EP3607596A1 - Traction battery - Google Patents

Traction battery

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Publication number
EP3607596A1
EP3607596A1 EP18726723.2A EP18726723A EP3607596A1 EP 3607596 A1 EP3607596 A1 EP 3607596A1 EP 18726723 A EP18726723 A EP 18726723A EP 3607596 A1 EP3607596 A1 EP 3607596A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
battery
traction battery
traction
trays
battery according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18726723.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Heinrich Kesper
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoppecke Batterien GmbH and Co KG
Original Assignee
Hoppecke Batterien GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hoppecke Batterien GmbH and Co KG filed Critical Hoppecke Batterien GmbH and Co KG
Publication of EP3607596A1 publication Critical patent/EP3607596A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
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    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
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    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane

Definitions

  • the invention relates to a traction battery with a plurality of interconnected battery cells, each having in a cell housing alternately arranged positive and negative electrode plates.
  • traction batteries typically find use in vehicle technology, for example in forklifts, lift trucks and / or the like.
  • Previously known traction batteries have a plurality of battery cells electrically interconnected to one another. Depending on the desired output voltage, 12 cells (for 24 volts), 24 cells (for 48 volts) or 40 cells (for 80 volts) are typically used.
  • each battery cell has a cell housing which accommodates on the one hand an electrolyte and on the other hand alternately arranged positive and negative electrode plates.
  • the cell housing of a battery cell is typically made of plastic and it is the upper side by means of a lid electrolyte sealed, for example by welding the lid to the housing.
  • a traction battery has a battery tray. This is usually designed without covers in the manner of a box and has a bottom and four side walls arranged thereon. When the traction battery is ready for use, the battery tray holds the battery cells tightly packed. In this case, the battery cells are arranged in columns and rows in order to optimally utilize the space provided by the battery compartment.
  • the battery tray is usually formed from welded together steel sheets. It provides a base supporting the battery cells and four side walls welded thereto.
  • the receiving space provided by the battery tray is made somewhat larger in its clear internal dimensions than the overall dimensions of the cell package tight packed battery cells. This creates a circumferential compensation gap between the trough side walls on the one hand and the sibling battery cells of the battery cell package on the other hand.
  • this compensation gap spacer plates are used after insertion of the battery cells in the battery tray made of plastic, whereby the compensation gap closed and the battery cells are braced against each other and supported against the side walls of the battery trough. The thickness of these spacer plates is determined by the tolerance to be compensated.
  • battery arrangements have become known from the prior art which are designed as traction batteries which can not be handled separately.
  • a battery assembly has become known, for example, from US 2014/0338999 A1, which relates to a floor assembly for an electric vehicle that houses a battery pack.
  • This battery pack has a battery case made up of a battery tray and a battery cover. In the final assembled state, the battery tray and the battery cover are bolted together with the interposition of a sealing element.
  • the thus formed battery case accommodates a plurality of battery modules, wherein each battery module includes a plurality of battery cells.
  • the battery tray which forms the bottom of the battery case is made in two parts and has an upper plate and a lower plate, wherein the two plates are spaced apart to form a cooling channel.
  • a cooling device which sucks air from outside the battery pack and conveys it into the cooling channel provided by the battery trough.
  • the cooling channel provides a total of two flow paths, each U-shaped and are guided from the back of the bottom assembly to the front of the same and back again.
  • the invention proposes a traction battery, with a plurality of interconnected battery cells, each having in a cell housing alternately arranged positive and negative electrode plates, and with a plurality of battery trays, each receiving a plurality of battery cells in series, wherein each battery tray electrolyte-resistant and -densit is formed, and with the battery trays receiving battery box, adjacent battery trays are spaced apart leaving a gap space, and wherein below the battery trays a volume space is provided, which communicates with the gap spaces in fluid communication and as Verteilerspaltraum for all Spaces serves, as well as with a forced flow system for a cooling medium having a means for generating a forced flow, which is connectable to the Verteilerspaltraum, for which purpose of the manif
  • the basis of the invention is a traction battery with a plurality of interconnected battery cells, each having in a cell housing alternately arranged positive and negative electrode plates, and with several battery trays, each of which serves to receive a plurality of battery cells, each battery tray electrolyte-resistant and -dicht is formed, as well as with the battery trays receiving battery box, wherein adjacent battery trays are spaced apart leaving a gap space.
  • the embodiment of the invention no longer provides only a battery tray, which receives all the battery cells of the traction battery packed tightly. Rather, a plurality of battery trays are provided, which are received in the final assembled state of a common battery box. In this case, adjacent battery trays are spaced from each other, while leaving a gap.
  • Each of the battery trays receives a series of battery cells arranged one behind the other so that the configuration according to the invention requires that the battery cells are surrounded by a cooling medium, for example air, at least with regard to two sides.
  • a cooling medium for example air
  • the proposed due to the inventive design slits allow in the intended use heat removal by air circulation.
  • the operating temperature can be kept at a low level compared to conventional compact cell pack.
  • This in turn makes it possible to use the traction battery according to the invention without significant loss of life also for high current applications. Thanks to the embodiment of the invention, therefore, the scope is extended.
  • High-current application in the sense of the invention means the taking and / or delivery of high currents within short periods of time, be it in the case of discharge by the operation of, for example, three-phase motors or in loading by the use of, for example, modern charging management systems and / or
  • prior art traction batteries can heat up to 60 ° C. and more, in particular during loading, in the case of high-current application, depending on the size and the associated internal resistance.
  • prior art traction batteries are only for an average temperature level of e.g. 30 ° C designed. As a result, therefore, the high current application leads to a significant reduction in battery life due to the associated temperature stress.
  • the embodiment according to the invention overcomes the disadvantages described above and also allows an application in the high-current range without significant shortening of the overall service life.
  • the traction battery has a forced flow system for a cooling medium.
  • a traction battery with a plurality of interconnected battery cells, each having in a cell housing alternately arranged positive and negative electrode plates, and with multiple battery trays, each receiving a plurality of battery cells, each battery tray is formed electrolyte-proof and -sealed , and with a battery box receiving the battery box, wherein adjacent battery trays are spaced apart leaving a gap space to each other and with a forced flow system for a cooling medium
  • Cooling media can be other than air, and they can be gaseous or liquid. Within the scope of the invention, they can be pre-tempered in order to be able to carry out targeted and controllable cooling cycles.
  • volume space is in fluid communication with the gap spaces formed between adjacent battery trays. It's such a thing created coherent cooling medium space, which is composed of the gap formed between the battery trays on the one hand and the gap spaces fluidly interconnected volume space on the other hand.
  • the space provided below the battery trays volume space serves as Verteilerspaltraum, for all fluidly connected thereto gap spaces. When used as intended cooling medium can thus be introduced into the Verteilerspaltraum, which then distributes from there to the fluidically connected thereto gap spaces.
  • a means for generating a forced flow may be, for example, a fan that promotes ambient air as the cooling medium.
  • the means for generating a forced flow is connectable to the distribution gap space.
  • the distribution gap space has a connection for a cooling medium supply line at its inlet end.
  • the means for generating a forced flow can be effected by the means for generating a forced flow, a cooling medium supply line which passes through the provided at the inlet end of the Verteilerspaltraums connection in the Verteilerspaltraum and from there to the gaps between the battery trays.
  • a coolant supply line instead of a coolant supply line, it is also possible to provide a coolant discharge, in which case no compressed air, but draft, is generated by means of a fan. In this case, there is a reverse flow path, according to the air is sucked through the upwardly open gap spaces, which then passes from there into the Verteilerspaltraum from which it is then sucked by means of the fan.
  • a system having a plurality of traction batteries of the type described above and a means for generating a forced flow of the type described above, wherein the traction batteries can optionally be fluidly connected to the means for generating a forced flow.
  • a bottom gap space is formed on the bottom side.
  • the battery box is provided with a double bottom, which is fluidly connected to the gap formed between the battery trays.
  • it can serve according to the invention as a distributor gap space for distribution of the cooling medium over all gap spaces.
  • the bottom gap space or also another distribution gap space has different flow cross sections in the flow longitudinal direction.
  • one of the gap spaces is provided with an interface for the connection of an external flow source, it is proposed according to the invention that this be formed in a slot shape.
  • the entire system comprises an externally connected to the battery box from the outside flow source, such as a fan.
  • fans may be arranged within the battery box at various suitable locations.
  • the distribution gap space is bounded by a spaced apart from the battery trays bottom plate, as already described above. It is preferred to arrange spacers between the battery trays and the bottom plate. These spacers provide an exact spacing of the bottom plate to the undersides of the battery trays.
  • the spacers are preferably transverse to the longitudinal direction of the battery trays extending webs. These are, for example, welded to the underside of the battery trays.
  • the bottom plate is in turn connected to the spacers, for example by welding.
  • the side walls forming the battery box can be pulled down in the height direction so far that the bottom plate and the spacers are visually covered.
  • the distributor gap space has a flow cross-section that continuously tapers from the inlet end to the opposite end.
  • This embodiment has the advantage that, as a result of the coolant flowing out through the gap spaces between the battery trays connected to the distributor gap space, there is no pressure loss within the distributor gap space. It is therefore ensured by this construction that is conveyed in all to the distribution gap space fluidly connected fissure cooling medium with the same pressurization.
  • the means for generating a forced flow comprises a fan. This embodiment is particularly preferable when ambient air is used as the cooling medium.
  • the fan preferably has a housing.
  • This housing is equipped according to a further feature of the invention with an outlet slot which is formed corresponding to the connection of the inlet-side end of the Verteilerspaltraums.
  • the housing can be fluidly connected to the traction battery, so that the cooling air supplied by the fan can pass through the fan housing through the outlet slot and the distributor gap-side connection into the distributor gap space and the gap spaces fluidically connected thereto.
  • the fan has according to a further feature of the invention via a radial impeller.
  • a radial fan is used.
  • the advantage of a radial fan is in particular to be able to reliably generate a pressure build-up within the supplied cooling medium required for a desired cooling of the battery cells.
  • the embodiment of the invention serves in particular to effect a battery cell cooling when the traction battery is recharged after a previous discharge.
  • cooling medium is introduced into the traction battery for the purpose of purging the battery trays so that heat is expelled, as a result of which the traction battery can be used more quickly after completing proper recharging.
  • a sensor that provides automatic switching on the means for generating a forced flow when the traction battery to the center is connected fluidically to produce a forced flow.
  • proximity sensors be provided which detect a connection of the traction battery to the means for generating a forced flow. As soon as such a detection has taken place, that is to say a traction battery connected to the means for generating a forced flow is detected, an automatic activation of the means for generating a forced flow takes place.
  • a sensor detection can also be combined with a time control, which makes it possible to obtain an automatic shutdown of the means for generating a forced flow when a predeterminable operating interval is completed.
  • Such a timing control may also provide an interval circuit, that is a repeated switching on and off of the means for generating a forced flow until it has come to a proper total cooling of the traction battery.
  • Such an interval operation has the advantage that the overall efficiency of the system can be improved. Because the energy needed to cool a traction battery can be optimized.
  • a sensor is provided, which is arranged on the charging cable between the charger and traction battery. This sensor detects a current flow through the charging cable, whereby an intervention of the means for generating a forced flow begins with the start of the actual charging process.
  • this current flow detection sensor is not located within the charging cable, but is mounted as a separately trained sensor from the outside to the charging cable. This has the advantage that a retrofit can easily follow for already existing inventory systems.
  • the battery trays according to the invention are formed electrolyte-resistant and -dicht.
  • Electricallyte-resistant in the sense of the invention means that the inner surface of the battery trays is resistant to the chemical action of the electrolytes housed by the battery cells.
  • Electricallyte-tight in the sense of the invention means that the electrolyte is safe from the battery tray in the event of leakage from a defective battery cell housing is not retained in the vicinity of the traction battery, provided, of course, the traction battery is aligned as intended and is not, for example, improperly tilted or even turned upside down.
  • the synergistic effect is achieved that, on the one hand, an air circulation between adjacent battery cells is permitted, but on the other hand leakage protection for electrolytes possibly emerging from a battery cell is achieved.
  • this synergistic effect is achieved by providing a separate battery tray for each row of cells, which is designed to be resistant to electrolyte and to be sealed. Several of such each equipped with battery cells troughs are arranged adjacent to each other, leaving a gap space, whereby the ventilation system is created. For the position-safe arrangement of these battery trays a common battery box is provided which receives the individual battery trays.
  • the lower end edge of the battery trays is arranged in the height direction above the lower end edge of the battery box, so that forms in the manner described above below the battery trays a volume space, which allows an influx of cold air, which then in the fluidically with the volume space Connected gaps between the battery trays can flow.
  • the battery tray generic traction batteries is standardized with respect to its geometric dimensions. This is why, in order to ensure that the battery trough receiving the battery cells in the designated receiving spaces of battery devices to be operated, such as in particular vehicles properly fits into it.
  • the battery box provided according to the embodiment of the invention has these previously known standard dimensions of a battery tray of a previously known traction battery. This ensures that even the traction battery according to the invention can be introduced in the designated receiving spaces of particular vehicles in the intended manner.
  • the battery cells used have less electrode plate pair per battery cell than the battery cells typically used according to the prior art.
  • the prior art typically uses so-called 8 HPzS cells, which means that 8 positive electrode plates and 9 negative electrode plates are provided per battery cell.
  • 8 HPzS battery cells in contrast to the above-described prior art 7 HPzS battery cells are used, thus battery cells, which have only 7 positive and 8 negative electrode plates.
  • two electrode plates, .dh saved an electrode plate pair.
  • the space is created with the outer dimensions of the traction battery remaining the same, which space is required in order to form the above-described gaps between adjacent battery trays.
