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Die Erfindung betrifft eine Energiespeichervorrichtung mit mehreren Energiespeicherzellen und ein Verfahren zur Steuerung eines Kühlmittelflusses in einer Energiespeichervorrichtung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche sowie eine entsprechende Batterieanordnung und ein entsprechendes Kraftfahrzeug.
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Damit eine Energiespeichervorrichtung für die gewünschte Anwendung, beispielsweise als Energiespeicher eines Elektrokraftfahrzeuges oder eines Hybridkraftfahrzeuges, die benötigte Leistung zur Verfügung stellen kann, kann es notwendig sein, die Energiespeichervorrichtung aus mehreren geeignet verschalteten Energiespeicherzellen aufzubauen. In vielen Anwendungen ist zudem der verfügbare Bauraum beschränkt, so dass diese Energiespeicherzellen möglichst eng zueinander angeordnet sein sollen. Da im Betrieb häufig Abwärme entsteht, ist es normalerweise notwendig, die Zellen in geeigneter Weise zu kühlen. Beim Einsatz in Kraftfahrzeugen sind die Anforderungen an die Energiespeichervorrichtung hinsichtlich zu liefernder Leistung und gleichzeitig hinsichtlich Bauraum derart hoch, dass häufig aktive Kühlsysteme vorgesehen sind, bei welchen ein Kühlmittel zur Aufnahme und zum Abtransport von Abwärme der Energiespeicherzellen in Kühlkanälen an den Energiespeicherzellen vorbeigeführt wird.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Energiespeichervorrichtung, ein Verfahren, eine Batterieanordnung sowie ein Kraftfahrzeug anzugeben, bei welcher bzw. welchem eine verbesserte Kühlung der Energiespeicherzellen ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch die Energiespeichervorrichtung sowie das Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen, eine entsprechende Batterieanordnung sowie ein entsprechendes Kraftfahrzeug gelöst.
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Die erfindungsgemäße Energiespeichervorrichtung weist mehrere Energiespeicherzellen und ein Gehäuse auf, in welchem die Energiespeicherzellen angeordnet sind, wobei angrenzend an die Energiespeicherzellen Kühlkanäle vorgesehen sind, die von einem Kühlmittel, das zur Aufnahme von Abwärme wenigstens einer der Energiespeicherzellen ausgebildet ist, durchströmt werden können. Dabei weist die Energiespeichervorrichtung wenigstens ein in wenigstens einem der Kühlkanäle und/oder an wenigstens einer Verzweigung von Kühlkanälen angeordnetes Steuerelement auf, das zur dynamischen Steuerung eines Kühlmittelflusses ausgebildet ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines Kühlmittelflusses in einer Energiespeichervorrichtung, welche mehrere Energiespeicherzellen aufweist, an welche Kühlkanäle angrenzen, die von einem Kühlmittel, das zur Aufnahme von Abwärme wenigstens einer der Energiespeicherzellen ausgebildet ist, durchströmt werden, weist zumindest die folgenden Schritte auf: Erfassen wenigstens einer reversiblen und/oder wenigstens einer irreversiblen Eigenschaft der Energiespeicherzelle, insbesondere mittels einer Sensoranordnung der Energiespeicherzelle; Ermitteln eines Kühlbedarfs der Energiespeicherzellen anhand der wenigstens einen erfassten Eigenschaft, insbesondere mittels einer Kontrolleinheit der Energiespeichervorrichtung; und Steuerung des Kühlmittelflusses durch wenigstens ein in wenigstens einem der Kühlkanäle und/oder an wenigstens einer Verzweigung von Kühlkanälen angeordnetes Steuerelement in Abhängigkeit vom ermittelten Kühlbedarf.
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Die erfindungsgemäße Batterieanordnung weist mehrere erfindungsgemäße Energiespeichervorrichtungen auf, die vorzugsweise in Reihe und/oder parallel geschaltet sind.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist einen Elektroantrieb oder einen Hybridantrieb sowie eine erfindungsgemäße Energiespeichervorrichtung und/oder eine erfindungsgemäße Batterieanordnung auf.
