DE102014220947A1

DE102014220947A1 - Transport- und/oder Lagerbehälter für Batteriekomponenten

Info

Publication number: DE102014220947A1
Application number: DE102014220947.1A
Authority: DE
Inventors: Till Froemling; Markus Kohlberger; Markus Berger; Markus Hald
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-10-16
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2034-10-17
Also published as: DE102014220947B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Behälter (30) zur Lagerung oder zum Transport von Batteriezellen (10) oder Batteriemodulen oder von Batteriepacks (62). Der Behälter (30) umfasst einen eine Transport- und/oder Lagerkammer (66) verschließenden Behälterdeckel (34). Der Behälter (30) umfasst ferner eine die Transport- und/oder Lagerkammer (66) umschließende, ein Temperierfluid aufnehmende weitere Kammer (68) oder in den Behälterdeckel (34) sind eine Überwachungseinheit und eine Temperiereinheit integriert.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung bezieht sich auf einen Behälter zur Lagerung und/oder zum Transport von Batteriezellen, Batteriemodulen oder Batteriepacks mit einem eine Transport- und/oder Lagerkammer verschließenden Behälterdeckel.
JP 2012-227986 bezieht sich auf ein Batteriepack. Das Batteriepack umfasst eine Anzahl von Batteriezellen, bei denen es sich um wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batteriezellen handelt. Innerhalb des Batteriepacks wird die jeweilige Spannung der Batteriezellen eines Schaltkreises ermittelt. Innerhalb des Batteriepacks ist die Durchführung eines Lade- und Entladezyklus, abhängig von der Position eines Schalters, möglich. Eine Überladung eines Batteriepacks, bzw. einer Batteriezelle, wird bei Detektion einer Spannung von 4,2 Volt ± 0,05 Volt erkannt.
JP 2012-252959 bezieht sich auf ein Batteriepack, welches innerhalb eines Behälters zwei oder mehr Batteriezellen aufnimmt. Innerhalb des Behälters befindet sich eine Anzahl von Abteilungen, in denen einzelne Batteriezellen aufgenommen werden. Der Behälter umfasst einen Kühlraum, in dem ein Kühlmittel aufgenommen ist. Innerhalb des Kühlraumes befindet sich ein Kühlfluid, welches die von den Batteriezellen erzeugte Wärme aufnimmt. Weiterhin befindet sich im Behälter ein Strahlungsraum, in welchem das gekühlte Fluid Wärme nach außen abgibt. Dem Batteriemodul ist eine Steuerungseinrichtung zugeordnet.
US 2010/0116570 bezieht sich ebenfalls auf ein Batteriemodul. Mit einer Steuerungseinrichtung werden eine Hochpotentialseite und eine Niederpotentialseite des Batteriemoduls miteinander verbunden. Die Steuerungseinrichtung dient gleichermaßen als ein Stützelement zur Versteifung des Batteriemoduls. Mithilfe eines Stromsensorsignals eines Stromsensors wird ein Lade- bzw. ein Entladestrom am Batteriemodul detektiert. An einem Spannungssensor wird ein Spannungssignal ermittelt, welches dazu benutzt wird, die Gesamtspannung am Batteriemodul zu ermitteln. Des Weiteren ist ein Temperatursensor vorgesehen, der ein Signal erzeugt, welches die Temperatur innerhalb des Batteriemoduls detektiert.
Lithium-Ionen-Zellen, die beispielsweise in Traktionsbatterien von Hybrid- oder Elektrofahrzeugen Verwendung finden, können bei elektrischer Überbeanspruchung, so zum Beispiel in Folge von Überladung oder bei einer mechanischen Überbeanspruchung, beispielsweise durch Beschädigung der Zellengehäuse oder unbeabsichtigte Kurzschlüsse, zum Beispiel durch Kontakt mit metallischen Gegenständen, sehr stark aufheizen. Die dabei entstehenden hohen Temperaturen lassen die isolierenden Folien eines Batteriezellenwickels (Jelly roll) schmelzen. Dadurch entsteht ein zellinterner Kurzschluss mit einer gegebenenfalls explosionsartig erfolgenden Druckentwicklung innerhalb einer oder mehrerer Batteriezellen. Die beim Entgasen von Batteriezellen austretenden Flüssigkeiten, Dämpfe oder Gase können unzersetzte Elektrolytkomponenten wie Dimethylcarbonat (DMC) oder Ethylencarbonat (EC) enthalten, ferner brennbare Stoffe, wie Wasserstoff (H₂), Methan (CH₄) oder reaktive Zersetzungsprodukte wie Kohlenmonoxid (CO), Fluorwasserstoff (HF), Phosphine (PR3) oder Phosphoxytrifluorid (POF₃).