  • the reduction of the plate pairs is accompanied by a reduction of the battery capacity. This, in turn, requires that the amount of current discharge, and thus ultimately the extraction time, be reduced. This disadvantage is deliberately accepted since, in practical application, it is not just the discharge time that counts but the overall cycle which is composed of the discharge time and the loading time. Since the slit spaces provided according to the invention permit, in particular following a load, a significantly faster cooling of the traction battery, the overall result is that the overall cycle is optimized overall and made significantly more effective for the benefit of the user.
  • the temperature development in the current collection case results in particular as a function of the electrical resistance of the traction battery. It is therefore proposed with the invention to reduce the internal electrical resistance of the traction battery in that the current-carrying components, ie the cell poles are designed optimized with a view to a reduced internal resistance. This is achieved in particular by the fact that they are made much smaller in their geometric dimensions, in contrast to the prior art. This measure becomes a achieved reduced temperature development, which at least partially compensates for the reduced capacity by the reduced number of electrode plates. Overall, therefore, an optimized system of a traction battery is provided, which is suitable for high-current applications in an optimized manner.
  • Both the battery trays and the battery box are made of metal, which allows battery trays and battery box to be welded together. It is thus ensured a front-side tight closure of the battery trays, whereby the electrolyte tightness is given.
  • metal serves as a material as an optimized heat conductor, which is particularly advantageous for cooling purposes. Because cooling air flowing past the metal walls leads to a planar cooling of the overflowed metal surfaces, so that an optimized extraction of heat is ensured, which in turn leads to an optimized cooling of the battery cells accommodated by the battery trays.
  • Fig. 1 in a schematic perspective view of an inventive
  • FIG. 2 shows a detail view of the traction battery according to FIG. 1;
  • FIG. 3 in a further detail view of the traction battery according to the invention Fig. 1;
  • Fig. 5 is a diagram of the cooling behavior of an inventive
  • Fig. 6 is a schematic view of a traction battery according to the prior art
  • Fig. 7 in a plan view from above a traction battery according to the prior
  • Fig. 8 is a perspective view of an embodiment of a
  • FIG. 9 is a front perspective view of the battery box of FIG. 8; FIG.
  • Fig. 10 is a partially sectioned view of the in Fig. 8 and 9 shown
  • Fig. 1 1 is a perspective view of an external fan.
  • a traction battery 1 according to the prior art has a battery tray 7.
  • the latter is designed in the manner of a box and has four side walls 8 and 12 as well as a closed bottom, which is not shown in detail in FIG.
  • the side walls 8 each have at their upper peripheral edge recesses 9, in which, for example, hooks can be latched.
  • the battery tray 7 serves to receive a plurality of battery cells 2, which are sealed packed inside the battery tray 7 and grouped into rows R and columns S.
  • Each battery cell 2 has, in a manner known per se, positive and negative electrode plates which are not shown in the figures and which are arranged alternately within a cell housing, not shown in detail.
  • the cell housing also accommodates an electrolyte which flows around the electrode plates in the final assembled state.
  • On the upper side, each cell housing is closed by means of a cell cover 4 electrolyte-tight, for example, welded.
  • the cell covers 4 are each made of a negative pole 6 and a plus pole 5.
  • the battery cells 2 are electrically interconnected via their poles 5 and 6, which interconnection is not shown in greater detail in the figures for better clarity.
  • intermediate walls 1 1 may be provided, as this results in particular from the illustration of FIG. 7.
  • FIG. 7 also shows that the battery cells 2 are densely packed and abut each other. The space provided by the battery tray 7 receiving space is thus optimally utilized.
  • a total circumferential compensation gap 10 is provided, as can also be seen Fig. 7 most clearly.
  • This compensation gap 10 is used to compensate for tolerances and ensures that even at maximum tolerance tolerance, the inner dimensions of the battery trough 7 are at least so large that provided for the battery tray 7 number of battery cells 2 from the battery tray 7 can actually be recorded.
  • distance plates made of plastic are inserted into the compensation gap 10 after introduction of the battery cells.
  • the compensation gap 10 is thus closed and the battery cells 2 are based in the final assembled state with the interposition of the compensating plates on the respectively associated side walls 8 and 12 of the battery trough 7 from.
  • these compensation or spacer plates are not shown in detail in the figures.
  • a traction battery 1 according to the invention is shown in FIGS. 1 and 2, the better overview not being shown because of battery cells 2.
  • a plurality of battery trays 7 are used, with each battery tray 7 serving to receive a row of battery cells 2.
  • Each of the battery trays 7 is electrolyte-resistant and electrolyte-tight.
  • the traction battery 1 according to the invention also has a battery box 13.
  • This battery box 13 accommodates the individual battery trays 7, with adjacent battery trays 7 being arranged at a distance from one another while leaving a gap 17.
  • the battery box 13 has first side walls 14 and second side walls 15.
  • the side walls 15 of the battery box 13 extend in the longitudinal direction of the battery troughs 7.
  • each battery tray 7 is air-rinsed with respect to its two large side walls 12.
  • the gap spaces 17 accommodate a spacer 18 both between two adjacent battery trays 7 and between a battery tray and a side wall 15 of the battery box 13 adjacent thereto.
  • Both the battery trays 7 and the battery box 13 are formed of metal and welded together.
  • the spacers 18 are preferably made of metal and are welded to the battery trays 7 and the associated side walls 15 of the battery box 13.
  • a battery tray 7 is designed as a closed U-profile.
  • a closure of the end faces by the side wall 14 of the battery box 13 associated with each end side takes place.
  • Fig. 4 it can be seen that the lower end edge 19 of the battery box 13 is arranged in the height direction 3 below the lower end edges 20 of the battery trays 7. As a result, a volume space is created below the battery trays 7, which is accessible via the front side of the battery trays 7 provided gap 21.
  • the volume space in turn is fluidically connected to the gap spaces 17, so that in the intended use, an air circulation through the column 21 into the volume space and from there through the gaps 17 in the height direction 3 is allowed upwards.
  • an effective cooling of the battery troughs 7 limiting side walls 12 is achieved, resulting in an effective temperature dissipation and thus cooling of the recorded battery cells 7 battery cells 2.
  • FIG. 5 shows, by way of a diagram, the cooling behavior of a traction battery 1 according to the prior art according to the solid line.
  • a traction battery with convective flow is shown as a dashed line.
  • the cooling behavior of a forced flow charged transaction battery is shown in the dashed line.
  • a traction battery 1 which is due to a previous charging process on e.g. 52 ° C is heated, a certain cooling time to cool to an application temperature of about 30 ° C.
  • a traction battery of the prior art requires a cooling time of about 24 hours, whereas a traction battery with convection flow has already cooled after about 14 hours, resulting in a time saving of about 10 hours.
  • a forced flow traction battery has a cooling time of only about 5 hours, resulting in a time saving of approximately 20 hours. This shows the particularly advantageous effect of the invention.
  • the cooling is continued in the manner described above. Not least because of the reduced temperature at the end of the charge results in the already described manner, a reduction of about 20 hours with respect to the inventively cooled traction battery 1 compared to the standard traction battery.
  • the cooling according to the invention thus causes two effects. On the one hand, the battery cools down faster after charging. On the other hand, however, the temperature at the end of the charge is much lower, even if it is cooled in accordance with the invention during the charge. Thus, the temperature difference reached in the illustrated embodiment to the end of the charge is 1 1 ° C between the inventively cooled traction battery and the standard battery.
  • the battery box 13 preferably has standardized standard dimensions in the height, width and longitudinal directions. This ensures that the traction battery according to the invention in the standard corresponding receiving spaces of e.g. Electric vehicles, charging management systems and the like. Can be accommodated.
  • the following measures are taken with the inventive design.
  • the battery cells 2 used with respect to a certain standard standard size of the battery box 13 are made smaller in the width direction in which battery cells 2 having one electrode plate pair less than the maximum one are used. In this way, sufficient space is created in the width direction of the battery box 13 to form the above-described gap spaces 17 between adjacent battery trays 7 on the one hand or battery trays 7 and adjacent side walls 15 of the battery box 13.
  • the disadvantage of a reduced total battery capacity is deliberately accepted in comparison to a maximum possible battery capacity for a given trough size according to the prior art.
  • the battery cells 2 are executed shortened in height direction compared to the prior art. This is achieved by making the additional volume available for the electrolyte liquid above the electrode plates smaller, resulting in a reduction in the height of the battery cells as a result.
  • the reduction of the additional volume for electrolyte liquid brings with it the disadvantage that shorten the maintenance intervals, but this disadvantage is also deliberately accepted, especially since the prior art electrolyte replenishing devices are known to work in automatic mode, so that maintenance work using such Systems are eliminated anyway.
  • the reduction in the height of the battery cells 2 brings at least the advantage that the battery box 13 can be formed so that below the battery trays 7 creates a volume space. This volume space serves to distribute fresh air supplied from outside to the individual gap spaces 17 between the battery trays 7 or between the battery trays 7 and adjacent side walls 15 of the battery box 13.
  • the Fign. 8 to 10 show an embodiment according to the invention, in which the battery box 13 is provided in the region of the base part 16 with a bottom-side gap space 22. For this purpose, it is again covered from below, so that the gap 22, in particular in Fig. 9 to see well, is forming.
  • the gap space 22 is, as FIG. 10 shows, fluidically connected to the gap spaces 17 between the battery cells. That is, the gap space 22 is opposite the gap space 17 in the area 24 open. As can be seen in the exemplary embodiment shown, the gap space 22 is provided at the end 25 with a narrower flow cross-section than at the inlet end 26. Thus, it is ensured that all of the gap spaces 17 are largely uniformly charged with cooling medium become. At the junction of the gap space 22, which is closed at the other end 25, for example, as shown in Fig. 1 1 shown fan 27 can be recognized, so that over the outlet slot 28 of the gap space 22 is positively energized.

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Abstract

The invention relates to a traction battery, comprising a plurality of battery cells (2) which are wired to one another and which each have positive and negative electrode plates arranged alternately with one another in a cell housing, and having a plurality of battery troughs (7), which each accommodate a plurality of battery cells (2) in series, each battery trough (7) is designed to be electrolyte-resistant and electrolyte-tight, and having a battery box (13) accommodating the battery troughs (7),wherein adjacent battery troughs (7) are arranged at a distance from one another, leaving a gap space (17), and wherein, underneath the battery troughs (7), a volume space is provided, which is in fluidic connection with the gap spaces (17) and is used as a distribution gap space (22) for all the gap spaces (17), and having a forcible flow system for a cooling medium, which has a means for generating a forcible flow, which is connected to the distributor gap space (22), for which purpose the distributor gap space (22) has at the inlet end (26) thereof a connection for a cooling medium feed line.

Description

Traktionsbatterie  traction battery
Die Erfindung betrifft eine Traktionsbatterie mit mehreren miteinander verschalteten Batteriezellen, die jeweils in einem Zellengehäuse einander abwechselnd angeordnete positive und negative Elektrodenplatten aufweisen. The invention relates to a traction battery with a plurality of interconnected battery cells, each having in a cell housing alternately arranged positive and negative electrode plates.
Traktionsbatterien der vorbeschriebenen Art sind aus dem Stand der Technik an sich gut bekannt, weshalb es eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises an dieser Stelle nicht bedarf. Traction batteries of the type described above are well known in the art, which is why it does not require a separate documentary proof at this point.
Als nicht stationäre Batterien finden Traktionsbatterien typischerweise in der Fahrzeugtechnik Verwendung, beispielsweise bei Gabelstaplern, Hubwagen und/oder dgl. Vorbekannte Traktionsbatterien verfügen über eine Mehrzahl von miteinander elektrisch verschalteten Batteriezellen. Es kommen typischerweise je nach gewünschter Ausgangsspannung 12 Zellen (für 24 Volt), 24 Zellen (für 48 Volt) oder 40 Zellen (für 80 Volt) zum Einsatz. Dabei verfügt jede Batteriezelle über ein Zellgehäuse, das einerseits einen Elektrolyten sowie andererseits einander abwechselnd angeordnete positive und negative Elektrodenplatten aufnimmt. As non-stationary batteries, traction batteries typically find use in vehicle technology, for example in forklifts, lift trucks and / or the like. Previously known traction batteries have a plurality of battery cells electrically interconnected to one another. Depending on the desired output voltage, 12 cells (for 24 volts), 24 cells (for 48 volts) or 40 cells (for 80 volts) are typically used. In this case, each battery cell has a cell housing which accommodates on the one hand an electrolyte and on the other hand alternately arranged positive and negative electrode plates.
Das Zellengehäuse einer Batteriezelle besteht typischerweise aus Kunststoff und es ist oberseitig mittels eines Deckels elektrolytdicht verschlossen, beispielsweise durch Verschweißen des Deckels mit dem Gehäuse. The cell housing of a battery cell is typically made of plastic and it is the upper side by means of a lid electrolyte sealed, for example by welding the lid to the housing.
Zur Aufnahme der Batteriezellen verfügt eine Traktionsbatterie über einen Batterietrog. Dieser ist zumeist deckellos nach Art eines Kastens ausgebildet und verfügt über einen Boden sowie vier daran angeordnete Seitenwände. Im gebrauchsfertigen Zustand der Traktionsbatterie nimmt der Batterietrog die Batteriezellen dicht gepackt auf. Dabei sind die Batteriezellen in Spalten und Reihen angeordnet, um den vom Batterietrog bereitgestellten Aufnahmeraum optimiert auszunutzen. To accommodate the battery cells, a traction battery has a battery tray. This is usually designed without covers in the manner of a box and has a bottom and four side walls arranged thereon. When the traction battery is ready for use, the battery tray holds the battery cells tightly packed. In this case, the battery cells are arranged in columns and rows in order to optimally utilize the space provided by the battery compartment.