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Bei einem Kraftfahrzeug im Sinne der vorliegenden Erfindung handelt es sich vorzugsweise um ein Landfahrzeug, insbesondere Straßenfahrzeug, beispielsweise um einen Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Omnibus oder ein Kraftrad, welcher bzw. welches insbesondere einen Hybrid- oder Elektroantrieb aufweist.
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Die Erfindung basiert auf dem Ansatz, die Kühlmittelflüsse durch die einzelnen Kühlkanäle, die zur Kühlung unterschiedliche Energiespeicherzellen durch das Gehäuse verlaufen, dynamisch an unterschiedliche Betriebssituationen einzelner Energiespeicherzellen, beispielsweise hinsichtlich unterschiedlicher Zelltemperaturen und/oder unterschiedlich fortgeschrittener Alterungsvorgänge in den Zellen, anzupassen. Dazu ist wenigstens ein Steuerelement vorgesehen, das beispielsweise an einer Verzweigungsstelle von zwei Kühlkanälen derart bewegt werden kann, dass der Kühlmittelfluss stärker in einen Kühlkanal gelenkt wird, der einer Energiespeicherzelle mit einem, ggf. nur temporär, höherem Kühlbedarf zugeordnet ist. Wenn in einer späteren Betriebssituation die Energiespeicherzelle, welche dem anderen Kühlkanal zugeordnet ist, einen erhöhten Kühlbedarf aufweist, kann das Steuerelement derart bewegt, umgelenkt und/oder umgestellt werden, dass dann ein größerer Anteil des Kühlmittelflusses in diesen anderen Kanal geleitet wird.
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Unter einer dynamischen Steuerung eines Kühlmittelflusses ist im Sinne der Erfindung daher vorzugsweise zu verstehen, dass zu unterschiedlichen Zeitpunkten im Betrieb der Energiespeichervorrichtung unterschiedlichen Kühlkanälen in der Energiespeichervorrichtung veränderliche Anteile eines gesamten Kühlmittelflusses zugeordnet werden können, um dem entsprechend variablen Kühlmittelbedarf einzelner Energiespeicherzellen gerecht zu werden.
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Die Erfindung ermöglicht also eine dynamische Anpassung des Kühlmittelflusses in der Energiespeichervorrichtung an den zeitlich variablen Kühlbedarf einzelner Energiespeicherzellen. Insgesamt wird dadurch die Kühlung der Energiespeicherzellen verbessert.
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Als Kühlmittel kann ein geeignetes Fluid, beispielsweise Luft, Wasser und/oder dem Fachmann an sich bekannte Kühlflüssigkeiten, verwendet werden.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Energiespeichervorrichtung mindestens eine Sensoranordnung auf, die zur Erfassung einer oder mehrerer Eigenschaften mindestens einer Energiespeicherzelle und zur Erzeugung entsprechender Sensorsignale ausgebildet ist. Dadurch kann eine punktuelle und/oder laufende Erfassung eines Ist-Zustands mindestens einer Energiespeicherzelle erfolgen, was die Ermittlung eines aktuellen Kühlbedarfs einer Energiespeicherzelle vereinfacht.
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Gemäß dieser bevorzugten Ausgestaltung weist die Energiespeichervorrichtung auch eine Kontrolleinheit auf, die zur Ansteuerung des wenigstens einen Steuerelements derart ausgebildet ist, dass das wenigstens eine Steuerelement in Abhängigkeit von Sensorsignalen der Sensoranordnung betätigbar ist, wodurch der Kühlmittelfluss in den einzelnen Kühlkanälen einfacher an den Kühlbedarf der Energiespeicherzellen anpassbar ist.
