DE102021116438A1

DE102021116438A1 - System zum Handling von Batterien

Info

Publication number: DE102021116438A1
Application number: DE102021116438.9A
Authority: DE
Inventors: Eckhard Laible
Original assignee: MTS Maschinenbau GmbH
Current assignee: MTS Maschinenbau GmbH
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2021-06-25
Publication date: 2022-12-29

Abstract

Bei einem System zum Handling von Batterien, die in Boxen (P) gelagert und/oder transportiert werden, sollen die Batterien nach ihrer Herstellung in die Box (P) eingesetzt, in der Box (P) zu einem Verwender transportiert und dort in einen Ladungsträger (14) eingesetzt werden, die Box (P) in dem Ladungsträger (14) wieder mit verbrauchten Batterien gefüllt und danach die Batterien in der Box (P) zum Recycling, Entsorgen oder einer Zweitanwendung transportiert werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Handling von Batterien, die in Boxen gelagert und/oder transportiert werden, sowie einen entsprechenden Ladungsträger und entsprechende Lager- und/oder Transportboxen.
Stand der Technik
Batterien werden zukünftig beim Umstellen auf die E-Mobilität eine erheblich grössere Rolle spielen, als bisher. Die wirkungsvollsten Batterien, die im Augenblick auf dem Markt zu finden sind, dürften die sogenannten Lithium-Ionen-Batterien sein, welche aber nicht einfach zu handeln sind. Von den Lithium-Ionen-Batterien, gehen konkrete Gefahren aus, nämlich beispielsweise das Austreten von Gas und Flüssigelektrolyten, Kurzschluss, Brand bzw. Explosion. Deshalb muss sowohl der Lagerung als auch dem Transport von derartigen Batterien erhebliche Aufmerksamkeit geschenkt werden.
Für Lager- und/oder Transportboxen sind bereits unterschiedliche Möglichkeiten im Stand der Technik beschrieben. Beispielwiese zeigt die DE 200 13 134 U1 einen Transport- und Lagerbehälter für Gefahrgut, z.B. elektronische und elektromechanische Baugruppen, wobei ein vollständig umschliessender Behälter in Verbundbauweise aus einem Stützmaterial bestehen kann. Als Stützmaterial wird beispielsweise Karton, der von beiden Seiten mit mehreren Lagen harzdurchsetzten Glasfaser-, Naturfaser- oder technischem Fasergewebe kaschiert ist, verwendet.
Die DE 10 2012 023 433 A1 zeigt einen Transport- und Lagerbehälter mit zwei ineinander gesetzten Behältern und zwei unterschiedlichen isolierenden Mitteln.
Aus der DE 20 2013 010 308 A1 ist eine Lager- und Transporteinrichtung für Batterien mit einer Brandgasbindungseinrichtung bekannt. Diese Brandgasbindungseinrichtung kann z.B. eine Heissschaumlöscheinrichtung sein, dabei ist eine Sensorik und Elektronik in Wirkverbindung mit dieser Brandgasbindungseinrichtung vorgesehen.
Die EP 3 447 821 zeigt einen Transportbehälter für Batterien mit Decken- und Wandelementen, die durch Pappelemente mit einer den Aufnahmeraum unmittelbar oder mittelbar begrenzenden Pappoberfläche bilden.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gesamtes System für das Handling von Batterien vorzusehen und insbesondere auch besonders sicher ausgestaltete Lager- und/oder Transportboxen für diese Batterien.
Lösung der Aufgabe
Zur Lösung der Aufgabe führt zum einen, dass die Batterien nach ihrer Herstellung in die Boxen eingesetzt, in der Box zu einem Verwender transportiert und dort in einen Grundrahmen eingesetzt werden, die Box in dem Grundrahmen wieder mit verbrauchten Batterien gefüllt und danach die Batterien in der Box zum Recycling, Entsorgen oder einen Zweitanwendung transportiert werden.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, beliebigen Kunden, wie beispielsweise Autohersteller, Werkstätten und Recyclern eine Logistik anzubieten, die ihnen das Handling von Batterien wesentlich erleichtert. Bereits im Herstellungswerk werden die Batterien in entsprechende Boxen eingesetzt und darin sicher gelagert. Nach Abruf werden dann diese Boxen zu dem Kunden transportiert und dort in einen vorhandenen erfindungsgemässen Ladungsträger eingesetzt. Bevorzugt verbleibt dieser Ladungsträger immer beim Kunden, wobei er im Rahmen der vorliegenden Erfindung Begrenzungsmittel beinhaltet, die an die entsprechende Box angepasst werden können. Der Ladungsträger ist auch so ausgestaltet, dass beispielsweise beschädigte Begrenzungselemente oder gar beschädigte Längs- bzw. Querstege, an denen sich die Begrenzungselemente befinden, ausgetauscht und versetzt werden können, ohne dass der eigentliche Grundrahmen von seinem vorgesehenen Platz entfernt werden muss. Auf diese Weise ist der Platz für die Batterien sowohl dem Kunden als auch dem Lieferanten bekannt, so dass bei Zulieferung und Abfuhr Zeit gespart werden kann. Da die Box, wie später noch ausgeführt wird, hermetisch verschlossen ist, besteht die Möglichkeit der Lagerung im Freien oder unter einem Schleppdach, welches entsprechend ausgeführt ist.
