WO2025252579A1 - Batteriezellenträger mit temperaturüberwachung aufgenommener batteriezellen und stapel aus mehreren batteriezellenträgern - Google Patents

Batteriezellenträger mit temperaturüberwachung aufgenommener batteriezellen und stapel aus mehreren batteriezellenträgern

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WO2025252579A1
WO2025252579A1 PCT/EP2025/064863 EP2025064863W WO2025252579A1 WO 2025252579 A1 WO2025252579 A1 WO 2025252579A1 EP 2025064863 W EP2025064863 W EP 2025064863W WO 2025252579 A1 WO2025252579 A1 WO 2025252579A1
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WO
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battery cell
carrier
cell carrier
bus
temperature
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PCT/EP2025/064863
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English (en)
French (fr)
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Aleksandar Duric
Ulrich Kuhn-Matysiak
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Siemens Schweiz AG
Original Assignee
Siemens Schweiz AG
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Publication date
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    • G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
    • G01K1/026—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers arrangements for monitoring a plurality of temperatures, e.g. by multiplexing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/14—Supports; Fastening devices; Arrangements for mounting thermometers in particular locations
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
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    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature

Definitions

  • the invention relates to a first and a second battery cell carrier, each comprising a support base designed for the orderly accommodation of battery cells, preferably with a predetermined cell height, within a receiving volume and at predetermined receiving positions of the respective battery cell carrier or support base.
  • the first and second battery cell carriers comprise at least one side wall adjoining the support base, preferably a fully circumferential one, or at least one side strut adjoining the support base.
  • the battery cells considered are, in particular, rechargeable battery cells containing a liquid electrolyte, preferably lithium-ion or sodium-ion battery cells, i.e., secondary cells or accumulators.
  • the more technically common terms "battery” or “battery cell” are used synonymously with the technical terms “accumulator” or "accumulator cell.”
  • the invention further relates to a first and second stack, each consisting of at least one such first or second battery cell carrier stacked on top of the other, optionally with a plate-shaped end element for closing the second battery cell carrier stacked on top.
  • the invention relates to a system for the thermal monitoring of a plurality of battery cells, in particular a plurality of lithium-ion battery cells or sodium-ion battery cells, in a rack storage system.
  • the invention relates to a computer program for downloading onto a mobile communication device, in particular a smartphone or a tablet.
  • the battery cells can be cylindrical, prismatic (especially cuboid), or pouch cells. Up to one hundred such cylindrical cells can be housed in a battery cell tray for formatting and controlled aging at different temperatures. In technical terms, such a battery cell tray is also called a tray. A single tray can hold approximately 10 to 20 prismatic battery cells or approximately 20 to 50 pouch cells. Typically, four to six of these battery cell trays are stacked on top of each other and temporarily stored in a designated storage compartment. The battery cell trays can be housed in a rack or frame, or stacked directly on top of each other.
  • the storage containers can be wire mesh boxes, trays, or baskets. They typically have a length ranging from 80 cm to 120 cm, a width ranging from 50 cm to 80 cm, and a height ranging from 15 cm to 25 cm.
  • BMS battery management system
  • Today's rack storage systems especially for the temporary storage of the aforementioned stacked battery cell carriers, comprise a large number of racks or... Racking systems.
  • Automated high-bay warehouse systems are frequently used. These comprise numerous high-bay racking systems, such as six to eight rows, which in turn consist of multiple horizontal levels and vertical bays.
  • Such a racking system can include up to 30 levels or more and up to 50 bays or more. For example, with 20 levels and 50 bays, this results in 1000 storage locations per racking system.
  • the smoke gases and smoke aerosols produced in a developing fire can be detected by means of an aspirating smoke detector (ASD).
  • ASD aspirating smoke detector
  • Such aspirating smoke detectors are known, for example, from WO 2008/138877 A1, EP 1 634 261 A1, EP 1 811 478 A1 and DE 10 2021 204 398 A1 of the applicant.
  • the very high temperatures that occur during the onset of a fire can alternatively be detected using linear heat detectors that are sensitive to a change in resistance across an ohmic resistance line when exposed to excessive temperature.
  • a linear heat detector is known, for example, from WO 2009/115127 A1.
  • one object of the present invention is to provide a first and second battery cell carrier which enables the detection of an overtemperature in the battery cells accommodated therein.
  • a further object of the invention is to provide a first and second stack with stacked first and second battery cell carriers that enable the detection of an overtemperature in the battery cells included in the stack.
  • a further object of the present invention is to provide an improved first and second system for the thermal monitoring of a plurality of battery cells contained in such stacks in a rack storage system.
  • the object of the invention is solved by a (first) battery cell carrier in which a preferably one-piece circuit carrier, occupying a large part of the surface of the carrier base, is arranged between the carrier base and the battery cells to be accommodated.
  • a plurality of temperature sensors are arranged at the respective receiving positions in order to thermally contact a battery cell received on the opposite side to detect its housing temperature.
  • the temperature sensors are bus-compatible digital temperature sensors. These are connected to a bus interface located on the battery cell carrier for data transmission, enabling the output of each (recorded) temperature measurement and/or the output of each over-temperature warning.
  • the temperature sensors are thermistors, such as NTCs, each of which is connected to a central temperature sensor unit on the circuit board.
  • the central temperature sensor unit is connected to a bus interface located on the battery cell carrier for data transmission of the respective (detected) temperature reading and/or for issuing an over-temperature warning.
  • the particular advantage here lies in the fact that a technically simple, preferably flat, circuit carrier, i.e., a printed circuit board, a circuit board or a PCBs allow the housing temperature of each individual battery cell in the battery cell carrier to be monitored for an impermissible increase.
  • a technically simple, preferably flat, circuit carrier i.e., a printed circuit board, a circuit board or a PCBs allow the housing temperature of each individual battery cell in the battery cell carrier to be monitored for an impermissible increase.
  • the bus-capable digital temperature sensors applied to the circuit carrier according to the first alternative enable a simple linear interconnection of the temperature sensors with each other, while simultaneously allowing simple addressed digital recording of the respective housing temperatures.
  • the advantageous arrangement of the battery cells at the specified mounting position in the battery cell carrier makes it advantageously possible to directly assign the housing temperature to the battery cells using the temperature sensors.
  • the object of the invention is further achieved by a (second) battery cell carrier, wherein a preferably one-piece circuit carrier, occupying a large portion of the carrier base, is arranged on an outer surface of the carrier base facing away from the receiving volume of the battery cell carrier. Furthermore, according to the invention, a plurality of temperature sensors are arranged at predetermined receiving positions on a side of the circuit carrier facing away from the carrier base in order to thermally contact a battery cell mounted opposite it for measuring its housing temperature. The predetermined receiving positions correspond to those of a further battery cell carrier, provided directly below the battery cell carrier for stacking, which is essentially identical in construction with respect to the ordered receiving of battery cells.
  • the temperature sensors are connected to a bus interface located on the battery cell carrier for the purpose of outputting a respective temperature reading and/or an over-temperature warning.
  • the temperature readings and/or over-temperature warnings are assigned to battery cells that can be accommodated in the additional battery cell carrier stacked directly below the main battery cell carrier.
  • the temperature sensors are bus-compatible digital temperature sensors that are connected to a bus interface located on the battery cell carrier for data transmission of each (recorded) temperature reading and/or for issuing each over-temperature warning.
  • the temperature readings and/or over-temperature warnings are assigned to battery cells that can be accommodated in the additional battery cell carrier stacked directly below the main battery cell carrier.
  • the temperature sensors are analog temperature sensors, specifically thermistors. These are connected to a central temperature sensor unit on the circuit board.
  • the central temperature sensor unit is connected to a bus interface located on the battery cell carrier for data transmission of the respective temperature reading and/or over-temperature warning.
  • the temperature readings and/or over-temperature warnings are assigned to battery cells that can be accommodated in the additional battery cell carrier stacked directly below the main battery cell carrier.
  • the thermistors described in the previous embodiments are, in particular, NTCs (for Negative Temperature Coefficient Thermistors), i.e., so-called thermistors.
  • NTCs Negative Temperature Coefficient Thermistors
  • the thermistors can also be PTCs (for Positive Temperature Coefficient Thermistors) or temperature-dependent resistors.
  • the central temperature sensor unit can, in particular, have a plurality of temperature inputs that are multiplexed to an analog-to-digital converter or connected to a plurality of analog-to-digital converters for converting the acquired analog temperature measurement signals output by the thermistors into corresponding digital temperature values.
  • the central temperature sensor unit comprises one or more microcontrollers.
  • the aforementioned thermistors are two-terminal devices.
  • one of the two terminals is connected to a reference potential of the circuit carrier.
  • the other pole of each thermistor is then preferably connected via a conductor track on the circuit carrier to a temperature measurement input of the central temperature sensor mounting unit.
  • the particular advantage here lies in the fact that, using a technically simple circuit carrier — i.e., a printed circuit board (PCB) – the housing temperature of each individual battery cell in the battery cell carrier stacked directly below can be monitored for impermissible increases.
  • PCB printed circuit board
  • the bus-compatible digital temperature sensors applied to the circuit board enable simple line-based interconnection of the temperature sensors while simultaneously allowing for simple, addressable digital acquisition of the respective housing temperatures.
  • the orderly placement of the battery cells in their designated positions within the battery cell carrier stacked directly below advantageously enables housing temperature measurement that can be directly attributed to the individual battery cells.
  • the term "to a large extent” here refers to both previously described battery cell carriers, meaning that the area of the circuit carrier comprises at least 75%, preferably at least 85%, of the area of the carrier base. Recesses such as holes, openings, and slots within the circuit carrier are not included in the area calculation.
  • bus-enabled digital temperature sensors mentioned in the previously described battery cell carriers are cost-effective and have a small component size (e.g., 1.0 mm x 0.8 mm).
  • Examples of bus-enabled digital temperature sensors include the TMP104 or TMP114 from Texas Instruments, the TC77 from Microchip, or the LM71A from National Semiconductor. Because the temperature values acquired by such bus-enabled digital temperature sensors are internally converted into digital temperature readings and then output via a digital data interface or bus interface to a connected bus line, measurement distortion due to EMC coupling into a connected line or due to ohmic losses in the line itself is eliminated.
  • Such bus-enabled digital temperature sensors can incorporate circuit logic, such as an electronic switching device (finite state machine) in the form of a Moore or Mealy automaton, or a microcontroller, as well as a digital data interface.
  • circuit logic such as an electronic switching device (finite state machine) in the form of a Moore or Mealy automaton, or a microcontroller, as well as a digital data interface.
  • a microcontroller allows, for example, preliminary evaluations to be carried out in the temperature sensor, such as metrological calibration or prioritized output, e.g., an over-temperature warning when a previously defined, stored reference temperature is exceeded.
  • Thermally conductive contact or “direct thermally conductive contact” refers to a positive-locking connection between a temperature sensor and the housing of a battery cell. In the simplest case, one side or outer surface of the sensor is in contact with the housing. Temperature sensor directly attached to the respective housing of an opposing battery cell without forming an air gap.
  • the support base can be composed of several parts or segments that together form the entire support base.
  • the support base of the battery cell carrier has a plurality of distributed primary ventilation openings or slots, similar to a wire mesh box.
  • at least some of the primary ventilation openings or slots can also be located outside the support base's designated mounting positions for the battery cells. This allows for natural ventilation of the battery cells, advantageously preventing the formation of local "heat pockets" within the battery cell carrier and thus potentially distorting the measurement of the individual battery cell casing temperature.
  • Second ventilation openings or ventilation slots may also be incorporated or present in the circuit carrier outside the areas intended for thermal contact with the battery cells.
  • the first and second ventilation openings or ventilation slots are preferably arranged in alignment with each other, so that a continuous ventilation flow caused by thermals can be established through the first and second ventilation openings or ventilation slots in the battery cell carrier.
  • the circuit carrier can have at least one continuous recess adjacent to the respective temperature sensors, such that the respective temperature sensor remains connected to the rest of the circuit carrier for data transmission only via one, two, three, or four remaining webs, in order to largely thermally decouple the respective temperature sensor from the circuit carrier.
  • "Largely” here means that the heat input from the remaining circuit carrier to the respective temperature sensor is less than 20%, preferably less than 10%, compared to a respective temperature sensor that is arranged entirely on the circuit carrier without adjacent recesses.
  • the respective bus-compatible digital temperature sensor can be, for example, the TMP104 type from Texas Instruments, which includes a SMAART wire interface for connection to a serial bus line. It can also be the TMP111 type from Texas Instruments, which includes an I2C bus interface for connection to a serial I2C bus line.
  • the bus-enabled digital temperature sensors can each also include another digital sensor unit, such as an integrated optical smoke detection unit, such as the ADPD-188BI type from Analog Devices, a humidity sensor unit for measuring a relative humidity value, a gas sensor unit for measuring or detecting a concentration value of a hazardous gas, such as a CO sensor unit, a CO2 sensor unit, a hydrogen sensor unit and the like, or an air pressure sensor unit for measuring an air pressure value.
  • an integrated optical smoke detection unit such as the ADPD-188BI type from Analog Devices
  • a humidity sensor unit for measuring a relative humidity value
  • a gas sensor unit for measuring or detecting a concentration value of a hazardous gas
  • CO sensor unit such as a CO sensor unit, a CO2 sensor unit, a hydrogen sensor unit and the like
  • an air pressure sensor unit for measuring an air pressure value.
  • a bus-capable digital sensor of type SHT21 from the manufacturer Sensirion which includes a temperature sensor unit and a humidity sensor unit as well as a PC bus interface for connection to a serial l2c bus line, whereby this bus-capable digital sensor is set up to output a detected temperature value as well as a detected humidity value on the l2c bus line.
  • bus-compatible digital temperature sensors also includes extended bus-compatible digital temperature sensors that may incorporate additional digital sensor units, such as a humidity sensor, a gas sensor (e.g., CO, CO2, or H2), or an air pressure sensor.
  • additional digital sensor units such as a humidity sensor, a gas sensor (e.g., CO, CO2, or H2), or an air pressure sensor.
  • CO, CO2, or H2 a gas sensor
  • air pressure sensor e.g., CO, CO2, or H2
  • the sensor values acquired from these additional sensors can then be read by a bus master via the same bus line.
  • the bus-compatible digital temperature sensors can also be wireless sensors, such as those based on a Bluetooth, ZigBee or Thread standard.
  • the bus-enabled digital temperature sensors can be configured, as an alternative or additional measure to acquiring and outputting a temperature value, to automatically issue an over-temperature warning on the bus line when a predefined or specified reference temperature value is exceeded, for example, by outputting a priority identifier to the bus line.
  • a predefined or specified reference temperature value is exceeded, for example, by outputting a priority identifier to the bus line.
  • Two or more reference temperature values can be predefined for the temperature sensors to trigger an over-temperature warning. This allows for advantageous adaptation to an ongoing formatting or aging process at different ambient temperatures.
  • the reference temperature value to be set can be configured, for example, via a connection point connected to the battery cell carrier's bus line in a storage compartment of the battery cell carrier.
  • a central temperature sensor acquisition unit can be configured, in addition to acquiring and outputting a temperature value, to automatically issue an over-temperature warning on the bus line when a predefined or specified reference temperature value is exceeded, for example, by outputting a priority identifier to the bus line.
  • the bus-compatible digital temperature sensors typically comprise a sensor chip and, optionally, further electrical or electronic components for connecting the sensor chip to a bus line.
  • the sensor chip can be located on the side of a circuit carrier that faces the battery cells housed in the battery cell carrier for measuring their respective housing temperatures, or that is in contact with these battery cells.
  • the sensor chip of the respective bus-compatible digital temperature sensors can be located on the opposite side of the circuit carrier, i.e., away from the battery cells.
  • the respective sensor chip is preferably thermally connected to the opposite side of the circuit carrier, where a battery cell is then in contact for measuring its housing temperature, via one or more vias in the circuit carrier. This advantageously protects the sensitive sensor chip of the respective temperature sensors on the side of the circuit carrier facing away from the battery cells.
  • the bus-compatible digital temperature sensors are connected to the battery cell carrier's bus interface via a common, optionally multiplexed, bus line.
  • a common, optionally multiplexed, bus line is advantageous, for example, when a large number of battery cells, such as 64 to 256 cells, are intended for integration into a single battery cell carrier.
  • the address space can be expanded by using multiplexer modules or so-called “expanders.”
  • the addressing of all bus-enabled digital temperature sensors is possible. This makes it advantageously possible to address all bus-enabled digital temperature sensors on a single circuit carrier for recording their respective temperature measurement value and/or issuing a respective over-temperature warning via the bus line.
  • the battery cell carrier comprises at least one side wall adjoining the carrier base, preferably a fully circumferential one, or at least one side strut adjoining the carrier base.
  • the bus interface comprises a first electrical contact element, in particular a plug or a socket.
  • the first electrical contact element is arranged on the side wall or the carrier base of the battery cell carrier, preferably pointing away from it.
  • a second electrical contact element structurally and electromechanically matched to it, can then be easily connected to the first electrical contact element as the counterpart of a connection point.
  • the temperature values and/or over-temperature warnings detected by the temperature sensors can then be received via the connection point and forwarded to a higher-level control center, such as a monitoring station, for further processing.
  • the over-temperature warnings issued by the central temperature sensor acquisition units can also be received via the connection point and forwarded to a higher-level control center.
  • a connection point is preferably mounted on a rear or side wall of a storage compartment provided for storing the battery cell carrier.
  • the bus interface can, for example, be mounted on an edge strip of the circuit carrier, soldered there, and electrically connected to the individual bus lines.
  • the bus interface can also be arranged on at least one side wall adjacent to the base of the carrier, preferably a fully circumferential one, or on a side strut adjacent to the base of the carrier, and have a connector at the end of its connecting cable that can be plugged onto or into a structurally compatible mating connector on the circuit carrier. The mating connector is then electrically connected to the individual bus lines.
  • the battery cell carrier comprises at least one side wall adjoining the carrier base, preferably a fully circumferential one, or at least one side strut adjoining the carrier base.
  • the bus interface comprises a first electrical contact element and, as a counterpart, a second electrical contact element.
  • the first electrical contact element is preferably a plug or
  • the bus interface consists of a socket and a second electrical contact part, either a socket or a plug. It is therefore a two-part interface.
  • the first and/or second electrical contact element is arranged on the side wall adjacent to the base of the battery, preferably a fully circumferential one, or on a side strut adjacent to the base of the battery.
  • a side strut is arranged at each corner of the base of the battery, and optionally one or more side struts are arranged in between.
  • the dimensions of the side wall and the struts, together with the height of the base of the battery, determine the overall height of the first and second battery cell carriers and thus the stacking height for such a battery cell carrier.
  • the first and second electrical contact points are connected in parallel.
  • the bus line is thus connected in parallel to both the first and second electrical contact points, forming a spur line.
  • the first and second electrical contact points are spaced apart and aligned relative to each other in the stacking direction to allow for the formation of a common bus interface.
  • the two electrical contact points are spaced and arranged such that the first electrical contact point can be connected to a second electrical contact point of a substantially identical battery cell carrier stacked directly below it, and the second electrical contact point can be connected to a first electrical contact point of a substantially identical battery cell carrier stacked directly above it.
  • the particular advantage lies in the fact that by stacking identical or essentially identical battery cell carriers on top of each other, a single bus line is formed from a circuit perspective. All temperature sensors, possibly via the central temperature sensor mounting units, are accessible via this bus line on the circuit carriers of the stacked battery cell carriers. This can preferably be achieved, since it always occurs at the same stacking position, either via the (lower) first electrical contact point of the bottommost battery cell carrier as the first line end of the common bus interface, or via the (upper) second electrical contact point of the topmost battery cell carrier as the second line end of the common bus interface.
  • a bus master e.g., in the form of a microcontroller, can be positioned on the respective circuit board between the bus line on the circuit board and the bus interface.
  • the bus master acting as a battery cell carrier controller or a tray controller, can, on the one hand, organize and control the data transmission on the connected bus line (implemented as a spur line) with the bus-enabled digital temperature sensors connected there, and on the other hand, function as a bus participant on the common bus line.
  • the bus master can also be configured, for example, to translate the bus systems and their bus protocols, such as translating an I2C bus system with the connected bus-enabled digital temperature sensors to a CAN bus on the side of the common bus interface.
  • Such a bus master can also be integrated into a microcontroller, e.g., with a central temperature sensor acquisition unit.
  • the temperature sensors are bus-capable digital temperature sensors, which are connected to the bus interface of the battery cell carrier via a common ring bus line.
  • ring bus line refers to a bus line of a battery cell carrier that is looped through in a ring shape. These battery cell carriers are then connected in series in a stack of battery cell carriers, linked to the common ring bus line.
  • the bus interface comprises a first contact element and a second electrical contact element as its counterpart.
  • the first electrical contact element is electrically connected to the first end of the ring bus line
  • the second electrical contact element is electrically connected to the second end of the ring bus line.
  • the first and second electrical contact elements are spaced apart and aligned with each other in the stacking direction to allow the loop-through of the ring bus line to a ring bus line of a battery cell carrier of essentially identical or identical construction directly below or above it, thus potentially forming a common bus interface.
  • the two electrical contacting parts are spaced apart and arranged in such a way that a first electrical contacting part can be contacted with a second electrical contacting part of a battery cell carrier stacked directly below it, and that a second electrical contacting part can be contacted with a first electrical contacting part of a battery cell carrier stacked directly above it.
  • the particular advantage lies in the fact that by stacking identical or essentially identical battery cell carriers on top of each other, a single ring bus line is formed from a circuit engineering perspective. All bus-compatible digital temperature sensors on the circuit carriers of the stacked battery cell carriers are accessible via this line. Otherwise, this embodiment is identical to the previous embodiment. Up to several hundred or even several thousand such temperature sensors can be connected to the common bus line or ring bus line.
  • the counterpart or connector part of the bus interface of a battery cell carrier can, for example, be mounted on an edge strip of the circuit carrier, soldered there, and electrically connected to the individual bus lines.
  • the other part of the bus interface of a battery cell carrier i.e., the connector part or the counterpart, can then be electrically contacted directly with the individual bus lines on the circuit carrier via a connecting line, such as solder pads.
