DE202021100442U1 - Accumulator system - Google Patents
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Abstract
Akkumulatorsystem mit einem eine Mehrzahl von Lithium-Ionen-Zellen (38) aufweisenden Akkumulatormodul (12), einem gegenüber der Umgebungsatmosphäre (18) luftdicht verschließbaren Schrank (2), der ein Staufach (11) zur Aufnahme des Akkumulatormoduls (12) aufweist, und einem Luftverteilraum (28) an den einerseits das Staufach (11) und andererseits ein Klimagerät (17) strömungstechnisch angeschlossen sind, wobei das Akkumulatormodul (12) ein Modulgehäuse (19) aufweist, wobei das Modulgehäuse (19) eine Lufteintrittsöffnung (25) und eine Luftaustrittsöffnung (26) aufweist, wobei die Lufteintrittsöffnung (25) und die Luftaustrittsöffnung (26) mit einem Ventilator (27) strömungstechnisch zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftaustrittsöffnungen (26) der Akkumulatormodule (12) in einen gemeinsamen Abluftraum (42) münden, der an einen in die Umgebungsatmosphäre (18) mündenden Abluftkanal (43) strömungstechnisch angeschlossen ist, wobei der Abluftkanal (42) zumindest abschnittsweise von einer mit Brandschutzmittel befüllten Einhausung bereitgestellt ist.. Battery system with a battery module (12) having a plurality of lithium-ion cells (38), a cabinet (2) which can be hermetically sealed from the ambient atmosphere (18) and has a storage compartment (11) for receiving the battery module (12), and an air distribution space (28) to which on the one hand the storage compartment (11) and on the other hand an air conditioner (17) are fluidically connected, the accumulator module (12) having a module housing (19), the module housing (19) having an air inlet opening (25) and a Air outlet opening (26), the air inlet opening (25) and the air outlet opening (26) interacting with a fan (27) in terms of flow technology, characterized in that the air outlet openings (26) of the accumulator modules (12) open into a common exhaust air space (42), which is fluidically connected to an exhaust air duct (43) opening into the ambient atmosphere (18), the exhaust air duct (42) at least in sections e is provided by an enclosure filled with fire protection agent ..
Description
Die Erfindung betrifft ein Akkumulatorsystem mit einem eine Mehrzahl von Lithium-Ionen-Zellen aufweisenden Akkumulatormodul, einem gegenüber der Umgebungsatmosphäre fluiddicht verschießbaren Schrank, der ein Staufach zur Aufnahme des Akkumulatormoduls aufweist, und einem Luftverteilraum an den einerseits das Staufach und andererseits ein Klimagerät strömungstechnisch angeschlossen sind, wobei das Akkumulatormodul ein Modulgehäuse aufweist, wobei das Modulgehäuse eine Lufteintrittsöffnung und eine Luftaustrittsöffnung aufweist, wobei die Lufteintrittsöffnung und die Luftaustrittsöffnung mit einem Ventilator strömungstechnisch zusammenwirken.The invention relates to a battery system with a battery module having a plurality of lithium-ion cells, a closet that can be closed in a fluid-tight manner with respect to the ambient atmosphere and which has a storage compartment for accommodating the battery module, and an air distribution space to which on the one hand the storage compartment and on the other hand an air conditioner are fluidically connected , the accumulator module having a module housing, the module housing having an air inlet opening and an air outlet opening, the air inlet opening and the air outlet opening interacting with a fan in terms of flow technology.
Lithium-Ionen-Zellen aufweisende Akkumulatormodule im Allgemeinen sowie Batteriespeichersysteme auf Basis solcher Akkumulatormodule im Speziellen sind aus dem Stand der Technik an sich gut bekannt, weshalb es eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises an dieser Stelle nicht bedarf.Accumulator modules having lithium-ion cells in general and battery storage systems based on such accumulator modules in particular are well known per se from the prior art, which is why separate documentary evidence is not required at this point.
Im bestimmungsgemäßen Betriebsfall ist die Lebensdauer eines Lithium-Ionen-Akkumulatormoduls sehr stark abhängig von der Einhaltung einer optimierten Betriebstemperatur. Temperaturen unterhalb von 10°C sowie oberhalb von 30°C haben einen negativen Einfluss auf die Eigenschaften der Akkumulatormodule beziehungsweise deren Zellen. Ein Betrieb der Akkumulatormodule außerhalb des optimalen Zellbetriebsfensters führt zu einer beschleunigten Alterung und somit zu einem Kapazitätsverlust der Zellen über die Zeit.In normal operation, the service life of a lithium-ion battery module is very much dependent on maintaining an optimized operating temperature. Temperatures below 10 ° C and above 30 ° C have a negative influence on the properties of the battery modules or their cells. Operating the battery modules outside the optimal cell operating window leads to accelerated aging and thus to a loss of capacity of the cells over time.
