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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher mit wenigstens einem Zellstapel, welcher eine Mehrzahl von in einer Stapelrichtung übereinander angeordneten Lagen von Batteriezellen umfasst. Eine erste Druckplatte und eine zweite Druckplatte sind zum Ausüben eines Drucks auf den zwischen den Druckplatten angeordneten wenigstens einen Zellstapel vorgesehen. Eine Aktuatoreinheit ermöglicht bei deren Betätigung den Abstand zwischen den Druckplatten zu verändern und eine Steuerungseinrichtung dient dem Ansteuern der Aktuatoreinheit. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines solchen elektrischen Energiespeichers.
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Elektrische Energiespeicher wie etwa Hochvoltbatterien für Fahrzeuganwendungen, beispielsweise für Hybridfahrzeuge, Plug in-Hybridfahrzeuge oder Elektrofahrzeuge, oder Hochvoltbatterien für stationäre Anwendungen wie etwa Stromversorger oder Speicher weisen eine Vielzahl von in Reihe und/oder parallel geschalteten Einzelzellen auf. Innerhalb der Hochvoltbatterie sind die Einzelzellen in der Regel in so genannten Zellblöcken zusammengefasst. Die Einzelzellen können als so genannte Hardcase-Zellen mit einem metallischen, festen Zellgehäuse oder als so genannte Pouchzellen ausgeführt sein, welche eine Umhüllung in Form einer Verbundfolie aufweisen.
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Die Zellblöcke enthalten jeweils eine bestimmte Anzahl der Einzelzellen inklusive von Einrichtungen zu derer mechanischen Fixierung, zur elektrischen Kontaktierung der Einzelzellen und gegebenenfalls zur Temperierung, also zur Kühlung und Heizung. Der Zellblock oder eine Mehrzahl von Zellblöcken sind wiederum in einem geschlossenen Batteriegehäuse untergebracht, welches insbesondere zusätzlich Einrichtungen zur elektrischen Steuerung und Absicherung der Batterie aufweist, etwa ein Batteriemanagementsystem (BMS), Schütze zur Zuschaltung und Abschaltung des Stroms, Sicherungen, Strommesser und dergleichen. Des Weiteren enthält die Batterie vorzugsweise Anschlüsse nach außen, nämlich für die Stromzuleitung und Stromableitung, eine Kühlmittelzuführung und Kühlmittelabführung, einen Anschluss für die Batteriesteuerung und dergleichen.
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Die mechanische Fixierung der aufeinander gestapelten Einzelzellen zur Bildung eines Zellblocks erfolgt im Allgemeinen durch Verpressung und/oder Verklebung. Hierbei werden die axialen Verpresskräfte über an den Stirnseiten des Zellblocks angeordnete Druckplatten aufgebracht. Die Druckplatten sind wiederum über an dem Zellblock seitlich vorbeilaufende, durchgehende Spannmittel miteinander verbunden. Die Spannmittel können Verbindungsleisten, Zuganker, Gewindestangen, Spannbänder oder dergleichen umfassen.
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Der elektrochemisch aktive Teil der Einzelzelle ist ein so genannter Zellstapel oder Elektrodenflachwickel. Der Zellstapel wird durch Lagen aus Kathoden und Anoden sowie jeweiligen Ableitern gebildet, wobei die jeweilige Kathodenlage von der jeweiligen Anodenlage durch eine Lage in Form eines Separators getrennt ist. Der Zellstapel wird zur Sicherstellung der Funktion im Betrieb senkrecht zu den Lagen mit einer bestimmten Vorspannkraft verpresst.
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Vor allem bei einer als Festkörperzelle ausgebildeten Batteriezelle beziehungsweise bei einer eine Mehrzahl von Festkörperzellen umfassenden Batterie ist ein Betriebsdruck von mehreren bar für eine optimale Funktionsfähigkeit der Grenzschichten erforderlich, an welchen die Anode und der Separator beziehungsweise die Kathode und der Separator aneinander angrenzen. Wird in der Batteriezelle eine Lithiummetall enthaltende Anode verwendet, so ist ebenfalls ein Druck von mehreren bar erforderlich, um das so genannte Plating-Verhalten beziehungsweise Stripping-Verhalten der Batteriezelle zu optimieren. Beim Plating wird metallisches Lithium gebildet, anstatt dass sich Lithium-Ionen wie gewünscht in die Elektrode einlagern. Beim Stripping kommt es zu einer Auflösung der Lithium-Anode.
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Das sich im Inneren der jeweiligen Einzelzelle befindende elektrochemisch aktive Elektrodenmaterial, welches einerseits die Kathode und andererseits die Anode bildet, ändert seine Dicke abhängig vom Ladungszustand (SOC = State of Charge) und der Lebensdauer (SOH = State of Health). Ein typischer Wert für das Dickenwachstum beim Aufladen einer als Festkörperzelle ausgebildeten Einzelzelle mit einer Lithiummetall-Anode beträgt beispielsweise 15 Prozent, wenn die Einzelzelle ausgehend von einem ungeladenen Zustand vollständig aufgeladen wird (der SOC ändert sich dementsprechend von 0 Prozent auf 100 Prozent). Ein typischer Wert für das Dickenwachstum der Einzelzelle beim Altern derselben liegt sowohl bei einer Festkörperzelle als auch bei einer konventionellen Einzelzelle mit Li-Ionen-Zellchemie, bei welcher der Elektrolyt in flüssiger Form vorliegt, bei beispielsweise 5 Prozent. Dies gilt für das Dickenwachstum über die gesamte Lebensdauer, also eine Abnahme des SOH von 100 Prozent auf 0 Prozent. In Anbetracht dieser Zahlenwerte ist also insgesamt eine Dickenänderung von bis zu etwa 20 Prozent zu kompensieren.
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Um dies zu erreichen, können elastische Federelemente wie etwa Schaummatten oder Schraubenfedern in den Einzelzellen oder zwischen den Einzelzellen angeordnet sein.
