DE102013114906A1

DE102013114906A1 - Traction battery with modules

Info

Publication number: DE102013114906A1
Application number: DE102013114906.5A
Authority: DE
Inventors: Jonas Groh
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2015-07-02

Abstract

Bei einer Traktionsbatterie für eine batterie-elektrisch angetriebene mobile Arbeitsmaschine, insbesondere ein Flurförderzeug, die als Hochleistungsbatterie (2) ausgebildet ist und einen Batterietrog aufweist, innerhalb dessen Module (3) angeordnet sind, die jeweils aus mehreren Batteriezelle (5) aufgebaut sind, wobei alle Batteriezellen (5) in einem gemeinsamen Modulgehäuse (4) angeordnet sind und das Modulgehäuse (4) die Höhe des Batterietroges einnimmt, sind die Batteriezellen (5) innerhalb des Moduls (3) in Gruppen (7) angeordnet, wobei die Batteriezellen (5) jeder Gruppe (7) in Reihe geschaltet sind und jede Gruppe (7) durch Anschlüsse des Moduls außerhalb des Modulgehäuses (4) kontaktierbar ist.In a traction battery for a battery-electrically driven mobile work machine, in particular an industrial truck, which is designed as a high-performance battery (2) and has a battery tray within which modules (3) are arranged, each of which is composed of a plurality of battery cell (5), wherein all battery cells (5) are arranged in a common module housing (4) and the module housing (4) occupies the height of the battery trough, the battery cells (5) are arranged inside the module (3) in groups (7), the battery cells (5 ) of each group (7) are connected in series and each group (7) is contacted by connections of the module outside the module housing (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Traktionsbatterie für eine batterie-elektrisch angetriebene mobile Arbeitsmaschine. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Traktionsbatterie für eine batterie-elektrisch angetriebene mobile Arbeitsmaschine, etwa ein Flurförderzeug, die als Hochleistungsbatterie ausgebildet ist und einen Batterietrog aufweist, innerhalb dessen Module angeordnet sind, die jeweils aus mehreren Batteriezelle aufgebaut sind, wobei alle Batteriezellen in einem gemeinsamen Modulgehäuse angeordnet sind und das Modulgehäuse die Höhe des Batterietroges einnimmt. The invention relates to a traction battery for a battery-powered electric mobile working machine. In particular, the invention relates to a traction battery for a battery-electrically driven mobile work machine, such as a truck, which is designed as a high-performance battery and having a battery tray, are arranged within which modules, each of which is composed of a plurality of battery cell, all battery cells in a common module housing are arranged and the module housing occupies the height of the battery tray.

Für den Betrieb von batterie-elektrisch angetriebenen mobilen Arbeitsmaschinen, insbesondere Flurförderzeugen, wie etwa beispielsweise Gabelstaplern, kommen Traktionsbatterien zum Einsatz, die im Regelfall als austauschbare Batterien in ein Batteriefach eingesetzt werden können und, sobald Sie entladen sind, gegen eine aufgeladene Traktionsbatterie ersetzt werden können. Bisher sind solche Traktionsbatterien im Regelfall Blei-Säureakkumulatoren bzw. Blei-Säurebatterien, bei denen eine chemische Reaktion zwischen Schwefelsäure und Blei zur Speicherung der elektrischen Energie dient. Die einzelnen Zellen oder Module einer solchen Traktionsbatterie sind dabei in einen Behälter bzw. Batterietrog eingesetzt, der mit entsprechenden Transportmitteln, wie etwa einem weiteren Gabelstapler oder Flurförderzeug transportiert und gehandhabt werden kann. Alle Module einer Säure-Bleibatterie nehmen dabei im Wesentlichen die gesamte Höhe des Batterietrogs ein, so dass an der Oberseite der Module nur der Platz für die elektrischen Anschlüsse verbleibt. For the operation of battery-electric powered mobile work machines, especially forklifts, such as forklifts, for example, traction batteries are used, which can be used as replaceable batteries in a battery compartment usually and, once you are discharged, can be replaced with a supercharged traction battery , So far, such traction batteries are usually lead-acid accumulators or lead-acid batteries, in which a chemical reaction between sulfuric acid and lead is used to store the electrical energy. The individual cells or modules of such a traction battery are used in a container or battery tray, which can be transported and handled with appropriate means of transport, such as another forklift or truck. All modules of an acid-lead battery take up substantially the entire height of the battery trough, so that only the space for the electrical connections remains at the top of the modules.

