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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Speichervorrichtung,
die einen Lagerungsmechanismus zum Lagern von einer Mehrzahl von
elektrischen Speicherelementen beinhaltet, und ein mit der elektrischen
Speichervorrichtung ausgestattetes Fahrzeug.
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Technischer Hintergrund
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Wenn
eine aus einer Mehrzahl von Zellen (Sekundärbatterien)
bestehende zusammengebaute Batterie verwendet wird, kann es durch
Temperaturvariationen zwischen der Mehrzahl von Zellen zu Variationen
in Bezug auf die Lade- und Entladecharakteristika bzw. das Lade-
und Entladeverhalten zwischen den Zellen kommen. Dadurch wird möglicherweise
verhindert, dass die zusammengebaute Batterie eine zufriedenstellende
Abgabeleistung bereitstellen kann.
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Zur
Bewältigung dieses Problems sind Vorschläge zu
einer Anordnung gemacht worden, bei der die Zellen, aus denen eine
zusammengebaute Batterie besteht, einzeln gekühlt oder
beheizt werden. In der Patentschrift 1 wird z. B. die äußere
Oberfläche einer zusammengebauten Batterie mit einem eine Isolierung
aufweisenden und durch Wärme aufschrumpfbaren Schlauch
bzw. Wärmeschrumpfschlauch bedeckt, wobei ein Metallfilm
auf der Oberfläche des Wärmeschrumpfschlauchs
ausgebildet ist. Dieser Anordnung entsprechend ermöglicht
der Metallfilm eine Wärmeübertragung zwischen
der Mehrzahl der Zellen und unterstützt die Abstrahlung von
Wärme, um Temperaturvariationen zwischen der Mehrzahl von
Zellen zu verhindern.
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Patentschrift 1
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- Die japanische Patentoffenlegungsschrift 2000-58017 (siehe
Ansprüche und 1)
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabenstellung der Erfindung
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In
der in der Patentschrift 1 beschriebenen Anordnung muss jedoch der
Wärmeschrumpfschlauch, auf dem der Metallfilm ausgebildet
ist, dazu verwendet werden, die äußere Oberfläche
der zusammengebauten Batterie zu bedecken, so dass dadurch Aufbau
und Herstellungsprozess komplizierter werden.
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Es
ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische
Speichervorrichtung zu schaffen, bei der die Gesamtheit der Mehrzahl
der elektrischen Speicherelemente in einer einfachen Struktur im
Allgemeinen einheitlich beheizt werden können.
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Mittel zur Lösung
der Aufgabe
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Eine
elektrische Speichervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung weist eine Mehrzahl von elektrischen Speicherelementen,
wobei die Elemente an jedem Ende jeweils einen Anschluss aufweisen; einen
Lagerungsmechanismus, der die Mehrzahl der elektrischen Speicherelemente
an den beiden Endseiten eines jeweiligen der elektrischen Speicherelemente
lagert; und einen Wärmeerzeuger auf, der für einen
Bereich des Lagerungsmechanismus bereitgestellt ist und in der Lage
ist, Wärme zu erzeugen, wobei der Bereich zumindest eine
Endseite eines jeweiligen der elektrischen Speicherelemente lagert.
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Der
Wärmeerzeuger kann um den Anschluss in dem elektrischen
Speicherelement herum angeordnet sein. Darüber hinaus kann
bei Verwendung eines Verbindungselements zum elektrischen Verbinden
der Anschlüsse in der Mehrzahl der elektrischen Speicherelemente
der Wärmegenerator an einer Position angeordnet sein, wo
der Wärmeerzeuger mit dem Verbindungselement in Kontakt
ist.
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Die
elektrische Speichervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann einem Fahrzeug montiert sein. In diesem Fall sind
eine Steuerung und ein Temperatursensor bereitgestellt. Die Steuerung steuert
einen Antrieb bzw. eine Ansteuerung des Wärmegenerators,
und der Temperatursensor ist in der Lage, eine Temperatur des elektrischen
Speicherelements zu erfassen. Die Steuerung kann den Wärmegenerator
ansteuern, sobald eine durch den Temperatursensor erfasste Temperatur
einen vorbestimmten Wert unterschreitet. Bei dem vorbestimmten Wert
handelt es sich um eine Temperatur, bei der in der elektrischen
Speichervorrichtung eine Abgabeleistung zum Starten des Fahrzeugs
bereitgestellt wird.
