EP3607596A1

EP3607596A1 - Traktionsbatterie

Info

Publication number: EP3607596A1
Application number: EP18726723.2A
Authority: EP
Inventors: Heinrich Kesper
Original assignee: Hoppecke Batterien GmbH and Co KG
Current assignee: Hoppecke Batterien GmbH and Co KG
Priority date: 2017-04-04
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2020-02-12
Also published as: US20210098840A1; DE102017107203A1; CN110476272A; WO2018185074A1; CN110476272B; DE102017107203B4; US11196110B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Traktionsbatterie, mit mehreren miteinander verschalteten Batteriezellen (2), die jeweils in einem Zellengehäuse einander abwechselnd angeordnete positive und negative Elektrodenplatten aufweisen, und mit mehreren Batterietrögen (7), die jeweils eine Mehrzahl von Batteriezellen (2) in Reihe aufnehmen, wobei ein jeder Batterietrog (7) elektrolytfest und -dicht ausgebildet ist, sowie mit einem die Batterietröge (7) aufnehmenden Batteriekasten (13), wobei benachbarte Batterietröge (7) unter Belassung eines Spaltraums (17) beabstandet zueinander angeordnet sind, und wobei unterhalb der Batterietröge (7) ein Volumenraum vorgesehen ist, der mit den Spalträumen (17) in strömungstechnischer Verbindung steht und als Verteilerspaltraum (22) für sämtliche Spalträume (17) dient, sowie mit einem Zwangsströmungssystem für ein Kühlmedium, das ein Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung aufweist, das mit dem Verteilerspaltraum (22) verbindbar ist, zu welchem Zweck der Verteilerspaltraum (22) an seinem Eintrittsende (26) einen Anschluss für eine Kühlmittelmediumzuleitung aufweist.

Description

Traktionsbatterie

Die Erfindung betrifft eine Traktionsbatterie mit mehreren miteinander verschalteten Batteriezellen, die jeweils in einem Zellengehäuse einander abwechselnd angeordnete positive und negative Elektrodenplatten aufweisen.

Traktionsbatterien der vorbeschriebenen Art sind aus dem Stand der Technik an sich gut bekannt, weshalb es eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises an dieser Stelle nicht bedarf.

Als nicht stationäre Batterien finden Traktionsbatterien typischerweise in der Fahrzeugtechnik Verwendung, beispielsweise bei Gabelstaplern, Hubwagen und/oder dgl. Vorbekannte Traktionsbatterien verfügen über eine Mehrzahl von miteinander elektrisch verschalteten Batteriezellen. Es kommen typischerweise je nach gewünschter Ausgangsspannung 12 Zellen (für 24 Volt), 24 Zellen (für 48 Volt) oder 40 Zellen (für 80 Volt) zum Einsatz. Dabei verfügt jede Batteriezelle über ein Zellgehäuse, das einerseits einen Elektrolyten sowie andererseits einander abwechselnd angeordnete positive und negative Elektrodenplatten aufnimmt.

Das Zellengehäuse einer Batteriezelle besteht typischerweise aus Kunststoff und es ist oberseitig mittels eines Deckels elektrolytdicht verschlossen, beispielsweise durch Verschweißen des Deckels mit dem Gehäuse.

Zur Aufnahme der Batteriezellen verfügt eine Traktionsbatterie über einen Batterietrog. Dieser ist zumeist deckellos nach Art eines Kastens ausgebildet und verfügt über einen Boden sowie vier daran angeordnete Seitenwände. Im gebrauchsfertigen Zustand der Traktionsbatterie nimmt der Batterietrog die Batteriezellen dicht gepackt auf. Dabei sind die Batteriezellen in Spalten und Reihen angeordnet, um den vom Batterietrog bereitgestellten Aufnahmeraum optimiert auszunutzen.

Der Batterietrog ist zumeist aus miteinander verschweißten Stahlblechen gebildet. Er stellt einen die Batteriezellen tragenden Boden sowie vier damit verschweißte Seitenwände bereit. Um etwaigen toleranzbedingten Ungenauigkeiten begegnen zu können, ist der vom Batterietrog bereitgestellte Aufnahmeraum in seinen lichten Innenabmessungen etwas größer ausgebildet als die Gesamtabmessungen der zu einem Zellenpaket dicht gepackten Batteriezellen. Es entsteht so ein umlaufender Ausgleichsspalt zwischen den Trogseitenwänden einerseits und den diesen nebengeordneten Batteriezellen des Batteriezellenpakets andererseits. In diesen Ausgleichsspalt werden nach einem Einsetzen der Batteriezellen in den Batterietrog Distanzplatten aus Kunststoff eingesetzt, womit der Ausgleichsspalt geschlossen und die Batteriezellen gegeneinander verspannt und gegenüber den Seitenwänden des Batterietrogs abgestützt sind. Die Dicke dieser Distanzplatten bestimmt sich je nach auszugleichendem Toleranzmaß.

Aus dem Stand der Technik sind des Weiteren Batterieanordnungen bekannt geworden, die als nicht separat handhabbare Traktionsbatterien konzipiert sind. Eine solche Batterieanordnung ist beispielsweise aus der US 2014/0338999 A1 bekannt geworden, die eine Bodenbaugruppe für ein Elektrofahrzeug betrifft, die ein Batteriepack beherbergt. Dieses Batteriepack verfügt über ein Batteriegehäuse, das sich aus einer Batteriewanne und einer Batterieabdeckung zusammensetzt. Im endmontierten Zustand sind die Batteriewanne und die Batterieabdeckung unter Zwischenordnung eines Dichtelements miteinander verbolzt. Das so ausgebildete Batteriegehäuse nimmt eine Vielzahl von Batteriemodulen auf, wobei ein jedes Batteriemodul eine Vielzahl von Batteriezellen beinhaltet.

Die Batteriewanne, die den Boden des Batteriegehäuses bildet, ist zweiteilig ausgeführt und verfügt über eine obere Platte und eine untere Platte, wobei die beiden Platten unter Ausbildung eines Kühlkanals beabstandet zueinander angeordnet sind.

Es ist des Weiteren eine Kühlvorrichtung vorgesehen, die von außerhalb des Batteriepacks Luft ansaugt und in den von der Batteriewanne bereitgestellten Kühlkanal einfördert. Der Kühlkanal stellt insgesamt zwei Strömungswege bereit, die jeweils u-förmig verlaufen und von der Rückseite der Bodenbaugruppe zur Vorderseite derselben und wieder zurück geführt sind.