Durch neuere Technologien können inzwischen Batterien bzw. Akkumulatoren hergestellt werden und auch im industriellen Einsatz verwendet werden, die bessere Leistungsdaten bieten. Solche Batterien kann man als Hochleistungsbatterien bezeichnen, die sich dadurch auszeichnen, dass sie gegenüber einer Blei-Säurebatterie eine höhere Energiedichte in Bezug auf Gewicht und/oder Volumen aufweisen und eine andere Technik als eine Blei-Säure-Reaktion für die Energiespeicherung nutzen. Hinzu kommt bei vielen Hochleistungsbatterien als Merkmal, dass eine große Leistung beim Entladen abgegeben werden kann und/oder mit großer Leistung geladen werden kann. Die typischen Energiedichten in Bezug auf Gewicht und/oder Volumen liegen bei einer Hochleistungsbatterie dabei mindestens für einen der beiden Werte oberhalb und außerhalb der entsprechenden Kenngrößen für Blei-Säurebatterien. Newer technologies mean that batteries or accumulators can now be manufactured and used in industrial applications that offer better performance data. Such batteries may be referred to as high performance batteries characterized by having a higher energy density in weight and / or volume over a lead-acid battery and using a technique other than a lead-acid reaction for energy storage. In addition, in many high-performance batteries as a feature that a large power can be discharged during unloading and / or can be loaded with great power. The typical energy densities in terms of weight and / or volume in the case of a high-performance battery are at least one of the two values above and outside the corresponding characteristics for lead-acid batteries.

Bereits Nickel-Cadmium Batterien weisen zwar keinen erheblichen Gewichtsvorteil auf, haben jedoch eine höhere Energiedichte in Bezug auf das Volumen. Weitere bekannte Technologien für Akkumulatoren bzw. wieder aufladbare Batterien unter Einsatz von Nickel sind beispielsweise Nickel-Metallhydrid, Nickel-Eisen, Nickel-Wasserstoff, Nickel-Zink und Silber-Zink. Daneben sind auch Natrium-Nickelchlorid und Natrium-Schwefel Akkumulatoren bekannt. Although nickel-cadmium batteries do not have a significant weight advantage, they have a higher energy density in terms of volume. Other known technologies for rechargeable batteries using nickel include nickel-metal hydride, nickel-iron, nickel-hydrogen, nickel-zinc and silver-zinc. In addition, sodium-nickel chloride and sodium-sulfur accumulators are known.

Zunehmend in größerem Umfang eingesetzt werden jedoch Lithium-Ionenbatterien, die eine in Serie anwendbare Zuverlässigkeit erreicht haben, sich durch hohe Energiedichte auszeichnen und nur einem geringen Memoryeffekt unterliegen sowie ein Entladen der Batterie bzw. Aufladen der Batterie mit großer Leistung ermöglichen. Bei der Lithium-Ionenbatterie sind ebenfalls unterschiedliche Technologien bekannt, wie beispielsweise Lithium-Polymer, Lithium-Kobaltdioxid, Lithium-Luft, Lithium-Titanat, Lithium-Eisenphosphat, Lithium-Mangan und Zinn-Schwefel-Lithiumionen. However, lithium-ion batteries which have achieved reliability which can be used in series, are distinguished by high energy density and are subject to only a small memory effect, and also make it possible to discharge the battery or charge the battery with high power, are being used on an increasingly large scale. In the lithium-ion battery, various technologies are also known, such as lithium polymer, lithium cobalt dioxide, lithium air, lithium titanate, lithium iron phosphate, lithium manganese and tin-sulfur lithium ions.

