DE102017220644A1 - Energiespeichermodul sowie Verfahren zum Betreiben eines Energiespeichermoduls - Google Patents

Energiespeichermodul sowie Verfahren zum Betreiben eines Energiespeichermoduls Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energiespeichermodul (1) zur Speicherung elektrischer Energie, mit wenigstens einer Batteriezelle (2), die zwischen zwei Endplatten (6) eines Modulgehäuses (5) angeordnet ist, und mit einer Sensoreinrichtung (13) zur Erfassung wenigstens einer Zustandsgröße der Batteriezelle (2). Dabei ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung (13) wenigstens einen Drucksensor (14) aufweist, der zwischen der Batteriezelle (2) und einer ersten der Endplatten (6) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Energiespeichermoduls (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Energiespeichermodul zur Speicherung elektrischer Energie, mit wenigstens einer Batteriezelle, die zwischen zwei Endplatten eines Modulgehäuses angeordnet ist, und mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung wenigstens einer Zustandsgröße der Batteriezelle. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Energiespeichermoduls.
  • Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2013 015 700 A1 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer Batteriezelle mit den Schritten: Ermitteln einer Bauform der Batteriezelle; Ermitteln wenigstens einer Stelle innerhalb eines Gehäuses der Batteriezelle, in welcher in Abhängigkeit von der Bauform eine mittels wenigstens eines Sensors erfassbare Größe in einem Betrieb der Batteriezelle einen höheren Wert aufweist als an anderen Stellen innerhalb des Gehäuses der Batteriezelle; und Anordnen des wenigstens einen Sensors an der wenigstens einen Stelle.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Energiespeichermodul zur Speicherung elektrischer Energie vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Energiespeichermodulen Vorteile aufweist, insbesondere eine zuverlässige Aussage über den Zustand des Energiespeichermoduls mittels eines kostengünstigen und einfach zu realisierenden Aufbaus ermöglicht.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einem Energiespeichermodul zur Speicherung elektrischer Energie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung wenigstens einen Drucksensor aufweist, der zwischen der Batteriezelle und einer ersten der Endplatten angeordnet ist.
  • Das Energiespeichermodul ist beispielsweise Bestandteil eines Kraftfahrzeugs und dient zur Zwischenspeicherung von elektrischer Energie, die zum Durchführen eines Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs benötigt wird. Besonders bevorzugt kann mittels der in dem Energiespeichermodul zwischengespeicherten Energie eine elektrische Maschine, insbesondere eine Traktionsmaschine des Kraftfahrzeugs betrieben werden. Die Traktionsmaschine dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs und insoweit dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments.
  • Das Energiespeichermodul dient zur Speicherung beziehungsweise Zwischenspeicherung elektrischer Energie. Hierzu verfügt es über die wenigstens eine Batteriezelle, vorzugsweise jedoch über eine Vielzahl von Batteriezellen, welche aufeinander folgend in dem Modulgehäuse angeordnet sind. Hierbei liegen alle Batteriezellen des Energiespeichermoduls zwischen den beiden Endplatten des Modulgehäuses vor. In anderen Worten ist einerseits eines von den mehreren Batteriezellen gebildeten Batteriezellenstapels eine erste der Endplatten und andererseits des Batteriezellenstapels eine zweite der Endplatten angeordnet. Die beiden Endplatten begrenzen insoweit das Modulgehäuse auf gegenüberliegenden Seiten der wenigstens einen Batteriezelle beziehungsweise des Batteriezellenstapels.
  • Während eines Betriebs des Energiespeichermoduls beziehungsweise über seine Lebensdauer hinweg kann es zu einer Ausdehnung der Batteriezelle beziehungsweise der Batteriezellen kommen. Die Ausdehnung der wenigstens einen Batteriezelle beschreibt hierbei schlussendlich den Zustand der Batteriezelle und ermöglicht eine Aussage über eine zu erwartende Restlebensdauer des Energiespeichermoduls. Um die Ausdehnung zuzulassen können die beiden Endplatten zumindest teilweise flexibel und/oder flexibel miteinander verbunden sein. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, die beiden Endplatten vorzugsweise starr auszubilden und zudem bevorzugt starr miteinander zu verbinden, um die Ausdehnung der Batteriezelle zu begrenzen.
