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DE102016001569A1 - Arrangement of electrical storage elements, in particular battery pack - Google Patents

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DE102016001569A1
DE102016001569A1 DE102016001569.1A DE102016001569A DE102016001569A1 DE 102016001569 A1 DE102016001569 A1 DE 102016001569A1 DE 102016001569 A DE102016001569 A DE 102016001569A DE 102016001569 A1 DE102016001569 A1 DE 102016001569A1
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Andreas Geissler
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CARBON ROTEC & CO KG GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mehrerer elektrischer Speicherelemente (11), insbesondere einen Akkupack, wobei ein einzelnes Speicherelement (11) eine Länge L und einen gegenüber der Länge L kleineren Durchmesser D aufweist, und wobei in Richtung senkrecht zu Länge L mehrere Speicherelemente (11) parallel nebeneinander in einer Lage angeordnet sind. Erfindungsgemäß sind die Speicherelemente (11) außerdem in mehreren Lagen (16, 17, 18, 19, 24, 25, 26) angeordnet. Außerdem sind die Lagen (16, 17, 18, 19, 24, 25, 26) derart ausgebildet und relativ zueinander angeordnet sind, dass sich ein hexagonaler oder oktogonaler Querschnitt der Anordnung (10) ergibt.The invention relates to an arrangement of a plurality of electrical storage elements (11), in particular a battery pack, wherein a single storage element (11) has a length L and a smaller diameter D compared to the length L, and wherein in the direction perpendicular to length L a plurality of storage elements (11) are arranged parallel to each other in one layer. According to the invention, the memory elements (11) are also arranged in a plurality of layers (16, 17, 18, 19, 24, 25, 26). In addition, the layers (16, 17, 18, 19, 24, 25, 26) are formed and arranged relative to each other, resulting in a hexagonal or octagonal cross section of the assembly (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mehrerer elektrischer Speicherelemente, insbesondere Akkupack, wobei ein einzelnes Speicherelement eine Länge L und einen gegenüber der Länge L kleineren Durchmesser D aufweist, und wobei in Richtung senkrecht zur Länge L mehrere Speicherelemente parallel nebeneinander in einer Lage angeordnet sind.The invention relates to an arrangement of a plurality of electrical storage elements, in particular battery pack, wherein a single storage element has a length L and a length L compared to the smaller diameter D, and wherein in the direction perpendicular to the length L a plurality of memory elements are arranged parallel to each other in one layer.

In elektrischen Geräten sind Batterien, wiederaufladbar oder nicht wiederaufladbar, typischerweise in Längsrichtung hintereinander angeordnet, z. B. in Taschenlampen. Alternativ sind zwei oder drei Batterien parallel nebeneinander in einer Lage vorgesehen.In electrical appliances, batteries are rechargeable or non-rechargeable, typically arranged longitudinally one behind the other, e.g. B. in flashlights. Alternatively, two or three batteries are provided in parallel side by side in one layer.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung mehrerer Speicherelemente, derart, dass ein zur Verfügung stehendes Volumen möglichst optimal ausgenutzt wird.Object of the present invention is to provide an arrangement of a plurality of memory elements, such that an available volume is optimally utilized.

Zur Lösung der Aufgabe weist die erfindungsgemäße Anordnung die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Insbesondere sind die Speicherelemente in mehreren Lagen angeordnet, und die Lagen sind derart ausgebildet und relativ zueinander angeordnet, dass sich ein hexagonaler oder oktogonaler Querschnitt der Anordnung ergibt. Die Speicherelemente einer Lage liegen vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene. Durch die Anordnung in Lagen ergibt sich eine ”liegende” Formation aller Speicherelemente, bei horizontalem Einbau derselben in ein Gerät.To achieve the object, the arrangement according to the invention has the features of claim 1. In particular, the memory elements are arranged in a plurality of layers, and the layers are formed and arranged relative to one another such that a hexagonal or octagonal cross section of the arrangement results. The storage elements of a layer are preferably in a common plane. The arrangement in layers results in a "horizontal" formation of all storage elements, with horizontal installation of the same in a device.

Die einzelnen elektrischen Speicherelemente (Batterien, insbesondere wiederaufladbar) weisen einen runden Querschnitt auf. Möglich ist aber auch die Verwendung von Speicherelementen mit polygonalem Querschnitt oder Quaderform. In diesem Fall bezieht sich der Durchmesser auf die größte Abmessung senkrecht zur Länge L. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Anordnung ergeben sich im Querschnitt mehrere Speicherelemente parallel nebeneinander in einer Lage und mehrere Lagen übereinander. Vorzugsweise sind alle oder zumindest randseitige Lagen relativ zur nächstliegenden Lage versetzt angeordnet, also ”auf Lücke”.The individual electrical storage elements (batteries, in particular rechargeable) have a round cross-section. However, it is also possible to use memory elements with a polygonal cross-section or cuboid shape. In this case, the diameter refers to the largest dimension perpendicular to the length L. The arrangement provided according to the invention results in the cross-section of several storage elements parallel to each other in one layer and several layers one above the other. Preferably, all or at least marginal layers are arranged offset relative to the nearest layer, so "gap".

