Batteriekern bei einer Wartung der batteriebetriebenen tragbaren Stromquelle von dem Elektronikmodul zu trennen.
In einigen Aspekten umfasst die batteriebetriebene tragbare Stromquelle zum Schutz vor Eindringen von Fremdkörpern ausgelegte Steckverbinder, zum Verbinden des Batteriekerns mit dem Elektronikmodul ausgelegt sind.
Der Batteriekern für eine hierin beschriebene Stromversorgung umfasst ein Kerngehäuse mit einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil, die zusammen einen Hohlraum bilden. Der erste Gehäuseteil kann zum Zugriff auf den Hohlraum von dem zweiten Gehäuseteil getrennt werden. Der Batteriekern umfasst mehrere Batteriezellen, die innerhalb des Hohlraums aufgenommen sind. Die mehreren Batteriezellen sind in eine erste Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen und eine zweite Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen unterteilt. Der Batteriekern umfasst auch einen Leiter, der einen ersten Anschluss des ersten Batteriemoduls und einen zweiten Anschluss des zweiten Batteriemoduls mechanisch und elektrisch verbindet, wodurch das erste Batteriemodul mit dem zweiten Batteriemodul in Reihe geschaltet wird. Der Leiter befindet sich an einer Außenseite des Kerngehäuses.
In einigen Aspekten ist die erste Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen dazu ausgelegt, eine Spannung von weniger als 60 Volt (V) zu erzeugen, und die zweite Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen ist dazu ausgelegt, eine Spannung von weniger als 60 V zu erzeugen.
In einigen Aspekten umfasst der Batteriekern einen positiven Stromanschluss und einen negativen Stromanschluss zur Übertragung von Strom aus den mehreren Batteriezellen. Die erste Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen ist elektrisch zwischen den positiven Stromanschluss und den ersten Anschluss geschaltet und die zweite Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen ist elektrisch zwischen den zweiten Anschluss und den negativen Stromanschluss geschaltet.
In einigen Aspekten umfasst der Batteriekern ein erstes Batterieverwaltungssystem, das mit der ersten Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen verbunden ist, und ein zweites Batterieverwaltungssystem, das mit der zweiten Gruppe verbundener Batteriezellen verbunden ist.
In einigen Aspekten ist der Leiter mit einem ersten leitfähigen Befestigungselement an dem ersten Anschluss befestigt und mit einem zweiten leitfähigen Befestigungselement an dem zweiten Anschluss befestigt. Das erste leitfähige Befestigungselement und das zweite leitfähige Befestigungselement befestigen den Leiter so am Kerngehäuse, dass der erste Gehäuseteil nicht von dem zweiten Gehäuseteil getrennt werden kann, ohne das erste Batteriemodul und das zweite Batteriemodul elektrisch zu trennen.
In einigen Aspekten umfasst der erste Gehäuseteil eine durch einen vertieften Abschnitt gebildete Leitertasche. Das erste leitfähige Befestigungselement, das zweite leitfähige Befestigungselement und der Leiter sind innerhalb der Leitertasche aufgenommen, und eine Abdeckplatte ist an der Leitertasche befestigt und bietet Schutz vor Eindringen von Fremdkörpern sowie Spannungsisolation für den Leiter.
Bevor Ausführungsformen ausführlich erläutert werden, sei angemerkt, dass die Ausführungsformen in ihrer Anwendung nicht auf die Details der Konfiguration und Anordnung von Komponenten, die in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht sind, beschränkt sind. Die Ausführungsformen können auf verschiedenste Weisen ausgeübt oder durchgeführt werden. Ferner versteht sich, dass die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie der Beschreibung dienen und nicht als einschränkend zu verstehen sind. Die Verwendung von „beinhalten“, „umfassen“ oder „aufweisen“ und Variationen davon sind so zu verstehen, dass sie die danach aufgeführten Elemente und deren Äquivalente sowie zusätzliche Elemente einschließen. Sofern die Begriffe „montiert“, „verbunden“, „gestützt“ und „gekoppelt“ und Variationen nicht anderweitig spezifiziert oder eingeschränkt werden, werden sie im weitesten Sinn verwendet und schließen sowohl direkte als auch indirekte Befestigungen, Verbindungen, Stützen und Kopplungen ein.
Der hier verwendete Ausdruck „Reihenkonfiguration“ bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung, in der die beschriebenen Elemente im Allgemeinen nacheinander angeordnet sind, sodass der Ausgang eines Elements mit dem Eingang eines anderen gekoppelt ist, obgleich nicht derselbe Strom durch jedes Element fließen muss. In einer „Reihenkonfiguration“ können beispielsweise zusätzliche Schaltungselemente mit einem oder mehreren Elementen in der „Reihenkonfiguration“ parallel geschaltet sein. Darüber hinaus können zusätzliche Schaltungselemente mit Knoten in der Reihenkonfiguration verbunden sein, sodass Verzweigungen in der Schaltung vorhanden sind. Daher bilden Elemente in einer Reihenkonfiguration nicht unbedingt eine echte „Reihenschaltung“.
Darüber hinaus bezieht sich der Ausdruck „Parallelkonfiguration“, wie hier verwendet, auf eine Schaltungsanordnung, bei der die beschriebenen Elemente im Allgemeinen so angeordnet sind, dass ein Element so mit einem anderen Element verbunden ist, dass die Schaltung einen parallelen Zweig der Schaltungsanordnung bildet. In einer solchen Konfiguration muss an den einzelnen Elementen der Schaltung individuell nicht die gleiche Potenzialdifferenz vorliegen. Beispielsweise können in einer Parallelkonfiguration der Schaltung zwei parallel geschaltete Schaltungselemente mit einem oder mehreren zusätzlichen Elementen der Schaltung in Reihe geschaltet sein. Daher kann eine Schaltung in einer „Parallelkonfiguration“ Elemente umfassen, die einzeln nicht unbedingt eine echte „Parallelschaltung“ bilden.
Außerdem versteht es sich, dass die Ausführungsformen Hardware, Software und elektronische Komponenten oder Module umfassen können, die zum Zweck der Erörterung so veranschaulicht und beschrieben sein können, als wäre der Großteil der Komponenten nur in Hardware implementiert. Fachleute auf dem Gebiet würden jedoch basierend auf einer Lektüre dieser ausführlichen Beschreibung erkennen, dass in mindestens einer Ausführungsform die elektronikbasierten Aspekte in Software implementiert werden können (z. B. auf einem nichtflüchtigen computerlesbaren Medium gespeichert), die durch eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten ausführbar ist, wie zum Beispiel einen Mikroprozessor und/oder anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits, „ASICs“). Daher sei angemerkt, dass eine Vielzahl von hardware- und softwarebasierten Vorrichtungen sowie eine Vielzahl unterschiedlicher struktureller Komponenten verwendet werden können, um die Ausführungsformen zu implementieren. Beispielsweise können in der Spezifikation beschriebene „Server“, „Rechengeräte“, „Steuerungen“, „Prozessoren“ usw. eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten, ein oder mehrere computerlesbare Medienmodule, eine oder mehrere Eingabe/Ausgabe-Schnittstellen und verschiedene Verbindungen (z. B. einen Systembus) umfassen, die die Komponenten verbinden.