Der Batterietrog ist zumeist aus miteinander verschweißten Stahlblechen gebildet. Er stellt einen die Batteriezellen tragenden Boden sowie vier damit verschweißte Seitenwände bereit. Um etwaigen toleranzbedingten Ungenauigkeiten begegnen zu können, ist der vom Batterietrog bereitgestellte Aufnahmeraum in seinen lichten Innenabmessungen etwas größer ausgebildet als die Gesamtabmessungen der zu einem Zellenpaket dicht gepackten Batteriezellen. Es entsteht so ein umlaufender Ausgleichsspalt zwischen den Trogseitenwänden einerseits und den diesen nebengeordneten Batteriezellen des Batteriezellenpakets andererseits. In diesen Ausgleichsspalt werden nach einem Einsetzen der Batteriezellen in den Batterietrog Distanzplatten aus Kunststoff eingesetzt, womit der Ausgleichsspalt geschlossen und die Batteriezellen gegeneinander verspannt und gegenüber den Seitenwänden des Batterietrogs abgestützt sind. Die Dicke dieser Distanzplatten bestimmt sich je nach auszugleichendem Toleranzmaß. The battery tray is usually formed from welded together steel sheets. It provides a base supporting the battery cells and four side walls welded thereto. In order to be able to counteract any tolerance-related inaccuracies, the receiving space provided by the battery tray is made somewhat larger in its clear internal dimensions than the overall dimensions of the cell package tight packed battery cells. This creates a circumferential compensation gap between the trough side walls on the one hand and the sibling battery cells of the battery cell package on the other hand. In this compensation gap spacer plates are used after insertion of the battery cells in the battery tray made of plastic, whereby the compensation gap closed and the battery cells are braced against each other and supported against the side walls of the battery trough. The thickness of these spacer plates is determined by the tolerance to be compensated.
Aus dem Stand der Technik sind des Weiteren Batterieanordnungen bekannt geworden, die als nicht separat handhabbare Traktionsbatterien konzipiert sind. Eine solche Batterieanordnung ist beispielsweise aus der US 2014/0338999 A1 bekannt geworden, die eine Bodenbaugruppe für ein Elektrofahrzeug betrifft, die ein Batteriepack beherbergt. Dieses Batteriepack verfügt über ein Batteriegehäuse, das sich aus einer Batteriewanne und einer Batterieabdeckung zusammensetzt. Im endmontierten Zustand sind die Batteriewanne und die Batterieabdeckung unter Zwischenordnung eines Dichtelements miteinander verbolzt. Das so ausgebildete Batteriegehäuse nimmt eine Vielzahl von Batteriemodulen auf, wobei ein jedes Batteriemodul eine Vielzahl von Batteriezellen beinhaltet. Furthermore, battery arrangements have become known from the prior art which are designed as traction batteries which can not be handled separately. Such a battery assembly has become known, for example, from US 2014/0338999 A1, which relates to a floor assembly for an electric vehicle that houses a battery pack. This battery pack has a battery case made up of a battery tray and a battery cover. In the final assembled state, the battery tray and the battery cover are bolted together with the interposition of a sealing element. The thus formed battery case accommodates a plurality of battery modules, wherein each battery module includes a plurality of battery cells.
Die Batteriewanne, die den Boden des Batteriegehäuses bildet, ist zweiteilig ausgeführt und verfügt über eine obere Platte und eine untere Platte, wobei die beiden Platten unter Ausbildung eines Kühlkanals beabstandet zueinander angeordnet sind. The battery tray, which forms the bottom of the battery case is made in two parts and has an upper plate and a lower plate, wherein the two plates are spaced apart to form a cooling channel.
Es ist des Weiteren eine Kühlvorrichtung vorgesehen, die von außerhalb des Batteriepacks Luft ansaugt und in den von der Batteriewanne bereitgestellten Kühlkanal einfördert. Der Kühlkanal stellt insgesamt zwei Strömungswege bereit, die jeweils u-förmig verlaufen und von der Rückseite der Bodenbaugruppe zur Vorderseite derselben und wieder zurück geführt sind. Furthermore, a cooling device is provided which sucks air from outside the battery pack and conveys it into the cooling channel provided by the battery trough. The cooling channel provides a total of two flow paths, each U-shaped and are guided from the back of the bottom assembly to the front of the same and back again.
Traktionsbatterien der vorbeschriebenen Art haben sich im alltäglichen Praxiseinsatz bewährt. Es besteht gleichwohl das Bestreben einer Verbesserung, um insbesondere den Anwendungsbereich zu erweitern. Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, eine neuartige Traktionsbatterie bereitzustellen, die einen erweiterten Anwendungsbereich ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe wird der Erfindung vorgeschlagen eine Traktionsbatterie, mit mehreren miteinander verschalteten Batteriezellen, die jeweils in einem Zellengehäuse einander abwechselnd angeordnete positive und negative Elektrodenplatten aufweisen, und mit mehreren Batterietrögen, die jeweils eine Mehrzahl von Batteriezellen in Reihe aufnehmen, wobei ein jeder Batterietrog elektrolytfest und -dicht ausgebildet ist, sowie mit einem die Batterietröge aufnehmenden Batteriekasten, wobei benachbarte Batterietröge unter Belassung eines Spaltraums beabstandet zueinander angeordnet sind, und wobei unterhalb der Batterietröge ein Volumenraum vorgesehen ist, der mit den Spalträumen in strömungstechnischer Verbindung steht und als Verteilerspaltraum für sämtliche Spalträume dient, sowie mit einem Zwangsströmungssystem für ein Kühlmedium, das ein Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung aufweist, das mit dem Verteilerspaltraum verbindbar ist, zu welchem Zweck der Verteilerspaltraum an seinem Eintrittsende einen Anschluss für eine Kühlmediumzuleitung aufweist. Traction batteries of the type described above have proven themselves in everyday practice. Nevertheless, there is a desire to improve, in particular to broaden the scope. It is therefore the object of the invention to provide a novel traction battery, which allows a wider range of applications. To achieve this object, the invention proposes a traction battery, with a plurality of interconnected battery cells, each having in a cell housing alternately arranged positive and negative electrode plates, and with a plurality of battery trays, each receiving a plurality of battery cells in series, wherein each battery tray electrolyte-resistant and -densit is formed, and with the battery trays receiving battery box, adjacent battery trays are spaced apart leaving a gap space, and wherein below the battery trays a volume space is provided, which communicates with the gap spaces in fluid communication and as Verteilerspaltraum for all Spaces serves, as well as with a forced flow system for a cooling medium having a means for generating a forced flow, which is connectable to the Verteilerspaltraum, for which purpose of the manifold Paltraum has at its inlet end a connection for a cooling medium supply line.
Die Basis der Erfindung ist eine Traktionsbatterie mit mehreren miteinander verschalteten Batteriezellen, die jeweils in einem Zellengehäuse einander abwechselnd angeordnete positive und negative Elektrodenplatten aufweisen, und mit mehreren Batterietrögen, die jeweils der Aufnahme einer Mehrzahl von Batteriezellen dienen, wobei ein jeder Batterietrog elektrolytfest und -dicht ausgebildet ist, sowie mit einem die Batterietröge aufnehmenden Batteriekasten, wobei benachbarte Batterietröge unter Belassung eines Spaltraums beabstandet zueinander angeordnet sind. The basis of the invention is a traction battery with a plurality of interconnected battery cells, each having in a cell housing alternately arranged positive and negative electrode plates, and with several battery trays, each of which serves to receive a plurality of battery cells, each battery tray electrolyte-resistant and -dicht is formed, as well as with the battery trays receiving battery box, wherein adjacent battery trays are spaced apart leaving a gap space.
In Abkehr zur bisherigen Bauform nach dem Stand der Technik sieht die erfindungsgemäße Ausgestaltung nicht mehr nur einen Batterietrog vor, der sämtliche Batteriezellen der Traktionsbatterie dicht gepackt aufnimmt. Es sind vielmehr eine Mehrzahl von Batterietrögen vorgesehen, die im endmontierten Zustand von einem gemeinsamen Batteriekasten aufgenommen sind. Dabei sind benachbarte Batterietröge beabstandet zueinander angeordnet, und zwar unter Belassung eines Spaltraums. In contrast to the previous design according to the prior art, the embodiment of the invention no longer provides only a battery tray, which receives all the battery cells of the traction battery packed tightly. Rather, a plurality of battery trays are provided, which are received in the final assembled state of a common battery box. In this case, adjacent battery trays are spaced from each other, while leaving a gap.
Jeder der Batterietröge nimmt eine Reihe von hintereinander angeordneten Batteriezellen auf, so dass die erfindungsgemäße Ausgestaltung bedingt, dass die Batteriezellen zumindest hinsichtlich zweier Seiten mit einem Kühlmedium, zum Beispiel Luft umspült sind. Each of the battery trays receives a series of battery cells arranged one behind the other so that the configuration according to the invention requires that the battery cells are surrounded by a cooling medium, for example air, at least with regard to two sides.
Die aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung vorgesehenen Spalträume ermöglichen im bestimmungsgemäßen Anwendungsfall einen Wärmeabtransport durch Luftzirkulation. Damit kann die Betriebstemperatur im Vergleich zu herkömmlich kompakter Zellenpackung auf einem niedrigen Niveau gehalten werden. Dies wiederum gestattet es, die Traktionsbatterie nach der Erfindung ohne signifikante Einbußen hinsichtlich der Lebensdauer auch für Hochstromanwendungen einzusetzen. Dank der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist mithin der Anwendungsbereich erweitert. The proposed due to the inventive design slits allow in the intended use heat removal by air circulation. Thus, the operating temperature can be kept at a low level compared to conventional compact cell pack. This in turn makes it possible to use the traction battery according to the invention without significant loss of life also for high current applications. Thanks to the embodiment of the invention, therefore, the scope is extended.
„Hochstromanwendung" im Sinne der Erfindung meint dabei die Aufnahme und/oder Abgabe hoher Ströme innerhalb kurzer Zeitspannen, sei es im Entladefall durch den Betrieb von beispielsweise Drehstrommotoren oder im Beladefall durch den Einsatz von z.B. modernen Lademanagementsystemen und/oder"High-current application" in the sense of the invention means the taking and / or delivery of high currents within short periods of time, be it in the case of discharge by the operation of, for example, three-phase motors or in loading by the use of, for example, modern charging management systems and / or
Energierückgewinnungseinrichtungen (Rekupertation). Die Aufnahme und/oder die Abgabe hoher Ströme führt mit zunehmender Größe der einzelnen Batteriezellen zu stärker ins Gewicht fallenden und nicht vermeidbaren unerwünschten Nebeneffekten, wie zum Beispiel der Wärmeentwicklung aufgrund des mit steigender Zellengröße anwachsenden Innenwiderstands. In nachteiliger Weise führt dies im Verwendungsfall zu einer verkürzten Lebensdauer sowie zu kürzeren Entladezyklen. Damit sind aus dem Stand der Technik vorbekannte Traktionsbatterien ab einer bestimmten Baugröße für Hochstromanwendungen nicht oder nur bedingt geeignet, was insbesondere für Traktionsbatterien der Baugröße gilt, die im Markt wegen der gewünschten hohen Kapazität gefordert werden. Es stehen somit die einander widerstreitenden Anforderungen gegenüber, eine Batterie zu schaffen, die bei gleichzeitiger Langlebigkeit entweder eine hohe Kapazität bereitstellt oder für Hochstromanwendungen geeignet ist. Gattungsgemäße Batterien werden dieser Anforderung dem Grunde nach nicht gerecht. Energy recovery facilities (recuperation). The uptake and / or the delivery of high currents leads with increasing size of the individual battery cells to more significant and unavoidable undesirable side effects, such as the heat development due to the increasing internal cell resistance with increasing cell size. In a disadvantageous way, this leads to a shortened service life and to shorter discharge cycles in the case of use. Thus, from the prior art previously known traction batteries from a certain size for high current applications are not or only partially suitable, which is particularly true for traction batteries size, which are required in the market because of the desired high capacity. Thus, there is the conflicting need to create a battery that, while providing longevity, either provides high capacity or is suitable for high current applications. Generic batteries do not meet this requirement basically reason.
Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass sich vorbekannte Traktionsbatterien im Falle der Hochstromanwendung je nach Baugröße und damit einhergehendem Innenwiderstand auf 60°C und mehr insbesondere beim Beladen aufheizen können. Typischerweise sind vorbekannte Traktionsbatterien aber nur für ein durchschnittliches Temperaturniveau von z.B. 30°C ausgelegt. Im Ergebnis führt deshalb die Hochstromanwendung aufgrund der damit einhergehenden Temperaturbelastung zu einer erheblichen Verkürzung der Batterielebensdauer. Investigations by the applicant have shown that prior art traction batteries can heat up to 60 ° C. and more, in particular during loading, in the case of high-current application, depending on the size and the associated internal resistance. Typically, however, prior art traction batteries are only for an average temperature level of e.g. 30 ° C designed. As a result, therefore, the high current application leads to a significant reduction in battery life due to the associated temperature stress.
