-
Die Erfindung betrifft eine Batterieanordnung, insbesondere ein Batteriemodul oder ein Batteriesystem, aufweisend einen Aufnahmeraum, welcher durch einen Rahmen und/oder eine Wandung begrenzt ist, und aufweisend mindestens eine im Aufnahmeraum angeordnete Batteriezelle, wobei in den Aufnahmeraum durch mindestens ein Verspannelement ein zumindest in eine Raumrichtung gerichteter Verspanndruck einbringbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer derartigen Batterieanordnung.
-
Eine optimierte mechanische Befestigung und Verspannung der Batteriezellen eines Batteriesystems oder eines Batteriemoduls ist essentiell für die Funktion, Sicherheit und Lebensdauer von Traktionsbatterien eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs. Diese mechanische Voraussetzung gilt grundsätzlich für unterschiedliche Ausführungen von Li-Ion-Batterien. Zu derartigen Li-Ion-Batterien gehören insbesondere als sogenannte Pouchzellen oder als prismatische Zellen ausgestaltete Batteriezellen.
-
Konventionelle mechanische Verspannsysteme agieren üblicherweise passiv. Die Batteriezellen können zusammen mit so genannten „Compression Pads“ oder anderen Zwischenzellmaterialien montiert werden, welche das sogenannte Zell-Swelling kompensieren. Derartige Compression Pads sind komprimierbar und bestimmen somit den effektiven Verspanndruck des passiven Verspannsystems. Der Verspanndruck wird bei der Montage des Batteriesystems und der jeweiligen Batteriezellen einmalig eingestellt und bleibt über die Lebensdauer des Batteriesystems entsprechend der mechanischen Eigenschaften, wie Kompressibilität, der eingesetzten Zwischenzellmaterialien erhalten. Eine dynamische Steuerung des Verspanndrucks der Batteriezellen im Betrieb des Batteriesystems ist somit nicht möglich. Derartige passive Verspannsysteme können Schäume, Federn oder Montagerahmen beinhalten. Des Weiteren sind pneumatische oder hydraulisch angetriebene Verspannsysteme bekannt, welche jedoch aufgrund des zusätzlichen Drucksystems aufwändig und kostenintensiv sind.
-
Neue Batterietechnologien, insbesondere Solid-State-Batteriezellen, weisen gesteigerte Anforderungen hinsichtlich der Verspannung auf. Insbesondere sind höhere Verspanndrücke, größere Verspannwege, sowie eine auf eine zu definierende Kennlinie abgestimmte Verspannungs-Steuerung und -Regelung, für einen langfristig sicheren Betrieb erforderlich.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kosteneffiziente Batterieanordnung zu schaffen, welche eine dynamische Einstellung des Verspanndrucks der Batteriezellen eines Batteriesystems oder Batteriemoduls ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
-
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Batterieanordnung, insbesondere ein Batteriemodul oder ein Batteriesystem, bereitgestellt. Die Batterieanordnung weist einen Aufnahmeraum auf, welcher durch einen Rahmen und/oder eine Wandung begrenzt ist. Des Weiteren weist die Batterieanordnung mindestens eine im Aufnahmeraum angeordnete Batteriezelle auf. In den Aufnahmeraum ist durch mindestens ein Verspannelement ein zumindest in eine Raumrichtung gerichteter Verspanndruck einbringbar, wobei das mindestens eine Verspannelement einen Hohlraum zum Aufnehmen eines Fluids aufweist, durch welches der Verspanndruck einstellbar ist. Erfindungsgemäß weist das mindestens eine Verspannelement einen Einlass und einen Auslass auf, welche in dem Hohlraum münden.