Traktionsbatterien der vorbeschriebenen Art haben sich im alltäglichen Praxiseinsatz bewährt. Es besteht gleichwohl das Bestreben einer Verbesserung, um insbesondere den Anwendungsbereich zu erweitern. Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, eine neuartige Traktionsbatterie bereitzustellen, die einen erweiterten Anwendungsbereich ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe wird der Erfindung vorgeschlagen eine Traktionsbatterie, mit mehreren miteinander verschalteten Batteriezellen, die jeweils in einem Zellengehäuse einander abwechselnd angeordnete positive und negative Elektrodenplatten aufweisen, und mit mehreren Batterietrögen, die jeweils eine Mehrzahl von Batteriezellen in Reihe aufnehmen, wobei ein jeder Batterietrog elektrolytfest und -dicht ausgebildet ist, sowie mit einem die Batterietröge aufnehmenden Batteriekasten, wobei benachbarte Batterietröge unter Belassung eines Spaltraums beabstandet zueinander angeordnet sind, und wobei unterhalb der Batterietröge ein Volumenraum vorgesehen ist, der mit den Spalträumen in strömungstechnischer Verbindung steht und als Verteilerspaltraum für sämtliche Spalträume dient, sowie mit einem Zwangsströmungssystem für ein Kühlmedium, das ein Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung aufweist, das mit dem Verteilerspaltraum verbindbar ist, zu welchem Zweck der Verteilerspaltraum an seinem Eintrittsende einen Anschluss für eine Kühlmediumzuleitung aufweist.

Die Basis der Erfindung ist eine Traktionsbatterie mit mehreren miteinander verschalteten Batteriezellen, die jeweils in einem Zellengehäuse einander abwechselnd angeordnete positive und negative Elektrodenplatten aufweisen, und mit mehreren Batterietrögen, die jeweils der Aufnahme einer Mehrzahl von Batteriezellen dienen, wobei ein jeder Batterietrog elektrolytfest und -dicht ausgebildet ist, sowie mit einem die Batterietröge aufnehmenden Batteriekasten, wobei benachbarte Batterietröge unter Belassung eines Spaltraums beabstandet zueinander angeordnet sind.

In Abkehr zur bisherigen Bauform nach dem Stand der Technik sieht die erfindungsgemäße Ausgestaltung nicht mehr nur einen Batterietrog vor, der sämtliche Batteriezellen der Traktionsbatterie dicht gepackt aufnimmt. Es sind vielmehr eine Mehrzahl von Batterietrögen vorgesehen, die im endmontierten Zustand von einem gemeinsamen Batteriekasten aufgenommen sind. Dabei sind benachbarte Batterietröge beabstandet zueinander angeordnet, und zwar unter Belassung eines Spaltraums.

Jeder der Batterietröge nimmt eine Reihe von hintereinander angeordneten Batteriezellen auf, so dass die erfindungsgemäße Ausgestaltung bedingt, dass die Batteriezellen zumindest hinsichtlich zweier Seiten mit einem Kühlmedium, zum Beispiel Luft umspült sind.

Die aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung vorgesehenen Spalträume ermöglichen im bestimmungsgemäßen Anwendungsfall einen Wärmeabtransport durch Luftzirkulation. Damit kann die Betriebstemperatur im Vergleich zu herkömmlich kompakter Zellenpackung auf einem niedrigen Niveau gehalten werden. Dies wiederum gestattet es, die Traktionsbatterie nach der Erfindung ohne signifikante Einbußen hinsichtlich der Lebensdauer auch für Hochstromanwendungen einzusetzen. Dank der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist mithin der Anwendungsbereich erweitert.

„Hochstromanwendung" im Sinne der Erfindung meint dabei die Aufnahme und/oder Abgabe hoher Ströme innerhalb kurzer Zeitspannen, sei es im Entladefall durch den Betrieb von beispielsweise Drehstrommotoren oder im Beladefall durch den Einsatz von z.B. modernen Lademanagementsystemen und/oder

Energierückgewinnungseinrichtungen (Rekupertation). Die Aufnahme und/oder die Abgabe hoher Ströme führt mit zunehmender Größe der einzelnen Batteriezellen zu stärker ins Gewicht fallenden und nicht vermeidbaren unerwünschten Nebeneffekten, wie zum Beispiel der Wärmeentwicklung aufgrund des mit steigender Zellengröße anwachsenden Innenwiderstands. In nachteiliger Weise führt dies im Verwendungsfall zu einer verkürzten Lebensdauer sowie zu kürzeren Entladezyklen. Damit sind aus dem Stand der Technik vorbekannte Traktionsbatterien ab einer bestimmten Baugröße für Hochstromanwendungen nicht oder nur bedingt geeignet, was insbesondere für Traktionsbatterien der Baugröße gilt, die im Markt wegen der gewünschten hohen Kapazität gefordert werden. Es stehen somit die einander widerstreitenden Anforderungen gegenüber, eine Batterie zu schaffen, die bei gleichzeitiger Langlebigkeit entweder eine hohe Kapazität bereitstellt oder für Hochstromanwendungen geeignet ist. Gattungsgemäße Batterien werden dieser Anforderung dem Grunde nach nicht gerecht.

Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass sich vorbekannte Traktionsbatterien im Falle der Hochstromanwendung je nach Baugröße und damit einhergehendem Innenwiderstand auf 60°C und mehr insbesondere beim Beladen aufheizen können. Typischerweise sind vorbekannte Traktionsbatterien aber nur für ein durchschnittliches Temperaturniveau von z.B. 30°C ausgelegt. Im Ergebnis führt deshalb die Hochstromanwendung aufgrund der damit einhergehenden Temperaturbelastung zu einer erheblichen Verkürzung der Batterielebensdauer.

Zum Zwecke der Batterieschonung ist nach erfolgter Aufheizung infolge einer Hochstromanwendung durch beispielsweise einen Beladevorgang verwenderseitig vor Beginn einer weiteren Hochstromanwendung eine Abkühlphase vorzusehen. Eine solche Abkühlphase kann aber je nach Baugröße und erreichtem Temperaturniveau mehrere Tage in Anspruch nehmen, was nicht nur betriebswirtschaftlich von erheblichem Nachteil ist, es müssen auch Ausfall- und Umrüstzeiten berücksichtigt und durch redundante Einrichtungen kompensiert werden.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung überwindet die vorbeschriebenen Nachteile und ermöglicht auch ohne signifikante Verkürzung der Gesamtlebensdauer eine Anwendung im Hochstrombereich.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Traktionsbatterie ein Zwangsströmungssystem für ein Kühlmedium aufweist.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet dies, dass nicht eine einfach aufgrund der thermischen Bedingungen in den Spalträumen bewirkte Luftströmung erzeugt wird, also eine reine Konvektionsströmung sondern es wird eine Zwangsströmung durch Ventilatoren, Pumpen oder dergleichen erzeugt, so dass das jeweilige Kühlmedium, beispielsweise Luft durch die Spalträume gedrückt oder gesaugt wird.

Es wird also vorgeschlagen eine Traktionsbatterie, mit mehreren miteinander verschalteten Batteriezellen, die jeweils in einem Zellengehäuse einander abwechselnd angeordnete positive und negative Elektrodenplatten aufweisen, und mit mehreren Batterietrögen, die jeweils eine Mehrzahl von Batteriezellen aufnehmen, wobei ein jeder Batterietrog elektrolytfest und -dicht ausgebildet ist, sowie mit einem die Batterietröge aufnehmenden Batteriekasten, wobei benachbarte Batterietröge unter Belassung eines Spaltraums beabstandet zueinander angeordnet sind sowie mit einem Zwangsströmungssystem für ein Kühlmedium

Kühlmedien können auch andere als Luft sein, und sie können gasförmig oder flüssig sein. Sie können im Rahmen der Erfindung aus vortemperiert sein, um gezielte und steuerbare Abkühlzyklen durchführen zu können.

