WO2023046724A1 - Batteriesystem und verfahren zum betrieb des solchen sowie fahrzeug - Google Patents

Batteriesystem und verfahren zum betrieb des solchen sowie fahrzeug Download PDF

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WO2023046724A1
WO2023046724A1 PCT/EP2022/076172 EP2022076172W WO2023046724A1 WO 2023046724 A1 WO2023046724 A1 WO 2023046724A1 EP 2022076172 W EP2022076172 W EP 2022076172W WO 2023046724 A1 WO2023046724 A1 WO 2023046724A1
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connecting element
battery module
battery system
battery
magnetic
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PCT/EP2022/076172
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English (en)
French (fr)
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Carsten Deringer
Markus Zink
Alexander Goerzen
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/46—Accumulators structurally combined with charging apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention is based on a battery system according to the species of the independent claim.
  • the present invention also relates to a vehicle and a method for operating the battery system.
  • a battery module has a plurality of individual battery cells, each of which has a positive voltage tap and a negative voltage tap, the respective voltage taps being electrically conductive for an electrically conductive serial and/or parallel connection of the plurality of battery cells to one another are connected to each other and can thus be interconnected to form the battery module.
  • the battery cells can each have a first voltage tap, in particular a positive voltage tap, and a second voltage tap, in particular a negative voltage tap, which are electrically conductively connected to one another by means of cell connectors, so that an electrically serial and/or parallel connection is formed.
  • Battery modules, for their part are also connected together to form batteries or entire battery systems.
  • the battery cells are designed as lithium-ion battery cells. Comparably high energy densities can be achieved with such lithium-ion battery cells, which allows a more compact design of the battery.
  • Such batteries can therefore also be designed to be portable and, in particular, for applications in vehicles such as eBikes or light electric vehicles. hides (LeVs) are used. This has a number of advantages, such as replacing an empty battery with a full one more quickly at a changing station or charging the battery overnight at home more conveniently, especially if there is no separate garage for the vehicle.
  • a battery system with the features of the independent claim offers the advantage that a mechanical fastening of a battery module in a battery module receptacle of the battery system can be formed in a simple manner.
  • the battery module can be accommodated mechanically and also electrically at the same time by means of a magnetic connection.
  • a battery system comprising a battery module and a battery module receptacle
  • the battery module can comprise a plurality of battery cells which are electrically conductively connected to one another in series and/or in parallel.
  • the battery module can be electrically and mechanically reversibly accommodated in or on the battery module receptacle.
  • the battery module receptacle has a first connecting element and the battery module has a second connecting element.
  • a magnetic connection can be formed between the first connecting element and the second connecting element for a reversible mounting of the battery module in or on the battery module mounting.
  • the formation of the magnetic connection between the first connecting element and the second connecting element means that the battery module is mechanically accommodated on the battery module receptacle or mechanically accommodated in the battery module receptacle.
  • a magnet usually has two magnetic poles.
  • a magnet has a first magnetic pole, such as a magnetic north pole, and a second magnetic pole, such as a magnetic south pole.
  • first connecting element and/or the second connecting element are designed as a permanent magnet and/or as an electric magnet.
  • a permanent magnet has the two magnetic poles permanently.
  • An electric magnet has the two magnetic poles for a limited period of time.
  • an electric magnet comprises a coil through which electric current flows, as a result of which the two magnetic poles are induced.
  • the electric magnet which can be limited in time, can increase the strength of the permanent magnet, for example for a limited time.
  • first connecting element and/or the second connecting element are made of a metallic material.
  • first connecting element and/or the second connecting element are designed as a metal plate.
  • first connecting element or the second connecting element can be designed as a magnet, such as a permanent magnet and/or electric magnet.
  • the magnet of the first connecting element or of the second connecting element can be magnetically connected to the metallic material of the second connecting element or of the first connecting element.
  • the first connecting element can be designed as a magnet and the second connecting element can be designed as a metallic plate.
  • the first connecting element can be designed as a metal plate and the second connecting element can be designed as a magnet.