Relative Terminologie, wie zum Beispiel „ungefähr”, „näherungsweise“, „im Wesentlichen“ usw., die in Verbindung mit einer Größe oder einem Zustand verwendet wird, wird von Fachleuten als einschließlich des genannten Werts verstanden und hat die durch den Zusammenhang vorgegebene Bedeutung (z. B. beinhaltet der Ausdruck zumindest den Fehlergrad, der mit der Messgenauigkeit assoziiert ist, Toleranzen [z. B. Herstellung, Zusammenbau, Verwendung usw.], die mit dem bestimmten Wert assoziiert sind, usw.). Eine derartige Terminologie ist auch so zu verstehen, dass sie den Bereich einschließt, der durch die Absolutwerte der zwei Endpunkte definiert wird. Beispielsweise fasst der Ausdruck „von etwa 2 bis etwa 4“ auch den Bereich „von 2 bis 4“ ein. Die relative Terminologie kann sich auf plus oder minus einen Prozentsatz (z. B. 1 %, 5 %, 10 % oder mehr) eines angegebenen Werts beziehen.
Es versteht sich, dass, obgleich bestimmte Zeichnungen Hardware und Software veranschaulichen, die sich innerhalb bestimmter Vorrichtungen befinden, diese Abbildungen nur zu Veranschaulichungszwecken dienen. Funktionalität, die in der vorliegenden Beschreibung von einer Komponente ausgeführt werden, kann von mehreren Komponenten auf verteilte Weise ausgeführt werden. Gleichermaßen kann Funktionalität, die durch mehrere Komponenten durchgeführt wird, konsolidiert und durch eine einzelne Komponente durchgeführt werden. In einigen Ausführungsformen können die veranschaulichten Komponenten kombiniert oder in separate Software, Firmware und/oder Hardware aufgeteilt werden. Zum Beispiel können Logik und Verarbeitung auf mehrere elektronische Prozessoren aufgeteilt werden, anstatt sich innerhalb eines einzigen elektronischen Prozessors zu befinden und durch diesen durchgeführt zu werden. Ungeachtet dessen, wie sie kombiniert oder aufgeteilt werden, können sich Hardware- und Softwarekomponenten in derselben Rechenvorrichtung befinden oder können auf verschiedene Rechenvorrichtungen verteilt sein, die durch ein oder mehrere Netzwerke oder andere geeignete Kommunikationsverbindungen miteinander verbunden sind. Auf ähnliche Weise kann eine Komponente, die so beschrieben wird, dass sie bestimmte Funktionalitäten durchführt, auch zusätzliche Funktionalitäten durchführen, die hier nicht beschrieben werden. Zum Beispiel ist eine Vorrichtung oder Struktur, die auf eine bestimmte Weise „konfiguriert“ ist, zumindest auf diese Weise konfiguriert, kann aber auch auf Weisen konfiguriert sein, die hier nicht explizit aufgeführt werden.
Weitere Aspekte der Ausführungsformen gehen bei Betrachtung der ausführlichen Beschreibung und beigefügten Zeichnungen hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Stromversorgung gemäß einigen Ausführungsformen.
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Stromversorgung von 1, wobei ein Gehäuse entfernt ist, gemäß einigen Ausführungsformen.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Batteriekerns der Stromversorgung von 1 gemäß einigen Ausführungsformen.
4 ist eine perspektivische Ansicht des Batteriekerns von 3, wobei ein oberes Gehäuse entfernt ist, gemäß einigen Ausführungsformen.
5 ist eine perspektivische Ansicht des Batteriekerns von 3, wobei ein Gehäuse entfernt ist, gemäß einigen Ausführungsformen.
6A und 6B sind Draufsichten eines Innenraums des Batteriekerns von 3 gemäß einigen Ausführungsformen.
7A und 7B sind Draufsichten eines Innenraums des Batteriekerns von 3 gemäß einigen Ausführungsformen.
8A und 8B sind Blockdiagramme des Batteriekerns von 3 gemäß einigen Ausführungsformen.
9 ist ein Blockdiagramm des Batteriekerns von 3 gemäß einigen Ausführungsformen.
10 ist ein Blockdiagramm des Batteriekerns von 3 gemäß einigen Ausführungsformen.
11 ist ein Blockdiagramm der Stromversorgung von 1 gemäß einigen Ausführungsformen.
12 ist ein Blockdiagramm der Stromversorgung von 1 gemäß einigen Ausführungsformen.
13A und 13B veranschaulichen einen Montageprozess des Batteriekerns von 3 gemäß einigen Ausführungsformen.
14 ist ein Blockdiagramm des Batteriekerns von 3 gemäß einigen Ausführungsformen.
15 ist eine offene Seitendraufsicht eines Querschnitts eines Batteriekerns der Stromversorgung von 1 gemäß einigen Ausführungsformen.
16 ist eine Draufsicht eines Querschnitts des Batteriekerns von 15 gemäß einigen Ausführungsformen.
17 ist eine perspektivische Ansicht einer Scharnierverbindung des Batteriekerns von 15 gemäß einigen Ausführungsformen.
18 ist eine perspektivische Ansicht einer Verbindertasche des Batteriekerns von 15 gemäß einigen Ausführungsformen.
19 ist eine perspektivische Ansicht einer Abdeckplatte des Batteriekerns von 15 gemäß einigen Ausführungsformen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 veranschaulicht eine batteriebetriebene tragbare Stromversorgungsvorrichtung oder Stromversorgung 100. Die Stromversorgung 100 umfasst unter anderem ein Gehäuse 102. In einigen Ausführungsformen umfasst das Gehäuse 102 ein oder mehrere Räder 104 und eine Griffbaugruppe 106. Das Gehäuse 102 umfasst auch eine Stromschnittstelle 108 mit einer oder mehreren Wechselstrom(AC)-Steckdosen 108A und einer oder mehreren Gleichstrom(DC)-Steckdosen 108B. Die Wechselstromsteckdosen 108A umfassen beispielsweise eine herkömmliche nordamerikanische Wechselstromsteckdose mit einer Ausgangsspannung von 110/120 Volt, eine herkömmliche europäische Wechselstromsteckdose mit einer Ausgangsspannung von 220/240 Volt und/oder dergleichen. Die Gleichstromsteckdosen 108B umfassen zum Beispiel USB-Steckdosen (Universal Serial Bus) oder dergleichen. Die Stromversorgung 100 umfasst auch einen Stromeinlass zum Empfang von Ladestrom zum Laden einer Batterie in der Stromversorgung 100. Der Stromeinlass kann von einem an eine Wandsteckdose angeschlossenes Stromkabel mit AC-Ladestrom empfangen.
