DE102022133176A1

DE102022133176A1 - Energiespeichervorrichtung und Kraftfahrzeug mit einer solchen Energiespeichervorrichtung

Info

Publication number: DE102022133176A1
Application number: DE102022133176.8A
Authority: DE
Inventors: Ingo Lehmann; Frederic DUMSER
Original assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2022-12-13
Filing date: 2022-12-13
Publication date: 2023-11-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energiespeichervorrichtung (3) zur Speicherung von Energie, mit mindestens einem Energiespeichermodul (5), das eingerichtet ist, um Energie zu speichern, wobei die Energiespeichervorrichtung (3) außerdem mindestens ein Wärmespeichermaterial (7) in thermischem Kontakt mit dem mindestens einen Energiespeichermodul (5) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Energiespeichervorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Energiespeichervorrichtung.
Energiespeichervorrichtungen, insbesondere solche, die eingerichtet sind zur Speicherung elektrischer Energie, wie beispielsweise Li-Ionen-Batterien, insbesondere Sekundärbatterien oder Akkumulatoren, sind in der Lage, Energie mit hoher Energiedichte zu speichern. Sowohl beim Laden als auch beim Entladen eines solchen Energiespeichers entstehen Verluste, die in Form von Wärme dissipiert werden. In bestimmten Betriebssituationen ist es nötig, die Wärme kontinuierlich abzuführen; es treten aber auch Betriebssituationen auf, in denen es zumindest vorteilhaft ist, dem Energiespeicher Wärme zuzuführen, da der Energiespeicher typischerweise nur innerhalb eines bestimmten Temperaturfensters effizient betrieben werden kann. Bei einem elektrischen Energiespeicher nimmt beispielsweise ein maximaler Strom sowohl oberhalb einer bestimmten oberen Temperaturgrenze als auch unterhalb einer bestimmten unteren Temperaturgrenze ab, wobei die untere Temperaturgrenze und die obere Temperaturgrenze das Temperaturfenster definieren, innerhalb dessen der Energiespeicher effizient betrieben werden kann. Ein effizienter Betrieb eines solchen Energiespeichers erfordert daher ein aufwändiges Thermomanagement, welches in der Regel durch eine komplexe, gesteuerte Temperierung mit einem flüssigen Wärmeübertragermedium, beispielsweise einem Wasser-Glykol-Gemisch, verwirklicht wird. Wird eine bestimmte obere Gefährdungs-Temperaturgrenze überschritten, kann der Energiespeicher thermisch havarieren, wobei insbesondere bei einem elektrochemischen Energiespeicher brennbare Gase freigesetzt werden können, die gegebenenfalls selbst oder deren Reaktionsprodukte giftig sein können. Somit stellt ein solcher Fall nicht nur aufgrund der hohen Brandlast des Energiespeichers, sondern auch aufgrund der freigesetzten Stoffe eine erhebliche Gefahr für Leib und Leben beteiligter Personen dar. Um diese Gefahr zu vermindern, kann der Energiespeicher zumindest bereichsweise in thermischem Kontakt mit einem Löschmittel, insbesondere einem Blähglasgranulat, angeordnet sein, welches einen entstehenden Brand ersticken und den Energiespeicher einkapseln kann. Allerdings ist ein solches Löschmittel weder in der Lage, das komplexe Thermomanagement zu unterstützen, noch eine Havarie bereits in der Entstehung zu verhindern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Energiespeichervorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Energiespeichervorrichtung zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest reduziert, vorzugsweise vermieden sind.