  • a contact surface of the first connecting element has a first magnetic polarity and if a contact surface of the second connecting element has a second magnetic polarity.
  • the first magnetic polarity and the second magnetic polarity are different.
  • the contact surface of the first connection element of the battery module receptacle can be designed as a magnetic north pole and the contact surface of the second connection element of the battery module can be designed as a magnetic south pole.
  • the contact surface of the first connection element of the battery module receptacle can be designed as a magnetic south pole and the contact surface of the second connection element of the battery module can be designed as a magnetic north pole.
  • an electric current caused by an applied voltage of the battery module forms an electric magnet of the first connecting element and/or the second connecting element.
  • the electric current can be reversed in such a way that in a first direction of the electric current the first connecting element and the second connecting element are attracting and that in a second direction of the electric current the first connecting element and the second connecting element are repulsive.
  • This offers the particular advantage that, in order to accommodate the battery module in the battery module receptacle, the electric current can flow in a targeted manner in the first direction, so that a defined magnetic attraction can be formed between the first connecting element and the second connecting element, as a result of which the battery module can be accommodated in the battery module receptacle can.
  • this offers the particular advantage that, to remove the battery module from the battery module receptacle, the electric current can flow in a targeted manner in the second direction, so that a defined magnetic repulsion can be formed between the first connecting element and the second connecting element, as a result of which the battery module is removed from the battery module receptacle can be.
  • the magnetic repulsion can also support removal, for example by lifting the battery module in or on the battery module receptacle, which supports the user and improves the overall ergonomics of the battery module user can be improved.
  • this means that when the battery module is removed from the battery module receptacle, a repelling magnetic polarity can be generated between the first connecting element and the second connecting element by reversing the electric current.
  • the magnetic connection formed between the first connecting element and the second connecting element can also be used as an anti-theft device, so that the battery module is protected against unintentional removal.
  • the battery system has a control unit which is designed to regulate the direction of the electric current.
  • the control unit can be reversed, for example, by a user by hand, by key or by security code. It is also possible to operate the control unit via an app.
  • the control unit can also switch the electric current on or off, so that a magnetic connection can be switched on or off.
  • the anti-theft device can be activated in this way.
  • the battery module receptacle includes a first electrical contact which can be electrically connected to a first voltage tap of the battery module, and the battery module receptacle has a second electrical contact which can be electrically connected to a second voltage tap of the battery module.
  • the first voltage tap and the second voltage tap can be rigid and the first electrical contact and the second electrical contact can be flexible.
  • the first voltage tap and the second voltage tap can be flexible and the first electrical contact and the second electrical contact can be rigid.
  • the battery module receptacle also includes an electronic contact which can be connected to a signal connection of the battery module.
  • the battery system is a battery system of an electrically driven vehicle, such as a two-wheeler in particular.
  • the battery system can be part of a vehicle frame or a seat.
  • the battery system can also be a battery system of a charging station.
  • the battery system of a charging station can be designed in particular to be self-sufficient, i.e. independent of a vehicle.
  • the subject matter of the present invention is also an electrically driven vehicle with a battery system just described.
  • the subject matter of the present invention is also a method for operating a battery system just described.
  • a magnetic connection is formed between the first connecting element and the second connecting element for a reversible mounting of the battery module in or on the battery module mounting, or a magnetic connection between the first connecting element and the second connecting element is separated for removing the battery module from or from the battery module mounting .
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a battery system according to the invention
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a battery system according to the invention
  • FIG. 3 shows a third exemplary embodiment of a battery system according to the invention.
  • Figure 1 shows a first exemplary embodiment of a battery system 1 according to the invention.
  • the battery system 1 comprises a battery module 2 and a battery module holder 3.
  • the battery module 2 can be electrically and mechanically reversibly accommodated in or on the battery module receptacle 3 .
  • the battery module receptacle 3 has a first connecting element 4 and the battery module 2 has a second connecting element 5 .
