DE102019113716A1 - Electrical energy storage with a cooling device with a pressure sensor, motor vehicle and method - Google Patents

Electrical energy storage with a cooling device with a pressure sensor, motor vehicle and method Download PDF

Info

Publication number
DE102019113716A1
DE102019113716A1 DE102019113716.0A DE102019113716A DE102019113716A1 DE 102019113716 A1 DE102019113716 A1 DE 102019113716A1 DE 102019113716 A DE102019113716 A DE 102019113716A DE 102019113716 A1 DE102019113716 A1 DE 102019113716A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery cells
electrical energy
state
fluid
cooling device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102019113716.0A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102019113716B4 (en
Inventor
Nicolas Flahaut
Manuel Lorenz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102019113716.0A priority Critical patent/DE102019113716B4/en
Publication of DE102019113716A1 publication Critical patent/DE102019113716A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102019113716B4 publication Critical patent/DE102019113716B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/16—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to battery ageing, e.g. to the number of charging cycles or the state of health [SoH]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher (12) für ein zumindest teilweise elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug (10), mit einer Vielzahl von Batteriezellen (16), welche in einem geladenen Zustand ein erstes Volumen aufweisen und welche in einem entladenen Zustand ein zum ersten Volumen unterschiedliches zweites Volumen aufweisen, mit einer Kühleinrichtung (18) mit einem Fluid (20) zum direkten Kühlen der Vielzahl von Batteriezellen (16) und mit einer elektronischen Recheneinrichtung (22), welche dazu ausgebildet ist, einen aktuellen Ladezustands der Vielzahl von Batteriezellen (16) zu bestimmen, wobei die Kühleinrichtung (18) einen Drucksensor (24) aufweist, welcher zum Erfassen eines aktuellen Druckwerts des Fluids (20) ausgebildet ist, und die elektronische Recheneinrichtung (22) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit des erfassten Druckwerts den Ladezustand der Vielzahl von Batteriezellen (16) zu bestimmen. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug (10) sowie ein Verfahren.

Figure DE102019113716A1_0000
The invention relates to an electrical energy store (12) for an at least partially electrically operated motor vehicle (10), with a plurality of battery cells (16) which have a first volume in a charged state and a second volume that differs from the first in a discharged state Have volume, with a cooling device (18) with a fluid (20) for direct cooling of the plurality of battery cells (16) and with an electronic computing device (22) which is designed to provide a current state of charge of the plurality of battery cells (16) determine, wherein the cooling device (18) has a pressure sensor (24) which is designed to detect a current pressure value of the fluid (20), and the electronic computing device (22) is designed to determine the state of charge of the plurality of To determine battery cells (16). The invention also relates to a motor vehicle (10) and a method.
Figure DE102019113716A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für ein zumindest teilweise elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug, mit einer Vielzahl von Batteriezellen, welche in einem geladenen Zustand ein erstes Volumen aufweisen und welche in einem entladenen Zustand ein zum ersten Volumen unterschiedliches zweites Volumen aufweisen, mit einer Kühleinrichtung mit einem Fluid zum direkten Kühlen der Vielzahl von Batteriezellen und mit einer elektronischen Recheneinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, einen aktuellen Ladezustand der Vielzahl von Batteriezellen zu bestimmen. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren.The invention relates to an electrical energy store for an at least partially electrically operated motor vehicle, with a plurality of battery cells which have a first volume in a charged state and which have a second volume different from the first volume in a discharged state, with a cooling device with a fluid for directly cooling the multiplicity of battery cells and with an electronic computing device which is designed to determine a current state of charge of the multiplicity of battery cells. The invention also relates to a motor vehicle and a method.

Gemäß dem Stand der Technik werden der Ladezustand von Batteriezellen, welcher auch als State of Charge (SOC) bezeichnet wird, und der Alterungszustand, welcher auch als State of Health (SOH) bezeichnet wird, beispielsweise durch die elektrischen Messgrößen von Strom und Spannung ermittelt. Die Ausdehnung der Batteriezellen und die entstehende Kraft, welche auch als Swelling Force bezeichnet werden kann, kann zwar für einzelne Batteriezellen ermittelt werden, jedoch sind diese für den Einsatz in Serie sehr aufwendig.According to the state of the art, the state of charge of battery cells, which is also referred to as the state of charge (SOC), and the aging state, which is also referred to as the state of health (SOH), are determined, for example, by the electrical measured variables of current and voltage. The expansion of the battery cells and the resulting force, which can also be referred to as swelling force, can indeed be determined for individual battery cells, but these are very complex for use in series.

Des Weiteren ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass die Batteriezellen gekühlt werden können. Hierbei können beispielsweise die Spalte zwischen den Batteriezellen gekühlt werden, wobei beispielsweise hierbei eine Direktkühlung mit Kühlmittel oder eine Zwischenzellkühlung zur Kühlung verwendet werden können.Furthermore, it is known from the prior art that the battery cells can be cooled. Here, for example, the gaps between the battery cells can be cooled, in which case, for example, direct cooling with coolant or inter-cell cooling can be used for cooling.

Aus dem Stand der Technik ist lediglich bekannt, dass der Ladezustand sowie der Alterungszustand mithilfe der elektrischen Messgrößen von Strom und Spannung ermittelt werden kann. Allerdings ist auch der mechanische Zustand der Battriezellen ein wichtiger Baustein zur Beurteilung des Gesamtzustands. Kritische Grenzwerte der Ausdehnung und der Swelling Force können aktuell nur durch große Sicherheitsfaktoren bei der Zellmodulauslegung vermieden werden.It is only known from the prior art that the state of charge and the state of aging can be determined with the aid of the electrical measured variables of current and voltage. However, the mechanical condition of the battery cells is also an important component in assessing the overall condition. Critical limit values of the expansion and the swelling force can currently only be avoided with large safety factors in the cell module design.

