CN111630684A - 用于潜在爆炸区域的工业卡车的电池电源 - Google Patents

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Abstract

设有用于潜在爆炸区域的工业卡车(8)的电池电源(1)，具有带有壳体主体(47)和盖(4)的壳体(2)，其中壳体主体(47)具有用于容纳电池托盘(3)的容纳室(48)以及利用固定装置(53)可释放地放置在壳体主体(47)上的盖(4)，该容纳室(48)具有内部设置有动力电池(25)的内室(20)，并且，电池托盘(3)具有电池托盘盖(49)和基部(26)，该基部具有远离基部(26)延伸的壁(17、18)，其中，在与基部(26)相邻的区域中，至少一个壁(17、18)具有穿透壁(17、18)进入内室(20)的凹槽(19)。

Description

用于潜在爆炸区域的工业卡车的电池电源
技术领域
本发明涉及用于潜在爆炸区域的工业卡车的电池电源，具有带有壳体主体和盖的壳体，其中壳体主体具有用于容纳电池托盘的容纳室以及通过固定装置可释放地固定到壳体上的盖，该容纳室具有内部设置有动力电池(traction battery)的内室，并且根据权利要求1的前序部分所述，电池托盘具有电池托盘盖和基部，该基部具有远离基部延伸的壁。
背景技术
电动工业卡车通常也用于潜在爆炸区域(如化学或制药工业)，例如，并且此类工业卡车只能使用根据适用的点火保护类型规定(例如ATEX规范)获准使用的电源进行操作，尤其是根据ATEX规范2014/34/EU的2G或2D设备类别进行认证的电源。
因此，此类工业卡车必须用电能供应源进行操作，该电能供应源一方面提供足够的功率，另一方面安装在根据上述规定允许的壳体中。迄今为止，设置在相应壳体中的铅酸电池主要用作电能供应源。
这种基于铅酸电池的电池电源的主要缺点在于，由于其容量不足，它们不适用于仅用一个电池电源进行工业卡车日班的多班作业，因此每辆工业卡车必须准备好几个这样的电池电源，这些电源必须在日班期间进行更换，并且此后也必须进行充电。
对于此类基于铅酸电池的电池电源的充电操作，与潜在爆炸作业区分开的设施是必要的，该设施必须连接到新鲜空气供应源，因为在充电时会形成酸性烟雾，并且具有形成氢氧气体的危险，而且该设施必须配备排气系统，一方面明显增加了处理费用，另一方面也增加了以这种方式装备的工业卡车的运行成本。
如果使用此类基于铅酸的电池电源，通常每天每辆工业卡车需要准备三到四个电池电源，以进行一天的换班，由此很快就会产生上述大量支出。
因此，希望通过使用其它电能供应源来减少这类支出。
由DE 10 2004 008 569 A1可知一种用于地下采矿的电池电源，该电池电源具有耐压的电池壳体，该壳体中布置有锂电池单元，并且其特征在于，在电池壳体中设有用于过功率限制和/或过电压限制的本质安全电路。由此可知的电池壳体具有电池托盘和与其耦接的附加壳体，在该壳体中设置本质安全电路，其中可以发现锂电池单元设置在耐压壳体中，该锂电池单元选自一系列的锂离子电池单元、锂聚合物电池单元或具有流体电解质的锂电池单元。
电池壳体和盖的周壁的壁厚以及所述部件之间的螺纹连接在此设计为当电池壳体的内腔中发生具有特定最大爆炸压力的爆炸时，使得电池壳体以压力和气密方式保持密封，所述爆炸压力由锂电池单元预期的最大爆炸压力确定。
由EP 2 945 215 B1中已知一种动力电池，其是为工业卡车提供的，并使用了基于锂聚合物技术、二氧化钴锂技术、锂锰技术、钛酸锂技术或磷酸铁锂技术的电池单元。此外，此类已知的动力电池设置有电池管理系统，用于与工业卡车和/或充电设备交换数据。然而，此类已知的动力电池绝对不具有允许指示其在潜在爆炸区域中使用的特性。
发明内容
基于此，本发明的根本目标是发明一种用于在潜在爆炸区域中使用的工业卡车的电池电源，所述电池电源一方面得以允许在具有气体和灰尘的区域中使用，另一方面减少了上述操作的负担，并且另外地以如下方式形成：在发生危险的情况下，电池电源的壳体中意外的高爆炸压力不会导致壳体破裂。也提供具有此类电池电源的工业卡车。
为了解决这个目的，本发明具有权利要求1中指定的特征。在其它的权利要求中描述了其有利的实施方式。根据本发明制造的工业卡车具有权利要求14中指定的特征。