Der sich ergebende Querschnitt ist nicht streng hexagonal oder oktogonal, da die Außenkonturen der jeweiligen Speicherelemente die Form der Ecken des Querschnitts mit bestimmen. Betrachtet man jedoch nur eine Querschnittskontur, welche durch Längsachsen der Speicherelemente verläuft, ergibt sich eine streng hexagonale oder oktogonale Form.The resulting cross section is not strictly hexagonal or octagonal, since the outer contours of the respective memory elements determine the shape of the corners of the cross section. However, considering only a cross-sectional contour, which runs through the longitudinal axes of the memory elements, results in a strictly hexagonal or octagonal shape.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung können die Speicherelemente besonders platzsparend positioniert werden. Auch ist eine platzsparende Unterbringung in zylindrischen Behältnissen oder in Behältnissen mit ovalem Querschnitt gut möglich.The inventive arrangement, the memory elements can be positioned to save space. Also, a space-saving storage in cylindrical containers or in containers with oval cross-section is well possible.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist Teil der Anordnung eine Umhüllung mit insbesondere hexagonalem oder oktogonalem Querschnitt. Die Umhüllung kann auch einen abweichenden Querschnitt aufweisen, zum Beispiel einen ovalen oder kreisrunden Querschnitt. Vorzugsweise umfasst die Umhüllung alle Speicherelemente der Anordnung. Es kann sich aber auch um eine Umhüllung für nur einen Teil der Speicherelemente handeln. Mit der Umhüllung ist die Anordnung als Paket von Speicherelementen handhabbar.According to a further aspect of the invention, part of the arrangement is an enclosure with in particular a hexagonal or octagonal cross-section. The envelope may also have a different cross section, for example an oval or circular cross section. Preferably, the enclosure comprises all the memory elements of the arrangement. However, it can also be an enclosure for only a part of the memory elements. With the enclosure, the arrangement is manageable as a package of memory elements.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung sind mehrere Speicherelemente in Richtung der Länge L hintereinander vorgesehen. Dadurch kann die Anordnung eine fast beliebige Länge aufweisen, je nach Anzahl der in Längsrichtung hintereinander vorgesehenen Speicherelemente. Vorzugsweise erstrecken sich die in Längsrichtung hintereinander vorgesehenen Speicherelemente entlang gemeinsamer Längsachsen, also koaxial und nicht achsversetzt. Dadurch ergibt sich über die gesamte Länge der Anordnung ein gleichbleibender Querschnitt.According to a further idea of the invention, a plurality of memory elements in the direction of the length L are provided in succession. As a result, the arrangement can have an almost arbitrary length, depending on the number of memory elements provided one behind the other in the longitudinal direction. The memory elements which are provided one behind the other in the longitudinal direction preferably extend along common longitudinal axes, that is to say coaxially and not off-axis. This results in a constant cross section over the entire length of the arrangement.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist wenigstens eine Halterung zur Aufnahme mehrerer Speicherelemente und zur Sicherung der Position der Speicherelemente relativ zueinander vorgesehen. Die über eine Halterung miteinander verbundenen Speicherelemente können so als Paket oder Gruppe gehandhabt werden. Vorzugsweise wird eine Gruppe von Speicherelementen durch zwei Halterungen aufgenommen und gesichert.According to a further aspect of the invention, at least one holder is provided for receiving a plurality of memory elements and for securing the position of the memory elements relative to one another. The interconnected via a holder storage elements can be handled as a package or group. Preferably, a group of memory elements is received and secured by two brackets.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung nehmen die Halterungen Enden der Speicherelemente auf. Vorzugsweise ist jedem Ende eines Speicherelements eine Halterung zugeordnet. Das Speicherelement ist so zwischen zwei Halterungen positioniert.According to another aspect of the invention, the brackets receive ends of the storage elements. Preferably, a holder is assigned to each end of a storage element. The storage element is positioned between two holders.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung enthält eine Gruppe von Speicherelementen mehrere Lagen von Speicherelementen, wobei der Gruppe an einem Ende, an beiden Enden oder insgesamt eine oder mehrere Halterungen zugeordnet sind. Vorzugsweise ist an jedem Ende der Gruppe eine Halterung vorgesehen. Alternativ kann eine Halterung übergreifend für die gesamte Gruppe vorgesehen sein. Vorzugsweise sind innerhalb der Gruppe von Speicherelementen nicht mehrere Speicherelemente in deren Längsrichtung hintereinander vorgesehen.According to a further aspect of the invention, a group of memory elements contains a plurality of layers of memory elements, wherein the group is assigned at one end, at both ends or in total one or more mounts. Preferably, a holder is provided at each end of the group. Alternatively, a bracket can be provided across the entire group. Preferably, not a plurality of memory elements in the longitudinal direction of each other are provided within the group of memory elements.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung sind in Richtung der Länge L mehrere Gruppen hintereinander vorgesehen, vorzugsweise mit wenigstens einer oder zwei Halterungen je Gruppe.According to a further aspect of the invention in the direction of the length L are several Groups provided in a row, preferably with at least one or two brackets per group.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung enthalten die Halterungen elektrische Anschlüsse und Leitungen zum Verbinden der Speicherelemente miteinander. Dadurch können die Speicherelemente beliebig miteinander verschaltet werden.According to another aspect of the invention, the brackets include electrical terminals and leads for connecting the memory elements together. As a result, the memory elements can be interconnected as desired.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung weist die Halterung einer Gruppe elektrische Anschlüsse und Leitungen zum Verbinden mit einer anderen Gruppe auf. Vorzugsweise sind die Speicherelemente dadurch gruppenweise miteinander verbindbar.According to a further aspect of the invention, the holder of one group has electrical connections and leads for connection to another group. Preferably, the memory elements are thereby interconnected in groups.