  • the first connecting element 4 is designed as a permanent magnet 7, which permanently has a first magnetic pole 71, such as in particular a magnetic north pole, and which permanently has a second magnetic pole 72, such as in particular a magnetic south pole.
  • the second connecting element 5 is designed as an electric magnet 8, which has a first magnetic pole 81, such as in particular a magnetic north pole, which can be limited in time, and which has a second magnetic pole 82, such as in particular a magnetic south pole, which can be limited in time.
  • a magnetic connection 6 can be formed between the first connecting element 4 and the second connecting element 5 for a reversible mounting of the battery module 2 in or on the battery module mounting 3 .
  • the magnetic connection 6 is characterized by arrows.
  • a contact surface 40 of the first connecting element 4 has a first magnetic polarity 71 and a contact surface 50 of the second connecting element has a second magnetic polarity 82 .
  • the magnetic poles can of course also be reversed, so that a magnetic south pole 72 of the first connecting element 4 and a magnetic north pole 81 of the second connecting element 5 are arranged in a magnetically attractive manner.
  • the electric current 9 can be reversed in such a way that in a first direction of the electric current 9, which is shown in FIG. 1, the first connecting element 4 and the second connecting element 5 are designed to be attractive. Furthermore, in the case of a second direction of the electric current 9, not shown in FIG. 1, the first connecting element 4 and the second connecting element 5 are designed to be repellent. Furthermore, the battery system 1 has a control unit 10 which is designed to regulate the direction of the electric current 9 .
  • the battery module receptacle 3 also has a first electrical contact 13 which can be electrically connected to a first voltage tap 12 of the battery module 2 and a second electrical contact 15 which can be electrically connected to a second voltage tap 14 of the battery module 2 .
  • the battery module receptacle 3 has an electronic contact 17 which can be connected to a signal connection 16 of the battery module 2 .
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a battery system 1 according to the invention.
  • the second embodiment of the battery system 1 according to the invention shown in FIG. 2 differs from the first embodiment of the battery system 1 according to the invention shown in FIG.
  • Figure 3 shows a third exemplary embodiment of a battery system 1 according to the invention.
  • the third embodiment of the battery system 1 according to the invention shown in Figure 3 differs from the first and second embodiments of the battery system 1 according to the invention shown in Figures 1 and 2 in that the second connecting element 4 consists only of a metallic material 10 and in particular as a metallic plate 100 is trained. As a result, a force F is required to remove the battery module 2 .

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem umfassend ein Batteriemodul (2) und eine Batteriemodulaufnahme (3), in oder an welcher das Batteriemodul (2) elektrisch und mechanisch reversibel aufnehmbar ist, wobei zur Ausbildung einer elektrischen und mechanischen Verbindung die Batteriemodulaufnahme (3) ein erstes Verbindungselement (4) aufweist und das Batteriemodul (2) ein zweites Verbindungselement (5) aufweist, wobei zu einer reversibel ausgebildeten Aufnahme des Batteriemoduls (2) in oder an der Batteriemodulaufnahme (3) eine magnetische Verbindung (6) zwischen dem ersten Verbindungselement (4) und dem zweiten Verbindungselement (5) ausbildbar ist.

Description

Beschreibung
Titel
Batteriesystem und Verfahren zum Betrieb des solchen sowie Fahrzeug
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Batteriesystem nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Betrieb des Batteriesystems.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass ein Batteriemodul eine Mehrzahl an einzelnen Batteriezellen aufweist, welche jeweils einen positiven Spannungsabgriff und einen negativen Spannungsabgriff aufweisen, wobei zu einer elektrisch leitenden seriellen und/oder parallelen Verbindung der Mehrzahl an Batteriezellen untereinander die jeweiligen Spannungsabgriffe elektrisch leitend miteinander verbunden werden und somit zu dem Batteriemodul zusammengeschaltet werden können. Insbesondere können die Batteriezellen jeweils einen ersten Spannungsabgriff, insbesondere einen positiven Spannungsabgriff, und einen zweiten Spannungsabgriff, insbesondere einen negativen Spannungsabgriff, aufweisen, die miteinander mittels Zellverbindern elektrisch leitend verbunden sind, sodass eine elektrisch serielle und/oder parallele Verschaltung ausgebildet ist. Batteriemodule ihrerseits werden ferner zu Batterien bzw. zu gesamten Batteriesystemen zusammengeschaltet.