  • the other part of the bus interface can have a connector at the end of its connecting line that can be plugged onto or into a structurally compatible connector counterpart on the circuit carrier.
  • the connector counterpart is electrically connected to the individual bus lines.
  • an elastic, thermally conductive thermal pad is arranged on at least one temperature sensor mounted on the circuit carrier, and preferably on all temperature sensors, in order to directly and thermally contact an opposing battery cell for measuring its respective housing temperature. This enables a positive-locking and at the same time highly thermally conductive contact between a temperature sensor and an opposing battery cell. This allows for fast and very accurate measurement of the housing temperature of an adjacent battery cell.
  • Such a thermal pad has, in particular, a thermal conductivity of at least
  • the thermal pad has a thickness of 0.5 mm to 5 mm.
  • the thermal pad is preferably made of an electrically insulating material.
  • such a thermal pad has a Shore A hardness of 10 to 30, particularly 15 to 25.
  • such a thermal pad is made of a plastic, especially made from a polymer, and preferably from a silicone.
  • Thermally conductive materials especially those designed to bridge air gaps and improve thermal conductivity, are available, for example, from the manufacturer Henkel in the so-called GAP-PAD portfolio.
  • the first and second battery cell carriers according to the invention have a radio device arranged on the battery cell carrier.
  • the radio device comprises a bus connection for wired connection to the bus interface of the battery cell carrier.
  • the bus connection of the radio device is connected via a connecting cable with an attached connector to a first electrical contact point or to the counterpart of the bus interface of the battery cell carrier.
  • the radio device is configured for data communication with a counterpart, in particular with a radio-based connection point, which is preferably arranged or mounted in a respective storage compartment of a rack storage system.
  • the data transmission can be based, for example, on a Bluetooth, ZigBee, Thread, NFC, or WLAN standard.
  • this connection point is not configured to transmit significant electrical energy or power to the radio device on the battery cell carrier according to the invention via an inductively coupled path.
  • the first and second battery cell carriers each have a radio communication device arranged on the battery cell carrier.
  • the radio communication device comprises a bus interface for wired connection to the bus interface of the battery cell carrier.
  • the bus interface of the radio communication device is connected via a connecting cable with a connector to a first electrical contact point or to the counterpart of the bus interface of the battery cell carrier.
  • the radio communication device is configured for possible data communication with a remote station via inductive coupling and, additionally, for possible reception of electrical energy from the remote station via inductive coupling, in particular with a radio-based, inductively coupled connection point.
  • the radio communication device preferably includes an electrical energy storage device for buffering the inductively coupled electrical energy.
  • the radio device This enables not only contactless data transmission between the radio device on the battery cell carrier and the radio-based connection point, but also electrical energy transfer from the connection point to the radio device on the battery cell carrier via an air interface in the form of magnetic field energy.
  • the electrical energy then coupled out in the radio device serves to power the radio device itself, as well as the bus-compatible digital temperature sensors and, if applicable, other electrical and electronic components on the circuit board of the respective battery cell carrier, which are electrically connected to the bus interface or the common bus interface via the radio device's connection cable.
  • the data and energy transfer via inductive coupling can be based, for example, on an NFC standard, an ISO/IEC 15693 standard, or an ISO/IEC 14443 standard.
  • the object of the present invention is further achieved by a (first) stack of at least two stacked (first) battery cell carriers.
  • the battery cell carriers are designed for the orderly accommodation of battery cells with a predetermined cell height.
  • the battery cell carriers preferably all have the same stacking height.
  • the respective circuit carriers are arranged on the respective battery cell carrier in such a way that, after the battery cell carriers are stacked on top of each other, they, with their temperature sensors arranged thereon, make direct thermal contact with the respective opposing battery cells.
  • the object of the invention is further achieved by a (second) stack consisting of at least one, preferably at least two, stacked (second) battery cell carriers and a preferably plate-shaped end element for terminating the topmost stacked battery cell carrier.
  • the battery cell carriers, or the at least one battery cell carrier have the same stack height.
  • the respective circuit carriers are arranged on the respective battery cell carrier in such a way that, after the battery cell carriers are stacked, they, with their temperature sensors arranged thereon, make direct thermal contact with the respective opposing battery cells.
  • the end element has a preferably one-piece circuit carrier on an outer surface opposite the battery cell carrier stacked directly below it, which occupies a large part of the surface of the end element and is thus aligned with the predetermined cell height of the battery cells of the one below it.
  • the battery cell carrier is arranged in such a way that its temperature sensors make direct thermal contact with the opposing battery cells after the underlying battery cell carrier has been closed.
  • the plate-shaped end element serves to compensate for the lack of monitoring of the battery cell housing temperatures in the topmost stacked battery cell carrier.
  • the battery cell carriers are also designed in such a way that their respective bases and surrounding side walls or struts interlock precisely when stacked.
  • stacking the battery cell carriers in the two stacks advantageously creates a single bus line from a circuit perspective, or, in the case of bus-enabled digital temperature sensors, a single ring bus line. All temperature sensors on the circuit carriers of the stacked battery cell carriers are then accessible via this connection. This can be achieved via the (upper) second electrical contact point of the topmost stacked battery cell carrier, which serves as the second end of the common bus line, or, in the case of bus-enabled digital temperature sensors, as the common ring bus line. Alternatively, this can be achieved via the (lower) first electrical contact point of the bottom stacked battery cell carrier, which serves as the first end of the common bus line, or, in the case of bus-enabled digital temperature sensors, as the common ring bus line.
  • a connection point in a storage compartment serving as the counterpart for data communication with the temperature sensors, can preferably be located at the same stack position.
  • the (lower) first electrical contact part of the bottommost stacked first or second battery cell carrier is located as a common bus interface to the Connecting the connection point to the (lower) first electrical contact point of the common bus line or, in the case of bus-compatible digital temperature sensors, to the common ring bus line.
  • the connection point is located in the storage compartment, after the first or second stack has been inserted, in close proximity to the (lower) first electrical contact point of the bottommost battery cell carrier.
  • the connection point in each storage compartment includes a storage compartment radio device.
  • This device is configured for data communication with a radio device of a stored stack via inductive coupling and for transmitting electrical energy to the radio device via inductive coupling.
  • the radio device of each stored stack comprises a bus interface for connecting to the common bus interface of the bottommost stacked battery cell carrier and preferably an electrical energy storage device for buffering the inductively coupled electrical energy.
  • a (first) system for the thermal monitoring of a plurality of battery cells, in particular a plurality of lithium-ion battery cells or sodium-ion battery cells, in a rack storage system comprises a plurality of storage compartments arranged in levels and bays. The latter are provided for storing such first and second stacks, each with battery cell carriers stacked on top of each other.
  • the system has, in at least some of the storage compartments, preferably in all storage compartments, one or a single connection point, which is provided for data communication with a common bus interface formed by the stacking of such battery cell carriers of the respective stored stack.
  • the common bus interface is connected, via circuitry, to the looped bus line or, in the case of bus-compatible digital temperature sensors, to the looped ring bus line of the first or second stack of first or second battery cell carriers.
  • the system is designed to receive the temperature readings from the respective temperature sensors of the stacked battery cell carriers of a stack, as measured by the connection point and the temperature of each sensor. to output the originating temperature readings and/or over-temperature warnings, possibly together with a respective storage compartment identifier and/or stacking level identifier, to a higher control center or to a so-called management station.
  • a combination of shelf bay and shelf level can also be used to ensure the unambiguous assignment of a storage compartment within a racking system.
  • a storage compartment identifier also uniquely encodes the position of the storage compartment within the racking system.
  • the storage compartment identifier assigned to a respective connection point can be stored electronically in an electronic control unit of the respective connection point, such as a multi-digit number that encodes the level and the field in the rack storage system.
  • the stack level identifier assigned to each battery cell carrier can be determined, for example, by the electronic control unit (microcontroller) of a connected terminal.
  • the control unit can be configured to divide the bus address received from the common bus interface of the first or second stack by a queryed or reporting temperature sensor by a predefined, equal maximum number of battery cells per battery cell carrier. The integer quotient can then be assigned a stack level identifier.
  • the received, typically sequential, bus address is assigned to a respective temperature sensor, which outputs a measured temperature value and/or an over-temperature warning at the common bus interface. For example, if a battery cell carrier comprises 100 mounting positions for battery cells, the respective temperature sensors at these mounting positions can be assigned bus addresses from 0 to 99.
  • the bus addresses can be assigned continuously across all temperature sensors in the first or second stack.
  • the sequentially switched supply voltage is provided from the connection point for the electrical supply of the temperature sensors.
  • a bus address assigned to a temperature sensor can be directly assigned to the installation position within the battery cell carrier. This means that a temperature sensor with the assigned bus address 5 can be directly assigned to recording location 5 on the battery cell carrier.
  • connection point in the respective storage compartment with the common bus interface of the first or second stack can be made, for example, via a connecting cable.
  • Such a system according to the invention can also be referred to as a thermal monitoring system or a fire alarm system.
  • the particular advantage of the (first) system according to the invention lies in the fact that all stacked battery cell carriers of a first or second stack can be thermally monitored via a single bus interface on the first or second stack.
  • the connection point in each storage compartment has a storage compartment radio device, wherein the storage compartment radio device is configured for possible data communication with a radio device of a stored stack via inductive coupling and for possible transmission of electrical energy to the radio device, also via inductive coupling.
  • the radio device of each stored stack comprises a bus interface for connection to the common bus interface of the bottommost stacked battery cell carrier and preferably an electrical energy storage device for buffering the inductively coupled electrical energy.
  • the second system is designed as a rack storage system.
  • This rack storage system comprises a multitude of storage compartments arranged in levels and bays.
  • the storage compartments are intended for storing first and second stacks according to the invention, each containing stacked battery cell carriers.
  • the second system has connection points in at least some of the storage compartments, each of which is designed for signal and/or data connection to a bus interface of a battery cell carrier within a stored stack.
  • the second system is configured to output the temperature readings and/or over-temperature warnings received from the temperature sensors of a battery cell carrier at the respective connection points in each storage compartment, optionally together with a storage compartment identifier and/or stack level identifier, to a higher-level control center.
  • the storage compartment identifier assigned to the connection points in a storage compartment can be stored electronically, for example, in an electronic control unit of the respective connection point or in a common electronic control unit for all connection points, such as a multi-digit number that encodes the level and the field in the rack storage system.
  • the stack level identifier assigned to the connection points in a storage compartment can be stored electronically in an electronic control unit of the respective connection point according to the attached stack position.
  • control unit is a fire alarm control panel.
  • the control unit can also be referred to as a panel.
  • the control unit is typically connected to the respective connection points of the rack storage system via one or more wired rack buses, in particular via one or more wired fire alarm bus systems.
  • the control unit is further connected to the higher-level control center for forwarding the received temperature readings and/or over-temperature warnings, along with a respective storage compartment identifier and/or a respective stack level identifier.
  • a computer program for downloading onto a mobile communication device, in particular a smartphone or a tablet.
  • a computer program is also referred to as an app and is typically downloaded from a so-called "app store”.
  • the computer program comprises instructions that are executed by a microprocessor when the computer program is run. instruct the microprocessor of the mobile communication device to perform the following steps:
  • FIG 1 shows a sectional view through an exemplary first battery cell carrier according to the invention
  • FIG 2 shows a top view of the exemplary first battery cell carrier according to FIG 1,
  • FIG 3 shows a sectional view through an exemplary second battery cell carrier according to the invention
  • FIG 4 shows a top view of the exemplary second battery cell carrier according to FIG 3
  • FIG 5 shows a sectional view through an exemplary first stack of four first battery cell carriers according to the invention
  • FIG 6 shows a sectional view through an exemplary second stack of four second battery cell carriers and termination element according to the invention.
  • FIG 7 shows a circuit diagram of a bus line connected in parallel in an exemplary stack with a common bus interface according to the invention
  • FIG 8 shows a circuit diagram of a ring bus line connected in an exemplary stack with a common bus interface according to the invention
  • FIG 9 shows an inductive coupling of a bus interface to a connection point according to the invention
  • FIG 10 shows a radio connection of a bus interface to a connection point according to the invention
  • FIG 11 shows an example of a thermal monitoring system for a rack storage system according to the invention.
  • FIG 12 shows another example of a thermal monitoring system for a rack storage system according to the invention.
  • FIG. 1 shows a sectional view through an exemplary first battery cell carrier S according to the invention
  • FIG. 2 shows a corresponding top view of this battery cell carrier S.
  • the battery cell carrier S shown which is also referred to as a tray, comprises a carrying basket or a wire mesh box G with a side wall W that completely surrounds the carrier and abuts a support base B of the battery cell carrier S. Instead of a surrounding side wall W, side struts ST can also abut the support base B.
  • H denotes a support height of the battery cell carrier S.
  • a maximum of 55 cylindrical battery cells BAT with a uniform cell height BH can be accommodated at predetermined receiving positions P1-Pn of the battery cell carrier S within a defined receiving volume AV of the battery cell carrier S.
  • a one-piece circuit carrier PCB which covers a large portion of the surface of the base B, is arranged on an inner surface IS of the carrying basket G or the wire mesh box between the base B and the battery cells BAT to be accommodated.
  • AS denotes an outer surface of the carrying basket G or the wire mesh box.
  • a plurality of bus-compatible digital temperature sensors TS1-TSn are arranged at their respective mounting positions P1-Pn to thermally contact a battery cell BAT mounted opposite, enabling the measurement of its housing temperature.
  • an elastic, thermally conductive thermal pad WP is arranged on each of the temperature sensors TS1-TSn.
  • the thermal pads WP shown have a thermal conductivity of at least 1 W/m K and a thickness ranging from 0.5 to 5 mm.
  • the thermal pads WP show an exemplary square profile with a maximum edge length of 2 cm, preferably 1 cm.
  • the bus-capable digital temperature sensors TS1-TSn shown are connected to a bus interface AN arranged on the battery cell carrier S shown, for the purpose of outputting a respective temperature measurement T1-Tn and/or an over-temperature warning AL.
  • L denotes a pin or socket connector which is connected on one side to the conductor tracks of a bus line BUS and on the other side to the bus interface AN via a connecting line V.
  • the conductor tracks electrically connect the temperature sensors TS1-TSn to each other.
  • a bus master (shown as a dashed line in FIG.
  • the bus interface AN is typically designed as a plug or socket and is intended for electrical and/or data connection to a connection point in a storage compartment of a rack storage system.
  • the support base B is formed from a single piece and features a multitude of distributed primary ventilation openings OF. This allows for natural ventilation of the battery cells BAT. The formation of local "heat pockets" within the battery cell carrier S and any potential distortion in the measurement of the housing temperature of the individual battery cells BAT are thus avoided.
  • the primary ventilation openings OF shown are located at least outside the mounting positions P1-Pn of the support base B intended for holding the battery cells BAT.
  • FIG. 2 further shows a plurality of second ventilation openings BO with an exemplary circular cross-section. These are preferably also located outside the areas P1-Pn intended for thermal contact with the battery cells BAT, or are already recessed. It is particularly advantageous if the first and second ventilation openings OF, BO are arranged in alignment with each other, so that a continuous, thermally induced ventilation flow can be established through the first and second ventilation openings OF, BO in the battery cell carrier S.
  • the abbreviation AH also denotes spacers, such as the sleeve shown here. These are inserted into geometrically aligned recesses AU in the PCB circuit carrier and serve as spacers between the battery cells BAT and at their designated mounting positions P1-Pn. The alignment of the recesses AU with the inner cross-section of the spacers AH ensures continuous ventilation to the battery cell carrier S above.
  • FIG 3 shows a sectional view through an exemplary second battery cell carrier R according to the invention and FIG 4 shows a corresponding top view of this battery cell carrier R.
  • the circuit carrier PCB which occupies a large part of the surface of the support base B, is now arranged on an outer surface AS of the support base B facing away from the receiving volume AV of the battery cell carrier R.
  • the circuit carrier PCB is thus located below the support base B of the battery cell carrier R.
  • a plurality of bus-capable digital temperature sensors TS1-TSn are now arranged on a side of the circuit carrier PCB facing away from the support base B at the respective predefined receiving positions P1-Pn in order to thermally contact a battery cell BAT mounted opposite it for measuring its housing temperature.
  • the predefined receiving positions P1-Pn correspond to those of another battery cell carrier R, identical in construction with respect to the ordered receiving of battery cells BAT, which is provided directly below the battery cell carrier R for stacking.
  • the temperature sensors TS1-TSn are again connected to a bus interface AN arranged on the second battery cell carrier R for data transmission, in order to output a respective temperature measurement value T1-Tn and/or to output a respective over-temperature warning AL.
  • the temperature measurement values T1-Tn and/or the Over-temperature warnings AL battery cells BAT are assigned, which can be received in this further battery cell carrier R stacked directly below the battery cell carrier R.
  • the particular advantage lies in the fact that, by means of a circuit carrier, the casing temperature of each individual battery cell in the battery cell carrier stacked directly below can be monitored for an impermissible increase. Because the casing temperature is measured at the top of the battery cells, a more precise and very fast temperature measurement is possible, since in the case of a damaged or "continued" battery cell, the heat generated inside rises due to thermal convection.
  • FIGS 2 and 4 show an optional bus master (TBC) depicted with a dashed line, positioned between the BUS bus line on the PCB and the bus interface AN.
  • the bus master acting as a battery cell carrier controller or "tray controller,” can, on the one hand, organize and control data transmission on the connected BUS bus line (implemented as a spur line) with the bus-enabled digital temperature sensors TS1-TSn connected there, and on the other hand, function as a bus participant on the common BUS bus line.
  • the bus master can also be configured, for example, to translate bus systems and their bus protocols, such as translating an I2C bus system with the connected bus-enabled digital temperature sensors TS1-TSn to a CAN bus on the side of the common bus interface AN'.
  • a bus master TBC
  • TBC bus master
  • FIG. 5 shows a sectional view through an exemplary first stack SP, SPS consisting of four first battery cell carriers S1-S4 according to the invention.
  • the topmost first battery cell carrier S4 is shown slightly spaced from the battery cell carrier S3 below it.
  • the battery cell carriers S1-S4 shown all have the same stacking height H.
  • the respective circuit carriers PCB are arranged on or in the respective battery cell carrier S1-S4 in such a way that, after the battery cell carriers S1-S4 are stacked on top of each other, these circuit carriers PCB, with their temperature sensors TS1-TSn arranged thereon, (automatically) make thermally conductive contact with the respective opposing battery cells BAT.
  • SE1-SE4 denotes the corresponding stacking levels of the stacked battery cell carriers S1-S4.
  • elastic thermal pads WP are arranged between the respective temperature sensors TS1-TSn and the batteries BAT.
  • the bus interfaces AN shown in FIG. 5 each comprise a first electrical contact element US in the form of a plug and a second electrical contact element OS in the form of a socket.
  • the first and second electrical contact elements US and OS of each battery cell carrier S1-S4 are connected in parallel.
  • the bus line BUS of each battery cell carrier S1-S4 is thus connected in parallel to each first electrical contact element US and each second electrical contact element OS, forming a stub line.
  • first and second electrical contact elements US and OS are also spaced apart and aligned relative to each other in the stacking direction to potentially form a common bus interface AN'.
  • first and second electrical contacting parts US, OS are spaced apart and arranged relative to each other in such a way that, on the one hand, a first electrical contacting part US can be contacted with a second electrical contacting part OS of a directly stacked, essentially identical battery cell carrier S, and that, on the other hand, a second electrical contacting part OS can be contacted with a first electrical contacting part US of a directly stacked, essentially identical battery cell carrier S.
  • the data acquisition of all temperature sensors TP1-TPn connected to the bus line BUS can preferably be carried out, since at always the same stacking position SE1-SE4, via the (lower) first electrical contacting part US of the bottommost stacked battery cell carrier S1 as the first line end of the common bus interface AN’ or via the (upper) second electrical contacting part OS of the topmost stacked battery cell carrier S4 as the second line end of the common bus interface AN’.
  • FIG 6 shows a sectional view through an exemplary second stack SPR consisting of four second battery cell carriers R1-R4 and a termination element AR according to the invention.
  • the plate-shaped termination element AR is provided for terminating the topmost stacked battery cell carrier R4.
  • the termination element AR is arranged slightly spaced from the topmost stacked second battery cell carrier R4.
  • the termination element AR shown has a circuit carrier PCB on an outer surface AS opposite the battery cell carrier R4 stacked directly below it. In the installed state, the PCB would be arranged to match the predetermined cell height BH (see FIG 2) of the battery cells BAT of the underlying battery cell carrier R4 such that their temperature sensors TS1-TSn can detect the respective The opposing battery cells BAT are thermally contacted.
  • elastic thermal pads WP are positioned between the respective temperature sensors TS1-TSn and the batteries BAT.
  • UK refers to a circumferential collar or ridge on the underside of the plate-shaped end element AR as well as on the underside of the second battery cell carriers R1-R4. These serve to ensure their flush and guided interlocking "from above” and to mechanically protect the temperature sensors TS1-TSn when an end element AR and the second battery cell carriers R1-R4 are placed down.
  • FIG. 7 shows a circuit diagram of a bus line BUS connected in parallel in an exemplary stack SP with a common bus interface AN' according to the invention.
  • bus-capable digital temperature sensors TS1-TSn are connected to an I2C bus as an example bus line BUS.
  • M denotes a first reference potential, in particular a ground potential, VDD a second reference potential, in particular a positive DC supply voltage, SGL a digital clock signal, and SDA a digital data signal of the I2C bus BUS for reading digital temperature measurements TSP and/or a corresponding over-temperature warning AL.
  • a tray controller TBC arranged on the circuit carrier PCB serves as the I2C bus master.
  • the tray controller TBC is also configured to output the acquired digital temperature measurements TSP and/or the corresponding over-temperature warning AL to the common bus interface AN'.
  • the tray controller TBC is configured, as an example, to switch the positive supply voltage VDD through to the subsequent tray controller TBC by means of an electronic switching element, in order to sequentially connect the bus line BUS to the subsequent tray controller TBC, after the address assignment by the tray controller TBC for the bus-enabled digital temperature sensors TS1-TS connected to it has been completed.