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Beispielsweise beschreibt die gattungsgemäße
DE 10 2009 035 482 A1 eine Batterie mit einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen, welche in Flachbauweise ausgebildet und zwischen zwei Endplatten zu einem Zellenstapel verspannt sind. Hierbei können als passive Mittel zur Druckbeaufschlagung des Zellenstapels Federmittel vorgesehen sein. Des Weiteren schlägt die
DE 10 2009 035 482 A1 vor, zwischen einer Endplatte und einer weiteren, an einem Batteriegehäuse anliegenden Endplatte der Batterie einen ansteuerbaren, beispielsweise elektromechanischen Aktuator anzuordnen. Dieser aktive Aktuator kann anhand von Messwerten der Temperatur und des Drucks in dem Zellenstapel angesteuert werden.
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Bei der Batterie gemäß der
DE 10 2009 035 482 A1 ist die Endplatte mittels des elektromechanischen Aktuators relativ zu der weiteren Endplatte bewegbar, welche an dem Batteriegehäuse anliegt. Dementsprechend wird die beim Bewegen des Aktuators aufgebrachte Kraft gegen das Batteriegehäuse abgestützt. Einerseits macht es dies erforderlich, das Batteriegehäuse besonders robust auszulegen. Zudem wird es dadurch erschwert, einen die Endplatten umfassenden Zellblock aus dem Batteriegehäuse zu entfernen beziehungsweise den Zellblock zu demontieren. Dasselbe gilt, wenn bei Einbau einer Batterie in ein Fahrzeug Verpresskräfte gegen Strukturen des Fahrzeugs abgestützt werden. Auch dann ergibt sich im Fahrzeugbetrieb eine nicht mehr beziehungsweise nur mit hohem Aufwand zu demontierende Einheit.
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Nachteilig ist des Weiteren beim Anordnen von elastischen Elementen zwischen den Einzelzellen das durch die Federkennlinie prinzipbedingte Ansteigen der Presskraft bei sich ausdehnenden Elektroden beziehungsweise Einzelzellen. Dadurch muss die Zelle oder der Zellblock auf sehr hohe axiale Kräfte ausgelegt werden. Des Weiteren gibt es einen im Betrieb der Batterie nicht nutzbaren Wegbereich zur Vorspannung der Feder auf eine nötige Mindestverpressung.
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Darüber hinaus weist ein elastisches Element in Form einer Feder eine große Blocklänge auf. Diese Blocklänge ist die Länge der Feder im komplett zusammengedrückten Zustand. In einem Kraft-Weg-Diagramm, in welchem die axiale Presskraft in Abhängigkeit von der Strecke angegeben ist, um welche die Feder zusammengedrückt ist, steigt mit Erreichen der Blocklänge die entsprechende Kennlinie beziehungsweise Kurve senkrecht an. Auch der Bereich ab dem Erreichen dieser Blocklänge ist somit im Betrieb der Batterie nicht nutzbar.
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Aus der
DE 10 2015 221 739 A1 ist ein Batteriemodul mit einem Spannmechanismus bekannt. Dabei wird als Spannmechanismus eine Teleskopschiene mit einer Längenbegrenzung eingesetzt.
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Aus der
DE 10 2013 226 161 A1 ist eine Verspanneinheit für ein Batteriemodul bekannt. Über Ausgleichseinheiten werden dabei Temperaturbedingte Längenänderungen des verspannten Verbandes ausgeglichen.
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Ferner beschreibt die nicht vorveröffentlichte
DE 10 2019 204 529 A1 eine Spann- und Haltevorrichtung für einem Behälter. Das Spannmittel ist dabei als elastischer Endlosriemen ausgebildet, dessen Spannung über eine Spanneinrichtung veränderbar ist. Die Spanneinrichtung kann dabei insbesondere als Drehknebel ausgebildet sein.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Energiespeicher der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem eine verbesserte Druckbeaufschlagung des wenigstens einen Zellstapels erreichbar ist, und ein entsprechend verbessertes Verfahren zum Betreiben des elektrischen Energiespeichers zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Energiespeicher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Der erfindungsgemäße elektrische Energiespeicher weist zumindest ein flexibles Umschließungselement, welches die Druckplatten sowie den dazwischen angeordneten Zellstapel umschließt, und zumindest ein aktuiertes Rollelement zum Aufrollen und/oder Abrollen des Umschließungselements auf, so dass durch eine Längenänderung des Umschließungselements in Umfangsrichtung der Umschließung ein Abstand der der ersten und der zweiten Druckplatte voneinander veränderbar ist.
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Mit anderen Worten kann das flexible Umschließungselement, welches den Zellstapel umgibt und durch die Umschließung den Abstand zwischen der ersten und zweiten Druckplatte vorgibt, durch das Rollelement aufgerollt und/oder abgerollt werden. Insbesondere ist das Rollelement dazu ausgebildet, dass Umschließungselement aufzurollen und/oder abzuholen. Durch das Aufrollen und/oder Abrollen erfolgt die Längenänderung des Umschließungselements entlang der Umfangsrichtung. Die Umfangsrichtung beziehungsweise der Umfang erstreckt sich dabei zwischen den Druckplatten sowie entlang der ersten und zweiten Druckplatte. Die Umfangsrichtung erstreckt sich dabei parallel zu dem Anteil des Umschließungselements, welcher den Zellstapel sowie die Druckplatten umschließt.
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Das Umschließungselement kann zwei Anteile aufweisen: Einerseits den ersten Anteil, welcher den Zellstapel sowie die Druckplatten umschließt, und andererseits den zweiten Anteil, welcher durch das Rollelement aufgerollt ist. Durch das Aufrollen und/oder Abrollen ergibt sich eine Verschiebung dieser Anteile. Wenn der Umfang des Umschließungselements um die Druckplatten und den Zellstapel kleiner wird (etwa durch Aufrollen eines Teils des Umschließungselements), ergibt sich hierdurch eine Verringerung des Abstands der ersten und zweiten Druckplatte zueinander. Daraus kann eine Erhöhung des Drucks auf den Zellstapel resultieren. Wenn der Umfang des Umschließungselements um die Druckplatten und den Zellstapel größer wird (etwa durch Abrollen eines Teils des Umschließungselements), ergibt sich hierdurch eine Vergrößerung des Abstands der ersten und zweiten Druckplatte zueinander. Daraus kann eine Verringerung des Drucks auf den Zellstapel resultieren. Mathematisch betrachtet kann das Umschließungselement entsprechend einer geschlossenen Kurve um die Druckplatten und den Zellstapel geformt sein. Dabei ist das Umschließungselement entlang der geschlossenen Kurve insbesondere unter Zug, sodass sich eine Kraft entlang der Umfangsrichtung des Umschließungselements ergibt.