-
Die bisher bekannten Verspannsysteme, welche innerhalb des Batteriesystems eigenständig funktionieren, benötigen eine hydraulische oder eine pneumatische Versorgung. Eine derartige Versorgung ist in den üblichen Personenkraftwagen nicht vorhanden und muss zusätzlich bereitgestellt werden. Die erfindungsgemäße Batterieanordnung ermöglicht durch den Einlass und den Auslass eine parallele Anbindung des Verspannelements an einen bestehenden Kreislauf. Beispielsweise kann das Verspannelement mit einem bestehenden Kühlmittelkreis oder einem bestehenden Kältemittelkreis des Fahrzeugs verbunden werden, um einen Verspanndruck auf die mindestens eine Batteriezelle aufzubauen. Hierdurch ist eine höhere Funktionsintegration im Gesamtsystem mit weniger Bauteilen und weniger aneinander reibenden Teilen möglich.
-
Die Batteriezellen sind vorzugsweise als wiederaufladbare Batteriezellen ausgestaltet, welche in Form von mindestens einem Batteriemodul und einem Batteriesystem zusammengesetzt sind. Dabei können die Batteriezellen als Akkumulatoren oder Sekundärelemente ausgestaltet sein..
-
Die Batterieanordnung und das Verspannelement können mit beliebigen Kältemitteln, wie beispielsweise R744 oder R12354yf, betrieben werden, um den Verspanndruck aufzubauen und dynamisch zu steuern. Insbesondere können auf einem hohen Druckniveau betriebene Kältemittel verwendet werden, um neuen Verspannanforderungen der Batteriezellen mit höheren Verspanndrücken zu genügen.
-
Durch die verwendete Batterieanordnung kann weiterhin eine Energieeinsparung realisiert werden, da der erforderliche Verspanndruck bereits in dem Kältemittelkreis vorliegt und zusätzlich zum Kältemittelverdichter keine weitere energieaufwendige Apparatur erforderlich ist
-
Das Kältemittel kann zwischen den minimalen und maximalen Systemdrücken einer fahrzeugseitigen Klimaanlage zirkulieren und das Verspannelement mit einem dynamisch einstellbaren Druck bzw. Verspanndruck beaufschlagen, wenn das Fluid als ein Kältemittel ausgestaltet ist. Bevorzugterweise sind der Einlass des Verspannelements über eine Einlassleitung mit einer Hochdruckleitung eines Kältemittelkreises und der Auslass des Verspannelements über eine Auslassleitung mit einer Niederdruckleitung des Kältemittelkreises fluidleitend verbindbar.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind der Einlass des Verspannelements über die Einlassleitung mit der in einem Expansionsventil des Kältemittelkreises mündenden Hochdruckleitung und der Auslass des Verspannelements über die Auslassleitung mit der aus dem Expansionsventil austretenden Niederdruckleitung des Kältemittelkreises verbindbar, wobei die Einlassleitung ein Einlassventil und die Auslassleitung ein Auslassventil aufweist. Durch das Auslassventil und das Einlassventil kann der Verspanndruck, welchen das mindestens eine Verspannelement erzeugt, präzise gesteuert werden.
-
Vorzugsweise kann das Verspannelement der Batterieanordnung parallel zum Expansionsventil des Kältemittelkreises betrieben werden. Das mindestens eine Verspannelement ist somit in den Kältemittelkreis integriert. Insbesondere kann das mindestens eine Verspannelement zwischen einem Punkt höchsten Systemdrucks und einem Punkt niedrigsten Systemdrucks in das Kältemittelsystem integriert sein und beispielsweise parallel zum Expansionsventil bzw. als eine Bypassleitung zum Expansionsventil fluidleitend gekoppelt sein.
-
Der in zumindest eine Raumrichtung gerichtete Verspanndruck kann besonders präzise und dynamisch eingestellt werden, wenn das Einlassventil und das Auslassventil zum Einstellen des Verspanndrucks basierend auf Ausgangsgrößen eines Batterie-Management-Systems und/oder basierend auf einer Kennlinie durch eine Steuereinheit regelbar sind. Hierdurch kann die Regelung und die Steuerung des Auslassventils und des Einlassventils in ein bestehendes Batterie-Management-System des Fahrzeugs oder in eine separate Steuereinheit implementiert werden.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Verspanndruck durch mindestens einen Drucksensor und/oder durch mindestens eine Druckmessfolie messbar.