Die DE 10 2011 103 965 A1 betrifft eine elektrochemische Batterie mit mehreren Einzelzellen, umfassend ein Zellgehäuse und einen in dem Zellgehäuse angeordnete elektrochemisch aktiven Elektrodenstapel, wobei zwischen den Einzelzellen jeweils zumindest ein Abstandshalter zur Einstellung eines definierten Abstands zwischen Polkontakten benachbarter Einzelzellen angeordnet ist und wobei die Einzelzellen wärmeleitend mit einer Wärmeleitplatte gekoppelt sind. Die Abstandshalter sind jeweils als Wärmeleitelement ausgebildet und wärmeleitend mit der Wärmeleitplatte gekoppelt.The DE 10 2011 103 965 A1 relates to an electrochemical battery with several individual cells, comprising a cell housing and an electrochemically active electrode stack arranged in the cell housing, with at least one spacer for setting a defined distance between the pole contacts of adjacent individual cells being arranged between the individual cells and with the individual cells being coupled to a heat-conducting plate in a thermally conductive manner . The spacers are each designed as a heat-conducting element and are coupled to the heat-conducting plate in a heat-conducting manner.

Des Weiteren offenbart die DE 10 2011 100 605 A1 ein Messverfahren für eine elektrochemische Energiespeichereinrichtung, bei welcher die elektrochemische Energiespeichereinrichtung in einer Aufnahmeeinrichtung aufgenommen wird und kontaktiert wird. Die elektrochemische Energiespeichereinrichtung wird bis zu einem vorbestimmten ersten Ladezustand geladen. Die elektrochemische Energiespeichereinrichtung wird bis zu einem vorbestimmten zweiten Ladezustand entladen. Mittels einer Messeinrichtung wird zumindest ein Messwert zu einem physikalischen Parameter der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung erfasst, wobei der physikalische Parameter einen Rückschluss auf den Betriebszustand der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung ermöglicht.Furthermore, the DE 10 2011 100 605 A1 a measuring method for an electrochemical energy storage device, in which the electrochemical energy storage device is received in a receiving device and contacted. The electrochemical energy storage device is charged up to a predetermined first state of charge. The electrochemical energy storage device is discharged up to a predetermined second state of charge. At least one measured value for a physical parameter of the electrochemical energy storage device is recorded by means of a measuring device, the physical parameter enabling a conclusion to be drawn about the operating state of the electrochemical energy storage device.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Energiespeicher, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zu schaffen, mittels welchen ein verbesserter Gesamtzustand des elektrischen Energiespeichers bestimmt werden kann.The object of the present invention is to create an electrical energy store, a motor vehicle and a method by means of which an improved overall condition of the electrical energy store can be determined.

Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Energiespeicher, ein Kraftfahrzeug sowie durch ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by an electrical energy store, a motor vehicle and a method according to the independent patent claims. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für ein zumindest teilweise elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug, mit einer Vielzahl von Batteriezellen, welche in einem geladenen Zustand ein erstes Volumen aufweisen und welche in einem entladenen Zustand ein zum ersten Volumen unterschiedliches zweites Volumen aufweisen, mit einer Kühleinrichtung mit einem Fluid zum direkten Kühlen der Vielzahl von Batteriezellen und mit einer elektronischen Recheneinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, einen aktuellen Ladezustand der Vielzahl von Batteriezellen zu bestimmen.One aspect of the invention relates to an electrical energy store for an at least partially electrically operated motor vehicle, with a plurality of battery cells, which have a first volume in a charged state and which have a second volume different from the first volume in a discharged state, with a cooling device a fluid for directly cooling the multiplicity of battery cells and with an electronic computing device which is designed to determine a current state of charge of the multiplicity of battery cells.

Es ist vorgesehen, dass die Kühleinrichtung einen Drucksensor aufweist, welcher zum Erfassen eines aktuellen Druckwerts des Fluids ausgebildet ist, und die elektronische Recheneinrichtung dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit des erfassten Druckwerts den Ladezustand der Vielzahl der Batteriezellen zu bestimmen.It is provided that the cooling device has a pressure sensor which is designed to detect a current pressure value of the fluid, and the electronic computing device is designed to determine the state of charge of the plurality of battery cells as a function of the detected pressure value.

Dadurch ist es ermöglicht, dass auf Basis des Druckwerts des Fluids ein Gesamtzustand, insbesondere der Ladezustand und der Alterungszustand, des elektrischen Energiespeichers verbessert bestimmt werden kann. Insbesondere handelt es sich dabei um ein einfaches Verfahren, welches für die einzelnen Batteriezellen oder Zellmodule oder den gesamten elektrischen Energiespeicher einen zuverlässigen Wert für die mechanische Ausdehnung der Batteriezellen und die entstehende Zellausdehnungskraft, der sogenannten Swelling Force, liefert.This enables an overall state, in particular the state of charge and the state of aging, of the electrical energy store to be determined in an improved manner on the basis of the pressure value of the fluid. In particular, it is a simple method which provides a reliable value for the mechanical expansion of the individual battery cells or cell modules or the entire electrical energy store Battery cells and the resulting cell expansion force, the so-called swelling force.

Alternativ kann der der Druckwert beziehungsweise der Druckverlust auch über den Betriebszustand der Pumpe detektiert werden.Alternatively, the pressure value or the pressure loss can also be detected via the operating state of the pump.

Ferner kann alternativ die Vielzahl von Batteriezellen in einen gealterten Zustand ein erstes Volumen aufweisen und in einem neuen Zustand ein zum ersten Volumen unterschiedliches zweites Volumen aufweisen, wobei die erfindungsgemäße Lösung auch hier entsprechend Anwendung findet.Furthermore, the plurality of battery cells can alternatively have a first volume in an aged state and have a second volume that is different from the first volume in a new state, the solution according to the invention also being used accordingly here.

Insbesondere kann erfindungsgemäß eine zusätzliche Messgröße zur Verfügung gestellt werden, welche Rückschlüsse auf den Ladezustand und die Alterung zulässt. Zudem lassen sich lokal und global Rückschlüsse auf die mechanische Belastung und Ausdehnung der Batteriemodule durch die Swelling Force ziehen. Im Vergleich zu einer direkten Messung der Zellmodulausdehnung oder der Swelling Force, ist die vorgeschlagene Messung mit dem Erfassen des aktuellen Druckwerts mit geringerem Aufwand möglich und sie ermöglicht eine einfache Ermittlung eines Durchschnittswerts für den gesamten elektrischen Energiespeicher. Somit kann einfach und aufwandsreduziert der Ladezustand des elektrischen Energiespeichers erfasst werden.In particular, according to the invention, an additional measured variable can be made available which allows conclusions to be drawn about the state of charge and aging. In addition, conclusions can be drawn locally and globally about the mechanical load and expansion of the battery modules due to the swelling force. Compared to a direct measurement of the cell module expansion or the swelling force, the proposed measurement with the acquisition of the current pressure value is possible with less effort and it enables a simple determination of an average value for the entire electrical energy store. The state of charge of the electrical energy store can thus be recorded easily and with less effort.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug vollelektrisch betreibbar ist. Mit anderen Worten weist das Kraftfahrzeug lediglich einen elektrischen Motor auf und der elektrische Energiespeicher ist zur Bereitstellung der Energie für den elektrischen Motor ausgebildet. Insbesondere kann dann der elektrische Energiespeicher als Traktionsbatterie bereitgestellt sein.In particular, it can be provided that the motor vehicle can be operated fully electrically. In other words, the motor vehicle has only one electric motor and the electric energy store is designed to provide the energy for the electric motor. In particular, the electrical energy store can then be provided as a traction battery.