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Es können also die erste und die zweite Druckplatte aktiv aufeinander zu beziehungsweise voneinander weg bewegt werden, indem die Steuerungseinrichtung das wenigstens eine Rollelement ansteuert. Das Rollelement kann einen Aktuator beziehungsweise ein Elektromotor aufweisen, welcher eine Kraft für das Aufrollen und/oder Abrollen bereitstellt. Durch das Umfassungselement und das Rollelement werden alle aus dem Druck resultierenden Kräfte abgefangen. Dadurch müssen hierbei keine Druckkräfte an umliegenden Elementen abgestützt werden. Aus diesem Grund ist die Druckbeaufschlagung des wenigstens einen Zellstapels verbessert. Es können somit Module beziehungsweise Einheiten, welche durch den elektrischen Energiespeicher gebildet sind, besonders leicht etwa in ein Batteriegehäuse oder in ein Fahrzeug eingebaut werden. Denn Druckkräfte brauchen nicht an Elementen wie dem Batteriegehäuse oder dem Fahrzeug abgestützt zu werden. Dadurch wird beispielsweise eine Wartung oder ein Austausch eines Moduls in Form des elektrischen Energiespeichers erleichtert.
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Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von einer jeweiligen Dicke des wenigstens einen Zellstapels mittels des wenigstens einen Rollelements beziehungsweise durch das Aufrollen des Umfassungselements über die Druckplatten ein Beaufschlagen des wenigstens einen Zellstapels mit einer im Wesentlichen konstanten Kraft zu bewirken.
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Zur Kompensation von Dickenänderungen des wenigstens einen Zellstapels kommt somit vorzugsweise ein aktiv gesteuertes Konstantkraftsystem zum Einsatz, welches sich insbesondere durch eine im Wesentlichen horizontale Kraft-Weg-Kennlinie auszeichnet. Letzteres bedeutet, dass in dem nutzbaren Teilbereich des Wegs oder der Strecke, in welchem wenigstens eine der Druckplatten relativ zu der anderen Druckplatte bewegbar ist, die von den Druckplatten auf den wenigstens einen Zellstapel ausgeübte Kraft unabhängig von der Position der bewegbaren Druckplatte entlang des Wegs ist. Entlang des Wegs oder der Strecke kann die bewegbare Druckplatte mittels des wenigstens einen Rollelements beziehungsweise durch das Aufrollen des Umfassungselements parallel zu der Stapelrichtung vorbewegt oder zurückbewegt werden. Dementsprechend können entlang des Wegs oder der Strecke die Druckplatten parallel zu der Stapelrichtung aufeinander zu bewegt oder voneinander weg bewegt werden.
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Ändert sich die Dicke des wenigstens einen Zellstapels, etwa aufgrund eines Ladens oder bei einer Entladung oder auch in Folge einer Alterung, so werden zwar die flächig an dem wenigstens einen Zellstapel anliegenden Druckplatten entsprechend der Dickenänderung aktiv, also mittels des wenigstens einen Rollelements beziehungsweise durch das Aufrollen des Umfassungselements aufeinander zu oder voneinander weg bewegt. Jedoch ergibt sich eine konstante axiale Verpressung entlang der Stapelrichtung. Die Kraft, mit welcher die Druckplatten den wenigstens einen Zellstapel beaufschlagen und somit auch der auf den wenigstens einen Zellstapel wirkende Druck bleibt so zumindest im Wesentlichen konstant. Auch dies ist einer verbesserten Druckbeaufschlagung des Zellstapels zuträglich.
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Darüber hinaus geht auch im Gegensatz zu den Gegebenheiten bei einer Verwendung konventioneller Federelemente, welche einen Zellstapel mit Druck beaufschlagen können, kein Weg aufgrund einer Vorspannung einer Feder oder des Federelements verloren, welcher zum Erreichen einer erforderlichen Mindestverpressung vorzusehen ist. Vielmehr wird aufgrund der vorzugsweise horizontalen Kraft-Weg-Kennlinie des Konstantkraftsystems vorzugsweise immer nur die nötige Mindestvorspannkraft angelegt. Infolgedessen kann eine den wenigstens einen Zellstapel aufweisende Batteriezelle und/oder ein eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweisender Zellblock besonders leicht sowie kostengünstig und auch im Hinblick auf den beanspruchten Bauraum besonders kompakt ausgeführt werden.
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Da der wenigstens eine Zellstapel somit stets mit der optimalen Kraft verpresst wird, kommt es zudem zu keiner negativen Beeinflussung der Performance der Batteriezelle beziehungsweise der Batteriezellen und der Lebensdauer der Batteriezelle beziehungsweise der Batteriezellen.
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Bei dem zumindest einen Umschließungselement kann es sich um ein Band, ein Seil oder eine Kette handeln. Mit anderen Worten kann das zumindest eine Umschließungselement als Band, Seil oder Kette ausgeführt sein. Das Band, das Seil oder die Kette ist um die beiden Druckplatten mit dem dazwischenliegenden Zellstapel geführt. Mit anderen Worten umfasst das Band, das Seil beziehungsweise die Kette die beiden Druckplatten mit dem dazwischenliegenden Zellstapel. Beide Enden des Seiles, des Bands oder der Kette können an dem Rollelement beziehungsweise der Walze zusammenlaufen und/oder an dem Rollelement beziehungsweise der Walze befestigt sein. Alternativ kann das Seil, das Band oder die Kette endlos geführt sein. In diesem Fall kann das Rollelement beziehungsweise die Walze in den endlosen Verlauf des Seiles, des Bandes beziehungsweise der Kette eingreifen, um das Aufrollen beziehungsweise Abrollen durchzuführen. Durch ein Band, ein Seil oder eine Kette kann eine besonders stabile und leicht aufrollbare Umschließung der Druckplatten und des Zellstapels gewährleistet sein.
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Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das zumindest eine Rollelement eine Walze aufweist, an der das Umschließungselement befestigt ist. Beispielsweise kann die Walze eine Zylinder sein, auf welchem der zweite Anteil des Umschließungselements, welche durch das Rollelement aufgerollt ist, aufgerollt ist. Beide Enden des Umschließungselements, insbesondere des Seiles, des Bands oder der Kette, können an der Walze befestigt sein. Auf diese Weise beschreibt das Umschließungselement mathematisch betrachtet eine geschlossene Kurve, wobei die Kurve durch die Befestigung an der Rolle geschlossen wird. Dies stellt eine besonders effektive Möglichkeit der Fertigung des Umschließungselements dar.
