DE102012011061A1

DE102012011061A1 - Energieversorgungsvorrichtung mit einer ersten Leistung sowie Verfahren zum Betrieb dieser Energieversorgungsvorrichtung

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Publication number: DE102012011061A1
Application number: DE102012011061A
Authority: DE
Inventors: Johannes Ohmer; Erhard Schletterer; Roland Weixler; Ulrike STASSEN
Original assignee: Li Tec Battery GmbH
Current assignee: Li Tec Battery GmbH
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2013-12-05
Also published as: WO2013182288A1; US20130320918A1

Abstract

Energieversorgungsvorrichtung, insbesondere für den stationären Einsatz insbesondere in einem Gebäude, welche dafür vorgesehen ist, einen oder mehrere Verbraucher zumindest zeitweise mit einer elektrischen ersten Leistung L1 zu versorgen, mit einer ersten Anzahl N1 von Batteriemodulen, welche zumindest je eine, vorzugsweise wiederaufladbare, elektrochemische Zelle aufweisen, wobei die Anzahl N1 zu bemessen ist, dass damit unter Berücksichtigung der jeweiligen Leistung jedes Batteriemoduls eine elektrische Gesamtleistung an die Verbraucher leitbar ist, welche zumindest gleich dieser ersten Leistung L1 ist, mit einer zweiten Anzahl N2 von Batteriemodulen, welche zumindest je eine, vorzugsweise wiederaufladbare, elektrochemische Zelle aufweisen, wobei die Anzahl N2 zu bemessen ist, dass damit unter Berücksichtigung der jeweiligen Leistung jedes Batteriemoduls eine elektrische Gesamtleistung an die Verbraucher leitbar ist, welche zumindest gleich einer Leistung ΔL ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieversorgungsvorrichtung mit einer ersten Leistung sowie ein Verfahren zum Betrieb dieser Energieversorgungsvorrichtung. Die Erfindung wird im Zusammenhang mit Lithium-Ionen-Zellen zur Versorgung eines stationären Verbrauchers beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch unabhängig von der Bauart der Zelle, der Chemie der Zelle oder unabhängig von der Art des versorgten Verbrauchers Verwendung finden kann.
Aus dem Stand der Technik sind Energieversorgungsvorrichtungen mit mehreren Batteriemodulen zur Versorgung von Verbrauchern mit elektrischer Energie bekannt. Es kommt vor, dass während der Versorgung eines Verbrauchers dessen Leistungsbedarf wenigstens zeitweise nicht erfüllt werden kann.
Die zeitweise unzureichende Versorgung eines Verbrauchers durch eine der bekannten Energieversorgungsvorrichtungen wird als problematisch empfunden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Energieversorgungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche zumeist den Leistungsbedarf eines Verbrauchers erfüllen kann.
Die Aufgabe wird durch eine Energieversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Anspruch 13 beschreibt eine Batterie mit zumindest zwei erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen. Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Herstellverfahren gemäß Anspruch 14 für eine elektrochemische Energiespeichereinrichtung. Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Energieversorgungsvorrichtung, insbesondere für den stationären Einsatz insbesondere in einem Gebäude, ist dafür vorgesehen, einen oder mehrere Verbraucher zumindest zeitweise mit einer elektrischen ersten Leistung L₁ zu versorgen. Die Energieversorgungsvorrichtung weist eine erste Anzahl N₁ von Batteriemodulen auf. Diese Batteriemodule weisen je zumindest eine, vorzugsweise wiederaufladbare, elektrochemische Zelle auf. Die Anzahl N₁ ist so zu bemessen, dass damit unter Berücksichtigung der jeweiligen Leistung jedes Batteriemoduls eine elektrische Gesamtleistung an die Verbraucher leitbar ist, welche zumindest gleich dieser ersten Leistung L₁ ist. Die Energieversorgungsvorrichtung weist eine zweite Anzahl N₂ von Batteriemodulen auf. Diese Batteriemodule weisen je zumindest eine, vorzugsweise wiederaufladbare, elektrochemische Zelle auf. Die Anzahl N₂ ist so zu bemessen, dass damit unter Berücksichtigung der jeweiligen Leistung jedes Batteriemoduls eine elektrische Gesamtleistung an die Verbraucher leitbar ist, welche zumindest gleich einer Leistung ΔL ist. Die Energieversorgungsvorrichtung weist eine Batteriemodul-Überwachungseinrichtung, kurz Überwachungseinrichtung, auf, welche zumindest einen physikalischen Parameter überwacht. Durch den physikalischen Parameter sind zumindest zwei verschiedene Betriebszustände eines Batteriemoduls erfassbar. Die Energieversorgungsvorrichtung weist eine elektrische Verbindungseinrichtung auf. Diese elektrische Verbindungseinrichtung dient dazu, die erste Anzahl N₁ und die zweite Anzahl N₂ elektrisch mit einem oder mehreren Verbrauchern zu verbinden. Die Energieversorgungsvorrichtung weist zumindest eine elektrische Schalteinrichtung auf. Durch diese elektrische Schalteinrichtung sind diese Batteriemodule in Reihen- und/oder Parallelschaltung mit dieser elektrischen Verbindungseinrichtung verbindbar. Diese elektrische Schalteinrichtung ist so gestaltet, dass jedes Batteriemodul elektrisch gegenüber den anderen Batteriemodulen und/oder der elektrischen Verbindungseinrichtung isolierbar ist, wenn diese Überwachungseinrichtung erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines insbesondere für dieser physikalischen Parameter vorgegebenen Bereiches ist. Die Anzahl N₂ und die Leistung dieser zweiten Anzahl von Batteriemodulen ist so bemessen, dass diese erste Leistung L₁ auch dann an den oder die Verbraucher übertragbar ist, wenn eine vorgegebene Anzahl N_D dieser ersten oder dieser zweiten Anzahl von Batteriemodulen ausfällt.
Wenn eines der Batteriemodule der Energieversorgungsvorrichtung ausfällt, sei es durch einen Defekt des Batteriemoduls oder dadurch, dass ein für das Batteriemodul erfasster physikalische Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist, kann dieses Batteriemodul gegenüber den anderen Batteriemodulen und/oder gegenüber der elektrischen Verbindungseinrichtung isoliert werden. Dieses isolierte Batteriemodul kann und braucht an den zumindest einen Verbraucher keine Energie bzw. keinen elektrischen Strom mehr abzugeben. Indem die Anzahl N₂ und die Leistung dieser zweiten Anzahl von Batteriemodulen so bemessen ist, dass diese erste Leistung L₁ auch dann an den oder die Verbraucher übertragbar ist, wenn zumindest eines dieser Batteriemodule aus ersten Anzahl oder dieser zweiten Anzahl von Batteriemodulen ausfällt, ist die Versorgung eines oder mehrerer dieser Verbraucher durch die erfindungsgemäße Energieversorgungsvorrichtung sichergestellt. Insbesondere die Batteriemodule der zweiten Anzahl wirken als Reserve bei einem Ausfall eines der Batteriemodule der ersten Anzahl. So wird die zugrunde liegende Aufgabe gelöst.
Vorzugsweise weist die Energieversorgungsvorrichtung eine Überbrückungseinrichtung auf. Die Überbrückungseinrichtung dient dazu, ein insbesondere isoliertes Batteriemodul elektrisch zu überbrücken, vorzugsweise wenn das isolierte Batteriemodul Teil einer Reihenschaltung aus zumindest zwei dieser Batteriemodule ist. Selbst wenn eines dieser Batteriemodule ausfällt, ist die Reihenschaltung unverändert zur Abgabe von Energie befähigt. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil erhöhter Verfügbarkeit der Energieversorgungsvorrichtung.
Unter einer Energieversorgungsvorrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Vorrichtung zu verstehen, welche zumindest zeitweise zur Versorgung eines oder mehrerer Verbraucher mit einer elektrischen ersten Leistung L₁ dient.
Unter einem Verbraucher im Sinne der Erfindung ist eine von der Energieversorgungsvorrichtung unabhängige Einrichtung zu verstehen, welche zumindest zeitweise Leistung aus dieser Energieversorgungsvorrichtung aufnimmt.
Unter der elektrischen Gesamtleistung [kW] im Sinne der Erfindung ist die elektrische Leistung zu verstehen, welche insbesondere zeitgleich von einem oder mehreren dieser Verbraucher aus der Energieversorgungsvorrichtung aufgenommen werden kann (Leistungsbedarf).
Unter einer elektrischen ersten Leistung im Sinne der Erfindung ist zumindest die Leistung [kW] zu verstehen, welche zumindest zeitweise, vorzugsweise wären zumindest 1 h, von der Energieversorgungsvorrichtung abgegeben werden kann (bereitstellbare Leistung). Wenigstens entspricht die erste Leistung der Gesamtleistung der zu versorgenden Verbraucher. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis q aus der ersten Leistung L₁ über der Gesamtleistung L_g (q = L₁/L_g) wenigstens 1,05, weiter bevorzugt wenigstens 1,1, weiter bevorzugt wenigstens 1,2, weiter bevorzugt wenigstens 1,5, weiter bevorzugt wenigstens 2.
Unter einem Batteriemodul im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere zum Abspeichern von Energie dient, welche insbesondere zur Abgabe von Energie dient. Dazu weist das Batteriemodul eine, zwei oder mehrere, vorzugsweise wiederaufladbare, elektrochemische Zellen auf. Diese elektrochemische Zelle ist ausgestaltet, chemische Energie zu speichern, chemische Energie in elektrische Energie zu wandeln und zumindest zeitweise elektrische Energie abzugeben. Vorzugsweise ist diese elektrochemische Zelle ausgestaltet, elektrische Energie aufzunehmen und in chemische Energie zu wandeln. Vorzugsweise sind zumindest zwei dieser Zellen in Reihe oder parallel geschaltet. Vorzugsweise weist das Batteriemodul zwei Modulanschlüsse unterschiedlicher Polarität auf, an welchen zumindest zeitweise die Spannung der verschalteten Zellen anliegt. Gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung sind zumindest vier dieser Zellen in Reihe geschaltet. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Summenspannung der verschalteten Zellen erhöht ist. Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung sind zumindest zwei dieser Zellen in Reihe geschaltet. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Ladekapazität bzw. der Energieinhalt erhöht ist.
Die Batteriemodule der Energieversorgungsvorrichtung können der ersten Anzahl N₁ oder der zweiten Anzahl N₂ von Batteriemodulen zugeordnet werden. Die insbesondere verschalteten Batteriemodule der ersten Anzahl können zumindest zeitweise, vorzugsweise während zumindest 1 h, wenigstens diese erste Leistung L₁ abgeben. Die insbesondere verschalteten Batteriemodule der zweiten Anzahl können zumindest zeitweise, vorzugsweise während zumindest 1 h, wenigstens diese Leistung ΔL abgeben. Vorzugsweise sind mehrere Batteriemodule der ersten Anzahl miteinander verschaltet. Dabei sind N₁ und N₂ jeweils aus der Menge der natürlichen Zahlen gewählt. Vorzugsweise beträgt N₁ wenigstens 2 und N₂ wenigstens 1. Gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung sind zumindest zwei Batteriemodule der ersten Anzahl in Reihe geschaltet für erhöhte Summenspannung dieser Batteriemodule. Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung sind zumindest zwei Batteriemodule der ersten Anzahl parallel geschaltet. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet der Vorteil eines erhöhten Summenstroms.
Erfindungsgemäß kann eine vorgegebene Anzahl N_D von Batteriemodulen ausfallen, ohne dass die Abgabe der elektrischen ersten Leistung L₁ durch die Energieversorgungsvorrichtung beeinträchtigt wäre. So ist die vorgegebene Anzahl N_D aus der Gruppe der natürlichen Zahlen ausgewählt. Vorzugsweise beträgt die vorgegebene Anzahl N_D wenigstens 1, weiter bevorzugt wenigstens 2, weiter bevorzugt wenigstens 5, weiter bevorzugt wenigstens 10, weiter bevorzugt wenigstens 20.
Ein Betriebszustand eines dieser Batteriemodule im Sinne der Erfindung ist gekennzeichnet durch zumindest einen oder mehrere physikalische Parameter des Batteriemoduls bzw. einer der Zellen des Batteriemoduls, insbesondere eine vorbestimmte Kombination aus zumindest zwei oder mehrerer dieser physikalischen Parameter. Vorzugsweise kann zwischen einem Versorgungszustand eines dieser Batteriemodule und einem Ausfallzustand unterschieden werden, wobei im Ausfallzustand mit dem Batteriemodul insbesondere keine elektrische Energie ausgetauscht werden sollte. Insbesondere wenn die Überwachungseinrichtung erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist, geht die Überwachungseinrichtung von einem Ausfallzustand des zugehörigen Batteriemoduls aus. Insbesondere wenn die Überwachungseinrichtung erkennt, dass die Temperatur eines dieser Batteriemodule zumindest während eines ersten Zeitintervalls eine vorbestimmte Temperatur überschreitet, dann geht die Überwachungseinrichtung von einem Ausfallzustand des Batteriemoduls aus.
Unter einer Batteriemodul-Überwachungseinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere der Überwachung zumindest eines physikalischen Parameters dient. Durch diesen physikalischen Parameter sind zumindest zwei verschiedene Betriebszustände eines dieser Batteriemodule erfassbar. Vorzugsweise ist mittels dieses physikalischen Parameters der Versorgungszustand eines dieser Batteriemodule vom Ausfallzustand unterscheidbar. Vorzugsweise ist die Batteriemodul-Überwachungseinrichtung als elektronische Baugruppe, besonders bevorzugt als anwendungsspezifische integrierte Schaltung oder speicherprogrammierbare Steuerung ausgebildet. Die Batteriemodul-Überwachungseinrichtung ist vorzugsweise ausgestaltet, zumindest ein Schaltelemente einer dieser elektrischen Schalteinrichtungen zu betätigen.
Unter einem physikalischen Parameter im Sinne der Erfindung ist eine Kenngröße bzw. charakteristische Eigenschaft eines der Batteriemodule bzw. einer der Zellen zu verstehen, welche insbesondere

• einen Rückschluss auf einen Versorgungszustand des Batteriemoduls bzw. der Zelle ermöglicht, und/oder
• einen Rückschluss auf einen Ausfallzustand des Batteriemoduls bzw. der Zelle möglich, und/oder
• durch eine Messeinrichtung feststellbar ist, wobei die Messeinrichtung zumindest zeitweise ein Signal zur Verfügung stellen kann, vorzugsweise eine elektrische Spannung oder einen elektrischen Strom, und/oder
• von einer Steuereinrichtung, insbesondere der Batteriemodul-Überwachungseinrichtung, verarbeitet werden kann, insbesondere mit einem Zielwert verknüpft werden kann, insbesondere mit einem anderen der erfassten physikalischen Parameter verknüpft werden kann, und/oder
• Aufschluss ermöglicht über: die elektrische Spannung des Batteriemoduls (Modulspannung), den dem Batteriemodul entnommenen elektrischen Strom (Modulstrom), die Integrität des Batteriemoduls, den Ladezustand des Batteriemoduls, eine Temperatur des Batteriemoduls (Modultemperatur), einen Innendruck des Batteriemoduls (Moduldruck), das Vorliegen einer Fremdsubstanz insbesondere aus der Umgebung des Batteriemoduls, ein Vorliegen einer Substanz insbesondere einer der Zellen, insbesondere einen Austritt dieser Substanz, eine Zellspannung, einen Zellstrom, eine Zelltemperatur, einen Innendruck der Zelle, die Integrität einer der Zellen, das Freiwerden einer Substanz aus der Zelle, und/oder den Ladezustand einer der Zellen, und/oder
• eine Überführung des Batteriemoduls in einen anderen Betriebszustand nahe legen kann, insbesondere aus dem Versorgungszustand in den Ausfallzustand,
• einen Übergang des Batteriemoduls aus dem Versorgungszustand in dessen Ausfallzustand erkennen lässt.

Unter einer elektrischen Verbindungseinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere der elektrischen Verbindung eines oder mehrerer dieser Batteriemodule mit einem oder mehreren dieser Verbraucher dient. Aus der Energieversorgungsvorrichtung kann zumindest zeitweise elektrische Leistung, insbesondere die erste Leistung durch die elektrische Verbindungseinrichtung an den oder die Verbraucher abgegeben werden. Vorzugsweise weist die elektrische Verbindungseinrichtung zumindest zwei elektrische Vorrichtungsanschlüsse unterschiedlicher elektrischer Polarität auf. Vorzugsweise sind die Batteriemodule der Energieversorgungsvorrichtung mit der elektrischen Verbindungseinrichtung mittels der elektrischen Schalteinrichtung verbindbar. Vorzugsweise sind die Versorgungsanschlüsse mit zumindest einem dieser Verbraucher verbindbar.
Unter einer elektrischen Schalteinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere ausgestaltet ist

• zur trennbaren elektrischen Kontaktierung zumindest eines oder mehrerer dieser Batteriemodule, und/oder
• zur elektrischen Verschaltung der Batteriemodule untereinander in Reihen- und/oder Parallelschaltung, und/oder
• zur trennbaren elektrischen Verbindung der verschalteten Batteriemodule mit der elektrischen Verbindungseinrichtung, und/oder
• zumindest zeitweise elektrischen Strom zwischen der elektrischen Verbindungseinrichtung und zumindest einem dieser Batteriemodule zu leiten, und/oder
• zur Isolierung zumindest eines dieser Batteriemodule gegenüber den übrigen Batteriemodulen der Energieversorgungsvorrichtung, insbesondere wenn ein für eines dieser Batteriemodule erfasster physikalischer Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist, und/oder
• zur Isolierung zumindest eines dieser Batteriemodule gegenüber der elektrischen Verbindungseinrichtung, insbesondere wenn ein für eines dieser Batteriemodule erfasster physikalischer Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist.

Die elektrische Schalteinrichtung weist zumindest ein oder mehrere Modulanschlusselemente auf. Das Modulanschlusselement ist zur Kontaktierung eines dieser Modulanschlüsse ausgestaltet, vorzugsweise entsprechend einem Stecker oder einer Buchse.
Vorzugsweise weist die elektrische Schalteinrichtung zumindest eine Stromleiteinrichtung auf, vorzugsweise zwei Stromleiteinrichtungen unterschiedlicher Polarität. Diese Stromleiteinrichtungen dienen der Leitung elektrischen Stroms zwischen zwei dieser Batteriemodule oder zwischen einem dieser Batteriemodule und der elektrischen Verbindungseinrichtung. Vorzugsweise ist zumindest eine oder mehrere dieser Stromleiteinrichtungen als insbesondere metallische Stromschiene, Stromband oder Kabel ausgebildet. Vorzugsweise ist zumindest eine dieser Stromleiteinrichtungen lösbar oder stoffschlüssig mit einem dieser Vorrichtungsanschlüsse verbindbar. Vorzugsweise weist zumindest eine dieser Stromleiteinrichtungen zumindest eines dieser Modulanschlusselemente auf, besonders bevorzugt zumindest eines dieser Modulanschlusselemente je anzuschließendem Batteriemodul.
Vorzugsweise weist die elektrische Schalteinrichtung zumindest ein oder mehrere Schaltelemente auf. Das Schaltelement ist insbesondere ausgestaltet

• zur trennbaren elektrischen Verbindung eines dieser Batteriemodule mit einer der Stromleiteinrichtungen, und/oder
• zur trennbaren elektrischen Verbindung einer dieser Stromleiteinrichtungen mit der elektrischen Verbindungseinrichtung, und/oder
• zur trennbaren elektrischen Verbindung eines dieser Modulanschlusselemente mit einer dieser Stromleiteinrichtungen.

Vorzugsweise ist das Schaltelement schaltbar zwischen

• eines dieser Batteriemodule und eine dieser Stromleiteinrichtungen, oder
• einen dieser Modulanschlüsse und eines dieser Modulanschlusselemente, oder
• eine dieser Stromleiteinrichtungen und diese elektrische Verbindungseinrichtung, oder
• zumindest mittelbar einen dieser Modulanschlüsse und einen dieser Vorrichtungsanschlüsse derselben Polarität, oder
• eine dieser Stromleiteinrichtungen und einen dieser Vorrichtungsanschlüsse.

