DE102022203974A1

DE102022203974A1 - Accumulator arrangement, especially for a motor vehicle

Info

Publication number: DE102022203974A1
Application number: DE102022203974.2A
Authority: DE
Inventors: Kai Stühm-van Doren; Thorsten Knape; Mechthild Lübke
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2022-04-25
Filing date: 2022-04-25
Publication date: 2023-10-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Akkumulatoranordnung (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Mehrzahl elektrochemischer Zellen (12), die zu einem Zellstapel angeordnet sind, wobei der Zellstapel in Stapelrichtung (X) zwischen zwei Widerlagern (14) angeordnet ist. Der Zellstapel weist eine Anpresseinrichtung (20) zur Erzeugung einer in Stapelrichtung (X) wirkenden Anpresskraft in dem Zellstapel auf, wobei die Akkumulatoranordnung (10) zur Erzeugung der Anpresskraft mittels der Anpresseinrichtung (20) ein unter einem Fluiddruck stehendes Fluid aufweist. Die Akkumulatoranordnung (10) weist eine Fluiddrucksteuerungseinrichtung zur Steuerung des Fluiddrucks auf.The invention relates to a battery arrangement (10), in particular for a motor vehicle, with a plurality of electrochemical cells (12) which are arranged to form a cell stack, the cell stack being arranged between two abutments (14) in the stacking direction (X). The cell stack has a pressing device (20) for generating a pressing force acting in the stacking direction (X) in the cell stack, wherein the accumulator arrangement (10) has a fluid under fluid pressure for generating the pressing force by means of the pressing device (20). The accumulator arrangement (10) has a fluid pressure control device for controlling the fluid pressure.

Description

Die Erfindung betrifft eine Akkumulatoranordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Akkumulatoranordnung.The invention relates to a battery arrangement, in particular for a motor vehicle, and a method for operating such a battery arrangement.

Aus dem Stand der Technik sind Akkumulatoranordnungen für Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen eine Mehrzahl elektrochemischer Zellen zu einem Zellstapel angeordnet sind. Die Anordnung einer Mehrzahl elektrochemischer Zellen zu derartigen Zellstapeln führt zu einer Reihe konstruktiver Vorteile, beispielsweise im Hinblick auf die Kontaktierung der in derartigen Zellstapeln angeordneten Zellen. Diese kann beispielsweise mit Kontaktierungselementen, sogenannten Bus Bars, erfolgen, die jeweils eine Mehrzahl der Zellen kontaktieren und sich zu diesem Zweck insbesondere in Stapelrichtung an dem Zellstapel entlang erstrecken.Accumulator arrangements for motor vehicles are known from the prior art, in which a plurality of electrochemical cells are arranged to form a cell stack. The arrangement of a plurality of electrochemical cells in such cell stacks leads to a number of constructive advantages, for example with regard to the contacting of the cells arranged in such cell stacks. This can be done, for example, with contacting elements, so-called bus bars, which each contact a plurality of the cells and for this purpose extend along the cell stack, in particular in the stacking direction.

In der Praxis ist es jedoch so, dass die Zellen während des Betriebs Volumenänderungen unterliegen. Diese machen sich insbesondere in der Stapelrichtung bemerkbar. Dies kann insbesondere dazu führen, dass sich die Länge des Zellstapels in Stapelrichtung ändert. Problematisch kann dies beispielsweise im Hinblick auf die Verbindung der Kontaktierungselemente mit den einzelnen Zellen sein. Aufgrund der Änderung der Länge des Zellstapels stimmt die Länge des Kontaktierungselements nicht mehr mit der des Zellstapels überein. Dies führt zu mechanischen Kräften im Bereich der einzelnen Kontaktierungen. Im ungünstigsten Fall können diese Schaden nehmen.In practice, however, the cells are subject to volume changes during operation. These are particularly noticeable in the stacking direction. In particular, this can lead to the length of the cell stack changing in the stacking direction. This can be problematic, for example, with regard to the connection of the contacting elements to the individual cells. Due to the change in the length of the cell stack, the length of the contacting element no longer corresponds to that of the cell stack. This leads to mechanical forces in the area of the individual contacts. In the worst case scenario, these can be damaged.

Die Längenänderung des Zellstapels kann in gewissen Grenzen dadurch begrenzt werden, dass dieser zwischen zwei Widerlagern angeordnet wird. Dies führt jedoch dazu, dass sich aufgrund der Widerlager, die den Zellstapel daran hindern, sich in Stapelrichtung auszudehnen, hohe Drücke in den Zellen entstehen können. Diese können ebenfalls zu Beschädigungen der Zellen führen.The change in length of the cell stack can be limited within certain limits by arranging it between two abutments. However, this means that high pressures can arise in the cells due to the abutments that prevent the cell stack from expanding in the stacking direction. These can also lead to cell damage.

Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der US 2020/0161696 A1 oder EP 3 733 511 A1 sind Akkumulatoranordnungen bekannt, bei denen der Zellstapel eine Anpresseinrichtung zur Erzeugung einer in Stapelrichtung wirkenden elastischen Anpresskraft in dem Zellstapel aufweist. Dabei kann die Akkumulatoranordnung zur Erzeugung der Anpresskraft mittels der Anpresseinrichtung ein unter einem Fluiddruck stehendes Fluid aufweisen.From the prior art, for example US 2020/0161696 A1 or EP 3 733 511 A1 Accumulator arrangements are known in which the cell stack has a pressing device for generating an elastic contact force acting in the stacking direction in the cell stack. In this case, the accumulator arrangement can have a fluid under fluid pressure to generate the contact pressure by means of the contact pressure device.