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten bevorzugten Ausführungsformen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Energiespeichervorrichtung zur - insbesondere elektrochemischen - Speicherung von Energie geschaffen wird, die mindestens ein Energiespeichermodul aufweist, das eingerichtet ist, um Energie zu speichern, wobei die Energiespeichervorrichtung außerdem mindestens ein Wärmespeichermaterial in thermischem Kontakt mit dem mindestens einen Energiespeichermodul aufweist. In vorteilhafter Weise erhöht das mindestens eine Wärmespeichermaterial die Wärmekapazität der Energiespeichervorrichtung, sodass Temperaturschwankungen im Betrieb ausgeglichen oder gedämpft werden. Dies wiederum vereinfacht das Thermomanagement, welches somit entsprechend kleiner, weniger komplex und nicht zuletzt kostengünstiger ausfallen kann. Im Falle einer drohenden Havarie aber auch eines externen Brandes kann das Wärmespeichermaterial aufgrund seiner hohen Wärmekapazität eine erhebliche Wärmemenge aufnehmen und so die Havarie oder ein Übergreifen des externen Brandes auf den Energiespeicher zeitlich hinauszögern oder sogar verhindern. Somit wird zumindest Zeit gewonnen, um beteiligte Personen in Sicherheit zu bringen, oder die Havarie oder der Übergriff des externen Brandes können vorteilhaft ganz vermieden werden. Gegebenenfalls kann so auch eine endgültige Zerstörung des Energiespeichers vermieden werden, wobei das Wärmespeichermaterial im Anschluss an das thermische Ereignis insbesondere ohne weiteres die aufgenommene Wärme wieder abgeben und insbesondere in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehren kann. Insbesondere kann vorteilhaft auch eine Freisetzung gefährlicher Stoffe wie Kohlenmonoxid, Flusssäure oder Wasserstoff, und damit verbundene Personen- und/oder Umweltschäden vermieden werden. Im Ergebnis wird durch den Einsatz des Wärmespeichermaterials zum einen der Betrieb des Energiespeichers vereinfacht, zum anderen auch dessen Betriebssicherheit erhöht.
Unter einem Wärmespeichermaterial wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein Material verstanden, welches - reversibel - Wärme aufnehmen, Wärme halten und Wärme abgeben kann. Insbesondere kann das Wärmespeichermaterial in einem ersten Zustand Wärme aufnehmen, insbesondere wenn die Wärme oberhalb einer bestimmten Wärmeeinspeichertemperatur an dem Wärmespeichermaterial zur Verfügung steht. Insbesondere kann das Wärmespeichermaterial in einen zweiten Zustand Wärme abgeben, insbesondere auf ein Auslöseereignis oder einen äußeren Reiz hin. Insbesondere kann das Wärmespeichermaterial in einem dritten Zustand Wärme halten, insbesondere wenn keine Wärme oberhalb der bestimmten Wärmeeinspeichertemperatur an dem Wärmespeichermaterial zur Verfügung steht und/oder das Wärmespeichermaterial gesättigt ist, wobei außerdem kein Auslöseereignis oder äußerer Reiz vorliegt, das oder der die Wärmeabgabe initiiert. In einer Ausführungsform gibt das Wärmespeichermaterial die gespeicherte Wärme oder zumindest einen überwiegenden Teil der gespeicherten Wärme nur auf das Auslöseereignis oder den äußeren Reiz hin ab, unabhängig von einer momentanen Umgebungstemperatur des Wärmespeichermaterials und insbesondere unabhängig von einer Temperaturdifferenz zwischen eine Temperatur des Wärmespeichermaterials und der Umgebungstemperatur.
Dass das mindestens eine Wärmespeichermaterial in thermischem Kontakt mit dem Energiespeichermodul ist, insbesondere in thermischem Kontakt mit dem Energiespeichermodul angeordnet ist, bedeutet insbesondere, dass das Wärmespeichermaterial einerseits und das Energiespeichermodul andererseits derart relativ zueinander angeordnet oder miteinander wirkverbunden sind, dass Wärme zwischen dem Energiespeichermodul und dem Wärmespeichermaterial ausgetauscht werden kann.
In einer Ausführungsform weist die Energiespeichervorrichtung eine Mehrzahl insbesondere verschiedener Wärmespeichermaterialien als das mindestens eine Wärmespeichermaterial auf.
In einer Ausführungsform ist die Energiespeichervorrichtung als Batterie, insbesondere als Sekundärbatterie oder Akkumulator, ausgebildet.