Im Systemverbund werden die Lithium-Ionen-Module zur Erzielung einer höheren Systemspannung mehrfach in Reihe geschaltet. Die gesamte Kapazität sowie die Lebensdauer des Systems sind in diesem Fall abhängig von der einzelnen und schwächsten Zelle. Um einen optimierten Systembetrieb zu ermöglichen, ist es deshalb gewünscht, nicht nur einzelne Zellen, sondern sämtliche Zellen des Systems innerhalb des optimierten Temperaturfensters zu betreiben.In the system network, the lithium-ion modules are connected several times in series to achieve a higher system voltage. In this case, the total capacity and the service life of the system depend on the individual and weakest cell. In order to enable optimized system operation, it is therefore desirable not only to operate individual cells, but also to operate all cells of the system within the optimized temperature window.
Aus dem Stand der Technik ist gemäß der
Aus der
Aus der
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Akkumulatorsystem der eingangs genannten Art vorzuschlagen, das es konstruktiv ermöglicht, eine Alterung der Zellen und damit einen Kapazitätsverlust durch einen Zellenbetrieb innerhalb eines vorgebbaren Temperaturfensters zu vermeiden.It is the object of the invention to propose an accumulator system of the type mentioned at the beginning, which structurally makes it possible to avoid aging of the cells and thus a loss of capacity due to cell operation within a predeterminable temperature window.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung vorgeschlagen ein Akkumulatorsystem der eingangs genannten Art, das sich dadurch auszeichnet, dass die Luftaustrittsöffnungen der Akkumulatormodule in einen gemeinsamen Abluftraum münden, der an einen in die Umgebungsatmosphäre mündenden Abluftkanal strömungstechnisch angeschlossen ist, wobei der Abluftkanal zumindest abschnittsweise von einer mit Brandschutzmittel befüllten Einhausung bereitgestellt ist.To solve this problem, the invention proposes an accumulator system of the type mentioned at the beginning, which is characterized in that the air outlet openings of the accumulator modules open into a common exhaust air space which is fluidically connected to an exhaust air channel opening into the ambient atmosphere, the exhaust air channel at least in sections from a housing filled with fire retardant is provided.
Das Akkumulatorsystem nach der Erfindung verfügt über ein, vorzugsweise mehrere Akkumulatormodule und einen Schrank. Letzterer dient im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall der Aufnahme des Akkumulatormoduls, zu welchem Zweck der Schrank ein Staufach aufweist. Von diesem Staufach ist das Akkumulatormodul im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall aufgenommen.The accumulator system according to the invention has one, preferably several accumulator modules and a cabinet. In the intended use, the latter serves to accommodate the accumulator module, for which purpose the cabinet has a storage compartment. The accumulator module is accommodated in this storage compartment in the intended use.
Das Akkumulatorsystem verfügt des Weiteren über ein Klimagerät. Dieses dient im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall der Beschickung des Akkumulatormoduls mit vortemperierter Luft. Dies ermöglicht eine Kühlung oder Erwärmung des Akkumulatormoduls, je nach gewünschter Betriebstemperatur. Es ist insoweit möglich, eine für das Akkumulatormodul optimierte Betriebstemperatur zu wählen und innerhalb eines vorgebbaren Temperaturfensters zu halten. Für die Lebensdauer und die gesamte Kapazität negative Temperaturschwankungen können so in vorteilhafter Weise vermieden werden.The accumulator system also has an air conditioner. When used as intended, this serves to charge the accumulator module with pre-tempered air. This enables the battery module to be cooled or heated, depending on the desired operating temperature. In this respect, it is possible to select an operating temperature that is optimized for the accumulator module and to keep it within a predeterminable temperature window. Negative for service life and overall capacity Temperature fluctuations can thus be avoided in an advantageous manner.
Um eine homogene Luftbeaufschlagung sämtlicher Zellen und/oder Akkumulatormodule mit vortemperierter Luft zu ermöglichen, verfügt das Akkumulatorsystem zudem über einen Luftverteilraum. An diesen sind einerseits das Staufach und andererseits das Klimagerät strömungstechnisch angeschlossen. Im Betriebsfall wird also vom Klimagerät vortemperierte Luft in den Luftverteilraum eingebracht. Hier findet eine homogene Verteilung der vortemperierten Luft statt, und zwar auf sämtliche vom Schrank beherbergte Akkumulatorzellen. Es ist so eine Gleichtemperierung aller Zellen erreicht, womit die Lebensdauer und/oder die Gesamtkapazität des Systems nicht durch eine durch Unterkühlung oder Überhitzung geschwächte Zelle negativ beeinflusst ist.In order to enable a homogeneous application of air to all cells and / or accumulator modules with pre-tempered air, the accumulator system also has an air distribution space. On the one hand the storage compartment and on the other hand the air conditioner are fluidically connected to these. During operation, the air conditioner introduces pre-tempered air into the air distribution space. This is where the pre-tempered air is distributed homogeneously to all of the accumulator cells housed in the cabinet. In this way, the temperature of all cells is equal, so that the service life and / or the total capacity of the system is not negatively influenced by a cell that is weakened by overcooling or overheating.
