DE102017212209A1 - Energiespeicheranordnung - Google Patents

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Matthias Ganz
Jessica Kansy
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Mahle International GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energiespeicheranordnung (1) mit mehreren in einem Gehäuse (2) angeordneten Energiespeicherzellen (3) und mit einer Temperiereinrichtung (4) zum Kühlen/Erwärmen der Energiespeicherzellen (3),
- wobei die Temperiereinrichtung (4) eine Sprüheinrichtung (5), eine Tropfeinrichtung (5') und/oder eine Spritzeinrichtung (6) aufweist,
- wobei ein fluiddurchlässiger Boden (9) vorgesehen ist und wobei unterhalb des Bodens (9) eine Auffangwanne (10) für das Temperierfluid (8) angeordnet ist, die eine von einem ersten Rand (11) zu einem gegenüberliegenden zweiten Rand (12) hin geneigte Temperierfluidsammelrinne (13) aufweist,
- wobei die Auffangwanne (10) einen zur Temperierfluidsammelrinne (13) hin geneigten Wannenboden (14,14a,14b) aufweist,
- wobei am ersten Rand (11) ein erster Ablauf (15) und am zweiten Rand (12) ein zweiter Ablauf (16) vorgesehen sind,
- wobei die beiden Abläufe (15,16) mit einem Ventil (17) verbunden sind, das über eine hydrostatische Druckdifferenz steuerbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiespeicheranordnung mit zumindest einem Energiespeicher und einer Temperiereinrichtung zum Kühlen/Erwärmen des Energiespeichers. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer solchen Energiespeichereinrichtung.
  • Durch die zunehmende Elektromobilität werden auch ständig steigende Anforderungen an die Reichweite und damit an die Leistung von elektrischen Energiespeichern gestellt. Um die Leistung erhöhen zu können, werden deshalb bereits zum heutigen Tage elektrische Energiespeicher temperiert, das heißt gekühlt oder erwärmt und damit in einem für die Leistungsabgabe optimalen Temperaturfenster gehalten. Besonders Lithium-Ionen-Batterien müssen dabei zwingend gekühlt bzw. beheizt werden, um deren schnellen Alterung vorbeugen zu können. Darüber hinaus werden für Elektrofahrzeuge teilweise auch hohe Reichweiten sowie Schnellladefähigkeiten gefordert, was wiederum nur mit leistungsfähigen Wärmeübertragern möglich ist. Derartige moderne Wärmeübertrager erfordern jedoch wiederum vergleichsweise viel Bauraum und sind aufgrund des thermischen Pfades ineffizient. Für eine verbesserte Temperierung der Energiespeicher ist insbesondere eine direkte Wärmeabfuhr wünschenswert.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, eine Energiespeicheranordnung anzugeben, die insbesondere eine verbesserte Temperierung ermöglicht.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine verbesserte Kühlung von Energiespeicherzellen in einer Energiespeicheranordnung durch ein Anspritzen bzw. Ansprühen mit Temperierfluid zu erreichen und dabei zugleich durch eine spezielle Ausführungsform der Energiespeicheranordnung eine kontinuierliche Temperierung der Energiespeicherzellen bei gleichzeitig minimaler Temperierfluidmenge zu erreichen. Die erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung weist dabei mehrere in einem Gehäuse angeordnete Energiespeicherzellen sowie die zuvor erwähnte Temperiereinrichtung zum Kühlen bzw. Erwärmen der Energiespeicherzellen auf. Die Temperiereinrichtung wiederum besitzt eine Sprüheinrichtung, eine Tropfeinrichtung und/oder eine Spritzeinrichtung, über welche die Energiespeicherzellen an ihren Zellmänteln, an ihren Ableitern und/oder an der Busbar mit einem Temperierfluid besprühbar, betropfbar und/oder bespritzbar sind. Die Energiespeicherzellen sind dabei stehend unterhalb der