Insbesondere sind die Batteriezellen dabei als Lithium-Ionen-Batteriezellen ausgebildet. Mit solchen Lithium-Ionen-Batteriezellen können vergleichbar hohe Energiedichten erreicht werden, die eine kompaktere Bauweise der Batterie erlauben. Somit können solche Batterien auch tragbar gestaltet werden und insbesondere für Anwendungen in Fahrzeugen wie z.B. eBikes oder Light electric Ve- hides (LeVs) genutzt werden. Dies bringt einige Vorteile mit sich wie z.B. der schnellere Austausch einer leeren Batterie gegen eine volle in einer Wechselstation oder das komfortablere Laden der Batterie über Nacht zu Hause, wenn insbesondere keine eigene Garage für das Fahrzeug vorhanden ist.
Stand der Technik sind bspw. US 2010 / 0 112 843 und US 2013 / 0 269 261.
Offenbarung der Erfindung
Ein Batteriesystem mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs bietet den Vorteil, dass auf einfache Weise eine mechanische Befestigung eines Batteriemoduls in einer Batteriemodulaufnahme des Batteriesystems ausgebildet werden kann. Insbesondere kann mittels einer magnetischen Verbindung das Batteriemodul gleichzeitig mechanisch und des Weiteren auch elektrisch aufgenommen werden.
Dazu wird ein Batteriesystem umfassend ein Batteriemodul und eine Batteriemodulaufnahme zur Verfügung gestellt. Insbesondere kann das Batteriemodul eine Mehrzahl an elektrisch leitend seriell und/oder parallel miteinander verbundenen Batteriezellen umfassen. In oder an der Batteriemodulaufnahme ist das Batteriemodul elektrisch und mechanisch reversibel aufnehmbar. Dabei weist zur Ausbildung einer elektrischen und mechanischen Verbindung die Batteriemodulaufnahme ein erstes Verbindungselement auf und weist das Batteriemodul ein zweites Verbindungselement auf. Erfindungsgemäß ist zu einer reversibel ausgebildeten Aufnahme des Batteriemoduls in oder an der Batteriemodulaufnahme eine magnetische Verbindung zwischen dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement ausbildbar.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass durch die Ausbildung der magnetischen Verbindung zwischen dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement das Batteriemodul an der Batteriemodulaufnahme mechanisch aufgenommen ist bzw. in der Batteriemodulaufnahme mechanisch aufgenommen ist.
Weiterhin sei an dieser Stelle angemerkt, dass ein Magnet üblicherweise zwei magnetische Pole aufweist. Insbesondere weist ein Magnet dabei einen ersten magnetischen Pol, wie einen magnetischen Nordpol, und einen zweiten magnetischen Pol, wie einen magnetischen Südpol auf. Es ist zweckmäßig, wenn das erste Verbindungselement und/oder das zweite Verbindungselement als permanenter Magnet und/oder als elektrischer Magnet ausgebildet sind. Ein permanenter Magnet weist dabei dauerhaft die zwei magnetischen Pole auf. Ein elektrischer Magnet weist dabei zeitlich begrenzbar die zwei magnetischen Pole auf. Insbesondere umfasst ein elektrischer Magnet eine von elektrischem Strom durchflossene Spule, wodurch die zwei magnetischen Pole induziert werden.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass es auch zweckmäßig sein kann, einen permanenten Magneten und einen elektrischen Magneten zu kombinieren. Insbesondere kann der zeitlich begrenzbar elektrische Magnet die Stärke des permanenten Magneten bspw. zeitlich begrenzt erhöhen.