Es besteht ein besonderes Gefahrenpotential dann, wenn das Batteriepack bei einem Transport nicht entladen werden kann, weil es sich möglicherweise in einem undefinierten Zustand befindet und/oder eine zum Entladen benötigte Entladevorrichtung nicht verfügbar ist. Die beschriebenen kritischen Vorgänge können ebenso zeitverzögert auftreten, zum Beispiel während der Lagerung oder des Transports des Batteriepacks. Dabei kann eine Gefahr für Mensch und Umwelt entstehen, so dass besondere Sicherheitsmaßnahmen eingehalten werden müssen. Gleiches gilt auch für Batteriezellen, welche der Entsorgung, bzw. dem Recycling zugeführt werden sollen. Nach gegenwärtigem Stand der Technik existieren zum Transport von Batteriekomponenten, wie beispielsweise Batteriepacks oder Batteriemodule, hauptsächlich Holzkisten, deren Transportkammern mit Schaumstoff oder anderem Dämmmaterial, zum Beispiel Vermiculite, versehen sind, um gute Dämpfungseigenschaften zu erreichen. Diese Kisten weisen dementsprechend jedoch eine sehr schlechte Wärmeleitfähigkeit auf, so dass es im Inneren dieser Holzkisten zu einem Wärmestau kommen kann. Dazu können die teilweise entstehenden toxischen Gase im Falle der Havarie einer Batteriezelle fast ungefiltert aus derartigen Transportbehältern entweichen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Behälter zur Lagerung und/oder zum Transport von Batteriezellen oder Batteriemodulen oder Batteriepacks vorgeschlagen, der einen eine Transport- und/oder Lagerkammer verschließenden Behälterdeckel umfasst, wobei der Behälter einen die Transport- und/oder Lagerkammer umschließende, ein Temperierfluid aufnehmende weitere Kammer enthält oder in den Behälterdeckel eine Überwachungseinheit und eine Temperiereinheit integriert sind.
Die weitere, das Temperierfluid aufnehmende Kammer wird durch eine Doppelwand des Behälters gebildet. Die das Temperierfluid aufnehmende Kammer kann über eine Fluideinfüllöffnung sehr einfach mit einem Temperiermedium – im einfachsten Falle Wasser – befüllt werden, und ebenso einfach über eine im unteren Bereich der weiteren Kammer liegende Fluidentnahmeöffnung wieder entleert werden.
In vorteilhafter Weise ist der erfindungsgemäß vorgeschlagene Behälter mit einem Gaswaschsystem versehen, welches eine Anzahl von Rohren umfasst, deren Rohrenden beispielsweise Perforationen oder auch Öffnungen anderer Geometrie aufweisen und in das Temperierfluid eingetaucht sind. Dies bedeutet, dass die Rohrenden der Rohre des Gaswaschsystems in die mit dem Temperierfluid befüllte weitere Kammer, die durch die doppelwandigen Behälterwand gebildet ist, eingetaucht sind. Die Rohrenden können Perforationen oder siebartige Öffnungen oder dergleichen aufweisen. Des Weiteren umfassen die Rohre des Gaswaschsystems Schließelemente. Die Schließelemente sind derart angeordnet, dass diese an den Rohrenden der Rohre des Gaswaschsystems liegen, die innerhalb der Transport- und/oder Lagerkammer liegen. Die Schließelemente sind derart gestaltet, dass eine Schadgasströmung lediglich in eine Richtung, nämlich in Richtung der Rohrenden, die in das Temperierfluid hineinragen, möglich ist. In einer vorteilhaften Ausführungsmöglichkeit können die Schließelemente als federbelastete Rückschlagklappen ausgeführt werden, die an den in die Transport- und/oder Lagerkammer mündenden Enden der Rohre des Gaswaschsystems liegen.