Temperiereinrichtung angeordnet, so dass auf die Zellmäntel der einzelnen Energiespeicherzellen aufgesprühte bzw. aufgespritztes Temperierfluid an diesen entlang nach unten läuft und für eine über die Höhe und auch zwischen den unterschiedlichen Energiespeicherzellen vergleichsweise gleichmäßige Kühlung bzw. generell eine Temperierung sorgt. Unterhalb der Energiespeicherzellen ist ein fluiddurchlässiger Boden vorgesehen, auf welchem die Energiespeicherzellen stehen und wobei unterhalb dieses Bodens eine Auffangwanne für das Temperierfluid angeordnet ist. Die Auffangwanne wiederum weist eine von einem ersten Rand zu einem gegenüberliegenden zweiten Rand hin geneigte Temperierfluidsammelrinne auf, wobei am ersten Rand ein erster Ablauf und am zweiten Rand ein zweiter Ablauf vorgesehen sind. Die Auffangwanne weist einen zur Temperierfluidsammelrinne hin geneigten Wannenboden auf. Durch die geneigte Temperierfluidsammelrinne kann unter allen üblicherweise im Betriebszustand der Energiespeicheranordnung bzw. eines diese Energiespeicheranordnung nutzenden Kraftfahrzeugs ein Ablaufen des Temperierfluids zum ersten oder zum zweiten Ablauf gewährleistet werden, zumindest bis Neigungen bis +/- 30° gegenüber der Horizontalen. Die beiden Abläufe sind mit einem Ventil verbunden, das über eine hydrostatische Druckdifferenz steuerbar ist. Das Ventil ist zudem derart ausgebildet, dass es ausschließlich von dem je nach Lage der Energiespeicheranordnung unteren Ablauf Temperierfluid empfängt, wodurch sichergestellt werden kann, dass der kommunizierend mit dem Ventil verbundene Ablauf stets mit Temperierfluid beaufschlagt ist, wodurch ein Fördern von Luft, beispielsweise durch eine nachgeschaltete Pumpe und damit ein sogenannter unerwünschter Trockenlauf der Pumpe zuverlässig vermieden werden kann. Hierzu ist das Ventil über eine erste hydrostatische Steuerleitung mit dem ersten Ablauf und über eine zweite hydrostatische Steuerleitung mit dem zweiten Ablauf verbunden, wobei das Ventil stets eine kommunizierende Verbindung mit dem unteren der beiden Abläufe herstellt, da dorthin das Temperierfluid abläuft und damit die höhere hydrostatische Druckhöhe aufbaut. Mit der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung kann somit ein selbst regulierendes System zur Flüssigkühlung einzelner Energiespeicherzellen in der Energiespeicheranordnung geschaffen werden, welches zudem mit einer äußerst geringen Menge an Temperierfluid auskommt, was insbesondere beim Einsatz in Hybrid- oder Elektrofahrzeugen oder generell in Kraftfahrzeugen, von besonderem Vorteil ist.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist das Ventil einen mit dem ersten Ablauf verbundenen ersten Temperierfluideinlass, einem mit dem zweiten Ablauf verbundenen zweiten Temperierfluideinlass sowie einen Auslass auf. Das Ventil besitzt darüber hinaus einen Doppelkolben, der alternativ mit einem ersten Kolben den ersten Temperierfluideinlass oder mit einem zweiten Kolben den zweiten Temperierfluideinlass verschließt, wobei der erste Kolben in einem ersten Zylinderteil mit einer ersten Druckkammer und der zweite Kolben in einem zweiten Zylinderteil mit einer zweiten Druckkammer translatorisch verstellbar ist. Die erste Druckkammer ist dabei wiederum über die zuvor erwähnte zweite Steuerleitung mit dem zweiten Ablauf verbunden, während die zweite Druckkammer über die erste Steuerleitung mit dem ersten Ablauf kommunizierend verbunden ist. Steht somit die Energiespeicheranordnung horizontal so fließt das Temperierfluid aufgrund der zum zweiten Rand hin geneigten Temperierfluidsammelrinne zu dem im Bereich des zweiten Randes vorgesehenen