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Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das zumindest eine Rollelement ausgebildet ist, durch eine Rotation der Walze das Aufrollen und/oder Abrollen des Umschließungselements durchzuführen. Durch eine Rotation der Walze beziehungsweise des Zylinders in eine Richtung kann das Umschließungselement weiter aufgerollt werden und durch eine Rotation in die entgegengesetzte Richtung kann das Umschließungselement abgerollt werden. Somit wird durch die Rotation der Walze der erste Anteil des Umschließungselements verkürzt oder verlängert, sodass der Umfang des Umschließungselements um die erste und zweite Druckplatte sowie den Zellstapel verändert wird. Daraus resultiert eine Veränderung des Abstands der ersten und zweiten Druckplatte zueinander. Beispielsweise ist der Aktuator beziehungsweise der Elektromotor des Rollelements dazu ausgebildet, die Walze zu rotieren. Eine Walze stellt ein besonders zweckmäßiges Lager zum Aufrollen des Umschließungselements dar.
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Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das zumindest eine Rollelement beziehungsweise die Walze und/oder eine Führungswelle des Rollelements parallel zur ersten Druckplatte und/oder zweiten Druckplatte verläuft. Beispielsweise ist vorgesehen, dass das zumindest eine Rollelement beziehungsweise die Walze parallel zur ersten Druckplatte und/oder zweiten Druckplatte verläuft. Mit anderen Worten kann das Rollelement beziehungsweise die Walze parallel zur ersten und/oder zweiten Druckplatte ausgerichtet sein. Dies stellt eine besonders platzsparende und effiziente räumliche Gestaltung dar.
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Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die Aktuatoreinheit zumindest eine Führungswelle aufweist, welche insbesondere parallel zur ersten Druckplatte und/oder zweiten Druckplatte verläuft. Optional weist das Rollelement somit eine Führungswelle auf. Die Führungswelle kann wiederum optionaler Weise parallel zu der ersten und/oder zweiten Druckplatte ausgerichtet sein. Durch die Führungswelle kann eine besonders vollständige Umfassung der Druckplatten sowie des Zellstapels, eine besonders vorteilhaft ausgerichtete Krafteinleitung von Kräften sowohl in die Druckplatte als auch in das Umschließungselement sowie eine optimale Führung des Umschließungselements hin zum Rotationselement gewährleistet werden.
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Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Rollelement an einer dem Zellstapel abgewandten Seite der ersten oder zweiten Druckplatte angeordnet ist. Mit anderen Worten kann das Rollelement an einer Außenseite der ersten oder zweiten Druckplatte angeordnet sein. Als Außenseite wird dabei insbesondere diejenige Seite der entsprechenden Platte bezeichnet, deren Flächennormale senkrecht zur Stapelrichtung des Zellstapels und nicht an den Zellstapel angrenzt beziehungsweise diesem abgewandt ist. An der ersten oder zweiten Druckplatte ergibt sich eine besonders stabile Befestigung des Rollelements. Alternativ wäre jedoch auch ein Rollelement denkbar, welches weder an einer der Druckplatten noch an dem Zellstapel angeordnet ist. Beispielsweise kann das Rollelement ausschließlich an dem Umschließungselement befestigt sein.
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Gemäß einer Weiterbildung weist der elektrische Energiespeicher eine weitere Druckplatte zwischen der ersten Druckplatte und dem Umschließungselement sowie einen weiteren Aktuator, welcher zwischen der ersten Druckplatte und der weiteren Druckplatte angeordnet ist auf. Der weitere Aktuator ist dazu ausgebildet, einen Abstand zwischen der ersten Druckplatte und der weiteren Druckplatte zu verändern. Durch die Veränderung des Abstands zwischen der weiteren Druckplatte und der ersten Druckplatte kann der Abstand zwischen der ersten Druckplatte und der zweiten Druckplatte verändert werden. Mit anderen Worten kann aus der Veränderung des Abstands zwischen der ersten Druckplatte und der weiteren Druckplatte eine gegenläufige Veränderung des Abstands zwischen der ersten Druckplatte und der zweiten Druckplatte resultieren. Dadurch kann durch den weiteren Aktuator der Druck auf den Zellstapel verändert werden. Dabei ist die weitere Druckplatte ebenfalls durch das Umschließungselement umschlossen. Auf diese Weise stellt das Umschließungselement ein Widerlager für die Bewegung des weiteren Aktuators dar. Insbesondere kann im Falle des weiteren Aktuators auch auf das Rollelement verzichtet werden. Mit anderen Worten beansprucht die vorliegende Anmeldung auch elektrische Energiespeicher, welche zumindest ein Umschließungselement, die weitere Druckplatte (zwischen der ersten Druckplatte und dem Umschließungselement) sowie den weiteren Aktuator (zwischen der ersten Druckplatte und der weiteren Druckplatte) aufweisen. Wenn kein Rollelement vorhanden ist, weist das Umschließungselement insbesondere eine konstante Länge in Umfangsrichtung beziehungsweise einen konstanten Umfang um alle Druckplatten auf. Insbesondere beansprucht die vorliegende Anmeldung daher auch elektrische Energiespeicher, welche zumindest ein Umschließungselement, die weitere Druckplatte (zwischen der ersten Druckplatte und dem Umschließungselement) sowie den weiteren Aktuator (zwischen der ersten Druckplatte und der weiteren Druckplatte) nicht jedoch ein Rollelement aufweisen. Dies stellt eine andere, fortlaufende Möglichkeit dar, den elektrischen Energiespeicher mittels des Umschließungselements in sich zu verspannen.
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In einer weiteren Ausgestaltungsform kann eine weitere Druckplatte zusätzlich zwischen der zweiten Druckplatte und dem Umschließungselement vorgesehen sein, wobei der Abstand zwischen der zweiten Druckplatte und der weiteren Druckplatte ebenfalls mittels eines weiteren Aktuators veränderbar ist. In diesem Fall ergibt sich insbesondere ein symmetrischer Aufbau des elektrischen Energiespeichers bezüglich einer Symmetrieachse, welche parallel zu zumindest einer der Druckplatten, vorzugsweise allen Druckplatten, verläuft.