Des Weiteren können in die Behälterwände des Behälters Gasabscheider eingelassen sein, derart, dass sich diese in den Bereich der Behälterwände erstrecken, die die Transport- und/oder Lagerkammer begrenzen.
In einer Ausführungsmöglichkeit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung umfasst der die Transport- und/oder Lagerkammer verschließende Behälterdeckel eine Überwachungseinheit sowie mindestens eine Temperiereinheit. In vorteilhafter Weise kann die mindestens eine Temperiereinheit als Peltierelement ausgeführt sein. Zur Versorgung sowohl der Temperiereinheit als auch der Überwachungseinheit mit Energie ist der Behälterdeckel, in den diese Komponenten integriert sind, mit einer Versorgungsleitung versehen, so dass eine Spannungsversorgung der in den Behälterdeckel integrierten Komponenten sichergestellt ist. Der Behälterdeckel gemäß dieser Ausführungsvariante weist darüber hinaus in diesen integrierte Feder- oder Steckkontakte auf, die beim Verschließen der Transport- und/oder Lagerkammer mit darin befindlichen Batteriepack oder Batteriemodul dieses elektrisch kontaktieren. Darüber hinaus können die an der Innenseite des Behälterdeckels des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Behälters vorgesehenen elektrischen Feder- oder Steckkontakte, welche eine elektrische Kontaktierung sicherstellen, mit Temperatursensoren versehen sein. Des Weiteren kann in dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Behälter ein Trocknungs- oder Bindemittel gelagert werden, bei dem es sich bevorzugt um Silikagel oder Vermiculite oder dergleichen handelt. Eine Be- bzw. Entlüftung des Behälterinneren ist dadurch gegeben, dass in mindestens einem der Behälterwände Lüftungsöffnungen integriert sind, die durch beispielsweise manuell in vertikale oder horizontale Richtung verschiebbare Belüftungsschieber zu öffnen oder zu verschließen sind. Hierdurch ist eine Be- bzw. Entlüftung des Behälterinneren des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Behälters möglich.
Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auch auf ein Verfahren zur Überwachung mindestens eines Batteriemoduls und mindestens eines Batteriepacks, welches in einem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Behälter transportiert oder gelagert wird. Die Spannung in den einzelnen Batteriezellen bzw. in dem mindestens einen Batteriemodul oder dem mindestens einen Batteriepack, das in dem Behälter transportiert oder gelagert wird, wird gemessen, wobei bei Erreichen einer zulässigen Spannungsuntergrenze ein Ladevorgang initiiert werden kann. Bei Überschreiten einer definierten zulässigen Temperatur der Batteriezellen bzw. des mindestens einen Batteriemoduls bzw. des mindestens einen Batteriepacks erfolgt die Initiierung eines Entladevorgangs. Für den Fall, dass der Behälterdeckel mit einer Überwachungseinheit oder mit einer Temperiereinheit versehen ist, können diese in zyklischen Abständen betrieben werden, die bei Erreichen kritischer Grenzwerte für die zu überwachenden Parameter der Batteriezellen oder des Batteriepacks verkürzt werden können. Kommt es zu Erreichen eines kritischen Zustandes an einem Batteriemodul oder an einem Batteriepack, welches in dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Behälter gelagert wird, kann dieser kritische Zustand optisch oder akustisch angezeigt werden.
Vorteile der Erfindung
Die Vorteile, die mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Behälter bei Transport und Lagerung von Batteriezellen, zu Batteriemodulen zusammengefassten elektrischen miteinander verschalteter Batteriezellen oder bei in diesen eingelagerten Batteriepacks erreicht werden können, liegen vor allem darin, dass einerseits eine sehr einfache und schnell wirksame Temperierung durch Bevorratung eines Temperierfluides in der weiteren Kammer erreicht werden kann, ohne dass eine elektrische Versorgung oder der Eingriff eines Bedieners erforderlich wäre. In dieser Ausführungsvariante schützt der Behälter die Umgebung von Auswirkungen eines Havarieereignisses und verhindert auf äußerst einfache und wirksame Weise dessen Propagation.