本发明发明了用于潜在爆炸区域的工业卡车的电池电源，具有带有壳体主体和盖的壳体，其中壳体主体具有用于容纳电池托盘的容纳室以及通过固定装置可释放地固定到壳体主体上的盖，该容纳室具有内部设置有动力电池的内室，并且电池托盘具有电池托盘盖和基部，该基部具有远离基部延伸的壁，其中，在与基部相邻的区域中，至少一个壁具有穿透壁直至内室的凹槽。
使用根据本发明的电池电源，实现了一旦在电池托盘中使用的动力电池在其中发生爆炸，将爆炸压力通过在邻近基部的区域中的至少一个形成为防火的凹槽，在电池托盘的至少一个壁上减少到避免电池托盘爆炸和/或盖以不受控制的方式抬起或从电池托盘中释放的程度。
以此方式，通过将来自电池托盘的内室或容纳室的压力释放到电池托盘的周围环境中，而不将电池托盘内部爆炸引起的火焰向电池托盘外部释放，可以防止爆炸压力，使得不再存在电池托盘不可控的爆炸和/或盖以不受控制的方式与电池托盘部分或完全分离的危险。
由于将至少一个凹槽设置在邻近基部的区域中的电池托盘的壁上，实现了将通过在电池托盘内部叠加爆炸波与叠加波并因此与比初始爆炸波的压力高的爆炸波叠加而形成的压力峰值减少到低于电池托盘爆炸压力的压力，并且从电池托盘的内室施加向外作用在电池托盘的盖上的力不会导致盖以不受控制的方式抬起或与电池托盘分离。通过将较高的压力释放到低于电池托盘的压力水平，该配置还让爆炸压力无法以不受控制的方式释放(例如电池托盘外部的爆炸，这还可能导致电池托盘周围的电池电源壳体有发生爆炸的危险)，使得对于电池电源壳体爆炸的防爆保护不再存在。通过以可控的方式释放电池电源壳体内部的较高压力，消除了电池电源壳体爆炸的危险。
此外，通过电池电源壳体内部的这种受控压力释放，确保了电池电源的壳体的盖以预定方式保持在壳体的壳体主体上，并且在壳体的盖和壳体主体之间不会出现空腔的情况，该空腔会使氧气能够从周围环境渗透到壳体的内室或接收室中。如果在电池电源的盖和壳体之间形成空腔，则在容纳室内部的爆炸压力膨胀的情况下，可能会发生这种氧气渗透，这可根据本发明的配置加以防止。
根据本发明的实施例，当在俯视图中观察时，设有具有矩形结构的电池托盘的基部，矩形结构具有纵向侧和横向侧，并且纵向侧具有纵向延伸部，其大于横向侧的纵向延伸部，并且，为了形成内室，壁以一定角度延伸到远离它的基部，并且设置在横向侧的壁具有设置在各个壁的纵向延伸部的中心区域中的贯通凹槽，以及设置在纵向侧的壁分别具有两个贯通的凹槽，这些贯通的凹槽设置在各个壁的纵向侧的相对的端部区域上。
作为根据本发明的电池电源的实施例的一部分，明确表明，在发生爆炸的情况下，假设是电池托盘内室中最坏的情况，基于初始爆炸波形成迭加波(superimposition wave)或叠加波(superposition wave)，其由爆炸波在电池托盘的基部和电池托盘的盖之间来回运动形成，叠加波导致相对于初始爆炸波压力的巨大压力增加，这会使得在电池托盘撞击盖的情况下，可能会导致盖子意外地从电池托盘中抬起，从而导致叠加压力从电池托盘中不受控制地释放。
通过在邻近电池托盘基部的电池托盘的壁中形成至少一个凹槽，由叠加波或叠加压力形成的过大压力可以安全地从电池托盘的内室释放到电池托盘的内室或容纳室的外部，从而可以最小化或消除电池托盘爆炸和/或盖从电池托盘上抬起的危险。具体地，已经表明，通过在电池托盘的两个横向侧的每个壁上分别形成一个凹槽，并通过在电池托盘的两个纵向侧的每个壁上分别形成两个凹槽，电池托盘内室中的过大的内部压力可以释放到电池托盘的外部，从而可以避免电池托盘的盖以不受控制的方式释放的危险和/或避免电池托盘的盖和电池托盘的周壁之间形成意外的间隙。
从电池托盘释放到外部的压力保留在壳体的内室中，即，在电池电源的壳体主体和壳体的盖之间的内室中，使得由爆炸所引起的爆炸气体和火焰都不会通过电池电源的壳体到达外部，所述壳体在潜在的爆炸环境中形成为没有空腔并且以耐压的方式封装。
已经表明，这种配置消除了在壳体主体和壳体主体盖之间打开空腔的危险，该空腔会促进氧气从壳体周围流入壳体的内室和电池托盘的内室，当盖保持在电池托盘上时，即使在电池托盘的内室中发生爆炸，也可以避免空腔的打开，并且因此致使由爆炸形成的火焰锋立刻闷熄，以及，以此方式，可以避免火焰锋从电池托盘的内室和壳体的内室逸出到壳体外部。