  • an electronic switching element can also be integrated into the tray controller TBC.
  • FIG. 8 shows a circuit diagram of a ring bus line BUS with a common bus interface AN' connected in an exemplary stack SP according to the invention.
  • all bus-capable digital temperature sensors TS1-TSn are automatically connected in series to form a ring bus line BUS by stacking all battery cell carriers S1, S2; R1, R2 on top of each other.
  • the bus line BUS is in turn a bus line of an I2C bus or bus system. Since, in this case, the bus master is provided as the counterpart to the common bus interface AN' via a connection point AP in a storage compartment LF of a rack storage system RL (see FIG. 11), the sequential connection of the ring bus line BUS is achieved by a switch-on delay EV of each battery cell carrier S1, S2; R1, R2.
  • FIG 9 shows an inductive coupling of a common bus interface AN’ of a stack S with battery cell carriers S1, S2 to a connection point AP in a storage compartment LF of a rack storage system RL according to the invention.
  • a radio device FE is attached to the battery cell carrier S1 shown at the bottom, which includes a bus connection BA for connecting the bus connection BA to the common bus interface AN on the battery cell carrier S1.
  • the bus connection BA itself is connected via a connecting cable AK together with a connector to the first electrical contacting part US of the common bus interface AN’ of the battery cell carrier S1.
  • the radio device FE is configured for possible data communication with a counterpart AP, here the connection point AP in the storage compartment LF, via an inductively coupled path, and for possible reception of electrical energy from the counterpart AP, also via an inductively coupled path.
  • the connection point AP shown is thus a radio-based, inductively coupled connection point AP with advantageously contactless energy and data transmission.
  • the temperature measurements TSP of the battery cells BAT in the stack S and/or of over-temperature warnings AL received from the connection point AP are then, if necessary, forwarded together with a storage compartment identifier FK determined by the connection point AP via a connected wired shelf bus RB of the inventive system BMA for thermal monitoring of a large number of battery cells BAT to a higher central unit Z of the monitoring system BMA for further processing.
  • the radio device FE has an electrical energy storage device ES, in particular a battery, for buffering the inductively coupled electrical energy.
  • the buffered electrical energy can then advantageously be used for the electrical power supply for the sequential connection of the bus line BUS and for the automatic address assignment via All connected bus-compatible digital temperature sensors TS1-TSn can be used during the assembly of a stack of SP from battery cell carriers S. This allows the stack of SP to be immediately stored in a designated storage compartment LF with connection point AP after assembly.
  • the storage of a stack of SP should be carried out in such a way that the radio interface FE of the lowest battery cell carrier S1 of the stored stack of SP is positioned opposite the radio-based, inductively coupled connection point AP in the storage compartment LF via an air interface of a maximum of 10 cm, and in particular a maximum of 1 cm.
  • FIG 10 shows a wireless connection of a bus interface AN, AN’ to a connection point AP according to the invention.
  • data transmission preferably takes place based on a WLAN or Bluetooth standard and consequently not via inductively coupled paths.
  • the energy storage device ES serves only to supply power for the wireless transmission.
  • FIG 11 shows an example of a thermal monitoring system (BMA) for a rack storage system (RL) according to the invention, in particular for detecting and locating one or more overheated battery cells (BAT) stored in the rack storage system (RL).
  • a thermal monitoring system (BMA) is a fire alarm system proven for such purposes.
  • the rack storage system (RL) shown has, by way of example, four levels (E), numbered from bottom to top (E1 to E4).
  • the exemplary rack storage system (RL) has three bays (F) or columns, numbered from F1 to F3.
  • Stacks (SP) of battery cell carriers (S1-S4; R1-R4) with different stack heights are stored in the storage compartments (LF) shown.
  • a fire event with at least one defective and overheated battery is represented, by way of example, by a flame symbol.
  • NF designates a storage compartment LF that is intended for alternative storage and does not need to be monitored by the fire alarm system (BMA).
  • RW designates a rear wall of the storage compartments LF.
  • the storage compartments LF can also be loaded from both sides of the rack with a stack SP containing battery cell carriers S, R. In this case, two storage compartment numbers can be assigned to the storage compartments LF.
  • the storage bin number consists of a combination of the level position and the field position, such as the digit pair 03-20 for level 3 and bin 20.
  • the assignment The configuration of a storage compartment from a level position and a field position can also be done using a table, which is stored electronically, for example, in the higher-level central unit.
  • the BMA monitoring system has a connection point AP in each of the storage compartments LF.
  • This connection point is preferably designed for automatic signal and/or data connection to a common bus interface AN' formed by the stacking of the battery cell carriers S, R of the respective stored stack SP.
  • the BMA monitoring system is configured to output the temperature readings TSP and/or overtemperature warnings AL received from each connection point AP, originating from the respective temperature sensors TS of the stacked battery cell carriers S, R of a stack SP, optionally together with a respective storage compartment identifier LK and/or stack level identifier TK, to a higher-level control center MS.
  • the respective storage compartment identifier LK can, for example, be stored in an electronic memory of an electronic processing unit of each connection point AP.
  • the depicted monitoring system (BMA) comprises a central unit (Z) and, in the case of a fire alarm system (BMA), a fire alarm control panel (Z).
  • the latter is connected to the respective connection points (AP) of the racking system (RS) via one or more wired rack buses (RB), in particular via one or more wired fire alarm buses.
  • the central unit (Z) is connected to the aforementioned higher-level control center (MS) for forwarding the received temperature readings (TSP) and/or over-temperature warnings (AL), along with a respective storage compartment identifier (LK) and/or a stacking level identifier (TK).
  • control center MS is advantageously aware not only of the recorded battery temperature of a "thermally leaking" battery cell BAT, but also of its exact location within the rack storage system RL. Measures can then be taken immediately on-site to remove the relevant stack SP, including the battery cell carrier S, R containing the defective battery cell BAT, from storage compartment LF before a fire originating from the defective battery cell BAT can spread to neighboring battery cells BAT.
  • the battery cell carrier S, R in question can be advantageously isolated from the others and, in the best case, the defective battery cell BAT can be removed at the known mounting position P1-Pn in the battery cell carrier S, R.
  • the location is determined by the shelf number reported by the central unit Z based on a shelf identifier RK in the case of several rack storage systems RL connected to the central unit Z, by the reported storage compartment number based on a storage compartment identifier LK in the relevant rack storage system RL, by the reported stack position of the relevant battery cell carrier S, R based on the stack level or tray identifier TK in the stored stack SP, and by the determined receiving position P1-Pn of the defective battery cell BAT in the relevant battery cell carrier S, R based on the previously assigned address of a respective connected temperature sensor TS1-TSn at the correspondingly assigned receiving positions P1-Pn.
  • the wired shelf bus RB runs in a linear and meandering pattern along the storage compartments LF of the rack storage system RL.
  • a connection point AP in the respective storage compartment LF is a bus participant on a common detector line of a fire alarm bus RB in the case of a fire alarm system (FAS).
  • FAS fire alarm system
  • the central unit Z in FIG 11 can also be configured to forward the data RK, FK, TK, T1-Tn, AL reported by the connection points AP to a cloud infrastructure CLOUD.
  • the latter can provide a cloud service application CSA for further processing and evaluation of the reported data RK, FK, TK, T1-Tn, AL.
  • MEM denotes working memory provided in the cloud infrastructure CLOUD
  • DB denotes a database provided by the cloud infrastructure CLOUD for storing the received data RK, FK, TK, T1-Tn, AL.
  • IP2 denotes a (second) IP data connection between a gateway GW of central unit Z and the cloud infrastructure CLOUD.
  • a mobile communication device (MOB) is shown, which is connected to the central unit Z via a (first) IP data connection IP1 or to the cloud infrastructure CLOUD via a (third) IP data connection IP3 to receive the aforementioned data RK, FK, TK, T1-Tn, AL and display it to a user on a DSP display of the MOB.
  • the MOB is preferably a smartphone or a tablet.
  • the two IP data connections IP1 and IP2 can be based on a WLAN, GSM, or Bluetooth standard.
  • an over-temperature warning AL is displayed to a user on the MOB's DSP display.
  • This warning originates from an overheated battery cell BAT located in shelf 4, in field 1, on level 3 of the shelf, and in tray 2. The exact position of the battery cell BAT within the relevant area is shown.
  • the battery cell carrier S, R is graphically represented and shows the relevant point with a temperature indication of 75°C.
  • FIG 12 shows an example of a thermal monitoring system (TMS) for a rack storage system (RL) according to one embodiment.
  • FIG 12 differs from FIG 11 only in that, in a storage compartment (LF), a connection point (AP) is available for each stack position (SE1-SE4) of a stored stack (SP) with battery cell carriers (S, R).
  • a connection point AP
  • SE1-SE4 stack position
  • SE1-SE4 battery cell carriers
  • SE1-SE4 battery cell carriers
  • SE1-SE4 battery cell carriers
  • SE1-SE4 battery cell carriers
  • the temperature readings (T1-Tn) and/or over-temperature warnings (AL) for each individual battery cell carrier (S, R) of a stack (SP), as described in FIGS 1 to 4 can be separately acquired via the respective connection point (AP) and forwarded to the connected rack bus (RB).
  • the invention relates to a battery cell carrier S comprising a support base B configured for the orderly accommodation of battery cells BAT with a predetermined cell height BH in a receiving volume AV and at predetermined receiving positions P1-Pn of the battery cell carrier S.
  • a circuit carrier PCB occupying the area of the support base B, is arranged between the support base B and the battery cells BAT.
  • bus-capable digital temperature sensors TS1-TSn are arranged at the respective receiving positions P to directly make thermally conductive contact with a battery cell BAT located opposite, for measuring its housing temperature.
  • the temperature sensors TS1-TSn are connected to a bus interface AN; OS, US arranged on the battery cell carrier S for the purpose of outputting a respective temperature measurement T1-Tn and/or an overtemperature warning AL.
  • the invention also relates to a stack SP consisting of a plurality of such battery cell carriers.
  • F, F1-F3 field, shelf field column, row
  • MOB communication device handset, smartphone
  • PCB printed circuit board
  • circuit carrier circuit carrier
  • TS TS1-TSn (digital) temperature sensor
  • thermistor NTC

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Batteriezellenträger (S) umfassend einen Trägerboden (B) eingerichtet zur geordneten Aufnahme von Batteriezellen (BAT) mit vorgegebener Zellenhöhe (BH) in einem Aufnahmevolumen (AV) und an vorgegebenen Aufnahmepositionen (P1-Pn) des Batteriezellenträgers (S). Es ist zwischen dem Trägerboden und den Batteriezellen ein die Fläche des Trägerbodens einnehmender Schaltungsträger (PCB) angeordnet. Es sind auf einer dem Aufnahmevolumen zugewandten Seite des Schaltungsträgers insbesondere busfähige digitale Temperatursensoren (TS1-TSn) an den jeweiligen Aufnahmepositionen angeordnet, um eine gegenüberliegend aufgenommene Batteriezelle zur Erfassung ihrer Gehäusetemperatur direkt wärmeleitend zu kontaktieren. Die Temperatursensoren sind zur Ausgabe eines jeweiligen Temperaturmesswerts (T1-Tn) und/oder zur Ausgabe einer jeweiligen Übertemperaturwarnung (AL) datentechnisch mit einer am Batteriezellenträger angeordneten Busschnittstelle (AN; OS, US) verbunden. Die Erfindung betrifft zudem einen Stapel (SP) aus einer Mehrzahl derartiger Batteriezellenträgern.

Description

Beschreibung
Batteriezellenträger mit Temperaturüberwachung aufgenommener Batteriezellen und Stapel aus mehreren Batteriezellenträgern
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen ersten und zweiten Batteriezellenträger jeweils umfassend einen Trägerboden, der zur geordneten Aufnahme von Batteriezellen mit vorzugsweise vorgegebener Zellenhöhe in einem Aufnahmevolumen und an vorgegebenen Aufnahmepositionen des jeweiligen Batteriezellenträgers bzw. Trägerbodens eingerichtet ist. Insbesondere umfasst der erste und zweite Batteriezellenträger zumindest eine an den Trägerboden angrenzende, vorzugsweise vollständig umlaufenden Seitenwand, oder zumindest eine an den Trägerboden angrenzende Seitenstreben. Bei den betrachteten Batteriezellen handelt es sich insbesondere um wiederaufladbare Batteriezellen einem flüssigen Elektrolyt, vorzugsweise um Lithium-Ionen- oder um Natrium-Ionen-Batteriezellen, das heisst um Sekundärzellen bzw. Akkumulatoren. Im Folgenden wird jedoch der technisch geläufigere Begriff «Batterie» oder «Batteriezelle» synonym für den technischen Begriff «Akkumulator» bzw. «Akkumulatorzelle» verwendet.
Weiter betrifft die Erfindung einen ersten und zweiten Stapel jeweils aus zumindest einem übereinandergestapelten derartigen ersten oder zweiten Batteriezellenträger, gegebenenfalls mit einem plattenförmigen Abschlusselement zum Abschliessen des zuoberst gestapelten zweiten Batteriezellenträgers.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anlage zur thermischen Überwachung einer Vielzahl von Batteriezellen, insbesondere einer Vielzahl von Lithium-Ionen-Batteriezellen oder Natrium- Ionen-Batteriezellen, in einem Regallagersystem
Schliesslich betrifft die Erfindung ein Computerprogramm zum Herunterladen auf ein mobiles Kommunikationsendgerät, insbesondere auf ein Smartphone oder auf ein Tablet.
Technischer Hintergrund
In gefährdeten Bereichen, wie z.B. in der Fertigungsanlage von Batteriezellen, insbesondere von Lithium-Ionen- oder Natrium-Ionen-Batteriezellen, sowie in der Elektro-Automobilindustrie, sind grosse Produktions- und Lagerbereiche zur Herstellung und Lagerung von Batteriezellen erforderlich. Bei den Batteriezellen kann es sich um zylindrische Rundzellen, um prismatische Zellen, insbesondere um quaderförmige, oder um sogenannte Pouchzellen handeln. Dabei können bis zu hundert solcher Rundzellen in einem Batteriezellenträger zum Formatieren sowie zum gezielten Altern bzw. «Aging» bei unterschiedlichen Temperaturen temperiert untergebracht sein. In der Fachsprache wird ein derartiger Batteriezellenträger auch als Tray bezeichnet. In einem solchen Tray können alternativ ca. 10 bis 20 prismatische Batteriezellen oder ca. 20 bis 50 Pouch-Zellen aufgenommen sein. Üblicherweise werden vier bis sechs derartiger Batteriezellenträger bzw. Trays übereinandergestapelt und in einem dafür vorgesehenen Lagerfach zwischengelagert. Die Batteriezellenträger können dabei in einem Rack oder Gestell aufgenommen sein oder auch direkt übereinandergestapelt sein. Im letzten Fall resultiert somit ein Stapel mit vier bis sechs direkt übereinandergestapelten Batteriezellenträgern. Letztere können dabei Gitterboxen, Schalen oder Körbe sein. Sie weisen üblicherweise eine Länge im Bereich von 80 cm bis 120 cm, eine Breite im Bereich von 50 cm bis 80 cm sowie eine Höhe im Bereich von 15 cm bis 25 cm auf.
Da die in den Batteriezellenträger eingelagerten Batteriezellen elektrisch nicht überwacht werden, ist eine externe Überwachung der Batteriezellen auf einen möglichen Brand hin erforderlich. Nach einem erfolgreichen Formatierungs- und Alterungsprozess werden die einzelnen Batteriezellen dann zu Batteriemodulen mit einer Vielzahl untereinander verschalteter Batteriezellen verbaut, zumeist mit einem eigenen Batteriemanagementsystem (BMS).
Eine frühzeitige Detektion von Bränden und den sich aus den Bränden entwickelnden Gefahrensituationen sowie eine genaue Lokalisierung des Brandorts ist in diesem industriellen Umfeld sehr wichtig. Denn um eine Brandausbreitung in einem Regallagersystem effektiv zu verhindern, ist ein Stapel bzw. ein Rack mit schadhaften Batteriezellen schnellstmöglich aus dem Regallagersystem zu entfernen und in einem sicheren Havarieraum zu versorgen. Dies umso mehr, da «thermisch durchgehende» brennende Batteriezellen, insbesondere Lithium- lonen-Batteriezellen, rasch auf benachbarte Zellen übergreifen und vor Ort so gut wie gar zu löschen sind. Dabei gasen instabile Zellen zeitlich kurz davor aus, d.h. im ein- oder zweistelligen Minutenbereich. Man spricht hier von einem sogenannten Off-Gas-Ereignis. Noch zeitlich davor erhöht sich im Falle einer geschädigten Batteriezelle zunehmend die Zelltemperatur und einhergehend damit der Innendruck der Batteriezelle, bis dieser nach Erreichen eines maximalen Überdruckwerts über ein Ventil als «Off-Gas-Ereignis» begrenzt wird.
Heutige Regallagersysteme, insbesondere zur Zwischenlagerung der zuvor genannten übereinandergestapelten Batteriezellenträger, umfassen eine Vielzahl von Regalen bzw. Regalzeilen. Häufig kommen automatisierte Hochregallagersysteme zum Einsatz. Diese umfassen eine Vielzahl von Hochregalzeilen, wie z.B. sechs bis acht Hochregalzeilen, die ihrerseits aus einer Mehrzahl von horizontalen Ebenen und vertikalen Feldern bestehen. Ein solches Regallagersystem kann bis zu 30 Ebenen und mehr sowie bis zu 50 Felder und mehr umfassen. Im Falle von z.B. 20 Ebenen und von z.B. 50 Feldern ergeben sich somit 1000 Lagerfächer je Regalzeile.
Allein für den Fall einer einzelnen Regalzeile zur Lagerung von übereinandergestapelten Batteriezellenträgern wären dann bereits tausend punktförmige Brand- bzw. Rauchmelder erforderlich, um gezielt jedes Lagerfach auf einen Brand hin zu überwachen. Ein gesamtes Regallagersystem kann zudem eine Vielzahl von Regalzeilen aufweisen, sodass mehrere tausend bis zehntausend Lagerfächer zu überwachen sind. Die Wartung und Funktionstests sind in solchen Umgebungen sehr aufwändig und im laufenden Betrieb kaum umsetzbar.
Alternativ können die bei einem entstehenden Brand entstehenden Rauchgase und Rauchaerosole mittels eines ASD (für Ansaugrauchmelder) detektiert werden. Derartige Ansaugrauchmelder sind z.B. aus der WO 2008/138877 A1 , aus der EP 1 634 261 A1 , aus der EP 1 811 478 A1 sowie aus der DE 10 2021 204 398 A1 der Anmelderin bekannt.
Die bei einem einsetzenden Brand auftretenden sehr hohen Temperaturwerte können alternativ mittels linienförmiger Wärmemelder detektiert werden, die sensitiv auf eine Widerstandsänderung an einer ohmschen Widerstandsleitung bei Übertemperatur sind. Ein derartiger linienförmiger Wärmemelder ist z.B. aus WO 2009/115127 A1 bekannt.
Zusammenfassung und Ausgestaltungen der Erfindung
Davon ausgehend ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen ersten und zweiten Batteriezellenträger anzugeben, die eine Erfassung einer Übertemperatur bei den dort aufgenommenen Batteriezellen ermöglichen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen ersten und zweiten Stapel mit übereinandergestapelten ersten und zweiten Batteriezellenträger anzugeben, die eine Erfassung einer Übertemperatur bei den dort im Stapel aufgenommenen Batteriezellen ermöglichen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht zudem darin, eine verbesserte erste und zweite Anlage zur thermischen Überwachung einer Vielzahl von in derartigen Stapeln aufgenommenen Batteriezellen in einem Regallagersystem anzugeben.
Schliesslich ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Computerprogramm, insbesondere eine App, zum Herunterladen auf ein mobiles Kommunikationsgerät, insbesondere auf ein Smartphone oder auf ein Tablet anzugeben.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen (ersten) Batteriezellenträger gelöst, bei dem zwischen dem Trägerboden und den aufzunehmenden Batteriezellen ein vorzugsweiser einstückiger, die Fläche des Trägerbodens zu einem grossen Teil einnehmender Schaltungsträger angeordnet ist.
Es ist auf einer dem Aufnahmevolumen zugewandten Seite des Schaltungsträgers eine Mehrzahl von Temperatursensoren an den jeweiligen Aufnahmepositionen angeordnet, um eine gegenüberliegend aufgenommene Batteriezelle zur Erfassung ihrer Gehäusetemperatur wärmeleitend zu kontaktieren.
Gemäss einer ersten Alternative sind die Temperatursensoren busfähige digitale Temperatursensoren. Diese sind zur Ausgabe eines jeweiligen (erfassten) Temperaturmesswerts und/oder zur Ausgabe einer jeweiligen Übertemperaturwarnung datentechnisch mit einer am Batteriezellenträger angeordneten Busschnittstelle verbunden.
Gemäss einer zweiten Alternative sind die Temperatursensoren Thermistoren, wie z.B. NTCs, die jeweils signaltechnisch mit einer zentralen Temperaturmesserfassungseinheit auf dem Schaltungsträger verbunden sind. Die zentrale Temperaturmesserfassungseinheit ist zur Ausgabe eines jeweiligen (erfassten) Temperaturmesswerts und/oder zur Ausgabe einer jeweiligen Übertemperaturwarnung datentechnisch mit einer am Batteriezellenträger angeordneten Busschnittstelle verbunden.
Der besondere Vorteil liegt hier darin, dass mittels eines technisch einfach realisierbaren, vorzugsweise ebenen Schaltungsträgers, also mittels einer Leiterplatte, einer Platine oder eines PCBs, die Gehäusetemperatur individuell aller Batteriezellen im Batteriezellenträger auf eine unzulässige Erhöhung hin überwacht werden kann.
Die auf dem Schaltungsträger applizierten busfähigen digitalen Temperatursensoren gemäss der ersten Alternative ermöglichen dabei eine einfache linienförmige Verschaltung der Temperatursensoren untereinander bei zugleich einfacher adressierter digitaler Erfassung der jeweiligen Gehäusetemperaturen.