Es ist erfindungsgemäß unterhalb der Batterietröge ein Volumenraum vorgesehen. Dieser Volumenraum steht mit den Spalträumen in strömungstechnischer Verbindung, die zwischen benachbarten Batterietrögen ausgebildet sind. Es ist so ein zusammenhängender Kühlmediumraum geschaffen, der sich aus den zwischen den Batterietrögen ausgebildeten Spalträumen einerseits und dem die Spalträume strömungstechnisch miteinander verbindenden Volumenraum andererseits zusammensetzt. Dabei dient der unterhalb der Batterietröge vorgesehene Volumenraum als Verteilerspaltraum, und zwar für sämtliche daran strömungstechnisch angeschlossene Spalträume. Im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall kann mithin Kühlmedium in den Verteilerspaltraum eingebracht werden, das sich dann von dort aus auf die daran strömungstechnisch angeschlossenen Spalträume verteilt.

Es ist erfindungsgemäß des Weiteren ein Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung vorgesehen. Bei diesem Mittel kann es sich beispielsweise um einen Ventilator handeln, der als Kühlmedium Umgebungsluft fördert.

Das Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung ist mit dem Verteilerspaltraum verbindbar. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, dass der Verteilerspaltraum an seinem Eintrittsende einen Anschluss für eine Kühlmediumzuleitung aufweist. Im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall kann also vom Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung eine Kühlmediumzuleitung bewirkt werden, die über den am Eintrittsende des Verteilerspaltraums vorgesehenen Anschluss in den Verteilerspaltraum und von dort aus zu den Spalträumen zwischen den Batterietrögen gelangt. Im Ergebnis werden die Batterietröge und damit die davon in Reihe aufgenommenen Batteriezellen sowohl unterseitig als auch hinsichtlich ihrer Großseiten vom Kühlmedium umspült. Dies erbringt im Ergebnis einen beschleunigten Wärmeaustrag.

Anstelle einer Kühlmittelzuleitung kann auch eine Kühlmittelableitung vorgesehen sein, in welchem Fall mittels eines Ventilators keine Druckluft, sondern eine Zugluft erzeugt wird. In diesem Fall ergibt sich ein umgekehrter Strömungsweg, demgemäß über die nach oben offenen Spalträume Luft angesogen wird, die von dort aus dann in den Verteilerspaltraum gelangt, aus dem sie dann mittels des Ventilators abgesogen wird.

Es wird in diesem Zusammenhang ferner ein System vorgeschlagen, das über eine Mehrzahl von Traktionsbatterien der vorbeschriebenen Art sowie über ein Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung der vorbeschriebenen Art verfügt, wobei die Traktionsbatterien wahlweise an das Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung strömungstechnisch angeschlossen werden können. Ein solches System gestattet es, eine Traktionsbatterie in bestimmungsgemäßer Verwendung zu haben, wobei gleichzeitig eine durch vorherige bestimmungsgemäße Benutzung entladene Traktionsbatterie aufgeladen und dabei in der schon vorbeschriebenen Weise unter Verwendung des Mittels zur Erzeugung einer Zwangsströmung gekühlt wird. Dabei steht die aufzuladende Traktionsbatterie dank der erfindungsgemäßen Ausgestaltung sehr viel früher für eine bestimmungsgemäße Verwendung wieder zur Verfügung.

Es können auch direkt im Bereich der Spalträume Ventilatoren angeordnet sein. Auch können mehrere Spalträume strömungstechnisch miteinander verbunden sein, so dass an einer geeigneten Stelle Ventilatoren oder Pumpen angeordnet sein können.

Gemäß einem besonders vorteilhaften Vorschlag der Erfindung ist bodenseitig eine Bodenspaltraum ausgebildet. Zu diesem Zweck wird der Batteriekasten mit einem doppelten Boden versehen, welcher gegenüber den zwischen den Batterietrögen ausgebildeten Spalträumen strömungstechnisch verbunden ist. Somit kann er gemäß der Erfindung als Verteilerspaltraum zur Verteilung des Kühlmediums über sämtliche Spalträume dienen.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung weist der Bodenspaltraum oder auch ein anderer Verteilerspaltraum in Strömungslängsrichtung unterschiedliche Strömungsquerschnitte auf. Somit kann beispielsweise sichergestellt werden, dass alle mit dem jeweiligen Spaltraum verbundenen sonstigen Spalträume gleichmäßig mit Kühlmedium beaufschlagt werden.

Sofern einer der Spalträume mit einer Schnittstelle zum Anschluss einer externen Strömungsquelle versehen ist, so wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass diese schlitzförmig ausgebildet wird. In diesem Fall umfasst das Gesamtsystem eine extern an den Batteriekasten von außen anzuschließende Strömungsquelle, beispielsweise einen Ventilator.

Alternativ oder auch zusätzlich können innerhalb des Batteriekastens an verschiedenen geeigneten Stellen Ventilatoren angeordnet sein.

Aufgrund der beabstandeten Anordnung der Batterietröge ist ein Belüftungssystem geschaffen, was eine Kühlung beispielsweise durch Luftzirkulation gestattet. Zum einen kann so das im Anwendungsfall erreichte Temperaturniveau gesenkt werden, zum anderen ist es aber vor allem möglich, eine gegenüber dem Stand der Technik deutlich verkürzte Abkühlung zu ermöglichen, die nicht unter Umständen Tage, sondern nur wenige Stunden beträgt. Dieser Vorteil kommt insbesondere nach einem bestimmungsgemäßen Beladen einer Traktionsbatterie zum Tragen. Zum einen deshalb, weil die Abkühlzeit nach einem bestimmungsgemäßen Beladevorgang deutlich reduziert ist, zum anderen aber auch deshalb, weil die Traktionsbatterie nach der Erfindung in standardmäßige, herkömmliche Be- und Entladezyklen integriert werden kann, ohne dass die Gefahr einer dauerhaften Überhitzung besteht, so dass sich eine deutlich erhöhte Lebensdauer einstellt.

Es ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Verteilerspaltraum von einer beabstandet zu den Batterietrögen angeordneten Bodenplatte begrenzt ist, wie dies schon vorstehend beschrieben ist. Dabei ist es bevorzugt, zwischen den Batterietrögen und der Bodenplatte Abstandshalter anzuordnen. Diese Abstandshalter sorgen für eine exakte Beabstandung der Bodenplatte zu den Unterseiten der Batterietröge.