根据本发明的实施例，还设有凹槽形成为贯通相应壁的矩形壁孔。例如，这简化了电池托盘壁的制造，因为可以通过水刀切割工艺形成壁孔，例如，因为电池托盘的壁可以由金属物质制成，特别是合金钢，并且，以此方式，凹槽也可以以具有成本效益的方式制造，壁厚更大。
根据本发明的实施例，还设有凹槽在电池托盘的内室的基部侧的端部区域上，并且该凹槽具有整体表面，该整体表面将由壳体中发生的作为壳体类型检查的一部分的测试爆炸触发的测试爆炸内部压力降低到电池托盘中普遍存在的容许内部压力，该容许内部压力小于打开电池托盘和/或关闭的壳体的爆炸内部压力。
作为根据本发明的电池电压壳体的类型检查的一部分，电池托盘中充满测试气体，并通过电点火在电池托盘的内室中沉淀出可控爆炸物，并且在电池托盘垂直方向上分布的几个点处测量了电池托盘内室中产生的爆炸内部压力，并且在此已经表明，在电池托盘的内室中设置了分层压力分布，这是通过爆炸波在电池托盘的基部和盖之间来回多次运动来实现的，并且，以此方式，由于在电池托盘的基部和盖上的反射，其导致了叠加波的形成，所述叠加波具有基本比初始爆炸波的压力水平更高的压力水平。
通过在电池托盘的横向壁和纵向壁上的上述指定点处设置至少一个凹槽，尤其是多个凹槽，可以将电池托盘的内室中的叠加压力释放到电池托盘的外部，而不会导致不受控制的变形，该变形会打开电池电源的壳体的空腔表面或者损坏电池托盘，并且，叠加波因此会以不可控制的方式离开根据本发明的电池托盘的内室以及电池电源的壳体的内室或容纳室。
根据本发明的实施例，还设有凹槽设置在一区域的基部上方的电池托盘的内室的基部侧的端部区域上，在该一区域中发生由壳体中的爆炸引起的叠加波，其还可以由动力电池的电池单元的爆炸引起。这种配置使得最大压力由于在电池托盘基部的区域中的叠加波能够从电池托盘的内室释放而产生，却没有任何潜在的火焰锋能够通过防火凹槽逸出电池托盘的内室。
已经明确表明，因为爆炸出现在电池托盘内室的火焰锋由于在基部区域中的电池托盘的内室中的压力过大，并且由于在盖的区域中富集了氧气而由此导致的氧气分布，火焰锋在立式电池托盘中向上运动，即，将火焰锋引导远离形成在电池托盘基部上的凹槽，并且这不会因此导致火焰锋从电池托盘壳体向外穿透。
在此，由于下面将详细说明的电池托盘的配置，火焰锋熄灭并因此保持在电池托盘内而没有向外穿透。
根据本发明的实施例，设有具有预定空腔表面宽度且平均粗糙度小于或等于6.3μm的精细加工的空腔表面，该空腔表面在面向壳体主体的盖表面和面向盖的壳体主体表面之间形成。如前所述，这种配置使得火焰锋熄灭，因为利用这种具有预定空腔表面宽度且平均粗糙度小于或等于6.3μm的精细加工的空腔表面避免了氧气从壳体周围流入壳体的内室和电池托盘的内室，并且因此火焰锋得以在内室熄灭。
根据本发明的实施例，还设有盖通过多个螺纹连接件可释放地放置在壳体的壳体主体上，并且螺纹连接件设置成沿着盖的外周线延伸，并且以彼此隔开预定间隔的方式布置。螺纹连接件的预定间隔具体为在螺纹连接件之间的30mm至80mm的间距，特别是50mm至65mm的间距，并且因此在空腔表面中实现闭合力，该闭合力防止了氧气流入内室，从而熄灭火焰锋。
根据本发明的实施例，还设有可以放置在容纳室和电池托盘盖的下侧之间的中间盖，所述中间盖在中间盖的上侧和电池托盘盖的下侧之间形成容纳室，并形成为容纳电子电路。
使用这种配置，实现在电池托盘中形成有与动力电池的电池单元分开的容纳室，所述容纳室形成为容纳电子电路或印刷电路板，其例如用于监控电池单元状态的传感器与工业卡车的控制器或控制设备和/或用于对电池单元充电的外部充电设备之间的通信或数据交换。
根据本发明的实施例，还设有配有电缆螺纹接头的电池电源，特别是电池托盘，用于提供用于为动力电池充电的充电连接件和用于为工业卡车提供电能的输出连接件。
电缆螺纹连接件可以是类型测试电缆螺纹连接件，其是根据本发明的测试电池电源所允许的一部分，必须予以维护。以类似的方式，用于为动力电池充电的充电连接件以及用于为工业卡车提供电能的输出连接件也可以提供这种电缆螺纹连接件设置在电池托盘上。
根据本发明的实施例，还设有具有负载电流电路的电池电源，该负载电流电路可通过接触器进行切换用以操作工业卡车，并且具有充电电源电路，其可以通过接触器进行切换用以为动力电池充电。在此，一旦通过充电电源电路的接触器自由地切换充电电源电路以将充电电流馈送到电池单元中，则切换负载电源以操作工业卡车的配置是可能的，即，驱动工业卡车、升高或降低工业卡车的载重运输工具，而无需借助接触器来供电。以此方式，防止工业卡车的运行和电池单元充电的同时进行。