Zum Zwecke der Batterieschonung ist nach erfolgter Aufheizung infolge einer Hochstromanwendung durch beispielsweise einen Beladevorgang verwenderseitig vor Beginn einer weiteren Hochstromanwendung eine Abkühlphase vorzusehen. Eine solche Abkühlphase kann aber je nach Baugröße und erreichtem Temperaturniveau mehrere Tage in Anspruch nehmen, was nicht nur betriebswirtschaftlich von erheblichem Nachteil ist, es müssen auch Ausfall- und Umrüstzeiten berücksichtigt und durch redundante Einrichtungen kompensiert werden. For the purpose of battery conservation after the heating due to high current application by, for example, a loading process on the user side before Start a further high current application to provide a cooling phase. However, such a cooling phase can take several days, depending on the size and the temperature level reached, which is not only economically significant disadvantage, it must also be taken into account failure and changeover times and compensated by redundant facilities.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung überwindet die vorbeschriebenen Nachteile und ermöglicht auch ohne signifikante Verkürzung der Gesamtlebensdauer eine Anwendung im Hochstrombereich. The embodiment according to the invention overcomes the disadvantages described above and also allows an application in the high-current range without significant shortening of the overall service life.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Traktionsbatterie ein Zwangsströmungssystem für ein Kühlmedium aufweist. According to the invention, it is provided that the traction battery has a forced flow system for a cooling medium.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet dies, dass nicht eine einfach aufgrund der thermischen Bedingungen in den Spalträumen bewirkte Luftströmung erzeugt wird, also eine reine Konvektionsströmung sondern es wird eine Zwangsströmung durch Ventilatoren, Pumpen oder dergleichen erzeugt, so dass das jeweilige Kühlmedium, beispielsweise Luft durch die Spalträume gedrückt oder gesaugt wird. For the purposes of the present invention, this means that an air flow caused simply in the gap spaces due to the thermal conditions is not generated, ie a pure convection flow, but a forced flow is produced by fans, pumps or the like, so that the respective cooling medium, for example air through the cracks are pressed or sucked.
Es wird also vorgeschlagen eine Traktionsbatterie, mit mehreren miteinander verschalteten Batteriezellen, die jeweils in einem Zellengehäuse einander abwechselnd angeordnete positive und negative Elektrodenplatten aufweisen, und mit mehreren Batterietrögen, die jeweils eine Mehrzahl von Batteriezellen aufnehmen, wobei ein jeder Batterietrog elektrolytfest und -dicht ausgebildet ist, sowie mit einem die Batterietröge aufnehmenden Batteriekasten, wobei benachbarte Batterietröge unter Belassung eines Spaltraums beabstandet zueinander angeordnet sind sowie mit einem Zwangsströmungssystem für ein Kühlmedium It is therefore proposed a traction battery, with a plurality of interconnected battery cells, each having in a cell housing alternately arranged positive and negative electrode plates, and with multiple battery trays, each receiving a plurality of battery cells, each battery tray is formed electrolyte-proof and -sealed , and with a battery box receiving the battery box, wherein adjacent battery trays are spaced apart leaving a gap space to each other and with a forced flow system for a cooling medium
Kühlmedien können auch andere als Luft sein, und sie können gasförmig oder flüssig sein. Sie können im Rahmen der Erfindung aus vortemperiert sein, um gezielte und steuerbare Abkühlzyklen durchführen zu können. Cooling media can be other than air, and they can be gaseous or liquid. Within the scope of the invention, they can be pre-tempered in order to be able to carry out targeted and controllable cooling cycles.
Es ist erfindungsgemäß unterhalb der Batterietröge ein Volumenraum vorgesehen. Dieser Volumenraum steht mit den Spalträumen in strömungstechnischer Verbindung, die zwischen benachbarten Batterietrögen ausgebildet sind. Es ist so ein zusammenhängender Kühlmediumraum geschaffen, der sich aus den zwischen den Batterietrögen ausgebildeten Spalträumen einerseits und dem die Spalträume strömungstechnisch miteinander verbindenden Volumenraum andererseits zusammensetzt. Dabei dient der unterhalb der Batterietröge vorgesehene Volumenraum als Verteilerspaltraum, und zwar für sämtliche daran strömungstechnisch angeschlossene Spalträume. Im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall kann mithin Kühlmedium in den Verteilerspaltraum eingebracht werden, das sich dann von dort aus auf die daran strömungstechnisch angeschlossenen Spalträume verteilt. It is inventively provided below the battery trays a volume space. This volume space is in fluid communication with the gap spaces formed between adjacent battery trays. It's such a thing created coherent cooling medium space, which is composed of the gap formed between the battery trays on the one hand and the gap spaces fluidly interconnected volume space on the other hand. The space provided below the battery trays volume space serves as Verteilerspaltraum, for all fluidly connected thereto gap spaces. When used as intended cooling medium can thus be introduced into the Verteilerspaltraum, which then distributes from there to the fluidically connected thereto gap spaces.
Es ist erfindungsgemäß des Weiteren ein Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung vorgesehen. Bei diesem Mittel kann es sich beispielsweise um einen Ventilator handeln, der als Kühlmedium Umgebungsluft fördert. It is further provided according to the invention a means for generating a forced flow. This means may be, for example, a fan that promotes ambient air as the cooling medium.
Das Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung ist mit dem Verteilerspaltraum verbindbar. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, dass der Verteilerspaltraum an seinem Eintrittsende einen Anschluss für eine Kühlmediumzuleitung aufweist. Im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall kann also vom Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung eine Kühlmediumzuleitung bewirkt werden, die über den am Eintrittsende des Verteilerspaltraums vorgesehenen Anschluss in den Verteilerspaltraum und von dort aus zu den Spalträumen zwischen den Batterietrögen gelangt. Im Ergebnis werden die Batterietröge und damit die davon in Reihe aufgenommenen Batteriezellen sowohl unterseitig als auch hinsichtlich ihrer Großseiten vom Kühlmedium umspült. Dies erbringt im Ergebnis einen beschleunigten Wärmeaustrag. The means for generating a forced flow is connectable to the distribution gap space. For this purpose, it is provided that the distribution gap space has a connection for a cooling medium supply line at its inlet end. In the intended use case, therefore, can be effected by the means for generating a forced flow, a cooling medium supply line which passes through the provided at the inlet end of the Verteilerspaltraums connection in the Verteilerspaltraum and from there to the gaps between the battery trays. As a result, the battery trays and thus the battery cells received in series are washed around by the cooling medium both on the underside and in terms of their large sides. This results in an accelerated heat release as a result.
Anstelle einer Kühlmittelzuleitung kann auch eine Kühlmittelableitung vorgesehen sein, in welchem Fall mittels eines Ventilators keine Druckluft, sondern eine Zugluft erzeugt wird. In diesem Fall ergibt sich ein umgekehrter Strömungsweg, demgemäß über die nach oben offenen Spalträume Luft angesogen wird, die von dort aus dann in den Verteilerspaltraum gelangt, aus dem sie dann mittels des Ventilators abgesogen wird. Instead of a coolant supply line, it is also possible to provide a coolant discharge, in which case no compressed air, but draft, is generated by means of a fan. In this case, there is a reverse flow path, according to the air is sucked through the upwardly open gap spaces, which then passes from there into the Verteilerspaltraum from which it is then sucked by means of the fan.
Es wird in diesem Zusammenhang ferner ein System vorgeschlagen, das über eine Mehrzahl von Traktionsbatterien der vorbeschriebenen Art sowie über ein Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung der vorbeschriebenen Art verfügt, wobei die Traktionsbatterien wahlweise an das Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung strömungstechnisch angeschlossen werden können. Ein solches System gestattet es, eine Traktionsbatterie in bestimmungsgemäßer Verwendung zu haben, wobei gleichzeitig eine durch vorherige bestimmungsgemäße Benutzung entladene Traktionsbatterie aufgeladen und dabei in der schon vorbeschriebenen Weise unter Verwendung des Mittels zur Erzeugung einer Zwangsströmung gekühlt wird. Dabei steht die aufzuladende Traktionsbatterie dank der erfindungsgemäßen Ausgestaltung sehr viel früher für eine bestimmungsgemäße Verwendung wieder zur Verfügung. It is also proposed in this context, a system having a plurality of traction batteries of the type described above and a means for generating a forced flow of the type described above, wherein the traction batteries can optionally be fluidly connected to the means for generating a forced flow. Such a system allows one Having traction battery in its intended use, at the same time charged by a prior intended use traction battery and thereby cooled in the manner already described using the means for generating a forced flow. Thanks to the design according to the invention, the traction battery to be charged is available much earlier for intended use.
Es können auch direkt im Bereich der Spalträume Ventilatoren angeordnet sein. Auch können mehrere Spalträume strömungstechnisch miteinander verbunden sein, so dass an einer geeigneten Stelle Ventilatoren oder Pumpen angeordnet sein können. It can also be arranged directly in the field of fissures fans. It is also possible for a plurality of gap spaces to be fluidically connected to one another so that fans or pumps can be arranged at a suitable point.
Gemäß einem besonders vorteilhaften Vorschlag der Erfindung ist bodenseitig eine Bodenspaltraum ausgebildet. Zu diesem Zweck wird der Batteriekasten mit einem doppelten Boden versehen, welcher gegenüber den zwischen den Batterietrögen ausgebildeten Spalträumen strömungstechnisch verbunden ist. Somit kann er gemäß der Erfindung als Verteilerspaltraum zur Verteilung des Kühlmediums über sämtliche Spalträume dienen. According to a particularly advantageous proposal of the invention, a bottom gap space is formed on the bottom side. For this purpose, the battery box is provided with a double bottom, which is fluidly connected to the gap formed between the battery trays. Thus, it can serve according to the invention as a distributor gap space for distribution of the cooling medium over all gap spaces.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung weist der Bodenspaltraum oder auch ein anderer Verteilerspaltraum in Strömungslängsrichtung unterschiedliche Strömungsquerschnitte auf. Somit kann beispielsweise sichergestellt werden, dass alle mit dem jeweiligen Spaltraum verbundenen sonstigen Spalträume gleichmäßig mit Kühlmedium beaufschlagt werden. According to a further advantageous proposal of the invention, the bottom gap space or also another distribution gap space has different flow cross sections in the flow longitudinal direction. Thus, for example, it can be ensured that all other gap spaces connected to the respective gap space are uniformly exposed to cooling medium.
Sofern einer der Spalträume mit einer Schnittstelle zum Anschluss einer externen Strömungsquelle versehen ist, so wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass diese schlitzförmig ausgebildet wird. In diesem Fall umfasst das Gesamtsystem eine extern an den Batteriekasten von außen anzuschließende Strömungsquelle, beispielsweise einen Ventilator. If one of the gap spaces is provided with an interface for the connection of an external flow source, it is proposed according to the invention that this be formed in a slot shape. In this case, the entire system comprises an externally connected to the battery box from the outside flow source, such as a fan.
Alternativ oder auch zusätzlich können innerhalb des Batteriekastens an verschiedenen geeigneten Stellen Ventilatoren angeordnet sein. Alternatively or additionally, fans may be arranged within the battery box at various suitable locations.
Aufgrund der beabstandeten Anordnung der Batterietröge ist ein Belüftungssystem geschaffen, was eine Kühlung beispielsweise durch Luftzirkulation gestattet. Zum einen kann so das im Anwendungsfall erreichte Temperaturniveau gesenkt werden, zum anderen ist es aber vor allem möglich, eine gegenüber dem Stand der Technik deutlich verkürzte Abkühlung zu ermöglichen, die nicht unter Umständen Tage, sondern nur wenige Stunden beträgt. Dieser Vorteil kommt insbesondere nach einem bestimmungsgemäßen Beladen einer Traktionsbatterie zum Tragen. Zum einen deshalb, weil die Abkühlzeit nach einem bestimmungsgemäßen Beladevorgang deutlich reduziert ist, zum anderen aber auch deshalb, weil die Traktionsbatterie nach der Erfindung in standardmäßige, herkömmliche Be- und Entladezyklen integriert werden kann, ohne dass die Gefahr einer dauerhaften Überhitzung besteht, so dass sich eine deutlich erhöhte Lebensdauer einstellt. Due to the spaced arrangement of the battery trays a ventilation system is created, which allows cooling, for example by air circulation. On the one hand Thus, the temperature level achieved in the application can be reduced, but on the other hand, it is possible, above all, to allow cooling to be considerably shortened compared to the state of the art, which does not take days, but only a few hours. This advantage comes in particular after proper loading of a traction battery to fruition. On the one hand, because the cooling time after a designated loading process is significantly reduced, on the other hand also because the traction battery according to the invention in standard, conventional loading and unloading cycles can be integrated without the risk of permanent overheating, so that a significantly longer service life sets.
Es ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Verteilerspaltraum von einer beabstandet zu den Batterietrögen angeordneten Bodenplatte begrenzt ist, wie dies schon vorstehend beschrieben ist. Dabei ist es bevorzugt, zwischen den Batterietrögen und der Bodenplatte Abstandshalter anzuordnen. Diese Abstandshalter sorgen für eine exakte Beabstandung der Bodenplatte zu den Unterseiten der Batterietröge. It is provided according to a preferred embodiment of the invention that the distribution gap space is bounded by a spaced apart from the battery trays bottom plate, as already described above. It is preferred to arrange spacers between the battery trays and the bottom plate. These spacers provide an exact spacing of the bottom plate to the undersides of the battery trays.
Die Abstandshalter sind bevorzugter Weise quer zur Längsausrichtung der Batterietröge verlaufende Stege. Diese sind beispielsweise unterseitig an die Batterietröge angeschweißt. Die Bodenplatte ist ihrerseits mit den Abstandshaltern verbunden, beispielsweise durch Schweißen. Die den Batteriekasten bildenden Seitenwände können in Höhenrichtung soweit nach unten gezogen sein, dass die Bodenplatte und die Abstandshalter visuell abgedeckt sind. The spacers are preferably transverse to the longitudinal direction of the battery trays extending webs. These are, for example, welded to the underside of the battery trays. The bottom plate is in turn connected to the spacers, for example by welding. The side walls forming the battery box can be pulled down in the height direction so far that the bottom plate and the spacers are visually covered.
