WO2018206072A1

WO2018206072A1 - Capacity container

Info

Publication number: WO2018206072A1
Application number: PCT/EP2017/000562
Authority: WO
Inventors: Thomas Speidel
Original assignee: Ads-Tec Gmbh
Priority date: 2017-05-08
Filing date: 2017-05-08
Publication date: 2018-11-15
Also published as: DE112017007512A5

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Container (1) mit einem Innenraum (10) zur Aufnahme von Akkumodulen (8.1, 8.2, 9.1, 9.2), wobei mehrere in Reihenschaltung verbundene Akkumodule (8.1, 8.2, 9.1, 9.2) einen String (Sn, Sn+i) mit einer vorgegebenen Betriebsspannung bilden, und mehrere Strings (Sn, Sn+i) durch Parallelschaltung eine vorgegebene Ladekapazität zur Stromspeicherung bereitstellen. Die Akkumodule (8.1, 8.2, 9.1, 9.2) sind nebeneinander und übereinander angeordnet, wobei die auf der einen Längsseite (3) des Containers (1) angeordneten Akkumodule (8.1, 8.2) zu den auf der gegenüberliegenden Längsseite (4) des Containers (1) angeordneten Akkumodulen (9.1, 9.2) mit einem Abstand (z) liegen, wodurch ein Freiraum gebildet ist. Nach der Erfindung ist vorgesehen, den Freiraum als Zufuhrkanal (13) für ein Kühlmedium zu nutzen, wobei der Zufuhrkanal (13) durch Kontaktplatten (1 1, 12) begrenzt ist, die zwischen dem Freiraum und den Akkumodulen (8.1, 8.2, 9.1, 9.2) vorgesehen sind. Die Akkumodule (8.1, 8.2, 9.1, 9.2) sind von außerhalb des Containers (1) zugänglich.

Description

Capacity Container

Die Erfindung betrifft einen Container mit einem Innenraum zur Aufnahme von Akkumodulen. Mehrere Akkumodule sind elektrisch in Reihe geschaltet und bilden einen String, der eine vorgegebene Betriebsspannung bereitstellt. Mehrere Strings von Akkumodulen sind elektrisch in Parallelschaltung miteinander verbunden, um eine vorgegebene Ladekapazität der Gesamtanordnung von Akkumodulen bereitzustellen. Im Innenraum des Containers sind die Akkumodule in Ebenen nebeneinander und übereinander angeordnet.

Ein bekannter Container, zum Beispiel ein ISO-Container in der Größe von 20 Fuß, hat ein Volumen von ca. 33 m³ auf einer Grundfläche von etwa 14 m². Durch einen im Container vorgesehenen Wartungsgang und einen eventuell vorzusehenden zusätzlichen Arbeitsraum wird ein Teil des möglichen Nutzvolumens des Innenraumes belegt. Für die Anordnung von Akkumodulen steht eine Fläche von etwa 14 m² zur Verfügung, wobei durch die Abmessungen der Akkumodule selbst und deren Anordnung eine nur begrenzte Speicherkapazität in einem Container bereitgestellt werden kann.

Daher kommen große Akkumodule zum Einsatz, die aufgrund ihres hohen Gewichtes durch das Wartungspersonal nur mit Hebevorrichtungen bewegt werden können. Zur Wartung und zum Austausch von Akkumodulen sind daher Wartungsteams von zumindest zwei Mitarbeitern notwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung von Akkumodulen in einem Großraumbehälter wie einem Container anzugeben, mit der auf einer kleinen Grundfläche eine große Packungsdichte an Akkumodulen ausgebildet werden kann, und dennoch die einzelnen Akkumodule zur Wartung zugänglich sind. Die Aufgabe wird nach den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass in einer Ebene zumindest zwei Akkumodule in einer Reihe hintereinander angeordnet sind, wobei an nur einer Stirnseite der Reihe eine Kontaktplatte angeordnet ist. Das an der Kontaktplatte liegende erste Akkumodul der Reihe ist auf die stirnseitige Kontaktplatte kontaktiert wie auch das zweite Akkumodul der Reihe auf die stirnseitige Kontaktplatte kontaktiert ist. Die Kontaktplatte trägt zumindest einige der elektrischen Verbindungen der Reihenschaltung oder der Parallelschaltung der Akkumodule.

Die Ausbildung der Reihenschaltungen der Strings von Akkumodulen sowie der Parallelschaltungen mehrerer Strings zur Schaffung der gewünschten Speicherkapazität kann getrennt von der räumlichen Anordnung der Akkumodule ausgeführt werden. Dadurch ist die Leitungsführung vereinfacht und die räumliche Anordnung der Akkumodule frei von notwendigen Leitungsführungen. Die räumliche Anordnung der Akkumodule kann optimiert werden, so dass eine Erhöhung der Speicherkapazität des Containers möglich wird. Zur Bereitstellung einer gewünschten Gesamtspeicherkapazität müssen in der Summe weniger ISO-Container abgesetzt werden. Die notwendige Stellfläche zur Bereitstellung einer gewünschten Speicherkapazität ist geringer.

Die Anordnung von mehreren Akkumodulen in einer auf die Kontaktplatte

kontaktierten Reihe eröffnet zudem die Möglichkeit, kleinere Akkumodule als im Stand der Technik zu verwenden. Dadurch können Akkumodule in einem niedrigeren

Gewichtsbereich von z. B. 20 kg bis 40 kg zum Einsatz kommen, die von nur einer Wartungsperson auch ohne Zuhilfenahme von Hebevorrichtungen gehandelt werden können. Der Personalaufwand zur Wartung derartiger Storage Container kann reduziert werden.