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Effekte der Erfindung
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Da
der Wärmeerzeuger auf zumindest einer Endseite des elektrischen
Speicherelements angeordnet ist, kann gemäß der
vorliegenden Erfindung die durch den Wärmegenerator erzeugte
Wärme an den Anschluss übertragen werden, der
auf zumindest einer Endseite des elektrischen Speicherelements positioniert
ist, so dass das elektrische Speicherelement effizient beheizt werden
kann. Darüber hinaus ist der Wärmegenerator nur
für den Lagerungsmechanismus bereitgestellt, der die Mehrzahl der
elektrischen Speicherelemente lagert, so dass eine Vereinfachung
der Struktur möglich ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 ist
eine Schnittansicht, die die Konfiguration einer Batteriepackung
darstellt, bei der es sich um die Ausführungsform 1 der
vorliegenden Erfindung handelt.
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2 ist
eine Schnittansicht, die den Aufbau zum Lagern einer Zelle darstellt.
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3 ist
ein schematisches Diagramm, das eine exemplarische Anordnung einer
elektrischen Heizeinrichtung darstellt.
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4 ist
ein Blockdiagramm, das eine Schaltungskonfiguration zum Steuern
des Antriebs bzw. der Ansteuerung der elektrischen Heizeinrichtung
darstellt.
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5 ist
ein Flussdiagramm, das eine Antriebssteuerung der elektrischen Heizeinrichtung
darstellt.
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6 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Temperatur und einer
Abgabeleistung in der Zelle darstellt.
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Beste Art und Weise zum Ausführen
der Erfindung
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Nachstehend
erfolgt eine Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsform 1
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Die
Konfiguration einer Batteriepackung (elektrischen Speichervorrichtung),
bei der es sich um die Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung handelt, wird nachstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 ist
eine Schnittansicht, die die Konfiguration einer Batteriepackung
gemäß der Ausführungsform 1 darstellt.
Die Batteriepackung der Ausführungsform 1 ist an einem
Fahrzeug montiert.
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Die
Batteriepackung 1 der Ausführungsform 1 beinhaltet
ein Batteriegehäuse 2, eine Batterieeinheit 3,
die in dem Batteriegehäuse 2 aufgenommen ist,
und ein in fluider Form vorliegendes Wärmeaustauschmedium 4.
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Das
Batteriegehäuse 2 beinhaltet ein erstes Gehäuseelement 2a,
das Raum zum Unterbringen der Batterieeinheit 3 und des
Wärmeaustauschmediums 4 bereitstellt, und ein
zweites Gehäuseelement 2b, das als ein Deckel
dient, der an dem ersten Gehäuseelement 2a befestigt
ist. Das zweite Gehäuseelement 2b ist mit einem
(nicht gezeigten) Befestigungselement, wie z. B. Schrauben, durch
Schweißen oder ähnliches an dem ersten Gehäuseelement 2a befestigt.
Das Batteriegehäuse 2 wird dadurch hermetisch
abgedichtet.
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Das
erste Gehäuseelement 2a ist mit einem (nicht gezeigten)
Befestigungselement, wie z. B. Schrauben, durch Schweißen
oder ähnliches an einer Fahrzeugkarosserie 5 befestigt.
Dadurch wird die untere Oberfläche des Batteriegehäuses 2 mit
der Oberfläche der Fahrzeugkarosserie 5 in Kontakt
gebracht. Beispiele für die Fahrzeugkarosserie 5 beinhalten
eine Bodenplatte, ein Bodenblech oder einen Fahrzeugrahmen.
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Eine
Mehrzahl von Wärmeabstrahlungsrippen 2c zum Verbessern
der Wärmeabstrahlung der Batteriepackung 1 ist
auf der äußeren Oberfläche des Batteriegehäuses 2 angeordnet.
Die Wärmeabstrahlungsrippen 2c können
auch nicht bereitgestellt sein. Das erste Gehäuseelement 2a und
das zweite Gehäuseelement 2b sind vorzugsweise
aus einem Material mit einer hohen Dauerhaftigkeit und Korrosionsbeständigkeit
gefertigt. Insbesondere kann als ein solches Material ein Metall
wie Aluminium verwendet werden.