In einer Ausführungsform weist die Energiespeichervorrichtung eine Mehrzahl an Energiespeichermodulen auf.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Energiespeichervorrichtung mindestens einen in thermischem Kontakt mit dem mindestens einen Energiespeichermodul angeordneten Aufnahmebereich aufweist, wobei das mindestens eine Wärmespeichermaterial in dem mindestens einen Aufnahmebereich angeordnet ist. Vorteilhaft ist dabei das Wärmespeichermaterial in definierter Weise in dem in thermischem Kontakt mit dem Energiespeichermodul stehenden Aufnahmebereich angeordnet und damit zugleich selbst in thermischem Kontakt mit dem Energiespeichermodul.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das mindestens eine Wärmespeichermaterial ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einem Latentwärmespeichermaterial, einem Sorptionswärmespeichermaterial und einem reaktiven oder chemischen Wärmespeichermaterial. Insbesondere diese Wärmespeichermaterialien sind besonders geeignet, um das Thermomanagement der Energiespeichervorrichtung zu unterstützen und nach Möglichkeit eine thermische Havarie hinauszuzögern oder zu vermeiden.
Unter einem Latentwärmespeichermaterial wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein Wärmespeichermaterial verstanden, welches bei einem Einspeicherungs- oder Freisetzungsvorgang von Wärme einen Phasenübergang durchläuft, insbesondere seinen Aggregatzustand ändert, insbesondere jedoch seine Temperatur nicht oder nur unwesentlich ändert. Die in das Wärmespeichermaterial eingespeicherte Wärme wird dabei für den Phasenübergang von einer ersten Phase zu einer zweiten Phase, insbesondere zur Änderung des Aggregatzustands von einem ersten Aggregatzustand zu einem zweiten Aggregatzustand, beispielsweise von fest zu flüssig, verwendet, wobei beim Ausspeichern oder Freisetzen von Wärme aus dem Wärmespeichermaterial Wärme aus dem Phasenübergang von der zweiten Phase zu der ersten Phase, insbesondere von dem zweiten Aggregatzustand zurück in den ersten Aggregatzustand, beispielsweise von flüssig nach fest, gewonnen wird. Als Auslöseereignis oder äußerer Reiz für das Freisetzen von Wärme kann dabei beispielsweise das Induzieren einer insbesondere lokalen Störung, insbesondere mittels einer Druckwelle, insbesondere Schallwelle, oder eine insbesondere lokale Erschütterung genutzt werden.
Als Latentwärmespeichermaterialien werden demnach insbesondere Phasenwechselmaterialien verwendet. Diese weisen insbesondere eine sehr hohe Energiedichte auf. Insbesondere führt die hohe Energiedichte dazu, dass das Wärmespeichermaterial insgesamt bei einer gegebenen Wärmespeicherkapazität ein vergleichsweise kleines Volumen und eine geringe Masse aufweisen kann, was insbesondere bei Kraftfahrzeuganwendungen zu Gewichts- und damit auch Kraftstoffeinsparungen führt. Außerdem kann die Energiespeichervorrichtung insgesamt bauraumsparend ausgelegt sein. Als Latentwärmespeichermaterialien kommen insbesondere anorganische Materialien, wie beispielsweise Salzhydrate, oder organische Materialien, wie beispielsweise Paraffine, infrage.
Unter einem sorptiven Wärmespeichermaterial wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein Wärmespeichermaterial verstanden, welches Wärme in Form von Sorptionsenergie speichern kann. Beispielsweise können hierzu Lösungen von wenigstens einem ersten Stoff als Gelöstes in wenigstens einem zweiten Stoff als Lösemittel verwendet werden, deren Konzentration beim Ein- und Ausspeichern von Wärme geändert wird. Weiterhin kann ein Adsorptionsspeicher als sorptiver Wärmespeicher verwendet werden, bei welchem Wärme in Form von Oberflächenadsorptionsenergie gespeichert wird. Ein Beispiel für ein solches System ist Wasser, welches in einem Zeolithen adsorbiert wird, wobei Adsorptionswärme frei wird. Das Wasser kann aus dem Zeolithen ausgetrieben werden, indem diesem Wärme zugeführt wird. Auch Absorption kommt als Mechanismus infrage. Als Auslöseereignis oder äußerer Reiz kann insbesondere die Schaffung einer strömungstechnischen Verbindung zwischen einem den ersten Stoff aufweisenden ersten Raum und einem den zweiten Stoff aufweisenden, typischerweise unter Unterdruck stehenden zweiten Raum verwendet werden.