  • Die Batteriezelle kann jedoch mit einer gewissen Toleranz in dem Modulgehäuse und entsprechend zwischen den beiden Endplatten angeordnet. Das bedeutet, dass die Batteriezelle zu einem ersten Zeitpunkt einen ersten Abstand zu einer der Endplatten und zu einem zweiten Zeitpunkt einen von dem ersten Abstand verschiedenen zweiten Abstand aufweist. Der zweite Zeitpunkt liegt hier bei zeitlich gesehen nach dem ersten Zeitpunkt. Unter dem Abstand ist hierbei ein durchschnittlicher Abstand über der Zeit zu verstehen, weil die Ausdehnung der Batteriezelle auch von einem momentanen Betriebszustand abhängen kann.
  • Mit zunehmendem Alter des Energiespeichermoduls beziehungsweise der Batteriezelle nimmt der Abstand zwischen der Batteriezelle und den Endplatten beziehungsweise zumindest einer der Endplatten ab. Liegen mehrere Batteriezellen vor, so ist die Batteriezelle, auf welche im Rahmen dieser Beschreibung eingegangen wird, eine randseitige beziehungsweise endseitige der Batteriezellen, also diejenige Batteriezelle, welche endseitig des Batteriezellenstapels vorliegt und entsprechend benachbart zu einer der Endplatten vorliegt.
  • Dem Energiespeichermodul ist die Sensoreinrichtung zugeordnet, mittels welcher die wenigstens eine Zustandsgröße der Batteriezelle erfasst werden kann. Die Sensoreinrichtung dient hierbei insbesondere dem Erfassen beziehungsweise Messen einer die Alterung der Batteriezelle beschreibenden Zustandsgröße. Zu diesem Zweck verfügt die Sensoreinrichtung über den wenigstens einen Drucksensor, mittels welchem ein Druck gemessen werden kann. Der Drucksensor ist hierzu zwischen der Batteriezelle und der ersten Endplatte angeordnet und dient dem Messen einer Verspannung der Batteriezelle, insbesondere also des von der Batteriezelle auf die erste Endplatte ausgeübten Drucks beziehungsweise der entsprechenden Kraft.
  • Der Drucksensor ist nicht exklusiv der Batteriezelle zugeordnet. Vielmehr dient er im Falle der mehreren Batteriezellen dem Erfassen des Drucks beziehungsweise der Kraft, welcher/welche von dem Batteriezellenstapel auf die erste Endplatte ausgeübt wird. Hierzu ist der Drucksensor außerhalb eines Batteriezellengehäuses der Batteriezelle angeordnet, nämlich insbesondere zwischen dem Batteriezellengehäuse und der ersten Endplatte angeordnet. Bevorzugt liegt der Drucksensor hierzu unmittelbar an einer Außenwand der Batteriezelle beziehungsweise des Batteriezellengehäuses an. Insbesondere ist er zudem an der Außenwand der Batteriezelle befestigt.
  • Die beschriebene Ausgestaltung des Energiespeichermoduls hat den Vorteil, dass keine speziellen Anpassungen der Batteriezelle beziehungsweise des Batteriezellengehäuses notwendig sind, um zuverlässig auf den Zustand des Energiespeichermoduls schließen zu können. Liegen mehrere Batteriezellen vor, so kann mithilfe des Drucksensors insoweit auf den Zustand aller zwischen den Endplatten angeordneten Batteriezellen gemeinsam geschlossen werden. Hierzu muss lediglich der Drucksensor zwischen der endseitigen Batteriezelle und der ersten Endplatte angeordnet werden. Es ist keine Modifikation aller Batteriezellen beziehungsweise das Vorsehen jeweils eines Sensors in den Batteriezellen notwendig. Hierdurch ist die Sensoreinrichtung kostengünstig realisierbar.