Es ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass der Verteilerspaltraum einen sich vom Eintrittsende zum gegenüberliegenden Ende kontinuierlich verjüngenden Strömungsquerschnitt aufweist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass es in Folge eines Abströmens von Kühlmedium durch die an den Verteilerspaltraum angeschlossenen Spalträume zwischen den Batterietrögen nicht zu einem Druckverlust innerhalb des Verteilerspaltraums kommt. Es ist mithin durch diese Konstruktion sichergestellt, dass in sämtliche an den Verteilerspaltraum strömungstechnisch angeschlossenen Spalträume Kühlmedium mit gleicher Druckbeaufschlagung gefördert wird. Es ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass das Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung einen Ventilator aufweist. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann zu bevorzugen, wenn als Kühlmedium Umgebungsluft genutzt wird. It is provided according to a further feature of the invention that the distributor gap space has a flow cross-section that continuously tapers from the inlet end to the opposite end. This embodiment has the advantage that, as a result of the coolant flowing out through the gap spaces between the battery trays connected to the distributor gap space, there is no pressure loss within the distributor gap space. It is therefore ensured by this construction that is conveyed in all to the distribution gap space fluidly connected fissure cooling medium with the same pressurization. It is provided according to a further feature of the invention that the means for generating a forced flow comprises a fan. This embodiment is particularly preferable when ambient air is used as the cooling medium.
Der Ventilator weist bevorzugter Weise ein Gehäuse auf. Dieses Gehäuse ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung mit einem Austrittsschlitz ausgerüstet, der korrespondierend zum Anschluss des eintrittsseitigen Endes des Verteilerspaltraums ausgebildet ist. Im Kühlfall kann das Gehäuse strömungstechnisch an die Traktionsbatterie angeschlossen werden, sodass vom Ventilator geförderte Kühlluft über das Ventilatorgehäuse durch den Austrittsschlitz und den verteilerspaltraumseitigen Anschluss in den Verteilerspaltraum und die daran strömungstechnisch angeschlossenen Spalträume gelangen kann. The fan preferably has a housing. This housing is equipped according to a further feature of the invention with an outlet slot which is formed corresponding to the connection of the inlet-side end of the Verteilerspaltraums. In the case of cooling, the housing can be fluidly connected to the traction battery, so that the cooling air supplied by the fan can pass through the fan housing through the outlet slot and the distributor gap-side connection into the distributor gap space and the gap spaces fluidically connected thereto.
Der Ventilator verfügt gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung über ein Radiallaufrad. Es kommt mithin ein Radiallüfter zum Einsatz. Dabei liegt der Vorteil eines Radiallüfters insbesondere darin, einen für eine gewünschte Kühlung der Batteriezellen benötigten Druckaufbau innerhalb des zugeführten Kühlmediums sicher erzeugen zu können. Darüber hinaus ergibt sich eine kompakte Bauform, da die Kühlluft rechtwinklig zur Richtung der Austrittsströmung angesaugt werden kann. The fan has according to a further feature of the invention via a radial impeller. Thus, a radial fan is used. In this case, the advantage of a radial fan is in particular to be able to reliably generate a pressure build-up within the supplied cooling medium required for a desired cooling of the battery cells. In addition, results in a compact design, since the cooling air can be sucked at right angles to the direction of the outlet flow.
Alternativ zu einem Radiallüfter zu einem Axiallüfter, das heißt ein Ventilator mit einem Axiallaufrad. Von Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass mittels des Ventilators auch ein Ansaugen stattfinden kann, in welchem Fall die Kühlluft nicht in den Verteilerspaltraum hereingedrückt, sondern die dort befindliche Luft abgesaugt wird, sodass über die an den Verteilerspaltraum strömungstechnisch angeschlossenen Spalträume nachziehende Luft als Kühlluft durch die Spalträume und den Verteilerspaltraum geführt wird. Alternatively to a radial fan to an axial fan, that is a fan with an axial impeller. An advantage of this embodiment is that by means of the fan also a suction can take place, in which case the cooling air is not pressed into the distribution gap space, but the air located there is sucked, so trailing air as the cooling air through the connected to the distribution gap space gap spaces Clearing rooms and the distribution gap space is led.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung dient insbesondere dazu, eine Batteriezellenkühlung zu bewirken, wenn die Traktionsbatterie nach einer vorhergehenden Entladung wieder aufgeladen wird. Es wird also während eines Aufladevorgangs Kühlmedium in die Traktionsbatterie zwecks Umspülung der Batterietröge eingeleitet, sodass es zu einem Wärmeaustrag kommt, infolgedessen die Traktionsbatterie nach Abschluss einer bestimmungsgemäßen Wiederaufladung schneller einsetzbar ist. Es wird mit der Erfindung deshalb auch eine Sensorik vorgeschlagen, die ein automatisches Einschalten des Mittels zur Erzeugung einer Zwangsströmung besorgt, wenn die Traktionsbatterie an das Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung strömungstechnisch angeschlossen ist. The embodiment of the invention serves in particular to effect a battery cell cooling when the traction battery is recharged after a previous discharge. Thus, during a charging process, cooling medium is introduced into the traction battery for the purpose of purging the battery trays so that heat is expelled, as a result of which the traction battery can be used more quickly after completing proper recharging. It is therefore proposed with the invention, a sensor that provides automatic switching on the means for generating a forced flow when the traction battery to the center is connected fluidically to produce a forced flow.
Gemäß einem ersten Vorschlag wird in diesem Zusammenhang vorgeschlagen, dass Näherungssensoren vorgesehen sind, die eine Anbindung der Traktionsbatterie an das Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung detektieren. Sobald eine solche Detektion erfolgt ist, das heißt eine an das Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung angeschlossene Traktionsbatterie erkannt ist, erfolgt eine automatische Einschaltung des Mittels zur Erzeugung einer Zwangsströmung. Eine solche Sensorerkennung kann zudem mit einer Zeitsteuerung kombiniert werden, die es ermöglicht, ein automatisches Abschalten des Mittels zur Erzeugung einer Zwangsströmung zu besorgen, wenn ein vorgebbares Betriebsintervall abgeschlossen ist. According to a first proposal, it is proposed in this context that proximity sensors be provided which detect a connection of the traction battery to the means for generating a forced flow. As soon as such a detection has taken place, that is to say a traction battery connected to the means for generating a forced flow is detected, an automatic activation of the means for generating a forced flow takes place. Such a sensor detection can also be combined with a time control, which makes it possible to obtain an automatic shutdown of the means for generating a forced flow when a predeterminable operating interval is completed.
Eine solche Zeitsteuerung kann auch eine Intervall-Schaltung vorsehen, das heißt ein wiederholtes an- und abschalten des Mittels zur Erzeugung einer Zwangsströmung bis es zu einer bestimmungsgemäßen Gesamtabkühlung der Traktionsbatterie gekommen ist. Ein solcher Intervallbetrieb hat den Vorteil, dass die gesamtheitliche Effizienz des Systems verbessert werden kann. Denn die zur Kühlung einer Traktionsbatterie benötigte Energie kann so optimiert werden. Such a timing control may also provide an interval circuit, that is a repeated switching on and off of the means for generating a forced flow until it has come to a proper total cooling of the traction battery. Such an interval operation has the advantage that the overall efficiency of the system can be improved. Because the energy needed to cool a traction battery can be optimized.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist ein Sensor vorgesehen, der am Ladekabel zwischen Ladegerät und Traktionsbatterie angeordnet ist. Dieser Sensor erfasst einen Stromfluss durch das Ladekabel, womit eine Einschaltung des Mittels zur Erzeugung einer Zwangsströmung mit Start des eigentlichen Ladevorgangs beginnt. According to an alternative embodiment, a sensor is provided, which is arranged on the charging cable between the charger and traction battery. This sensor detects a current flow through the charging cable, whereby an intervention of the means for generating a forced flow begins with the start of the actual charging process.
Dabei ist dieser Stromflusserkennungs-Sensor nicht innerhalb des Ladekabels angeordnet, sondern wird als separat ausgebildeter Sensor von außen auf das Ladekabel angebracht. Dies hat den Vorteil, dass in einfacher Weise eine Nachrüstung auch für schon existierende Bestandssysteme folgen kann. In this case, this current flow detection sensor is not located within the charging cable, but is mounted as a separately trained sensor from the outside to the charging cable. This has the advantage that a retrofit can easily follow for already existing inventory systems.
Die Batterietröge nach der Erfindung sind elektrolytfest und -dicht ausgebildet. „Elektrolytfest" meint im Sinne der Erfindung, dass die innere Oberfläche der Batterietröge gegen die chemische Wirkung der von den Batteriezellen beherbergten Elektrolyten widerstandsfähig ist.„Elektrolytdicht" im Sinne der Erfindung meint, dass Elektrolyt im Fall eines Auslaufens aus einem defekten Batteriezellengehäuse vom Batterietrog sicher zurückgehalten wird, mithin nicht in die Umgebung der Traktionsbatterie gelangen kann, vorausgesetzt natürlich, die Traktionsbatterie ist in bestimmungsgemäßer Weise ausgerichtet und wird nicht beispielsweise unsachgerecht gekippt oder gar auf den Kopf gestellt. The battery trays according to the invention are formed electrolyte-resistant and -dicht. "Electrolyte-resistant" in the sense of the invention means that the inner surface of the battery trays is resistant to the chemical action of the electrolytes housed by the battery cells. "Electrolyte-tight" in the sense of the invention means that the electrolyte is safe from the battery tray in the event of leakage from a defective battery cell housing is not retained in the vicinity of the traction battery, provided, of course, the traction battery is aligned as intended and is not, for example, improperly tilted or even turned upside down.
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird der synergetische Effekt erreicht, dass einerseits eine Luftzirkulation zwischen benachbarten Batteriezellen gestattet ist, andererseits aber auch Auslaufschutz für unter Umständen aus einer Batteriezelle austretenden Elektrolyt erreicht ist. Erfindungsgemäß wird dieser synergetische Effekt dadurch erreicht, dass je Zellenreihe ein separater Batterietrog vorgesehen ist, der elektrolytfest und -dicht ausgebildet ist. Mehrerer solcher mit Batteriezellen jeweils bestückter Tröge sind benachbart zueinander angeordnet, und zwar unter Belassung eines Spaltraums, wodurch das Belüftungssystem geschaffen ist. Zur lagesicheren Anordnung dieser Batterietröge ist ein gemeinsamer Batteriekasten vorgesehen, der die einzelnen Batterietröge aufnimmt. Dabei ist vorgesehen, dass die untere Abschlusskante der Batterietröge in Höhenrichtung oberhalb der unteren Abschlusskante des Batteriekasten angeordnet ist, so dass sich in schon vorbeschriebener Weise unterhalb der Batterietröge ein Volumenraum ausbildet, der einen Zustrom von Kaltluft ermöglicht, der dann in die strömungstechnisch mit dem Volumenraum verbundenen Spalträume zwischen den Batterietrögen einströmen kann. With the embodiment according to the invention, the synergistic effect is achieved that, on the one hand, an air circulation between adjacent battery cells is permitted, but on the other hand leakage protection for electrolytes possibly emerging from a battery cell is achieved. According to the invention, this synergistic effect is achieved by providing a separate battery tray for each row of cells, which is designed to be resistant to electrolyte and to be sealed. Several of such each equipped with battery cells troughs are arranged adjacent to each other, leaving a gap space, whereby the ventilation system is created. For the position-safe arrangement of these battery trays a common battery box is provided which receives the individual battery trays. It is provided that the lower end edge of the battery trays is arranged in the height direction above the lower end edge of the battery box, so that forms in the manner described above below the battery trays a volume space, which allows an influx of cold air, which then in the fluidically with the volume space Connected gaps between the battery trays can flow.
Der Batterietrog gattungsgemäßer Traktionsbatterien ist hinsichtlich seiner geometrischen Abmessungen standardisiert ausgebildet. Dies deshalb, damit sichergestellt ist, dass der die Batteriezellen aufnehmende Batterietrog in die dafür vorgesehenen Aufnahmeräume von Batterie zu betreibenden Einrichtungen, wie insbesondere Fahrzeugen bestimmungsgemäß hinein passt. Der nach der erfindungsgemäßen Ausgestaltung vorgesehene Batteriekasten weist diese vorbekannten Standardabmessungen eines Batterietroges einer vorbekannten Traktionsbatterie auf. Damit ist sichergestellt, dass auch die Traktionsbatterie nach der Erfindung in die dafür vorgesehen Aufnahmeräume von insbesondere Fahrzeugen in bestimmungsgemäßer Weise eingebracht werden kann. The battery tray generic traction batteries is standardized with respect to its geometric dimensions. This is why, in order to ensure that the battery trough receiving the battery cells in the designated receiving spaces of battery devices to be operated, such as in particular vehicles properly fits into it. The battery box provided according to the embodiment of the invention has these previously known standard dimensions of a battery tray of a previously known traction battery. This ensures that even the traction battery according to the invention can be introduced in the designated receiving spaces of particular vehicles in the intended manner.