Derartige Anpresseinrichtungen haben den Vorteil, dass die Stapel zwar in Stapelrichtung durch eine Anpresskraft zwischen den Widerlagern zusammengepresst werden und entsprechend unter einem gewissen Druck stehen, eine Änderung der Dicke der Zellen in Stapelrichtung wirkt sich jedoch aufgrund der Anpresseinrichtungen nicht derart stark auf die im Stapel wirkenden Drücke, insbesondere in Gestalt von in Stapelrichtung wirkenden Druckspannungen, aus, wie wenn die zu dem Zellstapel angeordneten Zellen ohne eine derartige Anpresseinrichtung zwischen den Widerlagern angeordnet und verspannt sind. Dennoch führt bei derartigen Anpresseinrichtungen, wie sie im Stand der Technik beschrieben sind, eine Zunahme der Dicken der Zellen in Stapelrichtung dazu, dass die von der Anpresseinrichtung erzeugte Anpresskraft ansteigt. Dies kann daran liegen, dass zur Erzeugung der Anpresskraft genutzte Federelemente stärker zusammengedrückt werden oder dass ein in der Anpresseinrichtung vorhandenes Fluid, das unter einem Fluiddruck steht, stärker komprimiert wird. Hierdurch steigt der Fluiddruck und damit die Anpresskraft, in die der Fluiddruck durch die Anpresseinrichtung umgewandelt wird, an.Such pressing devices have the advantage that although the stacks are pressed together in the stacking direction by a pressing force between the abutments and are accordingly under a certain pressure, a change in the thickness of the cells in the stacking direction does not have such a strong effect on the cells acting in the stack due to the pressing devices Pressures, in particular in the form of compressive stresses acting in the stacking direction, appear as if the cells arranged to form the cell stack are arranged and braced between the abutments without such a pressing device. Nevertheless, in the case of such pressing devices, as described in the prior art, an increase in the thickness of the cells in the stacking direction leads to the pressing force generated by the pressing device increasing. This may be due to the fact that spring elements used to generate the contact pressure are compressed more strongly or that a fluid present in the pressing device, which is under fluid pressure, is compressed more strongly. As a result, the fluid pressure and thus the contact force into which the fluid pressure is converted by the pressing device increases.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Akkumulatoranordnung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Akkumulatoranordnung anzugeben, bei denen die vorstehend erwähnten Nachteile nicht oder zumindest lediglich in vermindertem Umfang auftreten.The object of the present invention is therefore to provide a battery arrangement for a motor vehicle and a method for operating such a battery arrangement in which the disadvantages mentioned above do not occur or at least only occur to a reduced extent.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Akkumulatoranordnung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Merkmale der abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen.The task is solved by an accumulator arrangement and a method with the features of the independent claims. The features of the dependent claims relate to advantageous embodiments.

Die Akkumulatoranordnung weist ein Mehrzahl elektrochemischer Zellen auf. Bei den Zellen kann es sich um prismatische Zellen mit starrem Zellgehäuse oder Pouchzellen handeln. Diese sind zu einem Zellstapel angeordnet. Dabei weisen die einzelnen Zellen insbesondere eine flächige Gestalt auf, deren Haupterstreckungsrichtungen senkrecht zu der Stapelrichtung orientiert sind und deren Dickenrichtung parallel zur Stapelrichtung angeordnet ist. Entsprechend sind insbesondere die einzelnen Schichten einer jeweiligen Zelle senkrecht zur Stapelrichtung angeordnet, so dass der lonenfluss innerhalb der jeweiligen Zellen insbesondere im wesentlichen parallel Stapelrichtung orientiert ist. Die elektrochemischen Zellen können mittels eines Kontaktierungselements, das sich in Stapelrichtung an dem Zellstapel entlang erstreckt, kontaktiert sein. Bei dem Kontaktierungselement kann sich insbesondere um eine Bus Bar handeln.The accumulator arrangement has a plurality of electrochemical cells. The cells can be prismatic cells with a rigid cell housing or pouch cells. These are arranged in a cell stack. The individual cells in particular have a flat shape whose main extension directions are oriented perpendicular to the stacking direction and whose thickness direction is arranged parallel to the stacking direction. Accordingly, in particular, the individual layers of a respective cell are arranged perpendicular to the stacking direction, so that the ion flow within the respective cells is oriented, in particular, essentially parallel to the stacking direction. The electrochemical cells can be contacted by means of a contacting element that extends along the cell stack in the stacking direction. The contacting element can in particular be a bus bar.

Der Zellstapel ist in Stapelrichtung zwischen zwei Widerlagern angeordnet. Die Widerlager können beispielsweise innerhalb eines Akkumulatorgehäuses, in dem der Zellstapel angeordnet ist, befestigt sein. Innerhalb eines Akkumulatorgehäuses können eine Mehrzahl Zellstapel angeordnet sein. Diese können insbesondere gemeinsam einen Akkumulator, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bilden. Akkumulatorgehäuse der in Rede stehenden Art sind insbesondere Gehäuse aus metallischen Werkstoffen. Das Akkumulatorgehäuse kann eine Notentgasungseinrichtung, eine Akkumulatorsteuerungs- und/oder eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung aufweisen. Der Akkumulator kann insbesondere derart gestaltet sein, dass der Zellstapel mit seiner Stapelrichtung in der bestimmungsgemäßen Einbaulage des Akkumulators eine horizontale Orientierung aufweist. Durch eine derartige Orientierung des Zellstapels entstehen Akkumulatoren, deren Formfaktoren prädestiniert dafür sind, im Bereich des Unterbodens eines Kraftfahrzeugs und/oder unter einer Rückbank eines Kraftfahrzeugs eingebaut zu werden. Durch die günstige resultierende Schwerpunktlage des Kraftfahrzeugs sowie die bei Unfällen verhältnismäßig gut geschützte Position des Akkumulator handelt es sich hierbei um bevorzugte Einbaupositionen.The cell stack is arranged between two abutments in the stacking direction. The abutments can, for example, be fastened within a battery housing in which the cell stack is arranged. A plurality of cell stacks can be arranged within a battery housing. These can in particular together form an accumulator, in particular for a motor vehicle. Accumulator housings of the type in question are, in particular, housings made of metallic materials. The accumulator housing can have an emergency degassing device, an accumulator control device and/or a heating and/or cooling device. The accumulator can in particular be designed in such a way that the cell stack has a horizontal orientation with its stacking direction in the intended installation position of the accumulator. Such an orientation of the cell stack results in accumulators whose form factors are predestined to be installed in the area of the underbody of a motor vehicle and/or under a back seat of a motor vehicle. Due to the favorable resulting center of gravity of the motor vehicle and the relatively well-protected position of the battery in the event of an accident, these are preferred installation positions.