Unter einem reaktiven Wärmespeichermaterial oder einem chemischen Wärmespeichermaterial wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein Wärmespeichermaterial verstanden, bei welchem Wärme mittels einer reversiblen chemischen Reaktion wahlweise gespeichert und freigesetzt werden kann. Dabei kann die chemische Reaktion beim Einspeichern von Wärme in den Wärmespeicher in einer ersten Richtung ablaufen, wobei die Reaktion zur Entnahme von Wärme aus dem Wärmespeicher in eine zweite, entgegengesetzte Richtung ablaufen kann. Letztlich wird beim Einspeichern also Wärme in Form von chemischer Energie gebunden. Als Auslöseereignis oder äußerer Reiz kann insbesondere das Herstellen von Bedingungen verwendet werden, unter denen die Reaktion in die zweite Richtung ablaufen kann, insbesondere das Zuführen eines Reagenz oder eine Erwärmung des Wärmespeichermaterials zur Überwindung einer Aktivierungsbarriere.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das mindestens eine Wärmespeichermaterial ein Latentwärmespeichermaterial ist, das einen Schmelzpunkt von mindestens 30 °C bis höchstens 150 °C, aufweist. Insbesondere in diesem Bereich des Schmelzpunkts ist das Latentwärmespeichermaterial geeignet für die Anwendung in einer Energiespeichervorrichtung, deren Temperaturfenster für einen effizienten Betrieb typischerweise innerhalb dieses Bereichs liegt.
Insbesondere weist das Latentwärmespeichermaterial einen Schmelzpunkt von höchstens 120 °C, insbesondere höchstens 110 °C, insbesondere höchstens 105 °C, auf.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das mindestens eine Wärmespeichermaterial ein Latentwärmespeichermaterial ist, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: Einem Paraffin, insbesondere mit einem Schmelzpunkt von 100 °C, Natriumacetat-Trihydrat, insbesondere mit einem Schmelzpunkt von 58 °C, Glaubersalz, insbesondere Natriumsulfat (Na₂SO₄) oder Natriumsulfat-Decahydrat (Na₂SO₄- 10 H₂O), insbesondere mit einem Schmelzpunkt von 32 °C, und Alaun, insbesondere ein schwefelsaures Doppelsalz mit der allgemeinen Zusammensetzung M^IM^III(SO₄)₂·12 H₂O, wobei M^I ein erstes einwertiges Kation, insbesondere ein Metallkation, insbesondere von Kalium, oder das Ammoniumion, und M^III ein zweites dreiwertiges Kation, insbesondere ein Metallkation, insbesondere von Aluminium, ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zusätzlich ein Löschmittel, insbesondere ein Blähglasgranulat, in thermischem Kontakt mit dem mindestens einen Energiespeichermodul angeordnet ist. Vorteilhaft kann durch das Löschmittel ein entstehender Brand im Fall einer thermischen Havarie gelöscht werden. Beim Einsatz eines Blähglasgranulats als dem Löschmittel kann zusätzlich das mindestens eine Energiespeichermodul, insbesondere die Energiespeichervorrichtung insgesamt, im Fall einer thermischen Havarie durch das thermisch bedingt schmelzende Blähglasgranulat eingekapselt werden. Das Austreten giftiger Gase wird durch die Einkapselung wirksam verhindert. Insbesondere kann aufgrund des Löschmittels vorteilhaft zusätzlich eine aufwändige Wasserkühlung der Energiespeichervorrichtung durch die Feuerwehr entfallen. Zusammen mit dem Wärmespeichermaterial werden durch die zusätzliche Bereitstellung des Löschmittels insgesamt zwei Rückfallebenen zur thermischen Stabilisierung und Erhöhung der Betriebssicherheit der Energiespeichervorrichtung geschaffen.
Die Löschwirkung des Löschmittels ergibt sich vorteilhaft auch bei einem Brand, der extern von der Energiespeichervorrichtung vorliegt und auf die Energiespeichervorrichtung einwirkt. Die Energiespeichervorrichtung wird dann durch das Löschmittel insbesondere vor dem Brand zumindest zeitweise geschützt und insbesondere vor einer eigenen Entflammung bewahrt.