Das Akkumulatorsystem zeichnet sich ferner dadurch aus, dass das Akkumulatormodul ein Modulgehäuse aufweist.. Innerhalb dieses Gehäuses sind die Lithium-Ionen-Zellen des Moduls angeordnet, wobei benachbarte Lithium-Ionen-Zellen unter Belastung eines Spaltraums benachbart zueinander angeordnet sind. Durch diese Spalträume kann die zuvor im Luftverteilraum homogen verteilte, vortemperierte Luft in das Akkumulatormodul einströmen und die Lithium-Ionen-Zellen luftumspülen. Es ist so nicht nur eine vergleichmäßigte Temperatur in der die Zellen beaufschlagenden Luft erreicht, es wird zudem eine Luftgleichverteilung innerhalb eines Akkumulatormoduls sichergestellt. Im Ergebnis findet eine Gleichbehandlung aller Zellen statt. Um den Eintritt von Luft in die Spalträume zwischen den einzelnen Zellen zu gestatten, ist ferner vorgesehen, dass das Modulgehäuse eine Lufteintrittsöffnung sowie eine Luftaustrittsöffnung aufweist. Dabei kann über die Lufteintrittsöffnung Luft aus dem Luftverteilraum in das Modulgehäuse des Akkumulatormoduls einströmen. Eine Luftabgabe findet über die Luftaustrittsöffnung statt. Die mechanische Lösung der Temperierung wird für die Kühlung des Gesamtsystems ausgenutzt.The rechargeable battery system is further characterized in that the rechargeable battery module has a module housing. The lithium-ion cells of the module are arranged within this housing, with adjacent lithium-ion cells being arranged adjacent to one another under loading of a gap. The pre-tempered air, which was previously homogeneously distributed in the air distribution space, can flow into the battery module through these gap spaces and air around the lithium-ion cells. In this way, not only is an even temperature reached in the air that acts on the cells, but also an even distribution of air within an accumulator module is ensured. As a result, all cells are treated equally. In order to allow air to enter the gaps between the individual cells, provision is also made for the module housing to have an air inlet opening and an air outlet opening. In this case, air can flow from the air distribution space into the module housing of the accumulator module via the air inlet opening. Air is released through the air outlet opening. The mechanical solution of temperature control is used to cool the entire system.
Das Akkumulatorsystem verfügt des Weiteren über einen Ventilator. Dieser wirkt mit der Lufteintrittsöffnung und der Luftaustrittsöffnung strömungstechnisch zusammen. Im Betriebsfall erfolgt über den Ventilator ein Ansaugen der vom Klimagerät abgegebenen, vortemperierten Luft, die dann in schon vorbeschriebener Weise über den Luftverteilraum homogenisiert und alsdann in das Modulgehäuse zur Zellenumspülung eingeleitet wird. Der Ventilator stellt insofern eine im Betriebsfall wirkende Zwangsbelüftung sicher, die eine Gleichbeaufschlagung sämtlicher Zellen des Akkumulatormoduls gewährleistet.The accumulator system also has a fan. This interacts with the air inlet opening and the air outlet opening in terms of flow. During operation, the ventilator draws in the pre-tempered air released by the air conditioner, which is then homogenized in the manner described above via the air distribution space and then introduced into the module housing for flushing the cells. In this respect, the fan ensures a forced ventilation that is effective during operation and that ensures that all cells of the accumulator module are acted on equally.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Luftaustrittsöffnungen der Akkumulatormodule in einen gemeinsamen Abluftraum münden. Demgemäß ist in Entsprechung des gemeinsamen Luftverteilraums ein gemeinsamer Abluftraum vorgesehen. In diesen Abluftraum strömt die von den Akkumulatormodulen jeweils abgegebene Luft ein, das heißt die Luft, die über den Luftverteilraum kommend die einzelnen Akkumulatormodule durchströmt hat. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die sich im Abluftraum ansammelnde Abluft gemeinsam über einen zentralen Abzug abgeführt werden kann.According to the invention it is provided that the air outlet openings of the accumulator modules open into a common exhaust air space. Accordingly, a common exhaust air space is provided in correspondence with the common air distribution space. The air given off by the accumulator modules flows into this exhaust air space, that is to say the air that has flowed through the individual accumulator modules via the air distribution space. This configuration has the advantage that the exhaust air that collects in the exhaust air space can be discharged together via a central exhaust.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Abluftraum an einen in die Umgebungsatmosphäre mündenden Abluftkanal strömungstechnisch angeschlossen ist.Furthermore, it is provided that the exhaust air space is fluidically connected to an exhaust air duct opening into the ambient atmosphere.