根据本发明的实施例，还设有电池电源具有一个连接装置，该装置可以在外部进行切换并与接触器相连，这样，外部电路或外部触发电路在无需电源的情况下交替切换负载电源电路，并且充电电源电路以直通方式连接，使得当切换充电电源电路时负载电源电路无需电源，从而，如上所述，避免工业卡车的运行与电池电源的电池单元充电同时进行。
根据本发明的实施例，还设有电池电源具有接口设备，具体以CAN总线接口设备的形式，用于在功能上与动力电池耦合的电子电路与用于为动力电池充电的外部充电设备之间交换数据和/或信号。这种配置可实现动力电池和外部充电设备之间的主从配置，使得电池单元的状态数据例如通过电子电路装置传输到外部充电设备，并且因可以为动力电池的电池单元充电和/或操作进行充电补偿过程或电荷平衡过程。
根据本发明的实施例，还设有由多个磷酸锂电池(lithium phosphate cells)组成的动力电池，该磷酸锂电池普遍平行于电池托盘的基部排列，并且在电池之间形成空腔，以使气态流体从电池托盘的内室中流出，进入凹槽。由于所形成的具体是圆柱形的磷酸锂电池单元的平行排列，这种配置使得在电池单元的壳体之间分别存在空腔或自由空隙，所述空腔可使叠加波在电池托盘的基部区域中的一个或多个凹槽的方向上通过，从而，叠加波可以朝一个或多个凹槽移动，并且可以通过一个或多个凹槽进行如上所述的压力释放。
最后，本发明还提供了一种工业卡车，其具有至少一个用于驱动工业卡车和/或移动负载的电动驱动装置，其中，工业卡车具有如上所述的电池电源。所提供的工业卡车，特别地，用于在潜在爆炸区域中操作。
例如，工业卡车可以是自动驾驶叉车，其形成为用于驱动叉车并使用叉车的行程装置来升高或降低负载，并且借助于上述的电池电源提供电能，用于驱动车辆或操纵负载。
附图说明
下面通过附图更详细地描述本发明。在此如下所示:
图1根据本发明的实施例的电池电源的电池托盘的透视图；
图2根据图1的电池托盘的侧视图；
图3根据图1的电池托盘的前侧视图；
图4设置为布置在电池电源壳体的壳体主体上的盖的俯视图；
图5电池托盘的透视图；
图5A电池电源壳体的壳体主体的透视图；
图6根据图2的VI-VI交线的截面图；
图7电池托盘中设置有动力电池的分解透视图；
图8叉车形式的工业车辆的侧视图，其上设置有根据本发明的电池电源；以及
图9设置在具有壳体盖的电池电源壳体中的电池托盘的透视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明实施例的电池电源1的电池托盘3的透视图。
在图9中以最普遍的情形描绘的电池电源1具有壳体2，该壳体2具有壳体主体47，该壳体主体47可以将电池托盘3容纳在容纳空隙48(图5A)中以及容纳盖4，该电池托盘3将会通过图5以更详尽的细节清楚示出，该盖4将会通过图4以更详尽的细节清楚示出。
电池托盘3具有电池托盘盖49(图7)，盖49具有电缆螺纹连接件5，其具有形式为提供负极的电缆螺纹连接件6和提供正极的电缆螺纹连接件7，用于为工业卡车8提供电能，该工业卡车8可为叉车9，其在图8中更清楚地示出。
同样地，未详细地示出，设置在电池托盘盖49上的另一个电缆螺纹连接件10提供连接负极的充电插座，以及电缆螺纹连接件11提供连接充电设备正极的充电插座，用于对动力电池25充电。
此外，在电池托盘盖49上设有仅示意性地示出的接口装置12，在图示的实施例中，所述接口装置包括七极数据插头(seven-poled data plug)13和七极数据插头15，该七极数据插头13用于连接电子开关设备14和充电设备之间的CAN总线通信连接，这可以在图6中更清楚地看到，以及七极数据插头15形成为连接电子开关设备14和工业卡车8之间的CAN总线通信连接。
如通过图1和图5作为示例所示出的，电池托盘3具有基部16，在该基部中分别有两个横向侧壁17和两个纵向侧壁18，横向侧壁与纵向侧壁以直角在电池托盘盖49的方向上延伸，其中，在所示的电池托盘3的实施例中，横向侧壁17具有比纵向侧壁18小的纵向延伸。