Um trotz unveränderter Außenabmessungen der Traktionsbatterie die in vorbeschriebener Weise vorgesehenen Spalträume zwischen benachbarten Batterietrögen zu ermöglichen, wird mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung vorgeschlagen, dass die eingesetzten Batteriezellen je Batteriezelle ein Elektrodenplattenpaar weniger aufweisen, als die nach dem Stand der Technik typischerweise zum Einsatz kommenden Batteriezellen. So finden nach dem Stand der Technik typischerweise sogenannte 8 HPzS-Zellen Verwendung, was bedeutet, dass 8 positive Elektrodenplatten und 9 negative Elektrodenplatten pro Batteriezelle vorgesehen sind. Nach der Erfindung kommen im Unterschied zum vorbeschriebenen Stand der Technik 7 HPzS-Batteriezellen zum Einsatz, mithin Batteriezellen, die nur über 7 positive und 8 negative Elektrodenplatten verfügen. Damit werden in Breitenrichtung der Traktionsbatterien je Batteriezelle zwei Elektrodenplatten, .d.h. ein Elektrodenplattenpaar eingespart. Durch diese Einsparung wird bei gleichbleibenden Außenabmessungen der Traktionsbatterie der Raum geschaffen, den es bedarf, um die vorbeschriebenen Spalträume zwischen benachbarten Batterietrögen auszubilden. In order to allow despite the unchanged outer dimensions of the traction battery provided in the manner described above gaps between adjacent battery trays, it is proposed with the embodiment according to the invention that the battery cells used have less electrode plate pair per battery cell than the battery cells typically used according to the prior art. So find The prior art typically uses so-called 8 HPzS cells, which means that 8 positive electrode plates and 9 negative electrode plates are provided per battery cell. According to the invention, in contrast to the above-described prior art 7 HPzS battery cells are used, thus battery cells, which have only 7 positive and 8 negative electrode plates. Thus, in the width direction of the traction batteries per battery cell two electrode plates, .dh saved an electrode plate pair. As a result of this saving, the space is created with the outer dimensions of the traction battery remaining the same, which space is required in order to form the above-described gaps between adjacent battery trays.
Die Reduzierung der Plattenpaare geht mit einer Verringerung der Batteriekapazität einher. Dies wiederum bedingt, dass sich die Stromentlademenge, mithin letztendlich die Entnahmezeit verringert. Dieser Nachteil wird bewusst in Kauf genommen, da es bei der praktischen Anwendung nicht nur auf die Entladezeit, sondern auf den sich aus Entladezeit und Beladezeit zusammensetzenden Gesamtzyklus ankommt. Da die nach der Erfindung vorgesehenen Spalträume insbesondere im Nachgang einer Beladung eine deutlich schnellere Abkühlung der Traktionsbatterie gestatten, ergibt sich bei einer Gesamtbetrachtung, dass der Gesamtzyklus insgesamt optimiert und zugunsten des Verwenders deutlich effektiver gestaltet ist. So haben Untersuchungen der Anmelderin gezeigt, dass die Verringerung der Elektrodenplattenanzahl dazu führt, dass sich die Entladezeit im durchschnittlichen Mittel um 15 Min. verkürzt, die Abkühlzeit nach erfolgter Beladung sich indes um ca. 1 1 Stunden verkürzt, womit sich bei einer Betrachtung des Gesamtzyklus zugunsten des Anwenders einer Ersparnis von mehr als 10 Stunden ergibt. Das heißt, die erfindungsgemäße Konstruktion sorgt insbesondere dafür, dass sich Umrüstzeiten wesentlich verringern, was auch den Vorteil mit sich bringt, dass weniger redundante Einrichtungen vorzuhalten sind. The reduction of the plate pairs is accompanied by a reduction of the battery capacity. This, in turn, requires that the amount of current discharge, and thus ultimately the extraction time, be reduced. This disadvantage is deliberately accepted since, in practical application, it is not just the discharge time that counts but the overall cycle which is composed of the discharge time and the loading time. Since the slit spaces provided according to the invention permit, in particular following a load, a significantly faster cooling of the traction battery, the overall result is that the overall cycle is optimized overall and made significantly more effective for the benefit of the user. Applicant's research has shown that the reduction in the number of electrode plates causes the average discharge time to be shortened by 15 minutes, but the cooling time after loading is shortened by approximately 11 hours, which is an overall cycle in favor of the user results in a savings of more than 10 hours. That is, the construction of the invention provides in particular that significantly reduce changeover times, which also brings with it the advantage that less redundant devices are to be provided.
Die Temperaturentwicklung im Stromentnahmefall ergibt sich insbesondere in Abhängigkeit des elektrischen Widerstandes der Traktionsbatterie. Es wird deshalb mit der Erfindung vorgeschlagen, den elektrischen Innenwiderstand der Traktionsbatterie dadurch zu reduzieren, dass die stromableitenden Komponenten, d.h. die Zellenpole mit Blick auf einen verminderten Innenwiderstand optimiert ausgelegt sind. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass sie in ihren geometrischen Abmessungen im Unterschied zum Stand der Technik sehr viel kleiner ausgeführt werden. Durch diese Maßnahme wird eine verringerte Temperaturentwicklung erreicht, was zumindest teilweise die verringerte Kapazität durch die verringerte Anzahl an Elektrodenplatten ausgleicht. Insgesamt wird somit ein optimiertes System einer Traktionsbatterie bereitgestellt, die für Hochstromanwendungen in optimierter Weise geeignet ist. The temperature development in the current collection case results in particular as a function of the electrical resistance of the traction battery. It is therefore proposed with the invention to reduce the internal electrical resistance of the traction battery in that the current-carrying components, ie the cell poles are designed optimized with a view to a reduced internal resistance. This is achieved in particular by the fact that they are made much smaller in their geometric dimensions, in contrast to the prior art. This measure becomes a achieved reduced temperature development, which at least partially compensates for the reduced capacity by the reduced number of electrode plates. Overall, therefore, an optimized system of a traction battery is provided, which is suitable for high-current applications in an optimized manner.
Sowohl die Batterietröge als auch der Batteriekasten sind aus Metall gebildet, was es gestattet, Batterietröge und Batteriekasten miteinander zu verschweißen. Es wird so ein stirnseitig dichter Verschluss der Batterietröge sichergestellt, womit die Elektrolytdichtheit gegeben ist. Both the battery trays and the battery box are made of metal, which allows battery trays and battery box to be welded together. It is thus ensured a front-side tight closure of the battery trays, whereby the electrolyte tightness is given.
Die Verwendung von Metall als Material sowohl für die Batterietröge als auch für den Batteriekasten ist aus einem weiteren Grund von Vorteil. So dient Metall als Material als optimierter Wärmeleiter, was insbesondere zu Abkühlzwecken von Vorteil ist. Denn an den Metallwänden vorbeiströmende Kühlluft führt zu einer flächenhaften Abkühlung der überströmten Metalloberflächen, so dass ein optimierter Wärmeentzug gewährleistet ist, was wiederum zu einer optimierten Abkühlung der von den Batterietrögen aufgenommenen Batteriezellen führt. The use of metal as a material for both the battery trays and the battery box is advantageous for another reason. Thus, metal serves as a material as an optimized heat conductor, which is particularly advantageous for cooling purposes. Because cooling air flowing past the metal walls leads to a planar cooling of the overflowed metal surfaces, so that an optimized extraction of heat is ensured, which in turn leads to an optimized cooling of the battery cells accommodated by the battery trays.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass nicht nur benachbarte Batterietröge voneinander beabstandet angeordnet sind, auch die zu einer Seitenwand des Batteriekastens benachbarten Batterietröge sind zur jeweils zugeordneten Seitenwand beabstandet angeordnet. Damit ist ein entsprechender Spaltraum auch zwischen einem Batterietrog und der dazu beabstandeten Seitenwand des Batteriekastens ausgebildet. Gemäß dieser Konstruktionsalternative werden mithin sämtliche vom Batteriekasten aufgenommene Batterietröge hinsichtlich zweier ihrer Seiten von Luft umspült. According to a further feature of the invention it is provided that not only adjacent battery trays are arranged spaced from each other, and the adjacent to a side wall of the battery box battery trays are spaced from each associated side wall. In order for a corresponding gap space is also formed between a battery tray and the spaced side wall of the battery box. According to this design alternative, all the battery trays picked up by the battery box are therefore bathed in air with respect to two of its sides.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description with reference to FIGS. Show
Fig. 1 in schematisch perspektivischer Ansicht eine erfindungsgemäße Fig. 1 in a schematic perspective view of an inventive
Traktionsbatterie;  Traction battery;
Fig. 2 in einer Detailansicht die Traktionsbatterie nach Fig. 1 ; FIG. 2 shows a detail view of the traction battery according to FIG. 1; FIG.
Fig. 3 in einer weiteren Detailansicht die erfindungsgemäße Traktionsbatterie nach Fig. 1 ; Fig. 3 in a further detail view of the traction battery according to the invention Fig. 1;
Fig. 4 in einer weiteren perspektivischen Darstellung die erfindungsgemäße Fig. 4 in a further perspective view of the invention
Traktionsbatterie;  Traction battery;
Fig. 5 ein Diagramm über das Abkühlverhalten einer erfindungsgemäßen Fig. 5 is a diagram of the cooling behavior of an inventive
Traktionsbatterie;  Traction battery;
Fig. 6 in schematischer Ansicht eine Traktionsbatterie nach dem Stand der Technik; Fig. 6 is a schematic view of a traction battery according to the prior art;
Fig. 7 in einer Draufsicht von oben eine Traktionsbatterie nach dem Stand der Fig. 7 in a plan view from above a traction battery according to the prior
Technik gemäß Fig. 6;  Technique according to Fig. 6;
Fig. 8 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispieles für einen Fig. 8 is a perspective view of an embodiment of a
Batteriekasten nach der Erfindung;  Battery box according to the invention;
Fig. 9 eine perspektivische Frontansicht des Batteriekastens gemäß Fig. 8; FIG. 9 is a front perspective view of the battery box of FIG. 8; FIG.
Fig. 10 eine teilgeschnittene Darstellung des in Fign. 8 und 9 gezeigten Fig. 10 is a partially sectioned view of the in Fig. 8 and 9 shown
Batteriekastens und  Battery box and
Fig. 1 1 eine perspektivische Darstellung eines externen Ventilators. Fig. 1 1 is a perspective view of an external fan.
Die Figuren 6 und 7 zeigen eine Traktionsbatterie nach dem Stand der Technik. Eine erfindungsgemäße Traktionsbatterie 1 zeigen die Figuren 1 bis 4. Figures 6 and 7 show a traction battery according to the prior art. A traction battery 1 according to the invention show FIGS. 1 to 4.
Eine Traktionsbatterie 1 nach dem Stand der Technik verfügt gemäß Fig. 6 über einen Batterietrog 7. Dieser ist gehäuseartig nach Art eines Kastens ausgebildet und verfügt über vier Seitenwände 8 bzw. 12 sowie über einen in Fig. 6 nicht näher erkennbaren geschlossenen Boden. Für eine Handhabung der Traktionsbatterie 1 beispielsweise mittels einer Hebevorrichtung weisen die Seitenwände 8 an ihrer oberen Randkante jeweils Ausnehmungen 9 auf, in die beispielsweise Hebehaken eingeklinkt werden können. According to FIG. 6, a traction battery 1 according to the prior art has a battery tray 7. The latter is designed in the manner of a box and has four side walls 8 and 12 as well as a closed bottom, which is not shown in detail in FIG. For handling the traction battery 1, for example by means of a lifting device, the side walls 8 each have at their upper peripheral edge recesses 9, in which, for example, hooks can be latched.
Der Batterietrog 7 dient der Aufnahme einer Mehrzahl von Batteriezellen 2, die dicht gepackt innerhalb des Batterietroges 7 angeordnet und zu Reihen R und Spalten S gruppiert sind. The battery tray 7 serves to receive a plurality of battery cells 2, which are sealed packed inside the battery tray 7 and grouped into rows R and columns S.
Eine jede Batteriezelle 2 verfügt in an sich bekannter Weise über in den Figuren nicht näher dargestellte positive und negative Elektrodenplatten, die einander abwechselnd innerhalb eines nicht näher dargestellten Zellengehäuses angeordnet sind. Das Zellengehäuse nimmt zudem einen in die Elektrodenplatten im endmontierten Zustand umspülenden Elektrolyten auf. Oberseitig ist ein jedes Zellengehäuse mittels eines Zellendeckels 4 elektrolytdicht verschlossen, beispielsweise verschweißt. Each battery cell 2 has, in a manner known per se, positive and negative electrode plates which are not shown in the figures and which are arranged alternately within a cell housing, not shown in detail. The cell housing also accommodates an electrolyte which flows around the electrode plates in the final assembled state. On the upper side, each cell housing is closed by means of a cell cover 4 electrolyte-tight, for example, welded.
Die Zellendeckel 4 sind jeweils von einem Minus-Pol 6 und einem Plus-Pol 5 durchführt. Im endmontierten Zustand sind die Batteriezellen 2 über ihre Pole 5 und 6 elektrisch miteinander verschaltet, welche Verschaltung der besseren Übersicht wegen in den Figuren nicht näher dargestellt ist. The cell covers 4 are each made of a negative pole 6 and a plus pole 5. In the final assembled state, the battery cells 2 are electrically interconnected via their poles 5 and 6, which interconnection is not shown in greater detail in the figures for better clarity.
Zur Aussteifung des Batterietroges 7 können Zwischenwände 1 1 vorgesehen sein, wie sich dies insbesondere aus der Darstellung nach Fig. 7 ergibt. For stiffening the battery trough 7 intermediate walls 1 1 may be provided, as this results in particular from the illustration of FIG. 7.
Fig. 7 lässt ferner erkennen, dass die Batteriezellen 2 dicht gepackt sind und aneinander anliegen. Der vom Batterietrog 7 bereitgestellte Aufnahmeraum wird so optimiert ausgenutzt. FIG. 7 also shows that the battery cells 2 are densely packed and abut each other. The space provided by the battery tray 7 receiving space is thus optimally utilized.