zweiten Ablauf, wodurch sich bei zunächst noch durch den zweiten Kolben verschlossenem zweiten Temperierfluideinlass im Ventil ein hydrostatischer Druck bis zur Höhe des zweiten Ablaufs aufbaut. Ein derartiger steigender hydrostatischer Druck baut sich auch in der zweiten Steuerleitung auf, die vom zweiten Ablauf zur ersten Druckkammer führt. Hierdurch wird in der ersten Druckkammer ein Druck erzeugt, welcher den ersten Kolben und den damit über eine Kolbenstange verbundenen zweiten Kolben verschiebt und dadurch den ersten Temperierfluideinlass am Ventil verschließt und den zweiten Fluideinlass öffnet. Hierdurch kann Temperierfluid über den zweiten Ablauf zum geöffneten zweiten Temperierfluideinlass des Ventils und von dort über den Auslass beispielsweise einer Pumpe zugeführt werden. Neigt sich das Kraftfahrzeug und somit auch die darin angeordnete Energiespeicheranordnung in die andere Richtung, sodass der erste Rand und damit der erste Ablauf niedriger angeordnet sind als der zweite Rand und der zweite Ablauf, so steigt der hydrostatische Druck in der vom ersten Temperierfluideinlass des Ventils zum ersten Ablauf führenden ersten Abflussleitung, ebenso wie in der ersten Steuerleitung, was bei Erreichen einer vordefinierten Druckdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Steuerleitung dazu führt, dass der Druck in der ersten Steuerleitung deutlich größer wird als in der zweiten Steuerleitung und damit der Druck in der zweiten Druckkammer größer als in der ersten Druckkammer, woraufhin der Druck in der zweiten Druckkammer den zweiten Kolben verschiebt und damit den zweiten Temperierfluideinlass des Ventils verschließt und den ersten Temperierfluideinlass öffnet. Das erfindungsgemäße Ventil ist somit derart ausgebildet, dass es immer denjenigen Temperierfluideinlass öffnet, der mit demjenigen Ablauf verbunden ist, in welchem sich das Temperierfluid zu der Zeit sammelt.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung sind die beiden Kolben über eine Kolbenstange miteinander verbunden. Es handelt sich somit um einen Doppelkolben, der alternativ mit einem ersten Kolben den ersten Temperierfluideinlass bzw. mit seinem zweiten Kolben den zweiten Temperierfluideinlass verschließt. Über die Kolbenstange kann bei einem Ansteigen hydrostatischen Drucks in der ersten oder zweiten Druckkammer nicht nur der jeweils zugehörige erste oder zweite Kolben, sondern zugleich auch der gegenüberliegende zweite oder erste Kolben verschoben werden.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist die Sprüheinrichtung, die Tropfeinrichtung und/oder die Spritzeinrichtung zumindest eine Fluidaustrittsöffnung, insbesondere eine Düse, auf. Über eine derartige Fluidaustrittsöffnung, insbesondere eine Düse, ist es möglich, einen gerichteten Spritzstrahl, Tropfstrahl und/oder oder einen gerichteten Sprühnebelstrahl an Temperierfluid an den jeweiligen Zellmantel, die Ableiter der Energiespeicherzellen und/oder eine Busbar zu übertragen und diese dadurch zu kühlen bzw. zu temperieren. Die Fluidaustrittsöffnung(en), insbesondere die Düse bzw. die Düsen, sind dabei vorzugsweise in einer Deckplatte angeordnet, die Bestandteil des Gehäuses der Energiespeicheranordnung sein kann, oder in einem Common Rail, wodurch ein Bespritzen der einzelnen Energiespeicherzellen von seitlich oben erfolgt. Durch ein schwerkraftbedingtes Herabfließen des beispielsweise auf den Zellmantel der einzelnen Energiespeicherzellen aufgespritzten, aufgetropften oder aufgesprühten Temperierfluidfilms können die einzelnen Energiespeicherzellen über ihre gesamte Höhe vergleichsweise konstant temperiert werden, wodurch sich