Die Akkumulatoranordnung kann zur Erzeugung der Anpresskraft mittels der Anpresseinrichtung ein unter einem Fluiddruck stehendes Fluid aufweisen. Bei dem Fluid kann es sich insbesondere um ein kompressibles Fluid handeln. Ein kompressibles Fluid hat den Vorteil, auf eine Volumenänderung mit einem, zumindest im wesentlichen, linearen Druckanstieg zu reagieren, der im Vergleich zu inkompressiblen Fluiden einen wesentlich geringeren Gradienten aufweist. Dadurch können geringfügige Schwankungen der Dicke der elektrochemischen Zellen durch eine Änderung des Volumens des Fluids unter Inkaufnahme einer beherrschbaren Druckänderung ausgeglichen werden. Bei dem kompressiblen Fluid kann es sich insbesondere um Druckluft handeln. Luft hat den Vorteil, in der Umgebung, die als quasi unerschöpfliches Reservoir dient, zur Verfügung zu stehen. Zur Erzeugung der Druckluft muss lediglich Umgebungsluft auf den Fluiddruck komprimiert werden. Auch kann überschüssige Druckluft jederzeit bedenkenlos an die Umgebung abgelassen werden, beispielsweise um die Akkumulatoranordnung mechanisch zu entlasten.The accumulator arrangement can have a fluid under fluid pressure to generate the contact force by means of the contact pressure device. The fluid can in particular be a compressible fluid. A compressible fluid has the advantage of reacting to a change in volume with an, at least essentially, linear increase in pressure, which has a significantly lower gradient compared to incompressible fluids. This allows minor fluctuations in the thickness of the electrochemical cells to be compensated for by changing the volume of the fluid while accepting a manageable change in pressure. The compressible fluid can in particular be compressed air. Air has the advantage of being available in the environment, which serves as a virtually inexhaustible reservoir. To generate the compressed air, only ambient air needs to be compressed to the fluid pressure. Excess compressed air can also be released into the environment at any time without hesitation, for example to mechanically relieve the accumulator arrangement.

Die Aufgabe wird insbesondere dadurch gelöst, dass die Akkumulatoranordnung eine Fluiddrucksteuerungseinrichtung zur Steuerung des Fluiddrucks aufweist. Mittels einer derartigen Fluiddrucksteuerungseinrichtung kann der Fluiddruck gezielt beeinflusst werden. The object is achieved in particular in that the accumulator arrangement has a fluid pressure control device for controlling the fluid pressure. The fluid pressure can be influenced in a targeted manner using such a fluid pressure control device.

Durch die Beeinflussung des Fluiddrucks wiederum lässt sich die aus dem Fluiddruck resultierende Anpresskraft, die die Anpresseinrichtung auf den Zellstapel ausübt, beeinflussen. Dadurch wird es möglich, die Anpresskraft an die jeweilige Betriebssituation der Akkumulatoranordnung anzupassen.By influencing the fluid pressure, the contact force resulting from the fluid pressure, which the pressing device exerts on the cell stack, can in turn be influenced. This makes it possible to adapt the contact force to the respective operating situation of the accumulator arrangement.

Die Fluiddrucksteuerungseinrichtung kann insbesondere dazu ausgebildet sein, den Fluiddruck auf einen Sollwert zu regeln. Durch eine derartige Regelung kann ein konstanter Fluiddruck und damit eine konstante Anpresskraft im Zellstapel gewährleistet sein. Schwankungen des Fluiddrucks und damit der Anpresskraft, die sich daraus ergeben, dass sich die Dicke der Zellen beim Laden und/oder Entladen ändert, können so ausgeglichen werden.The fluid pressure control device can in particular be designed to regulate the fluid pressure to a setpoint. Such a control can ensure a constant fluid pressure and thus a constant contact pressure in the cell stack. Fluctuations in the fluid pressure and thus the contact force, which result from the thickness of the cells changing during loading and/or discharging, can be compensated for in this way.

Die Akkumulatoranordnung kann eine Fluiddruckerzeugungseinrichtung zur Erzeugung des Fluiddrucks aufweisen. Eine derartige Fluiddruckerzeugungseinrichtung ermöglicht es, beim Betrieb der Akkumulatoranordnung unter dem erwünschten Fluiddruck stehendes Fluid bereitzustellen.The accumulator arrangement can have a fluid pressure generating device for generating the fluid pressure. Such a fluid pressure generating device makes it possible to provide fluid at the desired fluid pressure during operation of the accumulator arrangement.

Die Fluiddruckerzeugungseinrichtung ist insbesondere zum Verdichten von Umgebungsluft ausgebildet. Das Verdichten von Umgebungsluft zum Bereitstellen des unter dem Fluiddruck stehenden Fluids hat den Vorteil, dass die Umgebungsluft in einem praktisch unbegrenzten Ausmaß zur Verfügung steht. Bei der Fluiddruckerzeugungseinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Kompressor handeln. Ein derartiger Kompressor kann durch den Fahrantrieb des Kraftfahrzeugs, dessen Bestandteil die Akkumulatoranordnung ist, antreibbar sein. Alternativ und/oder ergänzend kann ein derartiger Kompressor einen von einem derartigen Fahrantrieb unabhängigen, insbesondere elektrischen, Antrieb aufweisen.The fluid pressure generating device is designed in particular to compress ambient air. Compressing ambient air to provide the fluid under the fluid pressure has the advantage that the ambient air is available to a practically unlimited extent. The fluid pressure generating device can be, for example, a compressor. Such a compressor can be driven by the drive of the motor vehicle, of which the accumulator arrangement is a component. Alternatively and/or additionally, such a compressor can have a drive, in particular an electric one, that is independent of such a travel drive.

Die Akkumulatoranordnung kann zur Steuerung des Einströmens des Fluids in die Anpresseinrichtung und/oder des Ausströmens des Fluids aus der Anpresseinrichtung ein durch die Steuerungseinrichtung steuerbares Ventil aufweisen. Dadurch wird es ermöglicht, die Menge des in der Anpresseinrichtung vorhandenen Fluids zu beeinflussen. Auf diese Weise lässt sich der Fluiddruck und/oder das durch die Anpresseinrichtung im Zellstapel eingenommene Volumen über das Volumen des Fluids in der Anpresseinrichtung steuern. Insbesondere die vorstehend erwähnte Druckregelung kann über ein derartiges Ventil realisiert werden. Bei dem Ventil kann es sich insbesondere um ein Proportionalventil handeln. Ein derartiges Proportionalventil hat den Vorteil, dass es sich insbesondere gut für Regelungsaufgaben eignet.The accumulator arrangement can have a valve that can be controlled by the control device in order to control the inflow of the fluid into the pressing device and/or the outflow of the fluid from the pressing device. This makes it possible to influence the amount of fluid present in the pressing device. In this way, the fluid pressure and/or the volume occupied by the pressing device in the cell stack can be controlled via the volume of the fluid in the pressing device. In particular, the above-mentioned pressure control can be implemented via such a valve. The valve can in particular be a proportional valve. Such a proportional valve has the advantage that it is particularly suitable for control tasks.

