本发明专利技术涉及一种电池系统(10、100、110)，其包括电池接收设备(20)和一个或多个电池单元(30)。根据本发明专利技术，所述电池单元(30)能够感应地耦合到彼此和/或所述电池接收设备(20)以充电和放电，所述电池接收设备(20)能够连接到外部电源和/或能量阱，所述电池单元(30)包括线圈单元(42)并且所述电池接收设备(20)对于每个可接收的电池单元(30)都具有储存底座(50)，所述储存底座具有用于无工具地插入和取下电池单元(30)的可磁性互补地耦合的线圈单元(26)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池储存系统
本专利技术涉及一种电池储存系统，该电池储存系统包括电池接收设备和一个或更多个电池单元，个体电池单元双向感应地彼此耦合和/或耦合到电池接收设备，同时，电池单元机械地分隔且能够无工具地互换。
技术介绍
在现有技术中，本领域技术人员熟知个体单电池形式、以及并联和串联连接的电池形式的电池储存设备。“电池”这个词还应理解为具有蓄电池(secondarycells)(尤其是作为基于电化学的可充电电能储存设备的蓄电池)的电池储存设备。为了实现更高的电压，串联连接个体单电池，直至达到14伏至60伏的电压。所有已知的电化学二次元件(例如锂离子电池、铅电池、镍氢金属、金属空气电池和氧化还原液流电池)都可用作单电池。在本专利技术的一个具体实施例中，也可使用燃料电池插入单元和用于一次电池(primarybattery)的插入单元。一次电池例如是金属空气电池、锌碳电池。为了实现更高的电流，并联连接电池。在锂离子电池的例子中，既并联又串联地连接个体单电池。锂离子电池的一个例子是连接14个圆形单电池组，每个有并联的6个单电池。另一个例子是矩形的扁平的单电池互连。为了在范围为230伏或400伏或480伏(三相电流)的主电源运行或主电源备用运行中使用电池储存系统，必须将电池(DC(I))的直流电压和直流电流(DC)转换成交流电压和交流电流(AC)，然后使用变压器使其升高到所要求的水平。这是通过DC(1)-AC(1)-AC(2)-逆变器来实现的。取决于输出电压，还使用DC(2)-升压级。然后是一台DC(1)-DC(2)-AC(1)-AC(2)逆变器或整流器，对可用电流和电压进行了额外的调整，通常将它们彼此电气连接。为了能够同时给电池充电，需要双向使用电力电子设备。以上所述的所有内容是现有技术，在市场上存在于大量产品中。现有技术的缺点在于它在电池充电和放电时操作是复杂的。电接触点必须通过电池与充电和放电站之间的电连接来连接和断开连接，一方面具有不正确运作/短路和机械损坏的风险，另一方面还具有对所涉及人员和运作安全的风险。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种对于大量应用能够简化并且最小化错误的运作并具有电池单元充电和放电的高运作可靠性的电池系统。该目的是通过根据独立权利要求的电池系统来实现的。本专利技术的有利实施例是附属权利要求的主题。根据本专利技术，提出电池接收设备和一个或更多个电池单元，其中，电池单元能够双向感应地耦合到彼此和/或电池接收设备以充电和放电。电池接收设备能够连接到外部电源和/或能量阱。每个电池单元包括线圈单元，并且电池接收设备对于每个可取下的电池单元都包括储存底座，并具有用于无需工具地插入和取下电池单元的磁性互补耦合的线圈单元。换句话说，描述了一种电池存储系统，其中，如上所述的AC(1)-AC(2)-升压分布在两个在空间上分隔的单元上，即电池单元和电池接收设备。因此，电池系统的总储存的总容量现在可以以电绝缘的方式分解到电池单元的各个包装单元中。在下文中，术语“电池单元”是指具有处于大致封装的外壳中的线圈单元和附加电子设备的单电池。术语“电池接收设备”是指容纳个体电池单元的具有储存底座和互补线圈单元的外壳或柜。电池接收设备包含一个或更多个接收线圈单元AC(2)和之后的功率电子设备。根据本专利技术，处于它们的外壳中的电池单元通过感应与电池接收设备非接触地连接。单电池和用于电池单元的各个包装单元的电子设备位于封闭的、大致密封的并优选地对水密封的壳体中，即电池壳体，其中多个个体单电池能够组合以形成电池单元的包装单元。电池单元可包括电池管理系统(BMS)、通讯接口、保险丝、整流器、斩波器/逆变器，和线圈绕组[DC(1)-DC(2)-AC(2)](称为线圈单元)，并对应于变压器的一半，其优选地可具有10-30的匝数比。此外，在电池单元中可包括有其它电子设备，例如温度测量传感器、电压传感器和数据存储单元。该设计的一大优点在于，在运作期间，可安全地并无需电气技术知识地取下和更换在其外壳中的电池单元(“可热插拔”)。在一个有利实施例中，电池单元的线圈单元和电池接收设备的线圈单元可机械地分隔开，分隔开的AC-AC线圈之间的最大距离为110mm，优选地为100mm，特别优选地为10mm，更特别地是1mm。该距离可通过至少一个线圈耦合板来提供，其优选地为覆盖线圈单元的线圈或线圈装置的薄的线圈耦合板，该线圈耦合板设置在电池侧，并优选地同时被设置为电池单元外壳的侧壁。线圈耦合板可有利地具有分段的铁磁性局部区域，该铁磁性局部区域形成在线圈装置的铁氧体磁芯半壳体的接触表面上，以使得相对的线圈单元的铁氧体磁芯半壳体能够实现基本上连续的磁场闭合。在一个有利实施例中，至少一个线圈单元包括大致形状为椭圆形的细长扁平的单个线圈，其中，优选地，线圈绕组由高频编织线构成，并且线圈单元在其机械尺寸和电磁参数方面对于50-100kHz的频率范围、尤其是对于70kHz的运作频率是优化过的。