Die Abstandshalter sind bevorzugter Weise quer zur Längsausrichtung der Batterietröge verlaufende Stege. Diese sind beispielsweise unterseitig an die Batterietröge angeschweißt. Die Bodenplatte ist ihrerseits mit den Abstandshaltern verbunden, beispielsweise durch Schweißen. Die den Batteriekasten bildenden Seitenwände können in Höhenrichtung soweit nach unten gezogen sein, dass die Bodenplatte und die Abstandshalter visuell abgedeckt sind.

Es ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass der Verteilerspaltraum einen sich vom Eintrittsende zum gegenüberliegenden Ende kontinuierlich verjüngenden Strömungsquerschnitt aufweist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass es in Folge eines Abströmens von Kühlmedium durch die an den Verteilerspaltraum angeschlossenen Spalträume zwischen den Batterietrögen nicht zu einem Druckverlust innerhalb des Verteilerspaltraums kommt. Es ist mithin durch diese Konstruktion sichergestellt, dass in sämtliche an den Verteilerspaltraum strömungstechnisch angeschlossenen Spalträume Kühlmedium mit gleicher Druckbeaufschlagung gefördert wird. Es ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass das Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung einen Ventilator aufweist. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann zu bevorzugen, wenn als Kühlmedium Umgebungsluft genutzt wird.

Der Ventilator weist bevorzugter Weise ein Gehäuse auf. Dieses Gehäuse ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung mit einem Austrittsschlitz ausgerüstet, der korrespondierend zum Anschluss des eintrittsseitigen Endes des Verteilerspaltraums ausgebildet ist. Im Kühlfall kann das Gehäuse strömungstechnisch an die Traktionsbatterie angeschlossen werden, sodass vom Ventilator geförderte Kühlluft über das Ventilatorgehäuse durch den Austrittsschlitz und den verteilerspaltraumseitigen Anschluss in den Verteilerspaltraum und die daran strömungstechnisch angeschlossenen Spalträume gelangen kann.

Der Ventilator verfügt gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung über ein Radiallaufrad. Es kommt mithin ein Radiallüfter zum Einsatz. Dabei liegt der Vorteil eines Radiallüfters insbesondere darin, einen für eine gewünschte Kühlung der Batteriezellen benötigten Druckaufbau innerhalb des zugeführten Kühlmediums sicher erzeugen zu können. Darüber hinaus ergibt sich eine kompakte Bauform, da die Kühlluft rechtwinklig zur Richtung der Austrittsströmung angesaugt werden kann.

Alternativ zu einem Radiallüfter zu einem Axiallüfter, das heißt ein Ventilator mit einem Axiallaufrad. Von Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass mittels des Ventilators auch ein Ansaugen stattfinden kann, in welchem Fall die Kühlluft nicht in den Verteilerspaltraum hereingedrückt, sondern die dort befindliche Luft abgesaugt wird, sodass über die an den Verteilerspaltraum strömungstechnisch angeschlossenen Spalträume nachziehende Luft als Kühlluft durch die Spalträume und den Verteilerspaltraum geführt wird.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung dient insbesondere dazu, eine Batteriezellenkühlung zu bewirken, wenn die Traktionsbatterie nach einer vorhergehenden Entladung wieder aufgeladen wird. Es wird also während eines Aufladevorgangs Kühlmedium in die Traktionsbatterie zwecks Umspülung der Batterietröge eingeleitet, sodass es zu einem Wärmeaustrag kommt, infolgedessen die Traktionsbatterie nach Abschluss einer bestimmungsgemäßen Wiederaufladung schneller einsetzbar ist. Es wird mit der Erfindung deshalb auch eine Sensorik vorgeschlagen, die ein automatisches Einschalten des Mittels zur Erzeugung einer Zwangsströmung besorgt, wenn die Traktionsbatterie an das Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung strömungstechnisch angeschlossen ist.

Gemäß einem ersten Vorschlag wird in diesem Zusammenhang vorgeschlagen, dass Näherungssensoren vorgesehen sind, die eine Anbindung der Traktionsbatterie an das Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung detektieren. Sobald eine solche Detektion erfolgt ist, das heißt eine an das Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung angeschlossene Traktionsbatterie erkannt ist, erfolgt eine automatische Einschaltung des Mittels zur Erzeugung einer Zwangsströmung. Eine solche Sensorerkennung kann zudem mit einer Zeitsteuerung kombiniert werden, die es ermöglicht, ein automatisches Abschalten des Mittels zur Erzeugung einer Zwangsströmung zu besorgen, wenn ein vorgebbares Betriebsintervall abgeschlossen ist.

Eine solche Zeitsteuerung kann auch eine Intervall-Schaltung vorsehen, das heißt ein wiederholtes an- und abschalten des Mittels zur Erzeugung einer Zwangsströmung bis es zu einer bestimmungsgemäßen Gesamtabkühlung der Traktionsbatterie gekommen ist. Ein solcher Intervallbetrieb hat den Vorteil, dass die gesamtheitliche Effizienz des Systems verbessert werden kann. Denn die zur Kühlung einer Traktionsbatterie benötigte Energie kann so optimiert werden.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist ein Sensor vorgesehen, der am Ladekabel zwischen Ladegerät und Traktionsbatterie angeordnet ist. Dieser Sensor erfasst einen Stromfluss durch das Ladekabel, womit eine Einschaltung des Mittels zur Erzeugung einer Zwangsströmung mit Start des eigentlichen Ladevorgangs beginnt.

Dabei ist dieser Stromflusserkennungs-Sensor nicht innerhalb des Ladekabels angeordnet, sondern wird als separat ausgebildeter Sensor von außen auf das Ladekabel angebracht. Dies hat den Vorteil, dass in einfacher Weise eine Nachrüstung auch für schon existierende Bestandssysteme folgen kann.

Die Batterietröge nach der Erfindung sind elektrolytfest und -dicht ausgebildet. „Elektrolytfest" meint im Sinne der Erfindung, dass die innere Oberfläche der Batterietröge gegen die chemische Wirkung der von den Batteriezellen beherbergten Elektrolyten widerstandsfähig ist.„Elektrolytdicht" im Sinne der Erfindung meint, dass Elektrolyt im Fall eines Auslaufens aus einem defekten Batteriezellengehäuse vom Batterietrog sicher zurückgehalten wird, mithin nicht in die Umgebung der Traktionsbatterie gelangen kann, vorausgesetzt natürlich, die Traktionsbatterie ist in bestimmungsgemäßer Weise ausgerichtet und wird nicht beispielsweise unsachgerecht gekippt oder gar auf den Kopf gestellt.

Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird der synergetische Effekt erreicht, dass einerseits eine Luftzirkulation zwischen benachbarten Batteriezellen gestattet ist, andererseits aber auch Auslaufschutz für unter Umständen aus einer Batteriezelle austretenden Elektrolyt erreicht ist. Erfindungsgemäß wird dieser synergetische Effekt dadurch erreicht, dass je Zellenreihe ein separater Batterietrog vorgesehen ist, der elektrolytfest und -dicht ausgebildet ist. Mehrerer solcher mit Batteriezellen jeweils bestückter Tröge sind benachbart zueinander angeordnet, und zwar unter Belassung eines Spaltraums, wodurch das Belüftungssystem geschaffen ist. Zur lagesicheren Anordnung dieser Batterietröge ist ein gemeinsamer Batteriekasten vorgesehen, der die einzelnen Batterietröge aufnimmt. Dabei ist vorgesehen, dass die untere Abschlusskante der Batterietröge in Höhenrichtung oberhalb der unteren Abschlusskante des Batteriekasten angeordnet ist, so dass sich in schon vorbeschriebener Weise unterhalb der Batterietröge ein Volumenraum ausbildet, der einen Zustrom von Kaltluft ermöglicht, der dann in die strömungstechnisch mit dem Volumenraum verbundenen Spalträume zwischen den Batterietrögen einströmen kann.

Der Batterietrog gattungsgemäßer Traktionsbatterien ist hinsichtlich seiner geometrischen Abmessungen standardisiert ausgebildet. Dies deshalb, damit sichergestellt ist, dass der die Batteriezellen aufnehmende Batterietrog in die dafür vorgesehenen Aufnahmeräume von Batterie zu betreibenden Einrichtungen, wie insbesondere Fahrzeugen bestimmungsgemäß hinein passt. Der nach der erfindungsgemäßen Ausgestaltung vorgesehene Batteriekasten weist diese vorbekannten Standardabmessungen eines Batterietroges einer vorbekannten Traktionsbatterie auf. Damit ist sichergestellt, dass auch die Traktionsbatterie nach der Erfindung in die dafür vorgesehen Aufnahmeräume von insbesondere Fahrzeugen in bestimmungsgemäßer Weise eingebracht werden kann.

Um trotz unveränderter Außenabmessungen der Traktionsbatterie die in vorbeschriebener Weise vorgesehenen Spalträume zwischen benachbarten Batterietrögen zu ermöglichen, wird mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung vorgeschlagen, dass die eingesetzten Batteriezellen je Batteriezelle ein Elektrodenplattenpaar weniger aufweisen, als die nach dem Stand der Technik typischerweise zum Einsatz kommenden Batteriezellen. So finden nach dem Stand der Technik typischerweise sogenannte 8 HPzS-Zellen Verwendung, was bedeutet, dass 8 positive Elektrodenplatten und 9 negative Elektrodenplatten pro Batteriezelle vorgesehen sind. Nach der Erfindung kommen im Unterschied zum vorbeschriebenen Stand der Technik 7 HPzS-Batteriezellen zum Einsatz, mithin Batteriezellen, die nur über 7 positive und 8 negative Elektrodenplatten verfügen. Damit werden in Breitenrichtung der Traktionsbatterien je Batteriezelle zwei Elektrodenplatten, .d.h. ein Elektrodenplattenpaar eingespart. Durch diese Einsparung wird bei gleichbleibenden Außenabmessungen der Traktionsbatterie der Raum geschaffen, den es bedarf, um die vorbeschriebenen Spalträume zwischen benachbarten Batterietrögen auszubilden.

Die Reduzierung der Plattenpaare geht mit einer Verringerung der Batteriekapazität einher. Dies wiederum bedingt, dass sich die Stromentlademenge, mithin letztendlich die Entnahmezeit verringert. Dieser Nachteil wird bewusst in Kauf genommen, da es bei der praktischen Anwendung nicht nur auf die Entladezeit, sondern auf den sich aus Entladezeit und Beladezeit zusammensetzenden Gesamtzyklus ankommt. Da die nach der Erfindung vorgesehenen Spalträume insbesondere im Nachgang einer Beladung eine deutlich schnellere Abkühlung der Traktionsbatterie gestatten, ergibt sich bei einer Gesamtbetrachtung, dass der Gesamtzyklus insgesamt optimiert und zugunsten des Verwenders deutlich effektiver gestaltet ist. So haben Untersuchungen der Anmelderin gezeigt, dass die Verringerung der Elektrodenplattenanzahl dazu führt, dass sich die Entladezeit im durchschnittlichen Mittel um 15 Min. verkürzt, die Abkühlzeit nach erfolgter Beladung sich indes um ca. 1 1 Stunden verkürzt, womit sich bei einer Betrachtung des Gesamtzyklus zugunsten des Anwenders einer Ersparnis von mehr als 10 Stunden ergibt. Das heißt, die erfindungsgemäße Konstruktion sorgt insbesondere dafür, dass sich Umrüstzeiten wesentlich verringern, was auch den Vorteil mit sich bringt, dass weniger redundante Einrichtungen vorzuhalten sind.

Die Temperaturentwicklung im Stromentnahmefall ergibt sich insbesondere in Abhängigkeit des elektrischen Widerstandes der Traktionsbatterie. Es wird deshalb mit der Erfindung vorgeschlagen, den elektrischen Innenwiderstand der Traktionsbatterie dadurch zu reduzieren, dass die stromableitenden Komponenten, d.h. die Zellenpole mit Blick auf einen verminderten Innenwiderstand optimiert ausgelegt sind. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass sie in ihren geometrischen Abmessungen im Unterschied zum Stand der Technik sehr viel kleiner ausgeführt werden. Durch diese Maßnahme wird eine verringerte Temperaturentwicklung erreicht, was zumindest teilweise die verringerte Kapazität durch die verringerte Anzahl an Elektrodenplatten ausgleicht. Insgesamt wird somit ein optimiertes System einer Traktionsbatterie bereitgestellt, die für Hochstromanwendungen in optimierter Weise geeignet ist.

Sowohl die Batterietröge als auch der Batteriekasten sind aus Metall gebildet, was es gestattet, Batterietröge und Batteriekasten miteinander zu verschweißen. Es wird so ein stirnseitig dichter Verschluss der Batterietröge sichergestellt, womit die Elektrolytdichtheit gegeben ist.

Die Verwendung von Metall als Material sowohl für die Batterietröge als auch für den Batteriekasten ist aus einem weiteren Grund von Vorteil. So dient Metall als Material als optimierter Wärmeleiter, was insbesondere zu Abkühlzwecken von Vorteil ist. Denn an den Metallwänden vorbeiströmende Kühlluft führt zu einer flächenhaften Abkühlung der überströmten Metalloberflächen, so dass ein optimierter Wärmeentzug gewährleistet ist, was wiederum zu einer optimierten Abkühlung der von den Batterietrögen aufgenommenen Batteriezellen führt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass nicht nur benachbarte Batterietröge voneinander beabstandet angeordnet sind, auch die zu einer Seitenwand des Batteriekastens benachbarten Batterietröge sind zur jeweils zugeordneten Seitenwand beabstandet angeordnet. Damit ist ein entsprechender Spaltraum auch zwischen einem Batterietrog und der dazu beabstandeten Seitenwand des Batteriekastens ausgebildet. Gemäß dieser Konstruktionsalternative werden mithin sämtliche vom Batteriekasten aufgenommene Batterietröge hinsichtlich zweier ihrer Seiten von Luft umspült.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen

Fig. 1 in schematisch perspektivischer Ansicht eine erfindungsgemäße

Traktionsbatterie;

Fig. 2 in einer Detailansicht die Traktionsbatterie nach Fig. 1 ;

Fig. 3 in einer weiteren Detailansicht die erfindungsgemäße Traktionsbatterie nach Fig. 1 ;

Fig. 4 in einer weiteren perspektivischen Darstellung die erfindungsgemäße

Traktionsbatterie;

Fig. 5 ein Diagramm über das Abkühlverhalten einer erfindungsgemäßen

Traktionsbatterie;

Fig. 6 in schematischer Ansicht eine Traktionsbatterie nach dem Stand der Technik;

Fig. 7 in einer Draufsicht von oben eine Traktionsbatterie nach dem Stand der

Technik gemäß Fig. 6;

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispieles für einen

Batteriekasten nach der Erfindung;

Fig. 9 eine perspektivische Frontansicht des Batteriekastens gemäß Fig. 8;

Fig. 10 eine teilgeschnittene Darstellung des in Fign. 8 und 9 gezeigten

Batteriekastens und

Fig. 1 1 eine perspektivische Darstellung eines externen Ventilators.

Die Figuren 6 und 7 zeigen eine Traktionsbatterie nach dem Stand der Technik. Eine erfindungsgemäße Traktionsbatterie 1 zeigen die Figuren 1 bis 4.

Eine Traktionsbatterie 1 nach dem Stand der Technik verfügt gemäß Fig. 6 über einen Batterietrog 7. Dieser ist gehäuseartig nach Art eines Kastens ausgebildet und verfügt über vier Seitenwände 8 bzw. 12 sowie über einen in Fig. 6 nicht näher erkennbaren geschlossenen Boden. Für eine Handhabung der Traktionsbatterie 1 beispielsweise mittels einer Hebevorrichtung weisen die Seitenwände 8 an ihrer oberen Randkante jeweils Ausnehmungen 9 auf, in die beispielsweise Hebehaken eingeklinkt werden können.

Der Batterietrog 7 dient der Aufnahme einer Mehrzahl von Batteriezellen 2, die dicht gepackt innerhalb des Batterietroges 7 angeordnet und zu Reihen R und Spalten S gruppiert sind.

Eine jede Batteriezelle 2 verfügt in an sich bekannter Weise über in den Figuren nicht näher dargestellte positive und negative Elektrodenplatten, die einander abwechselnd innerhalb eines nicht näher dargestellten Zellengehäuses angeordnet sind. Das Zellengehäuse nimmt zudem einen in die Elektrodenplatten im endmontierten Zustand umspülenden Elektrolyten auf. Oberseitig ist ein jedes Zellengehäuse mittels eines Zellendeckels 4 elektrolytdicht verschlossen, beispielsweise verschweißt.

Die Zellendeckel 4 sind jeweils von einem Minus-Pol 6 und einem Plus-Pol 5 durchführt. Im endmontierten Zustand sind die Batteriezellen 2 über ihre Pole 5 und 6 elektrisch miteinander verschaltet, welche Verschaltung der besseren Übersicht wegen in den Figuren nicht näher dargestellt ist.

Zur Aussteifung des Batterietroges 7 können Zwischenwände 1 1 vorgesehen sein, wie sich dies insbesondere aus der Darstellung nach Fig. 7 ergibt.

Fig. 7 lässt ferner erkennen, dass die Batteriezellen 2 dicht gepackt sind und aneinander anliegen. Der vom Batterietrog 7 bereitgestellte Aufnahmeraum wird so optimiert ausgenutzt.

Zwischen den Seitenwänden 8 bzw. 12 und den benachbart zu den Seitenwänden 8 bzw. 12 vorgesehenen Batteriezellen 2 ist ein insgesamt umlaufender Ausgleichsspalt 10 vorgesehen, wie dies ebenfalls Fig. 7 am deutlichsten erkennen lässt. Dieser Ausgleichsspalt 10 dient dem Toleranzausgleich und stellt sicher, dass auch bei maximal möglicher Toleranzabweichung die Innenabmessungen des Batterietrogs 7 mindestens so groß sind, dass die für den Batterietrog 7 vorgesehene Anzahl von Batteriezellen 2 vom Batterietrog 7 auch tatsächlich aufgenommen werden kann. Für eine lagesichere Packung der Batteriezellen 2 werden in den Ausgleichsspalt 10 nach Einbringen der Batteriezellen 2 Distanzplatten aus Kunststoff eingesteckt. Der Ausgleichsspalt 10 wird mithin verschlossen und die Batteriezellen 2 stützen sich im endmontierten Zustand unter Zwischenordnung der Ausgleichsplatten an den jeweils zugehörigen Seitenwänden 8 bzw. 12 des Batterietrogs 7 ab. Der besseren Übersicht wegen sind diese Ausgleichs- bzw. Distanzplatten in den Figuren nicht näher dargestellt. Eine erfindungsgemäße Traktionsbatterie 1 ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt, wobei der besseren Übersicht wegen Batteriezellen 2 nicht gezeigt sind.

Es kommen gemäß der erfindungsgemäßen Ausgestaltung mehrere Batterietröge 7 zum Einsatz, wobei ein jeder Batterietrog 7 zur Aufnahme einer Reihe von Batteriezellen 2 dient. Ein jeder der Batterietröge 7 ist elektrolytfest und elektrolytdicht ausgebildet.

Die erfindungsgemäße Traktionsbatterie 1 verfügt des Weiteren über einen Batteriekasten 13. Dieser Batteriekasten 13 nimmt die einzelnen Batterietröge 7 auf, wobei benachbarte Batterietröge 7 unter Belassung eines Spaltraums 17 beabstandet zueinander angeordnet sind.

Wie sich insbesondere aus der Detaildarstellung nach Fig. 2 ergibt, verfügt der Batteriekasten 13 über erste Seitenwände 14 sowie über zweite Seitenwände 15. Dabei verlaufen die Seitenwände 15 des Batteriekastens 13 in Längsrichtung der Batterietröge 7.

Die zu den Seitenwänden 15 des Batteriekastens 13 benachbarten Batterietröge 7 sind unter Belassung eines Spaltraums 17 benachbart zu den Seitenwänden 15 angeordnet. Damit ergibt sich, dass ein jeder Batterietrog 7 hinsichtlich seiner beiden großen Seitenwände 12 luftumspült ist.

Zur Aussteifung der Gesamtkonstruktion ist vorgesehen, dass die Spalträume 17 sowohl zwischen zwei benachbarten Batterietrögen 7 als auch zwischen einem Batterietrog und einer hierzu benachbarten Seitenwand 15 des Batteriekastens 13 einen Abstandshalter 18 beherbergen. Sowohl die Batterietröge 7 als auch der Batteriekasten 13 sind aus Metall gebildet und miteinander verschweißt. Auch die Abstandshalter 18 bestehen vorzugsweise aus Metall und sind mit den Batterietrögen 7 bzw. den zugehörigen Seitenwänden 15 des Batteriekastens 13 verschweißt.