In besonderer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite Akkumodul der Reihe elektrisch getrennt von dem an der Kontaktplatte liegenden ersten Akkumodul auf die Kontaktplatte kontaktiert ist. Dadurch wird erreicht, dass jedes einzelne Akkumodul mit seinem positiven Anschlusspol und mit seinem negativen Anschlusspol elektrisch auf eine Kontaktplatte verbunden ist, so dass die zur Ausführung der systemnotwendigen Reihenschaltungen der Akkumodule und Parallelschaltungen der Strings aus Akkumodulen vorteilhaft ausschließlich auf der Kontaktplatte ausgebildet sein können. Dies hat den Vorteil, dass alle elektrischen Leitungsverbindungen auf der Kontaktplatte ausgeführt werden können, bevor die Akkumodule angeordnet werden. Sind alle Kontaktplatten montiert und alle elektrischen Leitungsverbindungen ausgeführt, werden die Akkumodule angeordnet.

Zweckmäßig wird vorgesehen, dass das an der Kontaktplatte liegende erste Akkumodul elektrische Verbindungsleitungen aufweist, die auf der einen Gehäusestirnseite des ersten Akkumoduls liegende erste elektrische Anschlüsse mit auf der anderen Gehäusestirnseite des ersten Akkumoduls liegende zweite elektrische Anschlüsse verbindet. Das zweite Akkumodul wird lediglich in Reihe mit dem ersten Akkumodul platziert und - unabhängig von der Zugehörigkeit des Akkumoduls zu einem bestimmten

String - mit den elektrischen Anschlüssen der Verbindungsleitungen des ersten Akkumoduls verbunden.

Vorteilhaft liegt eine Reihe von Akkumodulen in Richtung ihrer Längsachse senkrecht zur Kontaktplatte angeordnet. Bei einer derartigen Anordnung in einer Reihe ist es zweckmäßig, wenn das an der Kontaktplatte liegende erste Akkumodul einer Reihe nach dem Ausbau des zweiten Akkumoduls der Reihe mechanisch zugänglich ist. Eine derartige Gestaltung eröffnet die Möglichkeit, kleinere Akkumodule zu verwenden, so dass die Abmessung und das Gewicht eines Akkumoduls derart ist, dass eine einzelne Wartungsperson das Akkumodul bewegen, heben und damit ohne Hebevorrichtung aus- tauschen kann.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein String von elektrisch in Reihenschaltung liegenden Akkumodulen aus mehreren in einer Ebene nebeneinander liegenden Akkumodulen und aus mehreren in übereinander liegenden Ebenen liegenden Akkumodule zusammengesetzt ist. Dadurch kann die Höhe eines Strings an die Höhe des Containers angepasst werden, was zu einer kompakten Anordnung ohne Raumverlust führt.

In vorteilhafter Weise ergibt sich eine Verschachtehrng eines Strings derart, dass ein erstes Akkumodul einer Reihe n elektrisch in der Reihenschaltung eines ersten Strings liegt und ein zweites Akkumodul einer Reihe n+1 elektrisch in der Reihenschaltung eines zweiten Strings liegt. Die Akkumodule einer Reihe können somit sowohl einem ersten String wie einem zweiten String zugeordnet werden. In einer Draufsicht ergibt sich die Form eines L-förmigen Strings.

Insbesondere ist vorgesehen, dass zwei nebeneinander liegende Strings aus in Reihenschaltung liegenden Akkumodulen einen gemeinsamen räumlichen Quader mit insbesondere ebenen Seitenflächen bilden. Dadurch kann in einem Großraumbehälter (Container) eine hohe Packungsdichte erzielt werden.

Zweckmäßig erfolgt die Kontaktierung der Akkumodule auf eine Kontaktplatte durch Kontaktbuchsen, insbesondere durch Steckbuchsen. Vorteilhaft sind auch die elektrischen Anschlüsse der Verbindungsleitungen des ersten Akkumoduls zur

Kontaktierung des zweiten Akkumoduls auf die Kontaktplatte durch Kontaktbuchsen gebildet. Auf diese Weise ist durch einfaches Einschieben eines Akkumoduls in die jeweilige Reihe eine elektrische Kontaktierung mit der zugeordneten Kontaktplatte gewährleistet.

Insbesondere ist vorgesehen, den an einer Kontaktbuchse auftretenden Spannungsabfall zur Überwachung einer Überwachungseinrichtung zuzuführen. Eine derartige Überwachungseinrichtung ist als sogenanntes Batteriemanagementsystem an jedem der Akkumodule vorgesehen. Jede Überwachungseinrichtung bildet getrennt von anderen Überwachungseinrichtungen für ein einzelnes Akkumodul eine selbstständig arbeitende Überwachungseinrichtung. Die Überwachungseinrichtungen aller Akkumodule sind über einen gemeinsamen Bus miteinander verbunden. Die Überwachungseinrichtung des zweiten Akkumoduls ist mit dem Bus des an der Kontaktplatte liegenden ersten Akkumoduls verbunden, wobei der Bus des ersten Akkumoduls auf die Kontaktplatte kontaktiert. In Weiterbildung der Erfindung begrenzt die Kontaktplatte einen im Innenraum liegenden Zufuhrkanal für ein Kühlmedium. Der Zufuhrkanal verzweigt in zwischen den Akkumodulen liegende Kühlkanäle. Damit werden einerseits eine effektive Kühlung der Akkumodule und andererseits eine Kühlung der Verbindungsleitungen der Reihenschaltungen und der Parallelschaltungen möglich.