2 veranschaulicht die Stromversorgung 100, wobei das Gehäuse 102 entfernt ist. Die Stromversorgung 100 umfasst einen Batteriekern 110 und ein Elektronikmodul 112 (z. B. ein Wechselrichtermodul) innerhalb des Gehäuses 102 (z. B. innerhalb eines Hohlraums, der durch das Gehäuse 102 gebildet wird). Das Elektronikmodul 112 kann die Elektronik- und Steuerschaltkreise der Stromversorgung 100 umfassen, darunter beispielsweise ein Wechselrichter, ein Abwärtswandler, eine Ladeschaltung, analoge Frontends (AFEs), digitale Frontends (DFEs), eine Batterieverwaltungssystemsteuerung, eine oder mehrere Schutzschaltungen und dergleichen. In einigen Ausführungsformen können die Systemelektronikelemente zwischen dem Batteriekern 110 und dem Elektronikmodul 112 verteilt sei, wobei die Elektronikelemente mit hohem Spannungspotenzial in dem Batteriekern 110 bereitgestellt sind und die Elektronikelemente mit niedrigem Spannungspotenzial in dem Elektronikmodul 112 bereitgestellt sind. Beispielsweise können die Wechselrichterkomponenten in dem Elektronikmodul 112 (oder in dem Wechselrichtermodul) bereitgestellt sein, und die restlichen elektronischen Komponenten können innerhalb des Batteriekerns 110 bereitgestellt sein. Im dargestellten Beispiel ist das Elektronikmodul 112 oberhalb des Batteriekerns 110 bereitgestellt, wobei ein Spielraum zwischen dem Elektronikmodul 112 und dem Batteriekem 110 vorgesehen ist. Das Elektronikmodul 112 kann unter Verwendung eines oder mehrerer Verdrahtungsmodule, Anschlüsse und/oder dergleichen mit dem Batteriekern 110 verbunden sein.
3-5 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel des Batteriekerns 110. Der Batteriekern 110 umfasst ein Kerngehäuse 114 mit einem ersten Gehäuseteil 116 und einem zweiten Gehäuseteil 118. Der erste Gehäuseteil 116 und der zweite Gehäuseteil 118 bilden zusammen einen Hohlraum 120. Der erste Gehäuseteil 116 ist beispielsweise mittels Befestigungselementen an dem zweiten Gehäuseteil 118 befestigt. Der erste Gehäuseteil 116 kann zum Zugriff auf den Hohlraum 120 von dem zweiten Gehäuseteil 118 getrennt werden. Im dargestellten Beispiel ist der erste Gehäuseteil 116 vollständig von dem zweiten Gehäuseteil 118 trennbar. In anderen Beispielen kann der erste Gehäuseteil 116 unter Verwendung einer Scharnierverbindung an dem zweiten Gehäuseteil 118 befestigt sein, sodass der erste Gehäuseteil 116 teilweise vom zweiten Gehäuseteil 118 trennbar ist (z. B. siehe 15-17). Der erste Gehäuseteil 116 kann von dem zweiten Gehäuseteil 118 getrennt werden, indem die Befestigungselemente zum Beispiel mithilfe eines Werkzeugs entfernt werden.
Innerhalb des Hohlraums 120 sind mehrere Batteriezellen 122 aufgenommen. Die Batteriezellen 122 können zylindrische oder prismatische auf Lithium basierte (z. B. Lithium-Ionen-) Batteriezellen umfassen. Beispielsweise können die Batteriezellen 122 18650, 21700, 30700, 4680 und/oder dergleichen Lithium-Ionen-Batteriezellen enthalten. In einigen Ausführungsformen sind die Batteriezellen 122 Pouch-Batteriezellen (z. B. auf Lithium basierte Pouch-Batteriezellen). Jede der Batteriezellen 122 kann eine Nennspannung von etwa 3,6 Volt und eine Maximalspannung von etwa 4,2 Volt aufweisen. Jede der Batteriezellen 122 kann eine Nennkapazität von 1,2 Ah bis 9,0 Ah oder mehr aufweisen. Die mehreren Batteriezellen 122 sind zwischen einem ersten Batteriemodul 124A mit einer ersten Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen 122 und einem zweiten Batteriemodul 124B mit einer zweiten Gruppe verbundener Batteriezellen 122 unterteilt. Das heißt, die mehreren Batteriezellen 122 sind physisch und/oder elektrisch in Batteriemodule 124 gruppiert. Der Batteriekern 110 kann zusätzliche Batteriemodule 124 umfassen, die zusätzliche Gruppen miteinander verbundener Batteriezellen 122 umfassen, wie beispielsweise in 9 gezeigt.
Jedes Batteriemodul 124 umfasst eine Gruppe von Batteriezellen 122, die physisch und/oder elektrisch über leitfähige Bänder miteinander verbunden sind. Die Gruppe von Batteriezellen 122 in jedem Batteriemodul 124 kann in einer Reihenkonfiguration, einer Parallelkonfiguration oder einer Reihen-Parallel-Konfiguration verbunden sein. Im dargestellten Beispiel weist jedes Batteriemodul 124 die Gruppe von Batteriezellen 122 auf, die in einer 14S5P-Konfiguration verbunden sind, wobei 5 Stränge von Batteriezellen 122 in einer Parallelkonfiguration verbunden sind, wobei jeder Strang von Batteriezellen 122 14 in einer Reihenkonfiguration verbundene Batteriezellen 122 umfasst. Basierend auf dieser Konfiguration weist der Batteriekern 110 eine Nennspannung von etwa 100,8 Volt und eine Maximalspannung von etwa 117,6 Volt. In anderen Beispielen kann jedes Batteriemodul 124 eine andere Konfiguration von Batteriezellen 122 aufweisen. Darüber hinaus kann das erste Batteriemodul 124A eine andere Anzahl von Batteriezellen 122 in einer anderen Konfiguration als das zweite Batteriemodul 124B aufweisen.