Durch die vorteilhaft geordnete Aufnahme der Batteriezellen an den vorgegebenen Aufnahmeposition im Batteriezellenträger ist mittels der Temperatursensoren weiter vorteilhaft eine den Batteriezellen direkt zuordenbare Gehäusetemperaturerfassung möglich.
Weiter wird die Aufgabe der Erfindung durch einen (zweiten) Batteriezellenträger gelöst, wobei auf einer dem Aufnahmevolumen des Batteriezellenträgers weggerichteten Aussenseite des Trägerbodens ein vorzugsweise einstückiger sowie die Fläche des Trägerbodens zu einem grossen Teil einnehmender Schaltungsträger angeordnet ist. Weiter gemäss der Erfindung sind auf einer dem Trägerboden abgewandten Seite des Schaltungsträgers eine Mehrzahl von Temperatursensoren an den jeweiligen vorgegebenen Aufnahmepositionen angeordnet, um eine gegenüberliegend aufgenommene Batteriezelle zur Erfassung ihrer Gehäusetemperatur wärmeleitend zu kontaktieren. Die vorgegebenen Aufnahmepositionen entsprechen denen eines direkt unterhalb des Batteriezellenträgers zum Stapeln vorgesehenen weiteren, bezüglich der geordneten Aufnahme von Batteriezellen im Wesentlichen baugleichen, typischerweise identischen Batteriezellenträgers.
Es sind die Temperatursensoren zur Ausgabe eines jeweiligen Temperaturmesswerts und/oder zur Ausgabe einer jeweiligen Übertemperaturwarnung datentechnisch mit einer am Batteriezellenträger angeordneten Busschnittstelle verbunden. Dabei sind die Temperaturmesswerte und/oder die Übertemperaturwarnungen Batteriezellen zugeordnet, die im direkt unterhalb des Batteriezellenträgers gestapelten weiteren Batteriezellenträger aufnehmbar sind.
Gemäss ein ersten Alternative sind die Temperatursensoren busfähige digitale Temperatursensoren, die zur Ausgabe eines jeweiligen (erfassten) Temperaturmesswerts und/oder zur Ausgabe einer jeweiligen Übertemperaturwarnung datentechnisch mit einer am Batteriezellenträger angeordneten Busschnittstelle verbunden sind. Die Temperaturmesswerte und/oder die Übertemperaturwarnungen sind dabei Batteriezellen zugeordnet, die im direkt unterhalb des Batteriezellenträgers gestapelten weiteren Batteriezellenträger aufnehmbar sind. Gemäss einer zweiten Alternative sind die Temperatursensoren analoge Temperatursensoren, insbesondere Thermistoren. Letztere sind signaltechnisch mit einer zentralen Temperaturmesserfassungseinheit auf dem Schaltungsträger verbunden. Die zentrale Temperaturmesserfassungseinheit ist zur Ausgabe eines jeweiligen Temperaturmesswerts und/oder zur Ausgabe einer jeweiligen Übertemperaturwarnung datentechnisch mit einer am Batteriezellenträger angeordneten Busschnittstelle verbunden. Dabei sind die Temperaturmesswerte und/oder die Übertemperaturwarnungen Batteriezellen zugeordnet, die im direkt unterhalb des Batteriezellenträgers gestapelten weiteren Batteriezellenträger aufnehmbar sind.
Die in den vorherigen Ausführungsformen beschriebenen Thermistoren sind insbesondere NTCs (für Negative Temperature Coefficient Thermistor), also sogenannte Heissleiter. Derartige NTCs sind kostengünstig und auf einfache Weise auf dem Schaltungsträger applizierbar. Die Thermistoren können alternativ auch PTCs (für Positive Temperature Coefficient Thermistor) oder temperaturabhängige Widerstände sein. Weiter kann die zentrale Temperaturmesserfassungseinheit insbesondere eine Vielzahl von Temperatureingängen aufweisen, die gemultiplext mit einem Analog-/Digital-Umsetzer oder die mit einer Vielzahl von Analog-/Digital- Umsetzern zur Umsetzung der erfassten analogen, von den Thermistoren ausgegebenen Temperaturmesssignale in entsprechende digitale Temperaturmesswerte verbunden sind. Vorzugsweise umfasst die zentrale Temperaturmesserfassungseinheit einen oder mehrere Mikrocontroller. Bei den zuvor genannten Thermistoren handelt es sich um zweipolige Bauelemente. Vorzugsweise ist einer der beiden Pole mit einem Bezugspotenzial des Schaltungsträgers verbunden. Der jeweils andere Pol eines Thermistors ist dann vorzugsweise über eine Leiterbahn auf dem Schaltungsträger mit einem Temperaturmesseingang der zentralen Temperaturmesserfassungseinheit verbunden.
Der besondere Vorteil liegt hier darin, dass mittels eines technisch einfach realisierbaren Schaltungsträgers, also mittels einer Leiterplatte, einer Platine oder eines PCBs, die Gehäusetemperatur individuell aller Batteriezellen im direkt daruntergestapelten Batteriezellenträger auf eine unzulässige Erhöhung hin überwacht werden kann. Dadurch dass bei dieser alternativen Ausführungsform die Gehäusetemperatur am oberen Ende der Batteriezellen erfasst wird, ist eine genauere und schnellere Temperaturerfassung möglich. Der Grund hierfür ist, dass im Falle einer geschädigten oder «durchgehenden» Batteriezelle die dort im Inneren entstehende Hitze aufgrund der Thermik nach oben steigt und sich dann als erstes am oberen Ende des Batteriezellengehäuses mit zugleich hoher Temperaturzunahme zeigt und messtechnisch durch den jeweiligen anliegenden Temperatursensor erfasst werden kann. Wie zuvor bereits beschrieben ermöglichen die auf dem Schaltungsträger applizierten busfähigen digitalen Temperatursensoren eine einfache linienförmige Verschaltung der Temperatursensoren untereinander bei zugleich einfacher adressierter digitaler Erfassung der jeweiligen Gehäusetemperaturen. Durch die geordnete Aufnahme der Batteriezellen an den vorgegebenen Aufnahmeposition im direkt daruntergestapelten Batteriezellenträger ist vorteilhaft eine den Batteriezellen direkt zuordenbare Gehäusetemperaturerfassung möglich.
Mit «zu einem grossen Teil» ist hier für beide zuvor beschriebenen Batteriezellenträger gemeint, dass die Fläche des Schaltungsträgers mindestens 75%, vorzugsweise mindestens 85% der Fläche des Trägerbodens beträgt. In die Flächenberechnung des Schaltungsträgers gehen Aussparungen wie Bohrungen, Öffnungen und Schlitze innerhalb des Schaltungsträgers nicht mit ein.
Die in den zuvor beschriebenen Batteriezellenträgern weiter genannten busfähigen digitalen Temperatursensoren sind kostengünstig und weisen eine geringe Bauteilgrösse (wie z.B. von 1.0 mm x 0.8 mm) auf. Ein busfähiger digitaler Temperatursensor kann z.B. der TMP104 oder der TMP114 von Texas Instruments, der TC 77 von Microchip oder der LM71A von National Semiconductor eingesetzt werden. Da die durch derartige busfähige digitale Temperatursensoren erfassten Temperaturwerte intern in digitale Temperaturmesswerte umgesetzt und dann über eine digitale Datenschnittstelle bzw. Busschnittstelle an eine angeschlossene Busleitung ausgegeben werden können, ist eine Messwertverfälschung durch EMV- Einkopplung in eine angeschlossene Verbindungsleitung oder aufgrund ohmscher Leitungsverluste der Verbindungsleitung selbst ausgeschlossen. Derartige busfähige digitale Temperatursensoren können eine Schaltungslogik, wie z.B. z.B. ein elektronisches Schaltwerk (Finite State Machine) in Form eines Moore- oder Mealy-Automaten, oder einen Mikrocontroller sowie eine digitale Datenschnittstelle. Durch einen solchen Mikrocontroller können z.B. im Temperatursensor bereits Vorauswertungen erfolgen, wie z.B. eine messtechnische Kalibrierung oder eine priorisierte Ausgabe z.B. eine Übertemperaturwarnung bei Überschreitung einer zuvor festgelegten abgespeicherten Vergleichstemperatur.
Für beide zuvor beschriebenen Alternativen des erfindungsgemässen Batteriezellenträgers gilt zudem:
Mit «wärmeleitend kontaktieren» bzw. «direkt wärmeleitend kontaktieren» ist eine formschlüssige Kontaktierung eines Temperatursensors mit dem jeweiligen Gehäuse einer Batteriezelle gemeint. Im einfachsten Fall liegt eine Sensorseite bzw. Sensoraussenseite des Temperatursensors ohne Ausbildung eines Luftspaltes direkt am jeweiligen Gehäuse einer gegenüberliegenden Batteriezelle an.
- Der Trägerboden kann aus mehreren Teilen oder Segmenten zusammengesetzt sein, die zusammen den gesamten Trägerboden bilden. Vorzugsweise weist der Trägerboden des Batteriezellenträgers eine Vielzahl von verteilt angeordneten ersten Belüftungsöffnungen oder Belüftungsschlitzen auf, wie z.B. im Sinne einer Gitterbox. Es kann aber auch zumindest ein Teil der ersten Belüftungsöffnungen oder Belüftungsschlitze ausserhalb der für die Aufnahme der Batteriezellen vorgesehenen Aufnahmepositionen des Trägerbodens angeordnet sein. Dadurch ist eine natürliche Belüftung der Batteriezellen möglich, wobei vorteilhaft die Bildung von lokalen «Wärmenestern» im Batteriezellenträger und somit eine mögliche verzerrte messtechnische Erfassung der Gehäusetemperatur der jeweiligen Batteriezellen vermieden wird.
- Es können bei grösseren Batteriezellen, insbesondere bei prismatischen Batteriezellen oder bei Pouch-Batteriezellen, auch mehrere verteilt angeordnete Temperatursensoren zur Erfassung der Gehäusetemperatur jeweils einer Batteriezelle angeordnet sein.
- Es können auch zweite Belüftungsöffnungen oder Belüftungsschlitze im Schaltungsträger ausserhalb der für die thermische Kontaktierung mit den Batteriezellen vorgesehenen Bereiche eingebracht oder vorhanden sein.
- Die ersten und zweiten Belüftungsöffnungen oder Belüftungsschlitze sind vorzugsweise fluchtend zueinander angeordnet, so dass sich ein durchgehender, durch Thermik verursachter Belüftungsstrom durch die ersten und zweiten Belüftungsöffnungen oder Belüftungsschlitze im Batteriezellenträger hindurch einstellen kann.
- Im Schaltungsträger kann zumindest eine an den jeweiligen Temperatursensoren angrenzende durchgehende Ausnehmung derart vorgesehen sein, dass der jeweilige Temperatursensor nur noch über einen, zwei, drei oder vier verbleibende Stege datentechnisch mit dem restlichen Teil des Schaltungsträgers verbunden bleibt, um den jeweiligen Temperatursensor weitgehend thermisch vom Schaltungsträger zu entkoppeln. Mit «weitgehend» ist hier gemeint, dass ein Wärmeeintrag vom verbleibenden Schaltungsträger zum jeweiligen Temperatursensor kleiner ist als 20 %, vorzugsweise kleiner ist als 10 %, im Vergleich zu einem jeweiligen Temperatursensor, der vollständig auf dem Schaltungsträger ohne angrenzende Ausnehmungen angeordnet ist. - Der jeweilige busfähige digitale Temperatursensor kann z.B. vom Typ TMP104 des Herstellers Texas Instruments sein, der ein SMAART Wire Interface zum Anschluss an eine serielle Busleitung umfasst. Er kann auch vom Typ TMP111 von Texas Instruments sein, der eine l2C-Busschnittstelle zum Anschluss an eine serielle l2C-Busleitung umfasst.
- Die busfähigen digitalen Temperatursensoren können jeweils auch eine weitere digitale Sensoreinheit umfassen, wie z.B. eine integrierte optische Rauchdetektionseinheit, wie z.B. vom Typ ADPD-188BI von Analog Devices, eine Feuchtigkeitssensoreinheit zur Erfassung eines relativen Feuchtigkeitswertes, eine Gassensoreinheit zur Erfassung bzw. Detektion eines Konzentrationswertes eines Gefahrengases, wie z.B. eine CO-Sensoreinheit, eine CO2-Sensoreinheit, eine Wasserstoffsensoreinheit und dergleichen, oder eine Luftdrucksensoreinheit zur Erfassung eines Luftdruckswerts.
- Bekannt ist z.B. ein busfähiger digitaler Sensor vom Typ SHT21 des Herstellers Sensirion, der eine Temperatursensoreinheit und eine Feuchtigkeitssensoreinheit sowie eine PC- Busschnittstelle zum Anschluss an eine serielle l2C-Busleitung umfasst, wobei dieser busfähige digitale Sensor zur Ausgabe eines erfassten Temperaturwerts sowie eines erfassten Luftfeuchtigkeitswerts auf den l2C-Busleitung eingerichtet ist.
- Mit dem Begriff «busfähige digitale Temperatursensoren» sind im Folgenden auch erweiterte busfähige digitale Temperatursensoren mit umfasst, die weitere digitale Sensoreinheiten aufweisen können, wie z.B. einen Feuchtigkeitssensor, Gassensor wie z.B. CO-Sensor, CO2-Sensor oder H2-Sensor oder einen Luftdrucksensor. Entsprechend erfasste Sensorwerte zu den zuvor genannten weiteren Sensoren können dann von einem Busmaster über dieselbe Busleitung ausgelesen werden.
- die busfähigen digitalen Temperatursensoren können auch drahtlos arbeitende Sensoren sein, wie z.B. basierend auf einem Bluetooth-, ZigBee- oder Thread-Standard.
- Die busfähigen digitalen Temperatursensoren können alternativ oder zusätzlich zur Erfassung und Ausgabe eines Temperaturwerts dazu eingerichtet sein, eine Übertemperaturwarnung bei Überschreiten eines vorgebbaren bzw. vorgegebenen Vergleichstemperaturwerts insbesondere selbsttätig auf die Busleitung auszugeben, wie z.B. durch Ausgabe einer Prioritätskennung auf die Busleitung. Dadurch wird der Datenverkehr auf der Busleitung durch das typischerweise sonst zyklische Auslesen aller busfähigen digitalen Temperatursensoren auf einem Schaltungsträger vorteilhaft erheblich reduziert. Es können für die Temperatursensoren auch zwei oder mehrere Vergleichstemperaturwerte für eine Übertemperaturwarnung vorgegeben sein. Dadurch ist vorteilhaft eine Anpassung an einen aktuell anliegenden Formatierungs- oder Alterungsprozesses bei unterschiedlichen eingestellten Umgebungstemperaturen möglich. Der jeweils einzustellende Vergleichstemperaturwert kann z.B. über einen an die Busleitung des Batteriezellenträgers angeschlossenen Anschlusspunkt in einem Lagerfach des dort eingelagerten Batteriezellenträgers erfolgen.
In entsprechender Weise kann eine zentrale Temperaturmesserfassungseinheit zusätzlich zur Erfassung und Ausgabe eines Temperaturwerts dazu eingerichtet sein, eine Übertemperaturwarnung bei Überschreiten eines vorgebbaren bzw. vorgegebenen Vergleichstemperaturwerts insbesondere selbsttätig auf die Busleitung auszugeben, wie z.B. wiederum durch Ausgabe einer Prioritätskennung auf die Busleitung.
- Die busfähigen digitalen Temperatursensoren umfassen typischerweise jeweils einen Sensorchip und gegebenenfalls weitere elektrische oder elektronische Bauelemente zur Anschaltung des Sensorchips an eine Busleitung. Der Sensorchip kann auf derjenigen Seite eines Schaltungsträgers angeordnet sein, die den im Batteriezellenträger aufgenommenen Batteriezellen zur Erfassung der jeweiligen Gehäusetemperaturen gegenüberliegt bzw. an diesen Batteriezellen anliegt. Alternativ kann der Sensorchip der jeweiligen busfähigen digitalen Temperatursensoren im Vergleich zur vorherigen Anordnung auf der gegenüberliegenden Seite des Schaltungsträgers, also weg von den aufgenommenen Batteriezellen angeordnet sein. In diesem Fall ist der jeweilige Sensorchip vorzugsweise über eine oder mehrere Durchkontaktierungen im Schaltungsträger, das heisst über sogenannte «Vias», mit der gegenüberliegenden Seite des Schaltungsträgers, an der dann eine Batteriezelle zur Erfassung ihrer Gehäusetemperatur anliegt, thermisch leitend verbunden. Dadurch befindet sich der empfindliche Sensorchip der jeweiligen Temperatursensoren vorteilhaft geschützt auf der den Batteriezellen abgewandten Schaltungsträgerseite.
Nach einer Ausführungsform des ersten und zweiten Batteriezellenträgers sind die busfähigen digitalen Temperatursensoren über eine gemeinsame, gegebenenfalls gemultiplexte Busleitung mit der Busschnittstelle des Batteriezellenträgers verbunden. Dies ist z.B. dann vorteilhaft, wenn eine Vielzahl von Batteriezellen, wie z.B. in einem Bereich von 64 bis 256 Batteriezellen, zur Aufnahme in einem Batteriezellenträger vorgesehen sind. Durch den Einsatz von Multiplexerbausteinen oder sogenannten «Expandern» ist eine Erweiterung des Adressraums der zu adressierenden busfähigen digitalen Temperatursensoren möglich. Dadurch ist eine Adressierung aller busfähigen digitalen Temperatursensoren auf einem Schaltungsträger zur Erfassung ihres jeweiligen Temperaturmesswerts und/oder einer jeweiligen Übertemperaturwarnung über die Busleitung vorteilhaft möglich.
Nach einer Ausführungsform umfasst der Batteriezellenträger zumindest eine an den Trägerboden angrenzende, vorzugsweise vollständig umlaufenden Seitenwand, oder zumindest eine an den Trägerboden angrenzende Seitenstrebe. Die Busschnittstelle umfasst ein erstes elektrisches Kontaktierungsteil, insbesondere einen Stecker oder eine Buchse. Das erste elektrische Kontaktierungsteil ist an der Seitenwand oder am Trägerboden des Batteriezellenträgers, insbesondere davon wegzeigend, angeordnet. An das erste elektrische Kontaktierungsteil ist dann auf einfache Weise ein konstruktiv und elektromechanisch darauf abgestimmtes zweites elektrisches Kontaktierungsteil als Gegenstelle eines Anschlusspunktes anschliessbar. Über den Anschlusspunkt können dann die von den Temperatursensoren erfassten Temperaturwerte und/oder Übertemperaturwarnungen erfasst und an eine übergeordnete Zentrale, wie z.B. an eine Leitstelle, zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet werden. Über den Anschlusspunkt können auch die von den zentralen Temperaturmesserfassungseinheiten ausgegebenen Übertemperaturwarnungen erfasst und an eine übergeordnete Zentrale weitergeleitet werden. Ein solcher Anschlusspunkt ist vorzugsweise an einer Rück- oder Seitenwand eines Lagerfachs angebracht, das zur Lagerung des Batteriezellenträgers vorgesehen ist.
Die Busschnittstelle kann beispielsweise auf einem Randstreifen des Schaltungsträgers angebracht, dort verlötet und mit den einzelnen Busleitungen elektrisch verbunden sein. Die Busschnittstelle kann alternativ auch an zumindest einer an den Trägerboden angrenzenden, vorzugsweise vollständig umlaufenden Seitenwand, oder an einer an den Trägerboden angrenzenden Seitenstreben angeordnet sein, und am Ende seiner Verbindungsleitung einen Steckverbinder aufweisen, der auf oder in ein konstruktiv abgestimmtes Steckverbindergegenstück auf dem Schaltungsträger steckbar ist. Das Steckverbindergegenstück ist dann mit den einzelnen Busleitungen elektrisch verbunden.
Einer weiteren Ausführungsform zufolge umfasst der Batteriezellenträger zumindest eine an den Trägerboden angrenzende, vorzugsweise vollständig umlaufenden Seitenwand, oder zumindest eine an den Trägerboden angrenzende Seitenstrebe. Die Busschnittstelle umfasst ein erstes elektrisches Kontaktierungsteil sowie als Gegenstück ein zweites elektrisches Kontaktierungsteil. Das erste elektrische Kontaktierungsteil ist vorzugsweise ein Stecker oder eine Buchse und das zweite elektrische Kontaktierungsteil respektive eine Buchse oder ein Stecker. Die Busschnittstelle ist somit zweiteilig ausgeführt.
Das erste und/oder zweite elektrische Kontaktierungsteil ist an der an den Trägerboden angrenzenden, vorzugsweise vollständig umlaufenden Seitenwand, oder an einer an den Trägerboden angrenzenden Seitenstrebe angeordnet. Vorzugsweise sind am Trägerboden jeweils eine Seitenstrebe an jeder Ecke des Trägerbodens und gegebenenfalls eine oder mehrere Seitenstreben dazwischenliegend angeordnet. Die Abmessungen der Seitenwand und der Streben legen zusammen mit der Bauhöhe des Trägerbodens die gesamte Bauhöhe des ersten und zweiten Batteriezellenträgers und somit die Stapelhöhe für einen solchen Batteriezellenträger fest.
Das erste elektrische Kontaktierungsteil und das zweite elektrische Kontaktierungsteil sind schaltungstechnisch untereinander parallel verschaltet. Die Busleitung ist somit im Sinne einer Stichleitung schaltungstechnisch parallel an das erste elektrische Kontaktierungsteil und an das zweite elektrische Kontaktierungsteil angeschaltet. Das erste elektrische Kontaktierungsteil und das zweite elektrische Kontaktierungsteil sind in Stapelrichtung zur möglichen Bildung einer gemeinsamen Busschnittstelle beabstandet und ausgerichtet zueinander angeordnet. Die beiden elektrischen Kontaktierungsteil sind dabei derart beabstandet und zueinander angeordnet, dass das erste elektrische Kontaktierungsteil mit einem zweiten elektrischen Kontaktierungsteil eines direkt daruntergestapelten, im Wesentlichen baugleichen Batteriezellenträgers kontaktierbar ist, und dass das zweite elektrische Kontaktierungsteil mit einem ersten elektrischen Kontaktierungsteil eines direkt darübergestapelten, im Wesentlichen baugleichen Batteriezellenträgers kontaktierbar ist.