Bei dem Ventil kann es sich um ein 3/2-Wege-Ventil, insbesondere ein 3/2-Wege-Proportionalventil handeln. Mit einem derartigen 3/2-Wege-Ventil lässt sich sowohl das Einströmen des Fluids in die Anpresseinrichtung als auch das Ausströmen des Fluids aus der Anpresseinrichtung steuern. Alternativ und/oder ergänzend sind jedoch auch Lösungen mit separaten Ventilen für die Steuerung des Einströmens des Fluids in die Anpresseinrichtung und des Ausströmens des Fluids aus der Anpresseinrichtung möglich.The valve can be a 3/2-way valve, in particular a 3/2-way proportional valve. With such a 3/2-way valve, both the inflow of fluid into the pressing device and the outflow of fluid from the pressing device can be controlled. Alternatively and/or additionally, however, there are also solutions with separate valves for control the inflow of the fluid into the pressing device and the outflow of the fluid from the pressing device possible.

Die Akkumulatoranordnung kann einen Druckspeicher zur Bevorratung von unter Druck stehendem Fluid aufweisen. Ein derartiger Druckspeicher hat den Vorteil, dass nicht immer dann, wenn der Fluiddruck in der Anpresseinrichtung durch einströmendes Fluid erhöht werden soll, die Fluiddruckerzeugungseinrichtung in Betrieb genommen werden muss. Durch den Druckspeicher wird es ermöglicht, dass Fluid alternativ und/oder ergänzend aus dem Druckspeicher zu entnehmen. Hierdurch kann ein effizienterer Betrieb der Akkumulatoranordnung ermöglicht werden.The accumulator arrangement can have a pressure accumulator for storing pressurized fluid. Such a pressure accumulator has the advantage that the fluid pressure generating device does not always have to be put into operation when the fluid pressure in the pressing device is to be increased by inflowing fluid. The pressure accumulator makes it possible to remove fluid from the pressure accumulator alternatively and/or additionally. This enables more efficient operation of the accumulator arrangement.

Insbesondere kann die Akkumulatoranordnung dazu ausgebildet sein, aus der Anpresseinrichtung ausströmendes Fluid in den Druckspeicher zu fördern. Hierdurch können Energieverluste, die beispielsweise entstehen würden, wenn unter Druck stehendes Fluid aus der Anpresseinrichtung in die Umgebung strömt, vermieden werden. Dadurch, dass das Fluid stattdessen im Druckspeicher aufgefangen wird, kann die in dem unter Druck stehenden Fluid gespeicherte Energie, zumindest teilweise, wiedergewonnen werden, wenn das Fluid zu einem späteren Zeitpunkt wieder von dem Druckspeicher, insbesondere mittels der Fluiddruckerzeugungseinrichtung, in die Anpresseinrichtung gefördert wird.In particular, the accumulator arrangement can be designed to convey fluid flowing out of the pressing device into the pressure accumulator. In this way, energy losses that would arise, for example, if pressurized fluid flows from the pressing device into the environment can be avoided. Because the fluid is instead collected in the pressure accumulator, the energy stored in the pressurized fluid can be recovered, at least in part, when the fluid is conveyed again from the pressure accumulator into the pressing device at a later point in time, in particular by means of the fluid pressure generating device .

Insbesondere kann die Akkumulatoranordnung dazu ausgebildet sein, das aus der Anpresseinrichtung ausströmende Fluid mittels der Fluiddruckerzeugungseinrichtung in den Druckspeicher zu fördern. Durch eine derartige Ausbildung der Akkumulatoranordnung wird eine vorstehend beschriebene energiesparende Arbeitsweise auch dann ermöglicht, wenn das Druckniveau im Druckspeicher über dem Druckniveau in der Anpresseinrichtung liegt. Die Druckerzeugungseinrichtung muss dann lediglich die Druckdifferenz zwischen diesen beiden Druckniveaus überwinden. Dies kann eine Energieeinsparung gegenüber einer Betriebsweise, bei der beispielsweise das Fluid vom Umgebungsdruck auf das Druckniveau im Druckspeicher gefördert werden muss, ermöglichen.In particular, the accumulator arrangement can be designed to convey the fluid flowing out of the pressing device into the pressure accumulator by means of the fluid pressure generating device. Such a design of the accumulator arrangement enables the energy-saving operation described above even when the pressure level in the pressure accumulator is above the pressure level in the pressing device. The pressure generating device then only has to overcome the pressure difference between these two pressure levels. This can enable energy savings compared to an operating mode in which, for example, the fluid has to be conveyed from the ambient pressure to the pressure level in the pressure accumulator.

Die Anpresseinrichtung kann ein zwischen zwei Kraftübertragungselementen angeordnetes Fluidreservoir aufweisen. Die Kraftübertragungselemente sind insbesondere dazu ausgebildet, die Anpresskraft gleichmäßig über die Querschnittsfläche der Zellen in Stapelrichtung zu verteilen. Die Kraftübertragungselemente können hierfür plattenförmig gestaltet sein und/oder Versteifungselemente aufweisen. Das Fluidreservoir kann insbesondere eine flexible Hülle aufweisen, in der unter dem Fluiddruck stehendes Fluid aufgenommen ist. Über die Kontaktflächen zwischen der Hülle des Fluidreservoirs mit den Kraftübertragungselementen kann so der Fluiddruck in die Anpresskraft umgewandelt und diese dann durch die Kraftübertragungselemente über die Querschnittsfläche der Zellen verteilt werden.The pressing device can have a fluid reservoir arranged between two force transmission elements. The force transmission elements are designed in particular to distribute the contact force evenly over the cross-sectional area of the cells in the stacking direction. For this purpose, the force transmission elements can be plate-shaped and/or have stiffening elements. The fluid reservoir can in particular have a flexible shell in which fluid under fluid pressure is accommodated. The fluid pressure can be converted into the contact force via the contact surfaces between the shell of the fluid reservoir and the force transmission elements and this can then be distributed over the cross-sectional area of the cells by the force transmission elements.