Unter Vielzahl von Batteriezellen ist insbesondere mehr als eine Batteriezelle zu verstehen. Insbesondere kann der elektrische Energiespeicher zumindest zwei Batteriemodule aufweisen, wobei einem jeden der Batteriemodule eine Vielzahl von Batteriezellen zugewiesen ist.A multiplicity of battery cells is to be understood in particular as more than one battery cell. In particular, the electrical energy store can have at least two battery modules, with a plurality of battery cells being assigned to each of the battery modules.

Insbesondere handelt es sich bei den Batteriezellen um Feststoffbatteriezellen oder um beispielsweise Lithium-Ionen-Batteriezellen, welche im geladenen Zustand ein größeres Volumen aufweisen als im entladenen Zustand.In particular, the battery cells are solid-state battery cells or, for example, lithium-ion battery cells, which have a larger volume in the charged state than in the discharged state.

Insbesondere macht sich die Erfindung dabei die Kenntnis zunutze, dass durch die Ausdehnung des Volumens der Batteriezellen ein Querschnitt der Kühleinrichtung verringert wird, wodurch die Druckdifferenz innerhalb der Kühleinrichtung bei einer Mediendurchströmung steigt. Diese Veränderung des Druckwerts kann dann Rückschlüsse darauf geben, wie der Ladezustand und/oder der Alterungszustand der Vielzahl von Batteriezellen sind.In particular, the invention makes use of the knowledge that the expansion of the volume of the battery cells reduces a cross section of the cooling device, as a result of which the pressure difference within the cooling device increases when the medium flows through it. This change in the pressure value can then provide conclusions about the state of charge and / or the state of aging of the plurality of battery cells.

Insbesondere kann hierzu vorgesehen sein, dass auch weiterhin der Spannungszustand, die Temperaturen und das Alter der Batterie berücksichtigt werden, um auf den Ladezustand beziehungsweise die Alterung der Zellen und mechanische Ausdehnung Rückschlüsse ziehen zu können.In particular, it can be provided for this purpose that the voltage state, the temperatures and the age of the battery are also taken into account in order to be able to draw conclusions about the charge state or the aging of the cells and mechanical expansion.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform weist der elektrische Energiespeicher zumindest zwei Batteriemodule auf, wobei jedes der Batteriemodule eine Vielzahl von Batteriezellen aufweist, und jedem Batteriemodul eine jeweilige Kühleinrichtung mit einem jeweiligen Drucksensor zugeordnet ist, und die elektronische Recheneinrichtung dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit eines jeweiligen erfassten Druckwerts eines jeweiligen Batteriemoduls einen jeweiligen Ladezustand des jeweiligen Batteriemoduls zu bestimmen. Mit anderen Worten weist in diesem Ausführungsbeispiel der elektrische Energiespeicher zwei Kühleinrichtungen auf, welche jeweils dem Batteriemodul zugeordnet sind. Es ist dann vorgesehen, dass jedes Batteriemodul einzeln mittels des Drucksensors überwacht wird beziehungsweise die Batteriemodule einzeln auf den Ladezustand hin mittels des Drucksensors überprüft werden. Dadurch ist es ermöglicht, dass auch größere elektrische Energiespeicher bereitgestellt werden können und dennoch zuverlässig der Ladezustand der einzelnen Batteriemodule beziehungsweise des gesamten elektrischen Energiespeichers durch die Erfassung der entsprechenden Druckwerte bestimmt werden kann.According to an advantageous embodiment, the electrical energy store has at least two battery modules, each of the battery modules having a plurality of battery cells, and each battery module being assigned a respective cooling device with a respective pressure sensor, and the electronic computing device is designed to be dependent on a respective detected pressure value of a respective battery module to determine a respective state of charge of the respective battery module. In other words, in this exemplary embodiment, the electrical energy store has two cooling devices which are each assigned to the battery module. It is then provided that each battery module is monitored individually by means of the pressure sensor or the battery modules are individually checked for the state of charge by means of the pressure sensor. This makes it possible that larger electrical energy stores can also be provided and yet the state of charge of the individual battery modules or the entire electrical energy store can be reliably determined by recording the corresponding pressure values.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn der elektrische Energiespeicher dazu ausgebildet ist, kontinuierlich den Druckwert zu erfassen, sodass eine Druckänderung über die Lebenszeit der Vielzahl von Batteriezellen überwacht ist. Insbesondere kann somit vorgesehen sein, dass zu Beginn der Lebenszeit des elektrischen Energiespeichers, insbesondere der Batteriezellen, der Druckwert erfasst wird und kontinuierlich weiter erfasst wird. Insbesondere kann dadurch sowohl der Ladezustand, also der State of Charge, als auch die Alterung der Batteriezellen, dem sogenannten State of Health, bestimmt und überwacht werden.It is also advantageous if the electrical energy store is designed to continuously record the pressure value so that a change in pressure is monitored over the life of the plurality of battery cells. In particular, it can thus be provided that at the beginning of the life of the electrical energy store, in particular the battery cells, the pressure value is recorded and is continuously recorded. In particular, both the state of charge, i.e. the state of charge, and the aging of the battery cells, the so-called state of health, can be determined and monitored.

Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn mittels der Kühleinrichtung eine jeweilige Batteriezelle der Vielzahl der Batteriezellen direkt gekühlt und umströmt ist. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass das Fluid direkt mit den Batteriezellen in Kontakt steht und diese kühlt. Dadurch kann die Volumenänderung der Batteriezellen direkt an das Fluid übertragen werden, wodurch verbessert der Druckwert erfasst werden kann. Des Weiteren kann durch die direkte Kühlung eine verbesserte Kühlung der Batteriezelle realisiert werden.It is also advantageous if a respective battery cell of the plurality of battery cells is directly cooled and flowed around by means of the cooling device. In other words, it is provided that the fluid is in direct contact with the battery cells and cools them. As a result, the change in volume of the battery cells can be transferred directly to the fluid, whereby the pressure value can be recorded in an improved manner. Furthermore, improved cooling of the battery cell can be achieved through direct cooling.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist die Kühleinrichtung Wasser als Fluid zum Kühlen der Vielzahl von Batteriezellen auf. Insbesondere durch die Nutzung des Wassers kann ein einfaches Fluid bereitgestellt werden, mittels welchem die Batteriezellen gekühlt und der Druckwert erfasst werden kann. Alternativ können spezielle Kühlfluide genutzt werden, um die Batteriezellen zu kühlen und den Druckwert erfassen zu können.In a further advantageous embodiment, the cooling device has water as the fluid for cooling the plurality of battery cells. In particular, by using the water, a simple fluid can be provided, by means of which the battery cells can be cooled and the pressure value can be recorded. Alternatively, special cooling fluids can be used to cool the battery cells and to be able to record the pressure value.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Kühleinrichtung derart ausgebildet ist, dass ein jeweiliger Spalt zwischen zwei der Vielzahl von Batteriezellen mit dem Fluid durchströmt ist. Mit anderen Worten weisen die Batteriezellen einen Abstand auf, durch welchen der Spalt gebildet ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Fluid durch den Spalt strömt. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass die Batteriezellen von dem Fluid umgeben sind. Durch die jeweilige Zellausdehnung der Batteriezellen in den Spalt in Abhängigkeit des Ladezustands verändert sich der Querschnitt des Spalts, wodurch sich auch der Druck des Fluids verändert. Dieser veränderte Druck wiederum ist durch den Drucksensor erfassbar, wodurch auf den Ladezustand der Batteriezellen geschlossen werden kann.It is also advantageous if the cooling device is designed in such a way that the fluid flows through a respective gap between two of the plurality of battery cells. In other words, the battery cells have a spacing by which the gap is formed. In particular, it is provided that the fluid flows through the gap. In other words, it can be provided that the battery cells are surrounded by the fluid. The cross-section of the gap changes due to the respective cell expansion of the battery cells in the gap depending on the state of charge, which also changes the pressure of the fluid. This changed pressure can in turn be detected by the pressure sensor, which allows conclusions to be drawn about the state of charge of the battery cells.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die Kühleinrichtung als ein geschlossener Kühlkreislauf ausgebildet. Dadurch kann auf einfache Art und Weise realisiert werden, dass in Abhängigkeit des erfassten Druckwerts auf den Ladezustand der Batteriezellen geschlossen werden kann.According to a further advantageous embodiment, the cooling device is designed as a closed cooling circuit. This makes it possible to realize in a simple manner that the state of charge of the battery cells can be inferred as a function of the detected pressure value.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Drucksensor zum indirekten Bestimmen des Druckwerts durch Bestimmen eines Volumenstroms des Fluids und/oder durch Bestimmen einer Temperatur des Fluids ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass alternativ oder ergänzend zu einer entsprechenden direkten Druckmessung eine indirekte Druckmessung in Abhängigkeit des Volumenstroms und/oder in Abhängigkeit der Temperatur des Fluids durchgeführt werden kann. Dadurch ist es ermöglicht, dass zuverlässig der Druckwert mittels des Drucksensors erfasst werden kann.Furthermore, it has proven to be advantageous if the pressure sensor is designed to indirectly determine the pressure value by determining a volume flow of the fluid and / or by determining a temperature of the fluid. In other words, it can be provided that as an alternative or in addition to a corresponding direct pressure measurement, an indirect pressure measurement can be carried out as a function of the volume flow and / or as a function of the temperature of the fluid. This enables the pressure value to be reliably detected by means of the pressure sensor.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, welches zumindest teilweise elektrisch betrieben ist, mit einem elektrischen Energiespeicher nach dem vorhergehenden Aspekt. Insbesondere ist das Kraftfahrzeug vollelektrisch betrieben. Das Kraftfahrzeug ist ferner insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.Another aspect of the invention relates to a motor vehicle which is at least partially operated electrically, with an electrical energy store according to the preceding aspect. In particular, the motor vehicle is operated fully electrically. The motor vehicle is also designed, in particular, as a passenger vehicle.

Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Ladezustands einer Vielzahl von Batteriezellen eines elektrischen Energiespeichers für ein zumindest teilweise elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug, bei welchem mittels einer Kühleinrichtung mit einem Fluid die Vielzahl von Batteriezellen direkt gekühlt wird, wobei die Vielzahl von Batteriezellen in einem geladenen Zustand ein erstes Volumen aufweisen und in einem entladenen Zustand ein zum ersten Volumen unterschiedliches zweites Volumen aufweisen, und bei welchen mittels einer elektronischen Recheneinrichtung des elektrischen Energiespeichers ein aktueller Ladezustand der Vielzahl von Batteriezellen bestimmt wird, wobei mittels eines Drucksensors der Kühleinrichtung ein aktueller Druckwert des Fluids erfasst wird und mittels der elektronischen Recheneinrichtung in Abhängigkeit des erfassten Druckwerts der Ladezustand der Vielzahl von Batteriezellen bestimmt wird.Yet another aspect of the invention relates to a method for determining a state of charge of a plurality of battery cells of an electrical energy store for an at least partially electrically operated motor vehicle, in which the plurality of battery cells is cooled directly with a fluid by means of a cooling device, the plurality of battery cells in have a first volume in a charged state and have a second volume different from the first volume in a discharged state, and in which a current state of charge of the plurality of battery cells is determined by means of an electronic computing device of the electrical energy storage device, a current pressure value being determined by means of a pressure sensor of the cooling device of the fluid is detected and the state of charge of the plurality of battery cells is determined by means of the electronic computing device as a function of the detected pressure value.

Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des elektrischen Energiespeichers sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Kraftfahrzeugs und des Verfahrens anzusehen. Der elektrische Energiespeicher sowie das Kraftfahrzeug weisen dazu gegenständliche Merkmale auf, welche eine Durchführung des Verfahrens oder eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.Advantageous embodiments of the electrical energy store are to be regarded as advantageous embodiments of the motor vehicle and the method. To this end, the electrical energy store and the motor vehicle have objective features which enable the method or an advantageous embodiment thereof to be carried out.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.Further features of the invention emerge from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figure can be used not only in the specified combination, but also in other combinations or on their own.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt dabei die Figur eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs mit einer Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers.The invention will now be explained in more detail using a preferred exemplary embodiment and with reference to the drawings. The figure shows a schematic top view of an embodiment of a motor vehicle with an embodiment of an electrical energy store.

In der Figur sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols in the figure.

Die Fig. zeigt in einer schematischen Draufsicht eine Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs 10. Das Kraftfahrzeug 10 ist vorliegend rein schematisch dargestellt. Das Kraftfahrzeug 10 weist einen elektrischen Energiespeicher 12 auf. Der elektrische Energiespeicher 12 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Batteriemodul 14 auf. Dies ist rein beispielhaft anzusehen. Es kann vorgesehen sein, dass der elektrische Energiespeicher 12 eine Vielzahl von Batteriemodulen 14 aufweisen kann, um beispielsweise entsprechende Leistung für das Kraftfahrzeug 10 bereitstellen zu können. Das Batteriemodul 14 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Batteriezellen 16, im vorliegenden Ausführungsbeispiel acht Batteriezellen 16, auf.The figure shows an embodiment of a motor vehicle in a schematic plan view 10 . The car 10 is shown purely schematically here. The car 10 has an electrical energy store 12 on. The electrical energy storage 12 has a battery module in the present exemplary embodiment 14th on. This is to be seen purely as an example. It can be provided that the electrical energy store 12 a variety of battery modules 14th may have, for example, corresponding performance for the motor vehicle 10 to be able to provide. The battery module 14th In this exemplary embodiment, has a multiplicity of battery cells 16 , in the present embodiment eight battery cells 16 , on.

Das Kraftfahrzeug 10 ist insbesondere zumindest teilweise elektrisch betreibbar, insbesondere ist das Kraftfahrzeug 10 vollelektrisch betreibbar. Dies bedeutet insbesondere, dass der elektrische Energiespeicher 12 auch als Traktionsbatterie für das elektrische Kraftfahrzeug 10 bereitgestellt ist.The car 10 is in particular at least partially electrically operated, in particular the motor vehicle 10 can be operated fully electrically. This means in particular that the electrical energy store 12 also as a traction battery for the electric motor vehicle 10 is provided.

Der elektrische Energiespeicher 12 weist die Vielzahl von Batteriezellen 16 auf, welche in einem geladenen Zustand ein erstes Volumen aufweisen und welche in einem entladenen Zustand ein zum ersten Volumen unterschiedliches zweites Volumen aufweisen. Die Batteriezellen sind somit insbesondere als Feststoffbatteriezellen ausgebildet. Der elektrische Energiespeicher 12 weist eine Kühleinrichtung 18 mit einem Fluid 20 auf, welches zum direkten Kühlen der Vielzahl von Batteriezellen 16 ausgebildet ist. Ferner weist der elektrische Energiespeicher 12 eine elektronische Recheneinrichtung 22 auf, welche dazu ausgebildet ist, einen aktuellen Ladezustand der Vielzahl von Batteriezellen 16 zu bestimmen.The electrical energy storage 12 assigns the multitude of battery cells 16 which have a first volume in a charged state and which have a second volume different from the first volume in a discharged state. The battery cells are thus designed in particular as solid battery cells. The electrical energy storage 12 has a cooling device 18th with a fluid 20th on, which is for direct cooling of the plurality of battery cells 16 is trained. Furthermore, the electrical energy store 12 an electronic computing device 22nd which is designed to provide a current state of charge of the plurality of battery cells 16 to determine.

Es ist vorgesehen, dass die Kühleinrichtung 18 einen Drucksensor 24 aufweist, welcher zum Erfassen eines aktuellen Druckwerts des Fluids 20 ausgebildet ist, und die elektronische Recheneinrichtung 22 dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit des erfassten Druckwerts den Ladezustand der Vielzahl von Batteriezellen 16 zu bestimmen.It is provided that the cooling device 18th a pressure sensor 24 which is used to detect a current pressure value of the fluid 20th is formed, and the electronic computing device 22nd is designed to determine the state of charge of the plurality of battery cells as a function of the detected pressure value 16 to determine.

Insbesondere ist vorgesehen, dass der elektrische Energiespeicher 12 dazu ausgebildet ist, kontinuierlich den Druckwert zu erfassen, sodass eine Druckänderung über die Lebenszeit der Vielzahl von Batteriezellen 16 überwacht ist.In particular, it is provided that the electrical energy store 12 is designed to continuously detect the pressure value, so that a change in pressure over the life of the plurality of battery cells 16 is monitored.