Sind die^' Akkumodule von außerhalb des Containers zugänglich, was in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen ist, kann der Zufuhrkanal für ein Kühlmedium wie Kühlluft zwischen Kontaktplatten ausgebildet werden, die an den an Längsseiten des Containers angeordnete Reihen von Akkumodulen vorgesehen sind. Der Freiraum zwischen den an den Längsseiten angeordneten Akkumodulen ist nicht - wie im Stand der Technik - als Wartungsgang ausgelegt, sondern als Zufuhrkanal für das Kühlmedium. Dieser Zufuhrkanal kann deutlich schmaler als ein Wartungsgang ausgelegt werden und ist durch die Kontaktplatten begrenzt, die zwischen dem Freiraum innerhalb des Containers und den Akkumodulen vorgesehen sind. Der im Container ausgebildete zentrale Zufuhrkanal für das Kühlmedium kann signifikant schmaler ausgebildet werden als ein Wartungsgang für eine menschliche Person. Dadurch steht im Innemaum des Containers mehr Raum für die Anordnung von Akkumodulen zur Verfügung. Die Zugänglichkeit der Akkumodule ist von außerhalb des Containers gewährleistet. Eine Wartung der Module und auch ein Austausch der Module von außerhalb des Containers ist leicht möglich.

Durch die gewählte Gestaltung der Anordnung der Akkumodule und die Ausbildung des zentralen Zufuhrkanals für ein Kühlmedium durch die die Akkumodule elektrisch miteinander verbindenden Kontaktplatten ist eine maximale Nutzung des zur Verfügung stehenden Innenraums möglich. Ohne Veränderung der räumlichen Abmessungen des Containers ist eine Erhöhung der Speicherkapazität pro Container von 10 bis 30% möglich, insbesondere eine Erhöhung der Speicherkapazität von 25%.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Be- Schreibung und der Zeichnung, in der nachfolgend im Einzelnen beschriebene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer, perspektivischer Ansicht einen Großraumbehälter in Form eines Containers zur Aufnahme einer Vielzahl von Akkumodulen,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Akkumoduls aus acht Einzelzellen mit zwischen den Einzelzellen ausgebildeten Kühlkanälen,

Fig. 3 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf eine Anordnung einer Akku- modulreihe aus Akkumodulen nach Fig. 2 in einem Container nach Fig. 1,

Fig. 4 in schematischer Darstellung einen möglichen Leitungsverlauf zur

Kontaktierung der Akkumodule einer Akkumodulreihe mit einer Kontaktplatte, Fig. 5 eine schematische Ansicht übereinander liegender Ebenen von Akkumodulen mit prinzipieller Darstellung der Verschaltung von übereinander und nebeneinander liegenden Akkumodulen zur Bildung eines Strings mit vorgegebener Betriebsspannung, Fig. 6 ein schematisches Schaltbild eines Batteriemanagementsystems zur Überwachung der Einzelzellen eines Akkumoduls.

In Fig. 1 ist ein Container 1 dargestellt, der einen Boden 2, zwei Längsseiten 3 und 4 und Stirnseiten 5 und 6 sowie ein Dach 7 aufweist. Der Boden 2, die Längsseiten 3 und 4, die Stirnseiten 5 und 6 sowie das Dach 7 begrenzen einen Innenraum 10 des Containers 1, in dem eine Vielzahl von Akkumodulen 8.1, 8.2 bzw. 9.1. und 9.2 angeordnet ist. Die an der einen Längsseite 3 angeordneten Akkumodule 8.1, 8.2 bilden jeweils eine Akkumodulreihe Ri, R₂, ..., R_n, Rn+i wie in Fig. 3 gezeigt ist. Die an der anderen Längsseite 4 angeordneten Akkumodule 9.1, 9.2 bilden entsprechende Akku- modulreihen R_n, R_n+i .

Der dargestellte Container 1 bestimmt im Wesentlichen den Innenraum 10 als Aufnahmeraum für die in einer Ebene E_n nebeneinander angeordneten Akkumodule 8.1, 8.2, 9.1, 9.2 sowie in Ebenen E_n+i übereinander angeordneten Akkumodule 8.1, 8.2, 9.1, 9.2. Der Container 1 ist bevorzugt nach Art eines Großraumbehälters ausgebildet, insbesondere als ISO-Container (International Organization for Standardization). Ein derartiger Container der Größe von 20 Zoll hat eine standardisierte Länge L von etwa 6,06 m, eine standardisierte Breite B von etwa 2,44 m und eine standardisierte Höhe H von 2,59 m. Durch diese standardisierten Außenmaße ist auf einer Grundfläche von etwa 13,9 m² ein Innenraum 10 von etwa 33 m³ gegeben. Bei einem ISO-Container ist meist eine Stirnseite 5, 6 als Türöffnung ausgebildet mit einer Breite von 2,34 m und einer Höhe von 2,28 m.

Derartige Großraumbehälter oder Container sind in der Länge L variabel und zum Bei- spiel als 20 Zoll Container, 40 Zoll Container, 45 Zoll HC-Container oder dergleichen vorgesehen.

Der Innenraum 10 des Containers 1 ist durch Kontaktplatten 11 unterteilt. Die Kontaktplatten 11, 12 liegen parallel zu den Längsseiten 3, 4 insbesondere mittig im Innenraum 13. Auf den Kontaktplatten 11, 12 sind zumindest einige, bevorzugt alle elektrischen Verbindungen der systemnotwendigen Reihenschaltungen und Parallelschaltungen der an den Längsseiten 3 und 4 in Ebenen E_n, E_n+i nebeneinander und übereinander angeordneten Akkumodule 8.1, 8.2 bzw. 9.1, 9.2 ausgebildet. Die Kontaktplatten 11 sind den an der Längsseite 3 angeordneten Reihen R_n, R_n+i aus Akkumodulen 8.1, 8.2 zugeordnet, während die Kontaktplatten 12 den an der Längsseite 4 angeordneten Reihen Rn, Rn+i aus Akkumodulen 9.1, 9.2 zugeordnet sind. Die Kontaktplatten 11, 12 liegen mit einem Abstand z zueinander und begrenzen einen zentralen Zufuhrkanal 13 für ein Kühlmedium, insbesondere Kühlluft. Dem Zufuhrkanal 13 wird über ein Kühlaggregat 14 das Kühlmedium, insbesondere temperierte Kühlluft, zugeführt. Wie Fig. 3 zeigt, ist das Kühlaggregat 14 bevorzugt im Dach 7 des Containers 1 angeordnet.