Alternativ und/oder ergänzend kann die Akkumulatoranordnung dazu ausgebildet sein, den Fluiddruck auf Druckänderungen zu überwachen. Dies kann insbesondere dazu genutzt werden, ein thermisches Durchgehen des Akkumulators zu erkennen. Kommt es zu einem thermischen Durchgehen, einer sogenannten „thermal propagation“, dehnt sich die betroffene elektrochemische Zelle aus. Dies resultiert in einem Druckanstieg. Entsprechend kann es sich bei der Druckänderung, auf die hin der Fluiddruck überwacht wird, insbesondere um einen Druckanstieg handeln. Klassische Methoden zur Überwachung von Akkumulatoren der in Rede stehenden Art auf derartige Ereignisse sprechen oft erst verzögert an. Dies liegt daran, dass häufig Druck und/oder Temperatur innerhalb des Akkumulatorgehäuses mittels entsprechender Messstellen erfasst werden, um derartige Ereignisse zu erkennen. Bis sich das thermische Durchgehen einer einzelnen Zelle entsprechend bemerkbar macht, vergeht jedoch eine gewisse Zeitspanne. Der aufgrund einer Volumenzunahme einer betroffenen Zelle in der Anpresseinrichtung auftretende Druckanstieg hingegen ist nach wesentlich kürzerer Zeit messbar. Die Überwachung des Fluiddrucks auf Druckänderungen hin, kann so ein erheblich schnelleres Erkennen eines thermischen Durchgehens ermöglichen.Alternatively and/or additionally, the accumulator arrangement can be designed to monitor the fluid pressure for pressure changes. This can be used in particular to detect thermal runaway of the accumulator. If thermal runaway occurs, a so-called “thermal propagation”, the affected electrochemical cell expands. This results in an increase in pressure. Accordingly, the pressure change for which the fluid pressure is monitored can in particular be an increase in pressure. Classic methods for monitoring accumulators of the type in question for such events often respond with a delay. This is because pressure and/or temperature within the accumulator housing are often recorded using appropriate measuring points in order to detect such events. However, a certain amount of time passes before the thermal runaway of an individual cell becomes noticeable. The pressure increase that occurs in the pressing device due to an increase in volume of an affected cell, on the other hand, can be measured after a much shorter time. Monitoring the fluid pressure for pressure changes can enable significantly faster detection of thermal runaway.

Insbesondere kann die Fluiddrucksteuerungseinrichtung dazu ausgebildet sein, den Fluiddruck auf Druckänderungen hinzu überwachen. Die Fluiddrucksteuerungseinrichtung kann in diesem Zusammenhang insbesondere dazu ausgebildet sein, beim Erkennen einer abnormalen Druckänderung, insbesondere eines abnormalen Druckanstiegs, ein Signal auszugeben. Dieses kann beispielsweise durch geeignete Warneinrichtungen, beispielsweise optisch und/oder akustisch, signalisiert werden. Auf diese Weise können Personen, beispielsweise Insassen des Fahrzeugs und/oder Rettungsdienste, frühzeitig auf die bestehende Gefahr aufmerksam gemacht werden. Auch kann das Signal zur automatisierten Einleitung von Gegenmaßnahmen, beispielsweise einer Kühlung und/oder Notentgasung des Akkumulators, genutzt werden.In particular, the fluid pressure control device can be designed to monitor the fluid pressure for pressure changes. In this context, the fluid pressure control device can in particular be designed to output a signal when an abnormal change in pressure is detected, in particular an abnormal increase in pressure. This can be signaled, for example, by suitable warning devices, for example visually and/or acoustically. In this way, people, such as vehicle occupants and/or emergency services, can be made aware of the existing danger at an early stage. The signal can also be used to automatically initiate countermeasures, for example cooling and/or emergency degassing of the accumulator.

Unter einer abnormalen Druckänderung ist in diesem Zusammenhang insbesondere eine Druckänderung zu verstehen, bei der die auftretende Druckdifferenz und/oder die auftretende Geschwindigkeit der Druckänderung einen festgelegten Grenzwert überschreitet. Derartige Druckänderungen, insbesondere Druckanstiege, können beispielsweise im Fall einer thermal propagation auftreten. Das beim Erkennen der abnormalen Druckänderung ausgegebene Signal kann alternativ und/oder ergänzend zu den vorstehenden Nutzungen genutzt werden, um ein Abschalten der Akkumulatoranordnung, ein Trennen der elektrischen Verbindungen der Akkumulatoranordnung zu sämtlichen Verbrauchern und/oder Energiequellen, herbeizuführen. Alternativ und/oder ergänzend kann das Signal erfasst und aufgezeichnet werden, beispielsweise im Rahmen eines condition monitorings und/oder um zu einem späteren Zeitpunkt Informationen zu Reparatur- und/oder Wartungszwecken bereitzustellen.In this context, an abnormal pressure change is understood to mean, in particular, a pressure change in which the pressure difference that occurs and/or the speed of the pressure change that occurs exceeds a specified limit value. Such pressure changes conditions, especially pressure increases, can occur, for example, in the case of thermal propagation. The signal emitted when the abnormal pressure change is detected can be used alternatively and/or in addition to the above uses to switch off the accumulator arrangement and disconnect the electrical connections of the accumulator arrangement to all consumers and/or energy sources. Alternatively and/or additionally, the signal can be detected and recorded, for example as part of condition monitoring and/or in order to provide information for repair and/or maintenance purposes at a later point in time.

Das Verfahren zum Betreiben einer vorstehend beschriebenen Akkumulatoranordnung sieht insbesondere vor, dass der Fluiddruck in der Anpresseinrichtung in Abhängigkeit der jeweiligen Betriebssituation der Akkumulatoranordnung und/oder des Fahrzeugs gesteuert wird. Alternativ und/oder ergänzend kann das Verfahren vorsehen, dass der Fluiddruck in der Anpresseinrichtung in Abhängigkeit der jeweiligen Betriebssituation der Akkumulatoranordnung und/oder des Fahrzeugs auf einen von der jeweiligen Betriebssituation abhängigen Sollwert geregelt wird.The method for operating an accumulator arrangement described above provides in particular that the fluid pressure in the pressing device is controlled depending on the respective operating situation of the accumulator arrangement and/or the vehicle. Alternatively and/or additionally, the method can provide that the fluid pressure in the pressing device is regulated to a setpoint dependent on the respective operating situation depending on the respective operating situation of the accumulator arrangement and/or the vehicle.