Vorzugsweise ist zumindest eines dieser Schaltelemente in eines dieser Modulanschlusselemente integriert. Vorzugsweise ist eines oder mehrere dieser Schaltelemente als steuerbarer Schalter, Schütz, Relais oder Thyristor ausgebildet.
Vorzugsweise weist die elektrische Schalteinrichtung eine Verpolschutzeinrichtung auf. Dieser Verpolschutzeinrichtung wirkt einer falschen Verpolung beim Kontaktieren eines dieser Batteriemodule entgegen. Vorzugsweise verhindert die Verpolschutzeinrichtung ein Kontaktieren eines dieser Batteriemodule, indem zumindest einer dieser Modulanschlüsse erster Polarität nicht mit einem dieser Modulanschlusselemente zweiter Polarität verbunden werden kann. Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist die Verpolschutzeinrichtung mit einer ersten Anformung an einem dieser Modulanschlusselemente und mit einer zweiten Anformung an einem dieser Modulanschlüsse ausgebildet, wobei dieses Modulanschlusselement und dieser Modulanschluss dieselbe Polarität aufweisen. Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist die Verpolschutzeinrichtung mit einem Vorsprung und einer an diesen Vorsprung angepassten Ausnehmung ausgebildet. Vorzugsweise ist der Vorsprung Teil der elektrischen Schalteinrichtung und die Ausnehmung Teil des Batteriemoduls oder umgekehrt. Der Vorsprung und die Ausnehmung sind so angeordnet, dass der Vorsprung nur bei korrekter Polung des Batteriemoduls in die Ausnehmung passt.
Ansonsten verhindert der Vorsprung eine mechanische Verbindung von Modulanschlusselement und Modulanschluss.
Eine erste bevorzugte Weiterbildung der elektrischen Schalteinrichtung dient der Verbindung parallel geschalteter Batteriemodule mit der elektrischen Verbindungseinrichtung. Diese elektrische Schalteinrichtung weist zumindest eine oder zwei dieser Stromleiteinrichtungen auf. Zumindest eine oder zwei dieser Stromleiteinrichtungen sind vorzugsweise als Stromschiene ausgebildet. Die Stromleiteinrichtung weist für jedes anzuschließende Batteriemodul je eines dieser Modulanschlusselemente auf. Vorzugsweise ist einer dieser Vorrichtungsanschlüsse mit dieser Stromleiteinrichtung mechanisch verbunden, vorzugsweise verschraubt, vernietet, verschweißt oder einstückig ausgebildet. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die mechanische Stabilität der elektrischen Schalteinrichtung erhöht ist. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Verschaltung zumindest zwei dieser Batteriemodule vereinfacht ist.
Eine zweite bevorzugte Weiterbildung der elektrischen Schalteinrichtung dient der Verbindung in Reihe geschalteter Batteriemodule mit der elektrischen Verbindungseinrichtung. Die elektrische Schalteinrichtung weist zumindest eine dieser Stromleiteinrichtungen auf. Die Stromleiteinrichtung ist vorzugsweise als Stromschiene ausgebildet. Die Stromleiteinrichtung weist zumindest eines dieser Modulanschlusselemente auf. Weiter weist diese Stromleiteinrichtung ein zweites dieser Modulanschlusselemente auf oder die Stromleiteinrichtung ist mit einem dieser Vorrichtungsanschlüsse zumindest mittelbar elektrisch verbunden. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die mechanische Stabilität der elektrischen Schalteinrichtung erhöht ist. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Verschaltung zumindest zwei dieser Batteriemodule vereinfacht ist.
Gemäß einer dritten bevorzugten Weiterbildung der elektrischen Schalteinrichtung ist zumindest eines dieser Batteriemodule, insbesondere einer dieser Modulanschlüsse über eines dieser Schaltelemente mit einem dieser Modulanschlusselemente verbunden. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass dieses Batteriemodul gegenüber den anderen Batteriemodulen und/oder gegenüber der elektrischen Verbindungseinrichtung isolierbar ist, insbesondere bei einem Defekt des Batteriemoduls oder wenn dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist. Vorteilhaft ist diese Weiterbildung mit einer der ersten oder zweiten Weiterbildungen kombinierbar.
Unter einer Überbrückungseinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere dazu dient, ein isoliertes Batteriemodul insbesondere einer Reihenschaltung mehrerer Batteriemodule zu überbrücken, insbesondere, wenn dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist, insbesondere wenn das isolierte Batteriemodul seinen Ausfallzustand angenommen hat.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist die Überbrückungseinrichtung zwischen die zwei Modulanschlüsse unterschiedlicher Polarität des insbesondere isolierten Batteriemoduls geschaltet. Diese Überbrückungseinrichtung ist ausgestaltet, diese Modulanschlüsse kurzzuschließen. Dazu weist die Überbrückungseinrichtung zumindest einen steuerbaren Schalter auf. Vorzugsweise weist Überbrückungseinrichtung einen Entladewiderstand auf, über welchen das Batteriemodul im isolierten Zustand zumindest teilweise entladen werden kann. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass zeitgleich mit der Überbrückung ein Strompfad zum Entladen des isolierten Batteriemoduls gebildet ist.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist die Überbrückungseinrichtung zwischen zwei dieser Modulanschlusselemente unterschiedlicher Polarität für dasselbe Batteriemodul geschaltet. Diese Überbrückungseinrichtung ist ausgestaltet, diese Modulanschlusselemente kurzzuschließen. Dazu weist die Überbrückungseinrichtung zumindest einen steuerbaren Schalter auf. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Energie im isolierten Batteriemodul erhalten bleibt, wenn zumindest einer der Modulanschlüsse gegenüber den verschalteten Zellen elektrisch isoliert ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Energieversorgungsvorrichtung eine Messeinrichtung auf. Die Messeinrichtung ist insbesondere ausgestaltet, zumindest einen oder mehrere dieser physikalischen Parameter zu erfassen. Die Messeinrichtung ist insbesondere ausgestaltet, zumindest einen oder mehrere Messwerte bereitzustellen, wobei dieser zumindest eine Messwert repräsentativ für den erfassten physikalischen Parameter ist. Vorzugsweise ist zumindest einer oder mehrere dieser Messwerte als eine vorbestimmte elektrische Spannung oder als ein vorbestimmter elektrischer Strom bereitstellbar.
Die Messeinrichtung weist zumindest einen, vorzugsweise mehrere Messfühler für insbesondere verschiedene dieser physikalischen Parameter auf. Vorzugsweise weist die Messeinrichtung mehrere dieser Messfühler auf, welche verschiedenen dieser Batteriemodule zugeordnet sind, besonders bevorzugt zur Erfassung eines dieser physikalischen Parameter zu einem dieser Batteriemodule oder zumindest einer von deren Zellen. Vorzugsweise ist die Messeinrichtung, insbesondere zumindest einer ihrer Messfühler, ausgestaltet, ein Oxidationsprodukt und/oder ein Rauchgas festzustellen.
Vorzugsweise weist die Messeinrichtung einen Fühlerumschalter auf, welcher mit mehreren dieser Messfühler signalverbunden ist und welcher dazu ausgestaltet ist, diese Messfühler insbesondere nacheinander anzusteuern und/oder abzufragen.
Vorzugsweise weist die Messeinrichtung zumindest einen oder meherer Messfühleranschlüsse auf, welche der Kontaktierung der verschiedenen Messfühler dienen. Besonders bevorzugt sind mehrere dieser Messfühleranschlüsse zu einem Vielpolanschluss vereint.
Vorzugsweise sind die erfassten Messwerte in einem Datenspeicher abspeicherbar, besonders bevorzugt jeweils mit einem Wert welcher repräsentativ für den Zeitpunkt der Erfassung des zugehörigen Messwertes ist.
Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass aus diesen Messwerten Erkenntnisse über den Betriebszustand des jeweiligen Batteriemoduls gewonnen werden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Energieversorgungsvorrichtung eine Modulaufnahmeeinrichtung auf. Die Modulaufnahmeeinrichtung ist insbesondere ausgestaltet, zumindest eines oder mehrere dieser Batteriemodule insbesondere auswechselbar aufzunehmen, vorzugsweise sämtliche dieser Batteriemodule insbesondere auswechselbar aufzunehmen. Vorzugsweise ist diese elektrische Schalteinrichtung insbesondere zur Kontaktierung der Batteriemodule von der Modulaufnahmeeinrichtung gehalten. Wenn ein Batteriemodul von der Modulaufnahmeeinrichtung aufgenommen und mittels der elektrischen Schalteinrichtung kontaktiert ist, insbesondere mittels mehrerer dieser Modulanschlusselemente, dann ist der Austausch von Signalen und/oder von elektrischer Leistung bzw. elektrischer Energie mit diesem Batteriemodul möglich. Vorzugsweise weist die elektrische Schalteinrichtung, insbesondere deren Stromschienen, je Batteriemodul zwei Modulanschlusselemente für den Austausch von elektrischer Leistung bzw. elektrischer Energie mit diesem Batteriemodul auf. Vorzugsweise sind zumindest einige dieser Modulanschlusselemente miteinander elektrisch derart verbunden, sodass die von der Modulaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Batteriemodule miteinander in Reihe und/oder parallel verschaltet sind. Vorzugsweise weist die Modulaufnahmeeinrichtung zumindest zwei oder mehrere Fächer für diese Batteriemodule auf. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Gruppierung mehrerer dieser Batteriemodule vereinfacht ist.
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung ist die Modulaufnahmeeinrichtung als Regal mit zumindest zwei oder mehreren Fächern für zumindest zwei oder mehrere dieser Batteriemodule ausgebildet, insbesondere mit übereinander angeordneten Fächern. Vorzugsweise weisen diese Fächer ausziehbare Stützflächen je für zumindest eines dieser Batteriemodule auf. Besonders bevorzugt sind diese Fächer entsprechend Schubladen ausgebildet. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Batteriemodule zum Wechsel leichter zugänglich sind.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Weiterbildung ist die Modulaufnahmeeinrichtung entsprechend einem Schaltschrank mit insbesondere übereinander angeordneten Fächern für mehrere dieser Batteriemodule ausgebildet. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die elektrische Schalteinrichtung gegen unbefugten Zugriff gesichert sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Energieversorgungsvorrichtung zumindest eine oder mehrere Wärmeschutzeinrichtungen auf. Die zumindest eine Wärmeschutzeinrichtung ist ausgestaltet, einen Wärmestrom zwischen zwei insbesondere benachbarten dieser Batteriemodule zu begrenzen. Vorzugsweise ist die zumindest eine Wärmeschutzeinrichtung plattenförmig oder mattenörmig ausgebildet. Vorzugsweise weist die Wärmeschutzeinrichtung einen expandierbaren Stoff auf, besonders bevorzugt Palstop^®, welcher ausgestaltet ist, dass dessen spezifisches Volumen [cm³/g] ab einer Mindesttemperatur der Wärmeschutzeinrichtung zunimmt, wobei die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeschutzeinrichtung abnimmt. Vorzugsweise weist die Wärmeschutzeinrichtung ein Gelmittel auf, besonders bevorzugt Firesorb^®, welches dazu dient, insbesondere mit Wasser ein Gel auf einer Oberfläche der Wärmeschutzeinrichtung zu bilden. Das Gel dient der dem Schutz der Wärmeschutzeinrichtung insbesondere bei einem Brand in der Umgebung der Wärmeschutzeinrichtung und/oder eines der insbesondere benachbarten Batteriemodule. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Schutz eines zu dieser Wärmeschutzeinrichtung benachbarten dieser Batteriemodule bei einem Brand verbessert ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Überwachungseinrichtung ausgestaltet, zumindest eine oder mehrere dieser elektrischen Schalteinrichtungen zu betätigen, vorzugsweise zur Betätigung zumindest eines oder mehrerer dieser Schaltelemente. Weiter ist die Überwachungseinrichtung ausgestaltet, zumindest einen oder mehrere dieser Messwerte zu empfangen. Die Überwachungseinrichtung ist insbesondere ausgestaltet, zumindest einen oder mehrere dieser Messwerte mit einem anderen dieser Messwerte, mit einem Vergleichswert oder einem Vergleichsintervall zu verknüpfen und zumindest ein Verknüpfungsergebnis oder einen logischen Wert bereitzustellen. Verknüpfungsergebnis und logischer Wert dienen insbesondere dazu, Aufschluss über einen Betriebszustand zumindest eines dieser Batteriemodule zu geben. Die Überwachungseinrichtung ist ausgestaltet, zu erkennen, ob ein erfasster dieser physikalischen Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist, vorzugsweise als Folge der Verknüpfung des zugehörigen Messwertes mit einem Vergleichswert oder einem Vergleichsintervall. Die Überwachungseinrichtung ist vorzugsweise ausgestaltet, mehrere erfasste dieser Messwerte miteinander zu verknüpfen. Die Überwachungseinrichtung ist vorzugsweise ausgestaltet, insbesondere abhängig von zumindest einem oder mehreren dieser Messwerte oder einem dieser Verknüpfungsergebnisse auf den Ausfallzustand zu schließen. Die Überwachungseinrichtung ist vorzugsweise ausgestaltet, zumindest eine oder mehrere dieser Überbrückungseinrichtungen zu betätigen, insbesondere wenn ein erfasster dieser physikalischen Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist. Vorzugsweise ist die Überwachungseinrichtung ausgestaltet, von dem Ausfallzustand auszugehen, wenn dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist.
Vorzugsweise ist die Überwachungseinrichtung mit einem Datenspeicher signalverbunden, wobei in diesem Datenspeicher Vergleichswerte, Vergleichsintervalle und/oder vorgegebene Bereiche für physikalische Parameter abspeicherbar sind. Vorzugsweise ist die Überwachungseinrichtung ausgestaltet, Messwerte und Ergebnisse von Verknüpfungen in diesem Datenspeicher abzuspeichern. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Überwachungseinrichtung zur Feststellung des Ausfallzustands in der Lage ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Energieversorgungsvorrichtung zumindest einen insbesondere bidirektionalen Spannungswandler auf. Dieser Spannungswandler ist zwischen zumindest eines dieser Batteriemodule und die elektrische Verbindungseinrichtung geschaltet. Vorzugsweise ist dieser Spannungswandler zwischen zwei dieser Stromleiteinrichtungen unterschiedlicher Polarität und diese elektrische Verbindungseinrichtung geschaltet. Dieser Spannungswandler ist ausgestaltet, zumindest zeitweise eine vorbestimmte Gleichspannung oder eine vorbestimmte Wechselspannung bereitzustellen, insbesondere zur Versorgung der Verbraucher. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass wenn die Summenspannung der in Reihe geschalteten Batteriemodule der ersten Anzahl nicht der Nennspannung der von der Energieversorgungsvorrichtung versorgten Verbrauchers entspricht, die Energieversorgungsvorrichtung nach Wandlung der Summenspannung mittels des Spannungswandlers zur Bereitstellung der Nennspannung in der Lage ist. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass wenn eines der Batteriemodule einer Reihenschaltung von Batteriemodulen insbesondere der ersten Anzahl isoliert und überbrückt ist, die Energieversorgungsvorrichtung nach Wandlung der Summenspannung dieser Batteriemodule mittels des Spannungswandlers zur Bereitstellung der Nennspannung in der Lage ist.
Gemäß einer bevorzugten ersten Weiterbildung ist der Spannungswandler als Wechselrichter ausgestaltet. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass wenn die von der Energieversorgungsvorrichtung versorgten Verbrauchers eine Wechselspannung erfordern, die Energieversorgungsvorrichtung zur Bereitstellung der erforderlichen Wechselspannung in der Lage ist.
Gemäß einer bevorzugten zweiten Weiterbildung ist der Spannungswandler ausgestaltet, zumindest zeitweise eine vorbestimmte Ladespannung und/oder einen vorbestimmten Ladestrom bereitzustellen, insbesondere zum Laden zumindest eines dieser Batteriemodule. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass den Batteriemodulen elektrische Energie bzw. Leistung zum Laden über die elektrische Verbindungseinrichtung und den Spannungswandler zugeführt werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den weiteren Vorteil, dass die elektrische Spannung der zugeführten elektrischen Energie bzw. Leistung mittels des Spannungswandlers in die erforderliche Ladespannung gewandelt werden kann. Vorteilhaft ist die zweite Weiterbildung der ersten Weiterbildung kombinierbar.
Gemäß einer bevorzugten dritten Weiterbildung ist der Spannungswandler als Gleichrichter ausgestaltet. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass eine zugeführte Wechselspannung mittels des Spannungswandlers in eine vorbestimmte Gleichspannung zum Laden der elektrochemischen Zellen der Batteriemodule gewandelt werden. Vorteilhaft ist die dritte Weiterbildung mit der ersten oder zweiten Weiterbildung kombinierbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Energieversorgungsvorrichtung mindestens eine Löscheinrichtung auf. Diese Löscheinrichtung dient insbesondere dazu, einem Brand zumindest eines dieser Batteriemodule zu begegnen. Die zumindest eine Löscheinrichtung ist ausgestaltet, zumindest zeitweise ein Löschmittel insbesondere an eines dieser Batteriemodule abzugeben, insbesondere wenn die Überwachungseinrichtung erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist, vorzugsweise wenn die Messeinrichtung ein Oxidationsprodukt und/oder ein Rauchgas feststellt. Vorzugsweise weist das Löschmittel ein inertes Fluid auf, besonders bevorzugt Wasser, Kohlendioxid, Stickstoff. Vorzugsweise weist das Löschmittel einen Schaum und/oder ein Pulver auf. Vorzugsweise weist das Löschmittel einen Gelbildner, besonders bevorzugt Firesorb^® auf. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass einem Brand zumindest eines dieser Batteriemodule begegnet werden kann.
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung weist die Löscheinrichtung einen Löschmittelspeicher auf. Der Löschmittelspeicher dient insbesondere dazu, das Löschmittel zu bevorraten und bei Bedarf, insbesondere nach Freigabe durch die Überwachungseinrichtung abzugeben. Vorzugsweise steht das Löschmittel im Löschmittelspeicher zumindest zeitweise unter Überdruck. So kann das Löschmittel nach Öffnen des Löschmittelspeichers infolge des Überdrucks entweichen. Damit geht der Vorteil einher, dass auf eine Pumpe zur Förderung des Löschmittels verzichtet werden kann.
Weiter weist die Löscheinrichtung zumindest einen Löschmittelkanal auf. Der Löschmittelkanal dient der Zuführung des Löschmittels zu zumindest einem dieser Batteriemodule insbesondere aus dem Löschmittelspeicher. Vorzugsweise weist die Löscheinrichtung je Löschmittelkanal zumindest ein steuerbares Löschmittelventil auf. Vorzugsweise ist das Löschmittelventil durch die Überwachungseinrichtung steuerbar. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass das Löschmittel gezielt an ein insbesondere ausgefallenes Batteriemodul abgegeben werden kann.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Weiterbildung ist dieses Löschmittelventil durch einen Thermoschalter steuerbar. Mittels des Thermoschalters kann das Löschmittelventil selbst bei Ausfall der Überwachungseinrichtung infolge erhöhter Umgebungstemperatur geöffnet werden. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil erhöhter Sicherheit. Diese Weiterbildung ist mit der ersten Weiterbildung kombinierbar.
Gemäß einer dritten bevorzugten Weiterbildung weisen zumindest einer oder mehrere dieser Löschmittelkanäle zumindest einen oder mehrere verschließbare Löschmitteldurchlässe auf. Diese Löschmitteldurchlässe sind ausgestaltet, dem Löschmittel Zugang zu einem dieser Batteriemodule zu gewähren. Vorzugsweise öffnet sich einer oder mehrerer dieser Löschmitteldurchlässe zu einem dieser Batteriemodule. Vorzugsweise sind diese Löschmitteldurchlässe durch je eines dieser steuerbaren Löschmittelventile verschlossen. Vorzugsweise sind diese Löschmitteldurchlässe durch je einen Körper verschlossen, welcher mit steigender Temperatur versagt und diesen Löschmitteldurchlass freigibt. Besonders bevorzugt ist dieser Löschmitteldurchlass entsprechend einem Sprinklerkopf einer Sprinkleranlage mit einer Glasampulle oder Polymerstab ausgebildet, wobei die Glasampulle bzw. der Polymerstab oberhalb einer vorbestimmten Temperatur versagt und diesen Löschmitteldurchlass freigibt. Diese Weiterbildung ist mit einer der ersten oder zweiten Weiterbildung vorteilhaft kombinierbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Energieversorgungsvorrichtung eine Absaugeinrichtung insbesondere für ein Oxidationsprodukt und/oder ein Rauchgas auf. Diese Absaugeinrichtung ist mit zumindest einem oder mehreren dieser Batteriemodule verbunden. Vorzugsweise weist die Absaugeinrichtung zumindest einen oder mehrere Absaugkanäle zur Führung eines Fluids auf. Besonders bevorzugt weist die Absaugeinrichtung einen zentralen Absaugkanal auf, in welchen mehrere Absaugkanalabschnitte münden, wobei diese Absaugkanalabschnitte mit verschiedenen dieser Batteriemodule verbunden sind. Vorzugsweise weist diese Absaugeinrichtung eine Fluidfördereinrichtung für ein Fluid, besonders bevorzugt eine Pumpe auf. Vorzugsweise weist die Absaugeinrichtung eine Fluidreinigungseinrichtung auf, welcher vorzugsweise das abgesaugte Fluid vor dessen Eintritt in die Fluidfördereinrichtung reinigt. Diese Fluidreinigungseinrichtung ist ausgestaltet, das abgesaugte Fluid zu reinigen, bevor dieses abgesaugte Fluid in die Umgebung austritt. Dazu weist die Fluidreinigungseinrichtung zumindest einen Filter und/oder Luftwäscher auf. Die Absaugeinrichtung ist durch die Überwachungseinrichtung aktivierbar, insbesondere wenn die Überwachungseinrichtung erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist, vorzugsweise wenn die Messeinrichtung ein Oxidationsprodukt und/oder ein Rauchgas feststellt. Vorzugsweise ist die Absaugeinrichtung durch einen dieser Thermoschalter aktivierbar. Vorzugsweise wird die Absaugeinrichtung erst mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung nach der Löscheinrichtung aktiviert. So ist die Einwirkzeit des Löschmittels steuerbar. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil erhöhter Sicherheit, insbesondere für die Umgebung der Energieversorgungsvorrichtung.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Energieversorgungsvorrichtung eine Kommunikationseinrichtung auf. Diese Kommunikationseinrichtung ist ausgestaltet, zumindest einen oder mehrere dieser physikalischen Parameter mitzuteilen, insbesondere bei Bedarf, insbesondere periodisch, insbesondere bei Vorliegen des Ausfallzustandes. Diese Kommunikationseinrichtung ist ausgestaltet, zumindest einen oder mehrere dieser physikalischen Parameter, zumindest mittelbar an eine insbesondere übergeordnete Steuereinrichtung, insbesondere auf Anforderung durch diese Steuereinrichtung. Vorzugsweise ist diese Kommunikationseinrichtung ausgestaltet, mitzuteilen bzw. zu übermitteln, dass wenigstens eine dieser erfassten physikalischen Parameter außerhalb eines zugehörigen vorgegebenen Bereiches ist. Vorzugsweise ist diese Kommunikationseinrichtung ausgestaltet als Piepser, lichtemittierende Diode, serielle Schnittstelle, Ethernet-Schnittstelle, Infrarotschnittstelle, GPS-Einrichtung, GSM-Baugruppe, Nahfunkeinrichtung oder Transponder. Vorzugsweise weist die Kommunikationseinrichtung eine Datenschnittstelle, eine Antenne, ein Leuchtmittel oder einen Lautsprecher auf. Vorzugsweise ist diese Kommunikationseinrichtung durch die Überwachungseinrichtung aktivierbar. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass zumindest ein physikalischer Parameter und/oder ein Betriebszustand in der Ferne insbesondere einem Betreiber der Energieversorgungsvorrichtung bekannt werden können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist diese Kommunikationseinrichtung ausgestaltet, zumindest zeitweise, insbesondere periodisch ein vorbestimmtes erstes Signal zu senden, welches auf eine einwandfreie Funktion der Energieversorgungsvorrichtung hinweist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass das Ausbleiben dieses ersten Signals als Warnung interpretiert werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Energieversorgungsvorrichtung eine Hilfsenergieversorgungseinrichtung. Die Hilfsenergieversorgungseinrichtung ist ausgestaltet, Energie aufzunehmen, insbesondere aus zumindest einem dieser Batteriemodule, und diese Energie abzuspeichern. Die Hilfsenergieversorgungseinrichtung ist ausgestaltet, Energie abzugeben, insbesondere wenn diese Überwachungseinrichtung erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist, insbesondere wenn eine mindeste Versorgungsspannung zur Versorgung der Überwachungseinrichtung unterschritten ist. Die Hilfsenergieversorgungseinrichtung ist ausgestaltet, zumindest zeitweise zumindest diese Überwachungseinrichtung, diese Messeinrichtung, diese Löscheinrichtung und/oder diese Kommunikationseinrichtung mit elektrischer Energie zu versorgen, vorzugsweise wenn wenigstens eines dieser Batteriemodule ausfällt. Vorzugsweise versorgt die Hilfsenergieversorgungseinrichtung zeitweise die Überwachungseinrichtung, die Messeinrichtung, die Löscheinrichtung und besonders bevorzugt die Kommunikationseinrichtung. Vorzugsweise ist diese Hilfsenergieversorgungseinrichtung zwischen die Überwachungseinrichtung und zumindest eines dieser Batteriemodule geschaltet, besonders bevorzugt zwischen die Überwachungseinrichtung und die verschalteten Batteriemodule. Vorzugsweise wirkt die Hilfsenergieversorgungseinrichtung entsprechend einer unterbrechungsfreien Stromversorgung. Besonders bevorzugt erfolgt die Versorgung der Überwachungseinrichtung mit Energie ausschließlich über die zwischengeschaltete Hilfsenergieversorgungseinrichtung. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Betriebssicherheit der Energieversorgungsvorrichtung verbessert ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Hilfsenergieversorgungseinrichtung als kapazitiver Energiespeicher und/oder als elektrochemischer Energiespeicher ausgebildet. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Integration der Hilfsenergieversorgungseinrichtung in die Energieversorgungsvorrichtung mit geringem Aufwand möglich ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Austausch von elektrischer Energie mit dieser Hilfsenergieversorgungseinrichtung möglich ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Energieversorgungsvorrichtung zumindest eine Temperiereinrichtung auf. Diese Temperiereinrichtung ist ausgestaltet, zumindest zeitweise Wärmeenergie aus zumindest einem dieser Batteriemodule abzuführen, insbesondere wenn eine Maximaltemperatur eines dieser Batteriemoduls überschritten ist. Die Temperiereinrichtung ist vorzugsweise ausgestaltet, zumindest einem oder mehreren dieser Batteriemodule Wärmeenergie zuzuführen, insbesondere wenn eine Mindesttemperatur eines dieser Batteriemoduls unterschritten ist. Vorzugsweise ist die Temperiereinrichtung ausgestaltet, diesem Batteriemodul zumindest zeitweise ein Temperierfluid zuzuführen, insbesondere zum Austausch von Wärmeenergie mit diesem Batteriemodul. Vorzugsweise weist die Temperiereinrichtung zumindest einen oder mehrere Temperierfluidkanäle auf.
Vorzugsweise weist die Temperiereinrichtung einen Wärmetauscher auf, welche ausgestaltet ist, Wärmeenergie mit dem Temperierfluid auszutauschen, welcher vorzugsweise ausgestaltet ist, Wärmeenergie mit der Umgebung der Energieversorgungsvorrichtung auszutauschen, insbesondere Wärmeenergie an die Umgebung abzugeben.
Vorzugsweise weist die Temperiereinrichtung einer Fluidfördereinrichtung für das Temperierfluid auf, insbesondere eine Pumpe. Mittels dieser Fluidfördereinrichtung ist das Temperierfluid durch den zumindest einen Temperierfluidkanal förderbar. Besonders bevorzugt ist die Fluidfördereinrichtung zumindest zeitweise aus zumindest einem dieser Batteriemodule mit Energie versorgt.
Vorzugsweise weist der Temperierfluidkanal zumindest einen Fluidkanalabschnitt auf, welcher sich innerhalb, insbesondere durch zumindest eines dieser Batteriemodule erstreckt. Vorzugsweise berührt der Fluidkanalabschnitt zumindest eine der Zellen des Batteriemoduls wärmeleitend. Dieser Fluidkanalabschnitt weist ein erstes Ende für den Eintritt des Temperierfluids und gegenüberliegend ein zweites Ende für den Austritt des Temperierfluids auf. Vorzugsweise weist der Fluidkanalabschnitt Schnellkupplungen auf, welche einen Wechsel des Batteriemoduls erleichtern, welche eine Trennung des Fluidkanalabschnitts vom Temperierfluidkanal erleichtern. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Temperatur zumindest eines dieser Batteriemodule beeinflusst werden kann, insbesondere damit die Temperatur dieses Batteriemoduls innerhalb eines zulässigen Temperaturintervalls gehalten werden kann.
Gemäß einer bevorzugten ersten Weiterbildung weist der Temperierfluidkanal, zumindest einen Temperierfluiddurchlass auf. Dieser Temperierfluiddurchlass dient insbesondere dazu, dem Temperierfluid einen Austritt aus dem Temperierfluidkanal zu ermöglichen, insbesondere wenn die Überwachungseinrichtung erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist, vorzugsweise wenn die Temperatur eines dieser Batteriemodule die Maximaltemperatur überschreitet, vorzugsweise bei einem Brand in der Umgebung des Batteriemoduls. Vorzugsweise ermöglicht der Temperierfluiddurchlass den Austritt des Temperierfluids in eines dieser Batteriemodule. Vorzugsweise kann der Temperierfluiddurchlass mittels eines steuerbaren Ventils geöffnet werden. Besonders bevorzugt wird dieses Ventil von der Überwachungseinrichtung und/oder mittels eines Thermoschalters betätigt. Vorzugsweise sind dieser Temperierfluiddurchlass durch einen Körper verschlossen, welcher mit steigender Temperatur versagt und diesen Temperierfluiddurchlass freigibt. Besonders bevorzugt ist dieser Temperierfluiddurchlass entsprechend einem Sprinklerkopf einer Sprinkleranlage mit einer Glasampulle oder Polymerstab ausgebildet, wobei die Glasampulle bzw. der Polymerstab oberhalb einer vorbestimmten Temperatur versagt und diesen Temperierfluiddurchlass freigibt. Vorzugsweise weist das Temperierfluid Wasser und einen Gelbildner, besonders bevorzugt Firesorb^® auf. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil erhöhter Betriebssicherheit der Energieversorgungsvorrichtung.
Gemäß einer bevorzugten zweiten Weiterbildung ist die Temperiereinrichtung zumindest abschnittweise einstückig mit der Löscheinrichtung ausgebildet. Vorzugsweise dient das Löschmittel gleichzeitig als Temperierfluid. Vorzugsweise dient zumindest einer dieser Temperierfluidkänale zumindest abschnittweise auch als Löschmittelkanal. Vorzugsweise zumindest einer dieser Temperierfluidkänale zumindest abschnittweise einstückig mit einem dieser Löschmittelkanäle ausgebildet. Vorzugsweise ist der Temperierfluiddurchlass innerhalb eines dieser Batteriemodule angeordnet. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der apparative Aufwand zum Löschen und zum Temperieren verringert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung ist mit der bevorzugten ersten Weiterbildung kombinierbar.
Gemäß einer bevorzugenden Ausgestaltung weist zumindest eines oder mehrere dieser Batteriemodule eine Moduleinhausung auf. Die Moduleinhausung dient insbesondere zur Begrenzung zumindest einer oder mehrerer dieser Zellen dieses Batteriemoduls gegenüber der Umgebung. Die Moduleinhausung dient insbesondere zur Aufnahme zumindest einer oder mehrerer dieser Zellen. Die Moduleinhausung ist ausgestaltet, einem unkontrollierten Austritt einer Substanz aus diesem Batteriemodul in die Umgebung zu begegnen. Vorzugsweise ist die Moduleinhausung ausgestaltet, einem unkontrollierten Austritt eines Oxidationsprodukts und/oder eines Rauchgases zu begegnen. Die Moduleinhausung ist vorzugsweise ausgestaltet, einem Eintritt einer unerwünschten Substanz in das Batteriemodul zu begegnen.
Vorzugsweise ist die Moduleinhausung als zweiteiliges, insbesondere metallisches Gehäuse mit einem Modulkasten und einem Moduldeckel ausgebildet. Besonders bevorzugt sind Moduldeckel und Modulkasten lösbar miteinander verbunden, insbesondere mittels Schrauben, wobei insbesondere eine Dichtung zwischen Moduldeckel und Modulkasten angeordnet bzw. gelegt werden kann. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass einem unerwünschten Austausch von Substanzen zwischen der Umgebung und diesem Batteriemodul begegnet ist.
Gemäß einer bevorzugten ersten Weiterbildung ist zumindest einer dieser Messfühler von dieser Moduleinhausung aufgenommen und vorzugsweise auch am Modulkasten befestigt. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass einer unerwünschten Verlagerung des Messfühlers begegnet ist. Vorzugsweise ist ein Messfühleranschluss zu diesem Messfühler am Modulkasten befestigt und von außerhalb der Moduleinhausung zugänglich. Besonders bevorzugt sind mehrere Messfühleranschlüsse desselben Batteriemoduls zu einem Vielpolanschluss vereint, wobei insbesondere dieser Vielpolanschluss an einer Wandung des Modulkastens angeordnet ist. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil einer vereinfachten Kontaktierung insbesondere mehrerer dieser Messfühler.
Gemäß einer bevorzugten zweiten Weiterbildung ist zumindest einer dieser Löschmittelkanäle mit dieser Moduleinhausung verbunden, insbesondere über zumindest eine Schnellkupplung am Modulkasten. Vorzugsweise erstreckt sich dieser Löschmittelkanal auch innerhalb der Moduleinhausung. Besonders bevorzugt öffnet sich dieser Löschmittelkanal in zumindest einen dieser Löschmitteldurchlässe der Moduleinhausung. So kann dem Batteriemodul ein Löschmittel zugeführt werden, insbesondere wenn diese Überwachungseinrichtung erkennt, dass der wenigstens eine für jedes Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist, vorzugsweise wenn die Messeinrichtung ein Oxidationsprodukt und/oder ein Rauchgas feststellt. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Betriebssicherheit der Energieversorgungsvorrichtung erhöht ist. Diese Weiterbildung ist vorteilhaft mit der ersten Weiterbildung kombinierbar.
Gemäß einer bevorzugten dritten Weiterbildung erstreckt sich zumindest einer dieser Fluidkanalabschnitte innerhalb bzw. durch die Moduleinhausung. Besonders bevorzugt sind Schnellkupplungen zum Fluidkanalabschnitt am Modulkasten angeordnet. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass dem Batteriemodul Wärmeenergie zugeführt oder entzogen werden kann. Diese Weiterbildung vorteilhaft mit einer der ersten oder zweiten Weiterbildungen kombinierbar.
Gemäß einer bevorzugten vierten Weiterbildung ist zumindest einer dieser Temperierfluiddurchlässe innerhalb der Moduleinhausung angeordnet. Vorzugsweise weist das Temperierfluid Wasser und/oder einen Gelbildner, besonders bevorzugt Firesorb^® auf. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass das Temperierfluid auch einem Brand entgegenwirken kann, wodurch die Betriebssicherheit der Energieversorgungsvorrichtung erhöht ist. Diese Weiterbildung ist vorteilhaft mit zumindest einer der ersten, zweiten oder dritten Weiterbildungen kombinierbar.
Gemäß einer bevorzugten fünften Weiterbildung sind dieser Löschmittelkanal und dieser Temperierfluidkanal zumindest abschnittsweise einstückig ausgebildet. Vorzugsweise dient das Temperierfluid auch als Löschmittel. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil eines verringerten Aufwands zur Fertigung des Batteriemoduls. Diese Weiterbildung ist vorteilhaft mit zumindest einer der ersten, zweiten, dritten oder vierten Weiterbildungen kombinierbar.
Gemäß einer bevorzugten sechsten Weiterbildung sind zwei dieser Modulanschlüsse unterschiedlicher Polarität an einer Mantelfläche bzw. Wandung der Moduleinhausung angeordnet zur Verbindung mit je einem dieser Modulanschlusselemente. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Kontaktierung des Batteriemoduls insbesondere bei dessen Wechsel vereinfacht ist. Diese Weiterbildung ist vorteilhaft mit zumindest einer der ersten, zweiten, dritten, vierten oder fünften Weiterbildungen kombinierbar.
Gemäß einer bevorzugten siebten Weiterbildung ist zumindest ein steuerbarer Leistungsschalter zwischen die Zellen dieses Batteriemoduls und einen dieser Modulanschlüsse geschaltet. Besonders bevorzugt ist dieser Leistungsschalter durch die Überwachungseinrichtung steuerbar. Vorzugsweise ist dieser Leistungsschalter Teil der elektrischen Schalteinrichtung und ist besonders bevorzugt einstückig mit einem dieser Schaltelemente der elektrischen Schalteinrichtung ausgebildet. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die elektrische Isolierung des Batteriemoduls vereinfacht ist. Diese Weiterbildung ist vorteilhaft mit zumindest einer der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften oder sechsten Weiterbildungen kombinierbar.
Gemäß einer bevorzugten achten Weiterbildung ist der Entladewiderstand der Überbrückungseinrichtung wärmeleitendend mit dem Modulkasten und/oder einem der Temperierfluidkanäle verbunden, insbesondere innerhalb des Modulkastens. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass das Modulgehäuse bzw. der Temperierfluidkanal als Wärmesenke für diesen Entladewiderstand dienen kann. Diese Weiterbildung ist vorteilhaft mit zumindest einer der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten oder siebten Weiterbildungen kombinierbar.
Gemäß einer bevorzugten neunten Weiterbildung weist die Moduleinhausung eine Druckentlastungseinrichtung mit einer Öffnung in einer Wandung der Moduleinhausung und mit einem selbstschließenden Auslassventil in dieser Öffnung auf. Vorzugsweise ist die Druckentlastungseinrichtung bzw. deren Öffnung mit der Absaugeinrichtung verbunden, insbesondere mit einem dieser Absaugkanäle. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass ein Überdruck in der Moduleinhausung abgebaut werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass das Fluid kanalisiert abgesaugt werden kann. Diese Weiterbildung ist vorteilhaft mit zumindest einer der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten, siebten oder achten Weiterbildungen kombinierbar.
Gemäß einer bevorzugten zehnten Weiterbildung weist zumindest eines oder mehrerer dieser Batteriemodule eine Zellverschaltungseinrichtung auf. Diese Zellverschaltungseinrichtung ist zur Verschaltung der Zellen des Batteriemoduls ausgestaltet. Vorzugsweise ist die Zellverschaltungseinrichtung als Anordnung von elektrischen Kontakten und elektrischen Leitern ausgestaltet, insbesondere auf einem Anordnungsträger. Die elektrischen Kontakte sind zur Kontaktierung der Zellpole ausgestaltet, insbesondere als Klemmen. Die elektrischen Leiter sind zur elektrischen Verbindung der elektrischen Kontakte in Reihenschaltung oder Parallelschaltung der Zellen des Batteriemoduls angeordnet. Diese Weiterbildung ist vorteilhaft mit zumindest einer der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten, siebten, achten oder neunten Weiterbildungen kombinierbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Energieversorgungsvorrichtung zumindest zeitweise eine erste Leistung von mindestens 1 kW abgeben, vorzugsweise mindestens 10 kW, weiter bevorzugt mindestens 20 kW, weiter bevorzugt mindestens 50 kW, weiter bevorzugt mindestens 100 kW, weiter bevorzugt mindestens 200 kW, weiter bevorzugt mindestens 500 kW, vorzugsweise während zumindest einer Stunde. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass insbesondere ein Wohngebäude, eine Industrieanlage, ein Krankenhaus oder eine andere Gruppierung von elektrischen Verbrauchern zumindest teilweise mit Energie versorgt werden kann. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Energieversorgungsvorrichtung insbesondere als Pufferspeicher einer Windkraftanlage, einer Wasserkraftanlage, einer Wärmekraftanlage dienen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Energieversorgungsvorrichtung wird Energie von mindestens 10 kWh bereitstellen, weiter bevorzugt mindestens 20 kWh, weiter bevorzugt mindestens 50 kWh, weiter bevorzugt mindestens 100 kWh, weiter bevorzugt mindestens 200 kWh, weiter bevorzugt mindestens 500 kWh, weiter bevorzugt mindestens 1 MWh, weiter bevorzugt mindestens 2 MWh, weiter bevorzugt mindestens 5 MWh. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass insbesondere ein Wohngebäude, eine Industrieanlage, ein Krankenhaus oder eine andere Gruppierung von elektrischen Verbrauchern zumindest teilweise mit Energie versorgt werden kann. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Energieversorgungsvorrichtung insbesondere als Pufferspeicher einer Windkraftanlage, einer Wasserkraftanlage, einer Wärmekraftanlage dienen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weisen zumindest eine oder mehrere der Zellen zumindest eines oder mehrerer dieser Batteriemodule eine Ladekapazität von mindestens 3 Amperestunden [Ah] auf, weiter bevorzugt von mindestens 5 Ah, weiter bevorzugt von mindestens 10 Ah, weiter bevorzugt von mindestens 20 Ah, weiter bevorzugt von mindestens 50 Ah, weiter bevorzugt von mindestens 100 Ah, weiter bevorzugt von mindestens 200 Ah, weiter bevorzugt von höchstens 500 Ah. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten Betriebsdauer des von der Energieversorgungsvorrichtung versorgten Verbrauchers.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann zumindest einer oder mehrerer der Zellen zumindest eines oder mehrerer dieser Batteriemodule zumindest zeitweise, vorzugsweise während zumindest einer Stunde, ein Strom von mindestens 50 A entnommen werden, weiter bevorzugt von mindestens 100 A, weiter bevorzugt von mindestens 200 A, weiter bevorzugt von mindestens 500 A, weiter bevorzugt von höchstens 1000 A. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten Leistungsfähigkeit des von der Energieversorgungsvorrichtung versorgten Verbrauchers.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann zumindest eine oder mehrere der Zellen zumindest eines oder mehrerer dieser Batteriemodule zumindest zeitweise eine Spannung, insbesondere eine Klemmenspannung von mindestens 1,2 V bereitstellen, weiter bevorzugt von mindestens 1,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 2 V, weiter bevorzugt von mindestens 2,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 3 V, weiter bevorzugt von mindestens 3,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 4 V, weiter bevorzugt von mindestens 4,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 5 V, weiter bevorzugt von mindestens 5,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 6 V, weiter bevorzugt von mindestens 6,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 7 V, weiter bevorzugt von höchstens 7,5 V. Besonders bevorzugt weist die Sekundärzelle Lithium und/oder Lithiumionen auf. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten Energiedichte der Energieversorgungsvorrichtung.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann zumindest eine oder mehrere der Zellen zumindest eines oder mehrerer dieser Batteriemodule zumindest zeitweise, insbesondere während zumindest einer Stunde bei einer Umgebungstemperatur zwischen –40°C und 100°C betrieben werden, weiter bevorzugt zwischen –20°C und 80°C, weiter bevorzugt zwischen –10°C und 60°C, weiter bevorzugt zwischen 0°C und 40°C. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil einer möglichst uneingeschränkten Aufstellung bzw. Verwendung der Energieversorgungsvorrichtung zur Versorgung eines Verbrauchers, insbesondere eines Kraftfahrzeugs oder einer stationären Anlage bzw. Maschine.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist zumindest eine oder mehrere der Zellen zumindest eines oder mehrerer dieser Batteriemodule eine gravimetrische Energiedichte von mindestens 50 Wh/kg, weiter bevorzugt von mindestens 100 Wh/kg, weiter bevorzugt von mindestens 200 Wh/kg, weiter bevorzugt von weniger als 500 Wh/kg auf. Vorzugsweise weist die Elektrodenbaugruppe Lithium-Ionen auf. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten Energiedichte der Energieversorgungsvorrichtung.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist zumindest eine oder mehrere der Zellen zumindest eines oder mehrerer dieser Batteriemodule zum Einsatz in einer stationären Batterie vorgesehen, insbesondere in einem Pufferspeicher, als Gerätebatterie, Industriebatterie oder Starterbatterie. Vorzugsweise beträgt die Ladekapazität der Zelle für diese Anwendungen mindestens 3 Ah, besonders bevorzugt mindestens 10 Ah. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten Versorgung eines stationären Verbrauchers, insbesondere eines stationär montierten Elektromotors.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist zumindest eine oder mehrere der Zellen zumindest eines oder mehrerer dieser Batteriemodule einen Separator auf.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform besteht der zumindest eine Separator, welcher nicht oder nur schlecht elektronenleitend ist, aus einem zumindest teilweise stoffdurchlässigen Träger. Der Träger ist vorzugsweise auf mindestens einer Seite mit einem anorganischen Material beschichtet. Als wenigstens teilweise stoffdurchlässiger Träger wird vorzugsweise ein organisches Material verwendet, welches vorzugsweise als nicht verwebtes Vlies ausgestaltet ist. Das organische Material, welches vorzugsweise ein Polymer und besonders bevorzugt ein Polyethylenterephthalat (PET) enthält, ist mit einem anorganischen, vorzugsweise ionenleitenden Material beschichtet, welches weiter vorzugsweise in einem Temperaturbereich von –40°C bis 200°C ionenleitend ist. Das anorganische Material enthält bevorzugt wenigstens eine Verbindung aus der Gruppe der Oxide, Phosphate, Sulfate, Titanate, Silikate, Aluminosilikate mit wenigstens einem der Elemente Zr, Al, Li, besonders bevorzugt Zirkonoxid. Insbesondere Zirkonoxid dient der Stoffintegrität, Nanoporösität und Flexibilität des Separators. Bevorzugt weist das anorganische, ionenleitende Material Partikel mit einem größten Durchmesser unter 100 nm auf. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass Beständigkeit der Elektrodenbaugruppe bei Temperaturen oberhalb 100°C verbessert ist. Ein solcher Separator wird beispielsweise unter dem Handelsnamen ”Separion” von der Evonik AG in Deutschland vertrieben.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform besteht der zumindest eine Separator, welcher nicht oder nur schlecht elektronenleitend, für Ionen aber leitfähig ist, zumindest überwiegend bzw. vollständig aus einer Keramik, vorzugsweise aus einer Oxidkeramik. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass Beständigkeit der Elektrodenbaugruppe bei Temperaturen oberhalb 100°C verbessert ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Energieversorgungsvorrichtung einen Modulbehälter auf, welcher insbesondere zur Aufnahme eines insbesondere ausgefallenen Batteriemoduls dient, insbesondere während einer unerwünschten chemischen Reaktion eines der Stoffe bzw. eines der Bauteile des Batteriemoduls. Vorzugsweise dient der Modulbehälter dazu, einem Austritt eines Stoffes des aufgenommenen Batteriemoduls, eines Oxidatonsproduktes und/oder einem Rauchgas in die Umgebung der Energieversorgungsvorrichtung entgegenzuwirken. Vorzugsweise dient der Modulbehälter dazu, die Umgebung vor den Wirkungen einer heftigen, insbesondere zerstörenden chemischen Reaktion eines der Teile des Batteriemoduls zu bewahren.
Vorzugsweise weist der Modulbehälter eine verschließbare Öffnung auf, durch welche das Batteriemodul dem Modulbehälter zugeführt werden kann. Vorzugsweise ist das Öffnen und/oder Verschließen der Öffnung durch die Überwachungseinrichtung steuerbar. Vorzugsweise weist der Modulbehälter zumindest bereichsweise einer Wärmeleitfähigkeit von weniger als 0,5 W/mK auf, weiter bevorzugt von weniger als 0,1 W/mK. Vorzugsweise weist der Modulbehälter zumindest bereichsweise eine wärmeisolierende Schicht auf, besonders bevorzugt Glaswolle, Steinwolle, eine mineralische Schüttung, ein Fasermaterial, einen Schaumplatte, einen Polymerschaum und/oder PU-Schaum. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil einer erhöhten Sicherheit für die Umgebung der Energieversorgungsvorrichtung. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Schutz der Umgebung vor Stoffen aus einem der Batteriemodule, vor einem Reaktionsprodukt mit einem Stoff aus einem der Batteriemodule und/oder vor Wärme aus dieser Reaktion verbessert ist.
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung ist der Modulbehälter mit der Löscheinrichtung verbunden. Vorzugsweise weist eine Wandung des Modulbehälters zumindest einen dieser Löschmitteldurchlässe auf. Vorzugsweise ist dieser Löschmitteldurchlass zumindest zeitweise durch eines dieser Löschmittelventile verschlossen. Vorzugsweise kann dieses Löschmittelventil durch die Überwachungseinrichtung geöffnet werden, besonders bevorzugt durch einen dieser Thermoschalter. Vorzugsweise ist der Löschmitteldurchlass mit einem Verschlusskörper verschlossen. Dieser Verschlusskörper ist ausgestaltet, oberhalb einer Mindesttemperatur zu versagen und den Löschmitteldurchlass freizugeben. Indem insbesondere oberhalb einer Mindesttemperatur Löschmittel in den Modulbehälter geleitet werden kann, kann eine unerwünschte chemischen Reaktion eines der Stoffe bzw. eines der Bauteile des Batteriemoduls gehemmt werden. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil erhöhter Sicherheit.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Weiterbildung ist der Modulbehälter mit der Temperiereinrichtung verbunden. Vorzugsweise mündet zumindest einer dieser Temperierfluidkanäle in diesen Modulbehälter. Vorzugsweise weist eine Wandung des Modulbehälters einen dieser Temperierfluiddurchlässe auf. Vorzugsweise ist dieser Temperierfluiddurchlass zumindest zeitweise durch ein steuerbares Ventil verschlossen. Vorzugsweise kann dieses steuerbare Ventil durch die Überwachungseinrichtung geöffnet werden, besonders bevorzugt durch einen dieser Thermoschalter. Vorzugsweise ist der Temperierfluiddurchlass mit einem Verschlusskörper verschlossen. Dieser Verschlusskörper ist ausgestaltet, oberhalb einer Mindesttemperatur zu versagen und den Temperierfluiddurchlass freizugeben. Indem insbesondere oberhalb einer Mindesttemperatur Temperierfluid in den Modulbehälter geleitet werden kann, kann eine unerwünschte chemischen Reaktion eines der Stoffe bzw. eines der Bauteile des Batteriemoduls gehemmt werden. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil erhöhter Sicherheit. Diese Weiterbildung ist mit der ersten bevorzugten Weiterbildung vorteilhaft kombinierbar.
Gemäß einer dritten bevorzugten Weiterbildung ist der Modulbehälter mit der Absaugeinrichtung verbunden. Vorzugsweise weist die Absaugeinrichtung eine dieser Fluidfördereinrichtungen auf, insbesondere für ein aus dem Modulbehälter abzusaugendes Fluid. Vorzugsweise weist die Absaugeinrichtung eine dieser Fluidreinigungsvorrichtungen auf, insbesondere zur Reinigung eines aus dem Modulbehälter abgesauten Fluids. Indem das abgesaugte Fluid nach Verlassen der Fluidreinigungsvorrichtung aus dem Modulbehälter weitgehend entfernt und gereinigt ist, wird einem Austritt eines unerwünschten Stoffs in die Umgebung des Modulbehälters nach Öffnen dieses Modulbehälters begegnet. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil erhöhter Sicherheit. Diese Weiterbildung ist mit einer der ersten oder zweiten bevorzugten Weiterbildung vorteilhaft kombinierbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Energieversorgungsvorrichtung eine Modulwechseleinrichtung auf. Diese Modulwechseleinrichtung dient zur Entnahme eines insbesondere ersten dieser Batteriemodule aus einer dieser Modulaufnahmeeinrichtungen und/oder zum Einsetzen eines insbesondere zweiten dieser Batteriemodule in eine dieser Modulaufnahmeeinrichtungen, insbesondere in dieselbe Modulaufnahmeeinrichtung. Diese Modulwechseleinrichtung ist ausgestaltet, ein insbesondere isoliertes und/oder ausgefallenes Batteriemodul insbesondere einem dieser Fächer einer dieser Modulaufnahmeeinrichtungen zu entnehmen. Diese Modulwechseleinrichtung ist ausgestaltet, eines dieser Batteriemodule einer dieser Modulaufnahmeeinrichtungen zuzuführen, insbesondere in ein Fach einer dieser Modulaufnahmeeinrichtungen einzusetzen, insbesondere in das Fach, welchem zuvor das ausgefallene Batteriemodul entnommen wurde. Vorzugsweise ist diese Modulwechseleinrichtung mit dieser Überwachungseinrichtung signalverbunden.
Vorzugsweise weist diese Modulwechseleinrichtung einen Greifer auf, welcher ausgestaltet ist, eines dieser Batteriemodule zumindest zeitweise lösbar zu ergreifen. Vorzugsweise weist die Modulwechseleinrichtung eine Greiferführungseinrichtung zur Führung und Bewegung des Greifers relativ zu den übrigen Batteriemodulen bzw. den Modulaufnahmeeinrichtungen auf.
Die Modulwechseleinrichtung ist ausgestaltet:

