DE102018203150A1 - Energy storage module for an energy storage of a motor vehicle, method for producing an energy storage module - Google Patents

Energy storage module for an energy storage of a motor vehicle, method for producing an energy storage module Download PDF

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Florian Glaubitz
Alexandra Weber
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energiespeichermodul (1) für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, mit mehreren Energiespeicherzellen (2) und mit einer den Energiespeicherzellen (2) zumindest im Wesentlichen umfassenden Einhausung (4). Es ist vorgesehen, dass die Einhausung (4) aus zumindest einem um die Energiespeicherzellen (2) gewickelten Verbundband (5) gefertigt ist, das ein erstarrtes Trägermaterial (6) und eine Vielzahl von in dem Trägermaterial (6) angeordneten Stützfasern (7) aufweist.

Figure DE102018203150A1_0000
The invention relates to an energy storage module (1) for an energy store of a motor vehicle, having a plurality of energy storage cells (2) and having an enclosure (4) which is at least substantially comprehensive for the energy storage cells (2). It is provided that the housing (4) is made of at least one composite strip (5) wound around the energy storage cells (2), which has a solidified carrier material (6) and a plurality of supporting fibers (7) arranged in the carrier material (6) ,
Figure DE102018203150A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Energiespeichermodul für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, mit mehreren Energiespeicherzellen und mit einer die Energiespeicherzellen zumindest im Wesentlichen umfassenden Einhausung.The invention relates to an energy storage module for an energy store of a motor vehicle, with a plurality of energy storage cells and with an energy storage cells at least substantially comprehensive housing.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Energiespeichermoduls.Furthermore, the invention relates to a method for producing such an energy storage module.

Üblicherweise werden eine Vielzahl von Energiespeicherzellen, insbesondere Pouch-Zellen, zu einem Zellstapel zusammengefasst und beispielsweise mit weiteren Energiespeichermodulen elektrisch verbunden, um einen Energiespeicher, insbesondere eine Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug, zu bilden. Um die Energiespeicherzellen zusammenzuhalten und zu schützen werden sie eingehaust, wofür beispielsweise Bleche, Stirnplatten, Anschraubhülsen und andere Verbindungstechniken vorgesehen sind. Die Herstellung derartiger Speichermodule ist daher komplex und kostenaufwendig. Weil üblicherweise mehrere derartige Energiespeichermodule in einem Energiespeicher verbaut werden, wirkt eine Änderung an dem Aufbau des jeweiligen Energiespeichermoduls sich auf den gesamten Energiespeicher entsprechend skaliert aus.Usually, a plurality of energy storage cells, in particular pouch cells, are combined to form a cell stack and, for example, electrically connected to further energy storage modules in order to form an energy store, in particular a traction battery for a motor vehicle. To hold the energy storage cells and protect them are housed, for which, for example, sheets, face plates, Anschraubhülsen and other connection techniques are provided. The production of such memory modules is therefore complex and costly. Because usually several such energy storage modules are installed in an energy storage, a change in the structure of the respective energy storage module acts on the entire energy storage scaled accordingly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Energiespeichermodul zu schaffen, dessen Herstellung kostengünstiger ist, und das ein geringeres Gewicht aufweist, um das Gesamtgewicht eines Energiespeichers zu reduzieren und damit den Energieverbrauch insbesondere in einem Kraftfahrzeug aufgrund des reduzierten Gewichts zu verringern.The invention has for its object to provide an energy storage module, the production of which is less expensive, and which has a lower weight in order to reduce the total weight of an energy storage and thus to reduce energy consumption, especially in a motor vehicle due to the reduced weight.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein Energiespeichermodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 jeweils gelöst.The object underlying the invention is achieved by an energy storage module having the features of claim 1 and by a method having the features of claim 12, respectively.