Dass das Löschmittel in thermischem Kontakt mit dem Energiespeichermodul ist, insbesondere in thermischem Kontakt mit dem Energiespeichermodul angeordnet ist, bedeutet insbesondere, dass das Löschmittel einerseits und das Energiespeichermodul andererseits derart relativ zueinander angeordnet oder miteinander wirkverbunden sind, dass Wärme zwischen dem Energiespeichermodul und dem Löschmittel ausgetauscht werden kann.
In einer Ausführungsform ist das Löschmittel in dem mindestens einen Aufnahmebereich angeordnet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wärmespeichermaterial und das Löschmittel - insbesondere in dem mindestens einen Aufnahmebereich - miteinander vermischt, insbesondere miteinander vermischt angeordnet sind. Alternativ ist vorgesehen, dass das Wärmespeichermaterial und das Löschmittel - insbesondere in dem mindestens einen Aufnahmebereich - geschichtet angeordnet sind.
Insbesondere ist im Fall einer geschichteten Anordnung das Löschmittel unmittelbar um das mindestens eine Energiespeichermodul herum angeordnet. Insbesondere ist das Energiespeichermodul von dem Löschmittel eingefasst oder in dem Löschmittel eingebettet. Das Wärmespeichermaterial ist insbesondere außen an das Löschmittel angrenzend angeordnet, insbesondere geschüttet. Insbesondere ist demnach das mindestens eine Energiespeichermodul unmittelbar von einer ersten Schicht aus Löschmittel umgriffen, wobei die erste Schicht ihrerseits von einer zweiten Schicht aus Wärmespeichermaterial umgriffen ist.
Die Gesamtheit aus Wärmespeichermaterial und Löschmittel wird im Folgenden als Granulat bezeichnet. Ein Anteil des Wärmespeichermaterials einerseits und des Löschmittels andererseits an dem Granulat wird insbesondere in Abhängigkeit von wenigstens einem Applikationsparameter gewählt, wobei der Applikationsparameter ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: Einer Anwendung der Energiespeichervorrichtung, einem Einbauraum der Energiespeichervorrichtung, einer Masse oder einem Gewicht der Energiespeichervorrichtung, einer Brandlast der einzelnen Energiespeichermodule oder der Energiespeichervorrichtung insgesamt, und einer Anzahl der Energiespeichermodule der Energiespeichervorrichtung. Insbesondere beträgt ein Volumenanteil des Wärmespeichermaterials mindestens 80 % bis höchstens 99 % Alternativ oder zusätzlich beträgt ein Massenanteil des Wärmespeichermaterials mindestens 83 % bis höchstens 98,5 %. Der Volumenanteil oder Massenanteil des Löschmittels entspricht jeweils dem komplementären Wert zu 100 %.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Energiespeichervorrichtung eine Mehrzahl zueinander benachbart angeordneter Energiespeichermodule als das mindestens eine Energiespeichermodul aufweist, wobei der mindestens eine Aufnahmebereich zwischen zwei Energiespeichermodulen angeordnet ist. Diese Anordnung erlaubt eine besonders effektive thermische Stabilisierung und gegebenenfalls Kapselung der Energiespeichermodule.
Die Energiespeichermodule der Energiespeichervorrichtung sind insbesondere nebeneinander, hintereinander und/oder übereinander angeordnet. Ist die Energiespeichervorrichtung als elektrische Energiespeichervorrichtung ausgebildet, insbesondere zur elektrochemischen Energiespeicherung, insbesondere als Batterie, insbesondere als Sekundärbatterie oder Akkumulator, sind die Energiespeichermodule insbesondere zueinander zumindest teilweise elektrisch in Reihe geschaltet, wobei es möglich ist, dass zusätzlich Energiespeichermodule oder Gruppen von Energiespeichermodulen zueinander parallelgeschaltet sind.
Alternativ oder zusätzlich ist der mindestens eine Aufnahmebereich zwischen einem Energiespeichermodul und einer Wandung der Energiespeichervorrichtung angeordnet. Auch diese Anordnung erlaubt eine besonders effektive thermische Stabilisierung und gegebenenfalls Kapselung der Energiespeichermodule.