Das Verfahren kann insbesondere vorsehen, dass der Fluiddruck in der Anpresseinrichtung beim Entladen in Abhängigkeit der abgegebenen elektrischen Leistung und/oder der abgegebenen elektrischen Stromstärke gesteuert wird. Auf diese Weise können optimale Bedingungen für das Entladen des Akkumulators erzeugt werden. Dies kann sich insbesondere auf den inneren Widerstand des Akkumulators positiv auswirken, insbesondere dann, wenn hohe Leistungen und/oder Ströme bei der Nutzung des Akkumulators von diesem abgegeben werden. So ist es insbesondere möglich, dass das Verfahren vorsieht, dass der Fluiddruck vor der Entnahme elektrischer Energie mit hohen Leistungen und/oder Strömen gezielt verändert wird. Zu diesem Zweck kann das Verfahren auch vorsehen, dass zu Beginn einer Entnahme elektrischer Energie mit hohen Leistungen und/oder Strömen ein Signal an die Steuerungseinrichtung abgegeben wird, auf das hin die Steuerungseinrichtung den Fluiddruck gezielt verändert. Das Signal kann aus einer Überwachung der elektrischen Leistung und/oder der elektrischen Stromstärke beim Entladen des Akkumulators stammen. Alternativ und/oder ergänzend ist es auch möglich, dass bei der Einleitung einer Entnahme elektrischer Energie mit hohen Leistungen und/oder Strömen ein Signal, beispielsweise von einer Antriebssteuerung eines Kraftfahrzeugs, an die Steuerungseinrichtung gesendet wird, das den Beginn der Entnahme elektrischer Energie mit hohen Leistungen und/oder Strömen signalisiert. Die Steuerungseinrichtung kann dadurch „vorauseilend“ auf den eintretenden Anstieg der elektrischen Leistung bzw. der Stromstärke mit einer Veränderung des Fluiddrucks reagieren und auf diese Weise den Fluiddruck in der Anpresseinrichtung in Abhängigkeit von der abgegebenen elektrischen Leistung und/oder der abgegebenen elektrischen Stromstärke steuern.The method can in particular provide that the fluid pressure in the pressing device during discharging is controlled as a function of the electrical power delivered and/or the electrical current intensity delivered. In this way, optimal conditions for discharging the accumulator can be created. This can have a particularly positive effect on the internal resistance of the accumulator, especially if high powers and/or currents are delivered by the accumulator when it is used. In particular, it is possible for the method to provide for the fluid pressure to be specifically changed with high powers and/or currents before electrical energy is withdrawn. For this purpose, the method can also provide that at the beginning of a withdrawal of electrical energy with high powers and / or currents, a signal is sent to the control device, in response to which the control device specifically changes the fluid pressure. The signal can come from monitoring the electrical power and/or the electrical current when the accumulator is discharging. Alternatively and/or additionally, it is also possible that when a withdrawal of electrical energy with high powers and/or currents is initiated, a signal, for example from a drive control of a motor vehicle, is sent to the control device, which signals the start of the withdrawal of electrical energy with high Powers and/or currents signaled. The control device can thereby react “in advance” to the increase in electrical power or current intensity with a change in the fluid pressure and in this way control the fluid pressure in the pressing device depending on the electrical power delivered and/or the electrical current strength delivered.

Insbesondere kann das Verfahren vorsehen, dass bei der Steuerung des Fluiddrucks in der Anpresseinrichtung beim Entladen in Abhängigkeit der abgegebenen elektrischen Leistung und/oder Stromstärke der Fluiddruck auf einen von der abgegebenen elektrischen Leistung und/oder Stromstärke abhängigen Sollwert geregelt wird. Eine derartige Regelung kann gewährleisten, dass der gewünschte Fluiddruck und damit die aus diesem resultieren Anpresskraft aufrechterhalten werden.In particular, the method can provide that when controlling the fluid pressure in the pressing device during discharging, the fluid pressure is regulated to a setpoint dependent on the delivered electrical power and/or current intensity as a function of the electrical power and/or current intensity delivered. Such a control can ensure that the desired fluid pressure and thus the resulting contact pressure are maintained.

Das Verfahren kann insbesondere vorsehen, dass der Fluiddruck in der Anpresseinrichtung beim Laden in Abhängigkeit der aufgenommenen elektrischen Leistung und/oder der aufgenommenen elektrischen Stromstärke gesteuert wird. Auf diese Weise können optimale Bedingungen für das Laden des Akkumulators erzeugt werden. Dies kann sich insbesondere auf die Lebensdauer des Akkumulators positiv auswirken. So ist es insbesondere möglich, dass das Verfahren vorsieht, dass der Fluiddruck vor einem Schnellladevorgang gezielt verändert wird. Zu diesem Zweck kann das Verfahren auch vorsehen, dass zu Beginn eines Schnellladevorgangs ein Signal an die Steuerungseinrichtung abgegeben wird, auf das hin die Steuerungseinrichtung den Fluiddruck für den Schnellladevorgang gezielt verändert. Das Signal kann aus einer Überwachung der elektrischen Leistung und/oder der elektrischen Stromstärke beim Laden des Akkumulators stammen. Alternativ und/oder ergänzend ist es auch möglich, dass bei der Einleitung eines Schnellladevorgangs ein Signal, beispielsweise von einer Ladeeinrichtung zum Laden des Akkumulators, an die Steuerungseinrichtung gesendet wird, das den Beginn des Schnellladevorgangs signalisiert. Die Steuerungseinrichtung kann dadurch „vorauseilend“ auf den beim Schnellladen naturgemäß eintretenden Anstieg der Ladeleistung bzw. der Ladestromstärke mit einer Veränderung des Fluiddrucks reagieren und auf diese Weise den Fluiddruck in der Anpresseinrichtung in Abhängigkeit von der aufgenommenen elektrischen Leistung und/oder der aufgenommenen elektrischen Stromstärke steuern.The method can in particular provide that the fluid pressure in the pressing device is controlled during charging as a function of the electrical power consumed and/or the electrical current intensity consumed. In this way, optimal conditions for charging the battery can be created. This can have a particularly positive effect on the lifespan of the accumulator. In particular, it is possible for the method to provide for the fluid pressure to be specifically changed before a rapid charging process. For this purpose, the method can also provide that at the beginning of a rapid charging process, a signal is sent to the control device, in response to which the control device specifically changes the fluid pressure for the rapid charging process. The signal can come from monitoring the electrical power and/or the electrical current when charging the battery. Alternatively and/or additionally, it is also possible that when a rapid charging process is initiated, a signal, for example from a charging device for charging the accumulator, is sent to the control device, which signals the start of the rapid charging process. The control device can thereby react “in advance” to the increase in charging power or charging current that naturally occurs during fast charging with a change in the fluid pressure and in this way control the fluid pressure in the pressing device depending on the electrical power and/or the electrical current consumed .

Insbesondere kann das Verfahren vorsehen, dass bei der Steuerung des Fluiddrucks in der Anpresseinrichtung beim Laden in Abhängigkeit der aufgenommenen elektrischen Leistung und/oder Stromstärke der Fluiddruck auf einen von der aufgenommenen elektrischen Leistung und/oder Stromstärke abhängigen Sollwert geregelt wird. Eine derartige Regelung kann gewährleisten, dass der gewünschte Fluiddruck und damit die aus diesem resultieren Anpresskraft aufrechterhalten werden.In particular, the method can provide that when controlling the fluid pressure in the pressing device during charging, the fluid pressure is regulated to a setpoint that is dependent on the absorbed electrical power and/or current intensity as a function of the electrical power and/or current intensity consumed. One of the This type of control can ensure that the desired fluid pressure and thus the resulting contact pressure are maintained.