Eine leere Box verbleibt bevorzugt beim Kunden in dem Ladungsträger und soll wieder mit defekten Batterien oder insbesondere suspekten Batterien aufgefüllt werden. Unter suspekten Batterien werden Batterien verstanden, die möglicherweise einen Fehler aufweisen und deshalb vom Kunden nicht weiter verwendet werden können.
Ist die Box wieder mit Batterien gefüllt, wird sie verschlossen und von einem Abholservice einer weiteren Verwendung zugeführt. Suspekte Batterien können beispielsweise zurück zum Hersteller gebracht werden, wo sie getestet und ggf. repariert werden. Defekte oder nicht mehr verwendbare Batterien werden in der Regel einem Recycling zugeführt. Intakte, benutzte, aber beispielweise nicht mehr benötigte Batterien, können bevorzugt einer Zweitanwendung auf einem Zweitmarkt zugeführt werden. Es ist daran gedacht, dass derartige Batterien, die noch verwendbar, aber beispielsweise ausserhalb der Garantiefrist liegen oder deren Verwendungsdatum überschritten ist, privaten Haushalten zur Verfügung gestellt werden, damit diese ihre elektrischen Aggregate betreiben können. In diesem Fall ist auch daran gedacht, dass eine Box mit all ihrer später beschriebenen Überwachungstechnik in einer kleineren Dimensionierung für die Lagerung von Batteriemodulen oder ganzen Batterien im Hausbereich vorgesehen wird.
Ein besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung richtet sich natürlich auf die Ausgestaltung der Box, sprich der Lager- und/oder Transportbox. Zum einen ist hier die Ausgestaltung der Wände der Box äusserst wichtig. Gemäss der vorliegenden Erfindung sollen die Wände, und zwar sowohl die Seitenwände, als auch der Boden und der Deckel, zweischalig ausgebildet sein, wobei die Innenschale bevorzugt aus Edelstahl besteht. Da zwischen innerer Schale und äusserer Schale bevorzugt ein Dämmmaterial angeordnet ist, kann die äussere Schale aus einem beliebigen Material, das allerdings eine genügende Festigkeit und Steifigkeit aufweisen muss, gefertigt sein.
Für das Dämmmaterial liegen im Rahmen der Erfindung vor allem Materialien aus Aluminiumoxid, insbesondere Schamotte und entsprechende Steine. Denkbar sind auch Steinwolle oder ähnliche Produkte, Silizium und Siliziumschäume.
Bevorzugt werden aber vor allem auch Papierrollen und -platten bzw. Hartpapierplatten und Plattenverbunde, die eine besondere Abschirmung vor elektronischen magnetischen Feldern bieten. Reine Hartpapierplatten führen zu einer höheren elektrischen Isolation.
Denkbar sind auch metallische Sandwich-Platten mit einer aktiven Kühlung und/oder mit Vakuum. Gleichfalls denkbar sind metallische Schäume für eine höhere Festigkeit. Sie führen vor allem zu einer höheren Crashfestigkeit.
Glaswolle scheint geeignet für geringer Brandtemperaturen.
In der erfindungsgemässen Box soll auch eine eigene Löscheinrichtung integriert sein, mit der ein ausbrechendes Feuer gelöscht werden kann. Hierzu ist dann vorgesehen, dass eine entsprechende Flüssigkeit durch die Schrägstellung des Bodens zu einer Ecke hin abfliessen kann. Selbstverständlich kann aufgrund dessen auch eine Elektrolytflüssigkeit oder sonstige Flüssigkeit aus der Batterie, aus der sie unbeabsichtigter Weise austritt, gesammelt und abgeleitet werden. Optional können an der Box auch Schlauchkupplungen für die Flutung der Box mit Wasser oder einem anderen Löschmedium vorgesehen sein.
Des weiteren besteht bei einer hermetisch abgeschlossenen Box die Gefahr eines Überdrucks in dieser Box infolge von Gasentwicklung durch die Batterien, insbesondere durch defekte Batterien, was eine Explosionsgefahr wesentlich erhöht. Gemäss der vorliegenden Erfindung soll hier ein Überdruckventil vorgesehen werden, über welches ein Überdruck abgeleitet werden kann. Wie dieses Überdruckventil ausgestaltet ist, dürfte von untergeordneter Bedeutung sein. Hierzu sind viele Möglichkeiten denkbar und sollen von der Erfindung umfasst sein.
Ein wesentliches Augenmerk der vorliegenden Erfindung ist auf eine Überwachung derartiger Boxen gerichtet, so dass in bzw. an diesen Boxen entsprechende Einrichtungen und insbesondere Sensoren vorgesehen werden.
Diese Überwachungseinrichtung soll vor allem auch nicht nur stationäre Boxen zugeordnet werden, sondern vor allem auch Boxen, die transportiert werden. Hier soll der Fahrer die Möglichkeit erhalten, Änderungen bei den Boxen, die er transportiert, rechtzeitig zu erkennen.
Zu den entsprechenden wertvollen und wichtigen Überwachungseinrichtungen gehören Thermosensoren, die sowohl im Inneren der Box als auch zwischen Wanne und Isolation und auch aussen vorgesehen werden. Hierzu zählen auch Wärmebildkameras, welche die Box über einen längeren Zeitraum beobachten können.
Des weiteren gehört zu einer optimalen Überwachung neben der Temperatur auch die in den Batterien vorhandene Spannung bzw. Restspannung und die Weitergabe der Überwachungsergebnisse mittels WiFi an Laptops, Apps oder dergleichen. Auch ist an eine GPS Anbindung gedacht.
Figurenliste
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:

1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Lager- und/oder Transportbox für Batterien;
2 eine perspektivische Ansicht der Lager- und/oder Transportbox gemäss 1 in Öffnungslage;
3 eine perspektivische Ansicht auf einen Deckel der Lager- und/oder Transportbox gemäss 1;
4 eine Unteransicht des Deckels gemäss 3;
5 einen vergrössert dargestellten Schnitt durch eine Seitenwand der Lager- und/oder Transportbox gemäss 1;
6 einen verkleinert dargestellten Längsschnitt durch die Lager- und/oder Transportbox gemäss 1;
7 einen verkleinert dargestellten Querschnitt durch die Lager- und/oder Transportbox gemäss 1;
8 eine perspektivische Ansicht auf einen erfindungsgemässen Ladungsträger zur Aufnahme einer Lager- und/oder Transportbox für Batterien.

Ausführungsbeispiel
Gemäss 1 weist eine erfindungsgemässe Lager- und/oder Transportbox P einen Behälter 1 auf, der mit einem Deckel 2 verschlossen werden kann. Gemäss 2 wird der Behälter 1 durch einen Boden 3 und umlaufende Seitenwände 4 gebildet. Über dem Boden 3 befinden sich Querstege 5, welche der Lagerung von nicht näher gezeigten Batterien im Abstand zum Boden 3 dienen.
Der Deckel 2 weist etwa mittig eine Einrichtung zum Entlassen eines Überdrucks auf, welche der Einfachheit halber als Überdruckventil 6 bezeichnet wird. Eine entsprechende Öffnung 7 ist in 4 angedeutet. Wird der Deckel 2 auf den Behälter 1 aufgesetzt, entsteht ein allseits geschlossener und abgedichteter Aufnahmeraum 8 zur Aufnahme der Batterien.
Bevorzugt sind sämtliche Wandteile der Lager- und/oder Transportbox P, d.h., Deckel, Boden und Seitenwände, zweischalig ausgebildet, wie dies in 5 angedeutet ist. Eine innere Schale 9 wird aus einer Edelstahlwand gebildet, eine äussere Schale 10 kann aus einem beliebigen Material, insbesondere einem Metall, geformt sein. Zwischen der inneren Schale 9 und der äusseren Schale 10 befindet sich eine Dämmschicht 11, die im gezeigten Ausführungsbeispiel aus halbschalenartigen Papprollen 12 besteht, wie dies in der EP 3 447 821 A1 beschrieben ist.
Gemäss den 6 und 7 ist erkennbar, dass der Boden 3 sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung geneigt ausgebildet ist, so dass eine Flüssigkeit durch einen Abfluss 13 in einer Ecke des Behälters 1 abfliessen kann.
Eine derartig beschriebene Lager- und/oder Transportbox P kann in einen Ladungsträger 14 eingesetzt werden, wie er in 8 dargestellt ist. Hierzu weist der Ladungsträger 14 einen Grundrahmen 15 mit Eckbegrenzungen 16 auf. Auf dem Grundrahmen 15 befindet sich eine Mehrzahl von Längsstegen 17 und Querstegen 18, die bevorzugt austauschbar sind. Sie weisen Bohrungen 19 als eine Möglichkeit für die Festlegung von Begrenzungselementen 20.1 bis 20.3 auf. Je nach Ausgestaltung der Lager- und/oder Transportbox P können diese Begrenzungselemente 20.1 bis 20.3 entlang den Längsstegen 17 und den Querstegen 18 versetzt werden.
Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:

Beliebige Batterien werden in die erfindungsgemässe Lager- und/oder Transportbox P eingesetzt und gestapelt. Dabei ruhen sie auf den Querstegen 5 und werden zusätzlich noch durch entsprechende Fixiermittel, wie beispielsweise Zurrgurte, festgelegt.

Nach dem Befüllen des Aufnahmeraums 8 wird der Behälter 1 durch den Deckel 2 verschlossen. Die Batterien sind hermetisch, insbesondere durch den zweischaligen Aufbau und das sich dazwischen befindliche Dämmmaterial in dem Boden, der Decke und den Seitenwänden, nach aussen abgeschirmt.
Auf diese Weise werden die Batterien transportiert und gelagert, wozu der Ladungsträger 14 an diversen notwendigen Orten vorgesehen ist. Wird eine entsprechende Lager- und/oder Transportbox P dorthin transportiert, werden die Begrenzungselemente 20.1 bis 20.3 auf die Aussenmasse der Lager- und/oder Transportbox P ausgerichtet und die Box P in den Ladungsträger 14 eingesetzt. Dies geschieht jeweils mit einem entsprechenden Handlinggerät, wie beispielsweise einem Kran, Roboter od. dgl..
Obwohl nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel/e der Erfindung beschrieben und dargestellt wurde, ist es offensichtlich, dass der Fachmann zahlreiche Modifikationen hinzufügen kann, ohne Wesen und Umfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Behälter
2: Deckel
3: Boden
4: Seitenwand
5: Quersteg
6: Überdruckventil
7: Öffnung
8: Aufnahmeraum
9: innere Schale
10: äußere Schale
11: Dämmschicht
12: Papprolle
13: Abfluss
14: Ladungsträger
15: Grundrahmen
16: Eckbegrenzung
17: Länssteg
18: Quersteg
19: Bohrung
20: Begrenzungselement
P: Lager- und/oder Transportbox

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 20013134 U1 [0003]
DE 102012023433 A1 [0004]
DE 202013010308 A1 [0005]
EP 3447821 [0006]
EP 3447821 A1 [0026]