In einer weiteren Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann auf den Zustand eingelagerter bzw. transportierter Batteriezellen, Batteriemodule oder Batteriepacks Einfluss genommen werden, beispielsweise dadurch, dass über die Temperiereinheit ein gezieltes Herabsetzen der Temperatur innerhalb der Transport- und/oder Lagerkammer vorgenommen wird. Darüber hinaus können kritische Parameter der in der Transport- und/oder Lagerkammer des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Behälters aufgenommenen Batteriezellen, Batteriemodule oder Batteriepacks durch die Überwachungseinheit kontinuierlich erfasst und angezeigt werden; schließlich besteht in dieser Ausführungsmöglichkeit des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Behälters die Möglichkeit, kritische Zustände eingelagerter Batteriekomponenten optisch oder akustisch anzuzeigen.
Der Betrieb des mindestens einen Temperierelementes kann zur Einsparung von Energie zyklisch erfolgen und bei Annäherung an kritische Temperaturwerte – um ein Beispiel zu nennen –, die durch Temperatursensoren erfasst werden, lassen sich die Betriebszyklen, insbesondere des mindestens einen Temperierelementes, verkürzen, so dass eine wirksamere Temperierung, d.h. eine stärkere Kühlung erreicht werden kann.
Durch die Kühlung mittels des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Behälters kann gegebenenfalls auch ein thermisches Durchgehen von Batteriezellen eines Batteriemoduls oder eines Batteriepacks verhindert werden, da gewährleistet ist, dass deren Temperatur unterhalb eines kritischen Grenzwertes gehalten wird. Wird das Temperierfluid im Rahmen der Gaswäsche verwendet, kühlt das Temperierfluid effektiv die im Falle einer Havarie entstehenden Gase. Dadurch wird die Umwelt nicht durch auftretende heiße Gase oder gar Flammen gefährdet.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kühlung können die Batteriezellen eines Batteriemoduls bzw. eines Batteriepacks vor Umwelteinflüssen geschützt werden, im Gegensatz zu einem passiven Behälter, innerhalb dessen sie lediglich gedämpft werden.
Ein möglichst einfach und leicht bauender Behälter, der lediglich bei Bedarf durch das Einfüllen eines in der Regel überall verfügbaren Temperierfluids wie zum Beispiel Wasser in einen Sicherheitstransportbehälter umgewandelt werden kann, hat auch Vorteile hinsichtlich des Transportes. Geht außer dem Transportvolumen auch das Transportgewicht in die Kosten ein, bietet die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung eine zusätzliche Flexibilität.
Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Transport- und/oder Lagerbehälter, in dessen Behälterdeckel Überwachungseinheiten, Temperatursensoren und dergleichen eingebaut sind, ist in vorteilhafter Weise ein Speicher vorhanden, durch welchen das Verhalten die innerhalb des Behälters transportierten Batteriemodule und Batteriepacks während des Transports bzw. während deren Lagerung rekonstruiert werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
1 eine Batteriezelle mit einem Sicherheitsventil in perspektivischer Ansicht,
2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Behälters in einer ersten Ausführungsvariante,
3 einen Schnitt durch den Behälter gemäß der Darstellung in 2, mit in dessen Transport- und/oder Lagerkammer eingelassenem Batteriepack, und
4 eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsvariante des Behälters zum Transport und/oder zur Lagerung von Batteriepacks.
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche Komponenten und Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten oder Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine Batteriezelle mit einem Sicherheitsventil in perspektivischer Ansicht.
Eine Batteriezelle 10 umfasst ein Gehäuse 12, welches beispielsweise als ein Hard-Case-Gehäuse ausgeführt sein kann und durch einen Deckel 14 verschlossen ist. Auf der Deckeloberseite des Deckels 14 befindet sich ein erstes Anschlussterminal 16 sowie ein zweites Anschlussterminal 18. In den Deckel 14 ist ein Sicherheitsventil 20 eingelassen, welches beispielsweise als ein Berstventil ausgestaltet sein kann.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Behälters in einer ersten Ausführungsvariante.