Der Kühlkanal 13 erstreckt sich von der einen Stirnseite 5 bis zur gegenüberliegenden Stirnseite 6 über die gesamte Länge L des Containers 1. Der Kühlkanal 13 erstreckt sich ferner über die Höhe H zwischen dem Boden 2 und dem Dach 7 des Containers 1 , insbesondere über die gesamte Höhe H.

Die Kontaktplatten 11, 12 sind im Innenraum 10 des Containers 1 fest montiert; der Abstand z der Kontaktplatten 11, 12 zueinander beträgt vorzugsweise 10 cm bis 40 cm.

Die Akkumodule 8.1, 8.2 einer Reihe R_n sind zwischen den Kontaktplatten 11 und der Längsseite 3 angeordnet, wie insbesondere Fig. 3 zeigt. Entsprechend sind die Akkumodule 9.1, 9.2 einer Reihe R_n+i zwischen den Kontaktplatten 12 und der Längsseite 4 angeordnet.

Wie Fig. 1 zeigt, sind die Akkumodule 8.1, 8.2, 9.1, 9.2 von außerhalb des Containers 1 zugänglich. Hierzu sind die Längsseiten 3 und 4 des Containers 1 bevorzugt zu öffnen. Bevorzugt kann eine Längsseite 3, 4 in der Höhe geteilt ausgeführt werden, wobei erste Wandabschnitte 4a der Längsseite 4 um eine Schwenkachse 15 auf der Höhe des Daches 7 verschwenkbar sind. Weitere Wandabschnitte 4b der Längsseite 4 können um eine horizontale Längsachse 16 auf der Höhe des Bodens 2 verschwenkbar sein. Da- durch ergeben sich, wie in Fig. 1 links dargestellt, ein nach oben aufschwenkbarer Wandabschnitt 4a sowie ein nach unten aufschwenkbarer Wandabschnitt 4b. Bevorzugt ist die Seitenwand der Längsseite 4 in der Länge L geteilt, so dass mehrere nach oben verschwenkbare Wandabschnitte 4a den oberen Teil der Längsseite 4 bilden. So können zum Beispiel drei bzw. vier obere Wandabschnitte 4a vorgesehen sein.

In entsprechender Weise können mehrere untere Wandabschnitte 4b ausgeführt werden, so dass auch der untere Wandabschnitt der Längsseite 4 in der Länge L in mehrere Wandabschnitte 4b aufgeteilt ist. Wie in Fig. 1 rechts dargestellt, kann es zweckmäßig sein, einen oberen Wandabschnitt 3 a der Längsseite 3 um eine obere Verschwenkachse 15 aufzuschwenken, während der untere Wandabschnitt in zwei Teilwandabschnitte 3b! und 3b₂ aufgeteilt ist, die um vertikale Verschwenkachsen 17 zu verschwenken sind. Die unteren Wandabschnitte 3bi und 3b₂ bilden Türen, wobei der obere Wandabschnitt 3a in seiner Öffnungsstellung über Streben 18 auf den offenen, unteren Wandabschnitten 3bi und 3b₂ abgestützt werden kann.

Nach einem Öffnen der Längsseiten 3, 4 des Containers 1 durch Verschwenken der Wandabschnitte 3a, 3bi, 3b₂, 4a, 4b um eine horizontale Verschwenkachse 15, 16 oder eine vertikale Verschwenkachse 17 sind die Akkumodule 8.1, 8.2, 9.1, 9.2 von außerhalb des Containers 1 zugänglich.

Wie Fig. 2 beispielhaft zeigt, besteht ein Akkumodul aus acht Einzelzellen 24, die in einem Akkugehäuse mit einer Längserstreckung A, einer Quererstreckung Q sowie einer geeigneten Höhe angeordnet sind. Zwischen den Einzelzellen 24 ist jeweils ein Kühlkanal 23 ausgebildet, der sich insbesondere über die Quererstreckung Q des Akkugehäuses erstreckt und das Akkugehäuse in Richtung seiner Höhe durchströmt. Das in Fig. 2 beispielhaft gezeigte Akkumodul 8.2 liegt durch seine gewählten Abmessungen in einem Gewichtsbereich zwischen 25 und 45 kg. Ein derartiges Akkumodul kann von einer einzelnen Person ohne Verwendung von zusätzlichen Hebemitteln durch Körperkraft leicht gehandelt werden.

Wie Fig. 3 zeigt, liegen zwei Akkumodule 8.1 und 8.2 der Bauart nach Fig. 2 in einer Reihe Ri mit einer Längsachse 20 senkrecht zu einer Kontaktplatte 1 1. Bevorzugt liegt eine Reihe R_n zwischen einer Kontaktplatte und einer Längsseite 3 des Containers 1 (Fig. 2). Eine Reihe R_n hat eine Längsachse 20, die vorzugsweise senkrecht zur Kontaktplatte 1 1 liegt. Zwei Akkumodule 8.1 und 8.2 bilden somit eine zur Kontaktplatte 1 1 senkrecht liegende Reihe R_n. Insbesondere liegen die Akkumodule 8.1 und 8.2 in ihrer Längserstreckung A zueinander ausgerichtet in Reihe.

Nachstehend sind beispielhaft die Akkumodulreihe Ri und deren Anordnung be- schrieben. Der Container 1 nimmt eine Vielzahl von Reihen R_{1 }} R_2>.. .R_n, Rn+i (n = 1 , 2, 3, 4....n) auf, die zwischen der Kontaktplatte 1 1 und der Längsseite 3 durch Akkumodule 8.1 und 8.2 gebildet sind. Die senkrecht zur Kontaktplatte 12 liegenden Reihen R_n, Rn+i sind durch Akkumodule 9.1 und 9.2 gebildet. Die Reihen R_n, R_n+i der Akkumodule 9.1 und 9.2 liegen zwischen der Kontaktplatte 12 und der Längsseite 4.