Ferner kann vorgesehen sein, dass mittels der Kühleinrichtung 18 eine jeweilige Batteriezelle 16 der Vielzahl der Batteriezellen 16 direkt gekühlt und umströmt ist. Insbesondere kann hierzu die Kühleinrichtung 18 Wasser als Fluid 20 zum Kühlen der Vielzahl von Batteriezellen 16 aufweisen. Ferner zeigt die Fig., dass die Kühleinrichtung 18 insbesondere derart ausgebildet ist, dass ein jeweiliger Spalt 26 zwischen zwei der Vielzahl von Batteriezellen 16 mit dem Fluid 20 durchströmt ist. Des Weiteren zeigt die Fig., dass die Kühleinrichtung 18 als ein geschlossener Kühlkreislauf ausgebildet ist.Furthermore, it can be provided that by means of the cooling device 18th a respective battery cell 16 the multitude of battery cells 16 is directly cooled and flowed around. In particular, the cooling device can do this 18th Water as a fluid 20th for cooling the multitude of battery cells 16 exhibit. The figure also shows that the cooling device 18th is designed in particular such that a respective gap 26th between two of the plurality of battery cells 16 with the fluid 20th is flowed through. Furthermore, the figure shows that the cooling device 18th is designed as a closed cooling circuit.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Drucksensor 24 zum indirekten Bestimmen des Druckwerts durch Bestimmen eines Volumenstroms des Fluids 20 und/oder durch Bestimmen einer Temperatur des Fluids 20 ausgebildet ist.In particular, it can be provided that the pressure sensor 24 for indirectly determining the pressure value by determining a volume flow of the fluid 20th and / or by determining a temperature of the fluid 20th is trained.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestimmen des Ladezustands der Vielzahl von Batteriezellen 16 des elektrischen Energiespeichers 12 wird mittels der Kühleinrichtung 18 mit dem Fluid 20 die Vielzahl von Batteriezellen 16 direkt gekühlt, wobei die Vielzahl von Batteriezellen 16 in einem geladenen Zustand ein erstes Volumen aufweisen und in einem entladenen Zustand ein zum ersten Volumen unterschiedliches zweites Volumen aufweisen, und bei welchem mittels der elektronischen Recheneinrichtung 22 der aktuelle Ladezustand der Vielzahl von Batteriezellen 16 bestimmt wird, wobei mittels des Drucksensors 24 der Kühleinrichtung 18 der aktuelle Druckwert des Fluids 20 erfasst wird und mittels der elektronischen Recheneinrichtung 22 in Abhängigkeit des erfassten Druckwerts der Ladezustand der Vielzahl von Batteriezellen bestimmt wird.In the method according to the invention for determining the state of charge of the plurality of battery cells 16 of electrical energy storage 12 is by means of the cooling device 18th with the fluid 20th the multitude of battery cells 16 directly cooled, the plurality of battery cells 16 have a first volume in a charged state and have a second volume different from the first volume in a discharged state, and in which by means of the electronic computing device 22nd the current state of charge of the large number of battery cells 16 is determined by means of the pressure sensor 24 the cooling device 18th the current pressure value of the fluid 20th is detected and by means of the electronic computing device 22nd the state of charge of the plurality of battery cells is determined as a function of the detected pressure value.

Ferner kann, wie bereits erwähnt, der elektrische Energiespeicher 12 zumindest zwei Batteriemodule 14 aufweisen, wobei jedes der Batteriemodule 14 eine Vielzahl von Batteriezellen 16 aufweist, und jedem Batteriemodul 14 eine jeweilige Kühleinrichtung 18 mit einem jeweiligen Drucksensor 24 zugeordnet ist, und die elektronische Recheneinrichtung 22 dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit eines jeweiligen erfassten Druckwerts eines jeweiligen Batteriemoduls 14 einen jeweiligen Ladezustand des jeweiligen Batteriemoduls 14 zu bestimmen.Furthermore, as already mentioned, the electrical energy store 12 at least two battery modules 14th each of the battery modules 14th a variety of battery cells 16 and each battery module 14th a respective cooling device 18th with a respective pressure sensor 24 is assigned, and the electronic computing device 22nd is designed for this purpose, as a function of a respective detected pressure value of a respective battery module 14th a respective charge status of the respective battery module 14th to determine.

Insbesondere zeigt die Fig., dass als neue Messgröße der Druckwert bei der Durchströmung der Spalten 26, welche auch als Zellzwischenraum bezeichnet werden können, vorgeschlagen wird. Dieser Druckwert kann entweder lokal oder global ein Wert für die Ausdehnung der Batteriezellen 16 liefern. Aus dem Wert lassen sich die Rückschlüsse auf die Zellausdehnung, der sogenannten Swelling Force, ziehen. Die Ermittlung des Ladezustands, welcher auch als State of Charge (SOC) und die Alterung, welche auch als State of Health (SOH) bezeichnet wird, wird durch eine weitere Messgröße ergänzt. Für die Messung des Druckwerts der Spalten 26 der Zellzwischenräume ist ein Kühlverfahren notwendig, welche die vorhandenen Zellzwischenräume durchströmt, wie zum Beispiel die direkte Kühlmittelkühlung oder die Zwischenzellkühlung. Die zusätzliche Messung des Druckwerts bei diesem Verfahren ist auf Speicherebene mit geringem Aufwand realisierbar. Insbesondere kann beispielsweise zusätzlich vorgesehen sein, dass der Druckwert auch indirekt über den Volumenstrom beziehungsweise die Temperaturerhöhung des Fluids 20 ermittelt werden kann.In particular, the figure shows that the new measured variable is the pressure value when flowing through the gaps 26th , which can also be referred to as cell space, is proposed. This pressure value can be a value for the expansion of the battery cells either locally or globally 16 deliver. Conclusions about the cell expansion, the so-called swelling force, can be drawn from the value. The determination of the state of charge, which is also referred to as the State of Charge (SOC) and the aging, which is also referred to as the State of Health (SOH), is supplemented by a further measured variable. For measuring the pressure value of the columns 26th The intercellular spaces require a cooling process that flows through the existing intercellular spaces, such as direct coolant cooling or intercell cooling. The additional measurement of the pressure value with this method can be implemented on the memory level with little effort. In particular, it can additionally be provided, for example, that the pressure value also indirectly via the volume flow or the temperature increase of the fluid 20th can be determined.

Dadurch ist es ermöglicht, dass eine zusätzliche Messgröße zur Verfügung steht, welche Rückschlüsse auf den Ladezustand und die Alterung zulässt. Zudem lassen sich lokal und global Rückschlüsse auf die mechanische Belastung und Ausdehnung der Batteriezellen 16 beziehungsweise der Batteriemodule 14 durch die Swelling Force ziehen. Im Vergleich zu einer direkten Messung der Batteriemoduleausdehnung oder der Swelling Force, ist die vorgeschlagene Messung mit geringem Aufwand möglich und sie ermöglicht eine einfache Ermittlung eines Durchschnittswerts für den gesamten elektrischen Energiespeicher 12.This makes it possible for an additional measured variable to be available which allows conclusions to be drawn about the state of charge and aging. In addition, conclusions can be drawn locally and globally about the mechanical load and expansion of the battery cells 16 or the Battery modules 14th pulling through the swelling force. In comparison to a direct measurement of the battery module expansion or the swelling force, the proposed measurement is possible with little effort and it enables a simple determination of an average value for the entire electrical energy store 12 .