Es ist mithin vorgesehen, dass der Abluftraum nicht direkt in die Umgebungsatmosphäre mündet, sondern dass stattdessen ein Abluftkanal vorgesehen ist, der den Abluftraum mit der Umgebungsatmosphäre strömungstechnisch koppelt. Diese Ausgestaltung ist insbesondere aus Brandschutzgründen von Vorteil, weil im Brandfall frei werdende Brandgase so zielgerichtet abgeführt und gegebenenfalls auch aufgefangen werden können.It is therefore provided that the exhaust air space does not open directly into the ambient atmosphere, but that instead an exhaust air duct is provided which fluidically couples the exhaust air space with the ambient atmosphere. This configuration is particularly advantageous for reasons of fire protection, because fire gases released in the event of a fire can be discharged in a targeted manner and, if necessary, also captured.
Alternativ ist der Abluftraum an einen Abluftkanal angeschlossen, der seinerseits in strömungstechnischer Verbindung mit einem Wärmetauscher, das heißt dem Klimagerät steht.Alternatively, the exhaust air space is connected to an exhaust air duct, which in turn is in fluidic connection with a heat exchanger, that is, the air conditioning unit.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Abluftkanal zumindest abschnittsweise von einer mit Brandschutzmittel befüllten Einhausung bereitgestellt ist. Es ist so eine zentrale Abluftkanalausgestaltung vorgesehen, die durch eine Einhausung von der Umgebungsatmosphäre getrennt ist. Diese Einhausung ist bevorzugterweise mit Brandschutzmittel befüllt, so dass im Brandfall über den Abluftkanal austretende Gase beispielsweise durch Filter entgiftet und/oder durch eine Labyrinthführung abgekühlt werden können. Es können auch reaktive Brandschutzmittel eingesetzt werden, beispielsweise solche, die im Brandfall zusätzlich kühlende Stoffe freisetzen.Furthermore, it is provided that the exhaust air duct is provided at least in sections by a housing filled with fire protection agent. A central exhaust air duct design is provided, which is separated from the ambient atmosphere by an enclosure. This housing is preferably filled with fire protection agent, so that in the event of fire gases escaping via the exhaust air duct can be detoxified, for example by filters, and / or cooled by a labyrinth. It is also possible to use reactive fire retardants, for example those which additionally release cooling substances in the event of a fire.
Das erfindungsgemäße System stellt konstruktiv sicher, dass eine Luftbeaufschlagung sämtlicher Zellen des Akkumulatormoduls mit vortemperierter Luft erfolgt, und zwar vergleichmäßigt, so dass eine Gleichbehandlung aller Zellen stattfindet. Es kann so zielgerichtet eine optimierte Temperatur innerhalb eines vorgebbaren Temperaturfensters eingestellt werden, was im Ergebnis insgesamt dazu führt, dass die gesamte Kapazität des Akkumulatorsystems optimiert ist, und dies bei gleichzeitig optimierter Lebensdauer.The system according to the invention structurally ensures that air is applied to all cells of the accumulator module with pre-tempered air, that is, evened out, so that all cells are treated equally. In this way, an optimized temperature can be set in a targeted manner within a specifiable temperature window, which as a result leads to the fact that the entire capacity of the accumulator system is optimized, and this with an optimized service life at the same time.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass das Klimagerät außenseitig des Schranks am Schrank angeordnet ist. Der Schrank des Akkumulatorsystems verfügt in an sich bekannter Weise unter anderem über eine Seitenwand. Außenseitig dieser Seitenwand ist bevorzugterweise das Klimagerät angeordnet. Es ist der den Schrank umgebenden Luftatmosphäre direkt ausgesetzt und kann im Betriebsfall Umgebungsluft ansaugen, die dann innerhalb des Klimageräts auf eine vorgebbare Temperatur abgekühlt oder erwärmt wird, bevor sie dann in den Luftverteilraum zur homogenisierten Weiterleitung eingebracht wird.According to a further feature of the invention it is provided that the air conditioner is arranged on the outside of the cabinet on the cabinet. The cabinet of the accumulator system has in itself known way, inter alia, via a side wall. The air conditioner is preferably arranged on the outside of this side wall. It is directly exposed to the air atmosphere surrounding the cabinet and can suck in ambient air during operation, which is then cooled or heated inside the air conditioning unit to a predeterminable temperature before it is then introduced into the air distribution space for homogenized forwarding.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schrank eine Mehrzahl von Staufächern zur jeweiligen Aufnahme eines Akkumulatormoduls aufweist. Demgemäß verfügt der Schrank also nicht nur über ein Staufach, sondern über mehrere Staufächer. Dabei dient ein jedes Staufach dazu, ein Akkumulatormodul aufzunehmen. Der Schrank kann insofern mit einer Mehrzahl von Akkumulatormodulen bestückt werden.According to a further feature of the invention it is provided that the cabinet has a plurality of storage compartments for the respective accommodation of a battery module. Accordingly, the cabinet not only has one storage compartment, but also several storage compartments. Each storage compartment is used to hold an accumulator module. In this respect, the cabinet can be equipped with a plurality of accumulator modules.