Der besondere Vorteil liegt darin, dass durch das Übereinanderstapeln bau- oder typgleicher bzw. im Wesentlichen bau- oder typgleicher Batteriezellenträger schaltungstechnisch gesehen eine einzige Busleitung gebildet wird, über die sämtliche Temperatursensoren, ggf. mittels der zentralen Temperaturmesserfassungseinheiten, auf den Schaltungsträgern der gestapelten Batteriezellenträger datentechnisch erreichbar sind. Dies kann vorzugsweise, da an immer derselben Stapelposition, über das (untere) erste elektrische Kontaktierungsteil des zuunterst gestapelten Batteriezellenträgers als das erste Leitungsende der gemeinsamen Busschnittstelle oder über das (obere) zweite elektrische Kontaktierungsteil des zuoberst gestapelten Batteriezellenträgers als das zweite Leitungsende der gemeinsamen Busschnittstelle erfolgen. Zudem kann auf dem jeweiligen Schaltungsträger ein Busmaster, z.B. in Form eines Mikrocontrollers, zwischen der Busleitung auf dem Schaltungsträger und der Busschnittstelle angeordnet sein. Der Busmaster kann im Sinne eines Batteriezellenträger-Controllers oder eines Tray-Controllers zum einen die Datenübertragung an der angeschlossenen, als Stichleitung ausgeführten Busleitung mit den dort angeschlossenen busfähigen digitalen Temperatursensoren organisieren und steuern, und zum anderen als Busteilnehmer an der gemeinsamen Busleitung fungieren. Der Busmaster kann z.B. zudem dazu eingerichtet sein, eine Umsetzung der Bussysteme und deren Busprotokolle vorzunehmen, wie z.B. eine Umsetzung eines l2C-Bussystems mit den angeschlossenen busfähigen digitalen Temperatursensoren auf einen CAN-Bus auf Seiten der gemeinsamen Busschnittstelle. Ein solcher Busmaster kann bereits auch in einem Mikrocontroller z.B. mit einer zentralen Temperaturmesserfassungseinheit integriert sein.
Nach einer weiteren Ausführungsform des ersten und zweiten Batteriezellenträgers sind die Temperatursensoren busfähige digitale Temperatursensoren, welche über eine gemeinsame Ringbusleitung mit der Busschnittstelle des Batteriezellenträgers verbunden sind.
Der Begriff «Ringbusleitung» bezieht sich dabei auf eine jeweils ringförmig durchgeschleifte Busleitung eines Batteriezellenträgers, die dann in einem Stapel von Batteriezellenträgern in Reihe zur der gemeinsamen Ringbusleitung hintereinandergeschaltet sind. Die Busschnittstelle umfasst ein erstes Kontaktierungsteil sowie als Gegenstück ein zweites elektrisches Kontaktierungsteil, wobei das erste elektrische Kontaktierungsteil mit einem ersten Leitungsende der Ringbusleitung elektrisch verbunden ist und wobei das zweite elektrische Kontaktierungsteil mit einem zweiten Leitungsende der Ringbusleitung elektrisch verbunden ist. Das erste und das zweite elektrische Kontaktierungsteil sind zum Durchschleifen der Ringbusleitung zu einer Ringbusleitung eines direkt darunter oder darübergestapelten, im Wesentlichen baugleichen oder identischen Batteriezellenträgers in Stapelrichtung zur möglichen Bildung einer gemeinsamen Busschnittstelle beabstandet und zueinander ausgerichtet angeordnet. Die beiden elektrischen Kontaktierungsteile sind dabei derart beabstandet und zueinander angeordnet, dass ein erstes elektrisches Kontaktierungsteil mit einem zweiten elektrischen Kontaktierungsteil eines direkt daruntergestapelten Batteriezellenträgers kontaktierbar ist, und dass ein zweites elektrisches Kontaktierungsteil mit einem ersten elektrischen Kontaktierungsteil eines direkt darübergestapelten Batteriezellenträgers kontaktierbar ist. Der besondere Vorteil liegt darin, dass durch das Übereinanderstapeln bau- oder typgleicher bzw. im Wesentlichen bau- oder typgleicher Batteriezellenträger schaltungstechnisch gesehen eine einzige Ringbusleitung gebildet wird, über die sämtliche busfähigen digitalen Temperatursensoren auf den Schaltungsträgern der gestapelten Batteriezellenträger datentechnisch erreichbar sind. Ansonsten gilt für diese Ausführungsform das gleiche wie in der vorherigen Ausführungsform. Dabei können bis zu mehrere hunderte oder sogar bis zu mehrere tausend derartiger Temperatursensoren an der gemeinsamen Busleitung bzw. an der gemeinsamen Ringbusleitung angeschlossen werden.
In Bezug auf die vorherigen Ausführungsformen kann das Gegenstück oder das Steckverbinderteil der Busschnittstelle eines Batteriezellenträgers z.B. auf einem Randstreifen des Schaltungsträgers angebracht, dort verlötet und mit den einzelnen Busleitungen elektrisch verbunden sein. Der jeweils andere Teil der Busschnittstelle eines Batteriezellenträgers, d.h. das Steckverbinderteil oder das Gegenstück, kann dann über eine Verbindungsleitung direkt mit den einzelnen Busleitungen auf dem Schaltungsträger elektrisch kontaktiert sein, wie z.B. über Lötpads. Alternativ dazu kann der jeweils andere Teil der Busschnittstelle am Ende seiner Verbindungsleitung einen Steckverbinder aufweisen, der auf oder in ein konstruktiv abgestimmtes Steckverbindergegenstück auf dem Schaltungsträger steckbar ist. Das Steckverbindergegenstück ist mit den einzelnen Busleitungen elektrisch verbunden.
Einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des ersten und zweiten Batteriezellenträgers zufolge ist an zumindest einem auf dem Schaltungsträger angeordneten Temperatursensor, vorzugsweise auf allen Temperatursensoren ein elastisches, wärmeleitfähiges Wärmeleitpad angeordnet, um eine gegenüberliegend aufgenommene Batteriezelle zur Erfassung ihrer jeweiligen Gehäusetemperatur direkt wärmeleitend zu kontaktieren. Dadurch ist eine formschlüssige und zugleich sehr gut wärmeleitende Kontaktierung zwischen einem Temperatursensor und einer gegenüberliegenden Batteriezelle möglich. Dadurch ist eine schnelle und sehr genaue messtechnische Erfassung der Gehäusetemperatur einer anliegenden Batteriezelle möglich.
Ein solches Wärmeleitpad weist insbesondere eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens
1 Watt/m K, vorzugsweise von mindestens 3 Watt/m K auf. Alternativ oder zusätzlich weist das jeweilige Wärmeleitpad eine Wärmeleitpaddicke im Bereich von 0.5 mm bis 5 mm auf. Das Wärmeleitpad ist vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff hergestellt. Weiter weist ein solches Wärmeleitpad einen Shorewert von 10 bis 30 Shore A, insbesondere von 15 bis 25 Shore A, auf. Vorzugsweise ist ein solches Wärmeleitpad aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Polymer, und vorzugsweise aus einem Silikon hergestellt. Wärmeleitmaterialien, insbesondere entwickelt zur Überbrückung von Luftspalten und zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit, sind z.B. vom Hersteller Henkel im sogenannten GAP- PAD-Portfolio erhältlich.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform weist der erste und zweite erfindungsgemässe Batteriezellenträger eine am Batteriezellenträger angeordnete Funkeinrichtung auf. Die Funkeinrichtung umfasst eine Busanschaltung zum leitungsgebundenen Anschalten der Busanschaltung an die Busschnittstelle des Batteriezellenträgers. Vorzugsweise ist die Busanschaltung der Funkeinrichtung über ein Anschlusskabel mit daran appliziertem Anschlussstecker mit einem ersten elektrischen Kontaktierungsteil bzw. mit dem Gegenstück der Busschnittstelle des Batteriezellenträgers verbunden. Die Funkeinrichtung ist zur bestimmungsgemäss möglichen Datenkommunikation mit einer Gegenstelle eingerichtet, insbesondere mit einem funkgestützten Anschlusspunkt, der vorzugsweise in einem jeweiligen Lagerfach eines Regallagersystems angeordnet bzw. angebracht ist.
Dadurch ist vorteilhaft eine kontaktlose Datenübertragung zwischen der Funkeinrichtung am Batteriezellenträger und dem funkgestützten Anschlusspunkt möglich. Die Datenübertragung kann z.B. auf einem Bluetooth-, ZigBee-, Thread-, NFC- oder WLAN-Standard basieren. Im Falle eines auf dem NFC-Standard basierenden funkgestützten Anschlusspunkts ist dieser Anschlusspunkt hier jedoch nicht dazu eingerichtet, nennenswerte elektrische Energie bzw. eine nennenswerte elektrische Leistung auf induktiv gekoppeltem Wege an die Funkeinrichtung am erfindungsgemässen Batteriezellenträger zu übertragen.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist der erste und zweite Batteriezellenträger eine am Batteriezellenträger angeordnete Funkeinrichtung auf. Die Funkeinrichtung umfasst eine Busanschaltung zum leitungsgebundenen Anschalten der Busanschaltung an die Busschnittstelle des Batteriezellenträgers. Vorzugsweise ist die Busanschaltung der Funkeinrichtung über ein Anschlusskabel mit Anschlussstecker mit einem ersten elektrischen Kontaktierungsteil bzw. mit dem Gegenstück der Busschnittstelle des Batteriezellenträgers verbunden. Die Funkeinrichtung ist zur möglichen Datenkommunikation mit einer Gegenstelle auf induktiv gekoppeltem Wege und zusätzlich zum möglichen Empfang von elektrischer Energie von der Gegenstelle auf induktiv gekoppeltem Wege eingerichtet, insbesondere mit einem funkgestützten, induktive koppelbaren Anschlusspunkt. Die Funkeinrichtung umfasst vorzugsweise einen elektrischen Energiespeicher zur Pufferung der induktiv eingekoppelten elektrischen Energie. Dadurch ist neben einer kontaktlosen Datenübertragung zwischen der Funkeinrichtung am Batteriezellenträger und dem funkgestützten Anschlusspunkt zusätzlich eine elektrische Energieübertragung bzw. elektrische Leistungsübertragung vom Anschlusspunkt über eine Luftschnittstelle zur Funkeinrichtung am Batteriezellenträger in Form magnetischer Feldenergie möglich. Die dann auf induktiv gekoppeltem Wege in der Funkeinrichtung ausgekoppelte elektrische Energie dient dann zur elektrischen Versorgung der Funkeinrichtung selbst sowie der über das Anschlusskabel der Funkeinrichtung mit der Busschnittstelle bzw. mit der gemeinsamen Busschnittstelle elektrisch verbundenen busfähigen digitalen Temperatursensoren und gegebenenfalls weiterer elektrischer und elektronischer Komponenten auf dem Schaltungsträger derjeweiligen Batteriezellenträger. Die auf induktiv gekoppeltem Wege erfolgende Daten- und Energieübertragung kann z.B. auf einem NFC-Standard, auf einem ISO/IEC 15693- Standard oder auf einem ISO/IEC 14443-Standard basieren.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird weiter durch einen (ersten) Stapel aus zumindest zwei übereinandergestapelten (ersten) Batteriezellenträgern gelöst. Insbesondere sind die Batteriezellenträger zur geordneten Aufnahme von Batteriezellen mit einer vorgegebenen Zellenhöhe ausgebildet. Die Batteriezellenträgerweisen vorzugsweise alle eine gleiche Stapelhöhe auf. Die jeweiligen Schaltungsträger sind derart auf die vorgegebene Zellenhöhe der aufgenommenen Batteriezellen am jeweiligen Batteriezellenträger abgestimmt angeordnet, dass diese nach dem Übereinanderstapeln der Batteriezellenträger mit ihren dort angeordneten Temperatursensoren die jeweils gegenüberliegenden Batteriezellen insbesondere direkt wärmeleitend kontaktieren.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiter durch einen (zweiten) Stapel aus zumindest einem, vorzugsweise aus zumindest zwei übereinandergestapelten (zweiten) Batteriezellenträger und aus einem vorzugsweise plattenförmigen Abschlusselement zum Abschliessen des zuoberst gestapelten Batteriezellenträgers gelöst. Die Batteriezellenträger bzw. der zumindest eine Batteriezellenträger weisen eine gleiche Stapelhöhe auf. Die jeweiligen Schaltungsträger sind derart abgestimmt auf die vorgegebene Zellenhöhe der aufgenommenen Batteriezellen am jeweiligen Batteriezellenträger angeordnet, dass diese nach dem Übereinanderstapeln der Batteriezellenträger mit ihren dort angeordneten Temperatursensoren die jeweils gegenüberliegenden Batteriezellen insbesondere direkt wärmeleitend kontaktieren. Das Abschlusselement weist an einer dem direkt daruntergestapelten Batteriezellenträger gegenüberliegenden Aussenseite einen vorzugsweise einstückigen sowie die Fläche des Abschlusselements zum grossen Teil einnehmenden Schaltungsträger auf, welcher derart auf die vorgegebene Zellenhöhe der aufgenommenen Batteriezellen des darunterliegenden Batteriezellenträgers abgestimmt angeordnet ist, dass diese mit ihren Temperatursensoren die jeweils gegenüberliegenden Batteriezellen nach dem Abschliessen des darunterliegenden Batteriezellenträgers insbesondere direkt wärmeleitend kontaktieren.
Im Vergleich zur vorherigen Ausführungsform eines Stapels dient das plattenförmigen Abschlusselement dazu, die fehlende Erfassung der Gehäusetemperaturen der Batteriezellen im zuoberst gestapelten Batteriezellenträger «nachzuholen». Das plattenförmige Abschlusselement sowie der am Abschlusselement angeordnete Schaltungsträger weisen insbesondere wiederum eine Vielzahl von verteilt angeordneten, vorzugsweise miteinander fluchtende erste und zweite Belüftungsöffnungen oder Belüftungsschlitze auf. Es ist zumindest ein Teil der ersten und zweiten Belüftungsöffnungen bzw. Belüftungsschlitze ausserhalb der für die Kontaktierung der Batteriezellen im direkt daruntergestapelten Batteriezellenträger vorgesehenen Bereiche angeordnet.
Bezugnehmend auf die beiden vorherig beschriebenen Stapel aus Batteriezellenträgern erfolgt durch das Übereinanderstapeln eine passgenaue thermische Kontaktierung der Temperatursensoren auf den Schaltungsträgern mit den gegenüberliegenden Batteriezellen. Typischerweise sind die Batteriezellenträger zudem derart konstruktiv ausgestaltet, dass ihre, d.h. die jeweiligen Trägerböden und umlaufenden Seitenwände bzw. Seitenstreben, beim Übereinanderstapeln passgenau miteinander verrasten.
Zudem entsteht durch das Übereinanderstapeln der Batteriezellenträger in den beiden Stapeln vorteilhaft automatisch eine schaltungstechnisch gesehen einzige Busleitung bzw. im Fall von busfähigen digitalen Temperatursensoren eine einzige Ringbusleitung. Darüber sind dann sämtliche Temperatursensoren auf den Schaltungsträgern der gestapelten Batteriezellenträger datentechnisch erreichbar. Dies kann über das (obere) zweite elektrische Kontaktierungsteil des zuoberst gestapelten Batteriezellenträgers als das zweite Leitungsende der gemeinsamen Busleitung bzw. im Fall von busfähigen digitalen Temperatursensoren der gemeinsamen Ringbusleitung erfolgen. Alternativ kann dies über das (untere) erste elektrische Kontaktierungsteil des zuunterst gestapelten Batteriezellenträgers als das erste Leitungsende der gemeinsamen Busleitung bzw. im Fall von busfähigen digitalen Temperatursensoren der gemeinsamen Ringbusleitung erfolgen. Im letzteren Fall kann sich ein Anschlusspunkt in einem Lagerfach als Gegenstelle zur Datenkommunikation mit den Temperatursensoren vorzugsweise auf der dergleichen Stapelposition befinden. An dieser gleichen Stapelposition befindet sich dann das (untere) erste elektrische Kontaktierungsteil des zuunterst gestapelten ersten Batteriezellenträgers oder zweiten Batteriezellenträgers als gemeinsame Busschnittstelle zum Anschliessen des Anschlusspunktes an das (untere) erste elektrische Kontaktierungsteil der gemeinsamen Busleitung bzw. im Fall von busfähigen digitalen Temperatursensoren der gemeinsamen Ringbusleitung. Vorzugsweise liegen dann der Anschlusspunkt im Lagerfach nach dem Einschieben des ersten oder zweiten Stapels in direkter räumlicher Nähe zum (unteren) ersten elektrischen Kontaktierungsteil des zuunterst gestapelten Batteriezellenträgers.
Vorzugsweise weist der Anschlusspunkt in einem jeweiligen Lagerfach eine Lagerfach- Funkeinrichtung auf. Letztere ist dann zur möglichen Datenkommunikation mit einer Funkeinrichtung eines eingelagerten Stapels auf induktiv gekoppeltem Wege und zum möglichen Senden von elektrischer Energie an die Funkeinrichtung auf induktiv gekoppeltem Wege eingerichtet. Die Funkeinrichtung des jeweils eingelagerten Stapels umfasst dabei eine Busanschaltung zum Anschalten an die gemeinsame Busschnittstelle des zuunterst gestapelten Batteriezellenträgers sowie vorzugsweise einen elektrischen Energiespeicher zur Pufferung der induktiv eingekoppelten elektrischen Energie.
Bezugnehmend auf die beiden vorherig beschriebenen Stapel aus Batteriezellenträgern ist es von Vorteil, wenn auf den auf den Schaltungsträgern applizierten Temperatursensoren elastische Wärmeleitpads angebracht sind. Dadurch lassen sich beim Übereinanderstapeln der Batteriezellenträger geringfügige Abweichungen in den Abmessungen der Batteriezellen und/oder z.B. des Gitterkorbs der jeweiligen Batteriezellenträger auszugleichen.
Weiterhin wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch eine (erste) Anlage zur thermischen Überwachung einer Vielzahl von Batteriezellen, insbesondere einer Vielzahl von Lithium-Ionen-Batteriezellen oder von Natrium-Ionen-Batteriezellen, in einem Regallagersystem, gelöst. Das Regallagersystem umfasst dabei eine Vielzahl von in Ebenen und Feldern angeordneten Lagerfächern. Letztere sind zur Einlagerung von derartigen ersten und zweiten Stapeln mit jeweils übereinandergestapelten Batteriezellenträgern vorgesehen. Die Anlage weist in zumindest einem Teil der Lagerfächer, vorzugsweise in allen Lagerfächern, jeweils einen bzw. einen einzigen Anschlusspunkt auf, welcher zum datentechnischen Verbinden mit einer durch das Übereinanderstapeln derartiger Batteriezellenträgern des jeweils eingelagerten Stapels gebildeten gemeinsamen Busschnittstelle vorgesehen ist. Die gemeinsame Busschnittstelle ist schaltungstechnisch mit der durchgeschleiften Busleitung bzw. im Fall von busfähigen digitalen Temperatursensoren mit der durchgeschleiften Ringbusleitung des ersten bzw. zweiten Stapels aus ersten bzw. zweiten Batteriezellenträger verbunden. Die Anlage ist dazu eingerichtet, die von einem jeweiligen Anschlusspunkt empfangenen, von den jeweiligen Temperatursensoren der übereinandergestapelten Batteriezellenträger eines Stapels stammenden Temperaturmesswerte und/oder Übertemperaturwarnungen ggf. zusammen mit einer jeweiligen Lagerfachkennung und/oder Stapelebenenkennung an eine übergeordnete Leitstelle oder an eine sogenannte Management Station auszugeben.
Anstelle der Lagerfachkennung kann auch eine Kombination aus Regalfeld und Regalebene verwendet werden, um eine eindeutige Zuordnung eines Lagerfachs in einem Regallagersystem zu gewährleisten. Typischerweise kodiert eine Lagerfachkennung zugleich die Position des Lagerfachs eindeutig im Regallagersystem.
Die einem jeweiligen Anschlusspunkt zugeordnete Lagerfachkennung kann z.B. elektronisch in einer elektronischen Steuereinheit des jeweiligen Anschlusspunktes hinterlegt sein, wie z.B. als mehrstellige Ziffer, welche die Ebene und das Feld im Regallagersystem kodiert.
Die einem jeweiligen Batteriezellenträger zugeordnete Stapelebenenkennung kann z.B. durch die elektronischen Steuereinheit (Mikrocontroller) eines angeschlossenen Anschlusspunktes ermittelt werden. Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, die von der gemeinsamen Busschnittstelle des ersten oder zweiten Stapels empfangene Busadresse eines abgefragten oder sich meldenden Temperatursensors durch eine vorgegebene gleiche maximale Anzahl von Batteriezellen je Batteriezellenträger zu dividieren. Der ganzzahlige Quotient ist dann einer Stapelebenenkennung zuordenbar. Die empfangene, typischerweise fortlaufende Busadresse ist dabei einem jeweiligen Temperatursensor zugeordnet, der einen erfassten Temperaturmesswert und/oder eine Übertemperaturwarnung an der gemeinsamen Busschnittstelle ausgibt. Umfasst beispielsweise ein Batteriezellenträger jeweils 100 Aufnahmepositionen für aufzunehmende Batteriezellen, so können den jeweiligen Temperatursensoren an den Aufnahmepositionen die Busadressen von 0 bis 99 zugeordnet sein. Umfassen beispielsweise die übereinandergestapelten Batteriezellenträger jeweils eine Einschaltverzögerung zum sequenziellen Durchschalten einer anliegenden elektrischen Versorgungsspannung zum jeweils darüber oder daruntergestapelten Batteriezellenträger, so kann die Vergabe der Busadressen über alle Temperatursensoren im ersten oder zweiten Stapel hinweg fortlaufend erfolgen. Die sequenziell durchzuschaltende Versorgungsspannung wird vom Anschlusspunkt zur elektrischen Versorgung der Temperatursensoren bereitgestellt.