-
Die Druckmessfolie ist zwischen zwei Batteriezellen oder zwischen einer randseitig angeordneten Batteriezelle und der Wandung des Aufnahmeraums anordenbar. Der mindestens eine Drucksensor ist an der Einlassleitung, der Auslassleitung oder innerhalb des Hohlraumes des Verspannelements anordenbar. Hierdurch kann der Ist-Wert des Verspanndrucks ermittelt werden, um die Regelung des Verspannsystems bzw. des Verspannelements umzusetzen.
-
Nach einer weiteren Ausführungsform ist der zumindest in eine Raumrichtung gerichtete Verspanndruck durch die Steuereinheit situationsabhängig einstellbar. Durch diese Maßnahme kann eine dynamische Steuerung des Verspanndrucks basierend auf einer Ansteuerung des Einlassventils und/oder des Auslassventils des Verspannelements realisiert werden. Dabei kann die Steuereinheit die jeweiligen Öffnungsgrade des Einlassventils und/oder des Auslassventils einstellen, um einen für den Verspanndruck notwendigen Volumenstrom des Fluids durch das mindestens eine Verspannelement zu realisieren.
-
Der zumindest in eine Raumrichtung gerichtete Verspanndruck, welcher tatsächlich anliegt, kann in der Batterieanordnung durch einen Drucksensor gemessen werden. Beispielsweise kann der Drucksensor im Verspannelement positioniert sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Druckmessfolie zum Messen des Verspanndrucks zwischen mindestens zwei Batteriezellen oder zwischen einer Batteriezelle und einer Wandung des Aufnahmeraums angeordnet werden.
-
Das mindestens eine Verspannelement ist vorzugsweise durch das Fluid durchströmbar. Insbesondere ist das mindestens eine Verspannelement in eine Richtung durch das Fluid durchströmbar.
-
Der zumindest in eine Raumrichtung gerichtete Verspanndruck kann besonders präzise gesteuert werden, wenn dieser direkt oder indirekt durch das mindestens eine Verspannelement in den Aufnahmeraum einbringbar ist. Bevorzugterweise ist durch den Verspanndruck die mindestens eine Batteriezelle zwischen der Wandung und dem mindestens einen Verspannelement und/oder zwischen mindestens zwei Verspannelementen verpressbar.
-
Die mindestens eine Batteriezelle kann somit einseitig zwischen einer Wandung und einem Verspannelement oder beidseitig von zwei Verspannelementen mit einem Verspanndruck beaufschlagt werden.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist in den Aufnahmeraum durch das mindestens eine Verspannelement der zumindest in eine Raumrichtung gerichtete Verspanndruck indirekt über eine Kraftübertragungseinheit einbringbar. Die Kraftübertragungseinheit ermöglicht eine mechanische Übersetzung des abhängig von dem verwendeten Fluid möglichen Verspanndrucks und eines resultierenden Verspanndrucks, welcher auf die mindestens eine Batteriezelle im Aufnahmeraum wirkt. Hierdurch können unterschiedliche Fluide bzw. Kältemittel, wie beispielsweise R134a, R1234yf, R744, für den Betrieb der Batterieanordnung eingesetzt werden. Die für die Batteriezellen erforderlichen Verspanndrücke können durch den Einsatz der Kraftübertragungseinheit von den Systemdrücken des Kältemittels angepasst werden.