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass sämtliche Staufächer an einen gemeinsamen Luftverteilraum strömungstechnisch angeschlossen sind. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine gleichmäßige Luftbeaufschlagung sämtlicher Staufächer beziehungsweise sämtlicher von den Staufächern aufgenommenen Akkumulatormodule. Dabei besorgt der Luftverteilraum sowohl eine Homogenisierung der Luftverteilung auf die Staufächer als auch eine Verhinderung eines ungewollten Temperaturgradienten.According to a further feature of the invention it is provided that all storage compartments are fluidically connected to a common air distribution space. This advantageously enables a uniform application of air to all of the storage compartments or to all of the accumulator modules received by the storage compartments. The air distribution space ensures both a homogenization of the air distribution to the storage compartments and the prevention of an undesired temperature gradient.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass sich der Luftverteilraum zwischen einer Schrankrückwand und den vom Schrank bereitgestellten Staufächern erstreckt. Der Luftverteilraum ist mithin rückseitig der Staufächer ausgebildet. Ein frontseitiger Zugriff auf die Staufächer bleibt damit unbehindert. Im Betriebsfall werden die einzelnen Akkumulatormodule über ihre der Beschickungsöffnung gegenüberliegende Rückseite mit Luft beschickt, das heißt es findet eine rückwärtige Luftbeaufschlagung der Akkumulatormodule statt.According to a further feature of the invention it is provided that the air distribution space extends between a cabinet rear wall and the storage compartments provided by the cabinet. The air distribution space is therefore formed on the rear of the storage compartments. Front access to the storage compartments is therefore unhindered. During operation, the individual accumulator modules are charged with air via their rear side opposite the charging opening, that is, the accumulator modules are exposed to air from the rear.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der Luftverteilraum klimageräteseitig eine im Durchströmungsdurchlass einstellbare Lufteinlassöffnung aufweist. Dies gestattet es, die einströmende Menge an Luft zu regulieren. Je mehr Luft benötigt wird, desto größer wird der Durchlass gestellt und umgekehrt. Um eine möglichst feine Abstimmung hinsichtlich der zugeführten Luftmenge erreichen zu können, sind eine Mehrzahl von Lufteinlassöffnungen vorgesehen, die jeweils größenvariabel ausgebildet sind, das heißt die hinsichtlich ihres Durchströmungsdurchlasses einstellbar sind. Dabei kann eine solche Durchströmungsdurchlasseinstellung automatisiert vorgenommen werden, beispielsweise in Abhängigkeit einer gemessenen Ist-Temperatur der Akkumulatormodule und/oder der Eintrittstemperatur der mittels des Klimageräts vortemperierten Luft. Eine Einstellung kann auch oder in Kombination hierzu in Abhängigkeit gewünschter Luftmengen erfolgen.According to a further feature of the invention, it is provided that the air distribution space has an air inlet opening that is adjustable in the flow passage on the air conditioning device side. This makes it possible to regulate the amount of air flowing in. The more air is required, the larger the passage is made and vice versa. In order to be able to achieve the finest possible coordination with regard to the amount of air supplied, a plurality of air inlet openings are provided which are each designed to be variable in size, that is to say which are adjustable with regard to their throughflow passage. In this case, such a flow passage setting can be carried out automatically, for example as a function of a measured actual temperature of the accumulator modules and / or the inlet temperature of the air preheated by means of the air conditioner. An adjustment can also be made or in combination with this, depending on the desired air volumes.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass das Modulgehäuse eine Vielzahl von Lufteintrittsöffnungen aufweist, die jeweils größenvariabel ausgebildet sind. Demnach verfügt nicht nur der Luftverteilraum über größenvariable Lufteinlassöffnungen, auch das Modulgehäuse selbst stellt Lufteintrittsöffnungen bereit, die jeweils größenvariabel ausgebildet sind. Es ist so zur Einstellung einer optimierten Betriebstemperatur eine vorzugsweise automatisierte Regelung sowohl der Lufteinlassöffnungen als auch der Lufteintrittsöffnungen möglich.According to a further feature of the invention it is provided that the module housing has a plurality of air inlet openings, each of which is designed to be variable in size. Accordingly, not only does the air distribution space have air inlet openings of variable size, the module housing itself also provides air inlet openings that are each designed to be variable in size. In order to set an optimized operating temperature, a preferably automated regulation of both the air inlet openings and the air inlet openings is possible.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass das Modulgehäuse eine zentrale Luftaustrittsöffnung aufweist, an die der Ventilator saugseitig angeschlossen ist.According to a further feature of the invention it is provided that the module housing has a central air outlet opening to which the fan is connected on the suction side.