• ein Signal von der Überwachungseinrichtung zu empfangen, wobei diesem Signal eine Kennung für das zu ergreifende Batteriemodul einer dieser Modulaufnahmeeinrichtungen bzw. für das zugehörige Fach beigefügt ist,
• das der Kennung entsprechende Batteriemodul, nachfolgend erstes Batteriemodul genannt, zu ergreifen und der Modulaufnahmeeinrichtung zu entnehmen,
• das erste Batteriemodul an einem Untersuchungsplatz abzulegen, wobei vorzugsweise dieser Untersuchungsplatz zur Untersuchung des ersten Batteriemoduls ausgestaltet ist,
• das erste Batteriemodul in einen dieser Modulbehälter abzulegen,
• eines zweites dieser Batteriemodule aufzunehmen, welches dieser Energieversorgungsvorrichtung noch nicht zugehörig ist, welches mit dieser Energieversorgungsvorrichtung noch nicht verbunden ist,
• das zweite Batteriemodul insbesondere einem Fach einer dieser Modulaufnahmeeinrichtungen zuzuführen, insbesondere dem der Kennung entsprechende Fach,
• das zweite Batteriemodul in eines dieser Fächer einzusetzen, insbesondere in das der Kennung entsprechende Fach
• beim Einsetzen des zweiten Batteriemoduls vorzugsweise dessen Modulanschlüsse in entsprechende Modulanschlusselemente einzusetzen, insbesondere eine Kontaktierung des zweiten Batteriemoduls vorzubereiten, insbesondere zu bewirken,
• beim Einsetzen des zweiten Batteriemoduls vorzugsweise dessen Messfühler zu kontaktieren, insbesondere dessen Messfühleranschlüsse mit entsprechenden Signalleitungen zu verbinden,
• beim Einsetzen des zweiten Batteriemoduls vorzugsweise dessen Schnellkupplungen mit zumindest einem dieser Löschmittelkanäle und/oder einem dieser Temperierfluidkanäle zu verbinden,
• beim Einsetzen des zweiten Batteriemoduls vorzugsweise dessen Verbindung mit zumindest einer dieser Signalleitungen vorzubereiten, insbesondere zu bewirken.

Diese Modulwechseleinrichtung bietet den Vorteil, dass insbesondere ohne menschliches Zutun ein erstes Batteriemodul entnommen und ein zweites Batteriemodul eingesetzt werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Energieversorgungsvorrichtung zumindest zwei oder mehrere Batteriemodulanordnungen auf, welche je eine erste dieser elektrischen Schalteinrichtungen sowie mehrere dieser Batteriemodule aufweisen. Diese Batteriemodule sind durch diese erste elektrische Schalteinrichtung miteinander in Reihen- und/oder Parallelschaltung verschaltbar. Vorzugsweise sind diese Batteriemodule zumindest einer dieser Batteriemodulanordnungen von einer dieser Modulaufnahmeeinrichtungen aufgenommen.
Weiter weist diese bevorzugte Ausgestaltung eine zweite dieser elektrischen Schalteinrichtungen auf. Diese zweite elektrische Schalteinrichtung ist mit dieser elektrischen Verbindungseinrichtung und mit diesen Batteriemodulanordnungen verbindbar. Insbesondere über ein zweites dieser Schaltelemente ist zumindest eine dieser Batteriemodulanordnungen gegenüber der zweiten elektrischen Schalteinrichtung isolierbar, insbesondere auf Veranlassung durch die Überwachungseinrichtung. Insbesondere über dieses zweite Schaltelement ist zumindest eine dieser Batteriemodulanordnungen mit der zweiten elektrischen Schalteinrichtung verbindbar, insbesondere auf Veranlassung durch die Überwachungseinrichtung, insbesondere wenn eine dieser Batteriemodulanordnungen gegenüber der zweiten elektrischen Schalteinrichtung isoliert wurde.
Vorzugsweise weist diese zweite elektrische Schalteinrichtung zumindest zwei oder mehrere dieser Stromleiteinrichtungen auf. Vorzugsweise weisen zumindest zwei dieser zweiten Stromleiteinrichtungen unterschiedliche Polarität auf und sind mit den Vorrichtungsanschlüssen verbunden insbesondere über zumindest eine dieser zweiten elektrischen Schalteinrichtungen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung sind diese zwei Stromleiteinrichtungen unterschiedlicher Polarität und/oder diese Vorrichtungsanschlüsse temperierbar, insbesondere mittels eine Temperierfluids. Dazu weisen diese zwei Stromleiteinrichtungen unterschiedlicher Polarität und/oder diese Vorrichtungsanschlüsse je zumindest einen Fluidkanal auf, welcher zur Führung des Temperierfluids dient. Vorzugsweise sind diese Fluidkanäle mit einem Wärmetauscher verbunden. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die elektrische Heizleistung in diesen zwei Stromleiteinrichtungen unterschiedlicher Polarität und/oder in diesen Vorrichtungsanschlüssen während der insbesondere längerfristigen Versorgung von Verbrauchern oder beim Laden der Batteriemodule abgeführt werden kann.
Vorzugsweise weist diese bevorzugte Ausgestaltung einen dieser Spannungswandler auf zur Anpassung der von den verschalteten Batteriemodulen bereitgestellten Spannung an die von den versorgten Verbrauchern erforderten Nennspannung. Der Spannungswandler ist besonders bevorzugt zwischen die zweite elektrische Schalteinrichtung und diese elektrische Verbindungseinrichtung geschaltet. Vorzugsweise ist dieser Spannungswandler von der Überwachungseinrichtung ansteuerbar, wenn eine dieser Batteriemodulanordnungen gegenüber der zweiten elektrischen Schalteinrichtung isoliert wurde.
Vorzugsweise weist diese bevorzugte Ausgestaltung eine dieser Messeinrichtungen, eine dieser Löscheinrichtungen, eine dieser Temperiereinrichtungen, eine dieser Kommunikationseinrichtungen eine dieser Absaugeinrichtungen und/oder eine dieser Hilfsenergieversorgungseinrichtungen auf.
Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Versorgung der mit der Energieversorgungsvorrichtung verbundenen Verbraucher auch dann verbessert ist, wenn eine dieser Batteriemodulanordnungen gegenüber der zweiten elektrischen Schalteinrichtung isoliert ist.
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung weisen zumindest eine oder mehrere dieser Batteriemodulanordnungen je eine erste Anzahl und eine zweite Anzahl von Batteriemodulen auf. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Versorgung durch diese Batteriemodule auch dann erfolgen kann, wenn zumindest eines dieser Batteriemodule gegenüber den übrigen Batteriemodulen isoliert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Versorgung durch diese Batteriemodule auch dann erfolgen kann, wenn zumindest eines dieser Batteriemodule ausgefallen ist.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Weiterbildung weisen zumindest eine oder mehrere dieser Batteriemodulanordnungen nur Batteriemodule der ersten Anzahl und zumindest eine oder mehrere weitere dieser Batteriemodulanordnungen nur Batteriemodule der zweiten Anzahl auf. Vorzugsweise stellen die Batteriemodulanordnungen nur mit Batteriemodulen der ersten Anzahl die erste Leistung L₁ zur Verfügung und die Batteriemodulanordnungen nur mit Batteriemodulen der zweiten Anzahl die Leistung ΔL zur Verfügung. Besonders bevorzugt weisen sämtliche Batteriemodulanordnungen dieselbe Anzahl von Batteriemodulen auf, so dass eine isolierte Batteriemodulanordnung nur mit Batteriemodulen der ersten Anzahl durch eine Batteriemodulanordnung nur mit Batteriemodulen der zweiten Anzahl ersetzen werden kann, und umgekehrt, ohne dass die Abgabe der ersten Leistung L₁ beeinträchtigt wäre.
Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Versorgung durch diese Energieversorgungsvorrichtung auch dann erfolgen kann, wenn zumindest eine dieser Batteriemodulanordnungen gegenüber der zweiten elektrischen Schalteinrichtung, der elektrischen Verbindungseinrichtung bzw. gegenüber den übrigen Batteriemodulen isoliert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Versorgung durch diese Energieversorgungsvorrichtung auch dann erfolgen kann, wenn zumindest eine dieser Batteriemodulanordnungen ausgefallen ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Energieversorgungsvorrichtung
Eine erste bevorzugte Ausführungsform der Energieversorgungsvorrichtung (Speicherschrank, 1–7) weist zumindest auf:

• eine erste Anzahl dieser Batteriemodule,
• eine zweite Anzahl dieser Batteriemodule,
• eine dieser Modulaufnahmeeinrichtungen,
• eine dieser elektrischen Schalteinrichtungen,
• diese elektrische Verbindungseinrichtung,
• eine dieser Messeinrichtungen,
• diese Überwachungseinrichtung,
• diese Löscheinrichtung mit einem Löschmittelspeicher,
• diese Temperiereinrichtung, vorzugsweise mit einem Wärmetauscher,
• vorzugsweise einen dieser Spannungswandler,
• vorzugsweise diese Hilfsenergieversorgungseinrichtung,
• vorzugsweise diese Kommunikationseinrichtung,
• vorzugsweise eine oder mehrere dieser Überbrückungseinrichtungen,
• vorzugsweise diese Absaugeinrichtung, vorzugsweise mit Fluidreinigungseinrichtung,
• vorzugsweise eine oder mehrere dieser Wärmeschutzeinrichtungen.

