DE102019117047A1

DE102019117047A1 - Schwingungsdämpfende Lagerung von Batteriestacks und E-Teil

Info

Publication number: DE102019117047A1
Application number: DE102019117047.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Lück
Original assignee: Jungheinrich AG
Current assignee: Jungheinrich AG
Priority date: 2019-06-25
Filing date: 2019-06-25
Publication date: 2020-12-31

Abstract

Batterietrog zur Lagerung einer Batterie, der einen verschließbaren Batteriedeckel aufweist und die Batterie bestehend aus einer Batterieelektronik und mindestens einem Batteriestack aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein schwingungsdämpfendes Element vorgesehen ist, das bei geschlossenem Batteriedeckel die Batterie in dem Batterietrog in eine vorbestimmte Lagerposition vorspannt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Batterietrog zur schwingungsdämpfenden Lagerung einer Batterie.
Batterien welche Batterieelektronik umfassen, insbesondere Lithium-Ionen-Batterien, sind empfindlich gegenüber Erschütterungen. Um solche Batterien vor Belastungen zu schützen, ist bekannt, die Batteriekomponenten entweder stark zu verschweißen oder zu verschrauben. Ebenfalls wird durch eine Toleranzanpassung einzelner Komponenten eine Vorspannung ausgeübt, um die inneren Komponenten der Batterie zu tarieren. Nachteilig daran ist, dass die Batterie nicht vor dynamischen Belastungen oder Schwingungen geschützt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine schwingungsdämpfende Lagerung für Batterien bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Batterietrog gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße Batterietrog nimmt eine Batterie auf und hat einen verschließbaren Deckel. Es ist im Batterietrog mindestens ein schwingungsdämpfendes Element vorgesehen, welches bei verschlossenem Deckel vorgespannt wird. Die Vorspannung der schwingungsdämpfenden Elemente erfolgt, indem der Deckel entgegen der Federkraft der schwingungsdämpfenden Elemente geschlossen wird. Die Elemente werden beim Verschließen des Deckels elastisch verformt und sind somit vorgespannt. Die Batterie welche von dem Batterietrog aufgenommen wird, besteht aus einer Batterieelektronik und mindestens einem Batteriestack. Ein Batteriestack kann aus einer Mehrzahl von Batteriezellen aufgebaut sein. Die verwendeten Zellen sind bevorzugt zylindrische, prismatische oder Pouch-Bag-Zellen. Ein Batteriestack kann aus nur einer Zellenart aufgebaut sein oder verschiedene Arten kombinieren.
Besonders bevorzugt ist der Batteriestack aus prismatischen Zellen mit Aluminiumkörpern aufgebaut. Die Batterieelektronik steuert und überwacht die Ent-/Aufladung der Zellen. In diesem Zusammenhang übernimmt die Batterieelektronik Funktionen sowie umfassend aber nicht ausschließend: Temperaturüberwachung, Spannungsüberwachung, Strommanagement und die Berechnung des Ladezustands. Zudem kommuniziert die Batterieelektronik mit dem Fahrzeug bzw. dem Ladegerät sowie mit den Stacks. Außerdem kann die Batterieelektronik Sicherheitsfunktionen wie beispielsweise eine Stromabschaltung auslösen.
In einer bevorzugten Weiterbildung des Batterietrogs weist das mindestens eine schwingungsdämpfende Element einen Gummi-Metall-Puffer auf. Gummi-Metall-Puffer sind Standardteile, welche sowohl horizontal, als auch vertikal dämpfen können. Besonders bevorzugt haben die Gummi-Metall-Puffer einen zylindrischen Pufferkörper, bestehend aus einem Elastomer-Material, bevorzugt Gummi und weisen eine Metallplatte an der Stirnseite auf.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Batterie eine Lithium-Ionen-Batterie. Lithium-Ionen-Batterien sind besonders empfindlich gegen Schwing- und Stoßbelastungen. Deshalb ist bei Lithium-Ionen-Batterien eine dynamische Lagerung von besonderer Bedeutung. Insbesondere wenn die Lithium-Ionen-Batterien aus einzelnen Zellen aufgebaut ist, können sowohl die einzelnen Zellen, als auch die regulierende Batterieelektronik durch Schwingungen und Oszillationen beschädigt werden. Die Zellen weisen oft eine dünne Außenfolie aus Aluminium auf, welche empfindlich gegenüber mechanischen Beschädigungen ist. So kann es bei Beschädigungen an der Außenfolie einer Zelle zum Freisetzen von Gasen und zu einem Aufblähen oder sogar Platzen der Zelle kommen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Batterieelektronik zwischen Batteriestack und Batteriedeckel angeordnet. Ausgehend davon, dass sich der Deckel oben befindet, ist somit die Batterieelektronik oberhalb des Batteriestacks angeordnet. Besonders bevorzugt befindet sich das mindestens eine schwingungsdämpfende Element zwischen dem Batteriedeckel und der Batterieelektronik. Bei geschlossenem Deckel wird das schwingungsdämpfende Element gegen die Batterieelektronik gedrückt und somit vorgespannt.
In einer bevorzugten Weiterbildung befindet sich das mindestens eine schwingungsdämpfende Element zwischen Batterieelektronik und Batteriestack. Bei geschlossenem Deckel wird Druck auf die Batterieelektronik ausgeübt und somit das mindestens eine schwingungsdämpfende Elemente zwischen Batterieelektronik und Batteriestack elastisch verformt und vorspannt. Diese Konfiguration entkoppelt die Schwingungen der Batterieelemente voneinander. Besonders bevorzugt sind zusätzliche schwingungsdämpfende Elemente zwischen den Batterieelementen und dem Batterietrog angeordnet. Die Verkabelung der Batterieelemente erfolgt bevorzugt mit biegsamen Arbeitsleitungen, deren Querschnitt rund oder rechteckig seinen kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform hat die Batterie mindestens ein zweiteiliges Batteriegehäuse. In einem ersten Batteriegehäuse befindet sich die Batterieelektronik und in einem zweiten Batteriegehäuse der Batteriestack. Es ist auch möglich, den Batteriestack in mehreren Gehäusen unterzubringen. Die Batteriegehäuse sind bevorzugt elektrisch miteinander verbunden. In einer anderen Weiterbildung ist die Batterie in einem einteiligen Gehäuse untergebracht, so dass Batterieelektronik und Batteriestack innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist der Batteriestack eine Vielzahl von Batterieelementen auf, die besonders bevorzugt jeweils aus einer Vielzahl von Zellen besteht. Die Batterieelemente sind elektrisch miteinander verbunden.
In einer anderen bevorzugten Weiterbildung befindet sich das mindestens eine schwingungsdämpfende Element zwischen Batteriestack und Batterietrog. Bei geschlossenem Deckel wird Druck auf die Batterieelektronik ausgeübt, welche den darunterliegenden Batteriestack belastet und die schwingungsdämpfenden Elemente zwischen Batteriestack und Batterietrog elastisch verformt und somit vorspannt.
Besonders bevorzugt ist das mindestens eine schwingungsdämpfende Element zwischen Batteriedeckel und Batterieelektronik angeordnet sowie ein weiteres schwingungsdämpfendes Element unterhalb des Batterietrogs.
Die 1 bis 5 zeigen den schematischen Aufbau verschiedener Ausführungsbeispiele.