Ein Behälter 30 ist durch einen Behälterboden 32 sowie einander gegenüberliegende Behälterwände 36 begrenzt. Mit einem in 3 nicht dargestellten Behälterdeckel 34 (vgl. Darstellung gemäß 3) kann der Behälter 30 verschlossen werden. Aus 2 geht hervor, dass sich in längs verlaufenden Behälterwänden 36 des Behälters 30 Gasabscheider 38 befinden. Die Gasabscheider sind Teil eines Gaswaschsystems 40. Das Gaswaschsystem 40 umfasst in die einander gegenüberliegenden Behälterwände 36 eingelassene, regelmäßig voneinander beabstandete Rohre 52. Diese erstrecken sich im Wesentlichen in vertikale Richtung durch die einander gegenüberliegenden Behälterwände 36 des Behälters 30. Die Rohre 52 des Gaswaschsystems 40 erstrecken sich durch eine Fluidkammer 46. Die Fluidkammer 46 ist durch eine Doppelwand 48 des Behälters 30 gebildet und enthält ein Temperierfluid, beispielsweise Wasser. Das Temperierfluid kann über eine Fluideinfüllöffnung 42 in die Fluidkammer 46 eingefüllt werden und an einer Fluidentnahmeöffnung 44 aus der Fluidkammer 46 des Behälters 30 wieder abgelassen werden. Die Innenseiten der Doppelwände 48 des Behälters 30 begrenzen eine Transport- und Lagerkammer 66, in welcher Batteriezellen 10 gemäß der Darstellung in 1 oder ein zu transportierendes oder zu lagerndes Batteriepack eingelassen wird, bevor die Transport- und Lagerkammer 66, wie beispielsweise in der nachfolgenden 3 dargestellt, mittels eines Behälterdeckels 34 verschlossen wird.
3 zeigt einen Schnitt durch den Behälter gemäß der Darstellung in 2 mit einem in dessen Transport- und/oder Lagerkammer eingelassenen Batteriepack.
3 zeigt, dass die Fluidkammer 46 von der Doppelwand 48 des Behälters 30 begrenzt ist. Die Fluidkammer 46 ist bis zu einem Pegel 61 mit einem Temperierfluid 60, beispielsweise Wasser, befüllt. Der Pegel 61 des Temperierfluids 60, mit dem die Kühlkammer 46 befüllt ist, reicht in vorteilhafter Weise mindestens so hoch, wie die Oberkante eines in der Fluidkammer 46 aufgenommenen Batteriemoduls oder Batteriepacks 62. Aus 3 geht ferner hervor, dass in den Außenseiten der Doppelwand 48, sich senkrecht in die Zeichenebene erstreckend, die leistenförmig ausgebildeten Gasabscheider 38 des Gaswaschsystems 40 verlaufen.
Nach dem Einlassen des zu transportierenden oder zu lagernden Batteriepacks 62 oder von Batteriezellen 10 in die Transport- und/oder Lagerkammer 66 des Behälters 30 wird der in 3 schematisch angedeutete Behälterdeckel 34 in Montagerichtung 64, d.h. von oben, auf den Behälter 30 montiert, so dass die Transport- und/oder Lagerkammer 66, in der das zu lagernde oder zu transportierende Batteriepack 62 aufgenommen ist, gegen die Umgebung verschlossen ist.
Die Transport- und/oder Lagerkammer 66 hat im oberen Bereich an den Innenseiten der Doppelwand 48 ausgebildete trapezförmig verlaufende Schrägen, die einander zuweisen. Von den Schrägen der innenliegenden Wände der Doppelwand 48 erstrecken sich die Rohre 52 des Gaswaschsystems 40 im Wesentlichen in vertikale Richtung in Richtung des Behälterbodens 32 und erstrecken sich im Wesentlichen durch die gesamte Fluidkammer 46, in der das Temperierfluid 60, bei dem es sich vorzugsweise um Wasser handelt, enthalten ist. Ein Einströmen aus einem in der Transport- und/oder Lagerkammer 66 befindlichen Batteriepack 62 austretender Gase, Partikel und dergleichen in die Rohre 52 des Gaswaschsystems 40 erfolgt über Schließelemente 50, die beispielsweise als Rückschlagklappen ausgebildet sein können. Die Gase, bzw. Partikel oder ein Partikel-/Gasgemisch strömt aus der Transport- und/oder Lagerkammer 66 über die Schließelemente 50 in die Rohre 52 und tritt an der Unterseite der Rohre 52 an beispielweise mit einer Perforation 56 versehenen Enden der Rohre 52 in die Fluidkammer 46 aus. In dieser steigen – wie in 3 angedeutet – Gasblasen 58 nach oben und verbleiben nach Aufstieg durch das in der Fluidkammer 46 bevorratete Fluid in dieser und sammeln sich im oberen Bereich der Fluidkammer 46 oberhalb des Pegels 61 des Temperierfluids 60. Sich im oberen Bereich der Fluidkammer 46 ansammelndes Gas beziehungsweise ein sich ansammelndes Partikel-/Gasgemisch tritt durch die Gasabscheider 38 nach außen in die Umgebung des Behälters 30 aus, wobei in den Gasabscheidern 38 Partikel zurückgehalten werden.