Die Modulaufnahmeeinrichtung nimmt auf: die Batteriemodule, diese elektrische Schalteinrichtung, diese Messeinrichtung, diese Überwachungseinrichtung, diese Löscheinrichtung mit einem Löschmittelspeicher, diese Temperiereinrichtung, vorzugsweise diese Hilfsenergieversorgungseinrichtung, vorzugsweise diese Kommunikationseinrichtung, vorzugsweise diese Überbrückungseinrichtung, vorzugsweise diese Absaugeinrichtung, vorzugsweise mehrere dieser Wärmeschutzeinrichtungen, vorzugsweise einen dieser Spannungswandler. Vorzugsweise ist die Modulaufnahmeeinrichtung mit mehreren Fächern für diese Batteriemodule ausgebildet, insbesondere mit ausziehbaren Stützflächen, insbesondere als Regal oder entsprechend einem Schaltschrank ausgebildet.
Die elektrische Schalteinrichtung weist zumindest zwei dieser Stromleiteinrichtungen sowie zumindest eines oder mehrere dieser Schaltelemente auf. Mittels der elektrischen Schalteinrichtung sind die Batteriemodule in Reihe und/oder parallel geschaltet. Mittels der elektrischen Schalteinrichtung sind die verschalteten Batteriemodule mit der elektrischen Verbindungseinrichtung trennbar verbunden. Mittels der Schaltelemente sind bei Bedarf einzelne dieser Batteriemodule gegenüber den übrigen Batteriemodulen und/oder gegenüber der elektrischen Verbindungseinrichtung isolierbar.
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung sind die Batteriemodule mittels der elektrischen Schalteinrichtung parallel geschaltet. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass den verschalteten Batteriemodulen ein größerer Strom entnehmbar ist.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Weiterbildung sind die Batteriemodule mittels der elektrischen Schalteinrichtung in Reihe geschaltet. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die verschalteten Batteriemodule eine größere Spannung bereitstellen können.
Zumindest eine, vorzugsweise zwei dieser Stromleiteinrichtungen weisen diese Modulanschlusselemente zur Kontaktierung dieser Modulanschlüsse der einzelnen Batteriemodule auf. Vorzugsweise sind diese Modulanschlusselemente zum raschen Wechsel eines dieser Batteriemodule ausgestaltet.
Die elektrische Verbindungseinrichtung ist aus der Umgebung der Modulaufnahmeeinrichtung zugänglich und mit der elektrischen Schalteinrichtung, insbesondere mit deren Stromleiteinrichtungen elektrisch trennbar verbunden.
Vorzugsweise ist der Spannungswandler zwischen die Stromleiteinrichtungen und die elektrische Verbindungseinrichtung geschaltet. Eines dieser Schaltelemente ist zwischen eine dieser Stromleiteinrichtungen und den Spannungswandler oder zwischen den Spannungswandler und die elektrische Verbindungseinrichtung geschaltet. Vorzugsweise ist der Spannungswandler birektional zur Wandlung einer Gleichspannung in eine Wechselspannung und umgekehrt ausgestaltet. Vorzugsweise ist der Spannungswandler zur Spannungserhöhung und/oder Spannungsminderung ausgestaltet.
Die Messeinrichtung weist zumindest einen oder mehrere dieser Messfühler auf, vorzugsweise zumindest einen Messfühler je Batteriemodul. Besonders bevorzugt weist die Messeinrichtung je Batteriemodul zumindest einen oder mehrere Messfühler für die Modulspannung, den Modulstrom, die Modultemperatur, für ein Oxidationsprodukt und/oder für ein Rauchgas auf. Weiter weist die Messeinrichtung einen Fühlerumschalter zur Abfrage der verschiedenen Messfühler auf. Weiter weist die Messeinrichtung Messfühleranschlüsse zur Kontaktierung der verschiedenen Messfühler auf. Vorzugsweise sind mehrere dieser Messfühleranschlüsse zu einem dieser Vielpolanschlüsse vereint.
Die Überwachungseinrichtung ist mit der Messeinrichtung signalverbunden. Die Überwachungseinrichtung ist ausgestaltet, zumindest einen dieser physikalische Parameter insbesondere der Batteriemodule zu überwachen. Die Überwachungseinrichtung ist ausgestaltet, Messwerte zu überwachen, welche von der Messeinrichtung bereitgestellt werden. Die Überwachungseinrichtung ist ausgestaltet, zumindest einen oder mehrere dieser Messwerte mit einem anderen dieser Messwerte, mit einem Vergleichswert oder einem Vergleichsintervall zu verknüpfen und zumindest ein Verknüpfungsergebnis bereitzustellen. Die Überwachungseinrichtung ist ausgestaltet, zu erkennen, ob ein erfasster dieser physikalischen Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist, vorzugsweise auf Grundlage der Verknüpfung des zugehörigen Messwertes mit einem Vergleichswert oder einem Vergleichsintervall. Die Überwachungseinrichtung ist vorzugsweise ausgestaltet, mehrere erfasste dieser Messwerte miteinander zu verknüpfen. Die Überwachungseinrichtung ist vorzugsweise ausgestaltet, insbesondere abhängig von zumindest einem oder mehreren dieser Messwerte oder einem dieser Verknüpfungsergebnisse auf Ausfallzustand eines dieser Batteriemodule zu schließen. Die Überwachungseinrichtung ist ausgestaltet, zumindest eines dieser Schaltelemente anzusteuern bzw. zu betätigen, insbesondere zur Betätigung eines dieser Schaltelemente, insbesondere wenn ein erfasster dieser physikalischen Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist.
Vorzugsweise ist die Überwachungseinrichtung ausgestaltet, zumindest eines dieser ersten Schaltelemente zum Isolieren eines dieser Batteriemodule gegenüber der zugehörigen ersten elektrischen Schalteinrichtung zu betätigen, insbesondere wenn ein erfasster dieser physikalischen Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist.
Vorzugsweise ist die Überwachungseinrichtung ausgestaltet, zumindest eine oder mehrere dieser Überbrückungseinrichtungen zu betätigen, insbesondere wenn ein erfasster dieser physikalischen Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist, insbesondere wenn das Batteriemodul isoliert ist.
Vorzugsweise sind mehrere Signalleitungen zwischen der Überwachungseinrichtung und weiteren Einrichtungen der Energieversorgungsvorrichtung als ein Signalbus ausgebildet. Dieser Signalbus bzw. diese Signalleitungen dienen zur Übertragung von Daten, Signalen und/oder Messwerten zwischen der Überwachungseinrichtung, der Messeinrichtung, der Kommunikationseinrichtung, der Löscheinrichtung, der Temperiereinrichtung, der Absaugeinrichtung, den Überbrückungseinrichtungen und/oder den Schaltelementen der elektrischen Schalteinrichtung.
Vorzugsweise sind diese Signalleitungen bzw. dieser Signalbus von zumindest einem Signalleitungskanal aufgenommen, wobei dieser zumindest eine Signalleitungskanal ein Polymermaterial und/oder ein Metallblech aufweist.
Die Löscheinrichtung weist einen Löschmittelspeicher für ein Löschmittel und Löschmittelkanäle auf. Diese Löschmittelkanäle verbinden den Löschmittelspeicher mit zumindest einem oder mehreren dieser Batteriemodule. Vorzugsweise weist jeder dieser Löschmittelkanäle eines dieser steuerbaren Löschmittelventile auf.
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung dieser bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Löschmittelkanäle vom Löschmittelspeicher zu mehreren, insbesondere sämtlichen der Batteriemodule, insbesondere zu deren Moduleinhausungen geführt. So kann Löschmittel gezielt an eines der Batteriemodule abgegeben werden, wenn diese Überwachungseinrichtung erkennt, dass dieser wenigstens eine für dieses Batteriemodul erfassten physikalische Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist, insbesondere wenn die Messeinrichtung bzw. eine der Messfühler ein Oxidationsprodukt und/oder ein Rauchgas feststellt. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil einer erhöhten Betriebssicherheit der Energieversorgungsvorrichtung.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Weiterbildung dieser bevorzugten Ausführungsform ist einer dieser Löschmittelkanäle vom Löschmittelspeicher nacheinander durch mehrere, insbesondere sämtliche dieser Batteriemodule geführt. Innerhalb mehrerer, vorzugsweise innerhalb sämtlicher dieser Batteriemodule bzw. deren Moduleinhausungen weist dieser Löschmittelkanal zumindest je einen dieser Löschmitteldurchlässe auf. Vorzugsweise weist die Löscheinrichtung je Löschmitteldurchlass eines dieser steuerbaren Löschmittelventile auf. Vorzugsweise ist das Löschmittelventil durch die Überwachungseinrichtung steuerbar. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass das Löschmittel gezielt an ein gefährdetes Batteriemodul abgegeben werden kann. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Aufwand zur Verrohrung verringert ist.
Die Temperiereinrichtung weist auf

• zumindest einen oder mehrere dieser Temperierfluidkanäle zu verschiedenen dieser Batteriemodule, vorzugsweise einen Temperierfluidkanal je Batteriemodul, vorzugsweise zumindest einen zentralen Temperierfluidkanal,
• mehrere dieser Fluidkanalabschnitte, welche sich innerhalb verschiedener dieser Batteriemodule erstrecken, vorzugsweise zumindest einen Fluidkanalabschnitt je Batteriemodul, vorzugsweise mit Schnellkupplungen zur Trennung des zugehörigen Fluidkanalabschnitts von dem Temperierfluidkanal,
• ein Temperierfluid, welches zumindest zeitweise durch zumindest einen dieser Temperierfluidkanäle geführt ist, welches dem Austausch von Wärmeenergie mit zumindest einem dieser Batteriemodule dient,
• zumindest eine steuerbare Fluidfördereinrichtung zur Förderung des Temperierfluids durch zumindest einen dieser Temperierfluidkanäle,
• vorzugsweise zumindest einen Wärmetauscher, welcher mit zumindest einem dieser Temperierfluidkanäle verbunden ist, welcher zumindest zeitweise von diesem Temperierfluid durchströmbar ist, welcher zum Austausch von Wärmeenergie mit dem Temperierfluid und/oder mit der Umgebung ausgestaltet ist,
• vorzugsweise mehrere dieser Temperierfluiddurchlässe, welche vorzugsweise verschiedenen dieser Batteriemodule zugeordnet sind, wobei besonders bevorzugt zumindest einer dieser Temperierfluiddurchlässe sich zu einem dieser Batteriemodule öffnet.

Vorzugsweise ist der Wärmetauscher der Temperiereinrichtung benachbart zu einer Außenwand der Modulaufnahmeeinrichtung angeordnet, besonders bevorzugt mit dieser Außenwand verbunden.
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung der Temperiereinrichtung verzweigt sich ein erster zentraler Temperierfluidkanal nach einer steuerbaren Fluidfördereinrichtung in mehrere Temperierfluidkanäle, vorzugsweise ebenso viele Temperierfluidkanäle wie Batteriemodule bzw. Fluidkanalabschnitte. Nach den Fluidkanalabschnitten vereinigen sich die Temperierfluidkanäle wieder zu einem zweiten zentralen Temperierfluidkanal. Der zweite zentrale Temperierfluidkanal ist mit dem Wärmetauscher verbunden. Nach dem Wärmetauscher tritt das Temperierfluid wieder in den ersten zentralen Temperierfluidkanal ein. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass das Temperierfluid am Eintritt in die verschiedenen Fluidkanalabschnitte im wesentlichen dieselbe Temperatur aufweist.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Weiterbildung weist der erste zentrale Temperierfluidkanal nacheinander mehrere dieser Fluidkanalabschnitte auf. Das Temperierfluid durchströmt diese Fluidkanalabschnitte der verschiedenen Batteriemodule nacheinander. Nach Austritt aus dem letzten dieser Fluidkanalabschnitte führt der erste zentrale Temperierfluidkanal zum Wärmetauscher. Nach dem Wärmetauscher tritt das Temperierfluid wieder in den ersten zentralen Temperierfluidkanal ein. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Aufwand zur Führung des Temperierfluids verringert ist.
Vorzugsweise weist die Energieversorgungsvorrichtung eine Hilfsenergieversorgungseinrichtung auf. Diese Hilfsenergieversorgungseinrichtung ist ausgestaltet, zumindest zeitweise Energie von zumindest einem dieser Batteriemodul aufzunehmen. Diese Hilfsenergieversorgungseinrichtung ist ausgestaltet, zumindest zeitweise Energie an diese Überwachungseinrichtung, diese Messeinrichtung und/oder diese Löscheinrichtung abzugeben, insbesondere wenn wenigstens eines dieser Batteriemodul ausfällt, insbesondere wenn diese Überwachungseinrichtung erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist, insbesondere wenn eine mindeste Versorgungsspannung zur Versorgung der Überwachungseinrichtung unterschritten ist. Vorzugsweise ist diese Hilfsenergieversorgungseinrichtung ausgestaltet, zumindest zeitweise Energie an diese Kommunikationseinrichtung abzugeben. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass von der Überwachungseinrichtung wesentliche Funktionen auch nach Ausfall zumindest eines dieser Batteriemodule erfüllt werden können.
Vorzugsweise weist die Energieversorgungsvorrichtung zumindest eine oder mehrere dieser Überbrückungseinrichtungen auf. Diese Überbrückungseinrichtung entweder zwischen die Modulanschlüsse eines dieser Batteriemodule oder zwischen zwei dieser Modulanschlusselemente geschaltet. Vorzugsweise ist die Überbrückungseinrichtung durch die Überwachungseinrichtung steuerbar. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass bei einem Ausfall eines dieser Batteriemodul, welches Teil einer Reihenschaltung von Batteriemodulen ist, die Reihenschaltung wieder funktional hergestellt werden kann.
Vorzugsweise weist zumindest eine dieser Überbrückungseinrichtungen zumindest einen dieser Entladewiderstände auf. Die Überwachungseinrichtung ist ausgestaltet, ein insbesondere isoliertes Batteriemodul über diesen Entladewiderstand zumindest teilweise zu entladen. So kann der Ladezustand des betroffenen Batteriemoduls verringert werden. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil erhöhter Betriebssicherheit, insbesondere beim Entnehmen des Batteriemoduls aus der Modulaufnahmeeinrichtung.
Vorzugsweise weist die Energieversorgungsvorrichtung diese Absaugeinrichtung auf. Diese Absaugeinrichtung ist mit zumindest einem oder mehreren dieser Batteriemodule verbunden. Vorzugsweise weist die Absaugeinrichtung zumindest einen dieser Absaugkanäle auf. Besonders bevorzugt weist die Absaugeinrichtung einen zentralen Absaugkanal auf, in welchen mehrere Absaugkanalabschnitte münden, wobei diese Absaugkanalabschnitte mit verschiedenen dieser Batteriemodule verbunden sind. Vorzugsweise weist diese Absaugeinrichtung eine Fluidfördereinrichtung für ein abzusaugendes Fluid auf, besonders bevorzugt eine Pumpe. Vorzugsweise weist die Absaugeinrichtung eine Fluidreinigungseinrichtung auf, welcher vorzugsweise das abgesaugte Fluid vor dessen Eintritt in die Fluidfördereinrichtung reinigt. Diese Fluidreinigungseinrichtung ist ausgestaltet, das abgesaugten Fluid zu reinigen, bevor dieser abgesaugte Fluid in die Umgebung austritt. Dazu weist die Fluidreinigungseinrichtung einen Filter und/oder Luftwäscher auf. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass Stoffe, welche durch die Druckentlastungseinrichtungen austreten, kontrolliert abgeführt werden können.
Vorzugsweise ist innerhalb der Modulaufnahmeeinrichtung zumindest eine dieser Wärmeschutzeinrichtungen zwischen zumindest zwei benachbarte dieser Batteriemodule angeordnet. Besonders bevorzugt ist eine dieser Wärmeschutzeinrichtungen zwischen je zwei dieser Batteriemodule angeordnet.
Die Batteriemodule dieser ersten bevorzugten Ausführungsform weisen jeweils eine dieser Moduleinhausungen auf. Die Moduleinhausungen weisen je einen Modulkasten und einen Moduldeckel auf.
Die Moduleinhausung, insbesondere deren Modulkästen weisen auf:

• zwei dieser Modulanschlüsse unterschiedlicher Polarität, welche mit einer dieser Wandungen des Modulkastens verbunden sind, vorzugsweise durch diese Wandung des Modulkastens geführt sind,
• zumindest einen dieser Messfühleranschlüsse in einer dieser Wandungen des Modulkastens, vorzugsweise einen dieser Vielpolanschluss,
• vorzugsweise zumindest zwei Zugänge zu einem dieser Fluidkanalabschnitte, insbesondere als Schnellkupplungen ausgebildet, welche in diesen Wandungen des Modulkastens angeordnet sind,
• vorzugsweise zumindest einen dieser Löschmitteldurchlässe, angeordnet in einer dieser Wandungen des Modulkastens,
• vorzugsweise eine dieser Druckentlastungseinrichtungen, angeordnet in einer der Wandungen des Modulkastens.

Innerhalb der Moduleinhausung, insbesondere innerhalb der Modulkästen sind jeweils angeordnet:

• zwei oder mehrere dieser elektrochemischen Zellen, welche miteinander verschaltet sind, vorzugsweise in Reihenschaltung,
• ein oder mehrere dieser Messfühler, welcher mit einem dieser Messfühleranschlüsse verbunden ist, wobei zumindest einer dieser Messfühler zur Feststellung eines Oxidationsprodukts und/oder eines Rauchgases ausgestaltet ist, wobei zumindest einer dieser Messfühler zur Erfassung des Modulstroms ausgestaltet ist, wobei zumindest einer dieser Messfühler zur Erfassung der Modulspannung ausgestaltet ist,
• zumindest einer dieser Fühlerumschalter zur insbesondere aufeinander folgenden Abfrage der Messfühler,
• ein oder mehrere dieser Fluidkanalabschnitte, welcher durch zumindest einen Zugang, vorzugsweise durch zumindest eine, besonders bevorzugt durch zwei dieser Schnellkupplungen in zumindest einer dieser Wandungen des Modulkastens zugänglich ist,
• vorzugsweise einer dieser Entladewiderstände, über welchen die Zellen des Batteriemoduls im isolierten Zustand des Batteriemoduls entladbar sind, wobei dieser Entladewiderstand wärmeleitend mit dem Modulkasten und/oder mit einem dieser Fluidkanalabschnitte verbunden ist,
• vorzugsweise diese Zellverschaltungseinrichtung zur Verschaltung der Zellen, vorzugsweise zur Reihenschaltung der Zellen, welche mit den Modulanschlüssen verbunden ist,
• vorzugsweise eines dieser Schaltelemente, welches besonders bevorzugt zwischen einen dieser Modulanschlüsse und die Zellverschaltungseinrichtung geschaltet ist, welches insbesondere der Isolierung des Batteriemoduls dient.

Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Versorgung zumindest eines Verbrauchers bei einem Ausfall eines der Batteriemodule insbesondere ohne menschliches Zutun aufrecht erhalten werden kann.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Energieversorgungsvorrichtung weicht von der ersten bevorzugten Ausführungsform insbesondere dadurch ab, dass Teile der Löscheinrichtung zumindest abschnittwweise einstückig mit Teilen der Temperiereinrichtung ausgebildet sind.
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung dieser bevorzugten Ausführungsform sind zumindest einige der Löschmittelkanäle zumindest abschnittsweise einstückig mit einigen dieser Temperierfluidkanäle ausgebildet. Dabei dient das Löschmittel auch als Temperierfluid. Nach einer steuerbaren Fluidfördereinrichtung verzweigt sich ein erster zentraler Temperierfluidkanal in mehrere Temperierfluidkanäle, vorzugsweise ebenso viele Temperierfluidkanäle wie Batteriemodule bzw. Fluidkanalabschnitte. Nach den Fluidkanalabschnitten vereinigen sich zumindest einige dieser Temperierfluidkanäle wieder zu einem zweiten zentralen Temperierfluidkanal. Der zweite zentrale Temperierfluidkanal ist mit dem Wärmetauscher verbunden. Nach dem Wärmetauscher tritt das Temperierfluid wieder in den ersten zentralen Temperierfluidkanal ein. Diese Temperierfluidkanäle weisen innerhalb der Moduleinhausungen je zumindest einen dieser Fluidkanalabschnitte auf. Diese Fluidkanalabschnitte weisen innerhalb der Moduleinhausung je einen Temperierfluiddurchlass auf. Diese Temperierfluiddurchlässe sind je mit einem steuerbaren Ventil ausgestattet. So sind die Temperierfluiddurchlässe und diese Löschmitteldurchlässe einstückig ausgebildet. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der apparative Aufwand für Temperieren und Löschen verringert ist. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, dass eine gleichmäßige Temperierung der Batteriemodule vereinfacht ist, indem das Temperierfluid bzw. Löschmittel die Batteriemodule mit im Wesentlichen derselben Temperatur erreicht.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Weiterbildung dieser bevorzugten Ausführungsform ist dieser Löschmittelkanal zumindest abschnittsweise einstückig mit einem dieser Temperierfluidkanäle ausgebildet. Dabei dient das Löschmittel auch als Temperierfluid. Dieser Temperierfluidkanal weist innerhalb der Moduleinhausungen je zumindest einen oder mehrere dieser Fluidkanalabschnitte auf. Diese Fluidkanalabschnitte weisen innerhalb der Moduleinhausungen je zumindest einen dieser Temperierfluiddurchlässe auf. Diese Temperierfluiddurchlässe sind je mit einem steuerbaren Ventil ausgestattet. So sind die Temperierfluiddurchlässe und diese Löschmitteldurchlässe zumindest abschnittsweise einstückig ausgebildet. Der erste zentrale Temperierfluidkanal mündet in einen dieser Fluidkanalabschnitte. Das Temperierfluid durchströmt mehrere dieser Fluidkanalabschnitte der verschiedenen Batteriemodule vorzugsweise nacheinander. Nach Austritt aus dem letzten dieser Fluidkanalabschnitte führt der zweite zentrale Temperierfluidkanal zum Wärmetauscher. Nach dem Wärmetauscher tritt das Temperierfluid wieder in den ersten zentralen Temperierfluidkanal ein. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Aufwand zur Führung des Temperierfluids bzw. des Löschmittels verringert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass das Löschmittel gezielt an ein gefährdetes Batteriemodul abgegeben werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der apparative Aufwand für Temperieren und Löschen verringert ist.
Eine dritte bevorzugte Ausführungsform der Energieversorgungsvorrichtung weist zumindest auf

• zwei oder mehrere dieser Modulaufnahmeeinrichtungen,
• eine erste Anzahl dieser Batteriemodule je Modulaufnahmeeinrichtung,
• eine zweite Anzahl dieser Batteriemodule je Modulaufnahmeeinrichtung,
• eine erste dieser elektrischen Schalteinrichtungen je Modulaufnahmeeinrichtung,
• eine zweite dieser elektrischen Schalteinrichtungen,
• eine dieser elektrischen Verbindungseinrichtungen
• eine dieser Messeinrichtungen,
• eine dieser Überwachungseinrichtungen,
• eine dieser Löscheinrichtungen mit einem Löschmittelspeicher,
• eine dieser Temperiereinrichtungen vorzugsweise mit einem Wärmetauscher,
• vorzugsweise einen dieser Spannungswandler,
• vorzugsweise diese Hilfsenergieversorungseinrichtung,
• vorzugsweise eine dieser Kommunikationseinrichtungen,
• vorzugsweise eine dieser Absaugeinrichtungen,
• vorzugsweise mehrere dieser Wärmeschutzeinrichtungen,
• vorzugsweise eine dieser Modulwechseleinrichtungen,
• vorzugsweise einen dieser Modulbehälter.