Zwischen den Seitenwänden 8 bzw. 12 und den benachbart zu den Seitenwänden 8 bzw. 12 vorgesehenen Batteriezellen 2 ist ein insgesamt umlaufender Ausgleichsspalt 10 vorgesehen, wie dies ebenfalls Fig. 7 am deutlichsten erkennen lässt. Dieser Ausgleichsspalt 10 dient dem Toleranzausgleich und stellt sicher, dass auch bei maximal möglicher Toleranzabweichung die Innenabmessungen des Batterietrogs 7 mindestens so groß sind, dass die für den Batterietrog 7 vorgesehene Anzahl von Batteriezellen 2 vom Batterietrog 7 auch tatsächlich aufgenommen werden kann. Für eine lagesichere Packung der Batteriezellen 2 werden in den Ausgleichsspalt 10 nach Einbringen der Batteriezellen 2 Distanzplatten aus Kunststoff eingesteckt. Der Ausgleichsspalt 10 wird mithin verschlossen und die Batteriezellen 2 stützen sich im endmontierten Zustand unter Zwischenordnung der Ausgleichsplatten an den jeweils zugehörigen Seitenwänden 8 bzw. 12 des Batterietrogs 7 ab. Der besseren Übersicht wegen sind diese Ausgleichs- bzw. Distanzplatten in den Figuren nicht näher dargestellt. Eine erfindungsgemäße Traktionsbatterie 1 ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt, wobei der besseren Übersicht wegen Batteriezellen 2 nicht gezeigt sind. Between the side walls 8 and 12 and the adjacent to the side walls 8 and 12 provided battery cells 2, a total circumferential compensation gap 10 is provided, as can also be seen Fig. 7 most clearly. This compensation gap 10 is used to compensate for tolerances and ensures that even at maximum tolerance tolerance, the inner dimensions of the battery trough 7 are at least so large that provided for the battery tray 7 number of battery cells 2 from the battery tray 7 can actually be recorded. For a position-safe packing of the battery cells 2 2 distance plates made of plastic are inserted into the compensation gap 10 after introduction of the battery cells. The compensation gap 10 is thus closed and the battery cells 2 are based in the final assembled state with the interposition of the compensating plates on the respectively associated side walls 8 and 12 of the battery trough 7 from. For better clarity, these compensation or spacer plates are not shown in detail in the figures. A traction battery 1 according to the invention is shown in FIGS. 1 and 2, the better overview not being shown because of battery cells 2.
Es kommen gemäß der erfindungsgemäßen Ausgestaltung mehrere Batterietröge 7 zum Einsatz, wobei ein jeder Batterietrog 7 zur Aufnahme einer Reihe von Batteriezellen 2 dient. Ein jeder der Batterietröge 7 ist elektrolytfest und elektrolytdicht ausgebildet. According to the embodiment of the invention, a plurality of battery trays 7 are used, with each battery tray 7 serving to receive a row of battery cells 2. Each of the battery trays 7 is electrolyte-resistant and electrolyte-tight.
Die erfindungsgemäße Traktionsbatterie 1 verfügt des Weiteren über einen Batteriekasten 13. Dieser Batteriekasten 13 nimmt die einzelnen Batterietröge 7 auf, wobei benachbarte Batterietröge 7 unter Belassung eines Spaltraums 17 beabstandet zueinander angeordnet sind. The traction battery 1 according to the invention also has a battery box 13. This battery box 13 accommodates the individual battery trays 7, with adjacent battery trays 7 being arranged at a distance from one another while leaving a gap 17.
Wie sich insbesondere aus der Detaildarstellung nach Fig. 2 ergibt, verfügt der Batteriekasten 13 über erste Seitenwände 14 sowie über zweite Seitenwände 15. Dabei verlaufen die Seitenwände 15 des Batteriekastens 13 in Längsrichtung der Batterietröge 7. 2, the battery box 13 has first side walls 14 and second side walls 15. The side walls 15 of the battery box 13 extend in the longitudinal direction of the battery troughs 7.
Die zu den Seitenwänden 15 des Batteriekastens 13 benachbarten Batterietröge 7 sind unter Belassung eines Spaltraums 17 benachbart zu den Seitenwänden 15 angeordnet. Damit ergibt sich, dass ein jeder Batterietrog 7 hinsichtlich seiner beiden großen Seitenwände 12 luftumspült ist. The adjacent to the side walls 15 of the battery box 13 battery trays 7 are arranged leaving a gap 17 adjacent to the side walls 15. This results in that each battery tray 7 is air-rinsed with respect to its two large side walls 12.
Zur Aussteifung der Gesamtkonstruktion ist vorgesehen, dass die Spalträume 17 sowohl zwischen zwei benachbarten Batterietrögen 7 als auch zwischen einem Batterietrog und einer hierzu benachbarten Seitenwand 15 des Batteriekastens 13 einen Abstandshalter 18 beherbergen. Sowohl die Batterietröge 7 als auch der Batteriekasten 13 sind aus Metall gebildet und miteinander verschweißt. Auch die Abstandshalter 18 bestehen vorzugsweise aus Metall und sind mit den Batterietrögen 7 bzw. den zugehörigen Seitenwänden 15 des Batteriekastens 13 verschweißt. To stiffen the overall construction it is provided that the gap spaces 17 accommodate a spacer 18 both between two adjacent battery trays 7 and between a battery tray and a side wall 15 of the battery box 13 adjacent thereto. Both the battery trays 7 and the battery box 13 are formed of metal and welded together. The spacers 18 are preferably made of metal and are welded to the battery trays 7 and the associated side walls 15 of the battery box 13.
Wie sich insbesondere aus der Darstellung nach Fig. 3 ergibt, ist ein Batterietrog 7 als stirnseitig verschlossenes U-Profil ausgebildet. Dabei erfolgt ein Verschluss der Stirnseiten durch die jeder Stirnseite zugeordnete Seitenwand 14 des Batteriekastens 13. Hierdurch wird eine besonders einfache Konstruktion bereitgestellt, da es zum stirnseitigen Verschluss der U-Profile keiner zusätzlichen Bauteile bedarf. Insbesondere Fig. 4 ist noch zu entnehmen, dass die untere Abschlusskante 19 des Batteriekastens 13 in Höhenrichtung 3 unterhalb der unteren Abschlusskanten 20 der Batterietröge 7 angeordnet ist. Hierdurch wird ein Volumenraum unterhalb der Batterietröge 7 geschaffen, der über die stirnseitig der Batterietröge 7 vorgesehenen Spalt 21 zugänglich ist. Der Volumenraum steht wiederum seinerseits strömungstechnisch mit den Spalträumen 17 in Verbindung, so dass im bestimmungsgemäßen Anwendungsfall eine Luftzirkulation durch die Spalte 21 hindurch in den Volumenraum und von dort aus durch die Spalträume 17 in Höhenrichtung 3 nach oben gestattet ist. Hierdurch wird eine effektive Abkühlung der die Batterietröge 7 begrenzenden Seitenwände 12 erreicht, was zu einer effektiven Temperaturabfuhr und damit Abkühlung der von den Batterietrögen 7 aufgenommenen Batteriezellen 2 führt. As can be seen in particular from the illustration according to FIG. 3, a battery tray 7 is designed as a closed U-profile. In this case, a closure of the end faces by the side wall 14 of the battery box 13 associated with each end side takes place. In this way, a particularly simple construction is provided, since there is no need for additional components for the frontal closure of the U-profiles. In particular, Fig. 4 it can be seen that the lower end edge 19 of the battery box 13 is arranged in the height direction 3 below the lower end edges 20 of the battery trays 7. As a result, a volume space is created below the battery trays 7, which is accessible via the front side of the battery trays 7 provided gap 21. The volume space in turn is fluidically connected to the gap spaces 17, so that in the intended use, an air circulation through the column 21 into the volume space and from there through the gaps 17 in the height direction 3 is allowed upwards. As a result, an effective cooling of the battery troughs 7 limiting side walls 12 is achieved, resulting in an effective temperature dissipation and thus cooling of the recorded battery cells 7 battery cells 2.
Fig. 5 lässt anhand eines Diagramms das Abkühlverhalten einer Traktionsbatterie 1 nach dem Stand der Technik gemäß der durchgezogenen Linie erkennen. Eine Traktionsbatterie mit Konvektionsströmung ist als Strichpunktlinie dargestellt. Das Abkühlverhalten einer mit Zwangsströmung beaufschlagten Transaktionsbatterie ist in der gestrichelten Linie gezeigt. FIG. 5 shows, by way of a diagram, the cooling behavior of a traction battery 1 according to the prior art according to the solid line. A traction battery with convective flow is shown as a dashed line. The cooling behavior of a forced flow charged transaction battery is shown in the dashed line.
In dem Diagramm ist die Temperatur über die Zeit in Stunden zur Abkühlung aufgetragen. In the diagram, the temperature is plotted over time in hours for cooling.
Wie sich aus dem Diagramm ergibt, benötigt eine Traktionsbatterie 1 , die infolge eines vorangegangenen Aufladevorgangs auf z.B. 52°C aufgeheizt ist, eine bestimmte Abkühlzeit, um auf eine Anwendungstemperatur von ca. 30°C abzukühlen. Eine Traktionsbatterie nach dem Stand der Technik benötigt eine Abkühlzeit von ca. 24 Stunden, wohingegen eine Traktionsbatterie mit Konvektionsströmung bereits nach ca. 14 Stunden abgekühlt ist, womit sich eine Zeitersparnis von ca. 10 Stunden ergibt. Allerdings hat eine Traktionsbatterie mit Zwangsströmung eine Abkühlzeit von nurmehr rund 5 Stunden, woraus sich eine Zeitersparnis von annähernd 20 Stunden ergibt. Dies zeigt die besonders vorteilhafte Wirkung der Erfindung. As can be seen from the diagram, a traction battery 1, which is due to a previous charging process on e.g. 52 ° C is heated, a certain cooling time to cool to an application temperature of about 30 ° C. A traction battery of the prior art requires a cooling time of about 24 hours, whereas a traction battery with convection flow has already cooled after about 14 hours, resulting in a time saving of about 10 hours. However, a forced flow traction battery has a cooling time of only about 5 hours, resulting in a time saving of approximately 20 hours. This shows the particularly advantageous effect of the invention.
Das Diagramm nach Figur 5 lässt ferner erkennen, dass im gezeigten Ausführungsbeispiel die Aufladung der Traktionsbatterie 1 in etwa 12 Stunden in Anspruch nimmt. Zum Zeitpunkt t=0 ist die Beladung beendet. Wie die einzelnen Graphen des Diagramms deutlich erkennen lassen, bewirkt die Kühlung der Traktionsbatterie 1 bereits mit Beginn der Aufladung, dass eine entsprechend verringerte Temperatur zum Zeitpunkt des Endes der Ladung erreicht ist. Ohne Kühlung ergibt sich für die Traktionsbatterie 1 eine Temperatur von ca. 52°C, wohingegen mit erfindungsgemäßer Kühlung die Temperatur am Ende der Ladung lediglich 41 °C beträgt. The diagram according to FIG. 5 also shows that in the exemplary embodiment shown charging the traction battery 1 takes approximately 12 hours. At time t = 0, the loading is completed. As can be seen clearly from the individual graphs of the diagram, the cooling of the traction battery 1, already at the start of charging, causes a correspondingly reduced temperature at the time of the end the charge is reached. Without cooling results for the traction battery 1, a temperature of about 52 ° C, whereas with cooling according to the invention, the temperature at the end of the charge is only 41 ° C.
Nach Ende der Ladung wird die Kühlung in schon vorbeschriebener Weise weiter fortgesetzt. Nicht zuletzt aufgrund der verringerten Temperatur am Ende der Ladung ergibt sich in schon vorbeschriebener Weise eine Verkürzung von ca. 20 Stunden hinsichtlich der erfindungsgemäß gekühlten Traktionsbatterie 1 im Vergleich zur Standardtraktionsbatterie. Die erfindungsgemäße Kühlung bewirkt also zwei Effekte. Zum einen kühlt die Batterie nach Beendigung der Ladung schneller ab. Zum anderen ist aber auch die Temperatur am Ende der Ladung sehr viel niedriger, wenn schon während der Ladung in erfindungsgemäßer Weise gekühlt wird. So beträgt die im gezeigten Ausführungsbeispiel erreichte Temperaturdifferenz zum Ende der Ladung 1 1 °C zwischen der erfindungsgemäß gekühlten Traktionsbatterie und der Standardbatterie. After the end of the charge, the cooling is continued in the manner described above. Not least because of the reduced temperature at the end of the charge results in the already described manner, a reduction of about 20 hours with respect to the inventively cooled traction battery 1 compared to the standard traction battery. The cooling according to the invention thus causes two effects. On the one hand, the battery cools down faster after charging. On the other hand, however, the temperature at the end of the charge is much lower, even if it is cooled in accordance with the invention during the charge. Thus, the temperature difference reached in the illustrated embodiment to the end of the charge is 1 1 ° C between the inventively cooled traction battery and the standard battery.
Der Batteriekasten 13 nach der erfindungsgemäßen Ausgestaltung verfügt bevorzugterweise über genormte Standardabmessungen in den Höhen-, Breiten- und Längsrichtungen. Damit ist gewährleistet, dass die erfindungsgemäße Traktionsbatterie in der Norm entsprechenden Aufnahmeräumen von z.B. Elektrofahrzeugen, Lademanagementsystemen und dgl. untergebracht werden kann. The battery box 13 according to the embodiment of the invention preferably has standardized standard dimensions in the height, width and longitudinal directions. This ensures that the traction battery according to the invention in the standard corresponding receiving spaces of e.g. Electric vehicles, charging management systems and the like. Can be accommodated.