Insbesondere zeigt ferner die Fig., dass durch chemische Prozesse innerhalb der Batteriezellen 16 sich die Batteriezellen 16 ausdehnen. Diese Ausdehnung beziehungsweise diese Ausbauchung ist eine Funktion des Ladezustands und der Alterung des elektrischen Energiespeichers 12. Durch die Ausdehnung kommt es zu einer Reduzierung der Größen der Spalten 26, welche in diesem Fall auch als Kühlkanal ausgebildet sind, zwischen den Batteriezellen 16. Bei Zwischenzellkühlplatten kommt es in dem Fall zu einer Verformung der Kühlplatten. Hierdurch steigt der Druckwert des Fluids 20 auf einen höheren Wert. Zusammen mit anderen Parametern wie Spannungszustand, Temperaturen und Alter des elektrischen Energiespeichers 12 beziehungsweise der Batteriemodule 14 beziehungsweise der Batteriezellen 16 lassen sich Rückschlüsse auf den Ladezustand, die Alterung der Batteriezellen 16 und die mechanische Ausdehnung durch die Swelling Force ziehen.In particular, the figure also shows that by chemical processes within the battery cells 16 the battery cells 16 expand. This expansion or bulge is a function of the state of charge and the aging of the electrical energy storage device 12 . The expansion results in a reduction in the size of the columns 26th , which in this case are also designed as a cooling channel, between the battery cells 16 . In the case of intercell cooling plates, deformation of the cooling plates occurs. This increases the pressure value of the fluid 20th to a higher value. Together with other parameters such as voltage state, temperatures and age of the electrical energy storage device 12 or the battery modules 14th or the battery cells 16 conclusions can be drawn about the state of charge and the aging of the battery cells 16 and pull the mechanical expansion through the swelling force.

Insgesamt zeigt die Erfindung die Ermittlung des SOC und des SOH durch Druckverlustmessung der Kühlung.Overall, the invention shows the determination of the SOC and the SOH by measuring the pressure loss of the cooling.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
KraftfahrzeugMotor vehicle
1212
elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
1414th
BatteriemodulBattery module
1616
BatteriezelleBattery cell
1818th
KühleinrichtungCooling device
2020th
FluidFluid
2222nd
elektronische Recheneinrichtungelectronic computing device
2424
DrucksensorPressure sensor
2626th
Spaltgap

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102011103965 A1 [0005]DE 102011103965 A1 [0005]
  • DE 102011100605 A1 [0006]DE 102011100605 A1 [0006]

Claims (10)

Elektrischer Energiespeicher (12) für ein zumindest teilweise elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug (10), mit einer Vielzahl von Batteriezellen (16), welche in einem geladenen Zustand ein erstes Volumen aufweisen und welche in einem entladenen Zustand ein zum ersten Volumen unterschiedliches zweites Volumen aufweisen, mit einer Kühleinrichtung (18) mit einem Fluid (20) zum direkten Kühlen der Vielzahl von Batteriezellen (16) und mit einer elektronischen Recheneinrichtung (22), welche dazu ausgebildet ist, einen aktuellen Ladezustands der Vielzahl von Batteriezellen (16) zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (18) einen Drucksensor (24) aufweist, welcher zum Erfassen eines aktuellen Druckwerts des Fluids (20) ausgebildet ist, und die elektronische Recheneinrichtung (22) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit des erfassten Druckwerts den Ladezustand der Vielzahl von Batteriezellen (16) zu bestimmen.Electrical energy store (12) for an at least partially electrically operated motor vehicle (10), with a plurality of battery cells (16) which have a first volume in a charged state and which have a second volume different from the first volume in a discharged state a cooling device (18) with a fluid (20) for direct cooling of the plurality of battery cells (16) and with an electronic computing device (22) which is designed to determine a current state of charge of the plurality of battery cells (16), characterized in that that the cooling device (18) has a pressure sensor (24) which is designed to detect a current pressure value of the fluid (20), and the electronic computing device (22) is designed to determine the state of charge of the plurality of battery cells as a function of the detected pressure value (16) to be determined. Elektrischer Energiespeicher (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher (12) zumindest zwei Batteriemodule (14) aufweist, wobei jedes der Batteriemodule (14) eine Vielzahl von Batteriezellen (16) aufweist, und jedem Batteriemodul (14) eine jeweilige Kühleinrichtung (18) mit einem jeweiligen Drucksensor (24) zugeordnet ist, und die elektronische Recheneinrichtung (22) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit eines jeweiligen erfassten Druckwerts eines jeweiligen Batteriemoduls (14) einen jeweiligen Ladezustand des jeweiligen Batteriemoduls (14) zu bestimmen.Electrical energy storage (12) according to Claim 1 , characterized in that the electrical energy store (12) has at least two battery modules (14), each of the battery modules (14) having a plurality of battery cells (16), and each battery module (14) a respective cooling device (18) with a respective Pressure sensor (24) is assigned, and the electronic computing device (22) is designed to determine a respective state of charge of the respective battery module (14) as a function of a respective detected pressure value of a respective battery module (14). Elektrischer Energiespeicher (12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher (12) dazu ausgebildet ist, kontinuierlich den Druckwert zu erfassen, so dass eine Druckänderung über die Lebenszeit der Vielzahl von Batteriezellen (16) überwacht ist.Electrical energy storage (12) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the electrical energy store (12) is designed to continuously record the pressure value, so that a change in pressure is monitored over the life of the plurality of battery cells (16). Elektrischer Energiespeicher (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Kühleinrichtung (18) eine jeweilige Batteriezelle (16) der Vielzahl der Batteriezellen (16) direkt gekühlt und umströmt ist.Electrical energy store (12) according to one of the preceding claims, characterized in that a respective battery cell (16) of the plurality of battery cells (16) is directly cooled and flowed around by means of the cooling device (18). Elektrischer Energiespeicher (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (18) Wasser als Fluid (20) zum Kühlen der Vielzahl von Batteriezellen (16) aufweist.Electrical energy store (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling device (18) has water as the fluid (20) for cooling the plurality of battery cells (16). Elektrischer Energiespeicher (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (18) derart ausgebildet ist, dass ein jeweiliger Spalt (26) zwischen zwei der Vielzahl von Batteriezellen (16) mit dem Fluid (20) durchströmt ist.Electrical energy store (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling device (18) is designed in such a way that the fluid (20) flows through a respective gap (26) between two of the plurality of battery cells (16). Elektrischer Energiespeicher (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (18) als ein geschlossener Kühlkreislauf ausgebildet ist.Electrical energy store (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling device (18) is designed as a closed cooling circuit. Elektrischer Energiespeicher (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (24) zum indirekten Bestimmen des Druckwerts durch Bestimmen eines Volumenstroms des Fluids (20) und/oder durch Bestimmen einer Temperatur des Fluids (20) ausgebildet ist.Electrical energy store (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure sensor (24) is designed to indirectly determine the pressure value by determining a volume flow of the fluid (20) and / or by determining a temperature of the fluid (20). Kraftfahrzeug (10), welches zumindest teilweise elektrisch bettreibbar ist, mit einem elektrischen Energiespeicher (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Motor vehicle (10) which is at least partially electrically operated, with an electrical energy store (12) according to one of the Claims 1 to 8th . Verfahren zum Bestimmen eines Ladezustands einer Vielzahl von Batteriezellen (16) eines elektrischen Energiespeichers (12) für ein zumindest teilweise elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug (10), bei welchem mittels einer Kühleinrichtung (18) mit einem Fluid (20) die Vielzahl von Batteriezellen (16) direkt gekühlt wird, wobei die Vielzahl von Batteriezellen (16) in einem geladenen Zustand ein erstes Volumen aufweisen und in einem entladenen Zustand ein zum ersten Volumen unterschiedliches zweites Volumen aufweisen, und bei welchem mittels einer elektronischen Recheneinrichtung (22) des elektrischen Energiespeichers (12) ein aktueller Ladezustand der Vielzahl von Batteriezellen (16) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Drucksensors (24) der Kühleinrichtung (18) ein aktueller Druckwert des Fluids (20) erfasst wird und mittels der elektronischen Recheneinrichtung (22) in Abhängigkeit des erfassten Druckwerts der Ladezustand der Vielzahl von Batteriezellen (16) bestimmt wird.Method for determining a state of charge of a plurality of battery cells (16) of an electrical energy storage device (12) for an at least partially electrically operated motor vehicle (10), in which the plurality of battery cells (16) by means of a cooling device (18) with a fluid (20) is cooled directly, the plurality of battery cells (16) having a first volume in a charged state and a second volume different from the first volume in a discharged state, and in which the electrical energy storage device (12) is a current state of charge of the plurality of battery cells (16) is determined, characterized in that a current pressure value of the fluid (20) is recorded by means of a pressure sensor (24) of the cooling device (18) and by means of the electronic computing device (22) as a function of the recorded Determine the pressure value of the state of charge of the plurality of battery cells (16) t will.
DE102019113716.0A 2019-05-23 2019-05-23 Electrical energy store with a cooling device with a pressure sensor, motor vehicle and method Active DE102019113716B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019113716.0A DE102019113716B4 (en) 2019-05-23 2019-05-23 Electrical energy store with a cooling device with a pressure sensor, motor vehicle and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019113716.0A DE102019113716B4 (en) 2019-05-23 2019-05-23 Electrical energy store with a cooling device with a pressure sensor, motor vehicle and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102019113716A1 true DE102019113716A1 (en) 2020-11-26
DE102019113716B4 DE102019113716B4 (en) 2023-06-07