In 3 ist angedeutet, dass sich an den Rohrenden 54 der sich durch die Fluidkammer 46 erstreckenden Rohre 52 die Perforationen 56 befinden, durch welche die aufsteigenden Gasblasen 58 in das in der Fluidkammer 46 bevorratete Fluid eintreten. Anstelle einer Perforation 56 können die Rohrenden 54 der die Fluidkammer 46 im Wesentlichen in vertikale Richtung durchsetzenden Rohre 52 auch einfach offen sein, einen Sieb oder gitterförmigen Einsatz oder dergleichen mehr aufweisen.
Im oberen Bereich der Fluidkammer 46 sammeln sich die gasförmigen Anteile der aus einem im Behälter 30 zu transportierenden oder zu lagernden Batteriepacks 62 an.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Behälters zum Transport und zur Lagerung von Batteriepacks.
Der in 4 dargestellte Behälter 30 zur Aufnahme eines zu transportierenden oder zu lagernden Batteriepacks 62 umfasst den Behälterboden 32, die einander gegenüberliegenden Behälterwände 36 sowie den Behälterdeckel 34. In den Behälterdeckel 34 ist eine Überwachungseinheit 82 integriert. Des Weiteren erstrecken sich durch den Behälterdeckel 34 – ausgehend von der Überwachungseinheit 82 – Leitungen, die zu einer Temperiereinheit 86, beispielsweise ausgebildet als Peltierelement, verlaufen, sowie zu federnden elektrischen Kontakten 88, denen jeweils ein Temperatursensor 90 zugeordnet sein kann. Der Behälterdeckel 34 des in 4 dargestellten Behälters 30 umfasst demnach die Überwachungseinheit 82, mindestens eine Temperiereinheit 86 sowie federnde elektrische Kontakte 88 sowie einen Temperatursensor 90. Eine Versorgung dieser elektrisch betriebenen Komponenten erfolgt über eine Versorgungsleitung 80, über welche der Behälterdeckel 34 des in 4 dargestellten Behälters 30 zur Lagerung und/oder Transport von Batteriepacks 62 verbunden ist.
Der Behälter 30 bzw. dessen Behälterwände 36 verfügen des Weiteren über Lüftungsöffnungen 92, die sich im unteren Bereich der Behälterwände 36 oberhalb des Behälterbodens 32 befinden. Die Lüftungsöffnungen 92 können über einen Belüftungsschieber 94, der sich im Wesentlichen in vertikale Richtung entsprechend eines Doppelpfeiles in die Verschieberichtungen 96 erstreckt, geöffnet oder verschlossen werden. Innerhalb des Behälters 30 gemäß der Darstellung in 4 befindet sich darüber hinaus auch ein Vorrat eines Trocknungs-/Bindemittels 84. 4 zeigt des Weiteren, dass sich der eine Notfallöffnung 100 aufweisende Behälterdeckel 34 über Verschlüsse 102, die sich im oberen Bereich der Behälterwände 36 des Behälters 30 befinden, dichtend auf der Oberseite des Behälters 30 befestigen lässt.
Aus der Darstellung gemäß 4 geht des Weiteren hervor, dass das zu transportierende bzw. in dem Behälter 30 zu lagernde Batteriepack 62 mit Sicherungsbändern 98 versehen sein kann.