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Um den Kühlbedarf der einzelnen Energiespeicherzellen vereinfacht ermitteln zu können, ist vorzugsweise den Energiespeicherzellen, jeweils einzeln oder in Gruppen, eine Sensoranordnung zugeordnet, die mit der Kontrolleinheit zur Übertragung der Sensorsignale verbunden ist.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist mindestens eine Sensoranordnung zur Erfassung einer Temperatur und/oder eines (elektrischen) Stroms und/oder einer elektrischen Leistung und/oder eines inneren elektrischen Widerstands eingerichtet. Aus den erfassten Primargrößen können weiterhin sekundäre Größen, wie z.B. der Alterungszustand einer Energiespeicherzelle, ermittelt werden. Dadurch kann der Kühlbedarf einer Energiespeicherzelle (bzw. jeder der Energiespeicherzellen) anhand verschiedener Größen oder anhand einer Kombination verschiedener Größen ermittelt werden.
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Die Temperatur einer Energiespeicherzelle hat häufig einen großen Einfluss auf die abgebbare Leistung, so dass beispielsweise bei Erfassung einer höheren Temperatur einer Energiespeicherzelle (im Vergleich mit der Temperatur anderer Energiespeicherzellen) ein erhöhter Kühlbedarf dieser Energiespeicherzelle ermittelt und ein Steuerelement entsprechend gesteuert werden kann.
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Auch aus der Erfassung eines elektrischen Stroms und/oder einer elektrischen Leistung und/oder eines inneren elektrischen Widerstands einer Energiespeicherzelle kann, insbesondere indirekt, auf eine niedrigere wünschenswerte Zelltemperatur geschlossen werden, so dass auf dieser Basis ein Kühlbedarf der entsprechenden Zelle ermittelt werden kann.
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Die Sensoranordnung kann vorzugsweise auch zur Erfassung einer kalendarischen oder zyklischen Alterung einer Energiespeicherzelle eingerichtet sein. Für eine solche Erfassung können Sensoren vorgesehen sein, welche Wechsel zwischen Lade- und Entladevorgängen erfassen (zyklische Alterung) und/oder diese mit einer Zeitgröße in Verbindung bringen. Auch können dazu Sensoren vorgesehen sein, welche eine Ablagerung von Material auf Elektroden erfassen, beispielsweise im Sinne eines sog. Plating-Effekts. Des Weiteren kann aus erfassten oder errechneten Größen, wie z.B. nutzbare Kapazität von maximalem zu minimalem Ladezustand, Vergleich der Spannungen an der Energiespeicherzelle gegenüber Ladezustand sowie Innenwiderstand der Energiespeicherzelle, auf den Alterungszustand der Energiespeicherzelle geschlossen werden. Vorzugsweise werden zur Erfassung der vorgenannten Eigenschaften an sich bekannte Sensoren eingesetzt, deren Auswahl der Fachmann problemlos treffen kann.
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Im Sinne der Erfindung kann die Temperatur einer Energiespeicherzelle als von der Sensoranordnung erfasste Eigenschaft sowohl von zellexternen Betriebszuständen, wie beispielsweise einer erhöhten Außentemperatur oder einer hohen Leistungsanforderung, als auch von zellinternen Vorgängen, wie beispielsweise einer erhöhten Alterung oder einem anderweitigen Defekt der Zelle, abhängig sein.
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Um unterschiedlichen Gestaltungen der Kühlkanäle in der Energiespeichervorrichtung Rechnung tragen zu können, kann gemäß bevorzugten Weiterbildungen mindestens ein Steuerelement an einer Verzweigung, einem Zusammenfluss und/oder einer Kreuzung wenigstens zweier Kühlkanäle ausgebildet sein. Ein Steuerelement an einer Verzweigung steuert dabei insbesondere die Zuteilung von Kühlmitteln an einen bestimmten Kühlkanal; ein Steuerelement an einem Zusammenfluss regelt insbesondere den Abfluss aus einem bestimmten Kühlkanal; ein Steuerelement an einer Kreuzung wenigstens zweier, vorzugsweise auch dreier oder vierer Kühlkanäle; regelt insbesondere die Umlenkung aus wenigstens einem Kühlkanal in wenigstens einen vorbestimmten anderen Kühlkanal.