Ist für je eine aufzunehmende Batteriezelle in einem Batteriezellenträger genau ein Temperatursensor vorgesehen, so kann eine an einen Temperatursensor vergebene Busadresse direkt der Aufnahmeposition innerhalb des Batteriezellenträgers zugeordnet werden. So kann ein Temperatursensor mit der vergebenen Busadresse 5 direkt dem Aufnahmeplatz 5 auf dem Batteriezellenträger zugeordnet werden.
Der elektrische Anschluss des Anschlusspunktes im jeweiligen Lagerfach mit der gemeinsamen Busschnittstelle des ersten oder zweiten Stapels kann z.B. über ein Anschlusskabel erfolgen.
Eine derartige erfindungsgemässe Anlage kann auch als thermische Überwachungsanlage oder als Brandmeldeanlage bezeichnet werden.
Der besondere Vorteil der erfindungsgemässen (ersten) Anlage liegt darin, dass alle übereinandergestapelten Batteriezellenträgern eines ersten oder zweiten Stapels über eine einzige Busschnittstelle am ersten oder zweiten Stapel thermisch überwacht werden können.
Nach einer Ausführungsform der ersten Anlage weist der Anschlusspunkt in einem jeweiligen Lagerfach eine Lagerfach-Funkeinrichtung auf, wobei die Lagerfach-Funkeinrichtung zur möglichen Datenkommunikation mit einer Funkeinrichtung eines eingelagerten Stapels auf induktiv gekoppeltem Wege und zum möglichen Senden von elektrischer Energie an die Funkeinrichtung gleichfalls auf induktiv gekoppeltem Wege eingerichtet ist. Die Funkeinrichtung des jeweils eingelagerten Stapels umfasst eine Busanschaltung zum Anschalten an die gemeinsame Busschnittstelle des zuunterst gestapelten Batteriezellenträgers sowie vorzugsweise einen elektrischen Energiespeicher zur Pufferung der induktiv eingekoppelten elektrischen Energie.
Dadurch ist neben einer kontaktlosen Datenübertragung zwischen der Funkeinrichtung am Batteriezellenträger und dem funkgestützten Anschlusspunkt zusätzlich eine elektrische Energieübertragung bzw. elektrische Leistungsübertragung vom Anschlusspunkt über eine Luftschnittstelle zur Funkeinrichtung am Batteriezellenträger in Form magnetischer Feldenergie möglich. Die dann auf induktiv gekoppeltem Wege in der Funkeinrichtung ausgekoppelte elektrische Energie dient dann zur elektrischen Versorgung der Funkeinrichtung selbst sowie zur elektrischen Versorgung der über das Anschlusskabel der Funkeinrichtung mit der gemeinsamen Busschnittstelle elektrisch verbundenen busfähigen digitalen Temperatursensoren und gegebenenfalls weiterer elektrischer und elektronischer Komponenten auf dem Schaltungsträger der jeweiligen Batteriezellenträger.
Weiterhin wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch eine (zweite) Anlage zur thermischen Überwachung einer Vielzahl von Lithium-Ionen-Batteriezellen in einem Regallagersystem gelöst. Das Regallagersystem umfasst wiederum eine Vielzahl von in Ebenen und Feldern angeordneten Lagerfächern. Die Lagerfächer sind zur Einlagerung von erfindungsgemässen ersten und zweiten Stapeln mit jeweils übereinandergestapelten Batteriezellenträgern vorgesehen. Die zweite Anlage weist in zumindest in einem Teil der Lagerfächer Anschlusspunkte auf, welche jeweils zum signal- und/oder datentechnischen Verbinden eines jeweiligen Anschlusspunktes mit einer Busschnittstelle eines jeweiligen Batteriezellenträgers eines eingelagerten Stapels vorgesehen sind. Die zweite Anlage ist dazu eingerichtet, die von den jeweiligen Anschlusspunkten in einem jeweiligen Lagerfach empfangenen, von den jeweiligen Temperatursensoren eines Batteriezellenträgers stammenden Temperaturmesswerte und/oder Übertemperaturwarnungen gegebenenfalls zusammen mit einer jeweiligen Lagerfachkennung und/oder Stapelebenenkennung an eine übergeordnete Leitstelle auszugeben.
Die den Anschlusspunkten in einem Lagerfach zugeordnete Lagerfachkennung kann z.B. elektronisch in einer elektronischen Steuereinheit des jeweiligen Anschlusspunktes oder in einer gemeinsamen elektronischen Steuereinheit für alle Anschlusspunkte hinterlegt sein, wie z.B. als mehrstellige Ziffer, welche die Ebene und das Feld im Regallagersystem kodiert.
Die den Anschlusspunkten in einem Lagerfach zugeordnete Stapelebenenkennung kann elektronisch in einer elektronischen Steuereinheit des jeweiligen Anschlusspunktes entsprechend der angebrachten Stapelposition hinterlegt sein.
Nach einer Ausführungsform ist die Zentrale eine Brandmeldezentrale. Die Zentrale kann auch als Panel bezeichnet werden. Die Zentrale ist typischerweise über einen oder mehrere leitungsgebundene Regalbusse, insbesondere über einen oder mehrere leitungsgebundene Brandmelderbusse, mit den jeweiligen Anschlusspunkten des Regallagersystems verbunden. Die Zentrale ist weiter mit der übergeordneten Leitstelle zur Weiterleitung der empfangenen Temperaturmesswerte und/oder Übertemperaturwarnungen zusammen mit einer jeweiligen Lagerfachkennung und/oder einer jeweiligen Stapelebenenkennung verbunden.
Schliesslich wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Computerprogramm zum Herunterladen auf ein mobiles Kommunikationsendgerät, insbesondere auf ein Smartphone oder auf ein Tablet, gelöst. Ein derartiges Computerprogramm wird auch als App bezeichnet und wird typischerweise aus einem sogenannten «Appstore» geladen. Das Computerprogramm umfasst dabei Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Mikroprozessor des mobilen Kommunikationsendgeräts den Mikroprozessor dazu veranlassen, folgende Schritte auszuführen:
- Verbinden des mobilen Kommunikationsendgeräts mit einer Cloudinfrastruktur über eine IP-Datenverbindung, insbesondere auf eine benutzerseitige Eingabe hin, wobei die Cloudinfrastruktur über eine (zweite) IP-Datenverbindung datentechnisch mit einer Zentrale einer erfindungsgemässen thermischen Überwachungsanlage in Verbindung steht,
- Empfangen von Temperaturmesswerten und/oder Übertemperaturwarnungen von im Regallagersystem eingelagerten Batteriezellen gegebenenfalls zusammen mit einer jeweiligen Regalkennung des Regallagersystems und zusammen mit einer jeweiligen Lagerfachkennung und/oder Stapelebenenkennung von der Cloudinfrastruktur, und
- Ausgeben der empfangenen Temperaturmesswerte und/oder Übertemperaturwarnungen zu einem benutzerseitig auswählbaren Batteriezellenträger oder zu einem Batteriezellenträger mit einer gemeldeten Übertemperaturwarnung auf einer Anzeige des mobilen Kommunikationsendgeräts, vorzugsweise in Form einer graphischen Repräsentation eines Batteriezellenträgers oder als sogenannte «Heatmap» zu einem Batteriezellenträger mit einer entsprechend visualisierten Temperaturverteilung der eingelagerten Batteriezellen.
Exemplarische Ausführungsbeispiele der Zeichnung
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und die in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren 1 bis 12 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen schematisch:
FIG 1 eine Schnittdarstellung durch einen beispielhaften ersten Batteriezellenträger gemäss der Erfindung,
FIG 2 eine Aufsicht auf den beispielhaften ersten Batteriezellenträger gemäss FIG 1,
FIG 3 eine Schnittdarstellung durch einen beispielhaften zweiten Batteriezellenträger gemäss der Erfindung,
FIG 4 eine Aufsicht auf den beispielhaften zweiten Batteriezellenträger gemäss FIG 3, FIG 5 eine Schnittdarstellung durch einen beispielhaften ersten Stapel aus vier ersten Batteriezellenträgern gemäss der Erfindung,
FIG 6 eine Schnittdarstellung durch einen beispielhaften zweiten Stapel aus vier zweiten Batteriezellenträgern und Abschlusselement gemäss der Erfindung,
FIG 7 ein Schaltungsschema einer in einem beispielhaften Stapel parallel geschalteten Busleitung mit gemeinsamer Busschnittstelle gemäss der Erfindung,
FIG 8 ein Schaltungsschema einer in einem beispielhaften Stapel verschalteten Ringbusleitung mit gemeinsamer Busschnittstelle gemäss der Erfindung,
FIG 9 eine induktive Ankopplung einer Busschnittstelle an einen Anschlusspunkt gemäss der Erfindung,
FIG 10 eine funktechnische Anbindung einer Busschnittstelle an einen Anschlusspunkt gemäss der Erfindung,
FIG 11 ein Beispiel für eine thermische Überwachungsanlage für ein Regallagersystem gemäss der Erfindung, und
FIG 12 schliesslich ein weiteres Beispiel für eine thermische Überwachungsanlage für ein Regallagersystem gemäss der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die FIG 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen beispielhaften ersten Batteriezellenträger S gemäss der Erfindung und die FIG 2 eine zugehörige Aufsicht auf diesen Batteriezellenträger S. Der gezeigte Batteriezellenträger S, der in der Fachsprache auch als Tray bezeichnet wird, umfasst einen Tragekorb oder eine Gitterbox G mit einer hier vollständig umlaufenden Seitenwand W, die an einem Trägerboden B des Batteriezellenträgers S angrenzt. Anstelle einer umlaufenden Seitenwand W können auch Seitenstreben ST am Trägerboden B angrenzen. Mit H ist eine Trägerhöhe des Batteriezellenträgers S bezeichnet. Im vorliegenden Beispiel können maximal 55 zylindrische Batteriezellen BAT mit einer einheitlichen Zellenhöhe BH an vorgegebenen Aufnahmepositionen P1-Pn des Batteriezellenträgers S in einem gebildeten Aufnahmevolumen AV des Batteriezellenträgers S untergebracht werden. An einer Innenseite IS des Tragekorbs G bzw. der Gitterbox ist gemäss der Erfindung zwischen dem Trägerboden B und den aufzunehmenden Batteriezellen BAT ein einstückiger, die Fläche des Trägerbodens B zu einem grossen Teil einnehmender Schaltungsträger PCB angeordnet. Mit AS ist eine Aussenseite des Tragekorbs G bzw. der Gitterbox bezeichnet. Weiter ist auf einer dem Aufnahmevolumen AV zugewandten Seite des Schaltungsträgers PCB eine Mehrzahl busfähiger digitaler Temperatursensoren TS1-TSn an den jeweiligen Aufnahmepositionen P1-Pn angeordnet, um eine gegenüberliegend aufgenommene Batteriezelle BAT zur Erfassung ihrer Gehäusetemperatur wärmeleitend zu kontaktieren. Zur Verbesserung der wärmeleitenden Kontaktierung sind auf den Temperatursensoren TS1-TSn jeweils ein elastisches, wärmeleitfähiges Wärmeleitpad WP angeordnet. Die gezeigten Wärmeleitpads WP weisen eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 1 Watt/m K und eine Wärmeleitpaddicke im Bereich von 0.5 bis 5 mm auf. Die Wärmeleitpads WP zeigen ein beispielhaft quadratisches Profil mit einer maximalen Kantenlänge 2 cm, vorzugsweise von 1 cm.
Weiter sind gemäss der Erfindung die gezeigten busfähigen digitalen Temperatursensoren TS1- TSn zur Ausgabe eines jeweiligen Temperaturmesswerts T1 -Tn und/oder zur Ausgabe einer jeweiligen Übertemperaturwarnung AL datentechnisch mit einer am gezeigten Batteriezellenträger S angeordneten Busschnittstelle AN verbunden. Mit L ist eine Stift- oder Buchsenleiste bezeichnet, welche einerseits mit den Leiterbahnen einer Busleitung BUS und andererseits über eine Verbindungsleitung V mit der Busschnittstelle AN verbunden ist. Die Leiterbahnen verbinden dabei die Temperatursensoren TS1-TSn elektrisch miteinander. Zwischen der Busschnittstelle AN und den linienförmig hintereinander verschalteten Temperatursensoren TS1-TSn kann zudem ein Busmaster (in der FIG 2 gestrichelt dargestellt) im Sinne eines Tray- Controllers appliziert sein, um die Kommunikation und vor allem um den Datendurchsatz zwischen der Vielzahl von angeschlossenen Temperatursensoren TS1-TSn und der Busschnittstelle AN zu reduzieren. Die Busschnittstelle AN ist typischerweise als Stecker oder als Buchse ausgebildet und zur elektrischen und/oder datentechnischen Verbindung mit einem Anschlusspunkt in einem Lagerfach eines Regallagersystems vorgesehen.
Der Trägerboden B ist im vorliegenden Beispiel aus einem Stück gebildet und weist eine Vielzahl von verteilt angeordneten ersten Belüftungsöffnungen OF auf. Dadurch ist eine natürliche Belüftung der Batteriezellen BAT möglich. Die Bildung von lokalen «Wärmenestern» im Batteriezellenträger S und eine mögliche verzerrte messtechnische Erfassung der Gehäusetemperatur der jeweiligen Batteriezellen BAT werden damit vermieden. Die gezeigten ersten Belüftungsöffnungen OF sind zumindest ausserhalb der für die Aufnahme der Batteriezellen BAT vorgesehenen Aufnahmepositionen P1-Pn des Trägerbodens B angeordnet. Weiter zeigt die FIG 2 eine Vielzahl von zweiten Belüftungsöffnungen BO mit beispielhaft kreisrundem Querschnitt. Sie sind vorzugsweise gleichfalls ausserhalb der für die thermische Kontaktierung mit den Batteriezellen BAT vorgesehenen Bereiche P1-Pn eingebracht oder bereits ausgespart. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die ersten und zweiten Belüftungsöffnungen OF, BO fluchtend zueinander angeordnet, so dass sich ein durchgehender, durch Thermik verursachter Belüftungsstrom durch die ersten und zweiten Belüftungsöffnungen OF, BO im Batteriezellenträger S hindurch einstellen kann.
Mit AH sind ferner Abstandshalter bezeichnet, wie z.B. hier in Form einer Hülse. Sie in geometrisch darauf abgestimmte Ausnehmungen AU im Schaltungsträger PCB eingebracht bzw. eingesteckt und dienen als Abstandshalter für die aufzunehmenden Batteriezellen BAT zueinander und an den hierfür vorgesehenen Aufnahmepositionen P1-Pn. Durch eine fluchtende Anordnung der Ausnehmungen AU mit dem Innerquerschnitt der Abstandhalter AH ist eine durchgehende Belüftung zum darüberliegenden Batteriezellenträger S möglich.
Die FIG 3 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen beispielhaften zweiten Batteriezellenträger R gemäss der Erfindung und die FIG 4 eine zugehörige Aufsicht auf diesen Batteriezellenträger R.
Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform gemäss FIG 1 und FIG 2 ist nun der die Fläche des Trägerbodens B zu einem grossen Teil einnehmende Schaltungsträger PCB auf einer dem Aufnahmevolumen AV des Batteriezellenträgers R weg gerichteten Aussenseite AS des Trägerbodens B angeordnet. Der Schaltungsträger PCB befindet sich somit unterhalb des Trägerbodens B des Batteriezellenträgers R. Weiter gemäss der Erfindung sind nun eine Mehrzahl busfähiger digitaler Temperatursensoren TS1-TSn auf einer dem Trägerboden B abgewandten Seite des Schaltungsträgers PCB an den jeweiligen vorgegebenen Aufnahmepositionen P1-Pn angeordnet, um eine gegenüberliegend aufgenommene Batteriezelle BAT zur Erfassung ihrer Gehäusetemperatur wärmeleitend zu kontaktieren. In diesem Fall entsprechen die vorgegebenen Aufnahmepositionen P1-Pn jedoch denen eines direkt unterhalb des Batteriezellenträgers R zum Stapeln vorgesehenen weiteren, bezüglich der geordneten Aufnahme von Batteriezellen BAT baugleichen Batteriezellenträgers R.
Weiter gemäss der Erfindung sind die Temperatursensoren TS1-TSn wieder zur Ausgabe eines jeweiligen Temperaturmesswerts T1-Tn und/oder zur Ausgabe einer jeweiligen Übertemperaturwarnung AL datentechnisch mit einer am zweiten Batteriezellenträger R angeordneten Busschnittstelle AN verbunden. Dabei sind die Temperaturmesswerte T1-Tn und/oder die Übertemperaturwarnungen AL Batteriezellen BAT zugeordnet, die in diesem direkt unterhalb des Batteriezellenträgers R gestapelten weiteren Batteriezellenträger R aufnehmbar sind.
Der besondere Vorteil liegt darin, dass mittels eines Schaltungsträgers die Gehäusetemperatur individuell aller Batteriezellen im direkt daruntergestapelten Batteriezellenträger auf eine unzulässige Erhöhung hin überwacht werden kann. Dadurch dass die Gehäusetemperatur am oberen Ende der Batteriezellen erfasst wird, ist eine genauere und zugleich sehr schnelle Temperaturerfassung möglich, da im Falle einer geschädigten oder «durchgehenden» Batteriezelle die dort im Inneren entstehende Hitze aufgrund der Thermik nach oben steigt.
In FIG 2 und FIG 4 ist gestrichelt ein optionaler Busmaster TBC eingezeichnet, der zwischen der Busleitung BUS auf dem Schaltungsträger PCB und der Busschnittstelle AN angeordnet ist. Der Busmaster TBC kann im Sinne eines als Batteriezellenträger-Controllers oder «Tray- Controller» zum einen die Datenübertragung an der angeschlossenen, als Stichleitung ausgeführten Busleitung BUS mit den dort angeschlossenen busfähigen digitalen Temperatursensoren TS1-TSn organisieren und steuern, und zum anderen als Busteilnehmer an der gemeinsamen Busleitung BUS fungieren. Der Busmaster kann z.B. zudem dazu eingerichtet sein, eine Umsetzung der Bussysteme und deren Busprotokolle vorzunehmen, wie z.B. eine Umsetzung eines l2C-Bussystems mit den angeschlossenen busfähigen digitalen Temperatursensoren TS1-TSn auf einen CAN-Bus auf Seiten der gemeinsamen Busschnittstelle AN’. Ein solcher Busmaster TBC kann durch einen Mikrocontroller realisiert sein.
FIG 5 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen beispielhaften ersten Stapel SP, SPS aus vier ersten Batteriezellenträgern S1-S4 gemäss der Erfindung. Der zuoberst gestapelte erste Batteriezellenträger S4 ist zum besseren Verständnis der Erfindung etwas beabstandet zum darunterliegenden Batteriezellenträger S3 dargestellt. Die gezeigten Batteriezellenträger S1-S4 weisen allesamt eine gleiche Stapelhöhe H auf. Dabei sind die jeweiligen Schaltungsträger PCB derart auf die vorgegebene Zellenhöhe BH der aufgenommenen Batteriezellen BAT am bzw. im jeweiligen Batteriezellenträger S1-S4 abgestimmt angeordnet, dass diese Schaltungsträger PCB nach dem Übereinanderstapeln der Batteriezellenträger S1-S4 mit ihren dort angeordneten Temperatursensoren TS1-TSn die jeweils gegenüberliegenden Batteriezellen BAT (automatisch) wärmeleitend kontaktieren. Mit SE1-SE4 sind die zugehörigen Stapelebenen der übereinandergestapelten Batteriezellenträger S1-S4 bezeichnet. Zur verbesserten Wärmeleitung sowie zum Toleranzausgleich sind zwischen den jeweiligen Temperatursensoren TS1-TSn und den Batterien BAT elastische Wärmeleitpads WP angeordnet. Die in der vorliegenden FIG 5 gezeigten Busschnittstellen AN umfassen jeweils ein erstes elektrisches Kontaktierungsteil US in Form eines Steckers sowie ein zweites elektrisches Kontaktierungsteil OS in Form einer Buchse. Dabei sind ein jeweiliges erstes und zweites elektrisches Kontaktierungsteil US, OS bei einem jeweiligen Batteriezellenträger S1-S4 untereinander parallel verschaltet. Die Busleitung BUS der jeweiligen Batteriezellenträger S1-S4 ist somit im Sinne einer Stichleitung parallel an ein jeweiliges erstes elektrisches Kontaktierungsteil US und an ein jeweiliges zweites elektrisches Kontaktierungsteil OS angeschaltet. Erreicht wird dies im Beispiel der FIG 5 durch eine Verbindungsleitung V zwischen einem ersten und zweiten elektrischen Kontaktierungsteil US, OS im jeweiligen Schaltungsträger PCB. Die gezeigten elektrischen Kontaktierungsteile US, OS sind zudem in Stapelrichtung zur möglichen Bildung einer gemeinsamen Busschnittstelle AN’ beabstandet und ausgerichtet zueinander angeordnet. Insbesondere sind die ersten und zweiten elektrischen Kontaktierungsteile US, OS derart beabstandet und zueinander angeordnet, dass zum einen ein erstes elektrisches Kontaktierungsteil US mit einem zweiten elektrischen Kontaktierungsteil OS eines direkt daruntergestapelten, im Wesentlichen baugleichen Batteriezellenträgers S kontaktierbar ist, und dass zum anderen ein zweites elektrisches Kontaktierungsteil OS mit einem ersten elektrischen Kontaktierungsteil US eines direkt darübergestapelten, im Wesentlichen baugleichen Batteriezellenträgers S kontaktierbar ist.
Die datentechnische Erfassung aller an der Busleitung BUS angeschlossenen Temperatursensoren TP1-TPn kann vorzugsweise, da an immer derselben Stapelposition SE1-SE4, über das (untere) erste elektrische Kontaktierungsteil US des zuunterst gestapelten Batteriezellenträgers S1 als das erste Leitungsende der gemeinsamen Busschnittstelle AN’ oder über das (obere) zweite elektrische Kontaktierungsteil OS des zuoberst gestapelten Batteriezellenträgers S4 als das zweite Leitungsende der gemeinsamen Busschnittstelle AN’ erfolgen.