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Die
Batterieeinheit 3 beinhaltet eine zusammengebaute Batterie 30,
die aus einer Mehrzahl von Zellen (elektrischen Speicherelementen) 30a und zwei
Lagerungselementen 31 zum Lager der zusammengebauten Batterie 30 (insbesondere
zum Lager der jeweiligen Zellen 30a an den beiden Enden
derselben) besteht. Jede der Zellen 30a ist über
eine Sammelschiene (ein Verbindungselement) 32 mit der benachbarten
Zelle 30a elektrisch und mechanisch verbunden. In anderen
Worten ist die Mehrzahl der Zellen 30a über die
Sammelschiene 32 elektrisch in Reihe geschaltet, um so
eine höhere Abgabeleistung (beispielsweise 200 V) zu liefern.
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Die
(nicht gezeigten) Leitungsdrähte für eine positive
Elektrode und eine negative Elektrode sind mit der zusammengebauten
Batterie 30 verbunden. Die Leitungsdrähte verlaufen
durch das Batteriegehäuse 2 und sind mit einer
elektronischen Vorrichtung (beispielsweise einem Motor zur Verwendung während
des Fahrbetriebs des Fahrzeugs oder einem Inverter zur Verwendung
während des Ansteuern des Motors) verbunden, die außerhalb
des Batteriegehäuse 2 angeordnet ist.
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In
der Ausführungsform 1 wird eine zylindrische Sekundärbatterie
als die Zelle 30a verwendet. Beispiele für die
Sekundärbatterie beinhaltet eine Nickel-Metallhydrid-(NiMH)-Batterie,
eine Lithiumionen-Batterie und dergleichen. Die Form der Zelle 30a ist
nicht auf einen Zylinder begrenzt, und es können auch andere
Formen, wie z. B. ein Viereck, verwendet werden. Obgleich in der
Ausführungsform 1 eine Sekundärbatterie verwendet
wird, kann anstelle der Sekundärbatterie ein elektrischer
Doppelschichtkondensator (Kondensatoreinrichtung) verwendet werden.
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Das
Wärmeaustauschmedium 4 steht in Kontakt mit der äußeren
Umfangsoberfläche der zusammengebauten Batterie 30 (einer
jeweiligen der Zellen 30a) und der inneren Wandoberfläche
des Batteriegehäuses 2. Wenn die zusammengebaute Batterie 30 aufgrund
eines Lade- und Entladevorgangs derselben Wärme erzeugt,
wird durch das Wärmeaustauschmedium 4, das mit
der zusammengebauten Batterie 30 in Kontakt steht, Wärme
mit der zusammengebauten Batterie 30 ausgetauscht, so dass
ein Anstieg der Temperatur der zusammengebauten Batterie 30 verhindert
wird. Nachdem das Wärmeaustauschmedium 4 Wärme
mit der zusammengebauten Batterie 30 ausgetauscht hat,
wird das Wärmeaustauschmedium 4 innerhalb des
Batteriegehäuses 2 einer natürlichen
Konvektion ausgesetzt, so dass es mit der inneren Wandoberfläche
des Batteriegehäuses 2 in Kontakt gelangt. Dadurch
wird bewirkt, dass die Wärme des Wärmeaustauschmediums
an das Batteriegehäuse 2 übertragen und
die Wärme dann über das Batteriegehäuse 2 nach
außen (in die Luft) freigesetzt oder zur Fahrzeugkarosserie 5 geleitet
wird.
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Obgleich
das Wärmeaustauschmedium 4 mit Hilfe der Temperaturdifferenz
in Ausführungsform 1 einer natürlichen Konvektion
ausgesetzt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
Es ist beispielsweise möglich, ein Bewegungselement (ein sogenanntes
Gebläse) zum Ausführen einer erzwungenen Strömungsbewegung
des Wärmeaustauschmediums 4 im Batteriegehäuse 2 anzuordnen.
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Als
das Wärmeaustauschmedium 4 kann ein Isolieröl
oder ein reaktionsträges bzw. inertes Fluid verwendet werden.
Das Isolieröl kann beispielsweise ein Silikonöl
sein. Als das inerte Fluid (Fluid mit Isoliereigenschaften) kann
Fluorinert, Novec HFE (Hydrofluorether) und Novec1230 (hergestellt
von der Firma 3M) verwendet werden, bei denen es sich um ein fluorchemisches,
reaktionsträges Fluid handelt.
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Obgleich
in Ausführungsform 1 das in fluider Form vorliegende Wärmeaustauschmedium 4 verwendet
wird, kann anstelle des Fluids auch ein Gas wie Luft und Stickstoff
verwendet werden.