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Um eine möglichst feine Steuerung des Kühlmittelflusses zu gewährleisten, ist mindestens ein Steuerelement derart in wenigstens einem der Kühlkanäle angeordnet, dass es den Kühlmittelfluss zu variablen Anteilen freigeben oder blockieren kann.
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Unter einem Freigeben zu variablen Anteilen ist im Sinne der Erfindung insbesondere zu verstehen, dass ein Steuerelement derart angeordnet und/oder verfahren wird, dass der Kühlmittelfluss z.B. ein Fünftel, ein Viertel, ein Drittel, die Hälfte, Zweidrittel oder Dreiviertel des Kühlmittelflusses im komplett freigegebenen Kühlkanal beträgt.
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Bei einer bevorzugten Ausführung weist das mindestens eine Steuerelement wenigstens eine verfahrbare Steuerklappe und/oder wenigstens ein Steuerventil auf. Mit einer Steuerklappe kann beispielsweise eine verhältnismäßig einfache und/oder kostengünstige Lösung für die dynamische Steuerung des Kühlmittelflusses umgesetzt werden; mit einem Steuerventil kann beispielsweise eine verhältnismäßig genaue Steuerung des Kühlmittelflusses erreicht werden.
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Um eine effiziente, dynamische Steuerung des Kühlmittelflusses zu erreichen, ist in einer bevorzugten Ausprägung jeder der Energiespeicherzellen wenigstens ein Kühlkanal zugeordnet. Vorzugsweise ist in dieser Ausprägung zu jeder Verzweigung und/oder jedem Zusammenfluss der Kühlkanäle wenigstens ein Steuerelement vorgesehen, welches die relativen Anteile des Kühlmittelflusses der Verzweigung bzw. des Zusammenflusses beeinflussen kann.
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Um die Erfindung auch für häufig verwendete Typen von Energiespeichervorrichtungen nutzbar zu machen, ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wenigstens ein Teil der Energiespeicherzellen in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet, wobei in beiden Dimensionen zwischen zwei Reihen von Zellen bzw. Zellgruppen jeweils ein Kühlkanal angeordnet ist. Im Rahmen der Erfindung ist auch eine solche Anordnung, die sich in der dritten Dimension wenigstens einmal wiederholt und entsprechend in Reihe und/oder parallel geschaltet ist, eingeschlossen.
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Um eine einfache Montage der Steuerelemente zu erreichen, ist gemäß einer bevorzugten Ausführung an einem Eingang und/oder einem Ausgang eines Kühlkanals jeweils ein Steuerelement angeordnet.
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Vorzugsweise ist am Gehäuse ein Kühlmitteleinlass und ein Kühlmittelauslass vorgesehen, durch welchen das Kühlmittel dem Gehäuse zugeführt bzw. vom Gehäuse abgeführt wird, wobei der Kühlmitteleinlass und/oder der Kühlmittelauslass ein, insbesondere mit der Kontrolleinheit verbundenes, Hauptventil aufweisen, welches zur Steuerung eines gesamten Kühlmittelflusses durch die Energiespeichervorrichtung ausbildet ist. Dadurch können die Schnittstellen zum Kühlmittelkreislauf außerhalb der Energiespeichervorrichtung standardisiert und/oder einfach gehalten werden.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen:
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1 ein Beispiel einer Energiespeichervorrichtung, deren Energiespeicherzellen in eine zweidimensionalen Matrix angeordnet sind, in einer Schnittansicht; und
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2 das Beispiel aus 1, wobei eine der Energiespeicherzellen einen erhöhten Kühlbedarf aufweist.
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In 1 ist eine Energiespeichervorrichtung 1 dargestellt, bei welcher in einem Gehäuse 2 Energiespeicherzellen E11–E64 in einer zweidimensionalen Matrix in x-Richtung und y-Richtung angeordnet sind. Dabei sind in jeder in y-Richtung der zweidimensionalen Matrix verlaufenden Reihe von Energiespeicherzellen Ex1–Ex4 sechs Energiespeicherzellen E1y–E6y angeordnet. Im gezeigten Beispiel sind insgesamt 24 Energiespeicherzellen vorgesehen; grundsätzlich können aber auch deutlich mehr oder weniger Energiespeicherzellen im Gehäuse 2 der Energiespeichervorrichtung 1 vorgesehen sein.