Industriestandards können Richtlinien bezüglich berührungssicherer Spannungen für industrielle elektrische Vorrichtungen bereitstellen. Beispielsweise betrachtet die National Fire Protection Association (NFPA) eine Spannung von weniger als 50 Volt als berührungssichere bzw. fingersichere Spannung. Andere Standards, die für andere Vorrichtungsklassen gelten können, können andere Ausgangsspannungen als berührungssichere Spannungen betrachten. Darüber hinaus unterliegen auf Lithium-Ionen-Batterien basierte Vorrichtungen möglicherweise weiteren Versandvorschriften. Beispielsweise dürfen auf Lithium-Ionen-Batterien basierte Vorrichtungen möglicherweise nicht versandt werden, wenn die Vorrichtungen im versandten Zustand eine Energiekapazität von mehr als 100 Wattstunden aufweisen. Wie oben beschrieben, kann der Batteriekern 110 ein Spannungspotenzial zwischen 100,8 Volt und 117,6 Volt oder mehr aufweisen. Wenn der Batteriekern 110 unter Verwendung des Kerngehäuses 114 eingeschlossen ist, weist der Batteriekern 110 keine Berührungspunkte auf, die die volle Spannung des Batteriekerns 110 entladen können. Beim Öffnen des Kerngehäuses 114 können jedoch Berührungspunkte an den Batteriemodulen 124 entstehen, die zu einem Potenzial über einer berührungssicheren Spannung führen können.
6A-6B veranschaulichen einen Innenraum des Batteriekerns 110 einschließlich des ersten Batteriemoduls 124A und des zweiten Batteriemoduls 124B. Das erste Batteriemodul 124A umfasst einen ersten Anschluss 126 und das zweite Batteriemodul 124B umfasst einen zweiten Anschluss 128. Ein Leiter 130 verbindet den ersten Anschluss 126 und den zweiten Anschluss 128 mechanisch und elektrisch, um das erste Batteriemodul 124A und das zweite Batteriemodul 124B elektrisch in Reihe zu schalten. Im dargestellten Beispiel sind der erste Anschluss 126 und der zweite Anschluss 128 Buchsenanschlüsse, wobei der Leiter 130 ein Steckeranschluss ist, der den erste Anschluss 126 mit dem zweiten Anschluss 128 koppelt. Im dargestellten Beispiel ist der Leiter 130 physisch an dem ersten Gehäuseteil 116 montiert. Wie in 6B gezeigt, ist der Leiter 130 mechanisch und elektrisch von dem ersten Anschluss 126 und dem zweiten Anschluss 128 getrennt, wenn der erste Gehäuseteil 116 von dem zweiten Gehäuseteil 118 getrennt ist. In einigen Ausführungsformen ist der Leiter 130 mechanisch und elektrisch nur von einem des ersten Anschlusses 126 und des zweiten Anschlusses 128 getrennt, wenn der erste Gehäuseteil 116 von dem zweiten Gehäuseteil 118 getrennt ist.
Jedes der Batteriemodule 124 weist ein maximales Spannungspotenzial von zum Beispiel 58,8 Volt auf. Wenn der Batteriekern 110 durch Trennen des ersten Gehäuseteils 116 von dem zweiten Gehäuseteil 118 geöffnet wird, trennt der Leiter 130 das erste Batteriemodul 124A elektrisch von dem zweiten Batteriemodul 124B. Das maximale Potenzial des Batteriekerns 110 wird von 118,8 Volt auf unterhalb einer berührungssicheren Spannung (z. B. unter 60 Volt) reduziert, wenn der Leiter 130 das erste Batteriemodul 124A und das zweite Batteriemodul 124B trennt.
Unter Bezugnahme auf 7A-7B kann der Batteriekern 110 einen mechanischen Schalter 132 umfassen, der mit dem Leiter 130 gekoppelt ist und außerhalb des Hohlraums 120 zugänglich ist. Der mechanische Schalter 132 und der Leiter 130 können miteinander gekoppelt werden, sodass sie sich bei Betätigung des mechanischen Schalters zwischen einer ersten Position (in 7A gezeigt) und einer zweiten Position (in 7B gezeigt) bewegen. Unter Bezugnahme auf 7A ist der Leiter 130 in der ersten Position mit dem ersten Anschluss 126 und dem zweiten Anschluss 128 verbunden. Unter Bezugnahme auf 7B ist der Leiter 130 in der zweiten Position von dem ersten Anschluss 126 getrennt. In einigen Ausführungsformen kann der Leiter 130 anstatt von dem ersten Anschluss 126 von dem zweiten Anschluss 128 getrennt sein.
In einigen Ausführungsformen kann der Batteriekern 110 ein anderes Gesamtspannungspotenzial aufweisen, das gleichermaßen durch Trennen von zwei oder mehr Batteriemodulen 124 auf ein berührungssicheres Potenzial reduziert werden kann. Ein einzelner Leiter 130 oder mehrere Leiter 130 können zum Verbinden und Trennen der Batteriemodule 124 des Batteriekerns 110 verwendet werden (z. B. wie in 9 gezeigt).
8A und 8B sind vereinfachte Blockdiagramme eines Ausführungsbeispiels des Batteriekerns 110. Im dargestellten Beispiel umfasst der Batteriekern 110 die mehreren Batteriezellen 122, die in zwei Gruppen miteinander verbundener Batteriezellen 122, d. h. ein erstes Batteriemodul 124A und ein zweites Batteriemodul 124B, unterteilt sind. In den Darstellungen von 8A und 8B umfasst jedes Batteriemodul 124 14 in Reihenkonfiguration verbundene Zellen, um die Offenbarung zu vereinfachen. Jedes Batteriemodul 124 kann eine beliebige Anzahl von Batteriezellen 122 umfassen, die in Reihenkonfiguration und/oder Parallelkonfigurationen verbunden sind. Der Batteriekern 110 umfasst auch ein Batterieverwaltungssystem (BMS) 134, das in dem Kerngehäuse 114 des Batteriekerns 110 bereitgestellt ist. Das Batterieverwaltungssystem 134 umfasst eine erste Batterieverwaltungssystemschaltung 136A und eine zweite Batterieverwaltungssystemschaltung 136B. Die erste Batterieverwaltungssystemschaltung 136A ist elektrisch mit den Batteriezellen 122 des ersten Batteriemoduls 124A verbunden. Die zweite Batterieverwaltungssystemschaltung 136B ist elektrisch mit den Batteriezellen 122 des zweiten Batteriemoduls 124B verbunden. Die erste Batterieverwaltungssystemschaltung 136A und die zweite Batterieverwaltungssystemschaltung 136B können Überwachungsschaltungen umfassen, zum Beispiel analoge Frontends (AFEs), digitale Frontends (DFEs) oder dergleichen, die jede Batteriezelle 122 einzeln überwachen. Jede Batterieverwaltungssystemschaltung 136 kann mehrere Überwachungsschaltungen umfassen, zum Beispiel eine Überwachungsschaltung pro Strang von Batteriezellen 122.