Diese Konstruktion erweist sich im Praxiseinsatz als besonders einfach und wenig störanfällig. Zudem ist ein frontseitiger Zugriff auf den Ventilator möglich, was im Falle einer unter Umständen erforderlich werdenden Reparatur von Vorteil ist.In practical use, this construction proves to be particularly simple and less prone to failure. In addition, the fan can be accessed from the front, which is an advantage in the event that repairs may become necessary.
Es ist je Akkumulatormodul ein Ventilator vorgesehen. Für die Beschickung mit Luft eines Akkumulatormoduls ist mithin der Ventilator dieses Akkumulatormoduls vorgesehen. Dieser ist saugseitig an eine zentrale Luftaustrittsöffnung des Modulgehäuses des Akkumulatormoduls angeschlossen. Im Betriebsfall findet mithin ein Saugabzug von im Modulgehäuse befindlicher Luft durch den Ventilator statt. Dies bedingt ein Nachströmen von vortemperierter Luft aus dem Luftverteilraum in das Modulgehäuse, und zwar durch die modulgehäuseseitigen Lufteintrittsöffnungen. In konstruktiv einfacher Weise sind so ein Luftaustausch und damit eine Beschickung der jeweiligen Zellen mit vortemperierter Luft ermöglicht.One fan is provided for each accumulator module. The fan of this battery module is therefore provided for charging an accumulator module with air. This is connected on the suction side to a central air outlet opening of the module housing of the accumulator module. During operation, the air in the module housing is suctioned off by the fan. This requires a subsequent flow of pre-tempered air from the air distribution space into the module housing, specifically through the air inlet openings on the module housing side. In a structurally simple manner, an exchange of air and thus a charging of the respective cells with preheated air are possible.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Luftauslassöffnung von der dem Luftverteilraum gegenüberliegenden Stirnseite des Modulgehäuses bereitgestellt ist. Dies bedingt in vorteilhafter Weise einen maximalen Weg der Luft durch das Modulgehäuse hindurch, so dass eine optimierte Ausnutzung der vortemperierten Luft mit dem Ziel einer möglichst homogenen Temperaturverteilung innerhalb des Akkumulatormoduls erreicht ist.According to a further feature of the invention it is provided that the air outlet opening is provided by the end face of the module housing opposite the air distribution space. This advantageously requires a maximum path for the air through the module housing, so that an optimized utilization of the preheated air is achieved with the aim of the most homogeneous temperature distribution possible within the accumulator module.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lufteintrittsöffnungen von einer Seitenwand des Modulgehäuses bereitgestellt sind. Es ergibt sich so eine Luftumlenkung von 90°, indem die vortemperierte Luft über eine Seitenwand zugeführt und über eine hierzu im 90° Winkel stehende Stirnwand abgeführt wird. Auch hierdurch ist eine Luftgleichbeaufschlagung sämtlicher vom Akkumulatormodul bereitgestellter Zellen unterstützt.According to a further feature of the invention it is provided that the air inlet openings are provided by a side wall of the module housing. This results in an air deflection of 90 °, in that the preheated air is passed through a Side wall fed and discharged via a front wall standing at a 90 ° angle to this. This also supports the equalization of air to all of the cells provided by the accumulator module.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einhausung von einer seitlich der Staufächer angeordneten Kassette gebildet ist. Diese Kassette ist innerhalb des vom Schrank bereitgestellten Volumenraums angeordnet. Es ist ein strömungstechnischer Anschluss an den frontseitig der Staufächer vorgesehenen Abluftraum gegeben. Dabei ist die Kassette vorzugsweise seitlich der Staufächer ausgebildet, was einen insgesamt kompakten Gesamtaufbau gewährleistet.According to a further feature of the invention it is provided that the housing is formed by a cassette arranged to the side of the storage compartments. This cassette is arranged within the volume space provided by the cabinet. There is a flow connection to the exhaust air space provided on the front of the storage compartments. The cassette is preferably formed on the side of the storage compartments, which ensures an overall compact overall structure.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kassette frontseitig eine Abzugöffnung aufweist, an die sich der Abluftkanal strömungstechnisch anschließt. Im Abluftraum ansammelnde Abluft kann mithin über die frontseitig der Kassette vorgesehene Abzugöffnung in den Abluftkanal überführt werden. Von hier aus findet dann eine Durchströmung des Abluftkanals statt, gegebenenfalls unter Passieren von Brandschutzmittel. Ausgangsseitig mündet der Abluftkanal in die Umgebungsatmosphäre ein.According to a further feature of the invention, it is provided that the cassette has an extraction opening on the front, to which the exhaust air duct adjoins in terms of flow. Exhaust air that collects in the exhaust air space can therefore be transferred into the exhaust air duct via the exhaust opening provided on the front of the cassette. From here there is then a flow through the exhaust air duct, possibly with fire protection means passing through. On the outlet side, the exhaust air duct opens into the ambient atmosphere.