Die einzelnen Batteriemodule sind entsprechend der ersten bevorzugten Ausführungsform der Energieversorgungsvorrichtung ausgebildet.
Jede dieser Modulaufnahmeeinrichtungen nimmt mehrere dieser Batteriemodule und eine erste dieser elektrischen Schalteinrichtungen auf. Vorzugsweise bilden diese erste elektrische Schalteinrichtung und diese Batteriemodule eine dieser Batteriemodulanordnungen. Vorzugsweise nimmt jede dieser Modulaufnahmeeinrichtungen zumindest eine oder mehrere dieser Wärmeschutzeinrichtungen auf, welche besonders bevorzugt zwischen je zwei dieser Batteriemodule angeordnet sind.
Vorzugsweise sind zumindest eine oder mehrere dieser Modulaufnahmeeinrichtungen als Regal mit insbesondere übereinander angeordneten Fächern ausgestaltet, besonders bevorzugt mit ausziehbaren Stützflächen. Vorzugsweise nimmt die Modulaufnahmeeinrichtung zumindest eine oder mehrere dieser Überbrückungseinrichtungen auf, besonders bevorzugt eine dieser Überbrückungseinrichtungen für jedes der Batteriemodule. Vorzugsweise ist diese erste elektrische Schalteinrichtung zumindest abschnittweise aus der Umgebung der Modulaufnahmeeinrichtung zugänglich bzw. kontaktierbar.
Innerhalb jeder dieser Modulaufnahmeeinrichtungen sind diese Batteriemodule zumindest zeitweise mittels dieser ersten elektrischen Schalteinrichtung untereinander verschaltet, insbesondere in Reihenschaltung.
Diese ersten elektrischen Schalteinrichtungen weisen je zumindest eine, zwei oder mehrere dieser Stromleiteinrichtungen auf. Diese ersten elektrischen Schalteinrichtungen weisen je zumindest eines oder mehrere dieser Schaltelemente auf, nachfolgend erste Schaltelemente genannt. Die Stromleiteinrichtungen weisen je zumindest eine, zwei oder mehrere dieser Modulanschlusselemente auf.
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung sind die Batteriemodule in zumindest einer oder mehrerer, vorzugsweise in sämtlichen dieser Modulaufnahmeinrichtungen mittels der ersten elektrischen Schalteinrichtung in Reihe geschaltet. Vorzugsweise ist je eine dieser Überbrückungseinrichtungen zwischen die Modulanschlüsse unterschiedlicher Polarität jedes dieser Batteriemodule der Reihenschaltung geschaltet. Die Überwachungseinrichtung ist ausgestaltet, diese Überbrückungseinrichtungen zu aktivieren, insbesondere zum Schließen anzusteuern, insbesondere wenn erkannt ist, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist. Bei aktivierter Überbrückungseinrichtung ist das zugehörige Batteriemodul überbrückt und die Reihenschaltung der übrigen dieser Batteriemodule wieder hergestellt. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Summenspannung der verschalteten Batteriemodule vergrößert ist.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Weiterbildung sind die Batteriemodule in zumindest einer oder mehrerer, vorzugsweise in sämtlichen dieser Modulaufnahmeinrichtungen mittels der ersten elektrischen Schalteinrichtung parallel geschaltet. Vorzugsweise weist diese erste elektrische Schalteinrichtung für jedes verbundene Batteriemodul eines dieser ersten Schaltelemente auf. Dieses erste Schaltelement ist zwischen das jeweilige Batteriemodul und eine der Stromleiteinrichtungen der ersten elektrischen Schalteinrichtung geschaltet. Dieses erste Schaltelement dient zur Isolierung des angeschlossenen Batteriemoduls. Die Überwachungseinrichtung ins ausgestaltet, dieses erste Schaltelement zu aktivieren, insbesondere zu dessen Öffnung anzusteuern, insbesondere wenn erkannt ist, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die verschalteten Batteriemodule einen stärkeren Strom abgeben können.
Nachfolgend wir eine Anordnung mit dieser ersten elektrischen Schalteinrichtung, dieser ersten Anzahl von Batteriemodulen und dieser zweiten Anzahl von Batteriemodulen auch Batteriemodulanordnung genannt. In dieser Batteriemodulanordnung sind die Batteriemodule miteinander mittels der ersten elektrischen Schalteinrichtung und Reihe und/oder parallel geschaltet.
Diese zweite elektrische Schalteinrichtung ist ausgestaltet, zumindest zeitweise mehrere dieser ersten elektrischen Schalteinrichtungen bzw. deren verschaltete Batteriemodule, miteinander zu verschalten. Die zweite elektrische Schalteinrichtung ist ausgestaltet, eine Gruppe von Batteriemodulen, welche untereinander mittels einer dieser ersten elektrischen Schalteinrichtungen verschaltet sind, zu isolieren, insbesondere wenn die Überwachungseinrichtung erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist, insbesondere wenn zumindest eines der Batteriemodule dieser Gruppe von Batteriemodulen ausgefallen ist, insbesondere wenn einer dieser Messfühler ein Oxidationsprodukt und/oder ein Rauchgas festgestellt hat. Mittels dieser zweiten elektrischen Schalteinrichtungen sind die ersten elektrischen Schalteinrichtungen und somit die Batteriemodule dieser mehreren Modulaufnahmeeinrichtungen miteinander insbesondere parallel verschaltet. Mittels dieser zweiten elektrischen Schalteinrichtung sind die Batteriemodule dieser mehreren Modulaufnahmeeinrichtungen trennbar mit der elektrischen Verbindungseinrichtung verbunden. Diese zweite elektrische Schalteinrichtung weist zumindest einen, zwei oder mehrere dieser Stromleiteinrichtungen auf. Die zweite elektrische Schalteinrichtung weist zumindest eines oder mehrere dieser Schaltelemente auf, nachfolgend zweite Schaltelemente genannt. Die Stromleiteinrichtungen weisen je zumindest eine oder mehrere dieser Modulanschlusselemente auf
Die ersten elektrischen Schalteinrichtungen, und somit die mit dieser elektrischen Schalteinrichtung elektrisch verbundenen Batteriemodule, sind mit der zweiten elektrischen Schalteinrichtung jeweils mittels eines dieser zweiten Schaltelemente trennbar verbunden. Dieses zweite Schaltelement ist vorgesehen, von der Überwachungseinrichtung betätigt zu werden, insbesondere wenn dies Überwachungseinrichtung erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist. Im geöffneten Zustand eines dieser zweiten Schaltelemente sind im wesentlichen sämtliche Batteriemodule, welche mit der zugehörigen ersten elektrischen Schalteinrichtung elektrisch verbunden sind, gegenüber dieser zweiten elektrischen Schalteinrichtung isoliert.
Die Messeinrichtung weist zumindest einen oder mehrere dieser Messfühler auf, vorzugsweise zumindest einen Messfühler je Batteriemodul. Besonders bevorzugt weist die Messeinrichtung je Batteriemodul zumindest einen oder mehrere Messfühler für die Modulspannung, den Modulstrom, die Modultemperatur, für ein Oxidationsprodukt und/oder für ein Rauchgas auf. Weiter weist die Messeinrichtung einen dieser Fühlerumschalter zur Abfrage der verschiedenen Messfühler auf. Weiter weist die Messeinrichtung Messfühleranschlüsse zur Kontaktierung der verschiedenen Messfühler auf. Vorzugsweise sind mehrere Messfühleranschlüsse zu Messfühlern eines dieser Batteriemodule zu einem Vielpolanschluss zusammengefasst.
Die Überwachungseinrichtung ist mit der Messeinrichtung signalverbunden. Die Überwachungseinrichtung ist ausgestaltet, physikalische Parameter insbesondere der Batteriemodule zu überwachen. Die Überwachungseinrichtung ist ausgestaltet, Messwerte zu überwachen, welche von der Messeinrichtung bereitgestellt werden. Die Überwachungseinrichtung ist ausgestaltet, zumindest einen oder mehrere dieser Messwerte mit einem anderen dieser Messwerte, mit einem Vergleichswert oder einem Vergleichsintervall zu verknüpfen und zumindest ein Verknüpfungsergebnis bereitzustellen. Die Überwachungseinrichtung ist ausgestaltet, zu erkennen, ob ein erfasster dieser physikalischen Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist, vorzugsweise als Folge der Verknüpfung des zugehörigen Messwertes mit einem Vergleichswert oder einem Vergleichsintervall. Die Überwachungseinrichtung ist vorzugsweise ausgestaltet, mehrere erfasste dieser Messwerte miteinander zu verknüpfen. Die Überwachungseinrichtung ist vorzugsweise ausgestaltet, insbesondere abhängig von zumindest einem oder mehreren dieser Messwerte oder einem dieser Verknüpfungsergebnisse auf den Ausfallzustand eines dieser Batteriemodule zu schließen. Die Überwachungseinrichtung ist ausgestaltet, zumindest eines dieser Schaltelemente anzusteuern bzw. zu betätigen, insbesondere wenn ein erfasster dieser physikalischen Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist. Die Überwachungseinrichtung ist vorzugsweise ausgestaltet, zumindest eine oder mehrere dieser Überbrückungseinrichtungen zu betätigen, insbesondere wenn ein erfasster dieser physikalischen Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist.
Vorzugsweise ist die Überwachungseinrichtung ausgestaltet, zumindest eines dieser ersten Schaltelemente zum Isolieren eines dieser Batteriemodule gegenüber der zugehörigen ersten elektrischen Schalteinrichtung zu betätigen, insbesondere wenn ein erfasster dieser physikalischen Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist.
Vorzugsweise ist die Überwachungseinrichtung ausgestaltet, zumindest eine oder mehrere dieser Überbrückungseinrichtungen zu betätigen, insbesondere wenn ein erfasster dieser physikalischen Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist, insbesondere wenn das Batteriemodul isoliert ist.
Vorzugsweise ist die Überwachungseinrichtung ausgestaltet, das Isolieren einer Gruppe von Batteriemodulen, welche durch eine erste dieser elektrischen Schalteinrichtungen miteinander verschaltet sind, einzuleiten. Dazu kann die Überwachungseinrichtung dieser zweiten elektrischen Schalteinrichtung bzw. einem ihrer zweiten Schaltelemente ein entsprechendes Signal übermitteln.
Vorzugsweise ist die Überwachungseinrichtung ausgestaltet, eine dieser ersten elektrischen Schalteinrichtungen mit dieser zweiten elektrischen Schalteinrichtung zu verbinden, insbesondere im Anschluss an das Isolieren einer Gruppe von Batteriemodulen. Dazu kann Überwachungseinrichtung dieser ersten elektrischen Schalteinrichtung bzw. einen ihrer Schaltelement je ein entsprechendes Signal übermitteln.
Vorzugsweise sind mehrere Signalleitungen zwischen der Überwachungseinrichtung und weiteren Einrichtungen der Energieversorgungsvorrichtung als ein Signalbus ausgebildet. Dieser Signalbus bzw. diese Signalleitungen dienen zur Übertragung von Daten, Signalen und/oder Messwerten zwischen der Überwachungseinrichtung, der Messeinrichtung, der Kommunikationseinrichtung, der Löscheinrichtung, der Temperiereinrichtung, der Absaugeinrichtung, den Überbrückungseinrichtungen und/oder den Schaltelementen der elektrischen Schalteinrichtung. Vorzugsweise sind diese Signalleitungen bzw. dieser Signalbus von zumindest einem Signalleitungskanal aufgenommen, wobei dieser zumindest eine Signalleitungskanal ein Polymermaterial und/oder ein Metallblech aufweist. Die Löscheinrichtung weist einen Löschmittelspeicher für ein Löschmittel und Löschmittelkanäle auf. Diese Löschmittelkanäle verbinden den Löschmittelspeicher mit zumindest einem oder mehreren dieser Batteriemodule. Vorzugsweise weist jeder dieser Löschmittelkanäle eines dieser steuerbaren Löschmittelventile auf.
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung dieser bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Löschmittelkanäle vom Löschmittelspeicher zu sämtlichen der Batteriemodule, insbesondere zu deren Moduleinhausungen geführt. So kann Löschmittel gezielt an eines der Batteriemodule abgegeben werden, wenn diese Überwachungseinrichtung erkennt, dass dieser wenigstens eine für dieses Batteriemodul erfassten physikalische Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist, insbesondere wenn die Messeinrichtung bzw. eine der Messfühler ein Oxidationsprodukt und/oder ein Rauchgas feststellt. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil einer erhöhten Betriebssicherheit der Energieversorgungsvorrichtung.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Weiterbildung dieser bevorzugten Ausführungsform ist einer dieser Löschmittelkanäle vom Löschmittelspeicher nacheinander durch mehrere dieser Batteriemodule geführt. Innerhalb der meisten, vorzugsweise innerhalb jedes dieser Batteriemodule bzw. deren Moduleinhausungen weist dieser Löschmittelkanal zumindest je einen dieser Löschmitteldurchlässe auf. Vorzugsweise weist die Löscheinrichtung je Löschmittelkanal zumindest ein steuerbares Löschmittelventil auf. Vorzugsweise ist das Löschmittelventil durch die Überwachungseinrichtung steuerbar. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass das Löschmittel gezielt an ein gefährdetes Batteriemodul abgegeben werden kann. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Aufwand zur Verrohrung verringert ist.
Die Temperiereinrichtung weist auf

• mehrere dieser Temperierfluidkanäle zu verschiedenen dieser Batteriemodule, vorzugsweise einen Temperierfluidkanal je Batteriemodul, vorzugsweise zumindest einen zentralen Temperierfluidkanal,
• mehrere dieser Fluidkanalabschnitte, welche verschiedenen dieser Batteriemodule zugeordnet sind, vorzugsweise zumindest einen Fluidkanalabschnitt je Batteriemodul, vorzugsweise mit Schnellkupplungen zur Trennung des zugehörigen Fluidkanalabschnitts von der Temperiereinrichtung,
• ein Temperierfluid, welches zumindest zeitweise durch diese Temperierfluidkanäle geführt ist,
• zumindest eine steuerbare Fluidfördereinrichtung zur Förderung des Temperierfluids durch zumindest einen dieser Temperierfluidkanäle,
• vorzugsweise zumindest einen Wärmetauscher, welcher mit zumindest einem dieser Temperierfluidkanäle verbunden ist, welcher zumindest zeitweise von diesem Temperierfluid durchströmbar ist, welcher zum Austausch von Wärmeenergie mit dem Temperierfluid und/oder mit der Umgebung ausgestaltet ist,
• vorzugsweise mehrere dieser Temperierfluiddurchlässe, welche vorzugsweise verschiedenen dieser Batteriemodule zugeordnet sind, wobei besonders bevorzugt zumindest einer dieser Temperierfluiddurchlässe in einem dieser Batteriemodule angeordnet ist.

Vorzugsweise ist der Wärmetauscher der Temperiereinrichtung benachbart zu einer Außenwand der Modulaufnahmeeinrichtung angeordnet, besonders bevorzugt mit dieser Außenwand verbunden.
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung der Temperiereinrichtung verzweigt sich ein erster zentraler Temperierfluidkanal nach einer steuerbaren Fluidfördereinrichtung in mehrere Temperierfluidkanäle, vorzugsweise ebenso viele Temperierfluidkanäle wie Batteriemodule bzw. Fluidkanalabschnitte. Nach den Fluidkanalabschnitten vereinigen sich die Temperierfluidkanäle wieder zu einem weiten zentralen Temperierfluidkanal. Der zweite zentrale Temperierfluidkanal ist mit dem Wärmetauscher verbunden. Nach dem Wärmetauscher tritt das Temperierfluid wieder in den ersten zentralen Temperierfluidkanal ein. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass das Temperierfluid am Eintritt in die verschiedenen Fluidkanalabschnitte im wesentlichen dieselbe Temperatur aufweist.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Weiterbildung mündet der erste zentrale Temperierfluidkanal in einen dieser Fluidkanalabschnitte auf. Das Temperierfluid durchströmt insbesondere nacheinander mehrere dieser Fluidkanalabschnitte der verschiedenen Batteriemodule. Nach Austritt aus dem letzten dieser Fluidkanalabschnitte führt der zweite zentrale Temperierfluidkanal zum Wärmetauscher. Nach dem Wärmetauscher tritt das Temperierfluid wieder in den ersten zentralen Temperierfluidkanal ein. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Aufwand zur Führung des Temperierfluids verringert ist.
Vorzugweise ist dieser Spannungswandler zwischen die Stromleiteinrichtungen und die elektrische Verbindungseinrichtung geschaltet. Eines dieser zweiten Schaltelemente ist zwischen eine dieser Stromleiteinrichtungen und den Spannungswandler oder zwischen den Spannungswandler und die elektrische Verbindungseinrichtung geschaltet. Der Spannungswandler ist zur Wandlung einer Gleichspannung in eine Wechselspannung und umgekehrt ausgestaltet. Vorzugsweise ist der Spannungswandler zur Spannungserhöhung und/oder Spannungsminderung ausgestaltet.
Vorzugsweise weist die Energieversorgungsvorrichtung eine Hilfsenergieversorgungseinrichtung auf. Diese Hilfsenergieversorgungseinrichtung ist ausgestaltet, zumindest zeitweise Energie von zumindest einem dieser Batteriemodul aufzunehmen. Diese Hilfsenergieversorgungseinrichtung ist ausgestaltet, zumindest zeitweise Energie an diese Überwachungseinrichtung, diese Messeinrichtung und/oder diese Löscheinrichtung abzugeben, insbesondere wenn wenigstens eines dieser Batteriemodul ausfällt, insbesondere wenn diese Überwachungseinrichtung erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist. Vorzugsweise ist diese Hilfsenergieversorgungseinrichtung ausgestaltet, zumindest zeitweise Energie an diese Kommunikationseinrichtung abzugeben. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass von der Überwachungseinrichtung wesentliche Funktionen auch nach Ausfall zumindest eines dieser Batteriemodul erfüllt werden können.
Vorzugsweise weist die Energieversorgungsvorrichtung zumindest eine oder mehrere dieser Überbrückungseinrichtungen auf. Diese Überbrückungseinrichtung entweder zwischen die Modulanschlüsse eines dieser Batteriemodule oder zwischen zwei dieser Modulanschlusselemente geschaltet. Vorzugsweise ist die Überbrückungseinrichtung durch die Überwachungseinrichtung steuerbar. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass bei einem Ausfall eines dieser Batteriemodul, welches Teil einer Reihenschaltung von Batteriemodulen ist, die Reihenschaltung wieder hergestellt werden kann.
Vorzugsweise weist zumindest eine dieser Überbrückungseinrichtungen einen dieser Entladewiderstände auf. Die Überwachungseinrichtung ist ausgestaltet, ein insbesondere isoliertes Batteriemodul über diesen Entladewiderstand zumindest teilweise zu entladen. So kann der Ladezustand, d. h. die gespeicherte Energie des betroffenen Batteriemoduls verringert werden, insbesondere vor der Entnahme des insbesondere isolierten Batteriemoduls aus der Energieversorgungsvorrichtung. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil erhöhter Betriebssicherheit.
Vorzugsweise weist die Energieversorgungsvorrichtung diese Absaugeinrichtung auf. Diese Absaugeinrichtung ist mit zumindest einem oder mehreren dieser Batteriemodule verbunden. Vorzugsweise weist die Absaugeinrichtung insbesondere je Modulaufnahmeeinrichtung zumindest einen dieser Absaugkanäle auf. Vorzugsweise weist die Absaugeinrichtung zumindest einen zentralen Absaugkanal auf, in welchen mehrere dieser Absaugkanalabschnitte münden. Diese Absaugkanalabschnitte sind mit verschiedenen dieser Batteriemodule insbesondere derselben Modulaufnahmeeinrichtung verbunden. Vorzugsweise weist diese Absaugeinrichtung eine Fluidfördereinrichtung für ein abzusaugendes Fluid auf, besonders bevorzugt eine Pumpe. Vorzugsweise weist die Absaugeinrichtung eine Fluidreinigungseinrichtung auf, welcher vorzugsweise das abgesaugte Fluid vor dessen Eintritt in die Fluidfördereinrichtung reinigt. Diese Fluidreinigungseinrichtung ist ausgestaltet, das abgesaugten Fluid zu reinigen, bevor dieser abgesaugte Fluid in die Umgebung austritt. Dazu weist die Fluidreinigungseinrichtung einen Filter und/oder Luftwäscher auf. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass Stoffe, welche durch die Druckentlastungseinrichtungen austreten, kontrolliert abgeführt werden können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Absaugeinrichtung je Modulaufnahmeeinrichtung eine Anordnung aus einem ersten zentralen Absaugkanal sowie zumindest einen Absaugkanalabschnitt je Batteriemodul der Modulaufnahmeeinrichtung auf, wobei diese Absaugkanalabschnitte in diesen ersten zentralen Absaugkanal auf münden. Mehrere dieser ersten zentralen Absaugkanäle münden in einen zweiten zentralen Absaugkanal. Dieser zweite zentrale Absaugkanal mündet in diese Fluidreinigungseinrichtung. Vorzugsweise ist die Fluidfördereinrichtung der Absaugeinrichtung Teil des zweiten zentralen Absaugkanals. Vorzugsweise weist jeder dieser ersten zentralen Absaugkanäle einen dieser Messfühler insbesondere für ein Oxidationsprodukt und/oder ein Rauchgas auf. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil einer kanalisierten Zuführung eines abgesaugten Fluids zu dieser Fluidreinigungseinrichtung. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, dass eine Bestimmung eines ausgefallenen Batteriemoduls vereinfacht ist.
Vorzugsweise weist die Energieversorgungsvorrichtung eine dieser Modulwechseleinrichtungen auf. Diese Modulwechseleinrichtung ist ausgestaltet, ein insbesondere ausgefallenes Batteriemodul insbesondere einem dieser Fächer einer dieser Modulaufnahmeeinrichtungen zu entnehmen. Diese Modulwechseleinrichtung ist ausgestaltet, eines dieser Batteriemodule einer dieser Modulaufnahmeeinrichtungen zuzuführen, insbesondere in ein Fach einer dieser Modulaufnahmeeinrichtungen einzusetzen. Vorzugsweise ist diese Modulwechseleinrichtung mit dieser Überwachungseinrichtung signalverbunden.
Vorzugsweise weist diese Modulwechseleinrichtung einen Greifer auf, welcher ausgestaltet ist, eines dieser Batteriemodule zumindest zeitweise lösbar zu ergreifen. Vorzugsweise weist die Modulwechseleinrichtung eine Greiferführungseinrichtung zur Führung und Bewegung des Greifers relativ zu den übrigen Batteriemodulen bzw. den Modulaufnahmeeinrichtungen auf.
Die Modulwechseleinrichtung ist ausgestaltet:

• ein Signal von der Überwachungseinrichtung zu empfangen, wobei diesem Signal eine Kennung für das zu ergreifende Batteriemodul einer dieser Modulaufnahmeeinrichtungen bzw. für das zugehörige Fach beigefügt ist,
• das der Kennung entsprechende Batteriemodul, nachfolgend erstes Batteriemodul genannt, zu ergreifen und der Modulaufnahmeeinrichtung zu entnehmen,
• das erste Batteriemodul an einem Untersuchungsplatz abzulegen, wobei vorzugsweise dieser Untersuchungsplatz zur Untersuchung des ersten Batteriemoduls ausgestaltet ist,
• das erste Batteriemodul in einem dieser Modulbehälter abzulegen,
• eines zweites dieser Batteriemodule aufzunehmen, welches dieser Energieversorgungsvorrichtung noch nicht zugehörig ist, welches mit dieser Energieversorgungsvorrichtung noch nicht verbunden ist,
• das zweite Batteriemodul insbesondere einem Fach einer dieser Modulaufnahmeeinrichtungen zuzuführen, insbesondere dem der Kennung entsprechende Fach,
• das zweite Batteriemodul in eines dieser Fächer einzusetzen, insbesondere in das der Kennung entsprechende Fach
• beim Einsetzen des zweiten Batteriemoduls vorzugsweise dessen Modulanschlüsse in entsprechende Modulanschlusselemente einzusetzen, insbesondere eine Kontaktierung des zweiten Batteriemoduls vorzubereiten, insbesondere zu bewirken,
• beim Einsetzen des zweiten Batteriemoduls vorzugsweise dessen Messfühler zu kontaktieren, insbesondere dessen Messfühleranschlüsse mit entsprechenden Signalleitungen zu verbinden,
• beim Einsetzen des zweiten Batteriemoduls vorzugsweise dessen Schnellkupplungen mit zumindest einem dieser Löschmittelkanäle und/oder einem dieser Temperierfluidkanäle zu verbinden,
• beim Einsetzen des zweiten Batteriemoduls vorzugsweise dessen Verbindung mit zumindest einer dieser Signalleitungen vorzubereiten, insbesondere zu bewirken.

Diese Modulwechseleinrichtung bietet den Vorteil, dass insbesondere ohne menschliches Zutun ein erstes Batteriemodul entnommen und ein zweites Batteriemodul eingesetzt werden kann.
Vorzugsweise sind die mehreren Modulaufnahmeeinrichtungen zueinander benachbart angeordnet, insbesondere entsprechend einem Regal. Vorzugsweise weisen die Fächer zumindest eine ausziehbare Stützfläche auf, welche der vereinfachten Entnahme des vom Fach aufgenommenen Batteriemoduls dient, welche dem vereinfachten Einsetzen des vom Greifer gehaltenen Batteriemoduls in das Fach dient. Vorzugsweise sind die Modulaufnahmeeinrichtungen sowie die zweite dieser elektrischen Schalteinrichtung von einem Vorrichtungsbehälter umgeben, insbesondere von einem Container. Vorzugsweise ist die elektrische Verbindungseinrichtung ist aus der Umgebung dieses Vorrichtungsbehälters zugänglich bzw. kontaktierbar. Vorzugsweise ist die Modulwechseleinrichtung entsprechend einem Regalbediengerät ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Greifer des Regalbediengerätes insbesondere hängend mittels zumindest einer Schiene geführt. Vorzugsweise ist der Wärmetauscher der Temperiereinrichtung außerhalb des Vorrichtungsbehälters angeordnet. Vorzugsweise sind die Kommunikationseinrichtung, insbesondere eine Datenschnittstelle, eine Antenne, ein Leuchtmittel und/oder ein Lautsprecher der Kommunikationseinrichtung aus dem Vorrichtungsbehälter herausgeführt bzw. aus der Umgebung des Vorrichtungsbehälters zugänglich. Vorzugsweise ist der Untersuchungsplatz zur Ablage eines ausgefallenen Batteriemoduls in diesem Vorrichtungsbehälter angeordnet ist.
Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Versorgung zumindest eines Verbrauchers bei Ausfall eines der Batteriemodule insbesondere ohne menschliches Zutun aufrecht erhalten werden kann.
Eine vierte bevorzugte Ausführungsform weist von der dritten bevorzugten Ausführungsform insbesondere dadurch ab, dass Teile der Löscheinrichtung und Teile der Temperiereinrichtung zumindest abschnittsweise einstückig ausgebildet sind. Dabei dient das Temperierfluid auch als Löschmittel. Vorzugsweise ist zwischen einer Fluidfördereinrichtung der Temperiereinrichtung und zumindest einer dieser Moduleinhausungen zumindest einer dieser Temperierfluidkanäle zumindest abschnittsweise einstückig mit zumindest einem dieser Loschmittelkanäle ausgebildet. Vorzugsweise verzweigen sich mehrere dieser Temperierfluidkanäle von einem zentralen Temperierfluidkanal zu verschiedenen dieser Batteriemodule bzw. Moduleinhausungen.
Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Versorgung zumindest eines Verbrauchers bei Ausfall eines der Batteriemodule insbesondere ohne menschliches Zutun aufrecht erhalten werden kann. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der apparative Aufwand zur Führung des Löschmittels verringert ist. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass das Löschmittel lediglich als Zusatz zum Temperierfluid ausgestaltet werden kann.
Betriebsverfahren
Erfindungsgemäß weist ein Verfahren zum Betrieb einer dieser Energieversorgungsvorrichtungen oder gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung, Weiterbildung oder Ausführungsform zumindest einen der folgenden Schritte auf:

S1 Erfassen eines dieser physikalischen Parameter, insbesondere betreffend eines dieser Batteriemodule, durch diese Messeinrichtung, insbesondere durch zumindest einen ihrer Messfühler,
S2 Bereitstellen eines dieser Messwerte durch eine dieser Messeinrichtungen, vorzugsweise an die Überwachungseinrichtung, insbesondere nach S1,
S3 Auswerten bzw. Verarbeiten zumindest eines dieser Messwerte durch die Überwachungseinrichtung, vorzugsweise Verknüpfen dieses Messwertes mit einem Vergleichswert, besonders bevorzugt mit einem dieser vorgegebenen Bereiche, insbesondere nach S2, wobei die Überwachungseinrichtung insbesondere ein Verknüpfungsergebnis oder einen logischen Wert erarbeiten kann, wobei die Überwachungseinrichtung insbesondere zumindest einen Befehl absetzen kann,
S4 Isolieren zumindest eines dieser Batteriemodule gegenüber den übrigen Batteriemodulen mittels einer dieser elektrischen Schalteinrichtungen, vorzugsweise mittels Öffnen eines dieser Schaltelemente dieser elektrischen Schalteinrichtung, insbesondere ausgelöst durch die Überwachungseinrichtung, insbesondere nach S3, insbesondere wenn zumindest zwei dieser Batteriemodule parallel geschaltet sind, insbesondere wenn diese Überwachungseinrichtung erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines dieser vorgegebenen Bereiche ist,
S5 Überbrücken eines isolierten dieser Batteriemodule mit einer dieser Überbrückungseinrichtungen, insbesondere ausgelöst durch die Überwachungseinrichtung, insbesondere nach S3, insbesondere wenn zumindest zwei dieser Batteriemodule in Reihe geschaltet sind, insbesondere wenn diese Überwachungseinrichtung erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines dieser vorgegebenen Bereiche ist,
S6 Aktivieren der Löscheinrichtung, insbesondere durch die Überwachungseinrichtung, insbesondere nach S3, vorzugsweise wenn diese Überwachungseinrichtung erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines dieser vorgegebenen Bereiche ist, weiter bevorzugt wenn eine erfasste Temperatur eines dieser Batteriemodule außerhalb eines zulässigen Betriebstemperaturintervalls liegt, weiter bevorzugt wenn ein Oxidationsprodukt und/oder ein Rauchgas festgestellt ist, worauf das Löschmittel an zumindest eines der Batteriemodule abgegeben wird,
S7 Aktivieren der Temperiereinrichtung, insbesondere durch die Überwachungseinrichtung, insbesondere nach S3, vorzugsweise wenn diese Überwachungseinrichtung erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines dieser vorgegebenen Bereiche ist, weiter bevorzugt wenn eine erfasste Temperatur eines dieser Batteriemodule außerhalb eines zulässigen Betriebstemperaturintervalls liegt, worauf Wärmeenergie mit zumindest einem dieser Batteriemodule ausgetauscht wird,
S8 Aktivieren der Kommunikationseinrichtung, insbesondere durch die Überwachungseinrichtung, insbesondere nach S3, insbesondere wenn diese Überwachungseinrichtung erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines dieser vorgegebenen Bereiche ist, worauf zumindest einer dieser physikalischen Parameter oder ein Verknüpfungsergebnis mitgeteilt wird
S9 Entnehmen eines dieser Batteriemodule aus der Energieversorgungsvorrichtung, insbesondere aus dieser Modulaufnahmeeinrichtung, insbesondere nach S3, insbesondere nach S4, insbesondere nach S8, insbesondere durch die Modulwechseleinrichtung, wobei insbesondere diese Modulanschlüsse und/oder diese Schnellkupplungen abgekoppelt werden,
S10 Einsetzen eines dieser Batteriemodule in diese Modulaufnahmeeinrichtung, insbesondere nach 58, insbesondere nach S9, insbesondere durch die Modulwechseleinrichtung, wobei insbesondere diese Modulanschlüsse und/oder diese Schnellkupplungen angekoppelt werden,
S11 Aktivieren eines dieser Batteriemodule, insbesondere durch die Überwachungseinrichtung, insbesondere nach 54, insbesondere nach S10,
S12 Anpassen der von den verschalteten Batteriemodulen bereitgestellten Spannung, insbesondere durch diesen Spannungswandler, vorzugsweise Wandeln einer bereitgestellten Gleichspannung in eine Wechselspannung, weiter bevorzugt Mindern der bereitgestellten Gleichspannung, besonders bevorzugt Mindern der bereitgestellten Gleichspannung in eine Wechselspannung zur Versorgung von mittels Wechselspannung betriebenen Verbrauchern, vorzugsweise
S15 Isolieren zumindest einer dieser Batteriemodulanordnungen gegenüber den übrigen Batteriemodulanordnungen mittels eines dieser Schaltelemente der zweiten elektrischen Schalteinrichtung, insbesondere ausgelöst durch die Überwachungseinrichtung, insbesondere nach S3, insbesondere wenn diese Überwachungseinrichtung erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines dieser vorgegebenen Bereiche ist,
S16 Verbinden einer dieser Batteriemodulanordnungen mit der zweiten elektrischen Schalteinrichtung mittels eines dieser Schaltelemente der zweiten elektrischen Schalteinrichtung, insbesondere durch die Überwachungseinrichtung, insbesondere nach S15.