Die Halterungen können elektrische und elektronische Komponenten zur Steuerung der Ladung und/oder Entladung der Speicherelemente. Dadurch werden zusätzliche Bauteile außerhalb der Anordnung vermieden.The mounts may include electrical and electronic components for controlling the charge and / or discharge of the storage elements. As a result, additional components outside of the arrangement are avoided.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung sind mehrere elektrisch in Reihe geschaltete Gruppen von Speicherelementen vorgesehen, wobei die Speicherelemente innerhalb einer/jeder Gruppe elektrisch parallel geschaltet sind, insbesondere mit zehn Gruppen und vier Speicherelementen je Gruppe.According to a further aspect of the invention, a plurality of groups of memory elements connected electrically in series are provided, wherein the memory elements within a / each group are electrically connected in parallel, in particular with ten groups and four memory elements per group.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung sind in Richtung der Länge L mehrere aufeinanderfolgende Gruppen von Speicherelementen vorgesehen, wobei wenigstens innerhalb einer Gruppe die Speicherelemente so angeordnet sind, dass sich ein hexagonaler oder oktogonaler Querschnitt mit einer Querschnittsfläche F1 ergibt, und wobei wenigstens eine weitere Gruppe vorgesehen ist, deren Querschnitt eine Querschnittsfläche F2, mit F2 < F1, aufweist und insbesondere trapezförmig ist. Wenigstens eine Gruppe von Speicherelementen in hexagonaler oder oktogonaler Anordnung ist somit kombiniert mit wenigstens einer Gruppe mit einer anderen, vorzugsweise polygonalen Anordnung mit kleinerer Querschnittsfläche.According to a further aspect of the invention, a plurality of successive groups of memory elements are provided in the direction of length L, wherein at least within one group the memory elements are arranged so that a hexagonal or octagonal cross-section with a cross-sectional area F1 results, and wherein at least one further group is provided is, whose cross-section has a cross-sectional area F2, with F2 <F1, and in particular is trapezoidal. At least one group of memory elements in hexagonal or octagonal arrangement is thus combined with at least one group with another, preferably polygonal, arrangement of smaller cross-sectional area.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Fahrrad mit einer erfindungsgemäßen Anordnung. Vorzugsweise handelt es sich um ein Fahrrad mit Elektroantrieb, ein sogenanntes E-Bike. Dabei ist die Anordnung der Speicherelemente insbesondere in einen Rahmen des Fahrrades integriert.The invention is also a bicycle with an inventive arrangement. Preferably, it is a bicycle with electric drive, a so-called e-bike. The arrangement of the memory elements is integrated in particular in a frame of the bicycle.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und aus den Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Further features of the invention will become apparent from the description, moreover, and from the claims. Advantageous embodiments of the invention are explained below with reference to drawings. Show it:

1 eine Anordnung von Speicherelementen in perspektivischer Darstellung, 1 an arrangement of storage elements in perspective view,

2 einen Querschnitt durch eine Anordnung von Speicherelementen, 2 a cross section through an array of memory elements,

3 einen Querschnitt durch eine Anordnung von Speicherelementen gemäß 1, 3 a cross section through an array of memory elements according to 1 .

4 einen weiteren Querschnitt durch eine Anordnung von Speicherelementen, 4 another cross section through an array of memory elements,

5 einen weiteren Querschnitt durch eine Anordnung von Speicherelementen, 5 another cross section through an array of memory elements,

6a eine weitere Anordnung von Speicherelementen in perspektivischer Darstellung, 6a another arrangement of memory elements in perspective view,

6b die Anordnung gemäß der 6a, mit Batteriemanagementsystem, 6b the arrangement according to the 6a , with battery management system,

7 eine Anordnung von Speicherelementen analog 3, mit Halterungen an beiden Stirnseiten, 7 an arrangement of memory elements analog 3 , with brackets on both ends,

8 einen Schaltplan zur Darstellung der elektrischen Verschaltung von Speicherelementen, 8th a circuit diagram for illustrating the electrical interconnection of memory elements,

9a ein Herren-Elektrofahrrad, 9a a men's electric bicycle,

9b ein Damen-Elektrofahrrad. 9b a ladies electric bicycle.

Gemäß 1 besteht eine Anordnung 10 mehrerer elektrischer Speicherelemente 11 zur Bildung eines Akkupacks aus vier Gruppen 12, 13, 14, 15 von Speicherelementen 11. Innerhalb jeder Gruppe 12, 13, 14, 15 sind mehrere Speicherelemente 11 parallel zueinander ausgerichtet.According to 1 there is an arrangement 10 several electrical storage elements 11 to form a battery pack of four groups 12 . 13 . 14 . 15 of memory elements 11 , Within each group 12 . 13 . 14 . 15 are several storage elements 11 aligned parallel to each other.

Jedes Speicherelement 11 ist zylindrisch ausgebildet, mit einer Länge L und einem Durchmesser D, analog zu Batterien der Typen ”AA” und ”AAA”. Innerhalb einer jeden Gruppe 12, 13, 14, 15 sind die Speicherelemente 11 dicht gepackt, nämlich in zueinander versetzten Lagen 16, 17, 18, 19. Vorgesehen sind hier 10 Speicherelemente 11 je Gruppe 12, 13, 14, 15. Entsprechend sind in der oberen Lage 16 zwei Speicherelemente 11, in den beiden mittleren Lagen 17, 18 je drei Speicherelemente 11 und der unteren Lage 19 wieder zwei Speicherelemente 11 enthalten.Each storage element 11 is cylindrical, with a length L and a diameter D, analogous to batteries of the types "AA" and "AAA". Within each group 12 . 13 . 14 . 15 are the memory elements 11 densely packed, namely in mutually offset layers 16 . 17 . 18 . 19 , Provided here are 10 memory elements 11 each group 12 . 13 . 14 . 15 , Accordingly, in the upper layer 16 two memory elements 11 , in the two middle layers 17 . 18 three memory elements each 11 and the lower layer 19 again two memory elements 11 contain.