Eine jede derartiger Reihen R_{1 }} R₂,. . .R_n, R_n+i (n = 1 , 2, 3, 4.. ..n) weist einen Zuluftkanal 18 und einen Abluftkanal 19 auf. Der Zuluftkanal 18 steht mit dem zentralen Zufuhrkanal 13 für ein Kühlmedium in Strömungsverbindung, so dass eine in Pfeilrichtung 21 in den zentralen Zufuhrkanal 13 eintretende Kühllüft in die Zuluftkanäle 18 der Reihen Ri, R₂₎...R_n, R_n+i verteilt wird. Es kann zweckmäßig sein, am Eintritt eines Zuluftkanals 18 einen Kühlmittelförderer, zum Beispiel ein Kühlgebläse 22, anzuordnen. Der Zuluftkanal 18 steht mit einer Vielzahl von Kühlkanälen 23 mit dem Abluftkanal 19 in Verbindung. Die Kühlkanäle 23 sind zwischen den Einzelzellen 24 eines Akkumoduls 8.1, 8.2 vorgesehen, wie auch Fig. 2 zeigt. Die zwischen den Einzelzellen 24 verlaufenden Kühlkanäle 23 münden in den Abluftkanal 19 und führen das erwärmte Kühlmedium in Richtung auf die Längsseite 3 des Innenraums 10 des Containers 1 ab. Bevorzugt ist an einer Abströmöffnung des Abluftkanals 19 ein Kühlluft abführendes Gebläse 25 angeordnet.

Die Abluftkanäle 19 der beispielhaft in einem String S_n übereinander angeordneten Reihen Ri, R_2>...R_n, Rn+i münden in einem gemeinsamen Rückführkanal 26 für das

Kühlmedium. Der Rückführkanal 26 ist zwischen der Längsseite 3 und den Stirnseiten 27 der Reihen Ri, R_2>...R_n, R_n+i vorgesehen. Der Rüclcführkanal 26 erstreckt sich entsprechend dem Zufuhrkanal 13 über die Länge L und die Höhe H des Containers 1. Wird ein Wandabschnitt 3a, 3bi, 3b₂, 4a, 4b durch Verschwenken um eine horizontale Verschwenkachse 15, 16 oder eine vertikale Verschwenkachse 17 verschwenkt, liegt der Rückführkanal 26 offen, und die Akkumodule 8.1, 8.2, 9.1, 9.2 sind von außerhalb des Containers 1 zugänglich. Eine Reihe Ri ist in Fig. 3 schematisch wiedergegeben. Die Reihe Ri hat eine Länge LA, die kleiner als die Tiefe T (Fig. 3) des Einbauraums zwischen der Kontaktplatte 11 und der Längsseite 3 des Containers 1 ist. Die Länge L_A einer Reihe R_n ist größer als die beiden Längserstreckungen A der Akkumodule 8.1 und 8.2. Die Akkumodule 8.1 und 8.2 sind in ihrer Längserstreckung A zueinander ausgerichtet und bilden gemeinsam die Längsachse 20 der Reihe Ri, wie auch Fig. 2 zeigt.

Ein Akkumodul 8.1 liegt mit seiner Stirnseite 47 an der Kontaktplatte 11, während das andere Akkumodul 8.2 der Reihe R_n mit seiner freien Stirnseite 48 der Längsseite 3 des Containers 1 zugewandt liegt. Das Akkumodul 8.1 an der Kontaktplatte 11 ist über einen negativen Anschlusspol Ml und einen positiven Anschlusspol PI auf die Kontaktplatte 11 kontaktiert. Hierzu sind zweckmäßig Kontaktbuchsen 42, 43 vorgesehen, die insbesondere als Steckverbindungen ausgebildet sein können. Das Akkumodul 8.2 ist - getrennt von der Kontaktierung des Akkumoduls 8.1 - ebenfalls auf die Kontaktplatte 11 mit dem negativen Anschlusspol M2 und dem positiven Anschlusspol P2 kontaktiert. Das an der Kontaktplatte 11 liegende Akkumodul 8.1 weist elektrische Verbindungsleitungen 28, 29 auf, die auf einer Stirnseite 27.1 liegende erste Anschlüsse zweckmäßig in Form von Kontaktbuchsen 30, 31 mit auf der anderen Stirnseite 27.2 liegenden zweiten Anschlüssen vorteilhaft in Form von Kontaktbuchsen 32, 33 elektrisch verbindet. Der Pluspol P2 des von der Kontaktplatte 11 entfernt liegenden Akkumoduls 8.2 ist somit über die Verbindungsleitung 28 auf die Kontaktplatte 11 durchkontaktiert; entsprechend ist der Minuspol über die Verbindungsleitung 29 auf die Kontaktplatte 11 durchkontaktiert. Die Stirnseite 28.2 der zweiten Akku- moduls 8.2 weist hierzu entsprechende Anschlüsse in Form von weiteren Kontaktbuchsen oder Kontaktsteckern auf.

Jedes Akkumodul 8.1 und 8.2 weist ferner eine Überwachungseinrichtung 34, 35 in Form eines Batteriemanagementsystems auf, das über eine Busleitung 36 auf einen Bus-Anschluss 37 der Kontaktplatte 11 verbunden ist.