-
Die mechanische Übersetzung bzw. Übertragung zwischen dem Verspannelement und den Batteriezellen kann technisch besonders einfach umgesetzt werden, wenn die Kraftübertragungseinheit als eine Kraftübertragungsplatte ausgestaltet ist. Die Kraftübertragungsplatte weist eine Aufnahmefläche zum Aufnehmen des von dem Verspannelement erzeugten initialen Verspanndrucks und eine Abgabefläche zum Beaufschlagen des Aufnahmeraums und/oder der mindestens einen Batteriezelle mit dem Verspanndruck auf. Hierdurch kann eine konstruktive Lösung bereitgestellt werden, bei welcher der lineare Zusammenhang zwischen dem Druck bzw. Verspanndruck und der Fläche, auf welche der Verspanndruck wirkt, ausgenutzt wird. Somit ist basierend auf einem Flächenverhältnis zwischen der Aufnahmefläche und der Abgabefläche eine Verringerung oder eine Erhöhung des auf die Batteriezellen wirkenden Verspanndrucks möglich.
-
Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Aufnahmefläche gegenüber der Abgabefläche gleich, kleiner oder größer ausgestaltet. Hierdurch kann eine Steuerung der mechanischen Übertragung bzw. Übersetzung zwischen dem Verspannelement und den Batteriezellen realisiert werden. Insbesondere leitet die Kraftübertragungseinheit den durch das Verspannelement erzeugbaren initialen Verspanndruck unverändert, verstärkt oder abgeschwächt in den Aufnahmeraum und/oder auf die mindestens eine Batteriezelle weiter.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug, insbesondere ein durch elektrische Energie antreibbares Fahrzeug, bereitgestellt. Das Fahrzeug weist eine erfindungsgemäße Batterieanordnung auf, welche mit einem fahrzeugseitigen Kältemittelkreis verbindbar ist.
-
Durch die Batterieanordnung kann auf Basis der im Fahrzeug vorhandenen Komponenten eine Regelung des Verspanndrucks auf Pouch- oder prismatische Zellverbände umgesetzt werden. Die Verwendung vorhandener Komponenten resultiert in einer Kosteneinsparung, wobei die Batterieanordnung zur Regelung des Verspanndrucks zu einer Erhöhung der Lebensdauer der Batteriezellen führt.
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein schematisches Druck-Enthalpie-Diagramm zum Veranschaulichen der Wirkungsweise eines Verspannelements,
- 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung gemäß einer Ausführungsform,
- 3 ein Ablaufdiagramm zum Veranschaulichen der Steuerung der Batterieanordnung durch eine Steuereinheit,
- 4a - 4c Schnittdarstellungen der erfindungsgemäßen Batterieanordnung gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen, und
- 5 eine Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung.
-
In den Figuren weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselben Bezugsziffern auf.
-
In der 1 ist ein schematisches Druck-Enthalpie-Diagramm zum Veranschaulichen der Wirkungsweise eines Verspannelements 20 einer Batterieanordnung 10 dargestellt. Die Batterieanordnung 10 ist beispielhaft als eine fahrzeugseitige Batterieanordnung 10 ausgestaltet und ist in einem, in 5 gezeigten, Fahrzeug 100 verbaut.
-
Das Druck-Enthalpie-Diagramm illustriert die Funktionsweise eines als Klimaanlage ausgestalteten Kältemittelkreises 30, welcher in 2 veranschaulicht ist, und die fluidleitende Anbindung des Verspannungselements 20 der Batterieanordnung 10. Es werden ein Systemdruck p und eine spezifische Enthalpie h dargestellt. Der Systemdruck p ist logarithmisch auf der Y-Achse des Diagramms aufgetragen.
-
Ein Fluid, welches beispielhaft als ein Kältemittel ausgestaltet ist, wird durch einen Kompressor bzw. Verdichter 31 bewegt und verdichtet. Das Kältemittel kann beispielsweise als R744 bzw. CO2 ausgestaltet sein. Der Verdichter befördert das Kältemittel auf ein höheres Druck- und Temperaturniveau (Schritt 1 zu 2), dort wird dem Kältemittel in einem Verflüssiger bzw. Gaskühler 32 Energie entzogen (Schritt 2 zu 3).
-
Das Kältemittel expandiert anschließend über ein elektronisch und/oder thermisch gesteuertes Expansionsventil 33 (Schritt 3 zu 4) auf ein niedriges Druck- und Temperaturniveau.