Besonders vorteilhaft ist der Einsatz solcher Hochleistungsbatterien bei Fahrzeugen und beispielsweise Flurförderzeugen, da aufgrund der hohen Energiedichte in Bezug auf das Volumen bei dem vorgegebenen Bauraum für die Batterie eine größere Menge elektrische Energie gespeichert werden kann und somit die Reichweite eines Fahrzeugs bzw. die Einsatzdauer des Flurförderzeugs vergrößert werden kann. Particularly advantageous is the use of such high-performance batteries in vehicles and trucks, for example, because of the high energy density in terms of volume at the given space for the battery, a larger amount of electrical energy can be stored and thus the range of a vehicle or the life of the truck can be increased.

Auch Hochleistungsbatterien sind dabei aus Modulen aufgebaut, die wiederum eine oder mehrere Batteriezellen enthalten. Dabei sind die Batteriezellen innerhalb des Moduls in Reihe und/oder parallel geschaltet. Module werden vor allem deshalb bei Hochleistungsbatterien gebildet, da neben den einzelnen Batteriezellen auch noch Steuerungs- und Überwachungseinrichtungen vorhanden sein müssen, die das Laden und Entladen der einzelnen Batteriezellen einer Hochleistungsbatterie regeln. Diese Systeme werden unter dem Begriff Batteriemanagementsystem zusammengefasste. Wenn die Batteriezellen in Modulen zusammengefasst sind, können Teile des Batteriemanagementsystems oder ein vollständiges Batteriemanagementsystem mit dem Modul verbunden werden. Diese Module werden wiederum in dem Batterietrog angeordnet und sind parallel und/oder in Reihe geschaltet, um eine gewünschte Kapazität und/oder Spannung der Traktionsbatterie zu erreichen. High-performance batteries are also constructed of modules, which in turn contain one or more battery cells. The battery cells are connected within the module in series and / or in parallel. Modules are therefore mainly formed in high-performance batteries, since in addition to the individual battery cells also control and monitoring devices must be present, which regulate the charging and discharging of the individual battery cells of a high-performance battery. These systems are summarized under the term battery management system. When the battery cells are grouped into modules, parts of the battery management system or a full battery management system can be connected to the module. These modules are in turn arranged in the battery tray and are connected in parallel and / or in series to achieve a desired capacity and / or voltage of the traction battery.

Im Regelfall wird dabei versucht, innerhalb einer Traktionsbatterie nur gleiche Module zu verwenden, wodurch die elektrische Belastung auf alle Batteriezellen gleich ist. Auch sind im Regelfall innerhalb eines Moduls alle Batteriezellen in Reihe geschaltet. Die Module untereinander werden dann je nach gewünschter Spannung wiederum zunächst gruppenweise in Reihe und diese Gruppen dann untereinander parallel geschaltet. Soweit dies in Hinblick auf die gewünschte Spannung möglich ist, werden die Module untereinander auch nur parallel geschaltet. As a rule, while trying to use within a traction battery only the same modules, whereby the electrical load on all battery cells is the same. Also, all battery cells are usually connected in series within a module. The modules with each other then, depending on the desired voltage again in groups in series and then these groups are connected in parallel. As far as this is in view of the desired voltage is possible, the modules are interconnected only in parallel.

Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass durch die Reihenschaltung der Batteriezellen innerhalb eines Moduls sich eine kleinste Einheit bildet, die für weitere Reihenschaltungen bzw. Parallelschaltungen zur Verfügung steht. Es bildet sich eine Art Quantisierungseffekt, der zu Einschränkungen bei der Anordnung der Module führt. Die Batteriezellen innerhalb der Module von Hochleistungsbatterien werden im Regelfall übereinander gestapelt angeordnet. Zugleich ist die maximale Modulhöhe durch die Batteriehöhe vorgegeben. Soweit folglich die Spannung eines Moduls allein der gewünschten Spannung der Traktionsbatterie nicht entspricht, müssen zwei Module in Reihe geschaltet werden. Dies kann jedoch zu dazu führen, dass zwei Module unter Ausnutzung der maximalen Höhe des Batterietrogs eine zu hohe Spannung aufweisen. In einem solchen Fall müssen die Module mit weniger Batteriezellen bestückt ausgeführt werden und der verfügbare Bauraum in Bezug auf die Höhe des Batterietrogs kann nicht optimal genutzt werden. Nachteilig hat die Traktionsbatterie dann eine geringere Kapazität, als theoretisch möglich wäre. A disadvantage of this prior art is that the series connection of the battery cells within a module forms a smallest unit which is available for further series connections or parallel circuits. It forms a kind of quantization effect, which leads to limitations in the arrangement of the modules. The battery cells within the modules of high-performance batteries are usually stacked on top of each other. At the same time, the maximum module height is predetermined by the battery height. So far as the voltage of a module alone does not correspond to the desired voltage of the traction battery, two modules must be connected in series. However, this can lead to two modules using the maximum height of the battery trough have too high a voltage. In such a case, the modules must be equipped with less battery cells equipped and the available space in relation to the height of the battery trough can not be used optimally. The disadvantage is that the traction battery then has a lower capacity than theoretically possible.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Traktionsbatterie für eine batterie-elektrisch angetriebene mobile Arbeitsmaschine zur Verfügung zu stellen, die als Hochleistungsbatterie ausgebildet ist und die oben genannten Nachteile vermeidet sowie eine maximale Kapazität zur Verfügung stellt. The present invention has for its object to provide a traction battery for a battery-powered electric mobile working machine, which is designed as a high-performance battery and avoids the disadvantages mentioned above and provides a maximum capacity.

Diese Aufgabe wird durch eine Traktionsbatterie mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie des unabhängigen Patentanspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. This object is achieved by a traction battery with the features of independent claim 1 and independent claim 3. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einer Traktionsbatterie für eine batterie-elektrisch angetriebene mobile Arbeitsmaschine, insbesondere ein Flurförderzeug, die als Hochleistungsbatterie ausgebildet ist und einen Batterietrog aufweist, innerhalb dessen Module angeordnet sind, die jeweils aus mehreren Batteriezelle aufgebaut sind, wobei alle Batteriezellen in einem gemeinsamen Modulgehäuse angeordnet sind und das Modulgehäuse die Höhe des Batterietroges einnimmt, die Batteriezellen innerhalb des Moduls in Gruppen angeordnet sind, wobei die Batteriezellen jeder Gruppe in Reihe geschaltet sind und jede Gruppe durch Anschlüsse des Moduls außerhalb des Modulgehäuses kontaktierbar ist. The object is achieved in that in a traction battery for a battery-electrically powered mobile machine, in particular an industrial truck, which is designed as a high-performance battery and having a battery tray, are arranged within the modules, each of which is composed of a plurality of battery cell, all Battery cells are arranged in a common module housing and the module housing occupies the height of the battery tray, the battery cells are arranged within the module in groups, the battery cells of each group are connected in series and each group is contacted by connections of the module outside the module housing.