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Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der weitere Aktuator eine Zahnstange, eine Gewindespindel, ein Hebelsystem, einen Kniehebelmechanismus und/oder einen Rampenmechanismus aufweist. Mit anderen Worten kann das Verändern des Abstandes zwischen der ersten Druckplatte und der weiteren Druckplatte durch Bewegen der Zahnstange, des Hebelsystems, des Kniehebemechanismus und/oder als Rampenmechanismus erfolgt. Dies stellt eine technisch besonders effiziente Lösung dar.
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Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Aktuator des Rollelements und/oder der weitere Aktuator selbsthemmend ausgeführt ist und/oder derart ausgeführt ist, dass in stromlosen Zustand eine Verriegelung erfolgt. Mit anderen Worten ist der Aktuator des Rollelements und/oder der weitere Aktuator derart ausgeführt, dass diese eine Bewegung jeweils nur auf eine entsprechende Ansteuerung durch die Steuerungseinrichtung hin durchführen. In stromlosem Zustand beziehungsweise während keine derartige Ansteuerung vorliegt, ist eine Bewegung des Aktuators und somit eine Veränderung des Abstands der ersten und zweiten Druckplatte zueinander durch die Selbsthemmung beziehungsweise Verriegelung gehemmt. Auf diese Weise kann elektrische Energie für das Betreiben des jeweiligen Aktuators gespart werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichers mit wenigstens einem Zellstapel, welcher eine Mehrzahl von in einer Stapelrichtung übereinander angeordneten Lagen von Batteriezellen umfasst, üben eine erste Druckplatte und eine zweite Druckplatte einen Druck auf den zwischen den Druckplatten angeordneten wenigstens einen Zellstapel aus. Eine Steuerungseinrichtung steuert eine Aktuatoreinheit an, wobei die wenigstens eine Aktuatoreinheit einen Abstand zwischen den Druckplatten verändert. Hierbei weist die Aktuatoreinheit zumindest ein flexibles Umschließungselement auf, welches die Druckplatten sowie den dazwischen angeordneten Zellstapel umschließt. Zumindest ein Rollelement der Aktuatoreinheit rollt das Umschließungselements auf oder ab, so dass durch eine Längenänderung des Umschließungselements in Umfangsrichtung der Umschließung ein Abstand der ersten und zweiten Druckplatte voneinander verändert wird. Es kann also der auf den wenigstens einen Zellstapel ausgeübte Druck eingestellt, insbesondere geregelt beziehungsweise nachgeregelt werden. Folglich ist ein Verfahren geschaffen, mittels welchem eine verbesserte Druckbeaufschlagung des wenigstens einen Zellstapels erreichbar ist.
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Dies gilt insbesondere, wenn der von der ersten und zweiten Druckplatte auf den wenigstens einen Zellstapel ausgeübte Druck durch Ansteuern des wenigstens einen Aktuators zumindest im Wesentlichen konstant gehalten wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
- 1 einen Graphen, in welchem anhand von Kurven Kraft-Weg-Kennlinien bei einem Konstantkraftsystem eines elektrischen Energiespeichers und bei einem elastische Elemente aufweisenden elektrischen Energiespeicher dargestellt sind;
- 2 in einer schematischen Perspektivansicht eine Batterie mit einer Mehrzahl von Batteriezellen, welche zwischen zwei Druckplatten eingespannt sind, wobei ein Abstand der Druckplatten voneinander durch das Ansteuern eines Rollelements, welches ein die Druckplatten umfassendes Umschließungselement auf-/abrollt, veränderbar ist;
- 3 dieselbe Batterie in einer schematischen Seitenansicht; und
- 4 eine alternative Ausführungsform einer Batterie mit zusätzlichen Druckplatten, welche durch ein Umschließungselement gehalten werden, und als Widerlager für jeweilige Aktuatoren dienen.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In einem in 1 gezeigten Graphen 50 ist auf einer Ordinate 51 eine axiale Presskraft aufgetragen, welche auf Batteriezellen 3 (vergleiche 2), welche entlang einer Stapelrichtung 11 (vergleiche 2) zu einem Zellstapel 13 (vergleiche 2) verbunden sind, beziehungsweise Batteriezellen 3 einer Batterie 1 (vergleiche 2) aufgebracht werden kann. Das Zusammenpressen von Elektroden in Form von Kathoden und Anoden der einzelnen Batteriezellen 3 dient der Sicherstellung der Funktion des der Batteriezellen 3 des Zellstapels 13 beziehungsweise der Batterie 1.
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Eine in dem Graphen 50 in 1 dargestellte erste Kennlinie 52 veranschaulicht das Verhalten eines elastischen Elements wie etwa einer Feder, welche in einem Zellgehäuse der Batteriezelle 3 oder einem (nicht gezeigten) Batteriegehäuse der Batterie 1 angeordnet sein kann, um den oder die Zellstapel 13 mit einem Druck zu beaufschlagen. In dem Graphen 50 in 1 ist hierbei auf einer Abszisse 55 der Weg aufgetragen, um welchen die Feder zusammengedrückt werden kann. Ein erster Abschnitt 57 der Kennlinie 52 stellt dementsprechend einen Bereich des Wegs dar, um welchen die Feder zum Aufbringen einer erforderlichen Vorspannkraft zusammengedrückt werden muss. Diese Vorspannkraft wird bei der Montage der Batteriezelle 3 beziehungsweise der Batterie 1 oder eines derartigen Zellblocks eingestellt. In diesem Bereich des Wegs ist die von der Feder aufbringbare Kraft nicht nutzbar. Ein weiterer Abschnitt 58 der Kennlinie 52 stellt demgegenüber einen nutzbaren Bereich des Wegs dar. In diesem Abschnitt 58 bringt das elastische Element in Form der Feder eine zunehmend größere axiale Presskraft auf den wenigstens einen Zellstapel 13 auf. Die Kraft steigt in diesem Abschnitt 58 (linear) an, je weiter die Feder zusammengedrückt wird.
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Ist die Feder vollständig zusammengedrückt, so steigt die Kennlinie 52 senkrecht an. Ein entsprechender Abschnitt 59 des in der Batteriezelle 3 oder in der Batterie 1 zur Verfügung stehenden Wegs stellt eine Blocklänge der Feder dar. Ist die Feder vollständig zusammengedrückt, so können sich die Elektroden des Zellstapels 13 nicht weiter senkrecht zu ihrer Stapelrichtung 11 ausdehnen, welche in 2 durch einen Pfeil veranschaulicht ist.