innerhalb einer Energiespeicherzelle eine vergleichsweise homogene Temperaturverteilung ergibt. Insbesondere lassen sich hierdurch Temperaturspitzen vorzugsweise ausschließen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist die zumindest eine Energiespeicherzelle als Rundzelle, d.h. als Zylinderzelle, als prismatische Zelle oder als sogenannte Pouch-Zelle, ausgebildet. Durch eine Ausbildung der einzelnen Energiespeicherzellen als zylindrische Säulen, kann eine vergleichsweise systematische Anordnung der einzelnen Energiespeicherzellen im Gehäuse erreicht werden. Durch eine Ausbildung zumindest einer Energiespeicherzelle als sogenannte Pouch-Zelle bzw. Pouch-Bag, lässt sich darüber hinaus bislang nicht zugänglicher Bauraum nutzen. Generell ist dabei die äußere Form der einzelnen Energiespeicherzellen nahezu frei wählbar, wobei lediglich darauf geachtet werden sollte, dass durch eine Fluidaustrittsöffnung, insbesondere eine Düse, der Spritzeinrichtung, der Tropfeinrichtung bzw. der Sprüheinrichtung der Zellmantel, die Ableiter der Energiespeicherzellen und/oder eine Busbar möglichst großflächig mit Temperierfluid beaufschlagbar ist. Dies kann entweder direkt durch ein Anspritzen, Antropfen bzw. Ansprühen erfolgen, oder im weiteren Verlauf auch indirekt, sofern der aufgespritzte bzw. aufgesprühte Temperierfluidfilm anschließend schwerkraftbedingt nach unten am Zellmantel entlang läuft.
  • Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem Gedanken, die zuvor beschriebene, erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Elektrofahrzeug oder in einem Hybridfahrzeug, einzusetzen und dadurch nicht nur dessen Leistungsfähigkeit, sondern auch dessen Reichweite deutlich zu steigern. Zudem kann durch die erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung die Lebensdauer der einzelnen Energiespeicher aufgrund der verbesserten Temperierung erhöht werden.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
  • Dabei zeigen, jeweils schematisch,
    • 1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung in horizontaler Lage,
    • 2 eine Darstellung wie in 1, jedoch bei entgegen dem Uhrzeigersinn geneigter Lage,
    • 3 eine Ansicht von oben auf einen Wannenboden.
  • Entsprechend den 1 und 2, weist eine erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung 1 mehrere in einem Gehäuse 2 angeordnete Energiespeicherzellen 3 sowie eine Temperiereinrichtung 4 zum Kühlen bzw. Erwärmen der Energiespeicherzellen 3 auf. Die Temperiereinrichtung 4 besitzt eine Sprüheinrichtung 5, eine Tropfeinrichtung 5' und/oder eine Spritzeinrichtung 6, über welche die Energiespeicherzellen 3 an ihren Zellmänteln 7 mit einem Temperierfluid 8 besprühbar, betropfbar und/oder bespritzbar sind. Ebenfalls vorgesehen ist ein fluiddurchlässiger Boden 9, auf welchem die Energiespeicherzellen 3 stehen und wobei unterhalb dieses Bodens 9 eine Auffangwanne 10 für das Temperierfluid 8 angeordnet ist. Die Auffangwanne 10 besitzt dabei eine von einem ersten Rand 11 zu einem gegenüberliegenden zweiten Rand 12 hin geneigte Temperierfluidsammelrinne 13 auf, wobei die Auffangwanne 10 zusätzlich einen zur Temperierfluidsammelrinne 13 hin geneigten Wannenboden 14, 14a, 14b besitzt (vgl. auch 3). Am ersten Rand 11 ist dabei am Ende der Temperierfluidsammelrinne 13 ein erster Ablauf 15 angeordnet, während am gegenüberliegenden Rand 12 am gegenüberliegenden Längsende der Temperierfluidsammelrinne 13 ein zweiter Ablauf 16 angeordnet ist. Beide Abläufe 15 und 16 sind dabei mit einem Ventil 17 verbunden, das über eine hydrostatische Druckdifferenz zwischen dem ersten Ablauf 15 und dem zweiten Ablauf 16 steuerbar ist.