Der Batteriekern 110 umfasst einen positiven Stromanschluss (B+) 138 und einen negativen Stromanschluss (B-) 140. Die mehreren Batteriezellen 122 sind zwischen den positiven Stromanschluss 138 und den negativen Stromanschluss 140 gekoppelt. Der positive Stromanschluss 138 und der die negative Stromanschluss 140 übertragen den Strom von den mehreren Batteriezellen 122 über Zwischenschaltungen (z. B. einen Wechselrichter, einen Abwärtswandler oder dergleichen) zu den verschiedenen Steckdosen der Stromversorgung 100. Die erste Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen 122, beispielsweise die Gruppe der Batteriezellen 122 des ersten Batteriemoduls 124A, sind elektrisch zwischen den positiven Stromanschluss 138 und den ersten Anschluss 126 geschaltet. Die zweite Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen 122, beispielsweise die Gruppe der Batteriezellen 122 des zweiten Batteriemoduls 124B, sind elektrisch zwischen den zweiten Anschluss 128 und den negativen Stromanschluss 140 geschaltet. Der Leiter 130 kann den ersten Anschluss 126 und den zweiten Anschluss 128 selektiv verbinden, um das erste Batteriemodul 124A und das zweite Batteriemodul 124B in Reihe zu schalten. Wie in 8 gezeigt, ist der Leiter 130 vollständig innerhalb des Kerngehäuses 114 bereitgestellt. Unter Bezugnahme auf 8B, kann der Leiter 130 kann auch eine Sicherung 131 umfassen. Die Sicherung 131 kann die Batteriemodule 124 im Fall eines Überstroms oder eines anderen Überschreitungszustands trennen. Die Sicherung 131 kann eine maximale Dauerstrombelastbarkeit von mindestens 150 Ampere aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann die Sicherung 131 eine maximale Dauerstrombelastbarkeit von mindestens 240 Ampere aufweisen. Der Leiter 130 und/oder die Sicherung 131 können eine Nennspannung von mindestens 150 Volt DC aufweisen.
9 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Batteriekerns 110. Im dargestellten Beispiel umfasst der Batteriekern 110 die mehreren Batteriezellen 122, die in drei Gruppen miteinander verbundener Batteriezellen 122, d. h. ein erstes Batteriemodul 142B, ein zweites Batteriemodul 142B und ein drittes Batteriemodul 142C, unterteilt sind. In der Darstellung von 9 umfasst jedes Batteriemodul 142 entweder 9 oder 10 in Reihenkonfiguration verbundene Zellen, um die Offenbarung zu vereinfachen. Jedes Batteriemodul 142 kann eine beliebige Anzahl von Batteriezellen 122 umfassen, die in Reihenkonfiguration und/oder Parallelkonfigurationen verbunden sind. Der Batteriekern 110 umfasst auch ein Batterieverwaltungssystem (BMS) 144, das in dem Kerngehäuse 114 des Batteriekerns 110 bereitgestellt ist. Das Batterieverwaltungssystem 144 umfasst eine erste Batterieverwaltungssystemschaltung 146A und eine zweite Batterieverwaltungssystemschaltung 146 B und eine dritte Batterieverwaltungssystemschaltung 146C. Die erste Batterieverwaltungssystemschaltung 146A ist elektrisch mit den Batteriezellen 122 des ersten Batteriemoduls 142A verbunden. Die zweite Batterieverwaltungssystemschaltung 146B ist elektrisch mit den Batteriezellen 122 des zweiten Batteriemoduls 142B verbunden. Die dritte Batterieverwaltungssystemschaltung 146C ist elektrisch mit den Batteriezellen 122 des dritten Batteriemoduls 142C verbunden. Die erste Batterieverwaltungssystemschaltung 146A, die zweite Batterieverwaltungssystemschaltung 146B und die dritte Batterieverwaltungssystemschaltung 146C können Überwachungsschaltungen umfassen, zum Beispiel analoge Frontends (AFEs), digitale Frontends (DFEs) oder dergleichen, die jede Batteriezelle 122 einzeln überwachen. Jede Batterieverwaltungssystemschaltung 146 kann mehrere Überwachungsschaltungen umfassen, zum Beispiel eine Überwachungsschaltung pro Strang von Batteriezellen 122.
Eine erste Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen 122, beispielsweise die Gruppe der Batteriezellen 122 des ersten Batteriemoduls 142A, sind elektrisch zwischen den positiven Stromanschluss 138 und einen ersten Anschluss 148 geschaltet. Eine zweite Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen 122, beispielsweise die Gruppe der Batteriezellen 122 des zweiten Batteriemoduls 142B, sind elektrisch zwischen einen zweiten Anschluss 150 und einen dritten Anschluss 152 geschaltet. Eine dritte Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen 122, beispielsweise die Gruppe der Batteriezellen 122 des dritten Batteriemoduls 142C, sind elektrisch zwischen einen vierten Anschluss 154 und den negativen Stromanschluss 140 geschaltet. Ein erster Leiter 156 kann den ersten Anschluss 148 und den zweiten Anschluss 150 selektiv verbinden, um das erste Batteriemodul 142A und das zweite Batteriemodul 142B in Reihe zu schalten. Ein zweiter Leiter 158 kann den dritten Anschluss 152 und den vierten Anschluss 154 selektiv verbinden, um das zweite Batteriemodul 142B und das dritte Batteriemodul 142C in Reihe zu schalten. In einigen Ausführungsformen arbeiten der erste Leiter 156 und der zweite Leiter 158 zusammen, um das erste Batteriemodul 142A, das zweite Batteriemodul 142B und das dritte Batteriemodul 142C miteinander in Reihe zu schalten. Wie in 9 gezeigt, sind der erste Leiter 156 und der zweite Leiter 158 vollständig innerhalb des Kerngehäuses 114 bereitgestellt. Ähnlich wie der Leiter 130 von 6A-7B können der erste Leiter 156 und der zweite Leiter 158 derart an dem ersten Gehäuseteil 116 montiert sein, dass der erste Leiter 156 und der zweite Leiter 158 die Batteriemodule 142A-142C trennen, wenn der erste Gehäuseteil 116 von dem zweiten Gehäuseteil 118 getrennt ist.