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Nachteilig ist also bei der Verwendung einer Feder beziehungsweise eines derartigen elastischen Elements, dessen Verhalten durch die Kennlinie 52 in dem Graphen 50 beschrieben ist, das durch die Federkennlinie prinzipbedingte Ansteigen der Presskraft bei sich ausdehnenden Elektroden des wenigstens einen Zellstapels 13. Dementsprechend müssen die Batteriezelle 3 beziehungsweise die Batterie 1 oder der Zellblock auf sehr hohe axiale Kräfte ausgelegt werden.
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Dies wird vorliegend vermieden, indem der nachstehend detailliert beschriebene elektrische Energiespeicher in Form einer einzelnen Batteriezelle 3 oder der Batterie 1 ein Konstantkraftsystem aufweist, welches gemäß 2 beispielsweise aktuiertes Rollelement 7 und ein Umschließungselement 9 aufweist. Das Umschließungselement 9 umschließt beide Druckplatten 5, 6 sowie die Batteriezellen 3 der Batterie 1. Das Umschließungselement 9 ist vorliegend als flexibles Band ausgeführt. Beispielsweise kann das Umschließungselement 9 aus textilen Werkstoffen und/oder Kunststoff gebildet sein. Das Rollelement 7 weist eine Walze 8 auf, auf welcher das Umschließungselement 9 aufgerollt und/oder abgerollt werden kann.
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Das Rollelement 7 weist einen Antrieb 12(vergleiche 3), insbesondere einen Aktuator beziehungsweise Elektromotor, zum Rotieren der Walze 8 auf. Mit anderen Worten ist der Antrieb 12 dazu ausgebildet, die Walze 8 zu rotieren, um das Umschließungselement 9 auf der Walze 8 aufzurollen und/oder abzurollen. Aus dem Aufrollen des Umschließungselements 9 folgt eine Verringerung des Umfangs desjenigen Teils des Umschließungselements 9, welcher die Druckplatten 5, 6 und den Zellstapel 13 beziehungsweise die Batteriezellen 3 umschließt. Aus dem Abrollen des Umschließungselements 9 folgt eine Vergrößerung des Umfangs desjenigen Teils des Umschließungselements 9, welche die Druckplatten 5, 6 und den Zellstapel 13 beziehungsweise die Batteriezellen 3 umschließt. Da die Druckplatten 5, 6 zumindest im Wesentlichen inkompressibel ausgestaltet sind, folgt aus dem Abrollen des Umschließungselements 9 eine Vergrößerung des Abstands zwischen den Druckplatten 5, 6. Analog folgt aus dem Aufrollen des Umschließungselements 9 eine Verkleinerung des Abstands zwischen den Druckplatten 5, 6. Aus einer Vergrößerung/Verkleinerung des Abstands folgt nachvollziehbarer Weise eine Verringerung/Erhöhung eines durch die Druckplatten 5, 6 auf die Batteriezellen 3 beziehungsweise die Zellstapel 13 ausgeübten Drucks. Somit ermöglicht das Rollelement 7 in Verbindung mit dem Umschließungselement 9 eine Regulierung des auf den Zellstapel 13 beziehungsweise die Batteriezellen 3 wirkenden Drucks. Insbesondere ermöglicht das System aus Rollelement 7, Umschließungselement 9 und Antrieb 12 den Betrieb des Zellstapels 13 beziehungsweise der Batteriezellen 3 mit konstanter Kraft und/oder konstantem Druck auf den Zellstapel 13 beziehungsweise Batteriezellen 3. Aus diesem Grund kann dies als Konstantkraftsystem bezeichnet werden. Zur verbesserten Führung des Umschließungselements 9 auf die Walze 8 weist das Rollelement 7 vorliegend zusätzlich zwei Führungsrollen 10 auf. Die Bewegung des Rollelements 7 beziehungswese der Antrieb 12 wird durch eine Steuereinrichtung 14 gesteuert. Dies erfolgt beispielsweise gemäß einer in der Steuereinrichtung 14 abgelegten Kennlinie beziehungsweise Kennfeldes.
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Eine dieses Konstantkraftsystem veranschaulichende Kennlinie 56 ist ebenfalls in dem Graphen 50 in 1 dargestellt. Ein erster, vorliegend horizontaler Abschnitt 53 der Kennlinie 56 stellt den nutzbaren Bereich des Wegs dar, entlang dessen die Druckplatten 5, 6 aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden können. Aus dem horizontalen Verlauf der Kennlinie 56 in dem Abschnitt 53 ist ersichtlich, dass die Druckplatten 5, 6 in dem Konstantkraftsystem den Zellstapel 13 wegunabhängig mit der konstanten Kraft beaufschlagen. Dies gilt bei dem Beaufschlagen der die jeweiligen Zellstapel 13 aufweisenden Batteriezellen 3, welche in dem Paket beziehungsweise Zellstapel 13 der Batterie 1 angeordnet sind (vergleiche 2), mit der Kraft und in analoger Weise auch bei der Beaufschlagung des in einem Zellgehäuse einer einzelnen Batteriezelle 3 angeordneten Zellstapels 13, wenn dieser zwischen den Druckplatten 5, 6 angeordnet ist.
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Lediglich in einem sehr kurzen Endabschnitt 54 des Wegs, welcher dem in der Batteriezelle 3 oder der Batterie 1 zur Verfügung stehenden Bewegungsspielraum für zumindest eine der Druckplatten 5, 6 entspricht, können die Druckplatten 5, 6 nicht weiter auf einander zu bewegt werden. Dies kann etwa der Fall sein, wenn der Abstand zwischen den Druckplatten 5, 6 den Zellstapel 13 bereits maximiert ist (beispielsweise wenn das Umschließungselement 9 vollständig abgerollt ist) oder wenn das als Bewegungseinrichtungen ausgebildete Rollelement 7 beziehungsweise dessen Antrieb 12 weitere Vergrößerung des Abstands nicht ermöglicht.