如图1所示，在所示的实施例中，电池托盘3在邻近基部16的区域中的纵向侧壁17上具有凹槽19，所示凹槽形成为壁孔21并且从电池托盘3的外部区域或空隙延伸到在电池托盘3中形成的内室20(参见图6)。
同样地，在电池托盘3的基部16的区域中的横向侧壁17上还形成有凹槽19，并且其实际上是壁孔21的形式，由于在图1中所选透视图，该凹槽19看不到。
横向壁17的凹槽19也从电池托盘3的外部区域或空隙延伸到在电池托盘3中形成的内室20。
此外，图1示出了，纵向侧壁18具有两个壁孔21形式的凹槽19，并且确切地在电池托盘3的基部16的区域中，并且具体是在纵向侧18的相对的端部区域22上，其中，在所示的电池托盘3的实施例中，端部区域22邻接在相应的横向侧壁17上。
由于在图1中所选视角而不能看到的纵向侧壁18也具有两个壁孔21形式的凹槽19，其以与上述方式相对应的方式形成在纵向侧壁18的各个端部区域上并且还从电池托盘3的外部区域或空隙延伸到在电池托盘3中形成的内室20。
如上所述，图2示出了电池托盘3的侧视图纵向侧壁18，该纵向侧壁18具有形成在电池托盘3的基部16的区域中的两个凹槽19。
在所示的电池电源1的电池托盘3的实施例中，凹槽19均具有矩形结构，其纵向侧延伸长度为130mm，高度延伸为25mm，其中，凹槽19均具有下边缘23，当从电池托盘3的下侧24(即基部16的下侧)观察时，下边缘23分别地间隔开20mm，从而，如上所述的配置设置为使得凹槽19分别形成在与基底16相邻的区域中。
图3示出了具有在横向侧壁17的基部或下侧区域中的横向侧壁17的电池托盘3的前侧视图，该横向侧壁17具有矩形凹槽19，其具有长度为130mm的纵向延伸和25mm的高度延伸，并且还具有下边缘23，该下边缘与基部16的下侧24具有20mm的间隔。
如上所述，相对的横向侧壁17具有凹槽19，并且相对的纵向侧壁18具有两个凹槽19，一方面，该凹槽设置在横向侧壁17的纵向延伸中心，另一方面，该凹槽设置在纵向侧壁18的纵向延伸的两个端部区域22上。
由于设置在电池托盘3的内室20中的动力电池25可能会爆炸，在纵向侧壁18和横向侧壁17的以壁孔21的形式的相应凹槽19的构造和布置选择为使得通过凹槽19可以将压力释放到残余压力水平，所述残余压力水平低至于，使得电池电源1的壳体2不会因爆炸而意外打开，即不会爆裂，例如，盖4还保留在壳体主体47上，即没有从壳体主体47上抬起，或者在盖4和壳体主体47之间形成空腔，该空腔允许氧气渗透或流入壳体2的容纳室48。
在纵向侧壁18和横向侧壁17的以壁孔21的形式的相应凹槽19的构造和布置特别选择为使得电池电源1的电池托盘3的内室20中的过大压力不会导致壳体20剧烈且意外地打开，该过大压力因内室20的爆炸而出现，并且因迭加波或叠加波在基部16和电池托盘盖49之间来回运动而出现。因为通过这样构造和布置的凹槽19可以将在电池托盘30的基部16的区域中的由于过大压力波而产生的过大压力或压力峰值显著地减少到残余压力水平，这使得电池电源1的壳体2以期望的方式完好无损，即，在壳体2上没有出现开口或间隙，这将使得火焰锋可以从壳体的容纳室48中散出。如上所述，通过将凹槽19设置在电池托盘3的基部16的区域中，从而防止了火焰锋通过凹槽19从电池托盘3的内室20出来。
图4示出了壳体2的盖4的俯视图。
容易看出，电缆螺纹连接件6、7、10、11也设置在盖4的上侧26上，该电缆螺纹连接件用于引导电缆给电池充电，并为工业卡车9供电，并且设置了三个另外的电缆螺纹连接件55，其防爆型(Exd)电缆螺纹连接件，并且通过该电缆螺纹连接件可以在电池托盘盖49上设置用于与数据插头13和15以及先导触点45连接的连接线，以用于数据交换和通信。在盖4上设有多个孔或开口27，其设置成沿着盖4的外周线28延伸，并且以彼此隔开预定间隔的方式布置，其中，在所示的电池电源1或盖4的实施例中，该间隔的值为55至65mm。在本公开中所述的所有电缆螺纹连接件都可以是用于潜在爆炸区域的电缆螺纹连接件。
图9所示的多个螺栓53可以插入孔27中，所述螺栓能够接合在壳体主体47的上法兰面(flange face)30上的螺纹孔29中，如图9所示。