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird insgesamt ein Akkumulatorsystem vorgeschlagen, das es ermöglicht, die Lithium-Ionen-Zellen des Moduls auf einer Betriebstemperatur innerhalb eines optimierten Temperaturfensters zu halten. Dies wird konstruktiv insbesondere dadurch erreicht hat, dass eine Beschickung der Zellen mit vortemperierter Luft stattfindet, wobei sowohl eine Homogenisierung der vortemperierten Luft als auch eine Gleichbeschickung der Zellen mit vortemperierter Luft stattfindet. Hierdurch ist insbesondere sichergestellt, dass eine Zellengleichbehandlung erfolgt und nicht einzelne Zellen außerhalb des optimierten Temperaturfensters betrieben werden, was von Nachteil für das Gesamtsystem wäre.With the embodiment according to the invention, an overall battery system is proposed which makes it possible to keep the lithium-ion cells of the module at an operating temperature within an optimized temperature window. In structural terms, this is achieved in particular in that the cells are charged with preheated air, with both homogenization of the preheated air and equal charging of the cells with preheated air taking place. This ensures, in particular, that cells are treated equally and that individual cells are not operated outside the optimized temperature window, which would be disadvantageous for the overall system.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
-
1 In schematischer Frontansicht ein erfindungsgemäßes Akkumulatorsystem; -
2 in schematischer Draufsicht von oben ein Akkumulatormodul des erfindungsgemäßen Akkumulatorsystems; -
3 in schematischer Perspektivansichtdas Akkumulatormodul nach 2 ; -
4 in schematischer Perspektivteilansicht den Schrank des erfindungsgemäßen Akkum ulatorsystems; -
5 in schematischer Draufsicht von oben ein in einem Staufach angeordnetes Akkumulatormodul; -
6 in schematischer Draufsicht von obendas Akkumulatormodul nach 5 und -
7 in schematischer Perspektivteilansicht das Gehäuse des erfindungsgemäßen Akkumulatorsystems.
-
1 In a schematic front view, an accumulator system according to the invention; -
2 in a schematic plan view from above, an accumulator module of the accumulator system according to the invention; -
3 in a schematic perspective view the accumulator module according to2 ; -
4th a schematic perspective partial view of the cabinet of the accumulator system according to the invention; -
5 in a schematic plan view from above a battery module arranged in a storage compartment; -
6th in a schematic plan view from above, the accumulator module according to5 and -
7th in a schematic perspective partial view the housing of the accumulator system according to the invention.
Die Akkumulatormodule
Zur Unterbringung der Akkumulatormodule
Die Staufächer
Für ein Bestücken der Staufächer
Das Akkumulatorsystem
Wie die teilgeschnittene Perspektivansicht nach
Der Luftverteilraum
Im Luftverteilraum
Ein von einem Staufach
Ein Modulgehäuse
Das Modulgehäuse
Frontseitig von einem Akkumulatormodul
Die erfindungsgemäße Konstruktion erlaubt eine Beschickung der Akkumulatormodule
Im Betriebsfall ergibt sich eine Luftbeaufschlagung der Lithium-Ionen-Zellen
- Luft wird mittels des Klimageräts
17 auf eine gewünschte Zieltemperatur vortemperiert und in den rückwärtig der Staufächer11 ausgebildeten Luftverteilraum28 eingefördert. Da dieLufteintrittsöffnungen 25 inden Luftverteilraum 28 im Durchströmungsquerschnitt größenvariabel einstellbar sind, kann die Menge an inden Luftverteilraum 28 eingeförderter Luft in Abhängigkeit der Temperatur der zu kühlenden oder zu erwärmenden Akkumulatormodule12 eingestellt werden. Zudem ermöglichen es die größenvariablen Lufteintrittsöffnungen25 , dass eine definierte Lustströmungsgeschwindigkeit eingestellt wird. Durch die gezielte Führung hinter dievon den Staufächern 11 jeweils aufgenommenen Akkumulatormodule12 und das Einstellen einer optimierten Strömungsgeschwindigkeit ist es möglich, dass sich die Zuluft homogen innerhalb des Luftverteilraums28 , das heißt auf der rückwärtigen Seite der Akkumulatormodule12 verteilt, so dass im weiteren eine gleichmäßige Luftbeaufschlagung sämtlicher Akkumulatormodule12 stattfinden kann. Es ist so eine homogene Kühlung beziehungsweise Erwärmung der einzelnen Lithium-Ionen-Zellen 38 sämtlicher Akkumulatormodule 12 möglich.