Insbesondere weist die Energiespeichervorrichtung eine Mehrzahl an Aufnahmebereichen auf, wobei die Aufnahmebereiche jeweils zwischen paarweise einander benachbart angeordneten Energiespeichermodulen und/oder zwischen einem Energiespeichermodul und einer Wandung der Energiespeichervorrichtung angeordnet sind. Insbesondere diese Anordnung erlaubt eine besonders effektive thermische Stabilisierung und gegebenenfalls Kapselung der Energiespeichermodule.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Energiespeichervorrichtung eingerichtet ist zur Speicherung elektrischer Energie. Insbesondere bei dieser Ausgestaltung ergeben sich in besonderer Weise die bereits zuvor beschriebenen Vorteile.
Insbesondere ist das mindestens eine Energiespeichermodul als Batteriezelle ausgebildet. Insbesondere ist die Energiespeichervorrichtung als Batterie, insbesondere als Sekundärbatterie oder Akkumulator, insbesondere mit einer Mehrzahl an Batteriezellen, ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das mindestens eine Energiespeichermodul - insbesondere vollständig - von einem Löschmittel umgeben ist. Insbesondere auf diese Weise kann das Energiespeichermodul im Fall einer thermischen Havarie effizient gelöscht und/oder eingekapselt werden.
Alternativ oder zusätzlich ist eine Anordnung einer Mehrzahl an Energiespeichermodulen - insbesondere vollständig - von dem Löschmittel umgeben. Insbesondere auf diese Weise kann die Mehrzahl an Energiespeichermodulen insgesamt im Fall einer thermischen Havarie effizient gelöscht und/oder eingekapselt werden.
Alternativ oder zusätzlich ist jedes Energiespeichermodul einer Mehrzahl an Energiespeichermodulen einzeln - insbesondere vollständig - von dem Löschmittel umgeben. Diese Ausgestaltung erlaubt eine besonders sichere Löschung und/oder Einkapselung der Energiespeichermodule sowie zugleich der Energiespeichervorrichtung insgesamt.
Alternativ oder zusätzlich ist das mindestens eine Energiespeichermodul, die Anordnung der Mehrzahl an Energiespeichermodulen und/oder jedes Energiespeichermodul einzeln - insbesondere vollständig - von einer Anordnung aus dem Löschmittel und dem Wärmespeichermaterial umgeben. Dabei ist es möglich, dass bereichsweise nur das Wärmespeichermaterial, oder bereichsweise nur das Löschmittel, und/oder bereichsweise Wärmespeichermaterial und Löschmittel - insbesondere geschichtet oder vermischt - vorgesehen ist. Vorteilhaft werden dabei die verschiedenen Eigenschaften und Wirkungen des Wärmespeichermaterials einerseits und des Löschmittels andererseits miteinander kombiniert.
In einer Ausführungsform ist das Löschmittel insbesondere ein Blähglasgranulat. Insbesondere kann als das Löschmittel Extron X3360 oder das Löschmittel Extover, jeweils in der an dem den Zeitrang des vorliegenden Schutzrechts bestimmenden Tag erhältlichen Ausgestaltung verwendet werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Energiespeichervorrichtung als stationäre Energiespeichervorrichtung ausgebildet ist. Alternativ ist vorgesehen, dass die Energiespeichervorrichtung als Energiespeichervorrichtung eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Kraftfahrzeug geschaffen wird, das eine erfindungsgemäße Energiespeichervorrichtung oder eine Energiespeichervorrichtung nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen aufweist. In Zusammenhang mit dem Kraftfahrzeug ergeben sich insbesondere die zuvor bereits in Zusammenhang mit der Energiespeichervorrichtung erläuterten Vorteile.
Das Kraftfahrzeug kann insbesondere einen Hybridantrieb oder - insbesondere rein - elektrischen Antrieb aufweisen, wobei die Energiespeichervorrichtung insbesondere als elektrische Energiespeichervorrichtung des Hybridantriebs oder des elektrischen Antriebs ausgebildet und eingerichtet sein kann.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Energiespeichervorrichtung, und
2 eine schematische Darstellung verschiedener Ausgestaltungen eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Energiespeichervorrichtung.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs 1 mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Energiespeichervorrichtung 3. Die Energiespeichervorrichtung 3 kann alternativ auch als stationäre Energiespeichervorrichtung 3 ausgebildet sein.