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Die
Lagerungselemente 31 lagern die jeweiligen Zellen 30a an
beiden Enden, wie in 2 gezeigt ist. Das Lagerungselement 31 beinhaltet
Lochbereiche 31a, durch die ein positiver Elektrodenanschluss 30a1 und
ein negativer Elektrodenanschluss 30a2 verlaufen, die an
beiden Enden einer jeweiligen Zelle 30a ausgebildet sind,
und konkav ausgebildete Bereiche 31b, die mit den beiden
Endbereichen der Zelle 30a ausgenommen den Anschlüssen 30a1 und 30a2 in
Eingriff stehen. Der Lochbereich 31a besteht teilweise
aus dem konkaven Bereich 31b. Jede Zelle 30a wird
durch das Lagerungselement 31 vorwiegend im konkaven Bereich 31b gelagert.
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Obgleich
in Ausführungsform 1 die beiden Lagerungselemente 31 verwendet
werden, die unabhängig voneinander als separate Komponenten
ausgebildet sind, können diese Lagerungselemente auch zu
einer einzigen Komponente ausgebildet sein.
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Im
Hinblick auf die Bereiche der Anschlüsse 30a1 und 30a2 der
Zelle 30a, die aus den Lochbereichen 31a des Lagerungselements 31 herausragen, sind
die Anschlüsse 30a1 und 30a2 der Zelle 30a über
die Sammelschiene 32 mit den Anschlüssen 30a1 und 30a2 der
benachbarten Zelle 30a elektrisch und mechanisch verbunden.
Zum Befestigen der Sammelschiene 32 ist eine Schraube 33 an
einem jeden Ende der Anschlüsse 30a1 und 30a2 angeordnet.
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Die
Anschlüsse 30a1 und 30a2 sind nur mit der
Sammelschiene 32 elektrisch verbunden und befinden sich
nicht mit dem Lagerungselement 31 (dem Lochbereich 31a)
in Kontakt.
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Eine
elektrische Heizeinrichtung (Wärmegenerator) 34 ist
in dem Bereich des Lagerungselements 31 angeordnet, der
sich auf dem äußeren Umfang eines jeweiligen der
Anschlüsse 30a1 und 30a2 der Zelle 30a befindet.
In anderen Worten ist die elektrische Heizeinrichtung 34 in
das Lagerungselement 31 eingebettet. Die elektrische Heizeinrichtung 34 besteht
aus einem einzelnen Draht und ist so angeordnet, dass sie die Anschlüsse 30a1 und 30a2 der Zelle 30a umgibt,
wie in 3 gezeigt ist. Bei 3 handelt
es sich um eine Schnittansicht, die entlang der Linie A-A in 2 erstellt
worden ist.
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Die
elektrische Heizeinrichtung 34 ist so konzipiert, dass
sie die Gesamtheit der Anschlüsse 30a1 und 30a2 beheizen
kann, wenn die elektrische Heizeinrichtung 32 mit Energie
versorgt wird bzw. eingeschaltet wird, um Wärme zu erzeugen.
Insbesondere kann die elektrische Heizeinrichtung 34 in
einer bekannten Konfiguration ausgebildet werden, indem ein Heizdraht
oder PTC (Positive Temperature Coefficient bzw. Kaltleiter) verwendet
wird.
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Die
elektrische Heizeinrichtung 34 ist mit einer Leistungsquelle,
die außerhalb der Batteriepackung 1 angeordnet
ist, über eine nicht gezeigte Verdrahtung verbunden. Als
die Leistungsquelle kann eine sogenannte Hilfsbatterie (Bleisäurebatterie)
verwendet werden. Die elektrische Heizeinrichtung 34 kann
mit einer Leistung der Leistungsquelle versorgt werden, um Wärme
zu erzeugen.
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Obgleich
in Ausführungsform 1 die elektrische Heizeinrichtung 34 in
das Lagerungselement 31 eingebettet ist, ist die vorliegende
Erfindung nicht darauf beschränkt. Es ist lediglich notwendig,
dass die elektrische Heizeinrichtung 34 die Anschlüsse 30a1 und 30a2 der
Zellen 30 beheizen kann und dass die elektrische Heizeinrichtung 34 in
der Nähe der Anschlüsse 30a1 und 30a2 angeordnet
ist.