Dadurch ergibt sich vorteilhaft eine größere Anzahl von Möglichkeiten, in Reihe zusammengefasste Batteriezellen zusammen zu schalten. Insbesondere können über die nach außen geführten Kontakte über mehrere Module hinweg Gruppen von Batteriezellen in Reihe geschaltet werden, so dass sich die erforderliche Gesamtspannung der Traktionsbatterie ergibt. Gleichzeitig kann der zur Verfügung stehende Bauraum innerhalb des Modulgehäuses in vollem Umfang ausgenutzt werden, da keine Reduzierung der Anzahl der Batteriezellen in Hinblick auf die an den Anschlüssen des Moduls abgegebene Spannung erforderlich ist. This advantageously results in a larger number of possibilities to switch battery cells combined in series together. In particular, groups of battery cells can be connected in series via the contacts led to the outside over several modules, so that the required total voltage of the traction battery results. At the same time, the available space within the module housing can be fully exploited because no reduction in the number of battery cells is required in view of the voltage applied to the terminals of the module.

Vorteilhaft ist die Anzahl der Batteriezellen in einer Gruppe ein gemeinsamer Teiler zu einer Gesamtanzahl der Batteriezellen in einem Modul und zu einer notwendigen Anzahl an Batteriezellen ist, die zur Erreichung der Spannung der Traktionsbatterie in Reihe zu schalten sind. Advantageously, the number of battery cells in a group is a common divider to a total number of battery cells in a module and to a necessary number of battery cells, which are to be connected in series to achieve the voltage of the traction battery.

Dadurch ergibt sich eine Anzahl von Gruppen innerhalb eines Moduls, die jeweils eine gleiche Anzahl von Batteriezellen enthält. Bevorzugt können dies beispielsweise zwei Gruppen pro Modul sein. Da die Anzahl der Batteriezellen innerhalb einer Gruppe gleichzeitig ein Teiler der erforderlichen Gesamtanzahl von Batteriezellen ist, die zur Erreichung der Gesamtspannung der Traktionsbatterie in Reihe geschaltet werden müssen, kann durch Reihenschaltung jeweils einer Gruppe eines Moduls über eine Anzahl von Module hinweg, die diesem letzteren Teilungsverhältnis entspricht, die Gesamtspannung der Traktionsbatterie erreicht werden. Wenn beispielsweise ein Modul zwei Gruppen enthält und hiervon jeweils eine Gruppe über drei, fünf oder sieben Module in Reihe geschaltet wird, lassen sich Gesamtspannungen erreichen, die durch eine Reihenschaltung jeweils aller Batteriezellen eines Moduls und anschließend der gleichen Anzahl Module nicht erreichen lässt. Dies gilt insbesondere, wenn schon die Zusammenfassung von zwei Modulen in Reihe eine Überschreitung der gewünschten Spannung der Traktionsbatterie ergeben würde, aufgrund der bei maximaler Ausnutzung des Bauraums innerhalb eines Modulgehäuses in Reihe zusammengeschalteten Batteriezellen. Eine Aufteilung in zwei Gruppen und in Reihe Schaltung über drei Modle ergibt die Möglichkeit, die eineinhalbfache Spannung der in Reihe geschalteten Batteriezellen eines einzelnen Moduls zu erzeugen. This results in a number of groups within a module, each containing an equal number of battery cells. For example, these may preferably be two groups per module. Since the number of battery cells within a group is at the same time a divisor of the required total number of battery cells, which must be connected in series to reach the total voltage of the traction battery, then connecting one group of modules across a number of modules in series may result in this latter division ratio corresponds to the total voltage of the traction battery can be achieved. For example, if a module contains two groups, and each group is connected in series via three, five or seven modules, total voltages can be achieved, which can not be achieved by connecting each of the battery cells of a module in series and then the same number of modules. This is especially true if even the combination of two modules in series would result in exceeding the desired voltage of the traction battery due to the battery cells connected in series within a module housing at maximum utilization of the installation space. A split into two groups and in series switching across three modles gives the opportunity to generate one and a half times the voltage of the series-connected battery cells of a single module.

Vorteilhaft sind die Gruppen jedes Moduls untereinander parallel geschaltet. Advantageously, the groups of each module are connected in parallel with each other.