Durch die in dem Behälter 30 gemäß der Ausführungsvariante in 4 integrierte Überwachungsfunktion können Batteriepacks 62 während des Transports und ihrer Lagerung überwacht werden. Niedrige Ladezustände können rechtzeitig erkannt werden und das im Behälter 30 angeordnete Batteriepack 62 kann geladen werden. Demzufolge werden Schädigungen an den Batteriezellen 10 des Batteriepacks 62 durch Auftreten einer Tiefentladung vermieden. Durch ein regelmäßiges Nachladen der Batteriezellen 10 (vgl. Darstellung gemäß 1) des Batteriepacks 62 besitzen diese untereinander ein im Wesentlichen ausgeglichenes Spannungsniveau, so dass aufwändige Batteriezellen-Balancing-Schritte entfallen können.
Durch eine Temperierung des Inneren des Behälters 30 wird der zulässige Temperaturbereich, in dem das Batteriepack 62 gehalten wird, eingehalten und somit eine Schädigung der Batteriezellen 10 des Batteriepacks 62 vermieden.
Durch ein Ausfüllen des Innenraumes des Behälters 30 mit einem geeigneten Trockenmittel, beispielsweise Silicagel, kann die Bildung von Kondensat verhindert werden. Zusätzlich kann durch das Trocknungs- bzw. Bindemittel 84, z.B. Vermiculite, den bei einem Batteriezellendefekt und somit bei einem Entgasen einer Batteriezelle 10 austretenden Elektrolyten aufnehmen.
Über die Lüftungsöffnungen 92 kann der Inhalt des Behälters 30 während der Lagerung belüftet und temperiert werden. Über die Temperiereinheit 86 bzw. das Temperierelement kann die Temperierung des Behälters 30 erfolgen. Durch eine Temperierung des Behälters 30 werden Schädigungen, welche durch einen Transport bei extremen Temperaturen, beispielsweise im Winter oder im Hochsommer, eintreten können, vermieden; das Gefrieren des Elektrolyten lässt sich ebenso vermeiden wie auftretende Zersetzungsprozesse des Elektrolyten bei hohen Außentemperaturen.
Über die federnden elektrischen Kontakte 88 kann eine sichere Kontaktierung einzelner Batteriezellen 10 bzw. Batteriemodule des Batteriepacks 62 erfolgen. Die federnden, elektrischen Kontakte 88 befinden sich idealerweise an der Innenseite des Behälterdeckels 34 und werden somit beim Verschließen des Behälters 30 auf die Pole der Batteriezellen 10 bzw. Terminals der Batteriemodule oder des Batteriepacks 62 gedrückt. Sind die Batteriezellen 10 bzw. Batteriemodule des Batteriepacks 62 bereits mit einer Überwachungsfunktion ausgestattet, beispielsweise dargestellt durch integrierte Kontrollsysteme oder Sensoren, so können diese an die Überwachungsfunktion, die in den Batteriedeckel 34 integriert ist, angeschlossen werden. Die Funktion der Überwachung der Batteriepacks 62 umfasst die Überwachung der Spannung von Batteriezellen 10 oder Batteriemodulen und bei Erreichen einer zulässigen Spannungsuntergrenze das Laden der betreffenden Batteriezelle 10, der betreffenden Batteriemodule oder des Batteriepacks 62. Ferner kann über die Temperatursensoren 90 an den federnden elektrischen Kontakten 88 die aktuelle Temperatur einzelner Batteriezellen 10 oder einzelner Batteriemodule des Batteriepacks 62 gemessen und bei einem Überschreiten einer definierten maximal zulässigen Temperatur ein Entladevorgang initiiert werden. Durch eine Bestimmung der Temperatur im Behälterinneren, welche auch für die Temperaturregelung verwendet werden kann, lässt sich das Entladen der Batteriezellen 10 bei Überschreiten einer definierten maximal zulässigen Temperatur auslösen. Für das Laden bzw. Entladen ist die Überwachungseinheit 82 mit entsprechenden Schaltungen und Ansteuerungen ausgestattet.
Zur Minimierung ihres eigenen Energiebedarfes arbeitet die Überwachungseinheit 82 im Normalbetrieb in zyklischen Abständen, wobei die Intervalle, bei dem Erreichen gesetzter Grenzen, z.B. einer leicht erhöhten Batteriezelltemperatur einer einzelnen Batteriezelle 10 verkürzt werden können.