  • Durch die Erfassung der zwischen der Batteriezelle und der ersten Endplatten wirkenden Kraft beziehungsweise des Drucks, welchen die Batteriezelle auf die erste Endplatte ausübt, kann sehr zuverlässig auf den Zustand der wenigstens einen Batteriezelle geschlossen werden. Der Drucksensor kann grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein. Insbesondere liegt er jedoch als Piezosensor vor, beispielsweise als piezoresistiver Drucksensor oder als piezoelektrischer Drucksensor.
  • Selbstverständlich kann bei entsprechender Anordnung auch ein Dehnungssensor als Drucksensor verwendet werden. Hierzu ist beispielsweise ein Biegeelement vorgesehen, welches sich einerseits an der Batteriezelle und andererseits an der ersten Endplatte abstützt. Das Biegeelement ist nun mit dem Dehnungssensor versehen. Das Biegeelement ist derart ausgestaltet, dass es sich bei einer Ausdehnung der Batteriezelle und mithin einer Verringerung des Abstands zwischen der Batteriezelle und der ersten Endplatte verbiegt beziehungsweise krümmt. Diese Biegung beziehungsweise Krümmung kann mit Hilfe des Dehnungssensors, beispielsweise eines Dehnmessstreifens, einfach festgestellt werden.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Drucksensor auf seiner einer Außenwand der Batteriezelle abgewandten Seite an der ersten Endplatte anliegt, sodass sich die Batteriezelle über den Drucksensor an der ersten Endplatte abstützt. Der Drucksensor liegt also einerseits unmittelbar an der Batteriezelle und andererseits unmittelbar an der ersten Endplatte an. Entsprechend stützt sich die Batteriezelle unmittelbar über den Drucksensor an der ersten Endplatte ab. Dies ermöglicht eine besonders einfache und platzsparende Anordnung des Drucksensors. Alternativ kann es selbstverständlich vorgesehen sein, dass sich der Drucksensor über ein vorzugsweise starres Element an der ersten Endplatte abstützt. Mit einer derartigen Ausgestaltung kann ein größerer Abstand zwischen der ersten Endplatte und der Batteriezelle realisiert werden.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass sich die Batteriezelle mit ihrer dem Drucksensor gegenüberliegenden Seite an einer zweiten der Endplatten abstützt. Vorstehend wurde bereits erläutert, dass die beiden Endplatten sich bezüglich der wenigstens einen Batteriezelle gegenüberliegen, sodass also die Batteriezelle beziehungsweise der Batteriezellenstapel zwischen ihnen angeordnet ist. Es kann nun vorgesehen sein, dass die Batteriezelle grundsätzlich innerhalb des Modulgehäuses verlagerbar angeordnet ist. In diesem Fall stützt sie sich einerseits über den Drucksensor an der ersten Endplatte und andererseits an der zweiten Endplatte ab. Auf diese Art und Weise ist die Batteriezelle innerhalb des Modulgehäuses in dieser Richtung festgelegt. Das Abstützen an der zweiten Endplatte kann über wenigstens eine weitere Batteriezelle des Batteriezellenstapels erfolgen, welche zwischen der Batteriezelle und der zweiten Endplatte angeordnet ist.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich die Batteriezelle über wenigstens einen Drucksensor einer weiteren Sensoreinrichtung an der zweiten Endplatte abstützt. Zusätzlich zu der Sensoreinrichtung ist insoweit die weitere Sensoreinrichtung vorgesehen, um ein redundantes Erfassen der wenigstens einen Zustandsgröße, nämlich des Drucks beziehungsweise der Kraft zu realisieren. Durch die Verwendung sowohl der Sensoreinrichtung als auch der weiteren Sensoreinrichtung kann die Erfassung der Zustandsgröße besonders zuverlässig erfolgen. Die weitere Sensoreinrichtung weist analog zu der Sensoreinrichtung einen Drucksensor auf.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass der Drucksensor der weiteren Sensoreinrichtung von dem Drucksensor der Sensoreinrichtung verschieden ist und beabstandet von diesem vorliegt. Die weitere Sensoreinrichtung beziehungsweise ihr Drucksensor ist vorzugsweise analog zu der Sensoreinrichtung beziehungsweise dem Drucksensor der Sensoreinrichtung ausgestaltet. Zur Weiterbildung der weiteren Sensoreinrichtung beziehungsweise ihres Drucksensors wird entsprechend auf die Ausführungen zu der Sensoreinrichtung beziehungsweise deren Drucksensor im Rahmen dieser Beschreibung hingewiesen, welche ergänzend herangezogen werden können.