專利名稱：用于地面運輸工具的牽引電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于地面運輸工具的牽引電池，其具有多個被分別構造成鋰電池的單個電池單元。
背景技術：
電池供電的地面運輸工具具有牽引電池，作為用于實現(xiàn)行駛驅動以及工作裝置、尤其是通過工作液壓系統(tǒng)驅動的起重裝置的驅動的電能的存儲器。對于地面運輸工具的牽引電池使用基于鉛-硫酸的蓄電池是已知的并且是目前廣 泛通用的。這些電池由分別具有2V額定電壓的棱柱形的、大多方形構型的單個電池單元組成，這些單個電池單元隨后組裝到電池槽中。串聯(lián)的單個電池單元的數(shù)量確定整個牽引電池的額定電壓。在此，鉛電池不需要其他的安全措施，如保護裝置、保險裝置或預加載電路。所述現(xiàn)有技術的不利在于，鉛電池僅僅能夠有條件地中間充電并且在其能量密度方面是有限的。除有限的能量密度以外，它們也具有較小的功率密度，使得在高功率消耗時電壓顯著陷落。此外，鉛電池不是無需維護的，而是為了補償在均衡充電時轉化的水需要重新填充水。僅僅約1200個完全放電循環(huán)的有限使用壽命也是不利的。此外，例如工作間歇中的中間充電導致使用壽命的減少。因此，定期地不進行中間充電。因此，特別令人感興趣的是基于其他化學反應的替代電池，其中例如鋰電池。其中鋰離子電池是尤其令人感興趣的，所述鋰離子電池不具有以上所述的缺點。目前大范圍使用3. 2-3. 8V額定電壓下具有2-6Ah容量的鋰離子電池單元，例如在筆記本電腦中。但是，鋰離子電池的不利在于，在一個電池單元中出現(xiàn)故障時，例如由于形成枝晶(Dendritbildung)而出現(xiàn)短路時，在所涉及的電池單元中可能出現(xiàn)點狀發(fā)熱，所述電池單元隨后在強烈的氣體形成下分解電解液。這導致電池單元的爆炸和熱氣體的釋放，這可能在相鄰的電池單元中由于熱氣體的作用導致相應的反應，從而所述鏈式反應在釋放強熱和大量氣體的情況下導致整個電池的失效。根據(jù)反應的進行速度和自加強，所述過程也可能爆炸式地發(fā)生。已知的是，為了防止鋰離子電池的這種失效，使用用于監(jiān)控各個鋰離子電池單元的控制裝置并且相應地在結構上設計各個電池單元以及整個電池。此外，極其費事地監(jiān)控鋰離子電池單元和電池的制造過程，以便排除可能例如由于形成枝晶而導致稍后失效的制造缺陷。對于地面運輸工具的牽引電池而言，需要存儲比很多已經(jīng)很大程度上通用的鋰離子電池應用(如在移動電話和筆記本電腦中或者也在電動工具機中)高得多的能量。為了實現(xiàn)這樣的高能量存儲容量，可以使用多個小的鋰離子單個電池單元。例如在每個單個電池單元的額定電壓是3. 2V的情況下必須串聯(lián)15個電池單元，以便得到地面運輸工具中已知的并且用于牽引電池的48V額定電壓。此外，為了實現(xiàn)400Ah的容量(如其在地面運輸工具的牽引電池中所需和所使用的大小)，從串聯(lián)的、分別由15個電池單元組成的電池單元組出發(fā)在單個電池單元容量是4Ah的情況下分別并聯(lián)100塊。作為結果，彼此連接并且分別單獨監(jiān)控1500個單個鋰離子電池單元。這在制造技術上僅僅在極高的開銷下以所需的制造精度和無缺陷性實現(xiàn)。必須將1500個電池單元可靠地機械固定和彼此電連接以及與監(jiān)控電子機構連接。在此，電池單元的機械固定、電連接裝置以及監(jiān)控電子機構必須針對地面運輸工具、例如叉車中的高機械應力進行設計。然而，所述構造的優(yōu)點是，在一個電池單元中出現(xiàn)故障時所述故障是可控的并且不會導致鏈式反應。因此，電池保持工作并且能夠可靠運行。