线圈优选地布置在尤其是由铝制成的半壳体外壳中，并嵌在由分段的铁氧体元件制成的铁氧体磁芯半壳体中，以使得线圈单元的厚度与长度/宽度比值为至少1:5，优选地1:8，特别地为1:10或更高。在该方面，构造特别薄的在两个维度上延展的线圈单元，其理想地适于作为具有小的整体深度的电池单元的侧表面的遮盖。由于半壳体内的简单结构，线圈和铁氧体磁芯半壳体两者都可以模块化地构造，并简单地通过机器来组装。在半壳体外壳中也可设置有用于NFC单元(特别是蓝牙或RFID)的传感器电子设备的接收区域，并且电池单元和电池接收设备的线圈单元可以以相同的互补方式来构造。特别地，线圈单元以参照其纵轴镜像对称的方式来构造，以使得它可用作电池单元和电池接收设备中的相同部件。在该方面，在电池单元侧，具有NFC单元和感应线圈的线圈单元包含相对于外部世界的所有连接和通讯元件，其可从单一外壳侧来实施连接或通讯，优选地在面积方面最小的外壳侧，通常为长方体的外壳的前侧。在一个有利实施例中，容置于电池接收设备中的数个电池单元可提供1.5kWh至1700kWh的总电容量。在一个有利实施例中，至少两个或更多个电池系统可连接到两个或更多个电池系统以形成更大的系统复合体。在一个有利实施例中，电池单元和/或每个储存底座可包括用于可释放地锁定可更换的电池单元的机械和/或磁性锁定单元。锁定单元能够，优选地在充电和/或放电阶段，将电池单元插入储存底座中的正确位置上和/或防止意外取下电池单元。机械锁定单元可包括例如位于电池单元的壳罩形状中和/或储存底座的插入开口中的机械锁定结构，以防止插入电池单元时的不正确位置取向，并还包括可通过致动元件来激活的拉出式锁，它可防止意外拉出储存底座，以使得在将电池单元锁定在储存底座中之后，保证线圈单元彼此之间的准确排齐。替代地或额外地，例如，至少在电池单元以预定功率数值充电或放电时，位于储存底座上的DC电磁线圈可吸引布置在电池单元的壳罩中的铁磁性轭元件，以防止电池单元以暴力方式被取下，直至能量转移以电子调节的方式终止。而且，有利地，可考虑在检本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电池系统(10、100、110)，其包括电池接收设备(20)和一个或多个电池单元(30)，其特征在于，所述电池单元(30)能够双向感应地耦合到彼此和/或所述电池接收设备(20)以充电和放电，并且所述电池接收设备(20)能够连接到外部电源和/或能量阱，所述电池单元(30)包括线圈单元(42)并且所述电池接收设备(20)对于每个可移除的电池单元(30)都具有储存底座(50)，所述储存底座具有用于无需工具地插入和移除电池单元(30)的、可磁性互补地连接的线圈单元(26、60)。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180303 DE 102018001655.3;20180304 DE 102018001661.一种电池系统(10、100、110)，其包括电池接收设备(20)和一个或多个电池单元(30)，其特征在于，所述电池单元(30)能够双向感应地耦合到彼此和/或所述电池接收设备(20)以充电和放电，并且所述电池接收设备(20)能够连接到外部电源和/或能量阱，所述电池单元(30)包括线圈单元(42)并且所述电池接收设备(20)对于每个可移除的电池单元(30)都具有储存底座(50)，所述储存底座具有用于无需工具地插入和移除电池单元(30)的、可磁性互补地连接的线圈单元(26、60)。
2.如权利要求1所述的电池系统(10、100、110)，其特征在于，所述电池单元(30)的线圈单元(42、60)和所述电池接收设备(20)的线圈单元(26、60)可机械地分隔开，所述两个线圈单元(26、42)被分隔的最大距离为110mm，优选地为100mm，特别优选地为10mm，更特别地是1mm，由此优选地设置有至少一个作为电池侧线圈单元(42、60)的盖子的非铁磁性线圈耦合板，其尤其具有用于引导磁通量的铁磁性区域。
3.如权利要求1或2所述的电池系统(10、100、110)，其特征在于，至少一个线圈单元(26、42、60)包括大致形状为椭圆形的细长扁平的单个线圈(62)，其中，优选地，线圈绕组由高频编织物构成，并且所述线圈单元(26、42、60)在其机械尺寸和电磁参数方面针对50-100kHz的频率范围、尤其是针对70kHz的运作频率进行了优化，并且由此优选地，所述线圈(62)设置在半壳体外壳(92)中，并嵌入在由分段的铁氧体元件(66)制成的铁氧体磁芯半壳体(64)中，以使得所述线圈单元(26、42、60)的厚度与长度/宽度的比值至少为1:5，优选地为1:8，特别是1:10或更高，并且其中，优选地，在所述线圈单元(26、42、60)中包括有NFC单元(28、38)。
4.如上述权利要求中任一项所述的电池系统(10、100、110)，其特征在于，所述电池单元(30...
【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·哈林，约亨·马斯特，让·舒茨，克里斯蒂安·威尔姆斯，
申请(专利权)人：托马斯·哈林，RIVA工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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