Dies ergibt eine einfachere Verkabelung, als wenn die Gruppen, die über mehrere Module in Reihe geschaltet werden, auch jeweils insgesamt über mehrere Module zur Erhöhung der Kapazität erst nach der Reihenschaltung parallel geschaltet werden. This results in a simpler cabling, as if the groups that are connected in series via several modules, also in total over several modules to increase the capacity only after the series connection in parallel.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Traktionsbatterie für eine batterie-elektrisch angetriebene mobile Arbeitsmaschine, insbesondere ein Flurförderzeug, die als Hochleistungsbatterie ausgebildet ist und einen Batterietrog aufweist, innerhalb dessen Module angeordnet sind, die jeweils aus mehreren Batteriezelle aufgebaut sind, wobei alle Batteriezellen in einem gemeinsamen Modulgehäuse angeordnet sind und das Modulgehäuse die Höhe des Batterietroges einnimmt, die Batteriezellen innerhalb des Moduls in Gruppen angeordnet sind, wobei die Batteriezellen jeder Gruppe in Reihe und die Gruppen untereinander parallel geschaltet sind und die Anzahl der Batteriezellen in einer Gruppe ein gemeinsamer Teiler zu einer Gesamtanzahl der Batteriezellen in einem Modul und zu einer notwendigen Anzahl an Batteriezellen ist, die zur Erreichung der Spannung der Traktionsbatterie in Reihe zu schalten sind. The object is also achieved by a traction battery for a battery-powered electric mobile work machine, in particular an industrial truck, which is designed as a high-performance battery and has a battery tray within which modules are arranged, each of which is composed of a plurality of battery cell, all battery cells in one common module housing are arranged and the module housing occupies the height of the battery tray, the battery cells are arranged within the module in groups, the battery cells of each group in series and the groups are connected in parallel and the number of battery cells in a group a common divider to one Total number of battery cells in a module and a necessary number of battery cells, which are to be connected in series to achieve the voltage of the traction battery.

Die Traktionsbatterie mit diesen beschriebenen Merkmalen löst nach dem gleichen Prinzip wie zuvor beschrieben und mit den bereits beschriebenen Vorteilen die Aufgabe, wobei jedoch grundsätzlich die Gruppen innerhalb eines Moduls parallel geschaltet sind. Dadurch wird der Aufwand für Verkabelung erheblich kleiner und können die Module weiterhin mit nur zwei Leistungsanschlüssen für die beiden Pole ausgeführt werden. Es müssen für die Gruppen keine Leistungsanschlüsse getrennt aus dem Modulgehäuse nach außen geführt werden. The traction battery with these features described solves the problem on the same principle as described above and with the advantages already described, but in principle the groups are connected in parallel within a module. As a result, the cost of cabling is considerably smaller and the modules can continue to run with only two power terminals for the two poles. No power connections have to be led out of the module housing to the outside for the groups.

Die Anzahl der Batteriezellen in einer Gruppe der größte gemeinsame Teiler ist. The number of battery cells in a group is the largest common divider.

Dadurch muss die geringstmögliche Anzahl von Modulen untereinander in Bezug auf die Gruppen oder insgesamt in Reihe geschaltet werden. As a result, the lowest possible number of modules must be connected to each other in relation to the groups or in total in series.

Die Batteriezellen können in dem Modul schichtweise übereinander positioniert sein. The battery cells can be positioned one above the other in the module in layers.

Die Batteriezellen können im Wesentlichen die gesamte Bauhöhe des Moduls einnehmen. The battery cells can occupy substantially the entire height of the module.

Abgesehen von Teilen des Batteriemanagementsystems oder einem vollständigen Batteriemanagementsystem innerhalb eines Moduls kann so der gesamte Bauraum für Batteriezellen ausgenutzt werden. Apart from parts of the battery management system or a complete battery management system within a module so the entire space for battery cells can be exploited.