Die obere Lage 16 ist versetzt zur darunterliegenden Lage 17 angeordnet, ebenso die untere Lage 19 zur darüberliegenden Lage 18. Ohne Versatz zueinander sind die beiden mittleren Lagen 17 und 18 angeordnet. Die Bezeichnungen ”oben” und ”unten” ergeben sich anhand der Darstellung der Figuren und sind nicht absolut zu verstehen. Je nach Ansicht der Anordnung 10 können die Lagen 16 und 19 auch ”links” und ”rechts” innerhalb der betreffenden Gruppe gehalten sein.The upper layer 16 is offset to the underlying location 17 arranged, as well as the lower layer 19 to the overlying location 18 , Without offset to each other are the two middle layers 17 and 18 arranged. The terms "top" and "bottom" are based on the representation of the figures and are not absolute. Depending on the view of the arrangement 10 can the layers 16 and 19 also be held "left" and "right" within the group concerned.

In jeder Lage 16 bis 19 bilden die zugehörigen Speicherelemente 11 eine Ebene, so dass in der Darstellung gemäß 1 entsprechend der Anzahl Lagen 16, 17, 18, 19 vier Ebenen übereinander erkennbar sind. Die Speicherelemente innerhalb derselben Lage bzw. Ebene sind bündig und parallel zueinander ausgerichtet.In every situation 16 to 19 form the associated memory elements 11 a plane so that in the illustration according to 1 according to the number of layers 16 . 17 . 18 . 19 four levels can be seen one above the other. The memory elements within the same layer or level are flush and aligned parallel to each other.

Jede Gruppe 12 bis 15 weist hier zwei Halterungen 20, 21 auf, die jeweils Enden der Speicherelemente 11 aufnehmen und halten. Innerhalb der Halterungen 20, 21 sind elektrische Leitungen und Anschlüsse (nicht gezeigt) vorgesehen, mit denen die Speicherelemente einer jeden Lage oder Gruppe miteinander verschaltet sind. Vorzugsweise sind die Speicherelemente 11 innerhalb jeder Gruppe 12, 13, 14, 15 elektrisch in Reihe geschaltet. Die Gruppen 12 bis 15 sind parallel zueinander geschaltet.Every group 12 to 15 here has two brackets 20 . 21 on, each ends of the memory elements 11 record and hold. Inside the brackets 20 . 21 Electrical lines and connections (not shown) are provided, with which the storage elements of each layer or group are interconnected. Preferably, the memory elements 11 within each group 12 . 13 . 14 . 15 electrically connected in series. The groups 12 to 15 are connected in parallel.

Möglich ist auch eine gemischte Schaltung, beispielsweise derart, dass gruppenübergreifend Speicherelemente miteinander in Reihe geschaltet sind zur Bildung einer Schaltungsgruppe, die größer oder kleiner ist als die Anzahl der parallel nebeneinander und übereinander vorgesehenen Speicherelemente 11 innerhalb der durch räumliche Anordnung gebildeten Gruppen 12, 13, 14, 15.Also possible is a mixed circuit, for example, such that group-spanning memory elements are connected in series with each other to form a circuit group that is larger or smaller than the number of parallel side by side and stacked memory elements 11 within the groups formed by spatial arrangement 12 . 13 . 14 . 15 ,

Die Halterungen 20, 21 können außerdem elektrische und elektronische Komponenten (nicht gezeigt) zur Steuerung der Ladung und/oder Entladung der Speicherelemente enthalten. Ebenfalls in 1 und 6a nicht gezeigt sind vorhandene Anschlüsse der Anordnung 10 an elektrische Leitungen oder Kontakte.The brackets 20 . 21 may also include electrical and electronic components (not shown) for controlling the charge and / or discharge of the storage elements. Also in 1 and 6a not shown are existing connections of the arrangement 10 to electrical lines or contacts.

Gemäß 1 sind alle Gruppen 12, 13, 14, 15 gleich groß und in gleicher Weise ausgebildet.According to 1 are all groups 12 . 13 . 14 . 15 the same size and formed in the same way.

Die in der 1 dargestellte Anordnung weist einen im Wesentlichen oktogonalen Querschnitt auf. Dieser ist auch in 3 erkennbar. Dort ist die Anordnung 10 zusätzlich mit einer Umhüllung 22 versehen, welche ebenfalls einen oktogonalen Querschnitt aufweist und die Speicherelemente 11 vorzugsweise zumindest entlang ihrer Längsseiten umschließt. Durch die vorgesehenen Halterungen 20, 21 (in 3 nicht gezeigt) sind die Speicherelemente mit geringem (queraxialem) Abstand zueinander gehalten und berühren einander nicht. Dies erleichtert die Wärmeabfuhr.The in the 1 The arrangement shown has a substantially octagonal cross-section. This one is also in 3 recognizable. There is the arrangement 10 additionally with a serving 22 provided, which also has an octagonal cross section and the memory elements 11 preferably encloses at least along its longitudinal sides. Through the provided brackets 20 . 21 (in 3 not shown), the memory elements are held with little (cross-axial) distance from each other and do not touch each other. This facilitates the heat dissipation.