- Air is supplied by means of the air conditioner
17th Pre-heated to a desired target temperature and placed in the rear of the storage compartments11 trainedair distribution space 28 funded. Because the air intakes25th in theair distribution space 28 are adjustable in size in the flow cross-section, the amount can be in theair distribution space 28 conveyed air depending on the temperature of the battery modules to be cooled or heated12th can be set. In addition, the variable-size air inlets make it possible25th that a defined pleasure flow velocity is set. Through the targeted guidance behind the storage compartments11 each recorded battery modules12th and by setting an optimized flow rate, it is possible for the supply air to be homogeneous within theair distribution space 28 , that is, on the rear side of the battery modules12th distributed, so that in the further a uniform application of air to all battery modules12th can take place. It is a homogeneous cooling or heating of the individual lithium-ion cells 38 of all accumulator modules12th possible.
Wie sich insbesondere anhand der
Wie sich insbesondere aus der Darstellung nach
Bei der Durchströmung der Spalträume
Die über den Austritt
Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, ermöglicht die erfindungsgemäße Konstruktion eine homogene Temperaturverteilung innerhalb des Systems, das heißt eine Temperaturgleichbehandlung sämtlicher von den Akkumulatormodulen
- - dass eine zielgerichtete Führung der vortemperierten Luft in
Tiefenrichtung 29 hinter dieAkkumulatormodule 12 stattfindet, - - dass ein zielgerichtetes Absaugen der Abluft über eine seitlich der Staufächer
11 vorgesehene Kassette9 stattfindet, womit unerwünschte Hot-Spots vermieden sind und - - dass eine Einhausung der Akkumulatormodule
11 vorgesehen ist, so dass ein Ansaugen der vortemperierten Luft nur von der hinteren Seite der Akkumulatormodule12 möglich ist und dies kombiniert damit, dass die Abluft nur zur vorderen Seite der Akkumulatormodule12 , das heißt in den frontseitig ausgebildeten Abluftraum42 gestattet ist.
- - that a targeted guidance of the pre-tempered air in the
depth direction 29 behind the accumulator modules12th takes place, - - that a targeted suction of the exhaust air via a side of the storage compartments
11 intended cassette9 takes place, thus avoiding undesirable hot spots and - - That a housing for the
battery modules 11 is provided so that the preheated air can only be sucked in from the rear side of the accumulator modules12th is possible and this combined with the fact that the exhaust air only to the front side of the accumulator modules12th , that is, in the exhaust air space formed on the front42 is permitted.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- AkkumulatorgehäuseAccumulator housing
- 22
- Schrankcabinet
- 33
- SeitenwandSide wall
- 44th
- SeitenwandSide wall
- 55
- RückwandBack wall
- 66th
- DeckenteilCeiling part
- 77th
- BodenteilBottom part
- 88th
- SchrankvolumenraumCabinet volume space
- 99
- Kassettecassette
- 1010
- AbzugsöffnungVent opening
- 1111
- StaufachStorage compartment
- 1212th
- AkkumulatormodulAccumulator module
- 1313th
- Abdeckungcover
- 1414th
- Türdoor
- 1515th
- TürblattDoor leaf
- 1616
- TürblattDoor leaf
- 1717th
- KlimagerätAir conditioner
- 1818th
- UmgebungsatmosphäreAmbient atmosphere
- 1919th
- ModulgehäuseModule housing
- 2020th
- SeitenwandSide wall
- 2121
- SeitenwandSide wall
- 2222nd
- frontseitige Stirnwandfront bulkhead
- 2323
- rückseitige Stirnwandrear bulkhead
- 2424
- Deckelcover
- 2525th
- LufteintrittsöffnungAir inlet opening
- 2626th
- LuftaustrittsöffnungAir outlet opening
- 2727
- Ventilatorfan
- 2828
- LuftverteilraumAir distribution space
- 2929
- TiefenrichtungDepth direction
- 3030th
- LufteinlassAir inlet
- 3131
- Pfeilarrow
- 3232
- Eintrittentry
- 3333
- Austrittexit
- 3434
- Pfeilarrow
- 3535
- Pfeilarrow
- 3636
- Pfeilarrow
- 3737
- Pfeilarrow
- 3838
- Lithium-Ionen-ZelleLithium-ion cell
- 3939
- SpaltraumGap space
- 4040
- Kanalchannel
- 4141
- Pfeilarrow
- 4242
- AbluftraumExhaust air room
- 4343
- AbluftkanalExhaust duct
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- DE 102017207691 A1 [0006]DE 102017207691 A1 [0006]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: INTILION AKTIENGESELLSCHAFT, DE Free format text: FORMER OWNER: INTILION GMBH, 08056 ZWICKAU, DE |