  • Betrachtet man dabei die 1 und 2 weiter, so kann man erkennen, dass das Ventil 17 einen mit dem ersten Ablauf 15 verbundenen ersten Temperierfluideinlass 18, einen mit dem zweiten Ablauf 16 verbundenen zweiten Temperierfluideinlass 19 sowie einen gemeinsamen Auslass 20 aufweist. Zwischen dem ersten Ablauf 15 und dem ersten Temperierfluideinlass 18 ist dabei eine erste Abflussleitung 21 angeordnet, während zwischen dem zweiten Ablauf 16 und dem zweiten Temperierfluideinlass 19 eine zweite Abflussleitung 22 angeordnet ist.
  • Das Ventil 17 weist darüber hinaus einen Doppelkolben 23 auf, der alternativ mit einem ersten Kolben 24 den ersten Temperierfluideinlass 18 verschließt (vgl. 1) oder mit einem zweiten Kolben 25 den zweiten Temperierfluideinlass 19 (vgl. 2). Der ersten Kolben 24 ist dabei in einem ersten Zylinderteil mit einer ersten Druckkammer 26 translatorisch verstellbar, während der zweite Kolben 25 in einem zweiten Zylinderteil mit einer zweiten Druckkammer 27 translatorisch verstellbar ist. Beide Kolben 24 und 25 sind dabei über eine Kolbenstange 28 miteinander verbunden. Darüber hinaus vorgesehen sind eine mit dem ersten Ablauf 15 und der zweiten Druckkammer 27 verbundene erste Steuerleitung 29 sowie eine mit dem zweiten Ablauf 16 und der ersten Druckkammer 26 verbundene zweite Steuerleitung 30. Durch das erfindungsgemäße Ventil 17 und die erfindungsgemäßen Steuerleitungen 29 und 30 kann dabei ein kontinuierlicher Temperierfluidabfluss gewährleistet werden, wie dies im Folgenden beschrieben wird:
  • Betrachtet man die 1, so kann man erkennen, dass die Energiespeicheranordnung 1 im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist, weshalb ein Boden der Temperierfluidsammelrinne 13 zum zweiten Ablauf 16 hin geneigt ist. Aus diesem Grund fließt das gesamte durch den fluiddurchlässigen Boden 9 hindurchtretende Temperierfluid 8 entlang der Temperfluidsammelrinne 13 nach rechts zum zweiten Ablauf 16, wo es über die zweite Abflussleitung 22 zum zweiten Temperierfluideinlass 19 des Ventils 17 gelangt. Zugleich wird die mit dem zweiten Ablauf 16 verbundene zweite Steuerleitung 30 mit Temperierfluid 8 gefüllt, wodurch sich in der ersten Druckkammer 26 ein im Vergleich zur zweiten Druckkammer 27 höherer Druck aufbaut, der den ersten Kolben 24 und über die Kolbenstange 28 auch den zweiten Kolben 25 nach rechts verschiebt und dadurch den ersten Temperierfluideinlass 18 verschließt und den zweiten Temperierfluideinlass 19 offen hält. Der Druck in der zweiten Druckkammer 27 ist dabei geringer als in der ersten Druckkammer 26, da über den ersten Ablauf 15 kein Temperierfluid 8 in die erste Steuerleitung 29 gelangt und dort für einen Druckaufbau sorgen kann.