Vorteilhaft ist die Hochleistungsbatterie eine Lithium-Ionenbatterie. Advantageously, the high-performance battery is a lithium-ion battery.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt Further advantages and details of the invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the schematic figures. This shows

1 die Schaltung einer Traktionsbatterien als Hochleistungsbatterie nach dem Stand der Technik und 1 the circuit of a traction batteries as a high-performance battery according to the prior art and

2 die Schaltung einer erfindungsgemäßen Traktionsbatterie. 2 the circuit of a traction battery according to the invention.

Die 1 zeigt die Schaltung einer Traktionsbatterien 1 als Hochleistungsbatterie 2 nach dem Stand der Technik. Innerhalb von Modulen 3 mit einem Modulgehäuse 4 sind Batteriezellen 5 sowie ein Batteriemanagementsystem 6 angeordnet. Alle Batteriezellen 5 sind schichtweise übereinander angeordnet und in Reihe geschaltet. Jede Batteriezelle 5 hat eine Nominalspannung von 3,7 V. Um eine Traktionsbatteriespannung der Traktionsbatterie von 85 V zu erreichen, müssen daher 24 Batteriezellen 5 in Reihe geschaltet werden. Auch wenn in einem Modulgehäuse 4 aufgrund des Bauraums unter Ausnutzung der gesamten Höhe 16 Batteriezellen 5 angeordnet werden könnten, ist dies nicht möglich, da sich dann eine Spannung pro Modul von 59,2 V ergäbe, die bei Reihenschaltung von zwei Modulen 3 die Traktionsbatteriespannung überschreiten würde. Insgesamt wird der in einem Batterietrog aufgrund dessen Höhe zur Verfügung stehende Platz innerhalb der einzelnen Module 3, deren Modulgehäuse 4 der Höhe des Batterietrogs entspricht, nicht optimal ausgenutzt, da in jedem Modul 3 nur zwölf Batteriezellen 5 angeordnet sind und je zwei Module 3 in Reihe geschaltet werden, um die Traktionsbatteriespannung zu erreichen. The 1 shows the circuit of a traction batteries 1 as a high-performance battery 2 According to the state of the art. Within modules 3 with a module housing 4 are battery cells 5 and a battery management system 6 arranged. All battery cells 5 are layered one above the other and connected in series. Every battery cell 5 has a nominal voltage of 3.7 V. In order to achieve a traction battery voltage of the traction battery of 85 V, therefore, 24 battery cells 5 be connected in series. Even if in a module housing 4 due to the installation space taking advantage of the entire height 16 battery cells 5 could be arranged, this is not possible, since then there would be a voltage per module of 59.2 V, which in series connection of two modules 3 would exceed the traction battery voltage. Overall, the space available in a battery tray due to its height within the individual modules 3 , whose module housing 4 the height of the battery trough corresponds, not optimally utilized, since in each module 3 only twelve battery cells 5 are arranged and two modules each 3 be connected in series to reach the traction battery voltage.