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Jede der Energiespeicherzellen E11–E64 weist eine Sensoranordnung S11–S64 auf, die dazu eingerichtet ist, eine Temperatur und unabhängig davon einen inneren elektrischen Widerstand der zugehörigen Energiespeicherzelle zu erfassen und entsprechende Sensorsignale an eine Kontrolleinheit 4 zu übertragen. Die dazu jeweils vorgesehenen Verbindungen zwischen den Sensoranordnungen S11–S64 und der Kontrolleinheit 4 sind aus Anschaulichkeitsgründen nicht dargestellt.
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Das Gehäuse 2 weist einen Kühlmitteleinlass 6 mit einem Einlasshauptventil 8 und einen Kühlmittelauslass 10 mit einem Auslasshauptventil 12 auf. Die Hauptventile 8 und 12 steuern in Verbindung mit der Kontrolleinheit 4 den gesamten Kühlmittelfluss durch die Energiespeichervorrichtung 1. Kühlmittelflüsse sind in den Figuren durch gestrichelte flächige Pfeile dargestellt.
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Die Energiespeichervorrichtung 1 weist entsprechend der matrixförmigen Anordnung der Energiespeicherzellen E11–E64 in y-Richtung verlaufende Kühlkanäle Cy und in x-Richtung verlaufende Kühlkanäle Cx auf. Die Kühlkanäle Cx und Cy sind derart nummeriert, dass dadurch die Nachbarschaft zu bestimmten Reihen bzw. Spalten von Energiespeicherzellen angezeigt wird, von welchen ein Kühlmittel Abwärme aufnehmen kann, wenn es durch den entsprechenden Kanal strömt. Beispielsweise ist der Kanal Cx1 in x-Richtung zwischen der Gehäusewand und den Energiespeicherzellen Ex1 ausgebildet; der Kühlkanal Cy12 ist hingegen zwischen den Energiespeicherzellen E1y und E2y angeordnet.
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Am Eingang und am Ausgang von jedem Kühlmittelkanal Cx12–Cx34 und Cy12–Cy56, die jeweils zwischen zwei Reihen bzw. Spalten von Energiespeicherzellen angeordnet ist, ist ein als um eine eigene Hochachse drehbare Steuerklappe ausgebildetes Steuerelement 14 angeordnet. Jedes der Steuerelemente 14 kann mittels der Kontrolleinheit 4 in Abhängigkeit von Sensorsignalen der Sensoranordnungen S11–S64 derart betätigt werden, dass der Kühlmittelfluss in den Kühlkanälen Cx und Cy an den Kühlbedarf der Energiespeicherzellen E11–E64 angepasst wird.
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In 1 ist der Standardbetriebszustand der Energiespeichervorrichtung 1 dargestellt. Keine der Sensoreinrichtungen S hat einen Temperaturwert oder einen Wert für einen inneren elektrischen Widerstand an die Kontrolleinheit 4 gemeldet, der die Ermittlung eines von einem Normalwert abweichenden Kühlbedarfs einer Energiespeicherzellen E rechtfertigen würde. Die Steuerelemente 14 sind daher mittels der Kontrolleinheit 4 so angesteuert, dass sie einen „normalen“ Kühlkreislauf ermöglichen.
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Das Kühlmittel gelangt dabei durch das Einlasshauptventil 8 in das Innere des Gehäuses 2. Das Steuerelement 14.9 im Kühlkanal CY1 ist derart schräg gestellt, dass wenigstens der wesentliche Teil des Kühlmittelflusses in den Kühlkanal Cx1 eingeleitet wird. Die dort angeordneten Steuerelemente 14.1 bis 14.5 sind mit ihrer Steuerklappe parallel zum Kühlmittelfluss geschaltet, so dass sie diesen im Wesentlichen nicht umlenken. Eine forcierte Einleitung von Kühlmittel in die in y-Richtung verlaufende Kühlkanäle Cy12–Cy56 erfolgt nicht.