在此，壳体主体47的法兰面30和在盖4的下侧上的相应的法兰面或盖面31设计为精细加工的，使得根据图9的细加工的空腔表面33出现在法兰面30和盖面31之间，所述空腔表面具有6.3μm的平均粗糙度以及30mm的空腔表面宽度。螺栓53以高预紧力拧紧到螺纹孔29上，以及在电池托盘3的内室20发生爆炸的情况下，经过精细加工的空腔表面33确保火焰锋不能在电池壳体2外部的方向上通过空腔表面33扩散，并且避免了氧气经过精细处理的腔体表面33注入或流入容纳室48和内室20，并且由于火焰锋的这种氧气消耗在内室20中沿盖4的方向扩散，火焰锋得以自动熄灭。
图6示出了根据图2的交线VI-VI的电池托盘3的截面图。
电池托盘3具有在其上设置有纵向侧18的基部16，在其中，以壁孔21的形式形成凹槽19，该凹槽19从电池托盘3的外部延伸到内室20中。
仅在图6中示意性地示出的动力电池25设置成位于内室20中，这在下面借助于图7进行更详细的说明。
在内室20中的动力电池25的设置在此选择为使得在动力电池25的外表面和凹槽19之间保留有自由空隙或空空隙34，所述空空隙使得由内室20中的爆炸引起的压力波可以在凹部19的方向上传播。以此方式，实现了叠加波也可以在凹槽19的方向上传播，并且通过在壳体2的容纳室48中的电池托盘3的周围与内室20之间的局部压力释放可以减小由叠加波引起的压幅，使得低于电池壳体2的预定爆炸压力的残余压力水平保留在内室20和容纳室48中，从而避免电池壳体2的爆炸或电池壳体2的局部破裂开口，以及盖4的不可控释放。
此外，如图6和图7所示，可释放地放置在电池托盘49上的中间盖36(在图7中可以更详细的看出)设置在内室20和电池托盘盖49的下侧35之间，所述中间盖在中间盖的上侧39和电池托盘盖49的下侧35之间形成容纳室37。中间盖36通过示意性地示出的螺纹连接件50可以固定在电池托盘3的纵向侧和横向侧，并且电池托盘盖49通过示意性地示出的螺纹连接件51可以固定在电池托盘3上。
电子电路装置或印刷电路板14可设置在容纳室37中，所述印刷电路板(如上所述)具有动力电池25的状态监控电路或者电路电池25的电池单元，并且同时能够经由设置在数据插头13上的先导触点45进行切换，使得其能够在无需电源的情况下进行切换，例如，通过将接触器43集成到负载电源电路的电路中以及接触器44集成到充电电源电路的电路中，或者通过切换用于运行工业卡车8的负载电路的可切换接触器43、44，并且充电电源电路可以与开关充电电源电路互连以用于动力电池的再充电，使得负载电流电路无需电源，并且避免工业卡车8的运行与动力电池25的充电同时进行。
图7示出了在其中设置有动力电池25的电池托盘3的分解透视图。动力电池25具有多个磷酸铁锂电池(LiFePO4)39，它们分别形成为圆柱体40，并且空空隙或自由空隙41分别在电池39之间形成，如上多次所述，所述自由空间作为压力波的通道，该压力波可以沿凹槽19的方向通过空空隙41传播，并且，以此方式，已经从内室20向电池托盘3外部区域的方向传播的局部压力释放可以发生。
图5A示出了电池电源1的壳体2的壳体主体47的透视图，该壳体主体47具有形成在壳体47上侧的精细加工的法兰面30并且具有多个螺纹孔29，这样，通过如图9所示的螺栓53的螺纹接合，可将如图4中所示的盖4可释放地放置在螺纹孔29中。
图9示出了设置在容纳室48中的具有电池托盘3的电池电源1的透视图，其中，在所选的示图中，已将电池电源1的壳体2的盖4略去。通过将盖4设置在法兰面30上，形成如上所述的空腔表面33，其防止了氧气流入电池托盘3的内室20中，使得由爆炸引起的出现在内室20中的火焰锋通过氧气消耗而自动熄灭，并且火焰锋不会逸出电池电源1的壳体2的外部。电池托盘3的外壁与壳体主体47的内壁分别形成中间室54，其作为爆炸室用于将压力释放到电池托盘3的内室20之外。
图8示出了设有根据本发明的电池电源1的叉车9，所述叉车设为工业车辆，用于在工业工厂或类似场所的潜在爆炸区域中进行操作。
叉车9可以通过电池电源1以电动方式移动，并且负载接收装置42可以通过叉车9的示意性地示出的电驱动马达46以电动方式来升高和降低。此处，通过根据本发明的电池电源1设有用于操作叉车9的电能，其特征在于，电池电源1的容量足以用于工业卡车8的全天候班次，因此，在整个班次的持续时间内，不必对电池电源1进行动力电池25的再充电过程。