Der Querschnitt der Anordnung 10 ist nicht streng oktagonal, sondern entsprechend der zylindrischen Form der Speicherelemente im Bereich der Ecken gerundet. Eine streng oktagonale Form 23 ergibt sich bei Betrachtung eines Querschnitts durch Längsachsen der jeweils äußeren Speicherelemente, siehe 3.The cross section of the arrangement 10 is not strictly octagonal, but rounded according to the cylindrical shape of the storage elements in the area of the corners. A strictly octagonal shape 23 results from viewing a cross section through longitudinal axes of the respective outer storage elements, see 3 ,

2 zeigt eine gegenüber 3 in der Anzahl reduzierte Gruppe von Speicherelemente 11 im hexagonalen Querschnitt, nämlich mit drei Lagen und insgesamt sieben Speicherelementen 11. Eine obere und eine untere Lage 16, 19 mit je zwei Speicherelementen 11 schließen eine mittlere Lage mit drei Speicherelementen ein. 2 shows one opposite 3 in the number reduced group of memory elements 11 in hexagonal cross section, namely with three layers and a total of seven memory elements 11 , An upper and a lower layer 16 . 19 with two memory elements each 11 include a middle tier with three storage elements.

Eine weitere Abwandlung gegenüber 3 zeigt 4. Hier ist eine zusätzliche mittlere Lage 24 vorgesehen, die genau zwischen den weiteren Lagen 16, 17 (oben) und 18, 19 (unten) positioniert ist. Dadurch ergeben sich in einer Gruppe dreizehn Speicherelemente 11, wobei mittig neun Speicherelemente in quadratischem Querschnitt angeordnet sind. Lediglich die obere Lage 16 und die untere Lage 19 sind versetzt ”auf Lücke” zur jeweils benachbarten Lage 17, 18 positioniert.Another variation opposite 3 shows 4 , Here is an additional middle location 24 provided exactly between the other layers 16 . 17 (above) and 18 . 19 (below) is positioned. This results in thirteen storage elements in a group 11 , wherein centrally arranged nine memory elements in square cross-section. Only the upper layer 16 and the lower layer 19 are offset "gap" to each adjacent location 17 . 18 positioned.

Schließlich zeigt 5 eine weitere Anordnung mit nochmals vergrößerter Anzahl von Speicherelementen 11 innerhalb einer Gruppe. Ausgehend von der Anordnung gemäß 3 sind hier in 5 mittig zwei zusätzliche Lagen 25, 26 mit je vier Speicherelementen 11 zusätzlich vorgesehen. Insgesamt sind dadurch in der Gruppe achtzehn Speicherelemente 11 zusammengefasst. Die beiden mittleren Lagen 24, 25 sind relativ zueinander nicht versetzt angeordnet aber versetzt zu den jeweils benachbarten Lagen 17, 18. Ebenso wie in den 3 und 4 ist ein oktogonaler Querschnitt erkennbar.Finally shows 5 a further arrangement with a further increased number of memory elements 11 within a group. Based on the arrangement according to 3 are here in 5 in the middle two additional layers 25 . 26 with four memory elements each 11 additionally provided. Overall, this makes eighteen memory elements in the group 11 summarized. The two middle layers 24 . 25 are not offset relative to each other but offset to the respective adjacent layers 17 . 18 , Just like in the 3 and 4 is an octagonal cross section recognizable.

Anhand der 2 bis 5 sind Anordnungen mit im Querschnitt 2-3-2, 2-3-3-2, 2-3-3-3-2 und 2-3-4-3-2 Speicherzellen gezeigt. Andere Anordnungen mit ebenfalls hexagonalem oder oktagonalem Querschnitt sind möglich, beispielsweise 2-3-4-3-2 oder 2-3-4-5-4-3-2 oder weitere.Based on 2 to 5 Arrangements are shown with cross-section 2-3-2, 2-3-3-2, 2-3-3-3-2 and 2-3-4-3-2 memory cells. Other arrangements, also hexagonal or octagonal in cross-section, are possible, for example 2-3-4-3-2 or 2-3-4-5-4-3-2 or others.

6a zeigt eine Kombination verschiedener Querschnitte. An drei Gruppen 12, 13, 14 entsprechend 1 und 3 schließen in Längsrichtung zwei Gruppen 27, 28 an. Die Gruppen 27, 28 bestehen jeweils aus nur der halben Anzahl an Speicherelementen 11, hier aus je 5 Speicherelementen. Dadurch ergibt sich für die Gruppen 27, 28 ein trapezförmiger Querschnitt. Die Gruppen 27, 28 sind in Längsrichtung hintereinander angeordnet. Dabei schließt die Gruppe 27 in Längsrichtung an eine untere Hälfte der Gruppe 14 an. Auf diese Weise ist oberhalb der Gruppen 27, 28 in Fortsetzung der Gruppen 12 bis 14 ein freier Raum gebildet, der auf andere Weise, etwa durch Anordnung elektrischer oder elektronischer Komponenten genutzt werden kann. Auch die Gruppen 27, 28 sind mit den Halterungen 20, 21 versehen. 6a shows a combination of different cross sections. At three groups 12 . 13 . 14 corresponding 1 and 3 close longitudinally two groups 27 . 28 at. The groups 27 . 28 each consist of only half the number of memory elements 11 , here from 5 memory elements each. This results for the groups 27 . 28 a trapezoidal cross-section. The groups 27 . 28 are arranged one behind the other in the longitudinal direction. This concludes the group 27 in the longitudinal direction to a lower half of the group 14 at. This way is above the groups 27 . 28 in continuation of the groups 12 to 14 formed a free space that can be used in other ways, such as by arranging electrical or electronic components. Also the groups 27 . 28 are with the brackets 20 . 21 Mistake.