Um einerseits einen Batteriekasten 13 mit der Norm entsprechenden Abmessungen bereitzustellen, der andererseits genügend Raum zur Ausbildung sowohl der Spalträume 17 zwischen den Batterietrögen 7 als auch des Volumenraums unterhalb der Batterietröge 7 bereitstellt, sind mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung folgende Maßnahmen ergriffen. Die mit Bezug auf eine bestimmte Standardnormgröße des Batteriekastens 13 zum Einsatz kommenden Batteriezellen 2 werden in Breitenrichtung verkleinert ausgeführt, in den im Vergleich zur maximalen Bepackung Batteriezellen 2 verwendet werden, die ein Elektrodenplattenpaar weniger aufweisen. Auf diese Weise wird in Breitenrichtung des Batteriekastens 13 hinreichend Platz geschaffen, um die vorbeschriebenen Spalträume 17 zwischen benachbarten Batterietrögen 7 einerseits bzw. Batterietrögen 7 und benachbarten Seitenwänden 15 des Batteriekastens 13 auszubilden. Mit dieser konstruktiven Maßnahme wird bewusst der Nachteil einer verringerten Batteriegesamtkapazität im Vergleich zu einer bei gegebener Troggröße nach dem Stand der Technik maximal möglichen Batteriekapazität in Kauf genommen. Dieser bewusst in Kauf genommene Nachteil wird jedoch durch die aufgrund der mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung möglichen Abkühlung einhergehenden schnelleren Wiedereinsetzbarkeit mehr als aufgewogen. Denn insbesondere die Regenerationszeit nach einem Beladevorgang ist aufgrund der mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung einhergehenden Abkühlung sehr viel kürzer als bei Traktionsbatterien nach dem Stand der Technik, wie dies vorstehend schon anhand von Fig. 5 beschrieben worden ist. On the one hand to provide a battery box 13 with the standard dimensions, on the other hand provides enough space to form both the gap 17 between the battery trays 7 and the volume space below the battery trays 7, the following measures are taken with the inventive design. The battery cells 2 used with respect to a certain standard standard size of the battery box 13 are made smaller in the width direction in which battery cells 2 having one electrode plate pair less than the maximum one are used. In this way, sufficient space is created in the width direction of the battery box 13 to form the above-described gap spaces 17 between adjacent battery trays 7 on the one hand or battery trays 7 and adjacent side walls 15 of the battery box 13. With this constructive measure, the disadvantage of a reduced total battery capacity is deliberately accepted in comparison to a maximum possible battery capacity for a given trough size according to the prior art. This conscious in Purchase taken disadvantage, however, more than outweighed by the possible due to the inventive design possible cooling faster reuse. In particular, the regeneration time after a loading process is much shorter due to the cooling associated with the embodiment according to the invention than with traction batteries according to the prior art, as has already been described above with reference to FIG. 5.
Zur Einhaltung der Normgröße des Batteriekastens 13 in Höhenrichtung 3 werden die Batteriezellen 2 in Höhenrichtung im Vergleich zum Stand der Technik verkürzt ausgeführt. Dies wird dadurch erreicht, dass das oberhalb der Elektrodenplatten zur Verfügung stehende Zusatzvolumen für Elektrolytflüssigkeit kleiner ausgeführt wird, was im Ergebnis eine Verringerung der Bauhöhe der Batteriezellen mit sich bringt. Die Verkleinerung des Zusatzvolumens für Elektrolytflüssigkeit bringt zwar den Nachteil mit sich, dass sich die Wartungsintervalle verkürzen, doch wird auch dieser Nachteil bewusst in Kauf genommen, zumal im Stand der Technik Elektrolytnachfülleinrichtungen bekannt sind, die im automatischen Betrieb arbeiten, so dass Wartungsarbeiten bei Verwendung solcher Systeme ohnehin entfallen. Die Reduzierung der Bauhöhe der Batteriezellen 2 bringt jedenfalls den Vorteil mit sich, dass der Batteriekasten 13 so ausgebildet werden kann, dass unterhalb der Batterietröge 7 ein Volumenraum entsteht. Dieser Volumenraum dient der Verteilung von außen zugeführter Frischluft auf die einzelnen Spaltraume 17 zwischen den Batterietrögen 7 bzw. zwischen den Batterietrögen 7 und benachbarten Seitenwänden 15 des Batteriekastens 13. To comply with the standard size of the battery box 13 in the height direction 3, the battery cells 2 are executed shortened in height direction compared to the prior art. This is achieved by making the additional volume available for the electrolyte liquid above the electrode plates smaller, resulting in a reduction in the height of the battery cells as a result. Although the reduction of the additional volume for electrolyte liquid brings with it the disadvantage that shorten the maintenance intervals, but this disadvantage is also deliberately accepted, especially since the prior art electrolyte replenishing devices are known to work in automatic mode, so that maintenance work using such Systems are eliminated anyway. The reduction in the height of the battery cells 2 brings at least the advantage that the battery box 13 can be formed so that below the battery trays 7 creates a volume space. This volume space serves to distribute fresh air supplied from outside to the individual gap spaces 17 between the battery trays 7 or between the battery trays 7 and adjacent side walls 15 of the battery box 13.
Die Fign. 8 bis 10 zeigen eine erfindungsgemäße Ausgestaltungsform, bei welcher der Batteriekasten 13 im Bereich des Bodenteils 16 mit einem bodenseitigen Spaltraum 22 versehen ist. Zu diesem Zweck ist er nochmals von unten abgedeckt, so dass sich der Spaltraum 22, insbesondere in Fig. 9 gut zu sehen, herausbildet. The Fign. 8 to 10 show an embodiment according to the invention, in which the battery box 13 is provided in the region of the base part 16 with a bottom-side gap space 22. For this purpose, it is again covered from below, so that the gap 22, in particular in Fig. 9 to see well, is forming.
Der Spaltraum 22 ist, wie Fig. 10 zeigt, mit den Spalträumen 17 zwischen den Batteriezellen strömungstechnisch verbunden. Das heißt, der Spaltraum 22 ist gegenüber dem Spaltraum 17 im Bereich 24 offen. Insofern dient der Spaltraum 22 als Verteilerspaltraum für sämtliche Spalträume 17. Wie im gezeigten Ausführungsbespiel zu sehen ist, ist der Spaltraum 22 am Ende 25 mit einem schmaleren Strömungsquerschnitt versehen als am Eintrittsende 26. Somit wird gewährleistet, dass alle Spalträume 17 weitgehend gleichmäßig mit Kühlmedium beaufschlagt werden. An der Anschlussstelle des Spaltraums 22, die am anderen Ende 25 verschlossen ist, kann beispielsweise ein wie in Fig. 1 1 gezeigter Ventilator 27 angesetzt werden, so dass über dessen Austrittsschlitz 28 der Spaltraum 22 zwangsbestromt wird. The gap space 22 is, as FIG. 10 shows, fluidically connected to the gap spaces 17 between the battery cells. That is, the gap space 22 is opposite the gap space 17 in the area 24 open. As can be seen in the exemplary embodiment shown, the gap space 22 is provided at the end 25 with a narrower flow cross-section than at the inlet end 26. Thus, it is ensured that all of the gap spaces 17 are largely uniformly charged with cooling medium become. At the junction of the gap space 22, which is closed at the other end 25, for example, as shown in Fig. 1 1 shown fan 27 can be recognized, so that over the outlet slot 28 of the gap space 22 is positively energized.
Das beschriebene Ausführungsbespiel dient nur der Erläuterung und ist nicht beschränkend. The exemplary embodiment described is only illustrative and not restrictive.
Bezugszeichen reference numeral
1 Traktionsbatterie1 traction battery
2 Batteriezelle 2 battery cell
3 Höhenrichtung 3 height direction
4 Zellendeckel 4 cell lid
5 Plus-Pol  5 plus pole
6 Minus-Pol  6 minus pole
7 Batterietrog  7 battery tray
8 Seitenwand  8 side wall
9 Ausnehmung  9 recess
10 Ausgleichsspalt 10 compensation gap
1 1 Zwischenwand1 1 intermediate wall
12 Seitenwand 12 side wall
13 Batteriekasten 13 battery box
14 Seitenwand 14 sidewall
15 Seitenwand  15 side wall
16 Bodenteil  16 bottom part
17 Spaltraum  17 gap space
18 Abstandshalter 18 spacers
19 Abschlusskante19 end edge
20 Abschlusskante20 end edge
21 Spalt 21 gap
22 Spaltraum  22 gap space
23 Bodenplatte  23 base plate
24 Strömungsverbindung 24 flow connection
25 Spaltende 25 split ends
26 Spaltanfang  26 gap beginning
27 Ventilator  27 fan
28 Austrittschlitz 28 exit slot
R Reihe R series
S Spalte  S column

Claims

Patentansprüche claims
1 . Traktionsbatterie, mit mehreren miteinander verschalteten Batteriezellen (2), die jeweils in einem Zellengehäuse einander abwechselnd angeordnete positive und negative Elektrodenplatten aufweisen, und mit mehreren Batterietrögen (7), die jeweils eine Mehrzahl von Batteriezellen (2) in Reihe aufnehmen, wobei ein jeder Batterietrog (7) elektrolytfest und -dicht ausgebildet ist, sowie mit einem die Batterietröge (7) aufnehmenden Batteriekasten (13), wobei benachbarte Batterietröge (7) unter Belassung eines Spaltraums (17) beabstandet zueinander angeordnet sind, und wobei unterhalb der Batterietröge (7) ein Volumenraum vorgesehen ist, der mit den Spalträumen (17) in strömungstechnischer Verbindung steht und als Verteilerspaltraum (22) für sämtliche Spalträume (17) dient, sowie mit einem Zwangsströmungssystem für ein Kühlmedium, das ein Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung aufweist, das mit dem Verteilerspaltraum (22) verbindbar ist, zu welchem Zweck der Verteilerspaltraum (22) an seinem Eintrittsende (26) einen Anschluss für eine Kühlmittelmediumzuleitung aufweist. 1 . Traction battery, with a plurality of interconnected battery cells (2) each having in a cell housing alternately arranged positive and negative electrode plates, and with a plurality of battery trays (7), each of a plurality of battery cells (2) in series, wherein each battery tray (7) is formed electrolyte-proof and -sdicht, and with the battery trays (7) receiving battery box (13), wherein adjacent battery trays (7) leaving a gap space (17) spaced from each other, and wherein below the battery trays (7) a volume space is provided, which is in fluid communication with the gap spaces (17) and serves as a distributor gap space (22) for all the gap spaces (17), as well as with a forced flow system for a cooling medium having a means for generating a forced flow, which with the Verteilerspaltraum (22) is connectable, for which purpose the Verteilerspaltrau m (22) at its inlet end (26) has a connection for a coolant medium supply line.
2. Traktionsbatterie nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Zwangsströmungssystem wenigstens einen Ventilator umfasst. 2. Traction battery according to claim 1, characterized in that the forced flow system comprises at least one fan.
3. Traktionsbatterie nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Zwangsströmungssystem wenigstens eine Pumpe umfasst. 3. traction battery according to claim 1, characterized in that the forced flow system comprises at least one pump.
4. Traktionsbatterie nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerspaltraum (22) in Strömungsrichtung unterschiedliche Strömungsquerschnitte aufweist. 4. Traction battery according to claim 1, characterized in that the distributor gap space (22) has different flow cross sections in the flow direction.
5. Traktionsbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Batteriekasten (13) Ventilatoren angeordnet sind. 5. traction battery according to one of the preceding claims, characterized in that in the battery box (13) fans are arranged.
6. Traktionsbatterie nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss schlitzförmig ausgebildet ist. 6. Traction battery according to claim 1, characterized in that the connection is slot-shaped.
7. Traktionsbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium Luft ist. 7. traction battery according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling medium is air.
8. Traktionsbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilspaltraum (22) von einer beabstandet zu den Batterietrögen (7) angeordneten Bodenplatte (23) begrenzt ist. 8. Traction battery according to one of the preceding claims, characterized in that the Verteilspaltraum (22) of a spaced apart from the battery trays (7) arranged bottom plate (23) is limited.
9. Traktionsbatterie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Batterietrögen (7) und der Bodenplatte (23) Abstandshalter angeordnet sind. 9. traction battery according to claim 8, characterized in that between the battery trays (7) and the bottom plate (23) spacers are arranged.
10. Traktionsbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter quer zur Längsausrichtung der Batterietröge (7) verlaufende Stege sind. 10. Traction battery according to one of the preceding claims, characterized in that the spacers are transverse to the longitudinal direction of the battery trays (7) extending webs.
1 1 . Traktionsbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerspaltraum (22) einen sich vom Eintrittsende (26) zum gegenüberliegenden Ende (25) kontinuierlich verjüngenden Strömungsquerschnitt aufweist. 1 1. Traction battery according to one of the preceding claims, characterized in that the distributor gap space (22) has a flow cross section that tapers continuously from the inlet end (26) to the opposite end (25).
12. Traktionsbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung einen Ventilator (27) aufweist. 12. traction battery according to one of the preceding claims, characterized in that the means for generating a forced flow comprises a fan (27).
13. Traktionsbatterie nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator (27) ein Gehäuse aufweist. 13. traction battery according to claim 12, characterized in that the fan (27) has a housing.
14. Traktionsbatterie nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Austrittsschlitz (28) aufweist, der korrespondierend zum Anschluss des eintrittsseitigen Ende (26) des Verteilerspaltraums (22) ausgebildet ist. 14. traction battery according to claim 13, characterized in that the housing has an outlet slot (28) which is formed corresponding to the connection of the inlet-side end (26) of the Verteilerspaltraums (22).
15. Traktionsbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator (27) ein Radiallaufrad aufweist. 15. Traction battery according to one of the preceding claims 12 to 14, characterized in that the fan (27) has a radial impeller.
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