FIG 6 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen beispielhaften zweiten Stapel SPR aus vier zweiten Batteriezellenträgern R1-R4 und einem Abschlusselement AR gemäss der Erfindung. Das plattenförmige Abschlusselement AR ist zum Abschliessen des zuoberst gestapelten Batteriezellenträgers R4 vorgesehen. Zur besseren Darstellung ist das Abschlusselement AR etwas beabstandet zum zuoberst gestapelten zweiten Batteriezellenträger R4 angeordnet. Das gezeigte Abschlusselement AR weist an einer dem direkt daruntergestapelten Batteriezellenträger R4 gegenüberliegenden Aussenseite AS einen Schaltungsträger PCB auf. Letzterer wäre im aufgesetzten Zustand derart auf die vorgegebene Zellenhöhe BH (siehe FIG 2) der aufgenommenen Batteriezellen BAT des darunterliegenden Batteriezellenträgers R4 abgestimmt angeordnet, dass diese mit ihren Temperatursensoren TS1-TSn die jeweils gegenüberliegenden Batteriezellen BAT wärmeleitend kontaktieren. Zur verbesserten Wärmeleitung sowie zum Toleranzausgleich sind wiederum zwischen den jeweiligen Temperatursensoren TS1-TSn und den Batterien BAT elastische Wärmeleitpads WP angeordnet.
Mit UK ist ein umlaufender Kragen oder Steg an der Unterseite des plattenförmigen Abschlusselements AR sowie auch an der Unterseite der zweiten Batteriezellenträger R1-R4 bezeichnet. Diese dienen zu deren bündigen und geführten Ineinanderverrasten «von oben» sowie zum mechanischen Schutz der Temperatursensoren TS1-TSn beim Abstellen eines Abschlusselements AR sowie der zweiten Batteriezellenträger R1-R4.
FIG 7 zeigt ein Schaltungsschema einer in einem beispielhaften Stapel SP parallel geschalteten Busleitung BUS mit gemeinsamer Busschnittstelle AN’ gemäss der Erfindung. Im rechten Teil der FIG 7 sind busfähige digitale Temperatursensoren TS1-TSn beispielhaft an einen l2C-Bus als Busleitung BUS angeschaltet. Mit M ist ein erstes Bezugspotenzial, insbesondere eine Massepotenzial, mit VDD ein zweites Bezugspotenzial, insbesondere eine dazu positive Versorgungsgleichspannung, mit SGL ein digitales Taktsignal sowie mit SDA ein digitales Datensignal des l2C-Bus BUS zum Auslesen von digitalen Temperaturmesswerten TSP und/oder einer jeweiligen Übertemperaturwarnung AL bezeichnet. Im vorliegenden Beispiel dient ein auf dem Schaltungsträger PCB angeordneter Tray-Controller TBC als l2C-Busmaster Busmaster. Der Tray-Controller TBC ist zudem dazu eingerichtet, die dann erfassten digitalen Temperaturmesswerte TSP und/oder jeweiligen Übertemperaturwarnungen AL auf die gemeinsame Busschnittstelle AN’ auszugeben.
Zudem ist der Tray-Controller TBC dazu eingerichtet, hier beispielhaft die positive Versorgungsspannung VDD im Sinne eines sequenziellen Aufschaltens der Busleitung BUS zum nachfolgenden Tray-Controller TBC mittels eines elektronischen Schaltelements durchzuschalten, nachdem die Adressvergabe durch den Tray-Controller TBC für die an den Tray-Controller TBC angeschlossenen busfähigen digitalen Temperatursensoren TS1-TS abgeschlossen ist. Mit dem von der gemeinsamen Busschnittstelle AN’ am untersten Batteriezellenträger S1, R1 beginnenden sequenziellen Aufschalten ist vorteilhaft eine fortlaufende Adressvergabe über alle busfähigen digitalen Temperatursensoren TS1-TS im gesamten Stapel SP möglich. Das zuvor genannte elektronische Schaltelement kann auch im Tray-Controller TBC mitintegriert sein. FIG 8 zeigt ein Schaltungsschema einer in einem beispielhaften Stapel SP verschalteten Ringbusleitung BUS mit gemeinsamer Busschnittstelle AN’ gemäss der Erfindung. In diesem Fall sind alle busfähigen digitalen Temperatursensoren TS1-TSn automatisch durch das Übereinanderstapeln aller Batteriezellenträger S1, S2; R1, R2 schaltungstechnisch hintereinander zu einer Ringbusleitung BUS verschaltet. Bei der Busleitung BUS handelt es sich wiederum um eine Busleitung eines l2C-Busses bzw. Bussystems. Da im vorliegenden Fall der Busmaster durch einen Anschlusspunkt AP in einem Lagerfach LF eines Regallagersystems RL (siehe dazu FIG 11) als Gegenstelle zur gemeinsamen Busschnittstelle AN’ bereitgestellt wird, erfolgt hier das sequenzielle Aufschalten der Ringbusleitung BUS jeweils durch eine Einschaltverzögerung EV eines Batteriezellenträgers S1 , S2; R1, R2.
FIG 9 zeigt eine induktive Ankopplung einer gemeinsamen Busschnittstelle AN’ eines Stapels S mit Batteriezellenträgern S1 , S2 an einen Anschlusspunkt AP in einem Lagerfach LF eines Regallagersystems RL gemäss der Erfindung. An dem zuunterst gezeigten Batteriezellenträger S1 ist eine Funkeinrichtung FE angebracht, die eine Busanschaltung BA zum Anschalten der Busanschaltung BA an die gemeinsame Busschnittstelle AN am Batteriezellenträger S1 umfasst. Die Busanschaltung BA selbst ist über ein Anschlusskabel AK zusammen mit einem Anschlussstecker mit dem ersten elektrischen Kontaktierungsteil US der gemeinsamen Busschnittstelle AN’ des Batteriezellenträgers S1 verbunden. Die Funkeinrichtung FE ist zur möglichen Datenkommunikation mit einer Gegenstelle AP, hier des Anschlusspunktes AP im Lagerfach LF, auf induktiv gekoppeltem Wege und zum möglichen Empfang von elektrischer Energie von der Gegenstelle AP gleichfalls auf induktiv gekoppeltem Wege eingerichtet. Bei dem gezeigten Anschlusspunkt AP handelt es sich somit um einen funkgestützten, induktiv koppelbaren Anschlusspunkt AP mit vorteilhaft kontaktloser Energie- und Datenübertragung.
Die vom Anschlusspunkt AP empfangenen Temperaturmesswerte TSP der Batteriezellen BAT im Stapel S und/oder von Übertemperaturwarnungen AL werden dann gegebenenfalls zusammen mit einer durch den Anschlusspunkt AP ermittelten Lagerfachkennung FK über einen angeschlossenen kabelgebundenen Regalbus RB der erfindungsgemässen Anlage BMA zur thermischen Überwachung einer Vielzahl von Batteriezellen BAT an eine übergeordnete Zentrale Z der Überwachungsanlage BMA zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet.
Weiterhin weist die Funkeinrichtung FE einen elektrischen Energiespeicher ES, insbesondere einen Akkumulator, zur Pufferung der induktiv eingekoppelten elektrischen Energie auf. Die gepufferte elektrische Energie kann dann vorteilhaft zur elektrischen Energieversorgung zum sequenziellen Aufschalten der Busleitung BUS und für die automatische Adressvergabe über alle angeschlossenen busfähigen digitalen Temperatursensoren TS1-TSn hinweg bereits während des Zusammenstellens eines Stapels SP aus Batteriezellenträgern S verwendet werden. Damit kann nach dem Zusammenstellen eines Stapels SP dieser sofort in ein dafür vorgesehenes Lagerfach LF mit Anschlusspunkt AP eingelagert werden. Die Einlagerung eines Stapels SP soll dabei in der Art und Weise erfolgen, dass die Funkschnittstelle FE des untersten Batteriezellenträgers S1 des eingelagerten Stapels SP über eine Luftschnittstelle von maximal 10 cm hinweg, insbesondere von maximal 1 cm hinweg, dem funkgestützten, induktiv koppelbaren Anschlusspunkt AP im Lagerfach LF gegenüberliegt.
FIG 10 zeigt eine funktechnische Anbindung einer Busschnittstelle AN, AN’ an einen Anschlusspunkt AP gemäss der Erfindung. Im Gegensatz zur vorherigen FIG 9 erfolgt die Datenübertragung vorzugsweise basierend auf einem WLAN- oder Bluetooth-Standard und folglich nicht auf induktiv gekoppelten Wege. Der Energiespeicher ES dient dabei lediglich der Energieversorgung für die Funkübertragung.
FIG 11 zeigt ein Beispiel für eine thermische Überwachungsanlage BMA für ein Regallagersystem RL gemäss der Erfindung, insbesondere zur Detektion und Lokalisierung einer oder mehrerer zu heiss gewordenen, im Regallagersystem RL eingelagerter Batteriezellen BAT. Vorzugsweise ist eine solche thermische Überwachungsanlage BMA eine für derartige Zwecke erprobte Brandmeldemeldeanlage. Das gezeigte Regallagersystem RL weist beispielhaft vier Ebenen E, nummeriert von E1 bis E4 von unten nach oben, auf. Weiter weist das beispielhafte Regallagersystem RL drei Felder F bzw. Säulen auf, nummeriert von F1 bis F3. In den gezeigten Lagerfächern LF sind Stapel SP aus Batteriezellenträgern S1-S4; R1-R4 mit unterschiedlichen Stapelhöhen eingelagert. In einem der Lagerfächer LF in der dritten Ebene E3 und im ersten Feld F1 liegt beispielhaft, symbolisiert durch einen Flammensymbol, ein Brandereignis mit zumindest einer schadhaften und heiss gewordenen Batterie BAT vor. Mit NF ist ein Lagerfach LF bezeichnet, welches für eine anderweitige Einlagerungsmöglichkeit vorgesehen ist und nicht von der Brandmeldeanlage BMA überwacht werden muss. Mit RW ist eine Rückwand der Lagerfächer LF bezeichnet. Die tragenden Strukturen des Regallagersystems RL wie Böden und Träger sind aus Gründen der Übersichtlichkeit selbst nicht dargestellt. Die Lagerfächer LF können auch von beiden Regalseiten her mit einem Stapel SP mit Batteriezellenträgern S, R bestückt werden. In diesem Fall können den Lagerfächern LF auch zwei Lagerfachnummern zugeordnet werden.
Im einfachsten Fall besteht die Lagerfachnummer aus einer Kombination der Ebenenposition und der Feldposition, wie z.B. als Ziffernpaar 03-20 für Ebene 3 und Fach 20. Die Zuordnung eines Lagerfachs aus einer Ebenenposition und einer Feldposition kann auch durch eine Tabelle erfolgen, die z.B. in der übergeordneten Zentraleinheit elektronisch abgelegt ist.
Gemäss der Erfindung weist die Überwachungsanlage BMA in einem Teil der Lagerfächer LF jeweils einen Anschlusspunkt AP auf. Dieser ist vorzugsweise zum automatischen signal- und/oder datentechnischen Verbinden mit einer durch das Übereinanderstapeln der Batteriezellenträgern S, R des jeweils eingelagerten Stapels SP gebildeten gemeinsamen Busschnittstelle AN’ vorgesehen. Weiter gemäss der Erfindung ist die Überwachungsanlage BMA dazu eingerichtet, die von einem jeweiligen Anschlusspunkt AP empfangenen, von den jeweiligen Temperatursensoren TS der übereinandergestapelten Batteriezellenträger S, R eines Stapels SP stammenden Temperaturmesswerte TSP und/oder Übertemperaturwarnungen AL gegebenenfalls zusammen mit einer jeweiligen Lagerfachkennung LK und/oder Stapelebenenkennung TK an eine übergeordnete Leitstelle MS auszugeben. Die jeweilige Lagerfachkennung LK kann z.B. in einem elektronischen Speicher einer elektronischen Verarbeitungseinheit eines jeweiligen Anschlusspunktes AP hinterlegt sein.
Weiter umfasst die gezeigte Überwachungsanlage BMA eine Zentrale Z und im Falle einer Brandmeldeanlage BMA eine Brandmeldezentrale Z. Letztere ist über einen oder mehrere leitungsgebundene Regalbusse RB, insbesondere über einen oder mehrere leitungsgebundene Brandmelderbusse, mit den jeweiligen Anschlusspunkten AP des Regalsystems RS verbunden. Dabei ist die Zentrale Z mit der eingangs genannten übergeordneten Leitstelle MS zur Weiterleitung der empfangenen Temperaturmesswerte TSP und/oder Übertemperaturwarnungen AL zusammen mit einer jeweiligen Lagerfachkennung LK und/oder einer Stapelebenenkennung TK verbunden.
Dadurch ist der Leitstelle MS in einem von der Zentrale Z gemeldeten Übertemperatur- oder Brandfall vorteilhaft neben der erfassten Batterietemperatur einer «thermisch durchgehenden» Batteriezelle BAT auch deren genauer Ort im Regallagersystem RL bekannt. Es können dann vorteilhaft unmittelbar Massnahmen vor Ort ergriffen werden, um den betreffenden Stapel SP unter anderem mit dem Batteriezellenträger S, R mit der schadhaften Batteriezelle BAT aus dem Lagerfach LF zu entfernen, bevor ein anstehender Brand der schadhaften Batteriezelle BAT auf benachbarte Batteriezellen BAT übergreifen kann.
Zudem kann der betreffende Batteriezellenträger S, R vorteilhaft von den anderen isoliert werden und im besten Fall die schadhafte Batteriezelle BAT an der bekannten Aufnahmeposition P1-Pn im Batteriezellenträger S, R entfernt werden. Der Ort ist hierbei durch die von der Zentrale Z gemeldete Regalnummer basierend auf einer Regalkennung RK im Falle mehrerer an die Zentrale Z angeschlossener Regallagersystem RL, durch die gemeldete Lagerfachnummer basierend auf einer Lagerfachkennung LK im betreffenden Regallagersystem RL, durch die gemeldete Stapelposition des betreffenden Batteriezellenträgers S, R basierend auf der Stapelebenen- oder Tray-Kennung TK im eingelagerten Stapel SP und durch die ermittelte Aufnahmeposition P1-Pn der schadhaften Batteriezelle BAT im betreffenden Batteriezellenträger S, R basierend auf der zuvor vergebenen Adresse eines jeweils angeschlossenen Temperatursensors TS1-TSn an den entsprechend zugeordneten Aufnahmepositionen P1-Pn festgelegt.
Im Beispiel der vorliegenden FIG 11 verläuft der kabelgebundene Regalbus RB linien- und mäanderförmig entlang der Lagerfächer LF des Regallagersystems RL. Im einfachsten Fall ist ein Anschlusspunkt AP im jeweiligen Lagerfach LF ein Busteilnehmer an einer gemeinsamen Melderleitung eines Brandmeldebusses RB im Falle einer Brandmeldeanlage BMA.
Die Zentrale Z in der FIG 11 kann zudem dazu eingerichtet sein, die von den Anschlusspunkten AP gemeldeten Daten RK, FK, TK, T1-Tn, AL an eine Cloudinfrastruktur CLOUD weiterzuleiten. Letztere kann eine Cloud-Service-Applikation CSA zur Weiterverarbeitung und Auswertung der gemeldeten Daten RK, FK, TK, T1-Tn, AL bereitstellen. Mit MEM ist ein in der Cloudinfrastruktur CLOUD bereitgestellter Arbeitsspeicher und mit DB eine von der Cloudinfrastruktur CLOUD bereitgestellte Datenbank zur Speicherung der empfangenen Daten RK, FK, TK, T1-Tn, AL bezeichnet. Mit IP2 ist eine (zweite) IP-Datenverbindung zwischen einem Gateway GW der Zentrale Z und der Cloudinfrastruktur CLOUD bezeichnet.
Im rechten unteren Teil der FIG 11 ist weiterhin ein mobiles Kommunikationsendgerät MOB gezeigt, welches über eine (erste) IP-Datenverbindung IP1 mit der Zentrale Z oder über eine (dritte) IP-Datenverbindung IP3 mit der Cloudinfrastruktur CLOUD steht, um die zuvor genannten Daten RK, FK, TK, T1-Tn, AL zu empfangen und auf einer Anzeige DSP des mobilen Kommunikationsendgeräts MOB an einen Benutzer auszugeben. Das mobile Kommunikationsendgerät MOB ist vorzugsweise ein Smartphone oder ein Tablet. Die beiden IP-Datenverbindungen IP1, IP2 können auf einem WLAN-, GSM- oder Bluetooth-Standard basieren. Im vorliegenden Beispiel wird auf der Anzeige DSP des mobilen Kommunikationsendgeräts MOB einem Benutzer eine Übertemperaturwarnung AL gemeldet, die von einer zu heiss gewordenen Batteriezelle BAT im Regal 4, im Feld 1 , in der Ebene 3 des Regals und im Tray 2 stammt. Die genaue Position der Batteriezelle BAT innerhalb des betreffenden Batteriezellenträgers S, R ist dabei graphisch nachgebildet und zeigt die betreffende Stelle mit einer Temperaturangabe von 75°C.
FIG 12 zeigt ein Beispiel für eine thermische Überwachungsanlage BMA für ein Regallagersystem RL gemäss einer Ausführungsform. Die vorliegende FIG 12 unterscheidet sich von der in der FIG 11 lediglich darin, dass in einem Lagerfach LF für jede Stapelposition SE1-SE4 zu einem eingelagerten Stapel SP mit Batteriezellenträger S, R jeweils ein Anschlusspunkt AP zur Verfügung steht. Auf diesem Wege können die Temperaturmesswerte T1-Tn und/oder Übertemperaturwarnungen AL zu jedem einzelnen Batteriezellenträger S, R eines Stapels SP, wie dies in den Figuren FIG 1 bis FIG 4 beschrieben worden ist, durch den jeweiligen Anschlusspunkt AP separat erfasst und an den angeschlossenen Regalbus RB weitergeleitet werden.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Batteriezellenträger S umfassend einen Trägerboden B eingerichtet zur geordneten Aufnahme von Batteriezellen BAT mit vorgegebener Zellenhöhe BH in einem Aufnahmevolumen AV und an vorgegebenen Aufnahmepositionen P1- Pn des Batteriezellenträgers S. Es ist zwischen dem Trägerboden B und den Batteriezellen BAT ein die Fläche des Trägerbodens B einnehmender Schaltungsträger PCB angeordnet. Es sind auf einer dem Aufnahmevolumen AV zugewandten Seite des Schaltungsträgers PCB insbesondere busfähige digitale Temperatursensoren TS1-TSn an den jeweiligen Aufnahmepositionen P angeordnet, um eine gegenüberliegend aufgenommene Batteriezelle BAT zur Erfassung ihrer Gehäusetemperatur direkt wärmeleitend zu kontaktieren. Die Temperatursensoren TS1-TSn sind zur Ausgabe eines jeweiligen Temperaturmesswerts T1 -Tn und/oder zur Ausgabe einer jeweiligen Übertemperaturwarnung AL datentechnisch mit einer am Batteriezellenträger S angeordneten Busschnittstelle AN; OS, US verbunden. Die Erfindung betrifft zudem einen Stapel SP aus einer Mehrzahl derartiger Batteriezellenträgern.