Jede Reihe R_n, R_n+i weist somit ein an der Kontaktplatte 11 bzw. 12 liegendes Akkumodul 8.1 bzw. 9.1 auf, welches aufgrund der vorgesehenen Verbindungsleitungen 28 und 29 konstruktiv anders aufgebaut ist als die vorzugsweise den Längsseiten 3 und 4 zugewandt liegenden zweiten Akkumodule 8.2 bzw. 9.2 einer Reihe R_n, R_n+i. Akkumodule können hintereinander zusammengesteckt werden, wobei das der Kontaktplatte 11, 12 benachbarte Akkumodul 8.1 alle vier Pole (2 x PLUS) und (2 x MINUS) auf die Kontaktplatte 11, 12 führt. Elektrische Verschaltungen erfolgen auf der Kontakt- plattel 1, 12. Über einen DATA Stecker 39 wird eine Kommunikation geführt, vorzugs- weise auf einem CAN-BUS. Ferner kann über den DATA Stecker 39 ein Interlocksignal und/oder optional eine Spannungssensorleitung für einen DC-Kontaktpunkt nach einer Kontaktbuchse bzw. einem Kontaktstecker übermittelt werden. So kann eine Uber- wachung der Kontaktwiderstände erfolgen. Wie in Fig. 1 links dargestellt, können im gezeigten Ausführungsbeispiel im Innenraum 10 des Containers 1 beispielhaft sieben Reihen R_ls R_2>...R₇ übereinander angeordnet werden. Hat - wie im gezeigten Ausführungsbeispiel - jedes Akkumodul acht Einzelzellen 24 (Fig. 2), so hat - bei einer Ausführung als Lithium-Ionen- Akku - jedes Akkumodul 8.1, 8.2, 9.1, 9.2 eine Akkuspannung von 24 bis 32 Volt. Um die zur Energie- speicherung im Netz notwendige Betriebsspannung zur Verfügung zu stellen, sind vorzugsweise dreißig Akkumodule in Reihe zu schalten. Dadurch wird eine Betriebsspannung zwischen 720 Volt und 984 Volt erzielt. Das die Betriebsspannung bereitstellende Paket aus elektrisch in Reihenschaltung geschalteten Akkumodulen wird auch String genannt; ein derartiger String S_n ist in Fig. 2 angedeutet.

Die elektrische Verschaltung der einzelnen Akkumodule erfolgt über auf den Kontaktplatten 11 und 12 verlegten der elektrischen Verbindungen als Strompfade 40, wie die schematische Ansicht in Fig. 4 zeigt. Über die auf den Kontaktplatten 11 geführten Strompfade 40 werden mehrere Akkumodule in Reihenschaltung geschaltet, um einen String S_n mit einer vorgegebenen Betriebsspannung zu bilden. Ein derartiger String S_n hat eine nominale Kapazität von zum Beispiel 80 kWh. Durch Parallelschaltung mehrerer Strings S_n bis S_n+i wird eine gewünschte Speicherkapazität der im Container angeordneten Akkumodule bereitgestellt. Ein derartiger "Capacity Container" kann eine Ladekapazität von zum Beispiel 9.000 bis 10.000 kWh bereitstellen.

Durch die gewählte Anordnung mit einem insbesondere mittigen, zentralen Zufuhrkanal 13 kann der Innenraum 10 des Containers 1 effektiv genutzt werden, wodurch die Packungsdichte der Akkumodule 8.1, 8.2 bzw. 9.1, 9.2 in dem begrenzten Innenraum 10 eines Containers 1 gesteigert werden kann. Dabei bleibt die Zugänglichkeit zu den einzelnen Akkumodulen erhalten. Muss ein Akkumodul getauscht werden, kann dieses über den zu öffnenden Container 1 leicht entnommen werden, ohne dass besonderes Hebezeug oder dergleichen notwendig wäre. Ein Akkumodul aus acht Einzelzellen ist in der Größe und vom Gewicht von einer Einzelperson ohne größere körperliche Anstrengung zu handeln. Zum Austausch eines Akkumoduls ist somit lediglich eine Serviceperson nötig.

Für eine optimale Raumnutzung des Innenraums 10 des Containers ist eine

erfinderische elektrische Verschaltung und Anordnung der Akkumodule 8.1, 8.2 vorgesehen, wie sie schematisch in Fig. 5 wiedergegeben ist. Mehrere in Reihenschaltung verbundene Akkumodule 8.1, 8.2 bilden z.B. einen ersten String S_n mit einer vorgegebenen Betriebsspannung, wobei erste Akkumodule 8.1 und 8.2 in einer Ebene E_n liegen. Die in einer Ebene E_n liegenden Akkumodule 8.1 und 8.2 sind beispielhaft mit den auf die Ebene E_n bezogenen Bezugszeichen Al_n, A2_n, A3_n, A4_n, A5_n und A6_n bezeichnet. Die in einer darüber liegenden Ebene E_n+i liegenden Akkumodule 8.1 und 8.2 sind beispielhaft mit den auf die Ebene E_n+i bezogenen Bezugszeichen Al_n+i, A2_n+i,

A3_n+i, A4_n+i, A5n+i und A6_n+i bezeichnet. Zum Verständnis des Aufbaus sind in Figur 1 beispielhaft Ebenen Ei bis E_n+i angegeben.

Ein in Fig. 5 schematisch angedeuteter String S_n wird zunächst durch Reihenschaltung von nebeneinander liegenden Akkumodulen Al_n, A2_n, A3_n in einer ersten Ebene E_n begonnen. Die Reihenschaltung des Strings S_n setzt sich mit den Akkumodulen Al_n+i, A2_n+i A3_n+i in der darüber liegenden Ebene E_n+i fort. Dies wiederholt sich in folgenden Ebenen E_n+2, E_n+3 usw., bis die notwendige Anzahl von elektrisch in Reihe liegenden Akkumodulen die vorgegebene Betriebsspannung des Strings S_n ergibt.