1 zeigt einen Batterietrog 1, in dem sich eine Batterie 2, umfassend eine Batterieelektronik 3 und einem Batteriestack 4 befindet. Der Batteriedeckel 5 ist im geschlossen Zustand und komprimiert so die abgebildeten Gummi-Metall-Puffer 6, welche sich zwischen Batterieelektronik 3 und Batteriedeckel 5 befinden. Die komprimierten Gummi-Metall-Puffer 6 werden so vorgespannt.
2 zeigt wieder einen Batterietrog 1 mit verschlossenem Batteriedeckel 5. Die Batterie 2 besteht aus einer Batterieelektronik 3 und einem Batteriestack 4, welche jeweils ein eigenes Gehäuse aufweisen. Die schwingungsdämpfenden Elemente, hier als Gummi-Metall-Puffer 6 ausgebildet, befinden sich sowohl zwischen der Batterieelektronik 3 und dem Batteriestack 4 als auch zwischen der Batterieelektronik 3 und dem Batteriedeckel 5. Die Gummi-Metall-Puffer 6 werden durch den verschlossenen Batteriedeckel 5 vorgespannt.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Anordnung der schwingungsdämpfenden Elemente 6. In 3 befinden sich die Gummi-Metall-Puffer 6 sowohl unterhalb des Batteriestacks 4, zwischen Batterietrog 1 und Batteriestack 4, als auch oberhalb der Batterieelektronik 3, zwischen Batterieelektronik 3 und Batteriedeckel 5. Auch hier werden die Gummi-Metall-Puffer 6 durch den geschlossenen Batteriedeckel 5 vorgespannt.
4 zeigt eine Anordnung, bei der die Gummi-Metall-Puffer 6 zwischen Batteriestack 4 und Batterietrog 1 angeordnet sind. Auch hier werden die Gummi-Metall-Puffer 6 durch Verschließen des Batteriedeckels 5 vorgespannt.
5 zeigt ebenfalls einen geschlossenen Batterietrog 1, in dem sich eine Batterie 2 befindet. Die Batterie 2 wird durch Gummi-Metall-Puffer 6 gedämpft, welche sich zwischen Batterieelektronik 3 und geschlossenem Batteriedeckel 5 befinden. Zusätzlich befinden sich unterhalb des Batterietrogs 1 weitere Gummi-Metall-Puffer 6.