Der vorstehend beschriebene Akkumulator und das vorstehend beschriebene Verfahren können insbesondere in einem Kraftfahrzeug verwendet werden. Entsprechend betrifft die vorliegende Erfindung ebenfalls ein Kraftfahrzeug mit einem vorstehend beschriebenen Akkumulator sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs unter Einbeziehung bzw. mit den Merkmalen des vorstehend beschriebenen Verfahrens.The accumulator described above and the method described above can be used in particular in a motor vehicle. Accordingly, the present invention also relates to a motor vehicle with an accumulator described above and a method for operating a motor vehicle including or with the features of the method described above.

Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische perspektivische Darstellung einer beispielhaften Akkumulatoranordnung,
2 eine schematische Seitenansicht der Akkumulatoranordnung aus 1,
3 eine schematische Schnittdarstellung der in den 1 und 2 dargestellten Anpresseinrichtung,
4 ein schematisches Fließbild der dargestellten beispielhaften Anpresseinrichtung.

Further practical embodiments of the invention are described below in connection with the drawings. Show it:

1 a schematic perspective view of an exemplary accumulator arrangement,
2 a schematic side view of the accumulator arrangement 1 ,
3 a schematic sectional view of the in the 1 and 2 pressing device shown,
4 a schematic flow diagram of the exemplary pressing device shown.

In den 1 bis 4 ist eine beispielhafte Akkumulatoranordnung 10 dargestellt. Diese weist eine Mehrzahl elektrochemischer Zellen 12 auf, die zu einem Zellstapel angeordnet sind. Aus Gründen der grafischen Vereinfachung sind in den 1 und 2 einige Zellen 12 des Zellstapels ausgelassen und lediglich durch Punkte dargestellt. Der Zellstapel ist in einer Stapelrichtung X zwischen zwei Widerlagern 14 angeordnet. Diese können wie im gezeigten Beispiel aus plattenförmigen Elementen 16 gebildet sein, die wie im gezeigten Beispiel Versteifungselemente 18 aufweisen können. Derartig ausgebildete Widerlager 14 sorgen bei vergleichsweise geringem Gewicht für eine gleichmäßige Verteilung der Anpresskraft über die Querschnittsfläche der Zellen 12 in Stapelrichtung X.In the 1 until 4 an exemplary accumulator arrangement 10 is shown. This has a plurality of electrochemical cells 12, which are arranged to form a cell stack. For reasons of graphical simplification, 1 and 2 some cells 12 of the cell stack are omitted and only represented by dots. The cell stack is arranged in a stacking direction X between two abutments 14. As in the example shown, these can be formed from plate-shaped elements 16, which can have stiffening elements 18 as in the example shown. Abutments 14 designed in this way ensure an even distribution of the contact force over the cross-sectional area of the cells 12 in the stacking direction

Wie im gezeigten Beispiel kann der Zellstapel eine Anpresseinrichtung 20 zur Erzeugung einer in Stapelrichtung X wirkenden Anpresskraft in dem Zellstapel aufweisen. Zur Erzeugung der Anpresskraft mittels der Anpresseinrichtung 20 weist die Akkumulatoranordnung 10 ein unter einem Fluiddruck stehendes Fluid auf. Im gezeigten Beispiel ist lediglich eine Anpresseinrichtung 20 dargestellt. In der Praxis ist es möglich, dass die Akkumulatoranordnung 10 eine Mehrzahl Anpresseinrichtungen 20 in dem Zellstapel aufweist. Die Anpresseinrichtungen 20 sind bevorzugt entlang der Stapelrichtung X über den Zellstapel vertei lt.As in the example shown, the cell stack can have a pressing device 20 for generating a pressing force acting in the stacking direction X in the cell stack. To generate the contact force by means of the pressing device 20, the accumulator arrangement 10 has a fluid under fluid pressure. In the example shown, only one pressing device 20 is shown. In practice, it is possible for the accumulator arrangement 10 to have a plurality of pressing devices 20 in the cell stack. The pressing devices 20 are preferably distributed over the cell stack along the stacking direction X.

Wie im gezeigten Beispiel können sich die Zellen 12 mit ihren Haupterstreckungsrichtungen Y, Z im rechten Winkel zur Stapelrichtung X erstrecken. Dies betrifft neben der äußeren Form insbesondere auch die Orientierung der schichtförmigen Bestandteile im Inneren der jeweiligen Zellen. Diese sind vorzugsweise ebenfalls, zumindest im Wesentlichen, senkrecht zur Stapelrichtung X orientiert.As in the example shown, the cells 12 can extend with their main extension directions Y, Z at right angles to the stacking direction X. In addition to the external shape, this also applies in particular to the orientation of the layered components inside the respective cells. These are preferably also oriented, at least essentially, perpendicular to the stacking direction X.

Wie im gezeigten Beispiel kann die Anpresseinrichtung 20 ein Fluidreservoir 22 aufweisen. Dieses kann mit Kraftübertragungselementen 24 derart gekoppelt sein, dass der Fluiddruck des Fluids im Fluidreservoir durch die Kraftübertragungselemente 24 in die in Stapelrichtung X wirkende Anpresskraft umgewandelt wird.As in the example shown, the pressing device 20 can have a fluid reservoir 22. This can be coupled to force transmission elements 24 in such a way that the fluid pressure of the fluid in the fluid reservoir is converted by the force transmission elements 24 into the contact pressure acting in the stacking direction X.

Wie in der Schnittdarstellung in 3 beispielhaft dargestellt, können die Kraftübertragungselemente 24 plattenförmige Elemente 26 mit Versteifungselementen 28 aufweisen. Auf diese Weise kann eine gleichmäßige Verteilung der Anpresskraft über die Querschnittsfläche des Zellstapels in Stapelrichtung X durch leichte und gleichzeitig steife Kraftübertragungselemente 24 ermöglicht werden.As in the sectional view in 3 shown as an example, the force transmission elements 24 can have plate-shaped elements 26 with stiffening elements 28. In this way, a uniform distribution of the contact force over the cross-sectional area of the cell stack in the stacking direction X can be made possible by light and at the same time stiff force transmission elements 24.