Ein zweiter String S_n+i wird zunächst durch Reihenschaltung von nebeneinander liegenden Akkumodulen A4_n, A5_n, A6_n in der ersten Ebene E_n begonnen. Die Reihenschaltung des Strings S_n+\ setzt sich mit den Akkumodulen A4_n+i, A5_n+i A6_n+i in der darüber liegenden Ebene E_n+i fort. Dies wiederholt sich in folgenden Ebenen E_n+2, E_n+3 usw., bis die notwendige Anzahl von elektrisch in Reihe liegenden Akkumodulen die vorgegebene Betriebsspannung des Strings S_n+i ergibt. Die Betriebsspannungen des Strings S_n und des Strings S_n+i sind gleich. Ein erstes Akkumodul 8.1 , 9.1 einer Reihe R_n liegt elektrisch in der Reihenschaltung eines ersten Strings S_n. Ein zweites Akkumodul 8.2, 9.2 R_n+i liegt elektrisch in der Reihenschaltung eines zweiten Strings S_n+i- In Draufsicht auf die Ebenen der Akkumodule ergibt sich ein String in der Form eines "L".

Mehrere so gebildeter Strings S_n, S_n+i mit gleicher Betriebsspannung werden elektrisch parallel geschaltet um eine vorgegebene Ladekapazität zur Stromspeicherung bereitzustellen. Die räumliche Ausbildung eines Strings S_n, S_n+i ist in besonderer Weise so gestaltet, dass zwei nebeneinander liegende Strings S_n, S_n+i aus elektrisch in Reihenschaltung verbundenen Akkumodulen Al_n, A2_n, A3_n, Al_n+i, A2_n+i A3_n+i und A4_n, A5_n, A6_n, A4_n+i, A5_n+i A6_n+i einen gemeinsamen räumlichen Quader Q mit vorzugsweise ebenen Seitenflächen bilden, wie er in Fig. 1 links strichliert angedeutet ist. Durch diese "Verschachtelung" von zumindest zwei Strings S_n, S_n+i wird eine sehr kompakte Bau- form erzielt, die eine maximale Breite von nur 0,5 m aufweist. Hervorzuheben ist, dass durch diese räumliche Anordnung eine maximale Raumausnutzung des Innenraums 10 des Containers ohne Lücken und dgl. möglich wird.

Die Akkumodule werden von außerhalb des Containers 1 in den Innenraum 10 des Containers 1 eingeschoben. Die Seitenwände 3, 4 des Containers sind als "Klappläden" wie bei einem Marktstand ausgeführt und/oder wie Fensterläden. Der zentrale Zufuhrkanal 13 für ein Kühlmedium wie Luft oder ein inertes Gas ist durch die Kontaktplatten 1 1 , 12 ausgebildet, an denen die Akkumodule verschaltet werden. Die Kontaktierung und/oder Verschaltung der Akkumodule erfolgt zentral an den Kontaktplatten 1 1 , 12 durch Bus-Bars oder dergleichen Elemente. In einer Ebene E_n werden im Ausführungsbeispiel je drei Akkumodule in einer Ebene E_n, E_n+i auf der Kontaktplatte 1 1 , 12 in Reihe geschaltet. In der Vertikalen können die Ebenen E_n, E_n+i dann skaliert werden. Beispielsweise können neun oder zehn Ebenen E_n, E_n+i vorgesehen werden. Wenn in jeder Ebene E_n drei Akkumodule Al_n, A2_n, A3_n in Reihe geschaltet werden, ergibt das bei zehn Ebenen E_n in einem String dreißig Akkumodule in Reihe. Dadurch wird bei einer Zellspannung von 3 V eine Betriebsspannung von 720 V erzielt. Bei einer Zellspannung von 4,1 V ergibt sich eine Betriebsspannung von 984 V.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, die an sich bekannte Überwachungs- einrichtung 34 bzw. 35 eines Akkumoduls 8.1 bzw. 8.2 zu erweitem und den

Spannungsabfall UK an einer Kontaktbuchse 31, 33 sowohl zwischen zwei Akkumodulen 8.1, 8.2 als auch an der Kontaktplatte 11, 12 selbst zu erfassen und auszuwerten. Tritt an einer Kontaktbuchse 31, 33 ein Spannungsabfall UK auf, der einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, wird dies über die Überwachungseinrichtung 34, 35 registriert und über den Datenbus 36 weitergegeben. So kann über eine insbesondere drahtlose Datenübermittlung eine Wartung veranlasst werden, um eine kritische Erwärmung im Bereich der Kontaktbuchsen 31, 33 sicher zu vermeiden.

Die Überwachungseinrichtung 34, 35 erfasst die Zellspannungen der einzelnen Akku- zellen 24. Zusätzlich erkennt die Überwachungseinrichtung 34, 35 auch die Spannungsabfälle bis zum nächsten Akkumodul über die Modulgrenzen hinweg. Auch wenn zwischen Akkumodulen Kontaktbuchsen oder BUS-BARS die elektrischen Verbindungen herstellen, werden diese überwacht und unzulässige Spannungsabfälle erkannt.

Die Gestalt und Abmessung eines Akkumoduls ist derart vorgesehen, dass die Summe dem Vierfachen einer in Längsrichtung des Akkumoduls 8.1, 8.2, 9.1, 9.2 gemessenen Erstreckung E eines Akkumoduls 8.1, 8.2, 9.1, 9.2 und der in gleicher Richtung gemessenen Breite des Zufuhrkanals 13 sowie der doppelten Breite des Abluftkanals 26 insbesondere der Breite B des Containers 1 entspricht. Damit kann eine hohe Packungsdichte im Innenraum 10 des Containers 1 erzielt werden.