Bevorzugte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens
Für ein erstes bevorzugtes Betriebsverfahren („Betriebsverfahren 1”) sind zunächst nur die Batteriemodule der ersten Anzahl mittels der elektrischen Schalteinrichtung miteinander verschaltet und mit der elektrischen Verbindungseinrichtung verbunden. Die Batteriemodule der zweiten Anzahl sind mittels der elektrischen Schalteinrichtung gegenüber der elektrischen Verbindungseinrichtung sowie gegenüber den Batteriemodulen der ersten Anzahl isoliert. Die Überwachungseinrichtung, vorzugsweise auch diese Messeinrichtung, ist aus zumindest einem dieser Batteriemodule der ersten Anzahl mit Energie versorgt. Vorzugsweise ist diese Hilfsenergieversorgungseinrichtung zwischen die Überwachungseinrichtung und diese Batteriemodule geschaltet. Vorzugsweise ist dieser insbesondere bidirektionale Spannungswandler zwischen die elektrische Schalteinrichtung und die elektrische Verbindungseinrichtung geschaltet, insbesondere zur Wandlung einer von den verschalteten Batteriemodulen bereitgestellten Gleichspannung in eine an der elektrischen Verbindungseinrichtung für den zumindest einen Verbraucher bereitzustellende Wechselspannung.
Insbesondere periodisch wird gemäß Schritt S1 einer dieser physikalischen Parameter erfasst, vorzugsweise durch diese Messeinrichtung, besonders bevorzugt durch einen ihrer Messfühler. Vorzugsweise wird die elektrische Spannung der verschalteten Batteriemodule der ersten Anzahl, die Stärke des elektrischen Stroms, welcher diesen verschalteten Batteriemodulen entnommen wird und/oder die Temperatur zumindest eines dieser verschalteten Batteriemodule erfasst.
Die Messeinrichtung stellt der Überwachungseinrichtung gemäß Schritt S2 zumindest einen dieser Messwerte zur Verfügung. Vorzugsweise stellt die Messeinrichtung insbesondere periodisch der Überwachungseinrichtung insbesondere je einen Messwert betreffend die Modulspannung, den Modulstrom und/oder die Modultemperatur zur Verfügung.
Die Überwachungseinrichtung wertet die Messwerte gemäß Schritt S3 aus, vorzugsweise durch Verknüpfen dieses Messwertes mit einem Vergleichswert und/oder mit einem dieser vorgegebenen Bereiche. Vorzugsweise verarbeitet die Überwachungseinrichtung zumindest einen dieser Messwerte zu einem logischen Wert, welcher Aufschluss über den Betriebszustand des zugehörigen Batteriemoduls gibt. Die Überwachungseinrichtung unterscheidet aufgrund zumindest eines dieser physikalischen Parameter, eines dieser zugehörigen Messwerte oder diesem logischen Wert zwischen dem Versorgungszustand und dem Ausfallzustand eines dieser Batteriemodule.
Wenn aufgrund von Schritt S3 lediglich von einer erhöhten Temperatur, vorzugsweise größer 60°C, weiter bevorzugt größer 40°C, des zugehörigen Batteriemoduls auszugehen ist, dann wird die Temperiereinrichtung, vorzugsweise deren Fluidfördereinrichtung, zur Abfuhr von Wärmeenergie aus diesem Batteriemodul aktiviert, gemäß Schritt S7, insbesondere durch die Überwachungseinrichtung. Vorzugsweise wird die Kommunikationseinrichtung aktiviert, gemäß Schritt S8, zur Mitteilung der eingeleiteten Abstellmaßnahme.
Die Überwachungseinrichtung geht vom Ausfallzustand eines dieser Batteriemodule aus, insbesondere wenn nach der Auswertung gemäß Schritt S3

• dieser wenigstens eine für das Batteriemodul erfasste physikalische Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist,
• eine Mindestspannung, insbesondere eine mindeste Klemmenspannung von diesem Batteriemodul nicht mehr bereitgestellt werden kann,
• ein Mindeststrom von diesem Batteriemodul nicht mehr abgegeben werden kann,
• der Ladezustand nicht innerhalb eines zulässigen Ladezustandsbereiches liegt, und/oder
• die Modultemperatur außerhalb eines zulässigen Betriebstemperaturintervalls liegt, wobei vorzugsweise das zulässige Betriebstemperaturintervall durch T₁ und T₂ begrenzt ist.

Bei Vorliegen des Ausfallzustands kann die Überwachungseinrichtung insbesondere abhängig von zumindest einem dieser physikalischen Parameter zumindest eine von mehreren Abstellmaßnahmen einleiten, wie nachfolgend dargelegt. Vorzugsweise wird dabei die Kommunikationseinrichtung aktiviert, gemäß Schritt S8, insbesondere zur Mitteilung des Ausfallzustands, insbesondere zur Mitteilung der ergriffenen Abstellmaßnahme.
Vorzugsweise wird die Erfassung physikalischer Parameter gemäß Schritt S1 auch während und nach Ergreifen einer Abstellmaßnahme fortgesetzt. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil erhöhter Sicherheit der Energieversorgungsvorrichtung.
Als eine erste Abstellmaßnahme kann das Batteriemodul mittels dieser elektrischen Schalteinrichtung, insbesondere ausgelöst durch die Überwachungseinrichtung, gegenüber den übrigen Batteriemodulen sowie der elektrischen Verbindungseinrichtung isoliert werden, gemäß Schritt S4. Vorzugsweise wird dieser erste Abstellmaßnahme ergriffen, wenn der Ausfallzustand nicht mit einer erheblichen Gefährdung der Umgebung durch das Batteriemodul verbunden ist, besonders bevorzugt bei fortgeschrittener Alterung des Batteriemoduls. Vorzugsweise steuert die Überwachungseinrichtung dazu eines der Schaltelemente der elektrischen Schalteinrichtung an. Wenn das zu isolierende Batteriemodul Teil einer Reihenschaltung aus mehreren dieser Batteriemodule ist, dann wird vorzugsweise das zu isolierte Batteriemodule mittels einer dieser Überbrückungseinrichtungen überbrückt, gemäß Schritt S5, insbesondere ausgelöst durch die Überwachungseinrichtung. Vorzugsweise wird nach Schritt S4 eines dieser Batteriemodule, weiter bevorzugt ein Batteriemodul der zweiten Anzahl, werter bevorzugt ein bislang isoliertes Batteriemodul, mittels der elektrischen Schalteinrichtung mit der elektrischen Verbindungseinrichtung verbunden, gemäß Schritt S11. Vorzugsweise steuert die Überwachungseinrichtung für Schritt 11 eines der Schaltelemente der elektrischen Schalteinrichtung an. Vorzugsweise wird die Kommunikationseinrichtung aktiviert, gemäß Schritt S8, zur Mitteilung der eingeleiteten Abstellmaßnahme.
Als bevorzugte Weiterbildung dieser ersten Abstellmaßnahme wird das isolierte Batteriemodul nach Schritt S4 oder Schritt S5 aus der Energiespeichervorrichtung entnommen, gemäß Schritt S9. Vorzugsweise wird das Batteriemodul an diesem Untersuchungsplatz zur Untersuchung des Batteriemoduls abgelegt. Vorzugsweise wird das Batteriemodul diesem Modulbehälter zugeführt, insbesondere abhängig vom Ergebnis der Untersuchung des Batteriemodul am Untersuchungsplatz. Vorzugsweise wird eines dieser Batteriemodule an die Stelle des entnommenen Batteriemoduls eingesetzt, gemäß Schritt S10. Vorzugsweise wird das neu eingesetzte Batteriemodul nach dem Einsetzen aktiviert, gemäß Schritt S11. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass das ausgefallene Batteriemodul die übrigen Batteriemodule der Energiespeichervorrichtung nicht nachteilig beeinflussen kann. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass das ausgefallene Batteriemodul zur Untersuchung am Untersuchungsplatz insbesondere ohne menschliches Zutun bereitliegt.
Wenn aufgrund von Schritt S3 von einem Brand oder einem drohenden Brand eines dieser Batteriemodule auszugehen ist, dann kann die Überwachungseinrichtung eine zweite Abstellmaßnahme ergreifen. Dazu wird die Löscheinrichtung zur Abgabe des Löschmittels an dieses Batteriemodul aktiviert, gemäß Schritt S6, insbesondere durch die Überwachungseinrichtung. Vorzugsweise wird die Kommunikationseinrichtung aktiviert, gemäß Schritt S8, zur Mitteilung der eingeleiteten Abstellmaßnahme. Insbesondere leitet die Überwachungseinrichtung diese zweite Abstellmaßnahme ein, wenn aufgrund zumindest eines dieser physikalischen Parameter die Wirkung der ersten Abstellmaßnahme nicht ausreichend erscheint. Vorzugsweise leitet die Überwachungseinrichtung diese zweite Abstellmaßnahme ein, wenn der Ausfallzustand mit einer Gefährdung für die Umgebung einhergeht, insbesondere bei überhöhter Temperatur des Batteriemoduls, bei Vorliegen eines Oxidationsprodukts und/oder eines Rauchgases. Vorteilhaft ist diese Abstellmaßnahme mit der ersten Abstellmaßnahme kombinierbar.
Als bevorzugte Weiterbildung dieser zweiten Abstellmaßnahme wird das Batteriemodul der Energiespeichervorrichtung entnommen, gemäß Schritt S9. Vorzugsweise wird das Batteriemodul an diesem Untersuchungsplatz zur Untersuchung des Batteriemoduls abgelegt. Vorzugsweise wird das Batteriemodul diesem Modulbehälter zugeführt, insbesondere abhängig vom Ergebnis der Untersuchung des Batteriemodul am Untersuchungsplatz. Vorzugsweise wird eines dieser Batteriemodule an die Stelle des entnommenen Batteriemoduls eingesetzt, gemäß Schritt S10. Vorzugsweise wird das neu eingesetzte Batteriemodul nach dem Einsetzen aktiviert, gemäß Schritt S11. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass das ausgefallene Batteriemodul die übrigen Batteriemodule der Energiespeichervorrichtung nicht nachteilig beeinflussen kann. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass das ausgefallene Batteriemodul zur Untersuchung am Untersuchungsplatz insbesondere ohne menschliches Zutun bereitliegt.
Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der zumindest eine Verbraucher mit der ersten Leistung L₁ versorgt werden kann. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass Abstellmaßnahmen insbesondere gemäß Schritt S6 und/oder S9 im Wesentlichen ohne menschliches Zutun ergriffen werden, wodurch die Betriebssicherheit der Energieversorgungsvorrichtung erhöht ist.
Für ein zweites bevorzugtes Betriebsverfahren („Betriebsverfahren 2”) sind zunächst im wesentlichen sämtliche dieser Batteriemodule der Energieversorgungsvorrichtung mittels der elektrischen Schalteinrichtung miteinander verschaltet und mit der elektrischen Verbindungseinrichtung verbunden. Die Überwachungseinrichtung, vorzugsweise auch diese Messeinrichtung, ist aus zumindest einem dieser Batteriemodule der ersten Anzahl mit Energie versorgt. Vorzugsweise ist diese Hilfsenergieversorgungseinrichtung zwischen die Überwachungseinrichtung und diese Batteriemodule geschaltet. Vorzugsweise ist dieser insbesondere bidirektionale Spannungswandler zwischen die elektrische Schalteinrichtung und die elektrische Verbindungseinrichtung geschaltet, weiter bevorzugt zur Wandlung einer von den verschalteten Batteriemodulen bereitgestellten Gleichspannung in eine an der elektrischen Verbindungseinrichtung für den zumindest einen Verbraucher bereitzustellende Wechselspannung, weiter bevorzugt zur Minderung der Gesamtspannung der verschalteten Batteriemodule insbesondere auf die von der versorgten Verbrauchern geforderten Spannung.
Nachfolgend werden die Unterschiede zum Betriebsverfahren 1 dargelegt.
Wenn im Anschluss an Schritt S3 von einem Ausfallzustand auszugehen ist, wie zuvor dargelegt, dann wird Schritt S12 in zeitlichem Zusammenhang, vorzugsweise im Wesentlichen gleichzeitig mit einem der Schritte S4, S5 und/oder S6 ausgeführt. Dabei wird durch den Spannungswandler die von den verschalteten Batteriemodulen bereitgestellte Spannung an die von den versorgten Verbrauchern erforderte Spannung angepasst, vorzugsweise auf die von den versorgten Verbrauchern erforderte Spannung erhöht.
Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der zumindest eine Verbraucher mit der ersten Leistung L₁ versorgt werden kann. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass Abstellmaßnahmen insbesondere gemäß Schritt S6 und/oder S9 im Wesentlichen ohne menschliches Zutun ergriffen werden, wodurch die Betriebssicherheit der Energieversorgungsvorrichtung erhöht ist.
Für ein drittes bevorzugtes Betriebsverfahren („Betriebsverfahren 3”) weist die Energieversorgungsvorrichtung mehrere dieser Batteriemodulanordnungen auf und ist vorzugsweise entsprechend der dritten bevorzugten Ausführungsform ausgebildet. Deren erste elektrischen Schalteinrichtungen verbinden jeweils mehrere dieser Batteriemodule miteinander, insbesondere in Reihenschaltung. Diese ersten elektrischen Schalteinrichtungen sind miteinander durch eine zweite dieser elektrischen Schalteinrichtungen verbunden. Die zweite elektrische Schalteinrichtung ist mit der elektrischen Verbindungseinrichtung insbesondere über einen dieser Spannungswandler verbunden.
Nachfolgend werden die Unterschiede zum Betriebsverfahren 2 dargelegt.
Wenn im Anschluss an Schritt S3 von einem Ausfallzustand eines oder mehrerer Batteriemodule oder gar zumindest einer dieser Batteriemodulanordnungen auszugehen ist, dann wird die zugehörige Batteriemodulanordnung bzw. deren erste elektrische Schalteinrichtung gegenüber der zweiten elektrischen Schalteinrichtung isoliert, gemäß Schritt S15, insbesondere mittels eines zweiten dieser Schaltelemente, insbesondere ausgelöst durch diese Überwachungseinrichtung. Vorzugsweise erfolgt Schritt S15, wenn mehrere Batteriemodule derselben Batteriemodulanordnung gleichzeitig den Ausfallzustand angenommen haben, besonders bevorzugt wenn Übertemperatur, ein Oxidationsprodukt und/oder ein Rauchgas zu mehreren dieser Batteriemodule festgestellt sind. Vorzugsweise wird Schritt S12 in zeitlichem Zusammenhang, besonders bevorzugt im Wesentlichen gleichzeitig mit Schritt S15 ausgeführt, besonders bevorzugt wenn als Folge von Schritt S15 die von den Batteriemodulen bereitgestellte elektrische Spannung geringer als die von den versorgten Verbrauchern erforderte Spannung ist. Dabei wird durch den Spannungswandler die von den verschalteten Batteriemodulanordnungen bereitgestellte Spannung an die von den versorgten Verbrauchern erforderte Spannung angepasst, vorzugsweise erhöht auf die von den versorgten Verbrauchern erforderte Spannung.
Vorzugsweise wird eine weitere dieser Batteriemodulanordnungen bzw. deren erste elektrische Schalteinrichtung mit der zweiten elektrischen Schalteinrichtung verbunden, gemäß Schritt 16, insbesondere nach Schritt S15.
Vorzugsweise wird im Wesentlichen gleichzeitig mit Schritt S6 die Absaugeinrichtung und/oder die Fluidreinigungeinrichtung aktiviert, insbesondere über einen dieser Thermoschalter. Vorzugsweise wird im Wesentlichen gleichzeitig mit Schritt S6 zumindest einer dieser Löschmitteldurchlässe und/oder zumindest einer dieser Temperierfluiddurchlässe geöffnet, worauf Löschmittel und/oder Temperierfluid an zumindest eines dieser Batteriemodule, welches sich im Ausfallzustand befindet, abgegeben werden kann. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Betriebssicherheit der Energieversorgungsvorrichtung erhöht ist.
Vorzugsweise wird ein gemäß Schritt S9 entnommenes Batteriemodul in den Modulbehälter überführt. Dort kann das entnommene Batteriemodul abreagieren, ohne dass die Umgebung mehr als unvermeidbar beeinträchtigt wird. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Betriebssicherheit der Energieversorgungsvorrichtung erhöht ist.
Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der zumindest eine Verbraucher mit der ersten Leistung L₁ versorgt werden kann. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass Abstellmaßnahmen insbesondere gemäß Schritt S6 und/oder S9 im Wesentlichen ohne menschliches Zutun ergriffen werden, wodurch die Betriebssicherheit der Energieversorgungsvorrichtung erhöht ist.
Ein viertes bevorzugtes Betriebsverfahren („Betriebsverfahren 4”) weist die folgenden Schritte auf:

S13 Abführen einer ersten Energiemenge [J] aus einem ersten dieser Batteriemodule, vorzugsweise in die Hilfsenergieversorgungseinrichtung, vorzugsweise veranlasst durch die Überwachungseinrichtung,
S14 Zuführen einer zweiten Energiemenge [J] zu einem zweiten dieser Batteriemodule, vorzugsweise aus der Hilfsenergieversorgungseinrichtung, vorzugsweise veranlasst durch die Überwachungseinrichtung, insbesondere nach S13