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Insbesondere
gegenüber der in Ausführungsform 1 beschriebenen
Konfiguration kann die elektrische Heizeinrichtung 34 im
Bereich des Lagerungselements 31 angeordnet werden, der
in Kontakt mit der Zelle 30a steht, d. h. auf der Oberfläche
des Lochbereichs 31a oder des konkaven Bereichs 31b, die
vorstehend beschrieben wurden. Außerdem ist es möglich,
die Sammelschiene 32, die mit den Anschlüssen 30a1 und 30a2 verbunden
ist, zu beheizen. In diesem Fall können die Anschlüsse 30a1 und 30a2 über
die Sammelschiene 32 beheizt werden. Insbesondere kann
die elektrische Heizeinrichtung 34 zwischen der Sammelschiene 32 und
dem Lagerungselement 31 angeordnet sein.
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Obgleich
die Ausführungsform 1 in Verbindung mit der elektrischen
Heizeinrichtung 34 beschrieben worden ist, die in einem
jeweiligen der beiden Lagerungselemente 31 angeordnet ist,
die die Mehrzahl der Zellen 30a jeweils an deren beiden
Enden lagert, ist die vorliegende Erfindung nicht auf darauf beschränkt.
Insbesondere kann die elektrische Heizeinrichtung 34 auch
nur in einem der beiden Lagerungselemente 31 angeordnet
sein. In diesem Fall beheizt die elektrische Heizeinrichtung 34 die
Anschlüsse, die auf der Seite angeordnet sind, die durch
das eine der Lagerungselemente 31 gelagert wird (die Anschlüsse
der Zellen 30a auf einer Seite). Die elektrische Heizeinrichtung 34 kann
auf diese Weise für eines der Lagerungselemente 31 bereitgestellt
werden, so dass die Leistungsaufnahme reduziert wird, wenn die elektrische
Heizeinrichtung 34 verwendet wird, um die zusammengebaute
Batterie 30 zu beheizen.
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Als
nächstes erfolgt unter Bezugnahme auf 4 eine
Beschreibung der Schaltungskonfiguration zum Steuern der Batteriepackung 1 der
Ausführungsform 1.
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In 4 ist
ein Temperatursensor 61 für die Batteriepackung 1 angeordnet,
um die Temperatur der Batteriepackung 1 (der zusammengebauten
Batterie 30) zu erfassen. Ein Ausgangssignal aus dem Temperatursensor 61 wird
in eine Steuerung 62 eingegeben. Die Steuerung 62 kann
zusätzlich auch als Steuerung zum Steuern des Fahrbetriebs
und ähnlicher Vorgänge im Fahrzeug verwendet werden.
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Obgleich
der Temperatursensor 61 in Ausführungsform 1 zum
Erfassen der Temperatur der Batteriepackung 1 verwendet
wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
Solange die Temperatur der Batteriepackung 1 direkt oder
indirekt erfasst werden kann, ist die Verwendung einer beliebigen
Konfiguration möglich.
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Die
Steuerung 62 steuert hingegen die Ansteuerung (An- oder
Abschaltung bzw. Inbetriebnahme) der elektrischen Heizeinrichtung 34,
die für das Lagerungselement 31 innerhalb der
Batteriepackung 1 bereitgestellt ist. Insbesondere steuert
die Steuerung 62 einen EIN-/AUS-Betrieb eines Schalters 64, der
auf einer Verdrahtung bereitgestellt ist, die die elektrische Heizeinrichtung 34 mit
einer Leistungsquelle 63 (Leistungsquelle der elektrischen
Heizeinrichtung 34) verbindet. Wenn sich der Schalter 64 in der
EIN-Position befindet, wird der elektrischen Heizeinrichtung 34 die
Leistung der Leistungsquelle 63 zugeführt, so
dass die Batteriepackung 1 (die zusammengebaute Batterie 30)
beheizt wird. Wenn sich hingegen der Schalter 64 in der
AUS-Position befindet, wird der Fluss des elektrischen Stroms durch
die elektrische Heizeinrichtung 34 unterbrochen.
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Obgleich
die Ausführungsform 1 in Verbindung mit dem Fall beschrieben
worden ist, wo die Leistungsquelle (die sogenannte Hilfsbatterie),
die sich von der zusammengebauten Batterie 30 unterscheidet,
als die Leistungsquelle 63 der elektrischen Heizeinrichtung 34 verwendet
wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
Insbesondere kann die zusammengebaute Batterie 30 als die
Leistungsquelle der elektrischen Heizeinrichtung 34 verwendet
werden. In diesem Fall kann die Abgabeleistung aus der zusammengebauten
Batterie 30 der elektrischen Heizeinrichtung 34 direkt
zugeführt werden, oder der bzw. die aus der zusammengebauten Batterie 30 abgegebene
Hochspannungswert bzw. die Hochspannungsgröße
kann vor der Zuführung zur elektrischen Heizeinrichtung 34 durch
einen Gleichstromwandler in einen Niederspannungswert bzw. in eine
Niederspannungsgröße umgewandelt werden.