10 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Batteriekerns 110. Das in 10 dargestellte Beispiel ist dem Beispiel in 8A und 8B ähnlich, wobei hier jedoch ein Leiter 160, der die Batteriemodule 124A und 124B verbindet, außerhalb des Kerngehäuses 114 bereitgestellt ist. Der Leiter 160 kann beispielsweise in einem separaten berührungssicheren Gehäuse bereitgestellt sein. Zum Verbinden und Trennen der Batteriemodule 124A und 124B kann ein mechanischer Schalter bereitgestellt sein, der außerhalb des berührungssicheren Gehäuses zugänglich ist
11 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Stromversorgung 100. Im dargestellten Beispiel umfasst der Batteriekern 110 die Batteriemodule 124A und 124B, und die anderen elektronischen Komponenten, beispielsweise ein Wechselrichter, ein Niederspannungsstromversorgung, einen Abwärtswandler, eine Mensch-Maschine-Schnittstelle und dergleichen, sind in dem Elektronikmodul 112 bereitgestellt. Wie in 11 gezeigt, ist zusätzlich zu dem Leiter 130 ein Wartungstrennschalter 162 bereitgestellt. Der Wartungstrennschalter 162 kann einen elektrischen Schalter (z. B. einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor [MOSFET]) oder einen mechanischen Schalter (z. B. ein Relais, einen Einschalter oder dergleichen) umfassen. In einigen Ausführungsformen ist der Wartungstrennschalter 162 mit der negativen Stromleitung des Batteriekerns 110 verbunden, wie in 11 gezeigt. In anderen Ausführungsformen ist der Wartungstrennschalter 162 mit der positiven Stromleitung des Batteriekerns 110 verbunden. Der Wartungstrennschalter 162 gestattet es, den Batteriekern 110 bei einer Wartung der Stromversorgung 100 elektrisch von dem Elektronikmodul 112 zu trennen. In einigen Ausführungsformen stellt der Wartungstrennschalter 162 Redundanz für den Leiter 130 bereit, um sicherzustellen, dass der Batteriekern 110 getrennt ist.
12 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Stromversorgung 100. Im dargestellten Beispiel umfasst die Stromversorgung 100 den Batteriekern 110, ein Kernladegerät 164, einen Wechselrichter 166 und eine USB-Steckdose 168. Der Batteriekern 110 umfasst die Batteriemodule 124A und 124B sowie das Batterieverwaltungssystem 134. Der Batteriekern 110 kann den Leiter 130 zum selektiven Verbinden der Batteriemodule 124 umfassen oder nicht. Der Batteriekern 110 ist über mit einer Schutzart (IP - Ingress Protection) ausgeführte Steckverbinder 170 (z. B. Steckverbinder gemäß IP64) mit dem Kernladegerät 164, dem Wechselrichter 166 und der USB-Steckdose 168 verbunden. Die mit IP ausgeführten Steckverbinder 170 sind beispielsweise abgeschirmte Steckverbinder.
In einigen Ausführungsformen ist der Batteriekern 110 möglicherweise nicht für die Wartung ausgelegt. Das heißt, das Kerngehäuse 114 wird zur Wartung der Batteriemodule 124 nicht entfernt. In diesen Ausführungsformen ist der Leiter 130 möglicherweise nicht erforderlich oder ist entsprechend modifiziert. 13A und 13B veranschaulichen ein Beispiel eines Montageprozesses eines nicht wartbaren Batteriekerns 110. Der Montageprozess umfasst das mechanische Befestigen der Batteriemodule 124A und 124B aneinander ohne elektrisches Verbinden der Batteriemodule 124A und 124B. Die mechanisch verbundenen Batteriemodule 124A und 124B werden in dem zweiten Gehäuseteil 118 platziert. Der positive Stromanschluss 138 wird mit dem ersten Batteriemodul 124A verbunden und der negative die Stromanschluss 140 wird mit dem zweiten Batteriemodul 124B verbunden (wie in 13A gezeigt). Eine Sammelschiene 172 wird verwendet, um die endgültige elektrische Verbindung zwischen den Batteriemodulen 124A und 124B herzustellen (wie in 13B gezeigt). Der Batteriekern 110 ist berührungssicher, bis die endgültige elektrische Verbindung zwischen den Batteriemodulen 124A und 124B hergestellt ist Der erste Gehäuseteil 116 wird dann an dem zweiten Gehäuseteil 118 befestigt.
14 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Batteriekerns 110. Das in 14 dargestellte Beispiel ist dem in 8A und 8B dargestellten Beispiel ähnlich, wobei hier jedoch ein hochimpedanter Spurenschalter 174 den Leiter 130 ersetzt. Der hochimpedante Spurenschalter 174 ist derart zwischen den ersten Gehäuseteil 116 und den zweiten Gehäuseteil 118 geschaltet, dass durch Trennen des ersten Gehäuseteils 116 von dem zweiten Gehäuseteil 118 die Spuren des hochimpedanten Spurenschalters 174 unterbrochen werden und dadurch die elektrische Verbindung zwischen den Batteriemodulen 124A und 124B unterbrochen wird.
15-19 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel eines Batteriekerns 210. Der Batteriekern 210 ist dem oben unter Bezugnahme auf 3-5 beschriebenen Batteriekern 110 ähnlich, und es werden gleiche Bezugszeichen zum Identifizieren gleicher Komponenten verwendet und auf die Beschreibung der gleichen Komponenten wird hier der Kürze halber verzichtet. Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen hinsichtlich des Batteriekerns 110 sind mit den Ausführungsformen des Batteriekerns 210 austauschbar. Im dargestellten Beispiel ist der erste Gehäuseteil 116 (z. B. ein oberer Gehäuseteil) mittels einer Scharnierverbindung 214 (siehe 17) derart an dem zweiten Gehäuseteil 118 (z. B. einem unteren Gehäuseteil) befestigt, dass der erste Gehäuseteil 116 teilweise von dem zweiten Gehäuseteil 118 trennbar ist. Der erste Gehäuseteil 116 ist um die Scharnierverbindung 214 schwenkbar, wodurch beispielsweise ein Schwenkbereich von 180 Grad um die Scharnierverbindung 214 ermöglicht wird. In einigen Ausführungsformen kann ein anderer Schwenkbereich zwischen dem ersten Gehäuseteil 116 und dem zweiten Gehäuseteil 118 bereitgestellt sein.