-
Über einen Verdampfer 34 kann das Kältemittel Energie in Form von Wärme aufnehmen, wodurch die gewünschte Kälteleistung des Kältemittelkreises 30 definiert wird. Das Kältemittel zirkuliert somit zwischen einem minimalen Systemdruck p_min und einem maximalen Systemdruck p_max.
-
Die Batterieanordnung 10 und insbesondere das Verspannelement 20 der Batterieanordnung 10 werden parallel zum Expansionsventil 33 in den Kältemittelkreis 30 integriert.
-
Ein Einlass 21 des Verspannelements 20 ist über eine Einlassleitung 22 mit einer in einem Expansionsventil 33 des Kältemittelkreises 30 mündenden Hochdruckleitung 35 verbunden. Hierzu wird zwischen den Anbindungspunkten 3a (p_max) und 4a (p_min), beispielsweise mittels T-Stücken, eine parallele Fluidverbindung hergestellt.
-
Ein Auslass 23 des Verspannelements 20 ist über eine Auslassleitung 24 mit einer aus dem Expansionsventil 33 austretenden Niederdruckleitung 36 des Kältemittelkreises 30 verbunden.
-
Die Einlassleitung 22 weist ein Einlassventil 25 und die Auslassleitung 24 weist ein Auslassventil 26 auf. Durch das Einlassventil 25 und das Auslassventil 26 kann ein Volumenstrom des Kältemittels durch das Verspannelement 20 unterbrochen oder geregelt werden. Hierdurch kann ein durch das Verspannelement 20 erzeugter Verspanndruck p_VE eingeregelt werden. Die Fluidverbindung dient der Druckregelung des Verspanndrucks p_VE und beeinträchtigt nicht die Anlageneffizienz.
-
In der 2 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung 10 gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Insbesondere werden die Komponenten der Batterieanordnung 10 und die Anbindung der Batterieanordnung 10 an den in 1 beschriebenen Kältemittelkreis 30 illustriert.
-
Die Batterieanordnung 10 ist beispielhaft als ein Batteriemodul ausgestaltet und kann mehrere Verspannelemente 20 aufweisen. Der Einfachheit halber ist nur ein Verspannelement 20 gezeigt. Die Batterieanordnung 10 weist einen Aufnahmeraum 11 auf. Der Aufnahmeraum 11 wird durch einen Rahmen oder eine Wandung 12 zumindest bereichsweise begrenzt.
-
In dem Aufnahmeraum 11 sind mehrere Batteriezellen 13 angeordnet. Weiterhin ist ein Verspannelement 20 vorgesehen, welches dazu eingerichtet ist, einen Verspanndruck p_VE in den Aufnahmeraum 11 einzubringen. Dabei werden die Batteriezellen 13 zwischen der Wandung 12 des Aufnahmeraums 11 und dem Verspannelement 20 zusammengepresst.
-
Hierfür weist das mindestens eine Verspannelement 20 einen Hohlraum 27 zum Aufnehmen eines Fluids bzw. des Kältemittels auf, durch welches der Verspanndruck p_VE einstellbar ist. Das Verspannelement 20 kann in die Wandung 12 oder in den Aufnahmeraum 11 integriert sein.
-
Zum Ausbilden des Verspanndrucks p_VE kann das Verspannelement 20 als eine elastische Tasche bzw. elastisches Kissen oder als eine Kolben-Zylinder-Einheit mit einem variierbaren Volumen ausgestaltet sein. Der Hohlraum 27 ist dabei durch das Kältemittel in seinem Volumen veränderbar.
-
Der Einlass 21 und der Auslass 23 münden in dem Hohlraum 27 des Verspannelements 20. Das Kältemittel kann durch den Hohlraum 27 hindurch strömen.