Bezugszeichenliste
AH Abstandshalter, Abstandshülse, Kreuzsteg
AK Anschlusskabel
AL Übertemperaturwarnstufe, Brandalarm, Hitzealarm
AN Busschnittstelle
AN’ gemeinsame Busschnittstelle
AP Anschlusspunkt, Anschlussmöglichkeit
AP’ gemeinsamer Anschlusspunkt
APP App, Applikation
AR oberes Abschlusselement, Abschlussdeckel
AS Aussenseite des Trägerbodens
AU Aussparung, Ausnehmung für Abstandshalter
AV Aufnahmevolumen
B Trägerboden, Boden des Gitterkorbs
BA Busanschaltung
BAT Batteriezelle
BH Zellenhöhe einer Batteriezelle
BMA Überwachungsanlage, Brandmeldeanlage
BO, OF Belüftungsöffnungen
BUS Busleitung, Ringbusleitung, l2C-Bus
CLOUD Cloudinfrastruktur
CSA Cloud-Service-Applikation
DB Datenbank
DSP Display, Anzeige, Touchscreen
E, E1-E3 Ebene, Regalebene
EN magnetische Feldenergie, Energie
EV Einschaltverzögerung
ES Energiespeicher, Batterie, Akkumulator
F, F1-F3 Feld, Regalfeld, Säule, Reihe
FE Funkeinrichtung
FK Fachkennung, Lagerfachkennung, Fach-ID
FM Funkmodul
G Gitterkorb, Gitterbox, Tragekorb
GW Gateway
H Trägerhöhe, Kastenhöhe, Stapelraster IP1-IP3 IP-Datenverbindung
IS Innenseite des Trägerbodens
L Steckverbindergegenstück, Stiftleiste, Buchsenleiste
LF Lagerfach, Lagerplatz
M Masse, Bezugspotenzial
MAP Heatmap, graphische Repräsentation
MEM Speicher, Cloudspeicher
MOB Kommunikationsendgerät, Mobilteil, Smartphone
MS Leitstelle, Management Station
NF nicht verfügbares Lagerfach
OS (oberes) zweites elektrisches Kontaktierungsteil, Buchse, Stecker
PCB Leiterplatte, Schaltungsträger, Platine
P1-Pn Aufnahmeposition, Batterienummer
R, R1-R4 zweiter Batteriezellenträger, Tray
RB Regalbus, Bussystem
RK Regalkennung, Regal-ID
RL Regallagersystem, Hochregallager
RW Rückwand eines Lagerfachs
S, S1-S4 erster Batteriezellenträger, Tray
SCL Bussignal, l2C-Bussignal, Taktsignal
SDA Bussignal, l2C-Bussignal, Datensignal
SE1-SE4 Stapelebene
SP, SPS, SPR Stapel, Batteriezellenträgerstapel, Tray-Stapel
ST Seitenstrebe
TBC Busmaster, Mikrocontroller, Tray-Controller
TK Stapelebenenkennung, Tray-Kennung, Tray-ID
T1-Tn Temperaturmesswerte je Batteriezellenträger
TS, TS1-TSn (digitaler) Temperatursensor, Thermistor, NTC
TSP Temperaturmesswerte je Stapel
UK umlaufender Kragen, Steg
US (unteres) erstes elektrisches Kontaktierungsteil, Stecker, Buchse
VDD (positive) Versorgungsspannung
W Seitenwand des Gitterkorbs
WP Wärmeleitelement, (Kunststoff-)Wärmeleitpad
Z Brandmeldezentrale, zentrale Auswerteeinheit

Claims

Patentansprüche
1. Batteriezellenträger (S), umfassend einen Trägerboden (B) eingerichtet zur geordneten Aufnahme von Batteriezellen (BAT) in einem Aufnahmevolumen (AV) und an vorgegebenen Aufnahmepositionen (P1-Pn) des Batteriezellenträgers (S), dadurch gekennzeichnet,
- dass zwischen dem Trägerboden (B) und den aufzunehmenden Batteriezellen (BAT) ein vorzugsweiser einstückiger, die Fläche des Trägerbodens (B) zu einem grossen Teil einnehmender Schaltungsträger (PCB) angeordnet ist,
- dass auf einer dem Aufnahmevolumen (AV) zugewandten Seite des Schaltungsträgers (PCB) eine Mehrzahl von Temperatursensoren (TS1-TSn) an den jeweiligen Aufnahmepositionen (P1-Pn) angeordnet ist, um eine gegenüberliegend aufgenommene Batteriezelle (BAT) zur Erfassung ihrer Gehäusetemperatur wärmeleitend zu kontaktieren, und
- dass die Temperatursensoren (TS1-TSn) busfähige digitale Temperatursensoren sind, die zur Ausgabe eines jeweiligen Temperaturmesswerts (T1-Tn) und/oder zur Ausgabe einer jeweiligen Übertemperaturwarnung (AL) datentechnisch mit einer am Batteriezellenträger (S) angeordneten Busschnittstelle (AN; OS, US) verbunden sind, oder
- dass die Temperatursensoren (TS1-TSn) analoge Temperatursensoren sind, insbesondere Thermistoren, vorzugsweise NTC, die jeweils signaltechnisch mit einer zentralen Temperaturmesserfassungseinheit auf dem Schaltungsträger (PCB) verbunden sind, wobei die zentrale Temperaturmesserfassungseinheit zur Ausgabe eines jeweiligen Temperaturmesswerts (T1-Tn) und/oder zur Ausgabe einer jeweiligen Übertemperaturwarnung (AL) datentechnisch mit einer am Batteriezellenträger (S) angeordneten Busschnittstelle (AN; OS, US) verbunden ist.
2. Batteriezellenträger (R), umfassend einen Trägerboden (B) eingerichtet zur geordneten Aufnahme von Batteriezellen (BAT) in einem Aufnahmevolumen (AV) und an vorgegebenen Aufnahmepositionen (P1-Pn) des Batteriezellenträgers (R), dadurch gekennzeichnet,
- dass auf einer dem Aufnahmevolumen (AV) des Batteriezellenträgers (R) weggerichteten Aussenseite (AS) des Trägerbodens (B) ein vorzugsweise einstückiger sowie die Fläche des Trägerbodens zu einem grossen Teil einnehmender Schaltungsträger (PCB) angeordnet ist,
- dass auf einer dem Trägerboden (B) abgewandten Seite des Schaltungsträgers (PCB) eine Mehrzahl von Temperatursensoren (TS1-TSn) an den jeweiligen vorgegebenen Aufnahmepositionen (P1-Pn) angeordnet sind, um eine gegenüberliegend aufgenommene Batteriezelle (BAT) zur Erfassung ihrer Gehäusetemperatur wärmeleitend zu kontaktieren, wobei die vorgegebenen Aufnahmepositionen (P1-Pn) denen eines direkt unterhalb des Batteriezellenträgers (R) zum Stapeln vorgesehenen weiteren, bezüglich der geordneten Aufnahme von Batteriezellen (BAT) baugleichen Batteriezellenträgers (R) entsprechen,
- dass die Temperatursensoren (TS1-TSn) busfähige digitale Temperatursensoren sind, die zur Ausgabe eines jeweiligen Temperaturmesswerts (T1-Tn) und/oder zur Ausgabe einer jeweiligen Übertemperaturwarnung (AL) datentechnisch mit einer am Batteriezellenträger (R) angeordneten Busschnittstelle (AN; OS, US) verbunden sind, oder
- dass die Temperatursensoren (TS1-TSn) Thermistoren sind, insbesondere NTCs, die jeweils signaltechnisch mit einer zentralen Temperaturmesserfassungseinheit auf dem Schaltungsträger (PCB) verbunden sind, wobei die zentrale Temperaturmesserfassungseinheit zur Ausgabe eines jeweiligen Temperaturmesswerts (T1-Tn) und/oder zur Ausgabe einer jeweiligen Übertemperaturwarnung (AL) datentechnisch mit einer am Batteriezellenträger (R) angeordneten Busschnittstelle (AN; OS, US) verbunden ist, und
- dass die Temperaturmesswerte (T1-Tn) und/oder die Übertemperaturwarnungen (AL) Batteriezellen (BAT) zugeordnet sind, die im direkt unterhalb des Batteriezellenträgers (R) gestapelten weiteren Batteriezellenträger (R) aufnehmbar sind.
3. Batteriezellenträger (S, R) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die busfähigen digitalen Temperatursensoren (TS1-TSn) über eine gemeinsame, gegebenenfalls gemultiplexte Busleitung (BUS) mit der Busschnittstelle (AN) des Batteriezellenträgers (S, R) verbunden sind.
4. Batteriezellenträger (S, R) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Batteriezellenträger (S, R) zumindest eine an den Trägerboden (B) angrenzende, vorzugsweise vollständig umlaufenden Seitenwand (W), oder zumindest eine an den Trägerboden (B) angrenzende Seitenstrebe (ST) umfasst, wobei die Busschnittstelle (AN) ein erstes elektrisches Kontaktierungsteil umfasst, insbesondere einen Stecker oder eine Buchse, und wobei das erste elektrische Kontaktierungsteil an der Seitenwand (W) oder am Trägerboden (B) des Batteriezellenträgers (S, R), insbesondere davon wegzeigend, angeordnet ist.
5. Batteriezellenträger (S, R) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Batteriezellenträger (S, R) zumindest eine an den Trägerboden (B) angrenzende, vorzugsweise vollständig umlaufenden Seitenwand (W), oder zumindest eine an den Trägerboden (B) angrenzende Seitenstrebe (ST) umfasst, wobei die Busschnittstelle (AN) ein erstes elektrisches Kontaktierungsteil (US) sowie als Gegenstück ein zweites elektrisches Kontaktierungsteil (OS) umfasst, wobei das erste elektrische Kontaktierungsteil (US) und das zweite elektrische Kontaktierungsteil (OS) untereinander parallel verschaltet sind, wobei die Busleitung (BUS) im Sinne einer Stichleitung parallel an das erste elektrische Kontaktierungsteil (US) und an das zweite elektrische Kontaktierungsteil (OS) angeschaltet ist, und wobei das erste elektrische Kontaktierungsteil (US) und das zweite elektrische Kontaktierungsteil (OS) derart in Stapelrichtung zur möglichen Bildung einer gemeinsamen Busschnittstelle (AN’) beabstandet und ausgerichtet zueinander angeordnet sind, dass das erste elektrische Kontaktierungsteil (US) mit einem zweiten elektrischen Kontaktierungsteil (OS) eines direkt daruntergestapelten, im Wesentlichen baugleichen Batteriezellenträgers (S, R) kontaktierbar ist, und dass das zweite elektrische Kontaktierungsteil (OS) mit einem ersten elektrischen Kontaktierungsteil (US) eines direkt darübergestapelten, im Wesentlichen baugleichen Batteriezellenträgers (S, R) kontaktierbar ist.
6. Batteriezellenträger (S, R) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
- wobei der Batteriezellenträger (S, R) zumindest eine angrenzende, vorzugsweise vollständig umlaufenden Seitenwand (W) umfasst,
- wobei die busfähigen digitalen Temperatursensoren (TS1-TSn) über eine gemeinsame Ringbusleitung (BUS) mit der Busschnittstelle (AN) des Batteriezellenträgers (S, R) verbunden sind,
- wobei die Busschnittstelle (AN) ein erstes elektrisches Kontaktierungsteil (US) sowie als Gegenstück ein zweites elektrisches Kontaktierungsteil (OS) umfasst, wobei das erste elektrische Kontaktierungsteil (US) mit einem ersten Leitungsende der Ringbusleitung (BUS) elektrisch verbunden ist und wobei das zweite elektrische Kontaktierungsteil (OS) mit einem zweiten Leitungsende der Ringbusleitung (BUS) elektrisch verbunden ist, und
- wobei das erste elektrische Kontaktierungsteil (US) und das zweite elektrische Kontaktierungsteil (OS) zum Durchschleifen der Ringbusleitung (BUS) zu einer Ringbusleitung (BUS) eines direkt darunter oder darübergestapelten, im Wesentlichen baugleichen Batteriezellenträgers (S, R) derart in Stapelrichtung beabstandet und zueinander zur möglichen Bildung einer gemeinsamen Busschnittstelle (AN’) ausgerichtet angeordnet sind, dass ein erstes elektrisches Kontaktierungsteil (US) mit einem zweiten elektrischen Kontaktierungsteil (OS) eines direkt daruntergestapelten Batteriezellenträgers (S, R) kontaktierbar ist, und dass ein zweites elektrisches Kontaktierungsteil (OS) mit einem ersten elektrischen Kontaktierungsteil (US) eines direkt darübergestapelten Batteriezellenträgers (S, R) kontaktierbar ist.
7. Batteriezellenträger (S, R) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei an zumindest einem der auf dem Schaltungsträger (PCB) angeordneten Temperatursensoren (TS1-TSn) ein elastisches, wärmeleitfähiges Wärmeleitpad (WP) angeordnet ist, um eine gegenüberliegend aufgenommene Batteriezelle (BAT) zur Erfassung ihrer jeweiligen Gehäusetemperatur wärmeleitend zu kontaktieren, und wobei das jeweilige Wärmeleitpad (WP) insbesondere eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 1 Watt/m K und eine Wärmeleitpaddicke im Bereich von 0.5 bis 5 mm aufweist.
8. Batteriezellenträger (S, R) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer am Batteriezellenträger (S, R) angeordneten Funkeinrichtung (FE), wobei die Funkeinrichtung (FE) eine Busanschaltung (BA) zum leitungsgebundenen Anschalten der Busanschaltung (BA) an die Busschnittstelle (AN) des Batteriezellenträgers (S, R) umfasst, und wobei die Funkeinrichtung (FE) zur möglichen Datenkommunikation mit einer Gegenstelle (AP) eingerichtet ist, insbesondere mit einem funkgestützten Anschlusspunkt (AP).
9. Batteriezellenträger (S, R) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer am Batteriezellenträger (S, R) angeordneten Funkeinrichtung (FE), wobei die Funkeinrichtung (FE) eine Busanschaltung (BA) zum Anschalten der Busanschaltung (BA) an die Busschnittstelle (AN) des Batteriezellenträgers (S, R) umfasst, wobei die Busanschaltung (BA) mit einem ersten elektrischen Kontaktierungsteil (US) der Busschnittstelle (AN) des Batteriezellenträgers (S, R) über ein Anschlusskabel zusammen mit einem Anschlussstecker verbunden ist, wobei die Funkeinrichtung (FE) zur möglichen Datenkommunikation mit einer Gegenstelle (AP) auf induktiv gekoppeltem Wege und zum möglichen Empfang von elektrischer Energie von der Gegenstelle (AP) gleichfalls auf induktiv gekoppeltem Wege eingerichtet ist, insbesondere mit einem funkgestützten, induktiv koppelbaren Anschlusspunkt (AP), und wobei die Funkeinrichtung (FE) vorzugsweise einen elektrischen Energiespeicher (ES) zur Pufferung der induktiv eingekoppelten elektrischen Energie umfasst.
10. Stapel (SP, SPS) aus zumindest zwei übereinandergestapelten Batteriezellenträgern (S) nach Anspruch 1 in Verbindung mit einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei die Batteriezellenträger (S) zur geordneten Aufnahme von Batteriezellen (BAT) mit einer vorgegebenen Zellenhöhe (BH) ausgebildet sind, wobei die Batteriezellenträger (S) eine gleiche Stapelhöhe (H) aufweisen und wobei die jeweiligen Schaltungsträger (PCB) derart auf eine vorgegebene Zellenhöhe (BH) der aufgenommenen Batteriezellen (BAT) am jeweiligen Batteriezellenträger (S) abgestimmt angeordnet sind, dass diese (PCB) nach dem Übereinanderstapeln der Batteriezellenträger (S) mit ihren dort angeordneten Temperatursensoren (TS1-TSn) die jeweils gegenüberliegenden Batteriezellen (BAT) wärmeleitend kontaktieren.
11. Stapel (SP, SPR) aus zumindest einem übereinandergestapelten Batteriezellenträger (R) nach Anspruch 2 in Verbindung mit einem der Ansprüche 3 bis 9 und aus einem plattenförmigen Abschlusselement (AR) zum Abschliessen des zuoberst gestapelten Batteriezellenträgers (R),
- wobei die Batteriezellenträger (R) eine gleiche Stapelhöhe (H) aufweisen, wobei die jeweiligen Schaltungsträger (PCB) derart abgestimmt auf die vorgegebene Zellenhöhe (BH) der aufgenommenen Batteriezellen (BAT) am jeweiligen Batteriezellenträger (R) angeordnet sind, dass diese (PCB) nach dem Übereinanderstapeln der Batteriezellenträger (R) mit ihren dort angeordneten Temperatursensoren (TS1-TSn) die jeweils gegenüberliegenden Batteriezellen (BAT) wärmeleitend kontaktieren, und
- wobei das Abschlusselement (AR) an einer dem direkt daruntergestapelten Batteriezellenträger (R) gegenüberliegenden Aussenseite (AS) einen vorzugsweise einstückigen sowie die Fläche des Abschlusselements (AR) zum grossen Teil einnehmenden Schaltungsträger (PCB) aufweist, welcher derart auf die vorgegebene Zellenhöhe (BH) der aufgenommenen Batteriezellen (BAT) des darunterliegenden Batteriezellenträgers (R) abgestimmt angeordnet ist, dass diese mit ihren Temperatursensoren (TS1-TSn) die jeweils gegenüberliegenden Batteriezellen (BAT) nach dem Abschliessen des darunterliegenden Batteriezellenträgers (R) wärmeleitend kontaktieren.
12. Anlage (BMA) zur thermischen Überwachung einer Vielzahl von Batteriezellen (BAT), insbesondere einer Vielzahl von Lithium-Ionen- oder Natrium-Ionen-Batteriezellen, in einem Regallagersystem (RL),
- wobei das Regallagersystem (RL) eine Vielzahl von in Ebenen (E) und Feldern (F) angeordneten Lagerfächern (LF) umfasst,
- wobei die Lagerfächer (LF) zur Einlagerung von Stapeln (SP) nach Anspruch 10 oder 11 mit jeweils übereinandergestapelten Batteriezellenträgern (S, R) vorgesehen sind,
- wobei die Anlage (BMA) in zumindest einem Teil der Lagerfächer (LF) jeweils einen Anschlusspunkt (AP) aufweist, welcher zum signal- und/oder datentechnischen Verbinden mit einer durch das Übereinanderstapeln der Batteriezellenträgern (S, R) des jeweils eingelagerten Stapels (SP) gebildeten gemeinsamen Busschnittstelle (AN’) vorgesehen ist,
- wobei die Anlage (BMA) dazu eingerichtet ist, die von einem jeweiligen Anschlusspunkt (AP) empfangenen, von den jeweiligen Temperatursensoren (TS) der übereinandergestapelten Batteriezellenträger (S, R) eines Stapels (SP) stammenden Temperaturmesswerte (TSP) und/oder Übertemperaturwarnungen (AL) gegebenenfalls zusammen mit einer jeweiligen Lagerfachkennung (LK) und/oder Stapelebenenkennung (TK) an eine übergeordnete Leitstelle (MS) auszugeben.
13. Anlage (BMA) nach Anspruch 12 in Verbindung mit einem Batteriezellenträger (S, R) nach Anspruch 9,
- wobei der Anschlusspunkt (AP) in einem jeweiligen Lagerfach (LF) eine Lagerfach- Funkeinrichtung aufweist, wobei die Lagerfach-Funkeinrichtung zur möglichen Datenkommunikation mit einer Funkeinrichtung (FE) eines eingelagerten Stapels (SP) auf induktiv gekoppeltem Wege und zum möglichen Senden von elektrischer Energie an die Funkeinrichtung (FE) auf gleichfalls induktiv gekoppeltem Wege eingerichtet ist, und
- wobei die Funkeinrichtung (FE) des jeweils eingelagerten Stapels (SP) eine Busanschaltung (BA) zum Anschalten an die gemeinsame Busschnittstelle (AN’) des zuunterst gestapelten Batteriezellenträgers (S, R) sowie vorzugsweise einen elektrischen Energiespeicher (ES) zur Pufferung der induktiv eingekoppelten elektrischen Energie umfasst.
14. Anlage (BMA) zur thermischen Überwachung einer Vielzahl von Batteriezellen (BAT), insbesondere einer Vielzahl von Lithium-Ionen-Batteriezellen, in einem Regallagersystem (RL),
- wobei das Regallagersystem (RL) eine Vielzahl von in Ebenen (E) und Feldern (F) angeordneten Lagerfächern (LF) umfasst,
- wobei die Lagerfächer (LF) zur Einlagerung von Stapeln (SP) nach Anspruch 10 oder 11 mit jeweils übereinandergestapelten Batteriezellenträgern (S, R) vorgesehen sind,
- wobei die Anlage (BMA) in zumindest in einem Teil der Lagerfächer (LF) Anschlusspunkte (AP) aufweist, welche jeweils zum signal- und/oder datentechnischen Verbinden eines jeweiligen Anschlusspunktes (AP) mit einer Busschnittstelle (AN) eines jeweiligen Batteriezellenträgers (S, R) eines eingelagerten Stapels (SP) vorgesehen sind, und
- wobei die Anlage (BMA) dazu eingerichtet ist, die von den jeweiligen Anschlusspunkten (AP) in einem jeweiligen Lagerfach (LF) empfangenen, von den jeweiligen Temperatursensoren (TS1-TSn) eines Batteriezellenträgers (S, R) stammenden Temperaturmesswerte (T1-Tn) und/oder Übertemperaturwarnungen (AL) gegebenenfalls zusammen mit einer jeweiligen Lagerfachkennung (LK) und/oder Stapelebenenkennung (TK) an eine übergeordnete Leitstelle (MS) auszugeben.
15. Anlage (BMA) nach einem Ansprüche 12 bis 14, mit einer Zentrale (Z), insbesondere mit einer Brandmeldezentrale, wobei die Zentrale (Z) über einen oder mehrere leitungsgebundene Regalbusse (RB), insbesondere über einen oder mehrere leitungsgebundene Brandmelderbusse, mit den jeweiligen Anschlusspunkten (AP) des Regallagersystems (RL) verbunden ist,
- wobei die Zentrale (Z) über eine IP-Datenverbindung (IP2) mit der übergeordneten Leitstelle (MS) verbunden ist, und/oder - wobei die Zentrale (Z) über eine IP-Datenverbindung (IP3) mit einer Cloudinfrastruktur (CLOUD) verbunden ist, jeweils zur Weiterleitung empfangener Temperaturmesswerte (T1-Tn) und/oder Übertemperaturwarnungen (AL) von den im Regallagersystem (RL) eingelagerten Batteriezellen (BAT) gegebenenfalls zusammen mit einer jeweiligen Regalkennung (RK) des Regallagersystems (RL) und zusammen mit einer jeweiligen Lagerfachkennung (LK) und/oder Stapelebenenkennung (TK).
16. Computerprogramm (APP), zum Herunterladen auf ein mobiles Kommunikationsendgerät (MOB), insbesondere auf ein Smartphone oder auf ein Tablet, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms (APP) durch einen Mikroprozessor des mobilen Kommunikationsendgeräts (MOB) den Mikroprozessor dazu veranlassen, folgende Schritte auszuführen:
- Verbinden des mobilen Kommunikationsendgeräts (MOB) mit einer Cloudinfrastruktur (CLOUD) über eine IP-Datenverbindung (IP3), insbesondere auf eine benutzerseitige Eingabe hin, wobei die Cloudinfrastruktur (CLOUD) über eine IP-Datenverbindung (IP2) datentechnisch mit einer Zentrale (Z) einer thermischen Überwachungsanlage (BMA) nach Anspruch 15 in Verbindung steht,
- Empfangen von Temperaturmesswerten (T1-Tn) und/oder Übertemperaturwarnungen (AL) von im Regallagersystem (RL) eingelagerten Batteriezellen (BAT) gegebenenfalls zusammen mit einer jeweiligen Regalkennung (RK) des Regallagersystems (RL) und zusammen mit einer jeweiligen Lagerfachkennung (LK) und/oder Stapelebenenkennung (TK) von der Cloudinfrastruktur (CLOUD), und
- Ausgeben der empfangenen Temperaturmesswerte (T1-Tn) und/oder Übertemperaturwarnungen (AL) zu einem benutzerseitig auswählbaren Batteriezellenträger (S, R) oder zu einem Batteriezellenträger (S, R) mit einer gemeldeten Übertemperaturwarnung (AL) auf einer Anzeige (DSP) des mobilen Kommunikationsendgeräts (MOB), vorzugsweise in Form einer graphischen Repräsentation (MAP) eines Batteriezellenträgers (S, R).
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