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Dementsprechend steigt dann, wenn das Konstantkraftsystem auf Block geht, die Kennlinie 56 senkrecht an. Jedoch ist die Blocklänge beziehungsweise der nicht nutzbare Weg deutlich kürzer als bei dem durch die Kennlinie 52 veranschaulichten System, bei welchem die Feder zum Einsatz kommt. Dies ist anschaulich in dem Graphen 50 aus der kürzeren Länge des Endabschnitts 54 im Vergleich zu dem Abschnitt 59 ersichtlich. Des Weiteren ist aus 1 ersichtlich, dass auch der bei Verwendung der Feder nicht nutzbare Bereich des Wegs, welcher der Länge des Abschnitts 57 entspricht, bei Verwendung des Konstantkraftsystems nutzbar ist.
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Die Verwendung des Konstantkraftsystems sorgt also dafür, dass bei einer Änderung der Dicke des Zellstapel 13 in der Batterie 1 beziehungsweise bei einer Änderung der Dicke einzelner Batteriezellen 3 des Zellstapels 13 zumindest eine der flächig an dem Zellstapel 13 anliegenden Druckplatten 5, 6 entsprechend der Dickenänderung aktiv nach vorne, also etwa entgegen der Stapelrichtung 11, oder zurück, also in die Stapelrichtung 11, bewegt wird. Dementsprechend ergibt sich eine konstante axiale Verpressung des wenigstens einen Zellstapels 13 der Batterie 1.
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Die Änderung der Dicke der Batteriezellen 3 des Zellstapels 13 in der Batterie 1 kann durch ein Aufladen der Batteriezelle 3 beziehungsweise der Batteriezellen 3 oder eine Entladung derselben bedingt sein. Des Weiteren nimmt in Folge einer Alterung der Batteriezellen 3 die Dicke der Zellstapel der Batteriezellen 3 in die Stapelrichtung 11 zu. Alle diese Dickenänderungen können jedoch durch das aktiv gesteuerte Konstantkraftsystem mit der vorzugsweise horizontalen Kraft-Weg-Kennlinie, also der Kennlinie 56, kompensiert werden.
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Die Verwendung des Konstantkraftsystems ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Batteriezellen 3 als Festkörperzellen ausgebildet sind, welche im Hinblick auf die Zellchemie als Lithium-Ionen-Zellen ausgebildet sind. Dementsprechend kann die positive Elektrode der jeweiligen Batteriezelle 3 durch Lithium-Verbindungen bereitgestellt sein.
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Gemäß 2 und 3 können die Batteriezellen 3 als so genannte Pouchzellen ausgebildet sein, bei welchen die Batteriezellen 3 eine flexible, aus einem Folienmaterial gebildete Hülle aufweisen. Diese flexible Hülle ist von einem jeweiligen Zellrahmen der Batteriezelle 3 eingefasst. Des Weiteren weist die jeweilige Batteriezelle 3 Ableiterfahnen 15 auf, durch welche elektrische Anschlüsse der jeweiligen Batteriezelle 3 bereitgestellt sind.
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Je nachdem, wie diese Ableiterfahnen 15 in Form eines jeweiligen Minuspols und eines jeweiligen Pluspols der Batteriezellen 3 miteinander verschaltet sind, lässt sich von der Batterie 1 eine gewünschte Nennspannung und/oder eine gewünschte Stromstärke bereitstellen, welche vorzugsweise größer ist als die von einer einzelnen der Batteriezellen 3 bereitstellbare Nennspannung beziehungsweise Stromstärke. Insbesondere kann die Batterie 1 als Hochvoltbatterie oder als Batteriemodul beziehungsweise Zellblock einer Hochvoltbatterie für ein Kraftfahrzeug ausgebildet sein. Eine derartige Hochvoltbatterie kann eine Nennspannung von mehr als 60 Volt, insbesondere von mehreren 100 Volt, beispielsweise 400 Volt oder 800 Volt, bereitstellen.
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Eine alternative Ausführungsform ist in 4 gezeigt. Auch hier sind die dem Zellstapel 13 benachbarten Druckplatten 5, 6 sowie der Zellstapel 13 besteht aus mehreren Batteriezellen 3 durch ein Umschließungselement 9 umschlossen. Zusätzlich sind bei der Ausführungsform gemäß 4 zwei weitere Druckplatten 25 durch das Umschließungselement 9 umschlossen. Zwischen einer jeweiligen weiteren Druckplatte 25, 29 und der jeweils benachbarten Druckplatte 5, 6 ist eine jeweilige Aktuatoreinheit 20 angeordnet. Im vorliegenden Beispiel weist die Aktuatoreinheit 20 einen Aktuator 23 zur Erzeugung einer Antriebskraft, eine Gewindespindel 22 zum Übertragen der erzeugten Antriebskraft und einen Kniehebelmechanismus 21 zur Übersetzung der erzeugten Kraft auf. Alternativ sind auch Ausführungen mit einem Zahnstangenantrieb zur Kraftübertragung oder einem Rampensystem zur Übersetzung möglich. Der Aktuator 23 kann beispielsweise als Elektromotor ausgeführt sein. Das Umschließungselement 9 kann beispielsweise als Band, Seil oder Kette ausgeführt sein. In weiterer Ausgestaltung können mehrere gleichartige Umschließungselemente 9 vorgesehen sein, was insbesondere im Falle von Seilen oder Ketten zu bevorzugen ist.
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Durch ein Ansteuern des Aktuators 23 ermöglicht der Kniehebelmechanismus 21 das Vergrößern und/oder Verkleinern des Abstandes zwischen der der jeweiligen Aktuatoreinheit 20 benachbarten Druckplatte 5, 6 und der der jeweiligen Aktuatoreinheit 20 benachbarten weiteren Druckplatte 25, 29. Mit anderen Worten ermöglicht die jeweilige Aktuatoreinheit 20 das Verändern des Abstands zwischen den beiden der Aktuatoreinheit 20 benachbarten Druckplatten 5, 6, 25, 29. Aus dieser Veränderung des Abstandes folgt ein Vergrößern oder Verringern der Kraft beziehungsweise des Drucks auf die der jeweiligen Aktuatoreinheit 20 benachbarten Druckplatten 5, 6. Dieser Druck auf die jeweiligen Druckplatten 5, 6 überträgt sich auf die Batteriezellen 3 beziehungsweise den Zellstapel 13. Dabei erzeugt die Aktuatoreinheit 20 eine betragsgleiche aber entgegengesetzte Gegenkraft auf die benachbarte weitere Druckplatte 25, 29. Das Umschließungselement 9 dient als Widerlager für die auf die weiteren Druckplatten 25, 29 wirkenden Kräfte. Somit sorgt das Umschließungselement 9 dafür, dass die Gegenkraft, welche durch die Aktuatoreinheit 20 erzeugt wird, abgefangen wird. Somit sorgt das Umschließungselement 9, welches sich infolge der Gegenkraft vorzugsweise nicht wesentlich oder nur in äußerst geringem Umfang ausdehnt, für eine Fokussierung der Kraft der Aktuatoreinheit 20 auf die Batteriezellen 3 beziehungsweise den Zellstapel 13. Insgesamt ist die jeweilige Aktuatoreinheit 20 durch das Zusammenspiel mit der jeweils benachbarten Druckplatte 25, 29 dazu ausgebildet, eine Kraft in Richtung der Druckplatten 5, 6 auszuüben. Diese Kraft wirkt insbesondere parallel zu der Stapelrichtung 11.