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Als
nächstes erfolgt unter Bezugnahme auf 5 eine
Beschreibung des Steuerungsbetriebs der vorstehend beschriebenen
Steuerung 62. Bei 5 handelt
es sich um ein Flussdiagramm, das den Steuerungsbetrieb der Steuerung 62 darstellt, um
den Betrieb beim Starten des Fahrzeugs zu veranschaulichen, das
mit der Batteriepackung 1 der Ausführungsform
1 ausgestattet ist.
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Bei
Schritt S1 erfasst die Steuerung 62 die Temperatur der
Batteriepackung 1 basierend auf dem Ausgangssignal aus
dem Temperatursensor 61. Bei Schritt S2 wird bestimmt,
ob die bei Schritt S1 erfasste Temperatur kleiner oder gleich einem
vorbestimmten Wert ist. Bei dem vorbestimmten Wert handelt es sich
um eine voreingestellte Temperatur zum Starten des Fahrzeugs durch
Verwendung der Abgabeleistung aus der Batteriepackung 1.
In anderen Worten bezieht sich der vorbestimmte Wert auf die Temperatur
bei Bereitstellung der Abgabeleistung zum Starten des Fahrzeugs.
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Wenn
die erfasste Temperatur bei Schritt S2 größer
oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, wird der Verfahrensablauf
bei Schritt S3, oder, falls dem nicht so ist, bei Schritt S7 fortgesetzt.
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Bei
Schritt S3 schaltet die Steuerung 62 den Schalter 64 vom
EIN-Zustand in den AUS-Zustand um, so dass die Steuerung 62 die
elektrische Heizeinrichtung 34 mit Energie versorgt bzw.
in den EIN-Zustand versetzt, indem die Abgabeleistung aus der Leistungsquelle 63 verwendet
wird. Bei Schritt S4 erfasst die Steuerung 62 erneut die
Temperatur der Batteriepackung 1 auf Basis des Ausgangssignals aus
dem Temperatursensor 61.
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Bei
Schritt S5 wird bestimmt, ob die bei Schritt S4 erfasst Temperatur
größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist.
Der vorbestimmte Wert ist mit dem in der Verarbeitung bei Schritt
S2 beschriebenen vorbestimmten Wert identisch. Wenn die erfasste
Temperatur größer oder gleich dem vorbestimmten
Wert ist, wird der Verfahrensablauf bei Schritt S6 fortgesetzt.
Wenn dem nicht so ist, kehrt der Verfahrensablauf zu Schritt S3
zurück, um die Energieversorgung bzw. Inbetriebnahme der
elektrischen Heizeinrichtung 34 fortzusetzen.
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Bei
Schritt S6 schaltet die Steuerung 62 den Schalter 64 vom
EIN-Zustand in den AUS-Zustand um, um die Energieversorgung der
elektrischen Heizeinrichtung 34 zu stoppen. Bei Schritt
S7 startet die Steuerung 62 dann das Fahrzeug (den Motor),
indem dafür die Abgabeleistung aus der Batteriepackung 1 verwendet
wird. In anderen Worten wird der Zündschalter in den EIN-Zustand
versetzt.
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Wenngleich
in Ausführungsform 1 das Fahrzeug nach dem Stopp der Energieversorgung
der elektrischen Heizeinrichtung 34 gestartet wird, ist
die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Energieversorgung
der elektrischen Heizeinrichtung 34 kann auch gestoppt
werden, nachdem das Fahrzeug gestartet worden ist. Wenngleich der
Betrieb beim Starten des Fahrzeugs unter Bezugnahme auf das in 5 gezeigte
Flussdiagramm beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung nicht
darauf beschränkt. Die zusammengebaute Batterie 30 (die Zellen 30a)
kann auch durch Verwendung der elektrischen Heizeinrichtung 34 beheizt
werden, während sich das Fahrzeug im Fahrbetrieb befindet.