Ferner ist es auch zweckmäßig, wenn das erste Verbindungselement und/oder das zweite Verbindungselement aus einem metallischen Material ausgebildet sind. Insbesondere sind das erste Verbindungselement und/oder das zweite Verbindungselement als metallische Platte ausgebildet. Dies bietet den besonderen Vorteil, dass mittels des metallischen Materials eine zuverlässige magnetische Verbindung ausgebildet werden kann. Weiterhin ist es hierbei auch möglich, dass lediglich das erste Verbindungselement oder das zweite Verbindungselement als Magnet, wie beispielsweise als permanenter Magnet und/oder elektrischer Magnet, ausgebildet sein kann. Hierbei kann der Magnet des ersten Verbindungselements oder des zweiten Verbindungselements an dem metallischen Material des zweiten Verbindungselements bzw. des ersten Verbindungselements magnetisch angebunden werden. Insbesondere kann das erste Verbindungselement als Magnet ausgebildet sein und das zweite Verbindungselement als metallische Platte ausgebildet sein. Weiterhin kann insbesondere das erste Verbindungselement als metallische Platte ausgebildet sein und das zweite Verbindungselement als Magnet ausgebildet sein.
Von Vorteil ist es insbesondere, wenn eine Kontaktfläche des ersten Verbindungselements eine erste magnetische Polung aufweist und wenn eine Kontaktfläche des zweiten Verbindungselements eine zweite magnetische Polung aufweist. Die erste magnetische Polung und die zweite magnetische Polung sind dabei unterschiedlich. Beispielsweise kann die Kontaktfläche des ersten Verbindungselements der Batteriemodulaufnahme als ein magnetischer Nordpol ausgebildet sein und kann die Kontaktfläche des zweiten Verbindungselements des Batteriemoduls als ein magnetischer Südpol ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Kontaktfläche des ersten Verbindungselements der Batteriemodulaufnahme als ein magnetischer Südpol ausgebildet sein und kann die Kontaktfläche des zweiten Verbindungselements des Batteriemoduls als ein magnetischer Nordpol ausgebildet sein.
Bevorzugt ist es, wenn bspw. ein durch eine anliegende Spannung des Batteriemoduls bewirkter elektrischer Strom einen elektrischen Magneten des ersten Verbindungselements und/oder des zweiten Verbindungselements ausbildet. Dies bietet den besonderen Vorteil, dass das Batteriemodul bzw. die Batteriezellen des Batteriemoduls die Spannung zur Ausbildung des elektrischen Magneten zur Verfügung stellen können.
Besonders bevorzugt ist es hierbei, wenn der elektrische Strom in der Art umkehrbar ist, dass bei einer ersten Richtung des elektrischen Stroms das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement anziehend ausgebildet sind und dass bei einer zweiten Richtung des elektrischen Stroms das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement abstoßend ausgebildet sind. Dies bietet den besonderen Vorteil, dass zur Aufnahme des Batteriemoduls in der Batteriemodulaufnahme der elektrische Strom gezielt in der ersten Richtung fließen kann, sodass definiert eine magnetische Anziehung zwischen dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement ausgebildet werden kann, wodurch das Batteriemodul in der Batteriemodulaufnahme aufgenommen werden kann. Weiterhin bietet dies den besonderen Vorteil, dass zur Entnahme des Batteriemoduls aus der Batteriemodulaufnahme der elektrische Strom gezielt in der zweiten Richtung fließen kann, sodass definiert eine magnetische Abstoßung zwischen dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement ausgebildet werden kann, wodurch das Batteriemodul aus der Batteriemodulaufnahme entnommen werden kann. Insbesondere kann die magnetische Abstoßung bspw. die Entnahme auch unterstützen, indem beispielsweise das Batteriemodul in oder an der Batteriemodulaufnahme angehoben wird, wodurch der Nutzer unterstützt wird und insgesamt die Ergonomie des Anwenders verbessert werden kann. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies also, dass zu einer Entnahme des Batteriemoduls aus der Batteriemodulaufnahme gezielt eine abstoßende magnetische Polung zwischen dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement durch eine Umkehrung des elektrischen Stroms erzeugt werden kann.