Die Energiespeichervorrichtung 3 weist mindestens ein Energiespeichermodul 5 auf, hier beispielhaft sechs zueinander benachbart, insbesondere nebeneinander angeordnete Energiespeichermodule 5, die eingerichtet sind, um Energie zu speichern. Außerdem weist die Energiespeichervorrichtung 3 mindestens ein Wärmespeichermaterial 7 in thermischem Kontakt mit dem mindestens einen Energiespeichermodul 5 auf.
Insbesondere weist die Energiespeichervorrichtung 3 mindestens einen in thermischem Kontakt mit dem mindestens einen Energiespeichermodul 5 angeordneten Aufnahmebereich 9 auf, wobei das mindestens eine Wärmespeichermaterial 7 in dem mindestens einen Aufnahmebereich 9 angeordnet ist.
Der Aufnahmebereich 9 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen den paarweise einander benachbarten Energiespeichermodulen 5 und jeweils zwischen einem der Energiespeichermodule 5 und einer Wandung 11 der Energiespeichervorrichtung 3 angeordnet.
Insbesondere ist die Energiespeichervorrichtung 3 eingerichtet zur - insbesondere elektrochemischen - Speicherung elektrischer Energie. Insbesondere sind die Energiespeichermodule 5 als Batteriezellen ausgebildet ist, die vorzugsweise elektrisch miteinander in Reihe geschaltet sind. Alternativ oder zusätzlich können einzelne Energiespeichermodule 5 oder Gruppen von Energiespeichermodulen 5 auch zueinander elektrisch parallelgeschaltet sein.
Das Wärmespeichermaterial 7 ist insbesondere ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Latentwärmespeichermaterial, einem Sorptionswärmespeichermaterial und einem reaktiven Wärmespeichermaterial.
Vorzugsweise ist das Wärmespeichermaterial 7 ein Latentwärmespeichermaterial, das einen Schmelzpunkt von mindestens 30 °C bis höchstens 150 °C, insbesondere höchstens 120 °C, insbesondere höchstens 110 °C, insbesondere höchstens 105 °C, aufweist.
Vorzugsweise ist das Wärmespeichermaterial 7 ein Latentwärmespeichermaterial, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: Einem Paraffin, Natriumacetat-Trihydrat, Glaubersalz, und Alaun. Die Energiespeichervorrichtung 3 kann auch eine Mehrzahl verschiedener Wärmespeichermaterialien 7, insbesondere auch eine Mehrzahl verschiedener Wärmespeichermaterialien 7 aufweisen, die voneinander getrennt an verschiedenen Stellen der Energiespeichervorrichtung 3, oder miteinander vermischt, oder in geschichteter Form vorliegen können.
2 zeigt eine schematische Darstellung verschiedener Ausgestaltungen eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Energiespeichervorrichtung 3.
Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern jeweils auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Energiespeichervorrichtung 3 weist diese zusätzlich ein Löschmittel 13 auf, das in thermischem Kontakt mit den Energiespeichermodulen 5 angeordnet ist. Insbesondere ist das Löschmittel 13 in dem Aufnahmebereich 9 angeordnet.
Vorzugsweise ist das Löschmittel 13 ein Blähglasgranulat, insbesondere Extron X3360 oder Extover, jeweils in der an dem den Zeitrang des vorliegenden Schutzrechts bestimmenden Tag erhältlichen Ausgestaltung.
Bei a) ist eine erste Ausgestaltung der Energiespeichervorrichtung 3 dargestellt, bei der das Wärmespeichermaterial 7 und das Löschmittel 13 in dem Aufnahmebereich 9 geschichtet angeordnet sind, wobei das Wärmespeichermaterial 7 und das Löschmittel 13 in einer alternierenden Abfolge um die Energiespeichermodule 5 herum angeordnet sind.
Bevorzugt ist im Fall einer geschichteten Anordnung bei einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel das Löschmittel 13 um die Energiespeichermodule 5 herum angeordnet. Insbesondere sind die Energiespeichermodule 5 jeweils von dem Löschmittel 13 eingefasst oder in dem Löschmittel 13 eingebettet. Das Wärmespeichermaterial 7 ist jeweils insbesondere außen an das Löschmittel 13 angrenzend angeordnet, insbesondere geschüttet. Insbesondere wird demnach jedes Energiespeichermodul 5 unmittelbar von einer ersten Schicht aus Löschmittel 13 umgriffen, wobei die erste Schicht ihrerseits von einer zweiten Schicht aus Wärmespeichermaterial 7 umgriffen wird.