Claims

System zum Handling von Batterien, die in Boxen (P) gelagert und/oder transportiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterien nach ihrer Herstellung in die Box (P) eingesetzt, in der Box (P) zu einem Verwender transportiert und dort in einen Ladungsträger (14) eingesetzt werden, die Box (P) in dem Ladungsträger (14) wieder mit verbrauchten Batterien gefüllt und danach die Batterien in der Box (P) zum Recycling, Entsorgen oder einer Zweitanwendung transportiert werden.
Ladungsträger (14) zur Aufnahme einer Lager- und/oder Transportbox (P) für Batterien mit einem Grundrahmen (15) zum Abstützen dieser Lager- und/oder Transportbox (P), dadurch gekennzeichnet, dass der Grundrahmen (15) Begrenzungselemente (20) aufweist, die unterschiedlichen Außenmaßen der Lager- und/oder Transportbox (P) auf dem Grundrahmen (15) anpassbar sind.
Lager- und/oder Transportbox (P) für Batterien mit einem Boden (3) und Seitenwänden (4) sowie einem Deckel (2), die zusammen einen Aufnahmeraum (8) für die Batterien ausbilden, wobei zumindest die Seitenwände (4), gegebenenfalls aber auch der Boden (3) und der Deckel (2) zweischalig mit einer dazwischen angeordneten Dämmschicht (11) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmschicht (11) aus - Dämmmaterialien mit AL₂O₃, z.B. Schamotte Steine - Steinwolle oder ähnliche Produkte - Silizium-Schäumen oder aus einer Mischung von diesen Stoffen besteht.
Lager- und/oder Transportbox (P) für Batterien mit einem Boden (3) und Seitenwänden (4) sowie einem Deckel (2), die zusammen einen Aufnahmeraum (8) für die Batterien ausbilden, wobei zumindest die Seitenwände (4), gegebenenfalls aber auch der Boden (3) und der Deckel (2) zweischalig mit einer dazwischen angeordneten Dämmschicht (11) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmschicht aus - Papierrollen und/oder -platten - Hartpapierplatten/St37 Platten Verbund - Glaswolle - reinen Hartpapierplatten oder aus einer Mischung von diesen Stoffen besteht.
Lager- und/oder Transportbox (P) für Batterien mit einem Boden (3) und Seitenwänden (4) sowie einem Deckel (2), die zusammen einen Aufnahmeraum (8) für die Batterien ausbilden, wobei zumindest die Seitenwände (4), gegebenenfalls aber auch der Boden (3) und der Deckel (2) zweischalig mit einer dazwischen angeordneten Dämmschicht (11) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmschicht aus - metallischen Sandwich-Platten mit aktiver Kühlung und oder Vakuum - metallischen Schäume - einem Metallgehäuse mit Vakuum im inneren oder alternativen Füllmaterialien oder aus einer Mischung von diesen Stoffen besteht.
Lager- und/oder Transportbox nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine innere Schale (9) eine Edelstahlwanne ist.
Lager- und/oder Transportbox (P) für Batterien mit einem Boden (3) und Seitenwänden (4) sowie einem Deckel (2), die zusammen einen Aufnahmeraum (8) für die Batterien ausbilden, wobei zumindest die Seitenwände (4), gegebenenfalls aber auch der Boden (3) und der Deckel (2) zweischalig mit einer dazwischen angeordneten Dämmschicht (11) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (8) eine Überdrucksicherung (6) aufweist.
Lager- und/oder Transportbox (P) für Batterien mit einem Boden (3) und Seitenwänden (4) sowie einem Deckel (2), die zusammen einen Aufnahmeraum (8) für die Batterien ausbilden, wobei zumindest die Seitenwände (4), gegebenenfalls aber auch der Boden (3) und der Deckel (2) zweischalig mit einer dazwischen angeordneten Dämmschicht (11) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (8) eine Löscheinrichtung aufweist.
Lager- und/oder Transportbox (P) für Batterien mit einem Boden (3)und Seitenwänden (4) sowie einem Deckel (2), die zusammen einen Aufnahmeraum (8) für die Batterien ausbilden, wobei zumindest die Seitenwände (4), gegebenenfalls aber auch der Boden (3) und der Deckel (2) zweischalig mit einer dazwischen angeordneten Dämmschicht (11) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (3) gegenüber der Waagrechten schräg gestellt ist.
Lager- und/oder Transportbox (P) für Batterien mit einem Boden (3) und Seitenwänden (4) sowie einem Deckel (2), die zusammen einen Aufnahmeraum (8) für die Batterien ausbilden, wobei zumindest die Seitenwände (4), gegebenenfalls aber auch der Boden (3) und der Deckel (2) zweischalig mit einer dazwischen angeordneten Dämmschicht (11) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass den Batterien eine Überwachungseinrichtung zugeordnet ist.
Lager- und/oder Transportbox nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Temperatur und Spannung der Batterien überwacht und dem Fahrer angezeigt werden.
Lager- und/oder Transportbox nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem Aufnahmeraum Thermosensoren zugeordnet sind.
Lager- und/oder Transportbox nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Thermosensoren im Innenraum, zwischen einer Innenschale (9) und der Dämmschicht (11) und außen und/oder über der Box (P) angeordnet sind.
Lager- und/oder Transportbox nach wenigstens einem der Ansprüche 10 -13, dadurch gekennzeichnet, dass der Box (P) zumindest eine Wärmebildkamera zugeordnet ist.