Grundsätzlich kann die ausgebildete magnetische Verbindung zwischen dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement auch als Diebstahlssicherung genutzt werden, sodass das Batteriemodul gegen ein ungewolltes Entnehmen geschützt ist.
Hierbei ist es weiterhin bevorzugt, wenn das Batteriesystem eine Steuerungseinheit aufweist, welche ausgebildet ist, die Richtung des elektrischen Stroms zu regeln. Hierdurch kann bspw. eine gezielte Aufnahme oder Entnahme des Batteriemoduls ermöglicht werden. Insbesondere kann die Steuerungseinheit beispielsweise durch einen Nutzer per Hand, per Schlüssel oder per Sicherheitscode umgekehrt geschaltet werden. Ferner ist es auch möglich, die Steuerungseinheit per App zu bedienen. Die Steuerungseinheit kann bspw. neben einer Umkehr des elektrischen Stroms weiterhin auch den elektrischen Strom an- oder ausschalten, sodass eine magnetische Verbindung an- oder ausgeschaltet werden kann. Insbesondere kann hierdurch die Diebstahlsicherung aktiviert werden.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung umfasst die Batteriemodulaufnahme einen ersten elektrischen Kontakt, welcher elektrisch leitend mit einem ersten Spannungsabgriff des Batteriemoduls verbindbar ist und umfasst die Batteriemodulaufnahme einen zweiten elektrischen Kontakt, welcher elektrisch leitend mit einem zweiten Spannungsabgriff des Batteriemoduls verbindbar ist. Insbesondere können der erste Spannungsabgriff und der zweite Spannungsabgriff starr ausgebildet sein und können der erste elektrische Kontakt und der zweite elektrische Kontakt flexibel ausgebildet. Weiterhin können insbesondere auch der erste Spannungsabgriff und der zweite Spannungsabgriff flexibel ausgebildet sein und können der erste elektrische Kontakt und der zweite elektrische Kontakt starr ausgebildet. Hierdurch kann insgesamt eine zuverlässige Verbindung ausgebildet werden. Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung umfasst die Batteriemodulaufnahme weiterhin einen elektronischen Kontakt, welcher mit einem Signalanschluss des Batteriemoduls verbindbar ist.
Insbesondere ist das Batteriesystem ein Batteriesystem eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges, wie insbesondere eines Zweirades. Beispielsweise kann das Batteriesystem hierbei Teil eines Fahrzeugrahmens oder eines Sitzes sein. Weiterhin kann das Batteriesystem auch ein Batteriesystem einer Ladestation sein. An dieser Stelle sei angemerkt, dass das Batteriesystem einer Ladestation insbesondere autark, d.h. unabhängig von einem Fahrzeug, ausgebildet sein kann.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einem eben beschriebenen Batteriesystem.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zum Betrieb eines eben beschriebenen Batteriesystems. Dabei wird zu einer reversibel ausgebildeten Aufnahme des Batteriemoduls in oder an der Batteriemodulaufnahme eine magnetische Verbindung zwischen dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement ausgebildet oder wird zu einer Entnahme des Batteriemoduls von oder aus der Batteriemodulaufnahme eine magnetische Verbindung zwischen dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement getrennt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Batteri esystems,
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Batteri esystems und
Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Batteri esystems.
Die Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 1.
Das Batteriesystem 1 umfasst ein Batteriemodul 2 und eine Batteriemodulaufnahme 3.
Dabei ist das Batteriemodul 2 in oder an der Batteriemodulaufnahme 3 elektrisch und mechanisch reversibel aufnehmbar.