  • Wird nun die erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung 1 gemäß der 2 entgegen dem Uhrzeigersinn so geneigt, dass die Temperierfluidsammelrinne 13 ein Gefälle zum ersten Ablauf 15 hin aufweist, so fließt das durch den fluiddurchlässigen Boden 9 hindurch getretene Temperierfluid 8 ausschließlich zum ersten Ablauf 15 und füllt dort die erste Abflussleitung 21, die zunächst noch ventilendseitig durch den ersten Kolben 24 am ersten Temperierfluideinlass 18 verschlossen ist, mit Temperierfluid 8. Der Pegel an Temperierfluid 8 innerhalb der ersten Abflussleitung 21 steigt an, ebenso wie der Pegel an Temperierfluid 8 in der ersten Steuerleitung 29, wodurch der hydrostatische Druck in der ersten Steuerleitung 29 zunehmend steigt. Wird nun der hydrostatische Druck der ersten Steuerleitung 29 größer als in der zweiten Steuerleitung 30, so steigt der Druck in der zweiten Druckkammer 27 an, während sich der Druck in der ersten Druckkammer 26 reduziert, da hier das Temperierfluid 8 langsam über einen nicht gezeigten Ablauf abläuft. Aufgrund der Druckdifferenz zwischen der ersten Druckkammer 26 und der zweiten Druckkammer 27 erfolgt nun ein nach links Verschieben des zweiten Kolbens 25 und damit auch des über die Kolbenstange 28 damit gekoppelten ersten Kolbens 24, woraufhin der zweite Kolben 25 den zweiten Temperierfluideinlass 19 verschließt und der erste Kolben 24 den ersten Temperierfluideinlass 18 öffnet. Am Ende der beiden Druckkammern 26, 27 sind dabei jeweils fluiddurchlässige Endlagebleche 31 angeordnet, die eine Endlage des jeweiligen Kolbens 24, 25 definieren. Neben einer kompletten Öffnungs- bzw. Schließstellung der Kolben 24, 25 in Bezug auf den jeweiligen Temperierfluideinlass 18, 19 kann das erfindungsgemäße Ventil 17 selbstverständlich auch Zwischenstellungen einnehmen, bei welchen der erste Temperierfluideinlass 18 und der zweite Temperierfluideinlass 19 teilweise geöffnet sind.
  • Betrachtet man die Sprüheinrichtung 5, die Tropfeinrichtung 5' und/oder die Spritzeinrichtung 6 noch näher, so kann man erkennen, dass diese mehrere Fluidaustrittsöffnungen 34', insbesondere Düsen 34, aufweisen, die in einer Deckplatte der Energiespeicheranordnung 1 angeordnet sind und ein gleichmäßiges Bespritzen, Betropfen bzw. Besprühen der Zellmäntel 7 der einzelnen Energiespeicherzellen 3 bewirken. Die zumindest eine Energiespeicherzelle 3 kann dabei als zylindrische Rundzelle, als prismatische Zelle oder als sogenannte Pouch-Zelle ausgebildet sein und ist vorzugsweise stehend im Gehäuse 2 angeordnet. Der fluiddurchlässige Boden 9 wiederum kann als strukturiertes Lochblech bzw. als Lochplatte ausgebildet sein, auf welchem/welcher die Energiespeicherzellen 3 lagefixiert stehen. Hierbei können insbesondere in dem Boden 9 angeordnete Vertiefungen die Lagefixierung unterstützen. Die Auffangwanne 10 wiederum kann aus Metall oder aus Kunststoff, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil, ausgebildet sein, wodurch eine vergleichsweise kostengünstige Herstellung ermöglicht wird.
  • Betrachtet man noch den Wannenboden 14 gemäß der 3, so kann man erkennen, dass dieser zwei Seitenteile 14a und 14b aufweist, die jeweils zur Temperierfluidsammelrinne 13 geneigt sind und damit einen kontinuierlichen Abfluss des durch den Boden 9 getretenen Temperierfluids 8 in Richtung der Temperierfluidsammelrinne 13 gewährleisten.
  • Mit der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung 1, welche üblicherweise in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise einem Elektrofahrzeug 32 oder einem Hybridfahrzeug 33 angeordnet ist, kann eine zuverlässige und kontinuierliche Versorgung einer nicht gezeigten Förderpumpe mit Temperierfluid 8 gewährleistet werden, ohne dass befürchtet werden muss, dass diese aufgrund einer Neigung des Kraftfahrzeugs trocken läuft. Es kann somit bei unterschiedlichsten Neigungen des Kraftfahrzeugs eine Rückführung des Temperierfluids 8 gewährleistet werden. Die Regelung des Ventils 17 erfolgt dabei ausschließlich über den hydrostatischen Druck, das heißt den Flüssigkeitsstand in der ersten Steuerleitung 29 bzw. der zweiten Steuerleitung 30, wodurch keine weiteren Steuer- oder Regeleinrichtung, wie insbesondere Lagesensoren, benötigt werden. Das gezeigte Ventil 17 benötigt dabei nur einen geringen Bauraum in vertikaler Richtung, was insbesondere bei einer Unterbodenmontage in einem Kraftfahrzeug von großem Vorteil ist, da hierdurch die Bodenfreiheit erhöht werden kann. Da das Temperierfluid 8 darüber hinaus kontinuierlich abgeführt wird und dies unabhängig von der Neigung des Kraftfahrzeugs, staut es sich nicht an, so dass auch lediglich eine äußerst geringe Menge an Temperierfluid 8 ausreicht.