6b entspricht 6a mit einer Ergänzung. Gezeigt ist ein Batteriemanagementsystem 29 als flacher, länglicher, quaderförmiger Kasten auf den beiden Gruppen 27, 28. Das Batteriemanagementsystem 29 ist etwa so breit wie die Gruppe 27 und etwas kürzer als die beiden Gruppen 27, 28 zusammen. Die Höhe ist etwas niedriger als der Durchmesser eines Speicherelements 11. Das Batteriemanagementsystem 29 überwacht in an sich bekannter Weise Zustand und Funktion der Speicherelemente 11. Hierfür vorhandene elektrische Leitungen sind nicht gezeigt. 6b corresponds to 6a with a supplement. Shown is a battery management system 29 as a flat, oblong, cuboid box on the two groups 27 . 28 , The battery management system 29 is about as wide as the group 27 and a bit shorter than the two groups 27 . 28 together. The height is slightly lower than the diameter of a memory element 11 , The battery management system 29 monitors in a conventional manner state and function of the memory elements 11 , For this existing electrical lines are not shown.

In 7 sind die Halterungen 20, 21 an den Stirnseiten einer der Gruppen 12 bis 14 am Beispiel der Gruppe 13 detaillierter dargestellt. Jede Halterung 20, 21 weist einen Zellhalter 30 aus Kunststoff und Leiterbleche 31, 32, 33 auf. Jeder Zellhalter 30 ist mit 10 zylindrischen Aufnahmen 34 zum Einstecken von Enden der Speicherelemente 11 versehen. Mittels der Zellhalter 30 sind in jeder der Gruppen 12 bis 14 je zehn Speicherelemente 11 als physikalische Gruppe oder Einheit zusammengefasst. Unabhängig von der physikalischen Bildung und Anordnung der Gruppen sind die Speicherelemente elektrisch zu Gruppen zusammengefasst, nämlich in Gruppen zu je vier Speicherelementen 11. Entsprechend kontaktieren die Leiterbleche 32, 33 je vier Speicherelemente 11, so dass die zugehörigen Speicherelemente zueinander parallel geschaltet sind.In 7 are the brackets 20 . 21 on the front ends of one of the groups 12 to 14 the example of the group 13 shown in more detail. Every holder 20 . 21 has a cell holder 30 made of plastic and ladder plates 31 . 32 . 33 on. Every cell holder 30 is with 10 cylindrical shots 34 for inserting ends of the memory elements 11 Mistake. By means of the cell holder 30 are in each of the groups 12 to 14 ten storage elements each 11 summarized as a physical group or unit. Independently of the physical formation and arrangement of the groups, the memory elements are combined electrically into groups, namely in groups of four memory elements each 11 , Accordingly contact the conductor plates 32 . 33 four memory elements each 11 , so that the associated memory elements are connected in parallel with each other.

Die Anordnungen der 6a, 6b zeigen insgesamt 40 Speicherelemente 11. Da hier je vier Speicherelemente 11 elektrisch parallel geschaltet sind und die derart gebildeten elektrischen Gruppen miteinander in Reihe verschaltet sind, ergeben sich zehn in Reihe zu schaltende Gruppen. Hierzu weisen die Leiterbleche in 7 entsprechende Kontakte für nicht gezeigte Leitungen auf. Die Kontakte sind je nach Position der Leiterbleche 31, 32, 33 unterschiedlich angeordnet und ausgerichtet. Am Leiterblech 31 ist ein Kontakt 34 den Speicherelementen zugewandt. Das Leiterblech 32 weist an einer Seite zwei Kontakte 35, 36 auf, die von den Speicherelementen 11 abgewandt sind. Hierzu gegenüberliegend ist am Leiterblech 32 ein Kontakt 37 von den Speicherelementen 11 abgewandt.The arrangements of 6a . 6b show a total of 40 memory elements 11 , There are four memory elements here 11 are electrically connected in parallel and the electrical groups thus formed are interconnected in series, resulting in ten series to be switched groups. For this purpose, the conductor sheets in 7 corresponding contacts for not shown lines. The contacts are depending on the position of the conductor plates 31 . 32 . 33 arranged and aligned differently. At the conductor plate 31 is a contact 34 facing the memory elements. The conductor sheet 32 has two contacts on one side 35 . 36 on that from the memory elements 11 are averted. Opposite this is at the conductor plate 32 a contact 37 from the storage elements 11 away.

Das Leiterblech 33 weist unterhalb der Kontakte 35, 36 einen, den Speicherelementen 11 abgewandten Kontakt 38 und hierzu gegenüberliegend einen Kontakt 39 auf. Die Kontakte 34, 35, 36 und 38 sind an nicht gezeigte elektrische Leitungen zur Verschaltung der elektrischen Gruppen angeschlossen. Demgegenüber sind an die Kontakte 37, 39 nicht gezeigte elektrische Leitungen zur Verbindung mit dem Batteriemanagementsystem 29 angeschlossen.The conductor sheet 33 points below the contacts 35 . 36 one, the memory elements 11 remote contact 38 and opposite a contact 39 on. The contacts 34 . 35 . 36 and 38 are connected to not shown electrical lines for interconnecting the electrical groups. In contrast, to the contacts 37 . 39 not shown electrical lines for connection to the battery management system 29 connected.