Wie sich insbesondere aus der Darstellung nach Fig. 3 ergibt, ist ein Batterietrog 7 als stirnseitig verschlossenes U-Profil ausgebildet. Dabei erfolgt ein Verschluss der Stirnseiten durch die jeder Stirnseite zugeordnete Seitenwand 14 des Batteriekastens 13. Hierdurch wird eine besonders einfache Konstruktion bereitgestellt, da es zum stirnseitigen Verschluss der U-Profile keiner zusätzlichen Bauteile bedarf. Insbesondere Fig. 4 ist noch zu entnehmen, dass die untere Abschlusskante 19 des Batteriekastens 13 in Höhenrichtung 3 unterhalb der unteren Abschlusskanten 20 der Batterietröge 7 angeordnet ist. Hierdurch wird ein Volumenraum unterhalb der Batterietröge 7 geschaffen, der über die stirnseitig der Batterietröge 7 vorgesehenen Spalt 21 zugänglich ist. Der Volumenraum steht wiederum seinerseits strömungstechnisch mit den Spalträumen 17 in Verbindung, so dass im bestimmungsgemäßen Anwendungsfall eine Luftzirkulation durch die Spalte 21 hindurch in den Volumenraum und von dort aus durch die Spalträume 17 in Höhenrichtung 3 nach oben gestattet ist. Hierdurch wird eine effektive Abkühlung der die Batterietröge 7 begrenzenden Seitenwände 12 erreicht, was zu einer effektiven Temperaturabfuhr und damit Abkühlung der von den Batterietrögen 7 aufgenommenen Batteriezellen 2 führt.

Fig. 5 lässt anhand eines Diagramms das Abkühlverhalten einer Traktionsbatterie 1 nach dem Stand der Technik gemäß der durchgezogenen Linie erkennen. Eine Traktionsbatterie mit Konvektionsströmung ist als Strichpunktlinie dargestellt. Das Abkühlverhalten einer mit Zwangsströmung beaufschlagten Transaktionsbatterie ist in der gestrichelten Linie gezeigt.

In dem Diagramm ist die Temperatur über die Zeit in Stunden zur Abkühlung aufgetragen.

Wie sich aus dem Diagramm ergibt, benötigt eine Traktionsbatterie 1 , die infolge eines vorangegangenen Aufladevorgangs auf z.B. 52°C aufgeheizt ist, eine bestimmte Abkühlzeit, um auf eine Anwendungstemperatur von ca. 30°C abzukühlen. Eine Traktionsbatterie nach dem Stand der Technik benötigt eine Abkühlzeit von ca. 24 Stunden, wohingegen eine Traktionsbatterie mit Konvektionsströmung bereits nach ca. 14 Stunden abgekühlt ist, womit sich eine Zeitersparnis von ca. 10 Stunden ergibt. Allerdings hat eine Traktionsbatterie mit Zwangsströmung eine Abkühlzeit von nurmehr rund 5 Stunden, woraus sich eine Zeitersparnis von annähernd 20 Stunden ergibt. Dies zeigt die besonders vorteilhafte Wirkung der Erfindung.

Das Diagramm nach Figur 5 lässt ferner erkennen, dass im gezeigten Ausführungsbeispiel die Aufladung der Traktionsbatterie 1 in etwa 12 Stunden in Anspruch nimmt. Zum Zeitpunkt t=0 ist die Beladung beendet. Wie die einzelnen Graphen des Diagramms deutlich erkennen lassen, bewirkt die Kühlung der Traktionsbatterie 1 bereits mit Beginn der Aufladung, dass eine entsprechend verringerte Temperatur zum Zeitpunkt des Endes der Ladung erreicht ist. Ohne Kühlung ergibt sich für die Traktionsbatterie 1 eine Temperatur von ca. 52°C, wohingegen mit erfindungsgemäßer Kühlung die Temperatur am Ende der Ladung lediglich 41 °C beträgt.

Nach Ende der Ladung wird die Kühlung in schon vorbeschriebener Weise weiter fortgesetzt. Nicht zuletzt aufgrund der verringerten Temperatur am Ende der Ladung ergibt sich in schon vorbeschriebener Weise eine Verkürzung von ca. 20 Stunden hinsichtlich der erfindungsgemäß gekühlten Traktionsbatterie 1 im Vergleich zur Standardtraktionsbatterie. Die erfindungsgemäße Kühlung bewirkt also zwei Effekte. Zum einen kühlt die Batterie nach Beendigung der Ladung schneller ab. Zum anderen ist aber auch die Temperatur am Ende der Ladung sehr viel niedriger, wenn schon während der Ladung in erfindungsgemäßer Weise gekühlt wird. So beträgt die im gezeigten Ausführungsbeispiel erreichte Temperaturdifferenz zum Ende der Ladung 1 1 °C zwischen der erfindungsgemäß gekühlten Traktionsbatterie und der Standardbatterie.

Der Batteriekasten 13 nach der erfindungsgemäßen Ausgestaltung verfügt bevorzugterweise über genormte Standardabmessungen in den Höhen-, Breiten- und Längsrichtungen. Damit ist gewährleistet, dass die erfindungsgemäße Traktionsbatterie in der Norm entsprechenden Aufnahmeräumen von z.B. Elektrofahrzeugen, Lademanagementsystemen und dgl. untergebracht werden kann.

Um einerseits einen Batteriekasten 13 mit der Norm entsprechenden Abmessungen bereitzustellen, der andererseits genügend Raum zur Ausbildung sowohl der Spalträume 17 zwischen den Batterietrögen 7 als auch des Volumenraums unterhalb der Batterietröge 7 bereitstellt, sind mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung folgende Maßnahmen ergriffen. Die mit Bezug auf eine bestimmte Standardnormgröße des Batteriekastens 13 zum Einsatz kommenden Batteriezellen 2 werden in Breitenrichtung verkleinert ausgeführt, in den im Vergleich zur maximalen Bepackung Batteriezellen 2 verwendet werden, die ein Elektrodenplattenpaar weniger aufweisen. Auf diese Weise wird in Breitenrichtung des Batteriekastens 13 hinreichend Platz geschaffen, um die vorbeschriebenen Spalträume 17 zwischen benachbarten Batterietrögen 7 einerseits bzw. Batterietrögen 7 und benachbarten Seitenwänden 15 des Batteriekastens 13 auszubilden. Mit dieser konstruktiven Maßnahme wird bewusst der Nachteil einer verringerten Batteriegesamtkapazität im Vergleich zu einer bei gegebener Troggröße nach dem Stand der Technik maximal möglichen Batteriekapazität in Kauf genommen. Dieser bewusst in Kauf genommene Nachteil wird jedoch durch die aufgrund der mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung möglichen Abkühlung einhergehenden schnelleren Wiedereinsetzbarkeit mehr als aufgewogen. Denn insbesondere die Regenerationszeit nach einem Beladevorgang ist aufgrund der mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung einhergehenden Abkühlung sehr viel kürzer als bei Traktionsbatterien nach dem Stand der Technik, wie dies vorstehend schon anhand von Fig. 5 beschrieben worden ist.