Die Scharnierverbindung 214 ist auf einer ersten Seite 218 des Kerngehäuses 114 bereitgestellt. Die positive Stromanschluss (B+) 138 (z. B. ein globaler positiver Anschluss) und die negative Stromanschluss (B-) 140 (z. B. ein globaler negativer Anschluss) können ebenfalls auf der ersten Seite 218 bereitgestellt sein. Das erste Batteriemodul 124A und das zweite Batteriemodul 124B sind derart in dem Kerngehäuse 114 angeordnet, dass der erste Anschluss 126 und der zweite Anschluss 128 auf einer zweiten Seite 222 des Kerngehäuses 114 gegenüber der ersten Seite 218 bereitgestellt sind. Im dargestellten Beispiel sind der erste Anschluss 126 (z. B. ein erster leitfähiger Montageansatz) und der zweite Anschluss 128 (z. B. ein zweiter leitfähiger Montageansatz) als leitfähige Montageansätze implementiert.
Der erste Anschluss 126 und der zweite Anschluss 128 nehmen ein erstes leitfähiges Befestigungselement 226 bzw. ein zweites leitfähiges Befestigungselement 230 auf. Das erste leitfähige Befestigungselement 226 und das zweite leitfähige Befestigungselement 230 befestigen das erste Batteriemodul 124A einschließlich des ersten Anschlusses 126 und das zweite Batteriemodul 124B einschließlich des zweiten Anschlusses 128 an dem ersten Gehäuseteil 116 und einem Leiter 234. Der erste Gehäuseteil 116 und der Leiter 234 umfassen Öffnungen, die zur Aufnahme der leitfähigen Befestigungselemente 226, 230 dimensioniert sind. Der Leiter 234 kann den oben beschriebenen Leitern 130, 156, 158, 160 ähnlich sein und ist auf der zweiten Seite 222 des Kerngehäuses 114 bereitgestellt. Es wird eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Batteriemodul 124A und dem zweiten Batteriemodul 124B durch den ersten Anschluss 126 (z. B. den ersten leitfähigen Montageansatz), das erste leitfähige Befestigungselement 226, den Leiter 234, das zweite leitfähige Befestigungselement 230 und den zweiten Anschluss 128 (z. B. den zweiten leitfähigen Montageansatz) gebildet. Das oben beschriebene Verbindungsschema verhindert, dass der erste Gehäuseteil 116 teilweise oder vollständig von dem zweiten Gehäuseteil 118 getrennt wird, ohne dass zuerst das erste Batteriemodul 124A und das zweite Batteriemodul 124B getrennt werden. Das heißt, durch die oben beschriebene mechanische und elektrische Kopplung kann der Batteriekern 210 berührungssicher gemacht werden, bevor auf die Batteriemodule 124 zugegriffen werden kann. Darüber hinaus würde der Batteriekern 210 vor der Installation des ersten Gehäuseteils 116 an dem zweiten Gehäuseteil 118 bei allen Montageschritten unter dem berührungssicheren Potenzial (z. B. 60 Volt) liegen.
Unter Bezugnahme auf 18 umfasst der erste Gehäuseteil 116 eine Leitertasche 238, die durch einen vertieften Abschnitt auf der zweiten Seite 222 des ersten Gehäuseteils 116 gebildet ist. Die leitfähigen Befestigungselemente 226, 230 und der Leiter 234 sind in der Leitertasche 238 aufgenommen. Unter Bezugnahme auf 19 kann eine Abdeckplatte 242 über der Leitertasche 238 bereitgestellt sein. Im dargestellten Beispiel kann die Abdeckplatte 242 mittels Befestigungselementen 246, die in den Montageansätzen 250 der Leitertasche 238 aufgenommen werden, an der Leitertasche 238 befestigt werden. Die Abdeckplatte 242 kann derart an der Leitertasche 238 befestigt sein, dass die Abdeckplatte 242 Schutz vor Eindringen von Fremdkörpern sowie Spannungsisolation für den Leiter 234 bietet. In anderen Beispielen kann ein anderes Verbindungsschema verwendet werden, um die Abdeckplatte 242 physisch mit der Leitertasche 238 zu verbinden. In einigen Ausführungsformen sind die Leitertasche 238 und die Abdeckplatte 242 möglicherweise nicht bereitgestellt.
Somit stellen hier beschriebene Ausführungsformen unter anderem einen berührungssicheren Stromversorgungskern bereit. In den folgenden Ansprüchen werden verschiedene Merkmale und Vorteile angeführt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 63402131 [0001]

Claims

Batteriekern für eine Stromquelle, umfassend: ein Kerngehäuse mit einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil, die zusammen einen Hohlraum bilden, wobei der erste Gehäuseteil von dem zweiten Gehäuseteil getrennt werden kann, um Zugang zum Hohlraum zu erhalten; mehrere innerhalb des Hohlraums aufgenommene Batteriezellen, wobei die mehreren Batteriezellen in ein erstes Batteriemodul mit einer ersten Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen und ein zweites Batteriemodul mit einer zweiten Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen unterteilt ist, die erste Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen in einer Reihen-Parallel-Konfiguration verbunden sind und die zweite Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen in einer Reihen-Parallel-Konfiguration verbunden sind; und einen Leiter, der mechanisch und elektrisch einen ersten Anschluss des ersten Batteriemoduls und einen zweiten Anschluss des zweiten Batteriemoduls verbindet, wodurch das erste Batteriemodul mit dem zweiten Batteriemodul in Reihe geschaltet wird.
Batteriekern nach Anspruch 1, wobei der Leiter an dem ersten Gehäuseteil montiert ist und wobei der Leiter mechanisch und elektrisch von dem ersten Anschluss und/oder dem zweiten Anschluss getrennt ist, wenn der erste Gehäuseteil von dem zweiten Gehäuseteil getrennt ist.
Batteriekern nach Anspruch 1, wobei das erste Batteriemodul dazu ausgelegt ist, eine Spannung von weniger als 60 Volt (V) zu erzeugen, und das zweite Batteriemodul dazu ausgelegt ist, eine Spannung von weniger als 60 V zu erzeugen.
Batteriekern nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen positiven Stromanschluss und einen negativen Stromanschluss zur Übertragung von Strom aus den mehreren Batteriezellen, wobei die erste Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen elektrisch zwischen den positiven Stromanschluss und den ersten Anschluss geschaltet ist und die zweite Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen elektrisch zwischen den zweiten Anschluss und den negativen Stromanschluss geschaltet ist.
Batteriekern nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen mechanischen Schalter, der mit dem Leiter verbunden ist und außerhalb des Hohlraums zugänglich ist, wobei eine Betätigung des mechanischen Schalters den Leiter zwischen einer ersten Position, in der der Leiter mit dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss verbunden ist, und einer zweiten Position, in der der Leiter von dem ersten und/oder dem zweiten Anschluss getrennt ist, bewegt.