替代地，對于作為地面運輸工具的牽引電池的鋰離子電池可以選擇以下鋰離子單個電池單元所述鋰離子單個電池單元在各個電池單元中已經(jīng)具有所期望的容量并且因此不需要電池單元的并聯(lián)，而僅僅需要串聯(lián)，以便提供所期望的電壓，如同這在鉛-酸電池中通常是可能的。但目前還沒有具有400Ah容量的電池單元(如在此說明的示例情況中要求的那樣)可供使用。使用目前可供使用的具有每電池單元100_120Ah容量的電池單元從而 在所觀測的示例情況中并聯(lián)4個電池單元并且使用約60個電池單元也是有問題的。盡管機械固定和電連接方面的裝配開銷降低到很小的程度，但很難控制一個電池單元中的故障的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于的任務是，提供一種作為用于地面運輸工具的牽引電池的鋰電池，其避免了以上所述的缺點。所述任務通過具有權利要求I的特征的用于地面運輸工具的牽引電池和根據(jù)權利要求8的由多個牽引電池構成的系統(tǒng)解決。有利的構型在從屬權利要求中進行說明。根據(jù)本發(fā)明，所述任務通過如下方式解決在具有多個被分別構造為鋰電池的單個電池單元的、用于地面運輸工具的牽引電池中，每個單個電池單元具有20Ah與70Ah之間的范圍內(nèi)的容量，其中，單位是安培小時。有利地，在鋰離子單個電池單元的額定容量的所述大小范圍內(nèi)(單位是安培小時)可以可靠地控制故障并且可以避免相鄰電池單元的持續(xù)破壞一如由于釋放的能量而引起的更大損害。另一方面，裝配開銷、連接開銷和監(jiān)控開銷在對于牽引電池的成本有利且高效的制造而言有利的范圍內(nèi)。對于已經(jīng)提到的400Ah、48V的牽引電池的示例，在使用45Ah電池單元的情況下需要至少9個電池單元并聯(lián)以及15個電池單元串聯(lián)一即總共135個電池單元，這些電池單元得出405Ah的總容量。首先對于在地面運輸工具領域中使用的牽引電池(這些牽引電池具有24V至96V的電壓范圍并且在常規(guī)鉛電池的情況下具有在較小的叉式裝卸車時的150Ah直至在平衡重式叉車或架式叉車(Regalstapler)時的1240Ah之間的容量)，所述容量范圍對于鋰離子單個電池單元而言證實是特別有利的。與容納單個電池單元的電池槽的具有相同尺寸的鉛電池相比，通過使用鋰電池作為單個電池單元能夠提聞牽引電池的容量。有利地，每個單個電池單元具有30Ah與60Ah之間、優(yōu)選45Ah的容量，其中，單位是安培小時。在有利的實施方式中，由多個單個電池單元構成模塊，其中，這些單個電池單元在相應的模塊中并聯(lián)，以便達到所期望的總容量或其一部分，并且多個模塊串聯(lián)。
在有利的實施方式中，由多個單個電池單元構成模塊，其中，這些單個電池單元在相應的模塊中串聯(lián)，以便達到所期望的電壓或其一部分，并且多個模塊并聯(lián)。有利地，這些模塊分別共同具有監(jiān)控裝置，尤其是控制器和/或溫度傳感器和/或電壓傳感器。這能夠實現(xiàn)裝配和布線開銷的顯著降低。尤其是可以分開地、可能高度自動化地預制造這些模塊并且由此可以確保更高的制造質量。這些模塊可以分別具有一個殼體。通過殼體的相應設計，在失效情況下也可以實現(xiàn)所包含的電池單元的可靠包封。劃分成模塊能夠如此限制所包含的最大能量，使得這樣的殼體的重量和成本開銷保持合理。