Zur Einhaltung der Normgröße des Batteriekastens 13 in Höhenrichtung 3 werden die Batteriezellen 2 in Höhenrichtung im Vergleich zum Stand der Technik verkürzt ausgeführt. Dies wird dadurch erreicht, dass das oberhalb der Elektrodenplatten zur Verfügung stehende Zusatzvolumen für Elektrolytflüssigkeit kleiner ausgeführt wird, was im Ergebnis eine Verringerung der Bauhöhe der Batteriezellen mit sich bringt. Die Verkleinerung des Zusatzvolumens für Elektrolytflüssigkeit bringt zwar den Nachteil mit sich, dass sich die Wartungsintervalle verkürzen, doch wird auch dieser Nachteil bewusst in Kauf genommen, zumal im Stand der Technik Elektrolytnachfülleinrichtungen bekannt sind, die im automatischen Betrieb arbeiten, so dass Wartungsarbeiten bei Verwendung solcher Systeme ohnehin entfallen. Die Reduzierung der Bauhöhe der Batteriezellen 2 bringt jedenfalls den Vorteil mit sich, dass der Batteriekasten 13 so ausgebildet werden kann, dass unterhalb der Batterietröge 7 ein Volumenraum entsteht. Dieser Volumenraum dient der Verteilung von außen zugeführter Frischluft auf die einzelnen Spaltraume 17 zwischen den Batterietrögen 7 bzw. zwischen den Batterietrögen 7 und benachbarten Seitenwänden 15 des Batteriekastens 13.

Die Fign. 8 bis 10 zeigen eine erfindungsgemäße Ausgestaltungsform, bei welcher der Batteriekasten 13 im Bereich des Bodenteils 16 mit einem bodenseitigen Spaltraum 22 versehen ist. Zu diesem Zweck ist er nochmals von unten abgedeckt, so dass sich der Spaltraum 22, insbesondere in Fig. 9 gut zu sehen, herausbildet.

Der Spaltraum 22 ist, wie Fig. 10 zeigt, mit den Spalträumen 17 zwischen den Batteriezellen strömungstechnisch verbunden. Das heißt, der Spaltraum 22 ist gegenüber dem Spaltraum 17 im Bereich 24 offen. Insofern dient der Spaltraum 22 als Verteilerspaltraum für sämtliche Spalträume 17. Wie im gezeigten Ausführungsbespiel zu sehen ist, ist der Spaltraum 22 am Ende 25 mit einem schmaleren Strömungsquerschnitt versehen als am Eintrittsende 26. Somit wird gewährleistet, dass alle Spalträume 17 weitgehend gleichmäßig mit Kühlmedium beaufschlagt werden. An der Anschlussstelle des Spaltraums 22, die am anderen Ende 25 verschlossen ist, kann beispielsweise ein wie in Fig. 1 1 gezeigter Ventilator 27 angesetzt werden, so dass über dessen Austrittsschlitz 28 der Spaltraum 22 zwangsbestromt wird.

Das beschriebene Ausführungsbespiel dient nur der Erläuterung und ist nicht beschränkend.

Bezugszeichen

1 Traktionsbatterie

2 Batteriezelle

3 Höhenrichtung

4 Zellendeckel

5 Plus-Pol

6 Minus-Pol

7 Batterietrog

8 Seitenwand

9 Ausnehmung

10 Ausgleichsspalt

1 1 Zwischenwand

12 Seitenwand

13 Batteriekasten

14 Seitenwand

15 Seitenwand

16 Bodenteil

17 Spaltraum

18 Abstandshalter

19 Abschlusskante

20 Abschlusskante

21 Spalt

22 Spaltraum

23 Bodenplatte

24 Strömungsverbindung

25 Spaltende

26 Spaltanfang

27 Ventilator

28 Austrittschlitz

R Reihe

S Spalte

Claims

Patentansprüche

1 . Traktionsbatterie, mit mehreren miteinander verschalteten Batteriezellen (2), die jeweils in einem Zellengehäuse einander abwechselnd angeordnete positive und negative Elektrodenplatten aufweisen, und mit mehreren Batterietrögen (7), die jeweils eine Mehrzahl von Batteriezellen (2) in Reihe aufnehmen, wobei ein jeder Batterietrog (7) elektrolytfest und -dicht ausgebildet ist, sowie mit einem die Batterietröge (7) aufnehmenden Batteriekasten (13), wobei benachbarte Batterietröge (7) unter Belassung eines Spaltraums (17) beabstandet zueinander angeordnet sind, und wobei unterhalb der Batterietröge (7) ein Volumenraum vorgesehen ist, der mit den Spalträumen (17) in strömungstechnischer Verbindung steht und als Verteilerspaltraum (22) für sämtliche Spalträume (17) dient, sowie mit einem Zwangsströmungssystem für ein Kühlmedium, das ein Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung aufweist, das mit dem Verteilerspaltraum (22) verbindbar ist, zu welchem Zweck der Verteilerspaltraum (22) an seinem Eintrittsende (26) einen Anschluss für eine Kühlmittelmediumzuleitung aufweist.

2. Traktionsbatterie nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Zwangsströmungssystem wenigstens einen Ventilator umfasst.

3. Traktionsbatterie nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Zwangsströmungssystem wenigstens eine Pumpe umfasst.

4. Traktionsbatterie nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerspaltraum (22) in Strömungsrichtung unterschiedliche Strömungsquerschnitte aufweist.

5. Traktionsbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Batteriekasten (13) Ventilatoren angeordnet sind.

6. Traktionsbatterie nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss schlitzförmig ausgebildet ist.

7. Traktionsbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium Luft ist.

8. Traktionsbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilspaltraum (22) von einer beabstandet zu den Batterietrögen (7) angeordneten Bodenplatte (23) begrenzt ist.

9. Traktionsbatterie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Batterietrögen (7) und der Bodenplatte (23) Abstandshalter angeordnet sind.

10. Traktionsbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter quer zur Längsausrichtung der Batterietröge (7) verlaufende Stege sind.

1 1 . Traktionsbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerspaltraum (22) einen sich vom Eintrittsende (26) zum gegenüberliegenden Ende (25) kontinuierlich verjüngenden Strömungsquerschnitt aufweist.

12. Traktionsbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Erzeugung einer Zwangsströmung einen Ventilator (27) aufweist.

13. Traktionsbatterie nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator (27) ein Gehäuse aufweist.

14. Traktionsbatterie nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Austrittsschlitz (28) aufweist, der korrespondierend zum Anschluss des eintrittsseitigen Ende (26) des Verteilerspaltraums (22) ausgebildet ist.

15. Traktionsbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator (27) ein Radiallaufrad aufweist.