Zur Ausbildung einer elektrischen und mechanischen Verbindung weist die Batteriemodulaufnahme 3 ein erstes Verbindungselement 4 auf und weist das Batteriemodul 2 ein zweites Verbindungselement 5 auf. Insbesondere ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 das erste Verbindungselement 4 als permanenter Magnet 7 ausgebildet, welcher dauerhaft einen ersten magnetischen Pol 71, wie insbesondere einen magnetischen Nordpol, und welcher dauerhaft einen zweiten magnetischen Pol 72, wie insbesondere einen magnetischen Südpol, aufweist. Insbesondere ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 das zweite Verbindungselement 5 als elektrischer Magnet 8 ausgebildet, welcher zeitlich begrenzbar einen ersten magnetischen Pol 81, wie insbesondere einen magnetischen Nordpol, und welcher zeitlich begrenzbar einen zweiten magnetischen 82, wie insbesondere einen magnetischen Südpol, aufweist.
Aus der Figur 1 ist dabei zu erkennen, dass sich der erste magnetische Pol 71 des permanenten Magneten 7 und der zweite magnetische Pol 82 des elektrischen Magneten 8 magnetisch anziehen.
Zu einer reversibel ausgebildeten Aufnahme des Batteriemoduls 2 in oder an der Batteriemodulaufnahme 3 ist eine magnetische Verbindung 6 zwischen dem ersten Verbindungselement 4 und dem zweiten Verbindungselement 5 ausbildbar.
Die magnetische Verbindung 6 ist hierdurch durch Pfeile gekennzeichnet.
Grundsätzlich weist also eine Kontaktfläche 40 des ersten Verbindungselements 4 eine erste magnetische Polung 71 auf und weist eine Kontaktfläche 50 des zweiten Verbindungselements eine zweite magnetische Polung 82 auf.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass selbstverständlich auch die magnetischen Pollungen umgekehrt sein können, sodass ein magnetischer Südpol 72 des ersten Verbindungselements 4 und ein magnetischer Nordpol 81 des zweiten Verbindungselements 5 magnetisch anziehend angeordnet sind.
Aus der Figur 1 ist weiterhin zu erkennen, dass ein elektrischer Strom 9, welcher durch eine anliegende Spannung des Batteriemoduls 2 bewirkt ist, den elektrischen Magneten 8 des ersten Verbindungselements 5 ausbildet.
Dabei ist der elektrische Strom 9 in der Art umkehrbar, dass bei einer ersten Richtung des elektrischen Stroms 9, welche in der Figur 1 gezeigt ist, das erste Verbindungselement 4 und das zweite Verbindungselement 5 anziehend ausgebildet sind. Weiterhin sind bei einer in der Figur 1 nicht gezeigten zweiten Richtung des elektrischen Stroms 9 das erste Verbindungselement 4 und das zweite Verbindungselement 5 abstoßend ausgebildet. Ferner weist das Batteriesystem 1 eine Steuerungseinheit 10 auf, welche ausgebildet ist die Richtung des elektrischen Stroms 9 zu regeln.
Die Batteriemodulaufnahme 3 weist weiterhin einen ersten elektrischen Kontakt 13 auf, welcher elektrisch leitend mit einem ersten Spannungsabgriff 12 des Batteriemoduls 2 verbindbar ist und einen zweiten elektrischen Kontakt 15, welcher elektrisch leitend mit einem zweiten Spannungsabgriff 14 des Batteriemoduls 2 verbindbar ist.
Weiterhin weist die Batteriemodulaufnahme 3 einen elektronischen Kontakt 17 auf, welcher mit einem Signalanschluss 16 des Batteriemoduls 2 verbindbar ist.
Die Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 1.
Die in der Figur 2 gezeigte zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batteriesystems 1 unterscheidet sich von der in der Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batteriesystems 1 dadurch, dass das zweite Verbindungselement 5 neben dem elektrischen Magneten 8 auch einen permanenten Magneten 7 aufweist.
Die Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 1.
Die in der Figur 3 gezeigte dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batteriesystem 1 unterscheidet sich von den in den Figuren 1 und 2 gezeigten ersten und zweiten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Batteriesystems 1 dadurch, dass das zweite Verbindungselement 4 lediglich aus einem metallischen Material 10 und insbesondere als metallische Platte 100 ausgebildet ist. Hierdurch ist zum Entfernen des Batteriemoduls 2 eine Kraft F erforderlich.