鋰電池可以是鋰離子蓄電池或鋰-聚合物蓄電池或鈦酸鋰蓄電池或鋰-鐵-磷酸鹽蓄電池或鋰-空氣蓄電池。所述任務也通過由多個(如以上描述的)牽引電池構成的系統(tǒng)來解決，其中，牽引電池具有不同的電壓和/或容量并且牽弓I電池具有相同的單個電池單元和/或具有如以上所述的模塊的牽引電池包含相同的模塊。通過對于多個牽引電池使用相同的單個電池單元，可以通過簡單且成本有利的方式方法構成具有不同所需電壓和容量的牽引電池。尤其是在鋰電池的情況下這是有利的，因為對于每個單個電池單元或者分別對于多個單個電池單元隨后可以標準化地使用所需的控制與監(jiān)控裝置。例如也可以如此設計控制與監(jiān)控裝置，使得不同數(shù)量的單個電池單元可以連接到所述控制與監(jiān)控裝置上。這在始終涉及相同的單個電池單元時顯著更簡單或者才是可能的。同樣，牽引電池可以由始終相同的模塊構成。在此也可以設有由模塊和單個電池單元構成的組合。有利地，所述系統(tǒng)包括具有電壓24V、36V、48V、80V和96V中的至少兩個電壓的牽引電池。這些電壓相應于通常在地面運輸工具中使用的值。由此，根據(jù)本發(fā)明的牽引電池可以與已知的地面運輸工具共同使用并且也可能用作備用電池。


附圖示出牽引電池I。
具體實施例方式根據(jù)

了一個實施例。在此，附圖在立體視圖中示出一個牽引電池1，其由多個作為單個電池單元3的單個鋰電池2構成，在本實施例中由具有45Ah容量的鋰離子單個電池單元構成。這些單個電池單元3容納和安裝在作為殼體的電池槽中。
權利要求
1.用于地面運輸工具的牽引電池，其具有多個單個電池單元(3)，這些單個電池単元被分別構造為鋰電池(2)，其特征在于，每個單個電池單元(3)具有20Ah與70Ah之間的容量，其中，單位是安培小吋。
2.根據(jù)權利要求I所述的牽引電池，其特征在于，每個單個電池単元(3)具有30Ah與.60Ah之間的、優(yōu)選45Ah的容量，其中，單位是安培小時。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的牽引電池，其特征在于，由一些單個電池單元構成模塊，其中，這些單個電池単元在相應的模塊中并聯(lián)，以便實現(xiàn)所期望的總容量或者所述總容量的一部分，并且多個模塊串聯(lián)。
4.根據(jù)權利要求I或2所述的牽引電池，其特征在于，由一些單個電池單元構成模塊，其中，這些單個電池単元在相應的模塊中串聯(lián)，以便實現(xiàn)所期望的電壓或者所述電壓的一部分，并且多個模塊并聯(lián)。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的牽引電池，其特征在于，所述模塊分別共同具有監(jiān)控裝置，尤其是控制器和/或溫度傳感器和/或電壓傳感器。
6.根據(jù)權利要求3至5中任一項所述的牽弓I電池，其特征在于，所述模塊分別具有ー個殼體。
7.根據(jù)權利要求I至6中任一項所述的牽引電池，其特征在于，所述鋰電池可以是鋰離子蓄電池或鋰-聚合物蓄電池或鈦酸鋰蓄電池或鋰-鐵-磷酸鹽蓄電池或鋰-空氣蓄電池。
8.由多個根據(jù)權利要求I至7中任一項所述的牽引電池(I)構成的系統(tǒng)，其中，這些牽引電池(I)具有不同的電壓和/或容量并且所述牽引電池(I)具有相同的單個電池単元(3)和/或根據(jù)權利要求3至6中任一項所述的牽引電池包含相同的模塊。
9.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括具有電壓24V、36V、48V、80V和96V中的至少兩個電壓的牽引電池(I)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于地面運輸工具的牽引電池，其具有多個單個電池單元(3)，這些單個電池單元被分別構造為鋰電池(2)，每個單個電池單元(3)具有20Ah與70Ah之間的容量，其中，單位是安培小時。
文檔編號H01M10/052GK102760918SQ201210108108
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月13日 優(yōu)先權日2011年4月26日
發(fā)明者B·黑克爾, J·托特爾 申請人:施蒂爾有限公司, 林德材料處理有限責任公司