Bei b) ist eine zweite Ausgestaltung der Energiespeichervorrichtung 3 dargestellt, bei der das Wärmespeichermaterial 7 und das Löschmittel 13 in dem Aufnahmebereich 9 miteinander vermischt angeordnet sind.
Vorzugsweise ist eines der Energiespeichermodule 5, eine Anordnung einer Mehrzahl der Energiespeichermodule 5, insbesondere alle Energiespeichermodule 5, und/oder jedes Energiespeichermodul 5 einzeln - insbesondere vollständig - von dem Löschmittel 13 und/oder einer Anordnung aus dem Löschmittel 13 und dem Wärmespeichermaterial 7 umgeben.

Claims

Energiespeichervorrichtung (3) zur Speicherung von Energie, mit mindestens einem Energiespeichermodul (5), das eingerichtet ist, um Energie zu speichern, wobei die Energiespeichervorrichtung (3) außerdem mindestens ein Wärmespeichermaterial (7) in thermischem Kontakt mit dem mindestens einen Energiespeichermodul (5) aufweist.
Energiespeichervorrichtung (3) nach Anspruch 1, mit mindestens einem in thermischem Kontakt mit dem mindestens einen Energiespeichermodul (5) angeordneten Aufnahmebereich (9), wobei das mindestens eine Wärmespeichermaterial (7) in dem mindestens einen Aufnahmebereich (9) angeordnet ist.
Energiespeichervorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Wärmespeichermaterial (7) ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einem Latentwärmespeichermaterial, einem Sorptionswärmespeichermaterial und einem reaktiven Wärmespeichermaterial.
Energiespeichervorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Wärmespeichermaterial (7) ein Latentwärmespeichermaterial ist, das einen Schmelzpunkt von mindestens 30 °C bis höchstens 150 °C, insbesondere höchstens 120 °C, insbesondere höchstens 110 °C, insbesondere höchstens 105 °C, aufweist.
Energiespeichervorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Wärmespeichermaterial (7) ein Latentwärmespeichermaterial ist, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: Einem Paraffin, Natriumacetat-Trihydrat, Glaubersalz, und Alaun.
Energiespeichervorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zusätzlich ein Löschmittel (13), insbesondere ein Blähglasgranulat, in thermischem Kontakt mit dem mindestens einen Energiespeichermodul (5) angeordnet ist, wobei das Löschmittel (13) insbesondere in dem mindestens einen Aufnahmebereich (9) angeordnet ist.
Energiespeichervorrichtung (3) nach Anspruch 6, wobei das Wärmespeichermaterial (7) und das Löschmittel (13) - miteinander vermischt oder - geschichtet angeordnet sind.
Energiespeichervorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energiespeichervorrichtung (3) eine Mehrzahl zueinander benachbart angeordneter Energiespeichermodule (5) als das mindestens eine Energiespeichermodul (5) aufweist, wobei der mindestens eine Aufnahmebereich (9) zwischen zwei Energiespeichermodulen (5) oder zwischen einem Energiespeichermodul (5) und einer Wandung (11) der Energiespeichervorrichtung (3) angeordnet ist.
Energiespeichervorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energiespeichervorrichtung (3) eingerichtet ist zur Speicherung elektrischer Energie, insbesondere als Batterie, insbesondere als Sekundärbatterie oder Akkumulator, wobei insbesondere das mindestens eine Energiespeichermodul (5) als Batteriezelle ausgebildet ist.
Energiespeichervorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Energiespeichermodul (5), eine Anordnung einer Mehrzahl an Energiespeichermodulen (5) und/oder jedes Energiespeichermodul (5) einzeln - insbesondere vollständig - von einem Löschmittel (13), insbesondere einem Blähglasgranulat, und/oder einer Anordnung aus dem Löschmittel (13) und dem Wärmespeichermaterial (7) umgeben ist.
Energiespeichervorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energiespeichervorrichtung (3) als stationäre Energiespeichervorrichtung (3) oder als Energiespeichervorrichtung (3) eines Kraftfahrzeugs (1) ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug (1), mit einer Energiespeichervorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.