-
Der Einlass (21) und/oder der Auslass (23) können zusätzlich mit zwei weiteren, nicht dargestellten Ventilen ausgestattet sein, um eine Rückströmung des Fluides aus der Auslassleitung (24) in den Hohlraum (27) bzw. aus dem Hohlraum (27) in die Einlassleitung (22) zu vermeiden. Derartige Ventile können beispielsweise passiv in Form von Rückschlagventilen oder Lamellenventilen ausgeführt sein. Hierdurch wird ein schnelleres Regelverhalten ermöglicht. Gleichzeitig werden Effizienzeinbußen des Kältemittelkreises 30 vermieden.
-
Die 3 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Veranschaulichen einer Steuerung der Batterieanordnung 10 durch eine Steuereinheit 40.
-
Die Kälteanlage bzw. der Kältemittelkreis 30 und die Batterieanordnung 10 sind über eine zusätzliche oder in bereits existierende Steuergeräte integrierte Steuereinheit 40 verbunden.
-
In dieser Steuereinheit 40 ist ein Soll-Verhalten hinsichtlich des Verspanndrucks p_VE im Verspannelement 20 in Abhängigkeit von batterieelektrischen Größen hinterlegt. Dies kann mit Hilfe einer in der Steuereinheit 40 hinterlegten Kennlinie erfolgen. Beispielsweise kann der Solldruck p_Soll bzw. der Verspanndruck p_VE in Abhängigkeit von einem Ladezustand SOC der Batteriezellen 13 eingestellt werden. Der Ist-Druck bzw. der tatsächlich ausgeübte Verspanndruck p-VE kann durch eine Druckmessfolie 70 und/oder durch einen Drucksensor 71 gemessen werden. Die Druckmessfolie 70 kann zwischen den Batteriezellen 13 oder zwischen einer randseitigen Batteriezelle 13 und der Wandung 12 des Aufnahmeraums 11 angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Drucksensor 71 im Fluidraum bzw. im Hohlraum 27 des Verspannelements 20 positioniert sein.
-
Des Weiteren können von einem Batterie-Management-System 50 weitere Parameter der Batteriezellen 13 durch die Steuereinheit 40 empfangen werden. Beispielsweise kann eine Spannung, ein Strom, eine Temperatur, eine Alterung und dergleichen als Eingangsgröße der Steuereinheit 40 dienen. Der Ist-Druck kann in Form von Messdaten als eine weitere Eingangsgröße durch das Batterie-Management-System 50 oder direkt von der Steuereinheit 40 empfangen werden.
-
Der gegenwärtige Verspanndruck p_VE kann durch den Druckmesser bzw. Drucksensor 71 im Hohlraum 27 des Verspannelements 20 ermittelt und als Eingangsgröße der Steuereinheit 40 verwendet werden. Der Drucksensor 71 kann vorzugsweise als ein digitales Manometer ausgestaltet sein, welches digitale Spannungswerte in Abhängigkeit vom anliegenden Druck p_VE ausgibt.
-
In Abhängigkeit von den empfangenen Zustandsgrößen der Batteriezellen 13 und des Verspannelements 20 wird eine Stellung des Einlassventils 25 und des Auslassventils 26 eingestellt bzw. geregelt. Insbesondere wird die Stellung des Einlassventils 25 und des Auslassventils 26 derart geregelt, dass sich in jedem Zustand ein optimaler Verspanndruck p_VE einstellt. Insbesondere kann durch einen Regelalgorithmus der Soll-Druck p_Soll aus der Kennlinie, in Abhängigkeit von Ladezustand der Batterie SOC (state of charge), einem Batteriezustand SOH (state of health) und dergleichen ermittelt und mit dem Ist-Druck p_VE des Drucksensors 71 oder der Druckmessfolie 70 abgeglichen werden. Basierend auf diesem Abgleich wird das Einlassventil 25 und das Auslassventil 26 angesteuert.