Vorzugsweise wird diese erste Energiemenge dem ersten Batteriemodul wiederholt, insbesondere periodisch entnommen. Vorzugsweise wird diese zweite Energiemenge dem zweiten Batteriemodul wiederholt, insbesondere periodisch zugeführt.
Vorzugsweise werden die Schritte S13 und/oder S14 je 1 mal während jedes 3. Tages durchgeführt, weiter bevorzugt 3 mal während jedes 7. Tages, weiter bevorzugt 5 mal während jedes 14. Tages. Vorzugsweise schließt sich an die Schritte ein Betriebszustand der Ruhe an.
Vorzugsweise wird während eines ersten Zeitintervalls dem ersten Batteriemodul die erste Energiemenge entnommen. Während eines späteren zweiten Zeitintervalls wird dem zweiten Batteriemodul die zweite Energiemenge entnommen und dem ersten Batteriemodul zugeführt. Dabei dient die Hilfsenergieversorgungseinrichtung als Zwischenspeicher für die erste Energiemenge.
Vorzugsweise ist unter der ersten und/oder der zweiten Energiemenge eine elektrische Ladung q [C] zu verstehen, welche nur einen Bruchteil r [%] der Nennladekapazität Q_nenn des ersten bzw. zweiten Batteriemoduls beträgt. Vorzugsweise beträgt der Bruchteil r = q/Q_nenn zumindest 0,1%, 0,2%, 0,5%, 1%, 2%, 5%, höchstens aber 10%.
Dieses bevorzugte Betriebsverfahren bietet den Vorteil, dass einer Passivierung bzw. einer kalendarischen Alterung insbesondere der Zellen zumindest eines dieser Batteriemodule entgegenzuwirken. Indem lediglich geringe elektrische Ladungen ausgetauscht werden, geht mit den Schritten S13 und/oder S14 eine nur geringfügige Alterung (zyklische Alterung) einher. Dieses bevorzugte Betriebsverfahren bietet den Vorteil einer verbesserten Verfügbarkeit der Energieversorgungsvorrichtung.
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung entspricht die erste Energiemenge im Wesentlichen der zweiten Energiemenge. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, dass keine Energie an die Umgebung abgegeben wird.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Weiterbildung wird die dem ersten Batteriemodul entnommene erste Energiemenge direkt dem zweiten Batteriemodul zugeführt. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, dass Energie weder an die Hilfsenergieversorgungseinrichtung noch an die Umgebung abgegeben wird.
Gemäß einer dritten bevorzugten Weiterbildung ist die erste Energiemenge größer als die zweite Energiemenge. Die erste Energiemenge wird dem ersten Batteriemodul entnommen und der Hilfsenergieversorgungseinrichtung zugeführt. Die zweite Energiemenge wird der Hilfsenergieversorgungseinrichtung entnommen und dem zweiten Batteriemodul zugeführt. Die Differenz verbleibt in der Hilfsenergieversorgungseinrichtung. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Hilfsenergieversorgungseinrichtung geladen werden kann.
Verwendungen der Energieversorgungsvorrichtung
Gemäß einer ersten bevorzugten Verwendung wird eine erfindungsgemäße Energieversorgungsvorrichtung oder eine ihrer Weiterbildungen zum Aufnehmen von insbesondere elektrischer Energie von einer regenerativen Energiequellen oder einem Stromnetz verwendet, insbesondere innerhalb eines ersten Zeitintervalls. Diese bevorzugte Verwendung bietet den Vorteil, dass die Energieversorgungsvorrichtung als Pufferspeicher elektrische Energie aufnehmen kann.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Verwendung wird eine erfindungsgemäße Energieversorgungsvorrichtung oder eine ihrer Weiterbildung zum Bereitstellen von insbesondere elektrischer Energie an ein Stromnetz oder einen insbesondere stationären Verbraucher verwendet, insbesondere innerhalb eines zweiten Zeitintervalls. Diese bevorzugte Verwendung bietet den Vorteil, dass die Energieversorgungsvorrichtung als Pufferspeicher elektrische Energie abgeben kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird eine erfindungsgemäße Energieversorgungsvorrichtung auf beide Weisen verwendet. Vorzugsweise liegt dabei das erste Zeitintervall dem zweiten Zeitintervall voran. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Energieversorgungsvorrichtung als Pufferspeicher dienen kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt:
1 schematisch eine erfindungsgemäße Energieversorgungsvorrichtung mit parallel geschalteten Batteriemodulen,
2 schematisch eine weitere erfindungsgemäße Energieversorgungsvorrichtung, deren Batteriemodule in Reihe geschaltet sind, mit Hilfsenergieversorgungseinrichtung,
3 schematisch eine Weiterbildung der Energieversorgungsvorrichtung der 2 mit mehreren Überbrückungseinrichtungen und Entladewiderständen,
4 schematisch eine Weiterbildung der Energieversorgungsvorrichtung der 1, mit Löscheinrichtung, Temperiereinrichtung, Spannungswandler, Absaugeinrichtung, Hilfsenergieversorgungseinrichtung und Kommunikationseinrichtung,
5 schematisch eine Weiterbildung der Energieversorgungsvorrichtung der 4, wobei die Temperiereinrichtung je Batteriemodul je einen Fluidkanalabschnitt mit Temperierfluiddurchlass aufweist,
6 schematisch eine Weiterbildung der Energieversorgungsvorrichtung der 5, wobei die Löscheinrichtung und die Temperiereinrichtung zumindest abschnittsweise einstückig ausgebildet sind,
7 schematisch eine Weiterbildung der Energieversorgungsvorrichtung der 2, mit Löscheinrichtung, Temperiereinrichtung, Spannungswandler, Absaugeinrichtung, Hilfsenergieversorgungseinrichtung und Kommunikationseinrichtung, wobei die Löscheinrichtung und die Temperiereinrichtung zumindest abschnittsweise einstückig ausgebildet sind,
8 schematisch eine Energieversorgungsvorrichtung ähnlich der dritten bevorzugten Ausführungsform mit mehreren Batteriemodulanordnungen, welche elektrisch mittels einer zweiten dieser elektrischen Schalteinrichtungen verbunden sind, mit Löscheinrichtung, Temperiereinrichtung, Spannungswandler, Absaugeinrichtung, Hilfsenergieversorgungseinrichtung und Kommunikationseinrichtung, wobei die Löscheinrichtung und die Temperiereinrichtung zumindest abschnittsweise einstückig ausgebildet sind,
9 eine Ansicht von außen auf die Energieversorgungsvorrichtung gemäß 8,
10 eine Ansicht auf die Energieversorgungsvorrichtung gemäß 9, wobei der Vorrichtungsbehälter um die Einrichtungen der Energieversorgungsvorrichtung nicht dargestellt ist,
11 einen Ausschnitt der 10, wobei eines der Batteriemodule aus einer dieser Modulaufnahmeeinrichtungen entnommen ist,
12 eine geöffnete Moduleinhausung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform,
13 einen Ausschnitt der 10, wobei die Moduleinhausung des entnommenen Batteriemoduls geöffnet ist,
14 ein bevorzugtes Betriebsverfahren für die Energieversorgungsvorrichtung als Flussdiagramm,
15 ein weiteres bevorzugtes Betriebsverfahren für die Energieversorgungsvorrichtung als Flussdiagramm.
1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Energieversorgungsvorrichtung 1 mit parallel geschalteten Batteriemodulen 2, 2a, 2b. Die Batteriemodule 2, 2a der ersten Anzahl sind mit der elektrischen Schalteinrichtung 5 und mit der elektrischen Verbindungseinrichtung 4 elektrisch verbunden. Das Batteriemodul 2b der zweiten Anzahl ist gegenwärtig gegenüber den übrigen Batteriemodulen 2, 2a und der elektrischen Verbindungseinrichtung 4 isoliert, ist bei Bedarf aber mit den übrigen Batteriemodulen 2, 2a verschaltbar, insbesondere auf Veranlassung durch die Überwachungseinrichtung 3.
Die Energieversorgungsvorrichtung 1 weist auf diese elektrische Verbindungseinrichtung 1, mit welcher die elektrische Schalteinrichtung 5 verbunden ist, diese Messeinrichtung 7 mit einem dieser Messfühler 8 je Batteriemodul 2, diese Überwachungseinrichtung 3. Die elektrische Verbindungseinrichtung 4 weist zwei dieser Vorrichtungsanschlüsse 22, 22a unterschiedlicher Polarität auf an welchen die Spannung der verschalteten Batteriemodule 2 anliegt. Die elektrische Schalteinrichtung 5 weist zwei dieser Stromleiteinrichtungen unterschiedlicher Polarität und einige dieser Schaltelemente 24 auf. Diese Schaltelemente 24 sind von der Überwachungseinrichtung 3 steuerbar. Eines dieser Schaltelemente 24 ist zwischen einen dieser Vorrichtungsanschlüsse 22 und eine dieser Stromleiteinrichtungen geschaltet. Weitere Schaltelemente 24a, 24b sind zwischen die Batteriemodule 2 und eine dieser Stromleiteinrichtungen geschaltet zur ggf. erforderlichen Isolation des jeweiligen Batteriemoduls 2, 2a, 2b. Die Schaltelemente 24 und die Messfühler 8 sind über einen Signalbus 32, gestrichelt dargestellt, mit der Überwachungseinrichtung 3 verbunden. Die Messfühler 8, 8a, 8b dienen der Erfassung der Modulspannung, des Modulstroms und/oder der Modultemperatur.
2 zeigt schematisch eine weitere erfindungsgemäße Energieversorgungsvorrichtung 1. Die Batteriemodule 2, 2a der ersten Anzahl N₁ sind in Reihe geschaltet. Das Batteriemodul 2b der zweiten Anzahl N₂ ist in diese Reihenschaltung aufnehmbar, insbesondere auf Veranlassung durch die Überwachungseinrichtung 3, ist gegenwärtig aber überbrückt.
Die Energieversorgungsvorrichtung 1 weist auf diese elektrische Verbindungseinrichtung 4, mit welcher die elektrische Schalteinrichtung 5 verbunden ist, diese Messeinrichtung 7 mit einem dieser Messfühler 8, 8a, 8b je Batteriemodul 2, 2a, 2b, diese Überwachungseinrichtung 3, drei dieser Überbrückungseinrichtungen 6, 6a, 6b und diese Hilfsenergieversorgungseinrichtung 15. Die elektrische Verbindungseinrichtung 4 weist zwei dieser Vorrichtungsanschlüsse 22, 22a unterschiedlicher Polarität auf, an welchen die Spannung der verschalteten Batteriemodule 2, 2a, 2b anliegt. Die elektrische Schalteinrichtung 5 weist vier dieser Stromleiteinrichtungen 46, 46a und ein Schaltelement 24 auf. Diese Schaltelemente 24 und die Überbrückungseinrichtung 6, 6a, 6b sind von der Überwachungseinrichtung 3 steuerbar. Eines dieser Schaltelemente 24 ist zwischen einen dieser Vorrichtungsanschlüsse 22a und eine dieser Stromleiteinrichtungen geschaltet. Die Schaltelemente 24 und die Messfühler 8 sind über einen Signalbus 32 mit der Überwachungseinrichtung 3 verbunden. Die Messfühler 8, 8a, 8b dienen der Erfassung der Modulspannung, des Modulstroms und/oder der Modultemperatur.
3 zeigt schematisch eine Weiterbildung der Energieversorgungsvorrichtung 1 der 2 mit drei Überbrückungseinrichtungen 6, 6a, 6b. Die Batteriemodule 2, 2a der ersten Anzahl sind in Reihe geschaltet. Das Batteriemodul 2b der zweiten Anzahl ist in diese Reihenschaltung aufnehmbar, insbesondere auf Veranlassung durch die Überwachungseinrichtung 3, ist gegenwärtig aber überbrückt und gegenüber den übrigen Batteriemodulen 2, 2a isoliert.
Obwohl nur ein Ladewiderstand 25 dargestellt ist, weist jede dieser Überbrückungseinrichtungen 6, 6a, 6b einen eigenen Ladewiderstand auf. Die elektrische Schalteinrichtung 5 weist auch einige dieser Schaltelemente 24a, 24b auf, welche der Isolation je eines dieser Batteriemodule 2, 2a, 2b dienen.
Im Übrigen entspricht diese Weiterbildung der 2.
4 zeigt schematisch eine Weiterbildung der Energieversorgungsvorrichtung 1 der 1, mit dieser Löscheinrichtung 13, dieser Temperiereinrichtung 16, diesem Spannungswandler 12, dieser Absaugeinrichtung 29, Hilfsenergieversorgungseinrichtung 15 und Kommunikationseinrichtung 14.
Die Batteriemodule 2, 2a der ersten Anzahl sind mit der elektrischen Schalteinrichtung 5 und mit der elektrischen Verbindungseinrichtung 4 elektrisch verbunden. Das Batteriemodul 2b der zweiten Anzahl ist gegenwärtig gegenüber den übrigen Batteriemodulen 2, 2a und der elektrischen Verbindungseinrichtung 4 isoliert, ist bei Bedarf aber mit den übrigen Batteriemodulen 2, 2a verschaltbar, insbesondere auf Veranlassung durch die Überwachungseinrichtung 3.
Nachfolgend sind die Unterschiede gegenüber der Energieversorgungsvorrichtung der 1 dargelegt.
Der Spannungswandler 12 ist zwischen die elektrische Schalteinrichtung 5 und die elektrische Verbindungseinrichtung 4 geschaltet und stellt eine Wechselspannung zur Versorgung von Verbrauchern zur Verfügung. Der Spannungswandler 12 wird von der Überwachungseinrichtung 3 zur Aufrechterhaltung der von den Verbrauchern erforderten Spannung angesteuert, insbesondere wenn eines der Batteriemodule 2, 2a, 2b gegenüber den übrigen Batteriemodulen 2, 2a, 2b isoliert worden ist.
Die Hilfsenergieversorgungseinrichtung 15 ist zwischen die Batteriemodule 2, 2a, 2b und die Überwachungseinrichtung 3 geschaltet. Die Hilfsenergieversorgungseinrichtung 15 leistet die Energieversorgung zumindest der Überwachungseinrichtung 3 für den Fall eines umfangreicheren Ausfalls von Batteriemodulen 2, 2a, 2b. Vorzugsweise ist die Hilfsenergieversorgungseinrichtung 15 als elektrochemische Zelle oder als Kondensator ausgebildet.
Die Kommunikationseinrichtung 14 ist mit der Überwachungseinrichtung 3 signalverbunden. Die Kommunikationseinrichtung 14 übermittelt bei Bedarf eine Information zu einem dieser physikalischen Parameter, einem dieser Verknüpfungsergebnisse, einem dieser Betriebszustände eines dieser Batteriemodule 2, 2a, 2b und/oder einer Abstellmaßnahme, insbesondere auf Veranlassung der Überwachungseinrichtung 3. Vorzugsweise ist die Kommunikationseinrichtung 14 als Schnittstelle, die Leuchtmittel oder als akustischer Signalgeber ausgebildet, besonders bevorzugt als Nahfunkeinrichtung.
Die Temperiereinrichtung 16 weist mehrere Fluidkanalabschnitte 17, 17a, 17b auf, gestrichelt dargestellt, welche sich in verschiedenen Batteriemodulen 2, 2a, 2b erstrecken, insbesondere in deren Moduleinhausungen 20. Die Temperiereinrichtung 16 weist eine Pumpe 19 für das Temperierfluid und einen Wärmetauscher 33 zum Austausch von Wärmeenergie mit der Umgebung auf. Verschiedene Temperierfluidkanäle 37 verbinden die Fluidkanalabschnitte 17 mit der Pumpe 19 und dem Wärmetauscher 33. Die Pumpe 19 ist von der Überwachungseinrichtung 3 angesteuert. Ein zentraler Temperierfluidkanal 37 verzweigt sich in diese Fluidkanalabschnitte 17, 17a, 17b, sodass die Temperatur des Temperierfluids beim Eintritt in diese Fluidkanalabschnitte 17, 17a, 17b im Wesentlichen dieselbe Temperatur aufweist.
Die Löscheinrichtung 13 weist einen Löschmittelspeicher 34 auf, in welchem das Löschmittel unter Druck steht, mehrere Löschmittelkanäle 35, 35a, 35b zur Verbindung des Löschmittelspeichers 34 mit den Batteriemodulen 2, 2a, 2b, insbesondere mit deren Moduleinhausungen 20, mehrere Löschmittelventile 36 zur gezielten Abgabe des Löschmittels durch Löschmitteldurchlässe 38 insbesondere in Wandungen der Moduleinhausungen 20. Die Löschmittelventile 36, 36a, 36b sind von der Überwachungseinrichtung 3 ansteuerbar, insbesondere wenn zumindest eines dieser Batteriemodule 2, 2a, 2b den Ausfallzustand angenommen hat.
Die Absaugeinrichtung 29 weist eine Pumpe 19a und Absaugkanäle 30 zu den einzelnen Batteriemodulen 2, 2a, 2b auf. Die Pumpe 19a treibt, angesteuert durch die Überwachungseinrichtung 3, die abgesaugten Stoffe durch einen Filter 28, bevor die abgesaugten Stoffe in die Umgebung abgegeben werden. Vorzugsweise wird die Pumpe 19a erst mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung nach Aktivierung der Löscheinrichtung 13 aktiviert, damit das Löschmittel Zeit und Gelegenheit zur Wirkung im Batteriemodul 2, 2a, 2b erhält.
Die Überwachungseinrichtung 3 ist über einen Signalbus 32 verbunden mit den Schaltelementen 24 der elektrischen Schalteinrichtung 5, mit den Pumpen 19, 19a von Temperiereinrichtung 16 und Absaugeinrichtung 29, mit den Löschmittelventilen 36, mit dem Spannungswandler 12 und der Kommunikationseinrichtung 14.
5 zeigt schematisch eine Weiterbildung der Energieversorgungsvorrichtung 1 der 4, wobei die Temperiereinrichtung 16 je Batteriemodul 2, 2a, 2b je einen Fluidkanalabschnitt 17 mit Temperierfluiddurchlass 18 aufweist.
Abweichend von 4 sind die Batteriemodule 2, 2a der ersten Anzahl in Reihe geschaltet. Das Batteriemodul 2b der zweiten Anzahl ist auch Teil in dieser Reihenschaltung, ist gegenwärtig aber überbrückt.
Abweichend von 4 weisen die Fluidkanalabschnitte 17 der Temperiereinrichtung 16 Temperierfluiddurchlässe 18 auf. Vorzugsweise weist das Temperierfluid einen Gelbildner auf, welcher eine Löschwirkung des Temperierfluids unterstützt. Die Temperierfluiddurchlässe 18, 18a, 18b können mittels Thermoschaltern geöffnet werden. So ist die passive Sicherheit der Energieversorgungsvorrichtung 1 verbessert.
6 zeigt schematisch eine Weiterbildung der Energieversorgungsvorrichtung 1 der 5, wobei die Löscheinrichtung 13 und die Temperiereinrichtung 16 zumindest abschnittsweise einstückig ausgebildet sind.
Abweichend von 5 mündet ein Löschmittelkanal 35, welcher von einem steuerbaren Löschmittelventil 36 versperrt ist, in einen der Temperierfluidkanäle 37. Nach dieser Mündung kann der Temperierfluidkanal 37 neben dem Temperierfluid auch das Löschmittel führen. Damit ist die Verrohrung vereinfacht.
7 zeigt schematisch eine Weiterbildung der Energieversorgungsvorrichtung 1 der 2, mit Löscheinrichtung 13, Temperiereinrichtung 16, Spannungswandler 12, Absaugeinrichtung 29, Hilfsenergieversorgungseinrichtung 15 und Kommunikationseinrichtung 14, wobei die Löscheinrichtung 13 und die Temperiereinrichtung 16 zumindest abschnittsweise einstückig ausgebildet sind.
Hier sind auch die Batteriemodule 2b der zweiten Anzahl in Reihe mit den Batteriemodulen 2, 2a der ersten Anzahl geschaltet.
Der Spannungswandler 12 ist zwischen die elektrische Schalteinrichtung 5 und die elektrische Verbindungseinrichtung 4 geschaltet und stellt eine Wechselspannung zur Versorgung von Verbrauchern zur Verfügung. Der Spannungswandler 12 wird von der Überwachungseinrichtung zur Aufrechterhaltung der von den Verbrauchern erforderten Spannung angesteuert, insbesondere wenn eines der Batteriemodule 2, 2a, 2b gegenüber den übrigen Batteriemodulen 2, 2a, 2b isoliert worden ist. Gegenwärtig mindert der Spannungswandler 12 die Summenspannung der verschalteten Batteriemodule 2, 2a, 2b auf die Nennspannung der von der Energieversorgungsvorrichtung 1 versorgten Verbraucher.
Die Hilfsenergieversorgungseinrichtung 15 ist zwischen die Batteriemodule 2, 2a, 2b und die Überwachungseinrichtung 3 geschaltet. Die Hilfsenergieversorgungseinrichtung 15 leistet die Energieversorgung zumindest der Überwachungseinrichtung 3 für den Fall eines umfangreicheren Ausfalls von Batteriemodulen 2, 2a, 2b. Vorzugsweise ist die Hilfsenergieversorgungseinrichtung 15 als elektrochemische Zelle oder als Kondensator ausgebildet.
Die Kommunikationseinrichtung 14 ist mit der Überwachungseinrichtung 3 signalverbunden. Die Kommunikationseinrichtung 14 übermittelt bei Bedarf eine Information zu einem dieser physikalischen Parameter, einem dieser Verknüpfungsergebnisse, einem dieser Betriebszustände eines dieser Batteriemodule 2, 2a, 2b und/oder einer Abstellmaßnahme, insbesondere auf Veranlassung der Überwachungseinrichtung 3. Vorzugsweise ist die Kommunikationseinrichtung 14 als Schnittstelle, die Leuchtmittel oder als akustischer Signalgeber ausgebildet, besonders bevorzugt als Nahfunkeinrichtung.
Die Temperiereinrichtung 16 weist mehrere Fluidkanalabschnitte 17, 17a, 17b auf, gestrichelt dargestellt, welche sich in verschiedenen Batteriemodulen 2, 2a, 2b erstrecken, insbesondere in deren Moduleinhausungen 20. Die Temperiereinrichtung 16 weist eine Pumpe 19 für das Temperierfluid und einen Wärmetauscher 33 zum Austausch von Wärmeenergie mit der Umgebung auf. Die Pumpe 19 ist von der Überwachungseinrichtung 3 angesteuert. Die Pumpe 19 treibt das Temperierfluid nacheinander durch die verschiedenen Fluidkanalabschnitte 17, 17a, 17b in Richtung des Wärmetauschers 33. So ist die Verrohrung vereinfacht. Jeder dieser Fluidkanalabschnitte 17 weist einen dieser Temperierfluiddurchlässe 18 auf. Vorzugsweise weist das Temperierfluid einen Gelbildner auf, welcher eine Löschwirkung des Temperierfluids unterstützt. Die Temperierfluiddurchlässe 18 können durch die Überwachungseinrichtung 3, vorzugsweise mittels Thermoschaltern geöffnet werden. So ist die passive Sicherheit der Energieversorgungsvorrichtung verbessert.
Die Löscheinrichtung 13 weist einen Löschmittelspeicher 34 auf, in welchem das Löschmittel unter Druck steht. Der Löschmittelspeicher 34 mündet in einen Löschmittelkanal 35, welcher von einem steuerbaren Löschmittelventil 36 versperrt ist. Der Löschmittelkanal 35 mündet in einen der Temperierfluidkanäle 37. Nach dieser Mündung kann der Temperierfluidkanal 37 neben dem Temperierfluid auch das Löschmittel führen. Damit ist die Verrohrung vereinfacht. Das Löschmittel kann durch die Temperierfluiddurchlässe 18 gezielt an eines dieser Batteriemodule 2, 2a, 2b abgegeben werden.
Die Absaugeinrichtung weist eine Pumpe 19a und Absaugkanäle 30 zu den einzelnen Batteriemodulen 2, 2a, 2b auf. Die Pumpe 19a treibt, angesteuert durch die Überwachungseinrichtung 3, die abgesaugten Stoffe durch einen Filter 28, bevor die abgesaugten Stoffe in die Umgebung abgegeben werden. Vorzugsweise wird die Pumpe 19a erst mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung nach Aktivierung der Löscheinrichtung 13 aktiviert, damit das Löschmittel Zeit und Gelegenheit zur Wirkung im Batteriemodul 2, 2a, 2b erhält.
Die Überwachungseinrichtung 3 ist über einen Signalbus 32 verbunden mit den Schaltelementen 24 der elektrischen Schalteinrichtung 5, mit den Pumpen 19, 19a von Temperiereinrichtung 16 und Absaugeinrichtung 29, mit den Löschmittelventilen 36, mit dem Spannungswandler 12 und der Kommunikationseinrichtung 14.
8 zeigt schematisch eine Energieversorgungsvorrichtung 1 ähnlich der dritten bevorzugten Ausführungsform (container) mit drei dieser Batteriemodulanordnungen 39, 39a, 39b. Innerhalb dieser Batteriemodulanordnungen 39, 39a, 39b sind die Batteriemodule 2, 2a, 2b mittels dieser ersten elektrischen Schalteinrichtung 5 in Reihe geschaltet. Zwei dieser Batteriemodulanordnungen 39, 39a sind durch die zweite elektrische Schalteinrichtung 5a parallel geschaltet. Die Batteriemodule 2, 2a, 2b der dritten Batteriemodulanordnung 39b sind gegenwärtig gegenüber den übrigen Batteriemodulen 2, 2a, 2b bzw. Batteriemodulanordnungen 39, 39a isoliert, sind bei Bedarf aber mit der zweiten elektrischen Schalteinrichtung 5a verbindbar. Vorzugsweise weisen die mit der zweiten elektrischen Schalteinrichtung 5a verbundenen Batteriemodulanordnungen 39, 39a nur Batteriemodule 2, 2a der ersten Anzahl auf und die dritte Batteriemodulanordnung 39b nur Batteriemodule 2b der zweiten Anzahl auf.
Diese Energieversorgungsvorrichtung 1 weist diesen Spannungswandler 12, diese Absaugeinrichtung 29, diese Hilfsenergieversorgungseinrichtung 15 und diese Kommunikationseinrichtung 14 auf, wie für 7 dargelegt.
Die Temperiereinrichtung 16 weist einen zentralen Temperierfluidkanal 37 auf, welcher sich in mehrere Temperierfluidkanäle 37a, 37b verzweigt, welche zu den verschiedenen Batteriemodulanordnungen 39 führen. So weist das Temperierfluid beim Eintritt in die Batteriemodule 2, 2a, 2b der verschiedenen Batteriemodulanordnungen 39 im Wesentlichen dieselbe Temperatur auf. Je Batteriemodulanordnung 39 verzweigt sich einer dieser Temperierfluidkanäle 37a, 37b in je zumindest einen dieser Fluidkanalabschnitte 17 auf, gestrichelt dargestellt, welche sich in verschiedenen Batteriemodulen 2, 2a, 2b erstrecken, insbesondere in deren Moduleinhausungen 20. Die Temperiereinrichtung 16 weist eine Pumpe für das Temperierfluid und einen Wärmetauscher 33 zum Austausch von Wärmeenergie insbesondere mit der Umgebung auf. Verschiedene Temperierfluidkanäle 37 verbinden die Fluidkanalabschnitte 17 mit der Pumpe 19 und dem Wärmetauscher 33. Die Pumpe 19 ist von der Überwachungseinrichtung 3 angesteuert. Jeder dieser Fluidkanalabschnitte 17 weist einen dieser Temperierfluiddurchlässe 18 auf. Vorzugsweise weist das Temperierfluid einen Gelbildner auf, welcher eine Löschwirkung des Temperierfluids unterstützt. Die Temperierfluiddurchlässe 18 können durch die Überwachungseinrichtung 3 geöffnet werden. Vorzugsweise können die Temperierfluiddurchlässe 18 mittels Thermoschaltern geöffnet werden. So ist die passive Sicherheit der Energieversorgungsvorrichtung 1 verbessert.
Die Löscheinrichtung 13 weist einen Löschmittelspeicher 34 auf, in welchem das Löschmittel unter Druck steht. Der Löschmittelspeicher 34 mündet in einen Löschmittelkanal 35, welcher von einem steuerbaren Löschmittelventil 36 versperrt ist. Der Löschmittelkanal 35 mündet in einen der Temperierfluidkanäle 37, insbesondere in den zentralen Temperierfluidkanal. Nach dieser Mündung kann der zentrale Temperierfluidkanal 37 neben dem Temperierfluid auch das Löschmittel führen. So sind die die Löscheinrichtung 13 und die Temperiereinrichtung 16 zumindest abschnittsweise einstückig ausgebildet und die Verrohrung vereinfacht. Das Löschmittel kann durch die Temperierfluiddurchlässe 18 gezielt an eines dieser Batteriemodule 2, 2a, 2b abgegeben werden.
9 zeigt eine Ansicht von außen auf die Energieversorgungsvorrichtung 1 gemäß 8. Der Vorrichtungsbehälter 31 ist als Container ausgebildet und umgibt diese Batteriemodulanordnungen 39. Aus dem Vorrichtungsbehälter 31 erstrecken sich Auslässe der Absaugeinrichtung 29. Durch die geöffnete Tür des Containers ist eine dieser Batteriemodulanordnungen 39 erkennbar. Diese Batteriemodulanordnung 39 weist eine Modulaufnahmeeinrichtung 10 auf, welche als Regal ausgebildet ist und Fächer für die Batteriemodule 2 aufweist. Die Fächer für die Batteriemodule 2 sind übereinander angeordnet und weisen ausziehbare Stützflächen auf. Die Batteriemodule 2 sind durch diese erste elektrische Schalteinrichtung 5 miteinander verschaltet. Die Batteriemodule 2 weisen Moduleinhausungen 20 auf.
Nicht dargestellt sind ein Wärmetauscher 33 für die Temperiereinrichtung 16 und ein Wärmetauscher zur Kühlung der Stromleiteinrichtungen 46 der zweiten elektrischen Schalteinrichtung 5a und/oder der Vorrichtungsanschlüsse 22 der elektrischen Verbindungseinrichtung 4.
10 zeigt eine Ansicht auf die Energieversorgungsvorrichtung 1 gemäß 9, wobei der Vorrichtungsbehälter 31 um die Batteriemodulanordnungen 39, 39a, 39b nicht dargestellt ist.
Die Batteriemodulanordnungen 39, 39a, 39b sind in zwei Reihen nebeneinander angeordnet. Innerhalb der Batteriemodulanordnungen 39, 39a, 39b sind mehrere dieser Batteriemodule 2, 2a, 2b mittels je einer ersten elektrischen Schalteinrichtung 5 verschaltet. Jede dieser Batteriemodulanordnungen 39, 39a, 39b weist eine Modulaufnahmeeinrichtung 10 mit Fächern und ausziehbaren Stützflächen für die Batteriemodule 2, 2a, 2b auf.
Diese ersten elektrischen Schalteinrichtungen 5 sind mit einer zweiten elektrischen Schalteinrichtung 5a verbunden. Die zweite elektrische Schalteinrichtung 5a ist mit der nicht dargestellten elektrischen Verbindungseinrichtung 4 verbunden. Nicht dargestellt ist der Spannungswandler 12.
Zwischen diesen Reihen von Batteriemodulanordnungen 39, 39a, 39b ist die Modulwechseleinrichtung 27 angeordnet. Hier ist die Modulwechseleinrichtung 27 an der Decke des Vorrichtungsbehälters 31 montiert. Die Modulwechseleinrichtung 27 weist zwei Fahrschienen für diesen Greifer 40 auf. Der Greifer 40 ist ausgestaltet, eines dieser Batteriemodule 2, 2a, 2b zu ergreifen, welches mittels der ausziehbaren Stützflächen zur Entnahme bereitgestellt ist. Sobald das Batteriemodul 2, 2a, 2b mittels der ausziehbaren Stützflächen zur Entnahme bereitgestellt ist, sind die Modulanschlüsse 21, 21a von der ersten elektrischen Schalteinrichtung 5 getrennt. Weiter sind die Schnellkupplungen für die Temperierfluidkanäle 37 und die Löschmittelkanäle 35 getrennt. Weiter sind die Messfühler 8, welche mit der Moduleinhausung 20 verbunden sind, vom Signalbus 32 getrennt.
Je Reihe von Batteriemodulanordnungen 39, 39a, 39b weist die Energieversorgungsvorrichtung 1 eine Absaugeinrichtung 29, 29a auf. Diese Absaugeinrichtungen 29, 29a sind mit den einzelnen Batteriemodulen 2, 2a, 2b verbunden und münden in die Umgebung. Nicht dargestellt ist die Fluidreinigungseinrichtung 28.
Nicht dargestellt sind der Untersuchungsplatz und der Modulbehälter, welche benachbart zu den Reihen der Batteriemodule 39, 39a, 39b in Reichweite der Modulwechseleinrichtung 27 angeordnet sind.
11 zeigt einen Ausschnitt der 10, wobei eines der Batteriemodule 2 aus einer dieser Modulaufnahmeeinrichtungen 10 entnommen ist. Mittels der ausziehbaren Stützflächen ist das Batteriemodul 2 aus dem Fach der Modulaufnahmeeinrichtung 10 gezogen, wobei die Modulanschlüsse 21, der Fluidkanalabschnitt 17, die Druckentlastungseinrichtung 41 und die Signalleitungen 32a zu den Messfühlern getrennt sind. Dieses Batteriemodul 2 befindet sich in Reichweite der Modulwechseleinrichtung 27 und ist zur Aufnahme durch den Greifer 40 vorbereitet.
Die Modulwechseleinrichtung 27 ist an der Decke des Vorrichtungsbehälters angeordnet und weist zwei Schienen zur Führung des Greifers 40 auf.
12 zeigt eine geöffneten Moduleinhausung 20 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. Die Moduleinhausung 20 weist einen Modulkasten 43 und einen Moduldeckel 44 auf. Der Moduldeckel 44 ist mit dem Modulkasten 43 verschraubbar. Nicht dargestellt ist die Dichtung zwischen dem Moduldeckel 44 und dem Modulkasten 43. Vorliegend ist die Moduleinhausung 20 aus Metallblech ausgebildet.
Am Modulkasten 43 sind angeordnet die Signalleitungen 32a zu den Messfühlern 8, der Fluidkanalabschnitt 17, die Druckentlastungseinrichtung 41, die Modulanschlüsse 21, 21a. Durch die Öffnung des Modulkastens 43 ist das Kabelfach 42 erkennbar, welches insbesondere zur Aufnahme elektrischen Leitern zur Verbindung der verschalteten Zellen mit den Modulanschlüssen 21 dient.
Die Druckentlastungseinrichtung 41 weist eine Öffnung in einer der Wandungen des Modulkastens 43 und ein selbstschließendes Auslassventil in dieser Öffnung auf.
13 zeigt einen Ausschnitt der 10 bzw. 11, wobei die Moduleinhausung 20 des der Modulaufnahmeeinrichtung 10 entnommenen Batteriemoduls 2 geöffnet ist.
Am Modulkasten 43 sind angeordnet die Signalleitungen 32a zu den Messfühlern 8, der Fluidkanalabschnitt 17, die Druckentlastungseinrichtung 41, die Modulanschlüsse 21, 21a. Durch die Öffnung des Modulkastens 43 ist das Kabelfach 42 erkennbar. Durch die Öffnung des Modulkastens 43 ist die Zellverschaltungseinrichtung 45 zur Verschaltung der Zellen des Batteriemoduls 2 erkennbar.
Die Druckentlastungseinrichtung 41 weist eine Öffnung in einer der Wandungen des Modulkastens 43 und ein selbstschließendes Auslassventil in dieser Öffnung auf.
Die Modulwechseleinrichtung 27 ist an der Decke des Vorrichtungsbehälters angeordnet und weist zwei Schienen zur Führung des Greifers 40 auf.
Über den Batteriemodul 2 ist ein weiteres Batteriemodul 2a dargestellt. Dessen Signalleitungen 32b sind zur Modulaufnahmeeinrichtung 10 geführt. Innerhalb eines senkrechten Trägers der Modulaufnahmeeinrichtung 10 verläuft der Signalbus 32. Die Modulanschlüsse des oberen Batteriemoduls 2a sind mit den zugehörigen Modulanschlusselementen 23, 23a verbunden.
14 zeigt ein bevorzugtes Betriebsverfahren für die Energieversorgungsvorrichtung als Flussdiagramm.
Zunächst wird zumindest ein physikalischer Parameter zumindest eines dieser Batteriemodule erfasst, gemäß Schritt S1. Die Messeinrichtung stellt zumindest einen entsprechenden Messwert bereit gemäß Schritt S2.
Die Überwachungseinrichtung wertet diesen Messwert aus, gemäß Schritt S3. Sofern die Temperatur des zugehörigen Batteriemoduls außerhalb zulässiger Grenzen liegt, wird die Temperiereinrichtung durch die Überwachungseinrichtung aktiviert, gemäß Schritt S7. Sofern die Auswertung des Messwertes aber ergibt, dass der Versorgungszustand des Batteriemoduls nicht mehr gegeben ist, aktiviert die Überwachungseinrichtung die Kommunikationseinrichtung, gemäß Schritt S8.
Abhängig vom Ergebnis der Auswertung gemäß Schritt S3 und insbesondere abhängig vom erfassten physikalischen Parameter erfolgt eine Unterscheidung zwischen verschiedenen Betriebszuständen des Batteriemoduls. Dargestellt sind zwei mögliche Abstellmaßnahmen. Vorzugsweise wird während und nach dem Ergreifen von Abstellmaßnahmen die Erfassung physikalischer Parameter gemäß Schritt S1 für erhöhte Betriebssicherheit der Energieversorgungsvorrichtung fortgesetzt.
Die Abstellmaßnahme 1, insbesondere ergriffen bei einem für die Umgebung nicht weiter gefährlichen Betriebszustand, besonders bevorzugt bei fortgeschrittener Alterung des Batteriemoduls, weist ein elektrisches Isolieren des Batteriemoduls gemäß Schritt S4 auf. Anschließend kann das isolierte Batteriemodul gemäß Schritt S5 überbrückt werden, insbesondere wenn das Batteriemodul Teil einer Reihenschaltung ist. Das überbrückte Batteriemodul kann gemäß Schritt S9 entnommen werden und/oder ein weiteres Batteriemodul kann gemäß Schritt S10 eingesetzt und Schritt S11 aktiviert werden.
Die Abstellmaßnahme 2, insbesondere ergriffen bei Übertemperatur, Vorliegen eines Oxidationsprodukts und/oder eines Rauchgases, weist eine Aktivierung der Löscheinrichtung gemäß Schritt S6 auf. Das Batteriemodul kann gemäß Schritt S9 entnommen werden und/oder ein weiteres Batteriemodul kann gemäß Schritt S10 eingesetzt und Schritt S11 aktiviert werden.
15 zeigt ein weiteres bevorzugtes Betriebsverfahren für eine bevorzugte Ausführungsform der Energieversorgungsvorrichtung als Flussdiagramm. Dazu weist die Energieversorgungsvorrichtung mehrere dieser Batteriemodulanordnungen auf. Vorzugsweise dient zumindest eine dieser Batteriemodulanordnungen bzw. deren Batteriemodule zur Bereitstellung der Leistung ΔL. Vorzugsweise weist die Energieversorgungsvorrichtung zumindest einen dieser Spannungswandler auf, welcher besonders bevorzugt zwischen die zweite elektrische Schalteinrichtung und die elektrische Verbindungseinrichtung geschaltet ist.
Zunächst wird zumindest ein physikalischer Parameter zumindest eines dieser Batteriemodule erfasst, gemäß Schritt S1. Die Messeinrichtung stellt zumindest einen entsprechenden Messwert bereit gemäß Schritt S2.
Die Überwachungseinrichtung wertet diesen Messwert aus, gemäß Schritt S3. Sofern die Temperatur des zugehörigen Batteriemoduls außerhalb zulässiger Grenzen liegt, wird die Temperiereinrichtung durch die Überwachungseinrichtung aktiviert, gemäß Schritt S7. Sofern die Auswertung des Messwertes aber ergibt, dass der Versorgungszustand des Batteriemoduls nicht mehr gegeben ist, aktiviert die Überwachungseinrichtung die Kommunikationseinrichtung, gemäß Schritt S8.
Abhängig vom Ergebnis der Auswertung gemäß Schritt S3 und insbesondere abhängig vom erfassten physikalischen Parameter erfolgt eine Unterscheidung zwischen verschiedenen Betriebszuständen des Batteriemoduls. Dargestellt sind zwei mögliche Abstellmaßnahmen. Vorzugsweise wird während und nach dem Ergreifen von Abstellmaßnahmen die Erfassung physikalischer Parameter gemäß Schritt S1 für erhöhte Betriebssicherheit der Energieversorgungsvorrichtung fortgesetzt.
Die Abstellmaßnahme 2, insbesondere ergriffen bei Übertemperatur, Vorliegen eines Oxidationsprodukts und/oder eines Rauchgases, weist eine Aktivierung der Löscheinrichtung gemäß Schritt S6 auf. Das Batteriemodul kann gemäß Schritt S9 entnommen werden und/oder ein weiteres Batteriemodul kann gemäß Schritt S10 eingesetzt und Schritt S11 aktiviert werden.
Die Abstellmaßnahme 3, insbesondere ergriffen bei einer schwerwiegenden Fehlfunktion einer der Batteriemodulanordnungen, besonders bevorzugt wenn Übertemperatur, ein Oxidationsprodukt und/oder ein Rauchgas zu mehreren dieser Batteriemodule festgestellt sind, weist das Isolieren zumindest eine dieser Batteriemodulanordnungen gemäß Schritt S15 auf.
Vorzugsweise wird Schritt S12 in zeitlichem Zusammenhang, besonders bevorzugt im wesentlichen gleichzeitig mit Schritt S15 ausgeführt, besonders bevorzugt wenn als Folge von Schritt S15 die von den Batteriemodulen bereitgestellte elektrische Spannung geringer als die von den versorgten Verbrauchern erforderte Spannung ist. Als Folge wird die von den verschalteten Batteriemodulen bereitgestellte elektrische Spannung an die von den versorgten Verbrauchern erforderte Spannung angepasst.
Vorzugsweise wird Schritt S16 in zeitlichem Zusammenhang, besonders bevorzugt im wesentlichen gleichzeitig mit Schritt S15 ausgeführt, besonders bevorzugt wenn als Folge von Schritt S15 diese von den Batteriemodulen abgegebene elektrische Leistung bzw. deren elektrische Gesamtleistung geringer als die von den versorgten Verbrauchern erforderte Spannung ist. Als Folge können die Verbraucher unverändert geht der elektrischen ersten Leistung L₁ versorgt werden.
Bezugszeichenliste