Die Leiterbleche 31, 32, 33 sind mit den zugehörigen Speicherelementen 11 fest leitend verbunden, insbesondere verlötet oder verschweißt.The conductor sheets 31 . 32 . 33 are with the associated memory elements 11 firmly connected, in particular soldered or welded.

An der in 7 dem Betrachter abgewandten Stirnseite der Gruppe 13 sind ebenfalls Zellhalter 30 und Leiterbleche 31, 32, 33 vorgesehen. Deren Kontakte sind jedoch ausschließlich den Speicherelementen 11 zugewandt.At the in 7 the viewer facing away from the front of the group 13 are also cell holders 30 and ladder plates 31 . 32 . 33 intended. Their contacts are, however, only the memory elements 11 facing.

8 zeigt die elektrische Verschaltung der Speicherelemente gemäß den 6a, 6b. Gut erkennbar ist die Aufteilung in physikalische Gruppen 12, 13, 14, 27, 28 einerseits und durch elektrische Verschaltung gebildete zehn Gruppen von je vier zueinander parallelen Speicherelementen 11 andererseits. 8th shows the electrical interconnection of the memory elements according to the 6a . 6b , Clearly recognizable is the division into physical groups 12 . 13 . 14 . 27 . 28 on the one hand and by electrical interconnection formed ten groups of four parallel memory elements 11 on the other hand.

Jede der drei physikalischen Gruppen 12, 13, 14 enthält 2½ elektrische Gruppen. Entsprechend enthalten die kleineren physikalischen Gruppen 27, 28 nur 1¼ elektrische Gruppen. Aus den Gruppen 12, 13, 14 sind jeweils zwei Speicherelemente 11 zusammen mit je einem Speicherelement 11 aus den beiden Gruppen 27, 28 zu insgesamt zwei elektrischen Gruppen verschaltet, siehe die Speicherelemente 11 im oberen Teil der 8.Each of the three physical groups 12 . 13 . 14 contains 2½ electrical groups. Accordingly, the smaller physical groups contain 27 . 28 only 1¼ electrical groups. From the groups 12 . 13 . 14 are each two memory elements 11 together with one memory element each 11 from the two groups 27 . 28 connected to a total of two electrical groups, see the memory elements 11 in the upper part of the 8th ,

Die elektrische Verschaltung gemäß 8 bezieht sich auf eine an sich bekannte Kombination von 40 Speicherelementen 11 zu zehn seriell geschalteten Gruppen von vier parallelen Speicherelementen 11, eine sogenannte 10s4p-Schaltung von Speicherelementen 11. Die dargestellte elektrische Verschaltung ist nur ein Beispiel und kann auch anders gewählt werden, je nach Vorgaben und/oder Konfiguration des Batteriemanagementsystems 29 und bestmöglicher Verlegung der Leitungen.The electrical connection according to 8th refers to a combination of 40 memory elements known per se 11 to ten series-connected groups of four parallel memory elements 11 , a so-called 10s4p circuit of memory elements 11 , The electrical circuit shown is only an example and can also be chosen differently, depending on the specifications and / or configuration of the battery management system 29 and the best possible routing of the cables.

Anstelle der bekannten elektrischen Verschaltung 10s4p sind auch andere Verschaltungen möglich. Vorteilhaft ist eine elektrische Verschaltung 8s5p, gegebenenfalls in Verbindung mit einer etwas anderen Spannung je Speicherelement 11, bzw. angeordnet in mehreren physikalischen Gruppen, wobei zwei elektrische Gruppen mit je fünf Speicherelementen 11 in einer physikalischen Gruppe von zehn Speicherelementen 11 enthalten sind.Instead of the known electrical interconnection 10s4p other interconnections are possible. An electrical connection 8s5p is advantageous, if appropriate in conjunction with a slightly different voltage per storage element 11 , or arranged in several physical groups, wherein two electrical groups each having five memory elements 11 in a physical group of ten storage elements 11 are included.

Die komplette Anordnung 10 kann raumsparend im Unterrohr eines Elektrofahrrads 41, 42 untergebracht werden. Das Unterrohr 40 kann zu diesem Zweck etwas voluminöser ausgeführt sein.The complete arrangement 10 can save space in the down tube of an electric bicycle 41 . 42 be housed. The down tube 40 can be made somewhat voluminous for this purpose.

Möglich ist auch die Aufnahme der Anordnung 10 im Oberrohr 43 und/oder im Sattelrohr (Sitzrohr) 44, siehe 9a und 9b.It is also possible to record the arrangement 10 in the top tube 43 and / or in the seat tube (seat tube) 44 , please refer 9a and 9b ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Anordnungarrangement
1111
Speicherelementestorage elements
1212
Gruppegroup
1313
Gruppegroup
1414
Gruppegroup
1515
Gruppegroup
1616
Lagelocation
1717
Lagelocation
1818
Lagelocation
1919
Lagelocation
2020
Halterungbracket
2121
Halterungbracket
2222
Umhüllungwrapping
2323
oktogonale Formoctagonal form
2424
Lagelocation
2525
Lagelocation
2626
Lagelocation
2727
Gruppegroup
2828
Gruppegroup
2929
BatteriemanagementsystemBattery Management System
3030
Zellhaltercell holder
3131
Leiterblechconductor plate
3232
Leiterblechconductor plate
3333
Leiterblechconductor plate
3434
KontaktContact
3535
KontaktContact
3636
KontaktContact
3737
KontaktContact
3838
KontaktContact
3939
KontaktContact
4040
Unterrohrdown tube
4141
Elektrofahrradelectric bicycle
4242
Elektrofahrradelectric bicycle
4343
Oberrohrtop tube
4444
Sattelrohrseat tube
DD
Durchmesserdiameter
LL
Längelength