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Während
in dem in 5 gezeigten Flussdiagramm die
Temperatur der Batteriepackung 1 nach der Inbetriebnahme
der elektrischen Heizeinrichtung 34 erneut erfasst wird,
ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
Es ist beispielsweise auch möglich, das Fahrzeug nach Verstreichen
einer vorbestimmten Zeitspanne ab der Inbetriebnahme der elektrischen
Heizeinrichtung 34 durch die Verwendung der Abgabeleistung
aus der Batteriepackung 1 zu starten. Unter der vorbestimmten
Zeitspanne versteht man eine Zeitspanne, mit der indirekt bestimmt werden
kann, dass die Temperatur der Batteriepackung 1 den vorbestimmten
Wert (die bei den Schritten S2 und S5 beschriebene Temperatur) aufgrund der
durch die elektrische Heizeinrichtung 34 erzeugten Wärme
erreicht hat. In anderen Worten geht man also davon aus, dass das
Verstreichen der vorbestimmten Zeitspanne bedeutet, dass die Temperatur der
Batteriepackung 1 den vorbestimmten Wert erreicht hat.
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Ist
hingegen die verbleibende Batteriekapazität (der sogenannte
SOC (State of Charge bzw. Ladezustand)) der Batteriepackung 1 (der
zusammengebauten Batterie 30) größer
als ein vorbestimmter Wert, kann die Abgabeleistung aus der Batteriepackung 1 verwendet
werden, um die elektrische Heizeinrichtung 34 mit Energie
zu versorgen bzw. in Betrieb zu nehmen. Im Allgemeinen lädt
und entlädt sich die Batteriepackung 1 derart,
dass sich der SOC der Batteriepackung 1, die während
des Fahrbetriebs verwendet wird, dauerhaft innerhalb der zu zuvor
eingestellten Obergrenze (z. B. 80%) und Untergrenze (z. B. 40%)
bewegt. Die Batteriepackung 1 kann sich zur Energieversorgung
der elektrischen Heizeinrichtung 34 entladen, wenn der
SOC der Batteriepackung 1 in ausreichendem Maße über
der zuvor erwähnten Obergrenze liegt. Die beim Entladen
der Batteriepackung 1 abgegebene Leistung kann zum Antreiben
bzw. Ansteuern der elektrischen Heizeinrichtung 34 verwendet
werden.
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Gemäß der
Ausführungsform 1 ist die elektrische Heizeinrichtung 34 in
den Lagerungselementen 31, die zum Lagern der Zellen 30a an
den beiden Enden derselben dienen, angeordnet, d. h. an den Seiten
der Zelle 30a, wo die Anschlüsse 30a1 und 30a2 positioniert
sind, um die Anschlüsse 30a1 und 30a2 der
Zelle 30a zu beheizen. Dadurch ist eine gleichmäßige
Beheizung der Gesamtheit der Zellen 30a, aus denen die
zusammengebaute Batterie 30 besteht, möglich.
Da die elektrische Heizeinrichtung 34 nicht für
jede einzelne der Zellen 30a, aus denen die zusammengebaute
Batterie 30 besteht, bereitgestellt ist, sondern nur für
das Paar der Lagerungselemente 31, wird darüber
hinaus ein einfacherer Aufbau ermöglicht. In anderen Worten
ist es gegenüber der herkömmlichen Konfiguration
der mit dem Lagerungselement 31 versehenen Batteriepackung
lediglich erforderlich, die elektrische Heizeinrichtung 34 für
das Lagerungselement 31 bereitzustellen, was einen unkomplizierten
Herstellungsvorgang für die Batteriepackung 1 der
Ausführungsform 1 ermöglicht.
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Egal
ob die Zellen 30a wie in der Ausführungsform 1
teilweise beheizt oder ob die Zellen 30a vollständig
beheizt werden, so weisen diese im Wesentlichen ein identisches
Leistungsabgabeverhalten (im Wesentlichen die gleichen Veränderungen
in Bezug auf die Abgabeleistung im Zeitverlauf) auf, wenn die Zellen 30a mit
einem vorbestimmten Wärmeleistungsbetrag (dem durch die
elektrische Heizeinrichtung 34 erzeugten Wärmeleistungsbetrag)
beheizt werden. Somit wird wie in der Ausführungsform 1 eine
zufriedenstellende Beheizung der Anschlüsse 30a1 und 30a2 der
Zellen 30a erreicht. Da die Zelle 30a über
eine Anordnung verfügt, bei der ein elektrisches Erzeugungselement
mit einem Gehäuse bedeckt ist, kann das elektrische Erzeugungselement darüber
hinaus nicht effizient beheizt werden, wenn ein anderer Bereich
der Zelle 30a als die Anschlüsse beheizt wird.