Claims

Ansprüche

1. Container (1) mit einem Innenraum (10) zur Aufnahme von Akkumodulen (8.1, 8.2, 9.1 , 9.2),

- wobei mehrere in Reihenschaltung verbundene Akkumodule (8.1 , 8.2, 9.1, 9.2) einen String (S_n, S_n+i) mit einer vorgegebenen Betriebsspannung bilden,

- und mehrere Strings (S_n, S_n+i) durch Parallelschaltung eine vorgegebene

Ladekapazität zur Stromspeicherung bereitstellen,

- wobei die Akkumodule (8.1 , 8.2, 9.1, 9.2) im Innenraum (10) des

Containers in mehreren Ebenen (E_n, E_n+i) nebeneinander und übereinander angeordnet sind,

- dadurch gekennzeichnet,

- dass in einer Ebene (E_n, En+i) zumindest zwei Akkumodule (8.1, 8.2, 9.1, 9.2) in einer Reihe (Ri, R₂, R_n) hintereinander angeordnet sind,

- wobei an einer Stirnseite (47) der Reihe (R_{l s} R₂, Rn) eine Kontaktplatte (11, 12) angeordnet ist,

- dass das an der Kontaktplatte (11 , 12) liegende erste Akkumodul (8.1, 9.1) der Reihe auf die stirnseitige Kontaktplatte (1 1, 12) kontaktiert ist,

- und dass das zweite Akkumodul (8.2, 9.2) der Reihe auf die stirnseitige Kontaktplatte (11, 12) kontaktiert ist,

- und dass die Kontaktplatte (1 1, 12) zumindest einige der elektrischen Ver- bindungen der Reihenschaltung oder der Parallelschaltung trägt.

2. Container nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Akkumodul (8.2, 9.2) der Reihe elektrisch getrennt von der Kontaktierung des ersten Akkumoduls (8.1, 9.1) auf die stirnseitige Kontaktplatte (11, 12) kontaktiert ist. Container nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass das an der Kontaktplatte (11 , 12) liegende erste Akkumodul (8.1, 9.1) elektrische Verbindungsleitungen (38, 39) aufweist, die auf der einen Gehäusestirnseite (27.1) des ersten Akkumoduls (8.1 , 9.1) liegende erste elektrische Anschlüsse mit auf der anderen

Gehäusestirnseite (27.2) des ersten Akkumoduls (8.1 , 9.1) liegende zweite elektrische Anschlüsse verbindet.

Container nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass eine Reihe (R_{1 ;} R₂, R_n) von Akkumodulen (8.1, 8.2, 9.1, 9.2) in Richtung ihrer Längsachse (20) senkrecht zur Kontaktplatte (11, 12) angeordnet ist.

Container nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass das an der Kontaktplatte (1 1 , 12) liegende erste Akkumodul (8.1 9.1) einer Reihe (R_1; R₂, R_n) nach Ausbau des zweiten Akkumoduls (8.2, 9.2) der Reihe (R_{l s} R₂, R_n) mechanisch zugänglich ist.

Container nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass ein String (S_n, S_n+i) von elektrisch in

Reihenschaltung liegenden Akkumodulen aus mehreren in einer Ebene (E_n, En+i) nebeneinander und hintereinander liegenden Akkumodulen (Al_n, A2_n, A3_n; Al n+i, A2_n+i, A3_n+i) und aus mehreren in übereinander liegenden Ebenen (E_n, E_n+i) liegenden Akkumodulen (Al_n, A2_n, A3_n; Al_n+i, A2_n+i, A3_n+i) zusammengesetzt ist.

Container nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Akkumodul (8.1, 9.1) einer Reihe (Ri, R₂, R_n) elektrisch in der Reihenschaltung eines ersten Strings (S_n) liegt und ein zweites Akkumodul (8.2, 9.2) der Reihe (R_1; R₂, R_n) elektrisch in der Reihenschaltung eines zweiten Strings (S_n+i) liegt.

8. Container nach Anspruch 6 oder 7,

dadurch gekennzeichnet, dass zwei nebeneinander liegende Strings (S_n, S_n+i) aus in Reihenschaltung liegenden Akkumodulen (Al_n, A2_n, A3_n;

Aln+i, A2_n+i, A3_n+i und A4_n, A5_n, A6_n; A4_n+i, A5_n+i, A6_n+i) einen gemein- samen räumlichen Quader (Q) mit ebenen Seitenflächen bilden.

9. Container nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierung eines Akkumoduls (8.1, 8.2, 9.1 , 9.2) auf die Kontaktplatte (1 1, 12) durch Kontaktbuchsen (30, 31, 32, 33) ausgebildet ist. 10. Container nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse der Verbindungsleitungen (38, 39) des ersten Akkumoduls (8.1, 9.1) zur

Kontaktierung des zweiten Akkumoduls (8.2, 9.2) auf die Kontaktplatte (11 , 12) durch Kontaktbuchsen (30, 31 , 32, 33) gebildet sind. 1 1. Container nach Anspruch 8 oder 9,

dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsabfall (UK) an einer Kontaktbuchse (30, 31 , 32, 33) einer Überwachungseinrichtung (34, 35) zugeführt ist.

12. Container nach einem der Ansprüche 1 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, dass jedem Akkumodul (8.1, 8.2, 9.1, 9.2) eine selbstständig arbeitende Überwachungseimichtung (34, 35) zugeordnet ist und die Überwachungseinrichtungen (34, 35) aller Akkumodule (8.1, 8.2, 9.1 , 9.2) über einen Bus (36) miteinander verbunden sind.

13. Container nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (34, 35) des zweiten Akkumoduls (8.2, 9.2) mit dem Bus (36) des an der Kontaktplatte (1 1, 12) liegenden ersten Akkumoduls (8.2, 9.2) verbunden ist, und der Bus (36) des ersten Akkumoduls (8.1, 9.1) auf die Kontaktplatte (11 , 12) kontaktiert ist.

Container nach einem der Ansprüche 1 bis 13,

dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktplatte (11, 12) einen im Innenraum (10) liegenden Zufuhrkanal (13) für ein Kühlmedium begrenzt, und der Zufuhrkanal (13) in zwischen den Akkumodulen (8.1, 8.2, 9.1, 9.2) liegende Kühlkanäle (18) verzweigt.

15. Container nach einem der Ansprüche 1 bis 14,

dadurch gekennzeichnet, dass die Akkumodule (8.1, 8.2, 9.1, 9.2) von außerhalb des Containers (1) zugänglich sind.