Batteriekern nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein erstes Batterieverwaltungssystem, das mit dem ersten Batteriemodul verbunden ist; und ein zweites Batterieverwaltungssystem, das mit dem zweiten Batteriemodul verbunden ist.
Batteriekern nach Anspruch 1, wobei der Leiter eine Sicherung umfasst.
Batteriekern nach Anspruch 1, wobei der Leiter an einer Außenseite des Kerngehäuses bereitgestellt ist.
Batteriekern nach Anspruch 8, wobei der Leiter mit einem ersten leitfähigen Befestigungselement an dem ersten Anschluss befestigt ist und mit einem zweiten leitfähigen Befestigungselement an dem zweiten Anschluss befestigt ist, wobei das erste leitfähige Befestigungselement und das zweite leitfähige Befestigungselement den Leiter so am Kerngehäuse befestigen, dass der erste Gehäuseteil nicht von dem zweiten Gehäuseteil getrennt werden kann, ohne das erste Batteriemodul und das zweite Batteriemodul elektrisch zu trennen.
Batteriekern nach Anspruch 9, wobei der erste Gehäuseteil eine Leitertasche umfasst, die durch einen vertieften Abschnitt gebildet wird, wobei das erste leitfähige Befestigungselement, das zweite leitfähige Befestigungselement und der Leiter innerhalb der Leitertasche aufgenommen sind und wobei eine Abdeckplatte an der Leitertasche befestigt ist und dem Leiter Schutz vor Eindringen von Fremdkörpern und Spannungsisolation bereitstellt.
Batteriekern nach Anspruch 1, wobei der Leiter einen hochimpedanten Spurenschalter umfasst.
Batteriebetriebene tragbare Stromquelle, umfassend: ein Gehäuse; eine Stromschnittstelle an dem Gehäuse mit einem Wechselstrom(AC)-Leistungsausgang; ein Batteriekern in dem Gehäuse, wobei der Batteriekern Folgendes umfasst: ein Kerngehäuse mit einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil, die zusammen einen Hohlraum bilden, wobei der erste Gehäuseteil von dem zweiten Gehäuseteil getrennt werden kann, um Zugang zum Hohlraum zu erhalten; und mehrere innerhalb des Hohlraums aufgenommene Batteriezellen, wobei die mehreren Batteriezellen in ein erstes Batteriemodul mit einer ersten Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen und ein zweites Batteriemodul mit einer zweiten Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen unterteilt ist, die erste Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen in einer Reihen-Parallel-Konfiguration verbunden sind und die zweite Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen in einer Reihen-Parallel-Konfiguration verbunden sind; einen Leiter, der mechanisch und elektrisch einen ersten Anschluss des ersten Batteriemoduls und einen zweiten Anschluss des zweiten Batteriemoduls verbindet, wodurch das erste Batteriemodul mit dem zweiten Batteriemodul in Reihe geschaltet wird; und ein Elektronikmodul in dem Gehäuse und außerhalb des Batteriekerns, wobei das Elektronikmodul einen Wechselrichter zur Umwandlung von Gleichstrom(DC)-Leistung von dem Batteriekern in AC-Leistung, die der Stromschnittstelle bereitgestellt wird, umfasst.
Batteriebetriebene tragbare Stromquelle nach Anspruch 12, ferner umfassend: einen Wartungstrennschalter, der auf einem Strompfad zwischen dem Batteriekern und dem Elektronikmodul bereitgestellt ist, wobei der Wartungstrennschalter außerhalb des Batteriekerns bereitgestellt ist und dazu ausgelegt ist, den Batteriekern bei einer Wartung der batteriebetriebenen tragbaren Stromquelle von dem Elektronikmodul zu trennen.
Batteriebetriebene tragbare Stromquelle nach Anspruch 12, ferner umfassend: zum Schutz vor Eindringen von Fremdkörpern ausgelegte Steckverbinder, die zum Verbinden des Batteriekerns mit dem Elektronikmodul ausgelegt sind.
Batteriekern für eine Stromquelle, umfassend: ein Kerngehäuse mit einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil, die zusammen einen Hohlraum bilden, wobei der erste Gehäuseteil von dem zweiten Gehäuseteil getrennt werden kann, um Zugang zum Hohlraum zu erhalten; mehrere Batteriezellen, die innerhalb des Hohlraums aufgenommen sind, wobei die mehreren Batteriezellen in eine erste Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen und eine zweite Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen unterteilt sind; und einen Leiter, ausgelegt zum Verbinden eines ersten Anschlusses der ersten Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen und eines zweiten Anschlusses der zweiten Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen, wodurch die erste Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen mit der zweiten Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen in Reihe geschaltet wird, wobei der Leiter an einer Außenseite des Kerngehäuses bereitgestellt ist.
Batteriekern nach Anspruch 15, wobei die erste Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen dazu ausgelegt ist, eine Spannung von weniger als 60 Volt (V) zu erzeugen, und die zweite Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen dazu ausgelegt ist, eine Spannung von weniger als 60 V zu erzeugen.
Batteriekern nach Anspruch 15, ferner umfassend: einen positiven Stromanschluss und einen negativen Stromanschluss zur Übertragung von Strom aus den mehreren Batteriezellen, wobei die erste Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen elektrisch zwischen den positiven Stromanschluss und den ersten Anschluss geschaltet ist und die zweite Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen elektrisch zwischen den zweiten Anschluss und den negativen Stromanschluss geschaltet ist.
Batteriekern nach Anspruch 15, ferner umfassend: ein erstes Batterieverwaltungssystem, das mit der ersten Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen verbunden ist; und ein zweites Batterieverwaltungssystem, das mit der zweiten Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen verbunden ist.
Batteriekern nach Anspruch 15, wobei der Leiter mit einem ersten leitfähigen Befestigungselement an dem ersten Anschluss befestigt ist und mit einem zweiten leitfähigen Befestigungselement an dem zweiten Anschluss befestigt ist, wobei das erste leitfähige Befestigungselement und das zweite leitfähige Befestigungselement den Leiter so am Kerngehäuse befestigen, dass der erste Gehäuseteil nicht von dem zweiten Gehäuseteil getrennt werden kann, ohne die erste Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen und die zweite Gruppe miteinander verbundener Batteriezellen elektrisch zu trennen.
Batteriekern nach Anspruch 19, wobei der erste Gehäuseteil eine Leitertasche umfasst, die durch einen vertieften Abschnitt gebildet wird, wobei das erste leitfähige Befestigungselement, das zweite leitfähige Befestigungselement und der Leiter innerhalb der Leitertasche aufgenommen sind und wobei eine Abdeckplatte an der Leitertasche befestigt ist und dem Leiter Schutz vor Eindringen von Fremdkörpern und Spannungsisolation bereitstellt.