Claims

Ansprüche
1. Batteriesystem umfassend ein Batteriemodul (2) und eine Batteriemodulaufnahme (3), in oder an welcher das Batteriemodul (2) elektrisch und mechanisch reversibel aufnehmbar ist, wobei zur Ausbildung einer elektrischen und mechanischen Verbindung die Batteriemodulaufnahme (3) ein erstes Verbindungselement (4) aufweist und das Batteriemodul (2) ein zweites Verbindungselement (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer reversibel ausgebildeten Aufnahme des Batteriemoduls (2) in oder an der Batteriemodulaufnahme (3) eine magnetische Verbindung (6) zwischen dem ersten Verbindungselement (4) und dem zweiten Verbindungselement (5) ausbildbar ist.
2. Batteriesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (4) und/oder das zweite Verbindungselement (5) als permanenter Magnet (7) und/oder elektrischer Magnet (8) ausgebildet sind.
3. Batteriesystem nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (4) und/oder das zweite Verbindungselement (5) aus einem metallischen Material (10) ausgebildet sind, insbesondere als metallische Platte (100) ausgebildet sind.
4. Batteriesystem nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktfläche (40) des ersten Verbindungselements (4) eine erste magnetische Polung (71, 72) aufweist und dass eine Kontaktfläche (50) des zweiten Verbindungselements (5) eine zweite magnetische Polung (82, 81) aufweist. Batteriesystem nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch eine anliegende Spannung des Batteriemoduls (2) bewirkter elektrischer Strom (9) einen elektrischen Magneten (8) des ersten Verbindungselements (4) und/oder des zweiten Verbindungselements (5) ausbildet. Batteriesystem nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Strom (9) in der Art umkehrbar ist, dass bei einer ersten Richtung des elektrischen Stroms (9) das erste Verbindungselement (4) und das zweite Verbindungselement (5) anziehend ausgebildet sind und dass bei einer zweiten Richtung des elektrischen Stroms (9) das erste Verbindungselement (4) und das zweite Verbindungselement (5) abstoßend ausgebildet sind. Batteriesystem nach dem vorherigen Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriesystem (1) eine Steuerungseinheit (10) aufweist, welche ausgebildet ist, die Richtung des elektrischen Stroms (9) zu regeln. Batteriesystem nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriemodulaufnahme (3) einen ersten elektrischen Kontakt (13) aufweist, welcher elektrisch leitend mit einem ersten Spannungsabgriff (12) des Batteriemoduls (2) verbindbar ist und dass die Batteriemodulaufnahme (3) einen zweiten elektrischen Kontakt (15) aufweist, welcher elektrisch leitend mit einem zweiten Spannungsabgriff (14) des Batteriemoduls (2) verbindbar ist. Batteriesystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriemodulaufnahme (3) einen elektronischen Kontakt (17) aufweist, welcher mit einem Signalanschluss (16) des Batteriemoduls (2) verbindbar ist. Batteriesystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriesystem (1) ein Batteriesystem (1) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges, insbesondere eines Zweirades, ist oder dass das Batteriesystem (1) ein Batteriesystem (1) einer Ladestation ist. Batteriesystem nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodul (2) in die Batteriemodulaufnahme (3) einsteckbar ausgebildet ist. Elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einem Batteriesystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Verfahren zum Betrieb eines Batteriesystems (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer reversibel ausgebildeten Aufnahme des Batteriemoduls (2) in oder an der Batteriemodulaufnahme (3) eine magnetische Verbindung (6) zwischen dem ersten Verbindungselement (4) und dem zweiten Verbindungselement (5) ausgebildet wird oder dass zu einer Entnahme des Batteriemoduls (2) von oder aus der Batteriemodulaufnahme (3) eine magnetische Verbindung (6) zwischen dem ersten Verbindungselement (4) und dem zweiten Verbindungselement (5) getrennt wird.
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