Claims (10)

  1. Energiespeicheranordnung (1) mit mehreren in einem Gehäuse (2) angeordneten Energiespeicherzellen (3) und mit einer Temperiereinrichtung (4) zum Kühlen/Erwärmen der Energiespeicherzellen (3), - wobei die Temperiereinrichtung (4) eine Sprüheinrichtung (5), eine Tropfeinrichtung (5') und/oder eine Spritzeinrichtung (6) aufweist, über welche die Energiespeicherzellen (3) insbesondere an ihren Zellmänteln (7) mit einem Temperierfluid (8) besprühbar, betropfbar und/oder bespritzbar sind, - wobei ein fluiddurchlässiger Boden (9) vorgesehen ist, auf welchem die Energiespeicherzellen (3) angeordnet sind und wobei unterhalb des Bodens (9) eine Auffangwanne (10) für das Temperierfluid (8) angeordnet ist, die eine von einem ersten Rand (11) zu einem gegenüberliegenden zweiten Rand (12) hin geneigte Temperierfluidsammelrinne (13) aufweist, - wobei die Auffangwanne (10) einen zur Temperierfluidsammelrinne (13) hin geneigten Wannenboden (14,14a, 14b) aufweist, - wobei am ersten Rand (11) ein erster Ablauf (15) und am zweiten Rand (12) ein zweiter Ablauf (16) vorgesehen sind, - wobei die beiden Abläufe (15,16) mit einem Ventil (17) verbunden sind, das über eine hydrostatische Druckdifferenz steuerbar ist.
  2. Energiespeicheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (17) einen über eine erste Abflussleitung (21) mit dem ersten Ablauf (15) verbundenen ersten Temperierfluideinlass (18), einen über eine zweite Abflussleitung (22) mit dem zweiten Ablauf (16) verbundenen zweiten Temperierfluideinlass (19), und einen Auslass (20) aufweist.
  3. Energiespeicheranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (17) einen Doppelkolben (23) aufweist, der alternativ mit einem ersten Kolben (24) den ersten Temperierfluideinlass (18) oder mit einem zweiten Kolben (25) den zweiten Temperierfluideinlass (19) verschließt, wobei der erste Kolben (24) in einem ersten Zylinderteil mit einer ersten Druckkammer (26) und der zweite Kolben (25) in einem zweiten Zylinderteil mit einer zweiten Druckkammer (27) translatorisch verstellbar ist.
  4. Energiespeicheranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kolben (24,25) über eine Kolbenstange (28) mit einander verbunden sind.
  5. Energiespeicheranordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem ersten Ablauf (15) und der zweiten Druckkammer (27) verbundene erste Steuerleitung (29) und eine mit dem zweiten Ablauf (16) und der ersten Druckkammer (26) verbundene zweite Steuerleitung (30) vorgesehen sind.
  6. Energiespeicheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprüheinrichtung (5), die Tropfeinrichtung (5') und/oder die Spritzeinrichtung (6) zumindest eine Fluidaustrittsöffnung (34'), insbesondere eine Düse (34), aufweist, die in einer Deckplatte der Energiespeicheranordnung (1) angeordnet ist.
  7. Energiespeicheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Energiespeicherzelle (3) als zylindrische Rundzelle, als prismatische Zelle oder als Pouch-Zelle ausgebildet ist.
  8. Energiespeicheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der fluiddurchlässige Boden (9) als strukturiertes Lochblech bzw. als Lochplatte ausgebildet ist, auf welchem/welcher die Energiespeicherzellen (3) lagefixiert stehen.
  9. Energiespeicheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangwanne (10) als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist.
  10. Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug (32) oder ein Hybridfahrzeug (33), mit einer Energiespeicheranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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