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Modulgehäuse Seitenwände aufweist, die die beiden Endplatten auf gegenüberliegenden Seiten der Batteriezelle miteinander verbinden, wobei die Batteriezellen in Richtung zwischen den Endplatten verlaufenden Längsmittelachse des Modulgehäuses verlagerbar an den Seitenwänden gelagert ist. Die beiden Seitenwände verbinden die Endplatten vorzugsweise starr, also unverlagerbar, miteinander. In anderen Worten halten die Seitenwände die beiden Endplatten ortsfest zueinander. Die beiden Seitenwände liegen hierbei auf gegenüberliegenden Seiten der Batteriezelle beziehungsweise des Batteriezellenstapels vor. Im Schnitt gesehen umgreifen insoweit die beiden Endplatten und die beiden Seitenwände bevorzugt die Batteriezelle beziehungsweise den Batteriezellenstapel vollständig und durchgehend.
  • Um eine zuverlässige Bestimmung der Zustandsgröße der Batteriezelle zu ermöglichen, stützt sich diese über die Drucksensor an der ersten Endplatte und - optional - über den Drucksensor der weiteren Sensoreinrichtung an der zweiten Endplatte ab. Um die Zustandsgröße beziehungsweise den Druck besonders zuverlässig erfassen zu können, sollen nun die Batteriezelle, insbesondere die Batteriezellen des Batteriezellenstapels, zwischen den beiden Endplatten verlagerbar gelagert sein, nämlich an den Seitenwänden. Auf diese Art und Weise ist zum einen - falls die weitere Sensoreinrichtung vorliegt - eine redundante Erfassung der Zustandsgröße realisiert. Zudem kann mit Hilfe des Drucksensors der Sensoreinrichtung und/oder des Drucksensors der weiteren Sensoreinrichtung jeweils auf den Zustand aller Batteriezellen des Batteriezellenstapels geschlossen werden.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Drucksensor mittig bezüglich eines Flächenschwerpunkts einer der ersten Endplatte zugewandten Seite der Batteriezelle angeordnet ist. Die Ausdehnung einer Batteriezelle ist erfahrungsgemäß in der Mitte der Seitenfläche der Batteriezelle am größten. Um eine besonders genaue Erfassung der Zustandsgröße zu ermöglichen, soll nun der Drucksensor an der Stelle der größten zu erwartenden Ausdehnung der Batteriezelle angeordnet sein, nämlich entsprechend mittig der Seitenfläche. Hierzu wird der Flächenschwerpunkt der Seite der Batteriezelle ermittelt und der Drucksensor bezüglich des Flächenschwerpunkts mittig angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht eine besonders genaue Ermittlung des Zustands der Batteriezelle.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Sensoreinrichtung wenigstens einen weiteren Drucksensor aufweist, der beabstandet von dem Drucksensor zwischen der Batteriezelle und der ersten Endplatte angeordnet ist. Zusätzlich zu dem Drucksensor verfügt also die Sensoreinrichtung über den weiteren Drucksensor. Dieser ist ebenso wie der Drucksensor zwischen der Batteriezelle und der ersten Endplatte angeordnet, vorzugsweise derart, dass er einerseits an der ersten Endplatte andererseits an der Außenwand der Batteriezelle abstützt. Durch die Verwendung mehrerer Drucksensoren, also des Drucksensors und des weiteren Drucksensors kann die Genauigkeit der erfassten Zustandsgröße weit verbessert werden. Vorzugsweise ist selbstverständlich auch der weiteren Sensoreinrichtung ein solcher weitere Drucksensor zugeordnet, falls diese vorgesehen ist.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der weitere Drucksensor eine kleinere Sensorfläche aufweist als der Drucksensor. Vorstehend wurde bereits erläutert, dass der Drucksensor vorzugsweise mittig an der Batteriezelle beziehungsweise ihrer Außenwand angeordnet ist, weil dort die größte Ausdehnung zu erwarten ist. Aus diesem Grund soll der Drucksensor für eine besonders genaue Erfassung der Zustandsgröße, also des Drucks beziehungsweise der Kraft ausgestaltet sein. Hierzu verfügt er über die im Vergleich zu dem weiteren Drucksensor größere Sensorfläche.