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Der Kühlmittelfluss wird anschließend an der Gehäusewand in den Kühlkanal CY6 umgelenkt, wo die Steuerelemente 14.6 und 14.7 leicht schräg gestellt sind, so dass an jedem dieser Steuerelemente ein Teil, vorzugsweise ein Drittel, des gesamten Kühlmittelflusses jeweils in den Kühlkanal Cx12 bzw. in den Kühlkanal Cx23 gelenkt wird. Das Steuerelement 14.8 ist derart schräg gestellt, dass im Wesentlichen der gesamte verbleibende Kühlmittelfluss, vorzugsweise ein Drittel, in den Kühlkanal Cx34 abgelenkt wird. Am Ende der Kühlkanäle Cx12–Cx34 sind die Steuerelemente 14.9 bis 14.11 geeignet schräg gestellt, um den Kühlmittelfluss in der Darstellung nach unten in den Kühlkanal Cy1 zu lenken.
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Nach Umlenkung an der Gehäusewand strömt im Wesentlichen der gesamte Kühlmittelfluss durch den Kühlkanal Cx4 entlang der parallel gestellten Steuerelemente 14.12 bis 14.16 zum Auslasshauptventil 12, durch das der Kühlmittfluss das Gehäuse 2 der Energiespeichervorrichtung 1 wieder verlässt. Außerhalb des Gehäuses 2 sind vorzugsweise eine Pumpe und/oder ein Wärmetauscher vorgesehen.
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Beim Fluss durch die Kühlkanäle Cx1, Cx12–Cx34 und Cx4 kann Abwärme von jeder der Energiespeicherzellen E11–E64 an das Kühlmittel abgegeben und abtransportiert werden. Vorzugsweise ist die Energiespeichervorrichtung 1 derart ausgebildet, dass mit diesem – insbesondere als normal definierten – Kühlmittelfluss eine optimale Abfuhr von Abwärme von allen Energiespeicherzellen erfolgen kann.
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Dieser Kühlmittelfluss wird in erfindungsgemäßer Weise insbesondere dann dynamisch angepasst, wenn eine der Energiespeicherzellen E einen vom Normalwert abweichenden Kühlbedarf aufweist.
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In 2 ist die Energiespeichervorrichtung 1 aus 1 dargestellt, wobei die Energiespeicherzelle E42 aufgrund eines z.B. alterungsbedingt erhöhten inneren elektrischen Widerstands eine deutlich höhere Temperatur aufweist als die anderen Zellen.
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Die Sensoranordnung S42 der Energiespeicherzelle E42 erfasst diese im Vergleich zu den anderen Energiespeicherzellen erhöhte Temperatur und übermittelt entsprechende Sensorsignale an die Kontrolleinheit 4. Beispielsweise meldet die Sensoranordnung S42 eine Zelltemperatur von 70°C, während die Sensoranordnungen der anderen Zellen Temperaturen von ca. 40°C melden.
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Der in der Kontrolleinheit 4 hinterlegte Steuerungsalgorithmus basiert in diesem Ausführungsbeispiel auf der Annahme, dass der verbaute Zelltyp bei einer Betriebstemperatur von 70°C deutlich weniger Leistung liefert als bei 40°C. Daher ermittelt der Steueralgorithmus der Kontrolleinheit 4 aus dem Sensorwert der Sensoranordnung S42 einen erhöhten Kühlbedarf für die Energiespeicherzelle E42. In Reaktion darauf werden mittels der Kontrolleinheit 4 die Steuerelemente 14.3 und 14.4 aus der Kühlfluss-parallelen Anordnung heraus leicht schräg angestellt sowie die Steuerelemente 14.6 und 14.7 schräger gestellt als im normalen Betriebsfall. Dies hat zur Folge, dass aktiv ein Teil des Kühlmittels in die in y-Richtung verlaufenden Kühlkanäle Cy34 und Cy45 geleitet wird, welche an die Energiespeicherzelle E42 angrenzen. Zusätzlich wird ein größerer Anteil von Kühlmittel in die in x-Richtung verlaufenden Kühlkanäle Cx12 und Cx23 gelenkt, die ebenfalls an die Energiespeicherzelle E42 angrenzen.