In 4 ist beispielhaft ein schematisches Fließbild der Fluiddruckversorgung einer beispielhaften Akkumulatoranordnung 10 dargestellt. Die Akkumulatoranordnung 10 kann eine Druckmesseinrichtung 30 zur Messung des Fluiddrucks in dem Fluidreservoir 22 aufweisen. Die Druckmesseinrichtung 30 kann mit einer - nicht dargestellten - Fluiddrucksteuerungseinrichtung zum Steuern des Fluiddrucks in der Anpresseinrichtung 20 verbunden sein. Die Fluiddrucksteuerungseinrichtung kann insbesondere dazu ausgebildet sein, den Fluiddruck in dem Fluidreservoir 22 und damit in der Anpresseinrichtung 20 auf einen Sollwert zu regeln.In 4 A schematic flow diagram of the fluid pressure supply of an exemplary accumulator arrangement 10 is shown as an example. The accumulator arrangement 10 can have a pressure measuring device 30 for measuring the fluid pressure in the fluid reservoir 22. The pressure measuring device 30 can be connected to a fluid pressure control device (not shown) for controlling the fluid pressure in the pressing device 20. The fluid pressure control device can in particular be designed to regulate the fluid pressure in the fluid reservoir 22 and thus in the pressing device 20 to a setpoint.

Die Akkumulatoranordnung 10 kann, wie beispielhaft dargestellt, eine Fluiddruckerzeugungseinrichtung 32 aufweisen. Bei dieser kann es sich, wie im gezeigten Beispiel, um einen Kompressor 34, der insbesondere durch einen elektrischen Antrieb 36 angetrieben wird, handeln. Die Akkumulatoranordnung 10 kann weiterhin zur Steuerung des Einströmens des Fluids in die Anpresseinrichtung 30 und/oder des Ausströmens des Fluids aus der Anpresseinrichtung 30 ein durch die - nicht dargestellte - Steuereinrichtung steuerbares Ventil 38 aufweisen. Dieses kann vorzugsweise wie dargestellt als 3/2-Wege-Ventil ausgeführt sein. Vorteilhafterweise kann es sich um ein 3/2-Wege-Proportionalventil handeln.The accumulator arrangement 10 can, as shown by way of example, have a fluid pressure generating device 32. As in the example shown, this can be a compressor 34, which is driven in particular by an electric drive 36. The accumulator arrangement 10 can also have a valve 38 which can be controlled by the control device (not shown) in order to control the inflow of the fluid into the pressing device 30 and/or the outflow of the fluid from the pressing device 30. This can preferably be designed as a 3/2-way valve as shown. Advantageously, it can be a 3/2-way proportional valve.

Bei dem Fluid kann es sich wie im gezeigten Beispiel um Druckluft handeln. Diese kann insbesondere aus der Umgebung entnommen werden, um mit der Fluiddruckerzeugungseinrichtung 32 auf den benötigten Fluiddruck verdichtet zu werden. Im gezeigten Beispiel kann mittels einer Entlüftungseinrichtung 40 eine Abgabe des Fluids an die Umgebung zur Absenkung des Fluiddrucks in der Anpresseinrichtung 20 möglich sein.The fluid can be compressed air, as in the example shown. This can in particular be taken from the environment in order to be applied to the fluid pressure generating device 32 required fluid pressure to be compressed. In the example shown, a release of the fluid into the environment to reduce the fluid pressure in the pressing device 20 can be possible by means of a venting device 40.

Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.The features of the invention disclosed in the present description, in the drawings and in the claims can be essential for the implementation of the invention in its various embodiments, both individually and in any combination. The invention can be varied within the scope of the claims and taking into account the knowledge of the responsible person skilled in the art.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010: AkkumulatoranordnungAccumulator arrangement
1212: elektrochemische Zelleelectrochemical cell
1414: Widerlagerabutment
1616: plattenförmiges Elementplate-shaped element
1818: Versteifungselementstiffening element
2020: AnpresseinrichtungPressing device
2222: FluidreservoirFluid reservoir
2424: KraftübertragungselementPower transmission element
2626: plattenförmiges Elementplate-shaped element
2828: Versteifungselementstiffening element
3030: DruckmesseinrichtungPressure measuring device
3232: FluiddruckerzeugungseinrichtungFluid pressure generating device
3434: Kompressorcompressor
3636: elektrischer Antriebelectric drive
3838: VentilValve
4040: Entlüftungseinrichtung Ventilation device
XX: StapelrichtungStacking direction
YY: HaupterstrecksrichtungMain direction of extension
ZZ: HaupterstrecksrichtungMain direction of extension

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2020/0161696 A1 [0005]
EP 3733511 A1 [0005]

Claims

Accumulator arrangement (10), in particular for a motor vehicle, with a plurality of electrochemical cells (12) which are arranged to form a cell stack, the cell stack being arranged in the stacking direction (X) between two abutments (14), the cell stack having a pressing device (20 ) for generating a contact pressure acting in the stacking direction (X) in the cell stack, wherein the accumulator arrangement (10) has a fluid under fluid pressure for generating the contact pressure by means of the pressure device (20), characterized in that the accumulator arrangement (10) has a Fluid pressure control device for controlling the fluid pressure.

Accumulator arrangement (10). Claim 1 , characterized in that the fluid pressure control device is designed to regulate the fluid pressure to a setpoint.

Accumulator arrangement (10). Claim 1 or 2 , characterized in that the accumulator arrangement (10) has a fluid pressure generating device (32) for generating the fluid pressure, in particular a compressor (34) for compressing ambient air.

Accumulator arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the accumulator arrangement (10) for controlling the inflow of the fluid into the pressing device (20) and / or the outflow of the fluid from the pressing device (20) has a valve that can be controlled by the control device (38), in particular has a 3/2-way proportional valve.

Accumulator arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the accumulator arrangement (10) has a pressure accumulator for storing pressurized fluid, in particular wherein the accumulator arrangement (10) is designed to contain fluid flowing out of the pressing device (20) by means of the fluid pressure generating device (32) into the pressure accumulator.

Accumulator arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the pressing device (20) is between two force transmission elements (24) which are designed to distribute the pressing force evenly over the cross-sectional area of the cells (12) in the stacking direction (X). , arranged fluid reservoir (22).

Accumulator arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the accumulator arrangement (10), in particular the fluid pressure control device (32), is designed to monitor the fluid pressure for pressure changes, in particular pressure increases, in order to detect a thermal runaway of the accumulator.

Method for operating an accumulator arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid pressure in the pressing device (20) is controlled depending on the respective operating situation of the accumulator arrangement (10) and/or the vehicle and/or to one of the respective Operating situation dependent setpoint is regulated.

Procedure according to Claim 8 , characterized in that the fluid pressure in the pressing device (20) during discharging is controlled as a function of the electrical power and/or current intensity delivered and/or regulated to a setpoint dependent on the electrical power and/or current intensity delivered.

Procedure according to Claim 8 or 9 , characterized in that the fluid pressure in the pressing device (20) during charging is controlled as a function of the electrical power and/or current consumed and/or regulated to a setpoint dependent on the electrical power and/or current consumed.