  • Schließlich kann im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass mehrere weitere Drucksensoren symmetrisch bezüglich des Drucksensors angeordnet sind. Die Verwendung mehrerer weiterer Drucksensoren zusätzlich zu dem Drucksensor verbessert die Genauigkeit der Zustandsgröße weiter. Die Drucksensoren sind beispielsweise äquidistant bezüglich des Drucksensors angeordnet, weisen also zu diesem denselben Abstand auf. In jedem Fall ist bevorzugt eine symmetrische Anordnung bezüglich des Drucksensors, beispielsweise eine Punktsymmetrie bezüglich eines Mittelpunkts des Drucksensors oder eine Achsensymmetrie bezüglich einer durch den Mittelpunkt verlaufenden Geraden, umgesetzt.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Energiespeichermoduls, insbesondere eines Energiespeichermoduls gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei das Energiespeichermodul über wenigstens eine Batteriezelle, die zwischen zwei Endplatten eines Modulgehäuses angeordnet ist, und über wenigstens eine Sensoreinrichtung verfügt, mit der wenigstens eine Zustandsgröße der Batteriezelle erfasst wird. Dabei ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung wenigstens einen Drucksensor aufweist, der zwischen der Batteriezelle und einer ersten der Endplatten angeordnet ist.
  • Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung des Energiespeichermoduls beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl das Energiespeichermodul als auch das Verfahren zu seinem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
  • Die Sensoreinrichtung dient dem Erfassen der wenigstens einen Zustandsgröße der wenigstens einen Batteriezelle. Hierzu verfügt die Sensoreinrichtung über den Drucksensor, welcher schlussendlich dem Messen eines Drucks oder einer Kraft dient, welche vorzugsweise zwischen der Endplatte und der Batteriezelle wirkt. Beispielsweise wird der Druck mittels des Drucksensors periodisch oder fortlaufend gemessen. Hieraus ergibt sich ein Verlauf des Drucks beziehungsweise der Kraft über der Zeit, anhand welchem auf einen Kapazitätsverlust der Batteriezelle geschlossen werden kann. Hierzu ist insbesondere ein Vergleich des Verlaufs mit einem Vergleichsverlauf vorgesehen, welcher entsprechend hinterlegt ist.
  • Wird auf einen möglichen Kapazitätsverlust erkannt, so kann es vorgesehen sein, dass selbsttätig ein Termin mit einer Werkstatt vereinbart wird, um die wenigstens eine Batteriezelle auszutauschen. Zusätzlich oder alternativ kann der Verlauf an einen Entwickler des Energiespeichermoduls übermittelt werden. Dieser kann aus dem Verlauf notwendige Herstellungsparameter für das Energiespeichermodul schließen, nämlich beispielsweise Materialstärken und/oder die Auslegung einer Schweißnaht.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Bereichs eines Energiemoduls, welches wenigstens eine in einem Modulgehäuse angeordnete Batteriezelle aufweist,
    • 2 eine Darstellung des Energiespeichermoduls mit mehreren Batteriezellen, wobei das Modulgehäuse nicht dargestellt ist, sowie
    • 3 eine schematische Darstellung des Energiespeichermoduls, wobei Drucksensoren einer Sensoreinrichtung gezeigt sind.
  • Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Energiespeichermoduls 1, beispielsweise zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug. Das Energiespeichermodul 1 ist bevorzugt als Hochvoltenergiespeichermodul ausgestaltet und weist insoweit eine Batteriespannung auf, welche größer als 100 Volt, größer als 200 Volt, größer als 400 Volt, größer als 600 Volt oder größer als 800 Volt beträgt. Das Energiespeichermodul 1 verfügt über eine Batteriezelle 2, welche randseitig eines Batteriezellenstapels 3 vorliegt, der zusätzlich zu der Batteriezelle 2 über eine Vielzahl weiterer Batteriezellen 4 verfügt.
  • Die Batteriezelle 2 beziehungsweise der Batteriezellenstapel 3 sind in einem Modulgehäuses 5 des Energiespeichermoduls 1 angeordnet. Das Modulgehäuse 5 verfügt zumindest über zwei Endplatten 6, von welchen hier lediglich eine erkennbar ist. Zusätzlich verfügt das Modulgehäuse 5 über zwei Seitenwände 7 und 8, über welche die Endplatten 6 jeweils miteinander verbunden sind. Bevorzugt sind die Seitenwände 7 und 8 jeweils mittels einer Schweißnaht 9 an den Endplatten 6 befestigt. An wenigstens einer der Endplatten 6 ist ein - optionales - Anschlussbauteil 10 angeordnet, welches vorzugsweise aus Kunststoff besteht und beispielsweise zum Greifen des Energiespeichermoduls 1 mittels eines Greifers oder dergleichen dient.
  • Zur Versteifung des Modulgehäuses 5 können - rein optional - an den Endplatten 6 jeweils Versteifungshülsen 11 angeordnet beziehungsweise befestigt sein. Die Batteriezelle 2 und die weiteren Batteriezellen 4 sind vorzugsweise in Richtung einer Längsmittelachse des Modulgehäuses 5 verlagerbar angeordnet, und hierzu beispielsweise an den Seitenwänden 7 und 8 beziehungsweise zwischen den Seitenwänden 7 und 8 verlagerbar gelagert. In Richtung der Längsmittelachse stützen sich die Batteriezellen 2 und 4 an den Endplatten 6 ab und werden von diesen innerhalb des Modulgehäuses 5 gehalten.
  • Die 2 zeigt eine schematische Darstellung des Energiespeichermoduls 1 ohne das Modulgehäuse 5. Gezeigt ist ein Steuergerät 12 des Energiespeichermoduls 1. Zudem ist eine Sensoreinrichtung 13 erkennbar, welche wenigstens einen Drucksensor 14 aufweist, der elektrisch an das Steuergerät 12 angeschlossen ist. Zusätzlich zu dem Drucksensor 14 kann die Sensoreinrichtung 13 über weitere Drucksensoren 15 verfügen, welche vorzugsweise symmetrisch bezüglich des Drucksensors 14 angeordnet sind. In der hier dargestellten Ausführungsform weist der Drucksensor 14 eine größere Fläche auf als die Drucksensoren 15. Der Drucksensor 14 ist bezüglich eines Flächenschwerpunkts einer Außenwand 16 der Batteriezelle 2 mittig angeordnet.
  • Es ist nun vorgesehen, dass sich der Drucksensor einerseits an der Batteriezelle 2 und andererseits an der Endplatte 6 (hier nicht dargestellt) abstützt. Entsprechend kann mithilfe des Drucksensors 14 und auch der Drucksensoren 15 jeweils der zwischen der Batteriezelle 2 und der Endplatte 6 wirkende mechanische Druck beziehungsweise die entsprechende Kraft gemessen werden. Aus dem Druck beziehungsweise der Kraft kann anschließend auf eine Ausdehnung der Batteriezelle 2 beziehungsweise der Batteriezellen 2 und 4 geschlossen werden und aus dieser wiederum auf einen alterungsbedingten Zustand des Energiespeichermoduls 1.