Im Unterschied zur Ausführungsvariante des Behälters gemäß der 1 bis 3 wird die für den Betrieb der Überwachungselektronik der Überwachungseinheit 82, der Temperiereinheit 86 sowie der Temperatursensoren 90 und zum Aufladen der Batteriezellen 10 des Batteriepacks 62 erforderliche Energie entweder aus dem vorhandenen Stromnetz, zum Beispiel aus dem Spannungsnetz von Fahrzeugen oder dem öffentlichen Stromnetz oder über eine entsprechende Batterie bezogen. Es besteht zudem die Möglichkeit, mehrere Behälter 30 über entsprechende Kontakte parallel zu schalten, so dass nur ein Anschluss an die Energiequelle erforderlich ist.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbespiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereiches eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012-227986 [0002]
JP 2012-252959 [0003]
US 2010/0116570 [0004]

Claims

Behälter (30) zur Lagerung und/oder zum Transport von Batteriezellen (10), Batteriemodulen oder Batteriepacks (62) mit einem eine Transport- und/oder Lagerkammer (66) verschließenden Behälterdeckel (34), dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (30) eine die Transport- und/oder Lagerkammer (66) umschließende, ein Temperierfluid (60) aufnehmende, weitere Kammer (68) umfasst, oder dass in den Behälterdeckel (34) eine Überwachungseinheit (82) und eine Temperiereinheit (86) integriert sind.
Behälter (30) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Kammer (68) durch eine Doppelwand (48) des Behälters (30) gebildet ist.
Behälter (30) gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Kammer (68) eine Fluideinfüllöffnung (42) und eine Fluidentnahmeöffnung (44) aufweist.
Behälter (30) gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (30) ein Gaswaschsystem (40) enthält, welches Rohre (52) umfasst, deren Rohrenden (54) Perforationen (56) aufweisen und die Rohrenden (54) in das Temperierfluid (60) eingetaucht sind.
Behälter (30) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (52) jeweils Schließelemente (50) aufweisen, die in der Transport- und/oder Lagerkammer (66) liegen und eine Schadgasströmung nur in Richtung der Rohrenden (54) zulassen.
Behälter (30) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließelemente (50) als Rückschlagkappen am in die Transport- und/oder Lagerkammer (66) mündenden Ende der Rohre (52) ausgebildet sind.
Behälter (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Behälterwände (36) des Behälters (30) Gasabscheider (38) eingelassen sind, derart, dass diese in dem Bereich der Behälterwände (36) verlaufen, die die Transport- und/oder Lagerkammer (66) begrenzen.
Behälter (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterdeckel (34) integrierte Steckkontakte oder federnde elektrische Kontakte (88) aufweist, die beim Verschließen der Transport- und/oder Lagerkammer (66) das Batteriemodul oder den Batteriepack (62) elektrisch kontaktieren.
Behälter (30) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden elektrischen Kontakte (88) mit Temperatursensoren (90) versehen sind.
Behälter (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Behälter (30) ein Trocknungs- oder Bindemittel (84), bevorzugt Silikagel oder Vermiculite aufgenommen ist.
Behälter (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer Behälterwand (36) Lüftungsöffnungen (92) vorgesehen sind, die durch Belüftungsschieber (94) zu Öffnen oder zu Verschließen sind.
Verfahren zur Überwachung mindestens eines Batteriemodules oder mindestens eines Batteriepacks (62), welches in einem Behälter (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 transportiert oder gelagert wird, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Spannung in den Batteriezellen (10) des mindestens einen Batteriemoduls oder des mindestens einen Batteriepacks (62) gemessen wird und bei Erreichen einer zulässigen Spannungsuntergrenze ein Ladevorgang initiiert wird, b) bei Überschreiten einer definierten zulässigen Temperatur ein Entladevorgang eingeleitet wird, c) die mindestens eine Überwachungseinheit (82) und die mindestens eine Temperiereinheit (86) in zyklischen Abständen betrieben werden, die bei Erreichen von Grenzwerten der zu überwachenden Parameter der Batteriezellen (10) des Batteriepacks (62) verkürzt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein kritischer Zustand mindestens einer Batteriezelle (10) oder des mindestens einen Batteriepacks (62) optisch oder akustisch angezeigt wird.