Claims

Batterietrog (1) zur Lagerung einer Batterie (2), der einen verschließbaren Batteriedeckel (5) aufweist und die Batterie (2) bestehend aus einer Batterieelektronik (3) und mindestens einem Batteriestack (4) aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein schwingungsdämpfendes Element vorgesehen ist, das bei geschlossenem Batteriedeckel (5) die Batterie (2) in dem Batterietrog (1) in eine vorbestimmte Lagerposition vorspannt.
Batterietrog (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine schwingungsdämpfende Element mindestens einen Gummi-Metall-Puffer (6) aufweist.
Batterietrog (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (2) eine Lithium-Ionen-Batterie ist.
Batterietrog (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieelektronik (3) zwischen Batteriestack (4) und Batteriedeckel (5) angeordnet ist.
Batterietrog (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine schwingungsdämpfende Element zwischen Batteriedeckel (5) und Batterieelektronik (3) angeordnet ist.
Batterietrog (1) gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine schwingungsdämpfende Element zwischen Batterieelektronik (3) und Batteriestack (4) angeordnet ist.
Batterietrog (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (2) ein mindestens zweiteiliges Batteriegehäuse besitzt, von denen ein erstes für die Batterieelektronik (3) und ein zweites für den Batteriestack (4) vorgesehen ist.
Batterietrog (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (2) ein einteiliges Gehäuse aufweist.
Batterietrog (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Batteriestack (4) eine Vielzahl von Batterieelementen aufweist, die elektrisch miteinander zusammengeschaltet sind.
Batterietrog (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schwingungsdämpfenden Elemente zwischen Batteriestack (4) und Batterietrog (1) angeordnet sind.
Batterietrog (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schwingungsdämpfenden Elemente zwischen Batteriedeckel (5) und Batterieelektronik (3) sowie unterhalb des Batterietrogs (1) angeordnet sind.
Batterietrog gemäß einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Gummi-Metall-Puffer einen zylindrischen Pufferkörper aufweist, auf dessen Stirnseite eine Metallplatte angeordnet ist.