根据本发明，电池电源提供为在潜在爆炸区域中使用并且满足上述的点火保护类型规定，具体地该电池电源根据ATEX规范2014/34/EU的2G和2D设备类别获准使用，并且提供为在具有气体和灰尘的区域中使用。具体地，其符合爆炸II组及其附属IIA、IIB和IIB+H2的规定，并且特别地，其特征在于，由任何爆炸引起的出现在电池电源的壳体中的叠加波不会导致壳体爆裂；相反，伴随叠加波的过大压力会释放到残余压力水平，其不会导致壳体的毁坏，并且特别地，不会导致电池壳体的盖的打开或者裂开，盖的打开或者裂开会导致不再具有防止爆炸的任何防护。
在出于测试根据本发明的电池电源的目的而使用混合气体进行爆炸测试的过程中，可以看出，由于压力波的叠加，在壳体的内室中出现了21.8bar的压力峰值，并且这些压力峰值可以通过根据本发明的电池电源的设计降低到低于8bar的值，因此，可以避免壳体的爆炸以及壳体的盖的意外分离，从而可以根据目的保持爆炸防护。
此外，根据本发明的电池电源的设计还确保了，迄今为止为提高配备有已知电池电源的工业卡车的稳定性所必需的配重板(weight plates)或质量板(mass plates)可以省去。
根据本发明的电池电源的壳体盖的特征在于，如上所述的根据ATEX规范的2G/2D设备类别的类型测试电缆螺纹连接件，通过该螺纹连接件，可以引导用于为动力电池充电的电池电缆以及用于为工业卡车提供能源的电池电缆。可以引导通信线路、CAN总线线路或用于根据本发明的电池电源的电子电路装置和/或动力电池与外部设备、电路或装置之间进行传输数据和/或信号的线路通过电缆螺纹连接件，以及通过为工业卡车的电驱动马达提供电能的线路。
与迄今为止使用的铅酸电池相比，所提供的与根据本发明的电池电源一起使用的磷酸铁锂电池确保了所提供的电池电源的电容量的显着增加，从而充电可以达到例如，约200安培小时的容量。
动力电池的负载电路分成由接触器控制的负载电路和为动力电池充电的负载电路，该由接触器控制的负载电路用于驱动工业卡车并升高或降低工业卡车的负载接收装置，并且该为动力电池充电的负载电路通过接触器熔断。两个负载电路在技术上彼此分开，从而防止了工业卡车在动力电池的充电过程中的移动。同样地，这确保了在动力电池的运行期间设置在电池电源上的用于对动力电池进行充电的连接装置无需电源，从而为工业卡车的运行释放电能。
通过设置在电池电源的连接装置上的充电装置的先导触点，规定了通过驱动充电保护器或接触器来闭合动力电池的充电电源电路，以及切换负载电流电路的接触器，用于在无需电源的情况下向工业卡车释放电能，因此可以对动力电池进行充电，而通过负载电路同时对动力电池进行放电不再可以。
通过闭合先导触点，在电池电源的电子电路装置和外部充电装置之间通过上述CAN总线通信接口启动数据交换，从而通过使用电荷平衡过程，可以根据提供为形成动力电池的磷酸铁锂电池的充电状态进行充电循环。
形成在电池电源的壳体和盖之间的精细加工的空腔表面确保了，在电池托盘的内部爆炸后形成火焰锋的情况下，防止氧气注入或流入壳体的内室或容纳室，因此火焰锋得以自动熄灭。
就上面没有更详细地单独解释的本发明的特征而言，通常，可明确地参考权利要求和附图。
附图标记清单
1.电池电源
2.壳体
3.电池托盘
4.盖
5.电缆螺纹连接件
6.电缆螺纹连接件
7.电缆螺纹连接件
8.工业卡车
9.叉车
10.电缆螺纹连接件
11.电缆螺纹连接件
12.接口装置
13.数据插头
14.电路装置/印刷电路板
15.数据插头
16.基部
17.横向侧壁
18.纵向侧壁
19.凹槽
20.内室
21.壁孔
22.端部区域
23.下边缘
24.下侧
25.动力电池
26.上侧
27.孔
28.外周线
29.螺纹孔
30.法兰面
31.盖面
32.端部区域
33.空腔表面
34.自由空隙/空空隙
35.下侧
36.中间盖
37.容纳室
38.上侧
39.磷酸铁锂电池
40.主体
41.自由空隙/空空隙
42.负载接收装置
43.接触器
44.接触器
45.先导触点
46.驱动马达
47.壳体主体
48.容纳室
49.电池托盘盖
50.螺纹连接件
51.螺纹连接件
53.螺栓
54.中间室
55.电缆螺纹连接件

Claims (14)