-
Die 4a, 4b und 4c zeigen Schnittdarstellungen der erfindungsgemäßen Batterieanordnung 10 gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen. Unterschiedliche Kältemittel, wie beispielsweise R134a, R1234yf oder R744, weisen unterschiedliche Systemdrücke für eine ordnungsgemäße Funktionsweise auf. Somit können Fälle eintreten, bei denen die erforderlichen Solldrücke p_Soll außerhalb der Systemdrücke p_min und p_max liegen.
-
Der in den Aufnahmeraum durch das mindestens eine Verspannelement 20 zumindest in eine Raumrichtung gerichtete Verspanndruck p_VE ist indirekt über eine Kraftübertragungseinheit 60 einbringbar bzw. auf die Batteriezellen 13 ausübbar.
-
Die Kraftübertragungseinheit 60 ist als eine Kraftübertragungsplatte ausgestaltet. Die Kraftübertragungsplatte 60 weist eine Aufnahmefläche 61 zum Aufnehmen des von dem Verspannelement 20 erzeugten initialen Verspanndrucks pjnitial und eine Abgabefläche 62 zum Beaufschlagen des Aufnahmeraums 11 und/oder der mindestens einen Batteriezelle 13 mit dem Verspanndruck p_VE auf.
-
In der 4a ist eine Kraftübertragungseinheit 60 dargestellt, welche den initialen Verspanndruck pjnitial ohne eine mechanische Übersetzung auf die Batteriezellen 13 überträgt. In der 4b ist die Aufnahmefläche 61 größer als die Abgabefläche 62 ausgestaltet, sodass der Verspanndruck p_VE der Batteriezellen 13 gegenüber dem initial von dem Verspannelement 20 erzeugten Verspanndruck p_initial erhöht wird. Insbesondere kann hierdurch der Verspanndruck p_VE über den maximalen Systemdruck p_max hinaus erhöht werden.
-
Die 4c zeigt eine Kraftübertragungseinheit 60, bei welcher die Aufnahmefläche 61 kleiner als die Abgabefläche 62, um den Verspanndruck p_VE der Batteriezellen 13 gegenüber dem initial von dem Verspannelement 20 erzeugten Verspanndruck p_initial zu verringern. Durch diese Maßnahme kann der Verspanndruck p_VE unter den minimalen Systemdruck p_min reduziert werden.
-
Die 5 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 100 mit einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung 10. Die Batterieanordnung 10 ist vorzugsweise mit einem Kältemittelkreis 30 des Fahrzeugs 100 derart gekoppelt, dass das mindestens eine Verspannelement 20 durch das Kältemittel des Kältemittelkreises 30 einen dynamisch einstellbaren Verspanndruck p_VE aufweist. Die Batterieanordnung 10 ist als eine HV-Traktionsbatterie ausgestaltet und ist zwischen den Achsen des Fahrzeugs 100 angeordnet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Fahrzeug
- 10
- Batterieanordnung
- 11
- Aufnahmeraum
- 12
- Wandung / Rahmen
- 13
- Batteriezelle
- 20
- Verspannelement
- 21
- Einlass
- 22
- Einlassleitung
- 23
- Auslass
- 24
- Auslassleitung
- 25
- Einlassventil
- 26
- Auslassventil
- 27
- Hohlraum
- 30
- Kältemittelkreis
- 31
- Verdichter
- 32
- Verflüssiger / Gaskühler
- 33
- Expansionsventil
- 34
- Verdampfer
- 35
- Hochdruckleitung
- 36
- Niederdruckleitung
- 40
- Steuereinheit
- 50
- Batterie-Management-System
- 60
- Kraftübertragungseinheit / Kraftübertragungsplatte
- 61
- Aufnahmefläche
- 62
- Abgabefläche
- 70
- Drucksensor
- 71
- Druckmessfolie
- p_initial
- initialer Verspanndruck
- p_VE
- Verspanndruck / Ist-Druck
- p_Soll
- Solldruck
- p_min
- minimaler Systemdruck
- p_max
- maximaler Systemdruck
- SOC
- Ladezustand der Batteriezellen / state of charge
- SOH
- Batteriezustand / state of health