Family

ID=73052734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019113716.0A Active DE102019113716B4 (en) 2019-05-23 2019-05-23 Electrical energy store with a cooling device with a pressure sensor, motor vehicle and method

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102019113716B4 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022116000A1 (en) 2022-06-28 2023-12-28 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Battery module with cooling channels arranged between the battery cells
WO2024020745A1 (en) * 2022-07-25 2024-02-01 宁德时代新能源科技股份有限公司 Battery charging control method and apparatus, device, and medium

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017223474A1 (en) * 2017-12-20 2019-06-27 Elringklinger Ag Cooling module for a cell stack, cell stack, battery device and method for cooling cells

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011100605A1 (en) 2011-05-05 2012-11-08 Li-Tec Battery Gmbh Measuring method for an electrochemical energy storage device and measuring device
DE102011103965A1 (en) 2011-06-10 2012-12-13 Daimler Ag Electrochemical battery for vehicle e.g. electric vehicle, has single cells which are conductively coupled with heat conducting plate to which spacers are connected

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017223474A1 (en) * 2017-12-20 2019-06-27 Elringklinger Ag Cooling module for a cell stack, cell stack, battery device and method for cooling cells

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022116000A1 (en) 2022-06-28 2023-12-28 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Battery module with cooling channels arranged between the battery cells
WO2024020745A1 (en) * 2022-07-25 2024-02-01 宁德时代新能源科技股份有限公司 Battery charging control method and apparatus, device, and medium

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019113716B4 (en) 2023-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012109430A1 (en) Automatic battery discharge process after a crash
DE102009023564B4 (en) Procedures and system for characterizing a battery
DE102016007479A1 (en) Method and device for charging a battery cell and method for providing a charging current intensity map
DE102019113716B4 (en) Electrical energy store with a cooling device with a pressure sensor, motor vehicle and method
DE102015201580A1 (en) Battery module comprising a housing, a battery cell and a cooling device and method for cooling a battery cell
DE102016201026A1 (en) Method and device for determining a residual capacity of a battery
DE102018203164A1 (en) Safety system and method for performing an emergency discharge function on a battery
DE102019219629A1 (en) Method for diagnosing a temperature control device of a battery pack
EP3259789B1 (en) Monitoring a state variable of at least one battery cell of a battery
DE102005041746A1 (en) Electrochemical energy storage cell
DE102015221807A1 (en) Method for operating a battery and a battery
DE102011102102A1 (en) accumulator
DE102018202111A1 (en) A method of starting a fuel cell system in the presence of frost start conditions
DE102017211286A1 (en) Cooling device for cooling at least two battery modules
EP3066704B1 (en) Battery module
DE102013214817A1 (en) Method for diagnosing a condition of a battery
DE102009054547B4 (en) Determining the internal resistance of a battery cell of a traction battery
DE102020202307A1 (en) Electrical energy storage system with several electrochemical energy storage units of different electrochemical types connected in series
DE102013215316A1 (en) Method for detecting the state of an energy storage
DE102018218485A1 (en) Method for operating a battery system and electric vehicle
DE102021005314A1 (en) Method for determining a change in volume of an electrical energy store and pressure detection device
DE102020117706B4 (en) Technique for determining mechanical stresses in a traction energy store
DE102017208842A1 (en) Memory device for storing electrical energy, in particular for a motor vehicle, motor vehicle with such a memory device, and method for operating such a memory device
DE102021005418A1 (en) Method for determining an aging condition of a battery cell, as well as monitoring device
DE10345306A1 (en) Charging and monitoring process for road vehicle batteries having separate cells subjected to different voltages

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final