  • Die 3 zeigt eine schematische Darstellung des Energiespeichermoduls 1 in einer Seitenschnittdarstellung. Gezeigt ist die Batteriezelle 2, die sich über den Drucksensor 14 und die Drucksensoren 15 an der Endplatte 6 abstützt. Die Drucksensoren 14 und 15 sind gemeinsam oder separat an das Steuergerät 12 angeschlossen.
  • Die beschriebene Ausgestaltung des Energiespeichermoduls 1 ermöglicht eine einfache, kostengünstige und zuverlässige Auswertung des Zustands des Energiespeichermoduls, nämlich durch Messung des von der Batteriezelle 2 beziehungsweise des gesamten Batteriezellenstapels 3 auf die Endplatte 6 beziehungsweise die Endplatten 6 ausgeübten Drucks.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013015700 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Energiespeichermodul (1) zur Speicherung elektrischer Energie, mit wenigstens einer Batteriezelle (2), die zwischen zwei Endplatten (6) eines Modulgehäuses (5) angeordnet ist, und mit einer Sensoreinrichtung (13) zur Erfassung wenigstens einer Zustandsgröße der Batteriezelle (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (13) wenigstens einen Drucksensor (14) aufweist, der zwischen der Batteriezelle (2) und einer ersten der Endplatten (6) angeordnet ist.
  2. Energiespeichermodul (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (14) auf seiner einer Außenwand (16) der Batteriezelle (2) abgewandten Seite an der ersten Endplatte (6) anliegt, sodass sich die Batteriezelle (2) über den Drucksensor (14) an der ersten Endplatte (6) abstützt.
  3. Energiespeichermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Batteriezelle (4) mit ihrer dem Drucksensor (14) gegenüberliegenden Seite an einer zweiten der Endplatten (6) abstützt.
  4. Energiespeichermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Batteriezelle (2) über wenigstens einen Drucksensor einer weiteren Sensoreinrichtung an der zweiten Endplatte (6) abstützt.
  5. Energiespeichermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulgehäuse (5) Seitenwände (7,8) aufweist, die die beiden Endplatten (6) auf gegenüberliegenden Seiten der Batteriezelle (2) miteinander verbinden, wobei die Batteriezelle (2) in Richtung einer zwischen den Endplatten (6) verlaufenden Längsmittelachse des Modulgehäuses (5) verlagerbar an den Seitenwänden (7,8) gelagert ist.
  6. Energiespeichermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (14) mittig bezüglich eines Flächenschwerpunkts einer der ersten Endplatte (6) zugewandten Seite der Batteriezelle (2) angeordnet ist.
  7. Energiespeichermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (13) wenigstens einen weiteren Drucksensor (15) aufweist, der beabstandet von dem Drucksensor (14) zwischen der Batteriezelle (2) und der ersten Endplatte (6) angeordnet ist.
  8. Energiespeichermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Drucksensor (15) eine kleinere Sensorfläche aufweist als der Drucksensor (14).
  9. Energiespeichermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere weitere Drucksensoren (15) symmetrisch bezüglich des Drucksensors (14) angeordnet sind.
  10. Verfahren zum Betreiben eines Energiespeichermoduls (1), insbesondere eines Energiespeichermoduls nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Energiespeichermodul (1) über wenigstens eine Batteriezelle (2), die zwischen zwei Endplatten (6) eines Modulgehäuses (5) angeordnet ist, und über wenigstens eine Sensoreinrichtung (13) verfügt, mit der wenigstens eine Zustandsgröße der Batteriezelle (2) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (13) wenigstens einen Drucksensor (14) aufweist, der zwischen der Batteriezelle (2) und einer ersten der Endplatten (6) angeordnet ist.
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