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Im vorliegenden Beispiel weist die Batterie 1 eine symmetrische Anordnung an weiteren Druckplatten 25, 29 und Aktuatoreinheit 20 auf. Selbstverständlich ist auch eine asymmetrische Anordnung möglich. Einer solchen asymmetrischen Anordnung weist die Batterie nur eine weitere Druckplatte 25, 29 und eine Aktuatoreinheit 20 auf. Mit anderen Worten ist benachbart zu nur einer der Druckplatten 5, 6 eine Aktuatoreinheit 20 sowie eine daran anschließende weitere Druckplatte 25, 29 angeordnet. In diesem Fall ergibt sich insgesamt ein kompakteres Baumaß und eine Kostenreduktion durch den Wegfall einer Aktuatoreinheit 20.
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Selbstverständlich ist eine Kombination der Konstantkraftsysteme aus den 2 und 4 möglich. Bei den Konstantkraftsystemen liegt der gemeinsame Gedanke des flexiblen Umschließungselements 9 zugrunde. Bei einer Kombination beider Konstantkraftsysteme kann die Batterie 1 eine oder mehrere Aktuatoreinheit 20 sowie ein Rollelement 7 aufweisen.
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Damit keine Halteenergie aufgebracht zu werden braucht, wird bei Varianten, bei welchen die Gewindespindel 22 zum Einsatz kommt, die Gewindespindel 22 vorzugsweise selbsthemmend ausgeführt. Dies kann beispielsweise durch einen entsprechenden Mechanismus in einer Spindelmutter 24, welche insbesondere zur Führung der Gewindespindel 22 dient, realisiert sein. Bei Varianten mit der (nicht gezeigten) Zahnstange wird vorzugsweise eine stromlos aktive Verriegelung oder Bremse beziehungsweise Bremseinrichtung vorgesehen. Analog kann das Rollelement 7 selbsthemmend ausgeführt sein. Beispielsweise ist die Walze 8 in stromlosen Zustand des Antriebs 12 gesperrt beziehungsweise aktiv verriegelt. Somit kann ein Abrollen der Walze 8 vermieden werden, ohne hierfür elektrische Energie aufwenden zu müssen.
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Um ein ständiges Nachstellen des Systems wie des in 2 und 3 oder 4 beispielhaft gezeigten Konstantkraftsystems zu verhindern, kann es sinnvoll sein, ein elastisches Element wie etwa eine dünne Spannmatte zwischen dem Zellstapel 13 und wenigstens einer der Druckplatten 5, 6 anzuordnen.
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Das Konstantkraftsystem kann einmalig in einer einzelnen Batteriezelle 3 oder einmalig in der Batterie 1 verbaut sein. Es ist jedoch auch möglich, in einer einzelnen Batterie 1 oder auch in einem Zellstapel 13 das Konstantkraftsystem mehrmalig zu verbauen. Wenn beispielsweise in einem Zellstapel 13 mit mehreren Batteriezellen 3 jeder einzelnen Batteriezelle 3 ein separates Konstantkraftsystem mit den beiden Druckplatten 5, 6 zugeordnet ist, dann bleiben die Batteriezellen 3 trotz ihrer Dickenänderung in ihrer axialen Position, also an einer konstanten Position bezogen auf die Stapelrichtung 11. Dadurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein konstantes und gleiches Rastermaß.
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Alle vorstehend beschriebenen Systeme, welche die beiden aufeinander zu und voneinander weg bewegbaren Druckplatten 5, 6 umfassen, haben den Vorteil, dass es sich um in sich verspannende Systeme handelt. Das Umschließungselement 9 dient dabei als Widerlager. Insbesondere schirmt das Umschließungselement 9 nach außen wirkende Kräfte ab, sodass ein Abstützen der Druckplatten 5, 6 an einem Batteriegehäuse der Batterie einst nicht notwendig ist. Dementsprechend können Module beziehungsweise Einheiten, welche die Druckplatten 5, 6 und wenigstens eine zwischen den Druckplatten 5, 6 angeordnete Batteriezelle 3 oder der zwischen den Druckplatten 5, 6 angeordnete Zellstapel 13 aufweisen, besonders leicht in das Batteriegehäuse beziehungsweise in ein Fahrzeug eingebaut werden. Denn die Druckkräfte brauchen nicht an umliegenden Elementen wie dem Batteriegehäuse oder dem Fahrzeug abgestützt zu werden. Dadurch wird insbesondere der Austausch eines solchen Moduls erleichtert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Batterie
- 3
- Batteriezelle
- 5
- Druckplatte
- 6
- Druckplatte
- 7
- Rollelement
- 8
- Walze
- 9
- Umschließungselement
- 10
- Führungsrollen
- 11
- Stapelrichtung
- 12
- Antrieb
- 13
- Zellstapel
- 14
- Steuereinrichtung
- 15
- Ableiterfahnen
- 20
- Aktuatoreinheit
- 21
- Kniehebelmechanismus
- 22
- Gewindespindel
- 23
- Aktuator
- 24
- Spindelmutter
- 25, 29
- weitere Druckplatte
- 50
- Graphen
- 51
- Ordinate
- 52
- Kennlinie
- 53
- Abschnitt
- 54
- Endabschnitt
- 55
- Abszisse
- 56
- Kennlinie
- 57
- Abschnitt
- 58
- Abschnitt
- 59
- Abschnitt