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Damit wird ein deutlich verstärkter Kühlmittelfluss in den an die Zelle E42 angrenzenden Kühlmittelkanälen gewährleistet, welche dadurch eine deutlich verstärkte Kühlung erfährt, weil sie mehr Abwärme an das Kühlmittel abgeben kann, die diese dann abtransportiert. In der Folge sinkt die Temperatur der Zelle E42.
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Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil bei jedem in Serie geschalteten Zellstrang die bezüglich Temperaturverhalten am meisten degradierte Zelle die Leistungsfähigkeit des Strangs bestimmt. Indem die Temperaturen entlang des Strangs ausbalanciert werden, kann die Leistungsfähigkeit optimiert werden.
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Falls durch diese Umlenkung der Kühlmittelströme andere Zellen mit einem zu geringen Kühlmittelfluss versorgt werden, kann beispielsweise mittels einer Aufweitung der Ventilstellung von Einlasshauptventil 8 und Auslasshauptventil 12 ein erhöhter Gesamtkühlmittelfluss sichergestellt werden. Da die Leistungsfähigkeit einer Energiespeichervorrichtung in vielen Fällen von der am meisten gealterten Zelle abhängt, kann eine derartige Erhöhung des Gesamtkühlmittelflusses häufig unterbleiben.
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Im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Sensoranordnung S42 zusätzlich zur erhöhten Temperatur auch einen erhöhten inneren elektrischen Widerstand erfasst und an die Kontrolleinheit 4 übermittelt. Dies kann beispielsweise als Indiz dafür gewertet werden, dass die Batterie nicht äußerlich höher thermisch belastet ist, sondern dass die erhöhte Temperatur der Zelle E42 aus dem erhöhten Wärmeabfall am hohen elektrischen Innenwiderstand der Zelle zustande kommt. Dies wird in dem dem Steuerungsalgorithmus der Kontrolleinheit 4 zugrunde liegenden Modell als Indiz für eine bereits weit fortgeschrittene kalendarische und/oder zyklische Alterung der Zelle angesehen, weshalb im Sinne eines effizienten Kühlbetriebs eine stärkere Kühlung der Zelle E42 verglichen mit den anderen Zellen sinnvoll ist.
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Im vorliegenden Fall kann es sogar sinnvoll sein, die Zelle E42 nicht nur soweit zu kühlen, dass die erhöhte Temperatur von 70°C gesenkt wird, sondern noch weiter zu kühlen, so dass die Zelle E42 eine niedrigere Betriebstemperatur aufweist als die anderen Zellen. Im Sinne eines effizienten Batteriemanagements kann es in diesem Anwendungsfall unter bestimmten Voraussetzungen wichtiger sein, durch eine solch starke Kühlung eine weitere Alterung der Energiespeicherzelle E42 zu unterbinden, als eine normale Alterung der anderen Energiespeicherzellen zu verlangsamen.
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Eine entsprechende Anpassung von Stellpositionen einer, einiger oder aller Steuerklappen 14.1–14.16 zur dynamischen Anpassung des Kühlflusses in Kühlkanälen an anderen der Energiespeicherzellen E11–E64 kann bei entsprechenden Betriebssituationen ebenso vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Energiespeichervorrichtung
- 2
- Gehäuse
- 4
- Kontrolleinheit
- 6
- Kühlmitteleinlass
- 8
- Einlasshauptventil
- 10
- Kühlmittelauslass
- 12
- Auslasshauptventil
- 14
- Steuerelement
- Cx
- horizontal verlaufender Kühlkanal
- Cy
- vertikal verlaufender Kühlkanal
- E
- Energiespeicherzelle
- S
- Sensoranordnung
- x
- horizontale Richtung
- y
- vertikale Richtung