Unter dem elektrischen Erzeugungselement versteht man ein Element,
das eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und einen Elektrolyten
beinhaltet und das geladen und entladen werden kann.
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Da
in der Ausführungsform 1 die Anschlüsse 30a1 und 30a2 der
Zellen 30 beheizt werden, ist eine effiziente Beheizung
der Zellen 30a möglich. Insbesondere sind die
Anschlüsse 30a1 und 30a2 mit dem elektrischen
Erzeugungselement verbunden, das innerhalb der Zellen 30a angeordnet
ist, so dass die Beheizung der Anschlüsse 30a1 und 30a2 eine
effiziente Beheizung des elektrischen Erzeugungselements ermöglicht.
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Im
Allgemeinen neigt die Zelle 30a dazu, eine mit Abnehmen
der Temperatur geringer werdende Abgabeleistung bereitzustellen.
Diese Tendenz ist insbesondere deutlich zu erkennen, wenn als die
Zelle 30a eine Lithiumionen-Batterie verwendet wird. 6 zeigt
eine (veranschaulichende) Beziehung zwischen der Temperatur und
der Abgabeleistung der Zelle 30a.
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Wie
in 6 gezeigt ist, liefert die Zelle 30a eine
mit Abnahme der Temperatur geringer werdende Abgabeleistung. Wenn
die Abgabeleistung (die nachstehend als eine Startabgabeleistung
bezeichnet wird), die in 6 durch eine gestrichelte Linie gezeigt
ist, als die Abgabeleistung zum Starten des Fahrzeugs benötigt
wird, kann das Fahrzeug nicht mit einer Abgabeleistung gestartet
werden, die niedriger als die Startabgabeleistung ist.
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Zu
Problemen kommt es jedoch dann nicht, wenn die Abgabeleistung der
Batteriepackung 1 über der bei niedrigeren Temperaturen
vorliegenden Startabgabeleistung liegt. Berücksichtigt
wird dabei, dass die Kapazität der zusammengebauten Batterie 30 (Zellen 30a)
zuvor erhöht werden muss, um eine derart hohe Abgabeleistung
zu erreichen. Speziell wenn die Kapazität der Zelle 30a erhöht
wird, kann die in 6 gezeigte Kennlinie in eine
Richtung verändert werden, die durch einen Pfeil B angezeigt
ist, so dass die Abgabeleistung der Batteriepackung 1 bei niedrigeren
Temperaturen bereitgestellt werden kann, wobei diese Abgabeleistung
höher als die Startabgabeleistung ist. In diesem Fall resultiert
die erhöhte Kapazität der Zelle 30 in
vergrößerten Abmessungen der Zelle 30a,
und daher weist die Batteriepackung 1 ebenfalls größere
Abmessungen auf.
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Wenn
hingegen die elektrische Heizeinrichtung 34 verwendet wird,
um die Zellen 30 wie in der Ausführungsform 1
zu beheizen, kann die Abgabeleistung aus der Batteriepackung größer
sein als die Startabgabeleistung, so dass das Fahrzeug bei niedrigeren
Temperaturen gestartet werden kann. Da dabei die Kapazität
der Zelle 30a nicht erhöht werden muss, ist eine
Vergrößerung der Abmessungen der Zelle 30 oder
der Batteriepackung in diesem Fall nicht nötig.
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Zusammenfassung
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Elektrische Speichervorrichtung
und Fahrzeug
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Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es, eine elektrische
Speichervorrichtung zu schaffen, die elektrische Speicherelemente
effizient beheizen kann, und die einen einfachen Aufbau aufweist.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Speichervorrichtung,
die eine Mehrzahl von elektrischen Speicherelementen (30, 30a),
die an einem jedem Ende jeweils einen Anschluss (30a1, 30a2)
aufweisen, und einen Lagerungsmechanismus (31), der die
Mehrzahl der elektrischen Speicherelemente auf beiden Endseiten
eines jeweiligen der elektrischen Speicherelemente lagert, und einen Wärmeerzeuger
(34) beinhaltet, der für einen Bereich des Lagerungsmechanismus
bereitgestellt ist, der zumindest eine Endseite eines jeweiligen
der elektrischen Speicherelemente lagert, und der in der Lage ist,
Wärme zu erzeugen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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