Claims (12)

Anordnung (10) mehrerer elektrischer Speicherelemente (11), insbesondere Akkupack, wobei ein einzelnes Speicherelement (11) eine Länge L und einen gegenüber der Länge L kleineren Durchmesser D aufweist, und wobei in Richtung senkrecht zur Länge L mehrere Speicherelemente (11) parallel nebeneinander in einer Lage angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherelemente (11) außerdem in mehreren Lagen (16, 17, 18, 19, 24, 25, 26) derart ausgebildet und relativ zueinander angeordnet sind, dass sich ein hexagonaler oder oktogonaler Querschnitt der Anordnung (10) ergibt.Arrangement ( 10 ) of several electrical storage elements ( 11 ), in particular battery pack, wherein a single memory element ( 11 ) has a length L and a smaller diameter D than the length L, and wherein in the direction perpendicular to the length L a plurality of memory elements ( 11 ) are arranged parallel next to one another in a position, characterized in that the memory elements ( 11 ) also in several layers ( 16 . 17 . 18 . 19 . 24 . 25 . 26 ) are arranged and arranged relative to one another such that a hexagonal or octagonal cross section of the arrangement ( 10 ). Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Umhüllung (22) mit vorzugsweise hexagonalem oder oktogonalem Querschnitt.Arrangement according to claim 1, characterized by an envelope ( 22 ) with preferably hexagonal or octagonal cross-section. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mehrere Speicherelemente (11) in Richtung der Länge L hintereinander.Arrangement according to Claim 1 or 2, characterized by a plurality of memory elements ( 11 ) in the direction of the length L one behind the other. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Halterung, vorzugsweise zwei Halterungen (20, 21) zur Aufnahme mehrerer Speicherelemente (11) und zur Sicherung der Position der Speicherelemente (11) relativ zueinander.Arrangement according to claim 1 or one of the further claims, characterized by at least one holder, preferably two holders ( 20 . 21 ) for receiving a plurality of memory elements ( 11 ) and to secure the position of the memory elements ( 11 ) relative to each other. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (20, 21) Enden der Speicherelemente (11) aufnimmt.Arrangement according to claim 4, characterized in that the holder ( 20 . 21 ) Ends of the memory elements ( 11 ). Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gruppe (12 bis 15) Speicherelemente (11) in mehreren Lagen (16 bis 18, 24 bis 26) enthält, und dass der Gruppe an einem Ende, an beiden Enden oder insgesamt eine oder mehrere Halterungen (20, 21) zugeordnet sind.Arrangement according to claim 1 or one of the further claims, characterized in that a group ( 12 to 15 ) Memory elements ( 11 ) in several layers ( 16 to 18 . 24 to 26 ) and that the group at one end, at both ends or a total of one or more mounts ( 20 . 21 ) assigned. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung der Länge L mehrere Gruppen (12 bis 15, 27, 28) hintereinander vorgesehen sind, vorzugsweise mit wenigstens einer oder zwei Halterungen je Gruppe.Arrangement according to claim 1 or one of the further claims, characterized in that in the direction of the length L a plurality of groups ( 12 to 15 . 27 . 28 ) are provided one behind the other, preferably with at least one or two holders per group. Anordnung nach Anspruch 4 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (20, 21) elektrische Anschlüsse und Leitungen zum Verbinden der Speicherelemente (11) miteinander enthalten.Arrangement according to claim 4 or one of the further claims, characterized in that the holders ( 20 . 21 ) electrical connections and lines for connecting the memory elements ( 11 ) with each other. Anordnung nach Anspruch 4 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung einer Gruppe elektrische Anschlüsse oder Leitungen zum Verbinden mit einer anderen Gruppe aufweist.Arrangement according to claim 4 or one of the further claims, characterized in that the holder of a group has electrical connections or lines for connection to another group. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere elektrisch in Reihe geschaltete Gruppen von Speicherelementen (11), wobei die Speicherelemente (11) innerhalb einer jeden Gruppe parallel geschaltet sind, insbesondere mit zehn Gruppen und vier Speicherelementen (11) je Gruppe.Arrangement according to Claim 1 or one of the further claims, characterized by a plurality of groups of memory elements connected in series ( 11 ), wherein the memory elements ( 11 ) are connected in parallel within each group, in particular with ten groups and four memory elements ( 11 ) per group. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, gekennzeichnet durch in Richtung der Länge L mehrere aufeinanderfolgende Gruppen von Speicherelementen (11), wobei wenigstens innerhalb einer Gruppe die Speicherelemente so angeordnet sind, dass sich ein hexagonaler oder oktogonaler Querschnitt mit einer Querschnittsfläche F1 ergibt, und wobei wenigstens eine weitere Gruppe (27, 28) vorgesehen ist, deren Querschnitt eine Querschnittsfläche F2, mit F2 < F1, aufweist und insbesondere trapezförmig ist.Arrangement according to Claim 1 or one of the further claims, characterized by a plurality of successive groups of memory elements in the direction of the length L ( 11 ), wherein at least within a group the memory elements are arranged so that a hexagonal or octagonal cross-section with a cross-sectional area F1 results, and wherein at least one further group ( 27 . 28 ) is provided, whose cross section a Cross-sectional area F2, with F2 <F1, and in particular is trapezoidal. Fahrrad mit einer Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche.Bicycle with an arrangement according to one of the preceding claims.
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