1: Energieversorgungsvorrichtung
2, 2a, 2b: Batteriemodul
3: Batteriemodul-Überwachungseinrichtung, Überwachungseinrichtung
4: Elektrische Verbindungseinrichtung
5, 5a, 5b: Elektrische Schalteinrichtung
6, 6a, 6b: Überbrückungseinrichtung
7: Messeinrichtung
8, 8a, 8b: Messfühler
9: Fühlerumschalter
10: Modulaufnahmeeinrichtung
11: Wärmeschutzeinrichtung
12: Spannungswandler
13: Löscheinrichtung
14: Kommunikationseinrichtung
15: Hilfsenergieversorgungseinrichtung
16: Temperiereinrichtung
17, 17a, 17b: Fluidkanalabschnitt
18, 18a: Temperierfluiddurchlass
19, 19a: Fluidfördereinrichtung
20, 20a, 20b: Moduleinhausung
21, 21a: Modulanschluss
22, 22a: Vorrichtungsanschluss
23, 23a: Modulanschlusselement
24, 24a, 24b: Schaltelement
25: Entladewiderstand
26: Datenspeicher
27: Modulwechseleinrichtung
28: Fluidreinigungseinrichtung
29, 29a: Absaugeinrichtung
30, 30a: Absaugkanal
31: Vorrichtungsbehälter
32, 32a, 32b: Signalbus, Signalleitungen
33: Wärmetauscher
34: Löschmittelspeicher
35, 35a, 35b: Löschmittelkanal
36, 36a, 36b: Löschmittelventil
37, 37a, 37b: Temperierfluidkanal
38: Löschmitteldurchlass
39, 39a, 39b: Batteriemodulanordnungen
40: Greifer
41: Druckentlastungseinrichtung
42: Kabelfach
43: Modulkasten
44: Moduldeckel
45: Zellverschaltungseinrichtung
46, 46a: Stromleiteinrichtung

Claims

Energieversorgungsvorrichtung (1), insbesondere für den stationären Einsatz insbesondere in einem Gebäude, welche dafür vorgesehen ist, einen oder mehrere Verbraucher zumindest zeitweise mit einer elektrischen ersten Leistung L₁ zu versorgen, mit: • einer ersten Anzahl N₁ von Batteriemodulen (2, 2a, 2b), welche zumindest je eine, vorzugsweise wiederaufladbare, elektrochemische Zelle aufweisen, wobei die Anzahl N₁ zu bemessen ist, dass damit unter Berücksichtigung der jeweiligen Leistung jedes Batteriemoduls (2, 2a, 2b) eine elektrische Gesamtleistung an die Verbraucher leitbar ist, welche zumindest gleich dieser ersten Leistung L₁ ist, • einer zweiten Anzahl N₂ von Batteriemodulen (2, 2a, 2b), welche zumindest je eine, vorzugsweise wiederaufladbare, elektrochemische Zelle aufweisen, wobei die Anzahl N₂ zu bemessen ist, dass damit unter Berücksichtigung der jeweiligen Leistung jedes Batteriemoduls (2, 2a, 2b) eine elektrische Gesamtleistung an die Verbraucher leitbar ist, welche zumindest gleich einer Leistung ΔL ist, • eine Batteriemodul-Überwachungseinrichtung (3), welche zumindest einen physikalischen Parameter überwacht, durch welchen zumindest zwei verschiedene Betriebszustände eines Batteriemoduls (2, 2a, 2b) erfassbar sind, • eine elektrische Verbindungseinrichtung (4), um die erste Anzahl N₁ und die zweite Anzahl N₂ von Batteriemodulen (2, 2a, 2b) elektrisch mit einem oder mehreren Verbrauchern zu verbinden und • einer elektrischen Schalteinrichtung (5, 5a), durch welche diese Batteriemodule (2, 2a, 2b) in Reihen- und/oder Parallelschaltung mit dieser elektrischen Verbindungseinrichtung (4) verbindbar sind, wobei diese elektrische Schalteinrichtung (5, 5a) so gestaltet ist, dass jedes Batteriemodul (2, 2a, 2b) elektrisch gegenüber den anderen Batteriemodulen (2, 2a, 2b) und/oder der elektrischen Verbindungseinrichtung (4) isolierbar ist, wenn diese Überwachungseinrichtung (3) erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul (2, 2a, 2b) erfasste physikalische Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist, sowie ggf. • eine Überbrückungseinrichtung (6, 6a, 6b), um ein isoliertes Batteriemodul (2, 2a, 2b) elektrisch zu überbrücken, vorzugsweise wenn das isolierte Batteriemodul (2, 2a, 2b) Teil einer Reihenschaltung aus zumindest zwei dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) ist. wobei die Anzahl N₂ und die Leistung dieser zweiten Anzahl von Batteriemodulen (2, 2a, 2b) so bemessen ist, dass diese erste Leistung L₁ auch dann an den oder die Verbraucher übertragbar ist, wenn eine vorgegebene Anzahl N_D dieser ersten oder dieser zweiten Anzahl von Batteriemodulen (2, 2a, 2b) ausfällt.
Energieversorgungsvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, mit zumindest einer der folgenden Einrichtungen: • eine Messeinrichtung (7), welche zur Erfassung zumindest eines dieser physikalischen Parameter ausgestaltet ist, vorzugsweise zur Feststellung eines Oxidationsprodukts und/oder eines Rauchgases ausgestaltet ist, welche zur Bereitstellung zumindest eines Messwertes ausgestaltet ist, wobei dieser Messwert repräsentativ für den erfassten physikalischer Parameter ist, welche zumindest einen Messfühler (8, 8a, 8b) aufweist, • eine Modulaufnahmeeinrichtung (10), welche ausgestaltet ist, zumindest eines dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) insbesondere auswechselbar aufzunehmen, vorzugsweise zumindest zeitweise sämtliche dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) insbesondere auswechselbar aufzunehmen, • einer Wärmeschutzeinrichtung (11), welche ausgestaltet ist, einem Austausch von Wärmeenergie zwischen zwei benachbarten dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) entgegen zu wirken, welche vorzugsweise zwischen diesen benachbarten Batteriemodule (2, 2a, 2b) insbesondere innerhalb der Modulaufnahmeeinrichtung (10) angeordnet ist, vorzugsweise zumindest aufweisend eine dieser Messeinrichtungen (7), eine dieser elektrischen Schalteinrichtungen (5, 5a) und diese Modulaufnahmeeinrichtung (10).
Energieversorgungsvorrichtung (1), gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Überwachungseinrichtung (3) ausgestaltet ist, eine dieser elektrischen Schalteinrichtungen (5, 5a) zu betätigen, wobei die Überwachungseinrichtung (3) zum Empfang zumindest eines dieser Messwerte ausgestaltet ist, wobei die Überwachungseinrichtung (3) vorzugsweise ausgestaltet ist, eine dieser Überbrückungseinrichtungen (6, 6a, 6b) zu betätigen.
Energieversorgungsvorrichtung (1), gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einem insbesondere bidirektionalen Spannungswandler (12), welcher zwischen zumindest eines dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) und die elektrische Verbindungseinrichtung (4) geschaltet ist, welcher ausgestaltet ist, zumindest zeitweise eine vorbestimmte Gleichspannung oder eine vorbestimmte Wechselspannung bereitzustellen, insbesondere zur Versorgung der Verbraucher, welcher vorzugsweise ausgestaltet ist, zumindest zeitweise eine vorbestimmte Ladespannung oder einen vorbestimmten Ladestrom bereitzustellen, insbesondere zum Laden zumindest eines dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b).
Energieversorgungsvorrichtung (1), gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einer Löscheinrichtung (13), welche dazu dient, einem Brand zumindest eines dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) zu begegnen, welche ausgestaltet ist, zumindest zeitweise ein Löschmittel insbesondere an eines dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) abzugeben, insbesondere wenn diese Überwachungseinrichtung (3) erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul (2, 2a, 2b) erfasste physikalische Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist, vorzugsweise wenn die Messeinrichtung (7) ein Oxidationsprodukt und/oder ein Rauchgas feststellt, wobei vorzugsweise das Löschmittel ein inertes Fluid aufweist.
Energieversorgungsvorrichtung (1), gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Kommunikationseinrichtung (14), welche ausgestaltet ist, zumindest einen dieser physikalischen Parameter mitzuteilen bzw. zu übermitteln, welche vorzugsweise ausgestaltet ist, mitzuteilen bzw. zu übermitteln, dass wenigstens einer dieser erfassten physikalischen Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist.
Energieversorgungsvorrichtung (1), gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Hilfsenergieversorgungseinrichtung (15), welche ausgestaltet ist, zumindest zeitweise zumindest eine dieser Überwachungseinrichtungen (3), zumindest eine dieser Messeinrichtungen (7), zumindest eine dieser Löscheinrichtungen (13) und/oder eine dieser Kommunikationseinrichtungen (14) mit elektrischer Energie zu versorgen, vorzugsweise wenn wenigstens eines dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) ausfällt.
Energieversorgungsvorrichtung (1), gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Temperiereinrichtung (16), welche ausgestaltet ist, zumindest zeitweise Wärmeenergie aus zumindest einem dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) abzuführen, welche vorzugsweise ausgestaltet ist, zumindest zeitweise diesem Batteriemodul (2, 2a, 2b) ein Temperierfluid zuzuführen, insbesondere wenn diese Überwachungseinrichtung (3) erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul (2, 2a, 2b) erfasste physikalische Parameter außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist.
Energieversorgungsvorrichtung (1), gemäß Anspruch 8, wobei • die zumindest eine Löscheinrichtung (13) zumindest einen Löschmittelkanal (35, 35a, 35b) aufweist, wobei dieser Löschmittelkanal (35, 35a, 35b) zur Führung dieses Löschmittels ausgestaltet ist, und/oder • die zumindest eine Temperiereinrichtung (16) zumindest einen Temperierfluidkanal (37, 37a, 37b) aufweist, wobei dieser Temperierfluidkanal (37, 37a, 37b) zur Führung dieses Temperierfluids ausgestaltet ist, • vorzugsweise dieser zumindest eine Temperierfluidkanal (37, 37a, 37b) zumindest abschnittweise einstückig mit diesem zumindest einen Löschmittelkanal (35, 35a, 35b) ausgebildet ist.
Energieversorgungsvorrichtung (1), gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei • zumindest eines dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) mittels einer Moduleinhausung (20, 20a) gegenüber der Umgebung begrenzt ist, wobei diese Moduleinhausung (20, 20a) ausgestaltet ist, einem unkontrollierten Austritt einer Substanz aus diesem Batteriemodul (2, 2a, 2b) in die Umgebung zu begegnen, insbesondere einem unkontrollierten Austritt eines Oxidationsproduktes und/oder eines Rauchgases, • vorzugsweise zumindest einer dieser Messfühler (8, 8a, 8b) von dieser Moduleinhausung (20, 20a) aufgenommen ist, wobei dieser Messfühler (8, 8a, 8b) vorzugsweise zur Feststellung eines Oxidationsprodukts, eines Rauchgases und/oder zur Erfassung einer Temperatur des Batteriemoduls (2, 2a, 2b) ausgestaltet ist, • vorzugsweise eine dieser Löscheinrichtungen (13) ausgestaltet ist, zumindest zeitweise das Löschmittel in diese Moduleinhausung (20, 20a) abzugeben, vorzugsweise wenn der Messfühler (8, 8a, 8b) ein Oxidationsprodukt und/oder ein Rauchgas feststellt.
Energieversorgungsvorrichtung (1), gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit • zumindest zwei Batteriemodulanordnungen (39, 39a, 39b), welche je eine erste dieser elektrischen Schalteinrichtungen (5), welche mehrere Batteriemodule (2, 2a, 2b) aufweisen, wobei diese Batteriemodule (2, 2a, 2b) durch diese erste elektrische Schalteinrichtung (5) miteinander in Reihen- und/oder Parallelschaltung verschaltbar sind, • einer zweiten dieser elektrischen Schalteinrichtungen (5a), welche mit dieser elektrischen Verbindungseinrichtung (4) verbindbar ist, welche mit diesen Batteriemodulanordnungen (39, 39a, 39b) verbindbar ist, • vorzugsweise einem dieser Spannungswandler (12), welcher besonders bevorzugt zwischen die zweite elektrische Schalteinrichtung (5a) und diese elektrische Verbindungseinrichtung (4) geschaltet ist, • vorzugsweise einer dieser Messeinrichtungen (7), einer dieser Löscheinrichtungen (13), einer dieser Temperiereinrichtungen (16), einer dieser Kommunikationseinrichtungen (14) und/oder einer dieser Hilfsenergieversorgungseinrichtungen (15).
Energieversorgungsvorrichtung (1), gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit • einem Modulbehälter, welcher zur Aufnahme eines dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) ausgestaltet ist, welcher vorzugsweise zur Aufnahme eines insbesondere ausgefallenen Batteriemoduls (2, 2a, 2b) ausgestaltet ist, welcher vorzugsweise einem Austritt eines Stoffes des aufgenommenen Batteriemoduls (2, 2a, 2b), eines Oxidatonsproduktes und/oder einem Rauchgas in die Umgebung des Modulbehälters entgegenwirken kann, und/oder • einer Modulwechseleinrichtung (27), welche ausgestaltet ist, ein insbesondere isoliertes und/oder defektes dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) einer dieser Modulaufnahmeeinrichtungen (10) zu entnehmen, welche ausgestaltet ist, eines dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) in eine dieser Modulaufnahmeeinrichtungen (10) einzusetzen.
Energieversorgungsvorrichtung (1), gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welche • zumindest zeitweise eine erste Leistung L₁ von mindestens 1 kW abgeben kann, vorzugsweise mindestens 10 kW, weiter bevorzugt mindestens 25 kW, weiter bevorzugt mindestens 50 kW, vorzugsweise während zumindest 1 h, und/oder • eine Energie von mindestens 10 kWh bereitstellen kann, vorzugsweise mindestens 50 kWh.
Energieversorgungsvorrichtung (1), gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eines dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) zumindest eine elektrochemische Zelle aufweist, wobei diese Zelle einen Separator aufweist, welcher nicht oder nur schlecht elektronenleitend ist, und welcher aus einem zumindest teilweise stoffdurchlässigen Träger besteht, wobei der Träger vorzugsweise auf mindestens einer Seite mit einem anorganischen Material beschichtet ist, wobei als wenigstens teilweise stoffdurchlässiger Träger vorzugsweise ein organisches Material verwendet wird, welches vorzugsweise als nicht verwebtes Vlies ausgestaltet ist, wobei das organische Material vorzugsweise ein Polymer und besonders bevorzugt ein Polyethylenterephthalat (PET) enthält, wobei das organische Material mit einem anorganischen, vorzugsweise ionenleitenden Material beschichtet ist, welches weiter vorzugsweise in einem Temperaturbereich von –40°C bis 200°C ionenleitend ist, wobei das anorganische Material bevorzugt wenigstens eine Verbindung aus der Gruppe der Oxide, Phosphate, Sulfate, Titanate, Silikate, Aluminosilikate wenigstens eines der Elemente Zr, Al, Li enthält, besonders bevorzugt Zirkonoxid, und wobei das anorganische, ionenleitende Material bevorzugt Partikel mit einem größten Durchmesser unter 100 nm aufweist.
Verfahren zum Betrieb einer Energieversorgungsvorrichtung (1) gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest einen der folgenden Schritte: S1 Erfassen eines dieser physikalischen Parameter, insbesondere betreffend eines dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b), durch diese Messeinrichtung (7), insbesondere durch zumindest einen ihrer Messfühler (8, 8a, 8b), S2 Bereitstellen eines dieser Messwerte durch eine dieser Messeinrichtungen (7), vorzugsweise an die Überwachungseinrichtung (3), insbesondere nach S1, S3 Auswerten bzw. Verarbeiten zumindest eines dieser Messwerte durch die Überwachungseinrichtung (3), vorzugsweise Verknüpfen dieses Messwertes mit einem Vergleichswert, besonders bevorzugt mit einem dieser vorgegebenen Bereiche, insbesondere nach S2, wobei die Überwachungseinrichtung (3) insbesondere ein Verknüpfungsergebnis oder einen logischen Wert erarbeiten kann, wobei die Überwachungseinrichtung (3) insbesondere zumindest einen Befehl absetzen kann, S4 Isolieren zumindest eines dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) gegenüber den übrigen Batteriemodulen (2, 2a, 2b) mittels einer dieser elektrischen Schalteinrichtungen (5, 5a), vorzugsweise mittels Öffnen eines dieser Schaltelemente (24, 24a, 24b) dieser elektrischen Schalteinrichtung (5, 5a), insbesondere ausgelöst durch die Überwachungseinrichtung (3), insbesondere nach S3, insbesondere wenn zumindest zwei dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) parallel geschaltet sind, insbesondere wenn diese Überwachungseinrichtung (3) erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul (2, 2a, 2b) erfasste physikalische Parameter außerhalb eines dieser vorgegebenen Bereiche ist, S5 Überbrücken eines insbesondere isolierten dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) mit einer dieser Überbrückungseinrichtungen (6, 6a, 6b), insbesondere ausgelöst durch die Überwachungseinrichtung (3), insbesondere nach S3, insbesondere wenn zumindest zwei dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) in Reihe geschaltet sind, insbesondere wenn diese Überwachungseinrichtung (3) erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul (2, 2a, 2b) erfasste physikalische Parameter außerhalb eines dieser vorgegebenen Bereiche ist, S6 Aktivieren der Löscheinrichtung (13), insbesondere durch die Überwachungseinrichtung (3), insbesondere nach S3, insbesondere wenn diese Überwachungseinrichtung (3) erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul (2, 2a, 2b) erfasste physikalische Parameter außerhalb eines dieser vorgegebenen Bereiche ist, worauf das Löschmittel an zumindest eines der Batteriemodule (2, 2a, 2b) abgegeben wird, S7 Aktivieren der Temperiereinrichtung (16), insbesondere durch die Überwachungseinrichtung (3), insbesondere nach S3, insbesondere wenn diese Überwachungseinrichtung (3) erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul (2, 2a, 2b) erfasste physikalische Parameter außerhalb eines dieser vorgegebenen Bereiche ist, worauf Wärmeenergie mit zumindest einem dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) ausgetauscht wird, S8 Aktivieren der Kommunikationseinrichtung (14), insbesondere durch, die Überwachungseinrichtung (3), insbesondere nach S3, insbesondere wenn diese Überwachungseinrichtung (3) erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul (2, 2a, 2b) erfasste physikalische Parameter außerhalb eines dieser vorgegebenen Bereiche ist, worauf zumindest einer dieser physikalischen Parameter oder ein Verknüpfungsergebnis mitgeteilt wird, S9 Entnehmen eines dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) aus der Energieversorgungsvorrichtung, insbesondere aus dieser Modulaufnahmeeinrichtung (10), insbesondere nach S3, insbesondere nach S4, insbesondere nach S8, insbesondere durch die Modulwechseleinrichtung (27), wobei insbesondere diese Modulanschlüsse und/oder diese Schnellkupplungen abgekoppelt werden, S10 Einsetzen eines dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) in diese Modulaufnahmeeinrichtung (10), insbesondere nach S8, insbesondere nach S9, insbesondere durch die Modulwechseleinrichtung (27), wobei insbesondere diese Modulanschlüsse und/oder diese Schnellkupplungen angekoppelt werden, S11 Aktivieren eines dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b), insbesondere durch die Überwachungseinrichtung (3), insbesondere nach S4, insbesondere nach S10, S12 Anpassen der von den verschalteten Batteriemodulen (2, 2a, 2b) bereitgestellten Spannung, insbesondere durch diesen Spannungswandler (12), vorzugsweise Wandeln einer bereitgestellten Gleichspannung in eine Wechselspannung, weiter bevorzugt Mindern der bereitgestellten Gleichspannung, besonders bevorzugt Mindern der bereitgestellten Gleichspannung in eine Wechselspannung zur Versorgung von mittels Wechselspannung betriebenen Verbrauchern, S15 Isolieren zumindest einer dieser Batteriemodulanordnungen (39, 39a, 39b) bzw. deren Batteriemodulen (2, 2a, 2b) bzw. deren erster elektrischer Schalteinrichtung (5) gegenüber den übrigen Batteriemodulanordnungen (39, 39a, 39b) mittels eines dieser Schaltelemente (24, 24a, 24b) der zweiten elektrischen Schalteinrichtung (5a), insbesondere ausgelöst durch die Überwachungseinrichtung (3), insbesondere nach S3, insbesondere wenn diese Überwachungseinrichtung (3) erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul (2, 2a, 2b) erfasste physikalische Parameter außerhalb eines dieser vorgegebenen Bereiche ist, S16 Verbinden einer dieser Batteriemodulanordnungen (39, 39a, 39b) mit der zweiten elektrischen Schalteinrichtung (5a) mittels eines dieser Schaltelemente (24, 24a, 24b) der zweiten elektrischen Schalteinrichtung (5a), insbesondere durch die Überwachungseinrichtung (3), insbesondere nach S15.
Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, mit den Schritten • S1, S2 und S3, • S4, insbesondere wenn zumindest zwei dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) parallel geschaltet sind, und/oder S5, insbesondere wenn zumindest zwei dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b) in Reihe geschaltet sind, insbesondere wenn diese Überwachungseinrichtung (3) erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul (2, 2a, 2b) erfasste physikalische Parameter außerhalb eines dieser vorgegebenen Bereiche ist, • vorzugsweise S6, S7 und/oder S8, insbesondere wenn diese Überwachungseinrichtung (3) erkennt, dass dieser wenigstens eine für jedes Batteriemodul (2, 2a, 2b) erfasste physikalische Parameter außerhalb eines dieser vorgegebenen Bereiche ist.
Verfahren gemäß Anspruch 15, mit den Schritten • S1, S2 und S3, • S15, • vorzugsweise S8, • vorzugsweise S12 und/oder S16.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, mit den Schritten S13 Entnehmen einer ersten Energiemenge [J] aus einem ersten dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b), vorzugsweise in die Hilfsenergieversorgungseinrichtung (15), vorzugsweise veranlasst durch die Überwachungseinrichtung (3), S14 Zuführen einer zweiten Energiemenge [J] zu einem zweiten dieser Batteriemodule (2, 2a, 2b), vorzugsweise aus der Hilfsenergieversorgungseinrichtung (15), vorzugsweise veranlasst durch die Überwachungseinrichtung (3), insbesondere nach S13.
Verwendung einer Energieversorgungsvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 • zum Aufnehmen von insbesondere elektrischer Energie von einer regenerativen Energiequelle oder aus einem Stromnetz, insbesondere innerhalb eines ersten Zeitintervalls und/oder • zum Bereitstellen von insbesondere elektrischer Energie an einen insbesondere stationären Verbraucher oder ein Stromnetz, insbesondere innerhalb eines zweiten Zeitintervalls. wobei vorzugsweise das erste Zeitintervall dem zweiten Zeitintervall vorangeht.