1.一种用于潜在爆炸区域的工业卡车(8)的电池电源(1)，其具有带有壳体主体(47)和盖(4)的壳体(2)，其中壳体主体(47)具有用于容纳电池托盘(3)的容纳室(48)以及利用固定装置(53)可释放地固定到壳体主体(47)上的盖(4)，所述容纳室(48)具有内部设置有动力电池(25)的内室(20)，并且电池托盘(3)具有电池托盘盖(49)和基部(26)，所述基部(26)具有远离基部(26)延伸的壁(17、18)，其特征在于，在与基部(26)相邻的区域中，至少一个壁(17、18)具有穿透壁(17、18)直至内室(20)的凹槽(19)。
2.根据权利要求1所述的电池电源(1)，其特征在于，在俯视图中，基部(16)具有矩形结构，该矩形结构具有纵向侧和横向侧，并且纵向侧具有纵向延伸部，其大于横向侧的纵向延伸部，并且，为了形成内室(20)，壁(17、18)以一定角度延伸到远离它的基部(26)，并且设置在横向侧的壁(17)具有设置在相应的壁(17)的纵向延伸部的中心区域中的贯通凹槽(19)，以及设置在纵向侧的壁(18)相应地具有两个贯通的凹槽(19)，这些贯通的凹槽(19)设置在各个壁(18)的纵向侧的相对的端部区域(22)上。
3.根据权利要求1或2所述的电池电源(1)，其特征在于，凹槽(19)形成为贯通相应壁(17、18)的矩形壁孔(21)。
4.根据上述权利要求之一的电池电源(1)，其特征在于，凹槽(19)形成在电池托盘(3)的内室(20)的基部侧的端部区域上，并且该凹槽(19)具有整体表面，该整体表面将由壳体(2)中发生的作为壳体(2)的类型检查的一部分的测试爆炸触发的测试爆炸内部压力降低到电池托盘(3)中普遍存在的容许内部压力，该容许内部压力小于打开电池托盘(3)和/或关闭的壳体(2)的爆炸内部压力。
5.根据上述权利要求之一的电池电源(1)，其特征在于，凹槽(19)设置在一区域的基部(16)上方的电池托盘(3)的内室(20)的基部侧的端部区域上，在该一区域中发生由壳体(2)中的爆炸引起的叠加波。
6.根据上述权利要求之一的电池电源(1)，其特征在于，精细加工的空腔表面(33)具有预定空腔表面宽度且平均粗糙度小于或等于6.3μm，所述空腔表面(33)在面向壳体主体(47)的盖表面(31)和面向盖(4)的壳体主体(47)表面之间形成。
7.根据上述权利要求之一的电池电源(1)，其特征在于，盖(4)通过多个螺纹连接件(53)可释放地放置在壳体的壳体主体(47)上，并且螺纹连接件(53)设置成沿着盖(4)的外周线(28)延伸，并且以彼此隔开预定间隔的方式布置。
8.根据上述权利要求之一的电池电源(1)，其特征在于，可释放地固定在电池托盘(3)上的中间盖(36)设置在容纳室(48)和电池托盘盖(49)的下侧(35)之间，所述中间盖在中间盖(36)的上侧(38)和电池托盘盖(49)的下侧(35)之间形成容纳室(37)，并形成为容纳电子电路(14)。
9.根据上述权利要求之一的电池电源(1)，其特征在于，电缆螺纹连接件(5、6、7、10、11)，其用于提供为动力电池(26)充电的充电连接件以及用于为工业卡车(8)提供电能的输出连接件。
10.根据上述权利要求之一的电池电源(1)，其特征在于，负载电源电路可通过接触器(43)进行切换以用于工业卡车(8)的操作，以及充电电源电路可通过接触器(44)进行切换用于为动力电池(25)充电。
11.根据权利要求10所述的电池电源(1)，其特征在于，外部可切换连接装置(45)耦合到接触器(43、44)，使得外部电路在无需电源的情况下交替切换负载电源电路，并且与充电电源电路互连，使得充电电源电路带有开关负载电源电路而无需电源。
12.根据权利要求8至11之一所述的电池电源(1)，其特征在于，接口设备(12)，尤其以CAN总线接口设备的形式的接口设备(12)，用于在功能上与动力电池(25)耦合的电子电路(14)与用于为动力电池(25)充电的外部充电设备之间交换数据和/或信号。
13.根据上述权利要求之一的电池电源(1)，其特征在于，动力电池(25)由多个磷酸锂电池(39)组成，所述磷酸锂电池大范围地平行于电池托盘(3)的基部(26)排列，并且在电池(39)之间形成空空隙(41)，以使气态流体从内室(20)中流出，进入凹槽(19)。
14.一种工业卡车(1)，其具有至少一个用于驱动工业卡车(8)和/或移动负载的电动驱动装置，其特征在于，具有根据上述权利要求之一所述的电池电源(1)。
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