Die 2 zeigt die Schaltung einer erfindungsgemäßen Traktionsbatterie 1, wobei den Komponenten der 1 entsprechende bzw. funktional entsprechende Bauelemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind. In jedem Modulgehäuse 4 eines Moduls 3 sind die Batteriezellen 5 in insgesamt je zwei Gruppen 7 angeordnet, die innerhalb jedes Moduls 3 zueinander parallel geschaltet sind. Die Anzahl der Batteriezellen 5 in einer Gruppe 7 beträgt dabei acht. Wenn nun insgesamt je drei Module 3 in Reihe geschaltet werden, ergibt sich die notwendige Anzahl von 24 Batteriezellen 5, deren Reihenschaltung die Traktionsbatteriespannung von 85 V ergibt. Die Anzahl der Batteriezellen 5 von acht Batteriezellen 5 ist dabei der größte gemeinsame Teiler der 16 in einem Modul 3 angeordneten Batteriezellen 5 und der 24 in Reihenschaltung für die Traktionsbatteriespannung erforderlichen Batteriezellen 5. Im Vergleich zu der Ausführungsform nach dem Stand der Technik in der 1 wird der Bauraum innerhalb der Modulgehäuse 4 vollständig ausgenutzt und es ergibt sich eine um 25 % größere Kapazität der Traktionsbatterie 1. Dabei ist Traktionsbatterie 1 als Hochleistungsbatterie 2 in Form einer Lithium-Ionenbatterie 8 ausgeführt. The 2 shows the circuit of a traction battery according to the invention 1 , where the components of the 1 corresponding or functionally corresponding components are provided with the same reference numerals. In every module housing 4 a module 3 are the battery cells 5 in total two groups each 7 arranged within each module 3 are connected in parallel to each other. The number of battery cells 5 in a group 7 is eight. If now a total of three modules 3 be connected in series, there is the necessary number of 24 battery cells 5 whose series connection gives the traction battery voltage of 85V. The number of battery cells 5 of eight battery cells 5 is the largest common divisor of 16 in a module 3 arranged battery cells 5 and the 24 battery cells required in series connection for the traction battery voltage 5 , Compared to the prior art embodiment in FIG 1 the space is within the module housing 4 fully utilized and results in a 25% larger capacity of the traction battery 1 , This is traction battery 1 as a high-performance battery 2 in the form of a lithium-ion battery 8th executed.

Claims

Traction battery for a battery-electrically powered mobile work machine, in particular an industrial truck, which can be used as a high-performance battery ( 2 ) and has a battery tray within which modules ( 3 ) are arranged, each consisting of several battery cell ( 5 ), all battery cells ( 5 ) in a common module housing ( 4 ) are arranged and the module housing ( 4 ) assumes the height of the battery tray, characterized in that the battery cells ( 5 ) within the module ( 3 ) in groups ( 7 ), wherein the battery cells ( 5 ) of each group ( 7 ) are connected in series and each group ( 7 ) by connections of the module outside of the module housing ( 4 ) is contactable.

Traction battery according to claim 1, characterized in that the number of battery cells ( 5 ) in a group ( 7 ) a common divisor to a total number of battery cells ( 5 ) in a module ( 3 ) and to a necessary number of battery cells ( 5 ), which is used to achieve the tension of the traction battery ( 1 ) are to be connected in series.

Traction battery according to claim 2, characterized in that the groups ( 7 ) of each module ( 3 ) are connected in parallel with each other.

Traction battery for a battery-electrically powered mobile work machine, in particular an industrial truck, which can be used as a high-performance battery ( 2 ) and has a battery tray within which modules ( 3 ) are arranged, each consisting of several battery cell ( 5 ), all battery cells ( 5 ) in a common module housing ( 4 ) are arranged and the module housing ( 4 ) assumes the height of the battery tray, characterized in that the battery cells ( 5 ) within the module ( 3 ) in groups ( 7 ), wherein the battery cells ( 5 ) of each group ( 7 ) in series and the groups ( 7 ) are connected in parallel with each other and the number of battery cells ( 5 ) in a group ( 7 ) a common divisor to a total number of battery cells ( 5 ) in a module ( 3 ) and to a necessary number of battery cells ( 5 ), which is used to achieve the tension of the traction battery ( 1 ) are to be connected in series.

Traction battery according to claim 2, 3 or 4, characterized in that the number of battery cells ( 5 ) in a group is the largest common divisor.

Traction battery according to one of claims 1 to 5, characterized in that the battery cells ( 5 ) in the module ( 3 ) are layered one above the other.

Traction battery according to claim 6, characterized in that the battery cells ( 5 ) substantially the entire height of the module ( 3 ).

Traction battery according to one of claims 1 to 7, characterized in that the high-performance battery ( 2 ) a lithium-ion battery ( 8th ).