Das erfindungsgemäße Energiespeichermodul hat den Vorteil, dass die Einhausung der Energiespeicherzellen kostengünstig in Bezug auf Material und Herstellungsprozess und gewichtssparend ist, dabei jedoch die gleichen mechanischen Eigenschaften gewährleistet, die herkömmliche Einhausungen auch bieten. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Einhausung aus zumindest einem um die Energiespeicherzellen gewickelten Verbundband gefertigt ist, das ein erstarrtes Trägermaterial und eine Vielzahl von in dem Trägermaterial angeordnete Stützfasern aufweist. Das Verbundband lässt sich bei der Fertigung einfach um die Energiespeicherzellen herumwickeln und dadurch vorteilhaft platzieren. Durch das Umwickeln der Speicherzellen kann durch das Verbundband außerdem eine lastpfadgerechte Ausrichtung der in dem Trägermaterial gehaltenen Stützfasern realisiert werden, wodurch eine hohe mechanische Belastbarkeit des Energiespeichermoduls gewährleistet ist. Dabei wird das Verbundband um den Verbund aus der Vielzahl von Energiespeicherzellen, die also vorher bereits zu dem Energiespeicherzellenverbund oder -Stapel zusammengesetzt wurden, herumgewickelt, sodass das Verbundband eine Außen-Einhausung bildet. Für den Umwickelvorgang ist das Trägermaterial zweckmäßigerweise flexibel, insbesondere fluid oder viskos derart, dass sich das Verbundband passgenau um die Energiespeicherzellen herumwickeln lässt. Ist jedoch das Trägermaterial erstarrt, hält es seine stützende Form bei, wobei die in dem Trägermaterial enthaltene Stützfasern dazu beitragen, die Grundform des Verbundbands im viskosen/fluiden Zustand des Trägermaterials beizubehalten und eine hohe Belastung der erstarrten Einhausung zu gewährleisten.The energy storage module according to the invention has the advantage that the enclosure of the energy storage cells is cost-effective in terms of material and manufacturing process and weight saving, while ensuring the same mechanical properties that also offer conventional housings. According to the invention this is achieved in that the enclosure is made of at least one wound around the energy storage cells composite tape having a solidified carrier material and a plurality of arranged in the carrier material supporting fibers. The composite strip can be easily wrapped around the energy storage cells in production and thereby place advantageous. By wrapping the memory cells can be realized by the composite tape also a load path oriented alignment of the support material held in the support fibers, whereby a high mechanical load capacity of the energy storage module is ensured. In this case, the composite tape is wound around the composite of the plurality of energy storage cells, which were previously already assembled to the energy storage cell assembly or stack, so that the composite tape forms an outer housing. For the wrapping process, the carrier material is expediently flexible, in particular fluid or viscous, in such a way that the composite strip can be wound around the energy storage cells with a precise fit. However, when the support material solidifies, it maintains its supporting shape, with the support fibers contained in the support material helping to maintain the basic shape of the composite tape in the viscous / fluid state of the support material and to ensure high loading of the solidified enclosure.

Vorzugsweise ist das Trägermaterial ein Kunststoffmaterial. Hierdurch kann auf bekannte Verfahren zur Herstellung des Verbundbands zurückgegriffen werden. Insbesondere kann hierdurch auf einfache Art und Weise ein Endlosverbundband mit integrierten Stützfasern bereitgestellt werden, wodurch die Fertigung des Energiespeichermoduls und insbesondere eine Vielzahl von Energiespeichermodule vereinfacht wird.Preferably, the carrier material is a plastic material. This makes it possible to resort to known methods for producing the composite tape. In particular, this makes it possible to provide a continuous composite strip with integrated support fibers in a simple manner, thereby simplifying the production of the energy storage module and in particular a large number of energy storage modules.

Besonders bevorzugt ist das Trägermaterial ein thermoplastischer Kunststoff. Dieser ist im Normalzustand ausgehärtet und kann durch Erwärmen flexibel beziehungsweise fluid/viskos gemacht werden. Zum Umwickeln der Energiespeicherzellen wird dazu das Trägermaterial erhitzt, bis es eine gewünschte Fließfähigkeit oder Flexibilität aufweist. Nach dem Umwickeln wird der Kunststoff auf seine Ausgangstemperatur zurückgekühlt, sodass er erhärtet und seine Form dauerhaft beibehält.Particularly preferably, the carrier material is a thermoplastic material. This is cured in the normal state and can be made flexible or fluid / viscous by heating. For wrapping the energy storage cells to the carrier material is heated until it has a desired flowability or flexibility. After wrapping, the plastic is cooled back to its initial temperature so that it hardens and maintains its shape permanently.

Alternativ oder zusätzlich weist das Trägermaterial einen Harz auf, welcher insbesondere durch Erwärmung, beispielsweise in einem Trockenofen oder dergleichen, aushärtbar ist. Der Harz stellt eine kostengünstige Variante des Trägermaterials dar, und ist ein häufig verwendeter Verbundwerkstoff, sodass auch hier auf bekannte Prozessschritte zur Herstellung des Verbundbands zurückgegriffen werden kann.Alternatively or additionally, the carrier material comprises a resin, which is curable in particular by heating, for example in a drying oven or the like. The resin is a cost-effective variant of the carrier material, and is a commonly used composite material, so that here too known process steps for the production of the composite tape can be used.

Bevorzugt sind zumindest einige der Stützfasern Kohlefasern. Diese gewährleisten in vorteilhafter Weise eine hohe Belastbarkeit der Einhausung.Preferably, at least some of the support fibers are carbon fibers. These ensure advantageously a high load capacity of the enclosure.

Alternativ oder zusätzlich sind zumindest einige der Stützfasern Glasfasern. Auch diese haben den Vorteil, dass sie das Trägermaterial in dem Verbundband verstärken und stützen und dadurch einen erhöhte Belastbarkeit der Einhausung gewährleisten. Vorzugsweise sind die Stützfasern lastpfadgerecht in dem Verbundband oder das Verbundband mit den Stützfasern lastpfadgerecht um die Energiespeicherzellen herumgewickelt, um eine vorteilhafte Verstärkung beziehungsweise Stützung der Energiespeicherzellen zu erzielen. Das Verbundband ist bevorzugt einlagig um das Energiespeichermodul herumgewickelt. Optional können auch mehrere Lagen des Verbundbands zumindest abschnittsweise vorhanden sein.Alternatively or additionally, at least some of the support fibers are glass fibers. These, too, have the advantage that they reinforce and support the carrier material in the composite strip, thereby ensuring increased resilience of the enclosure. Preferably, the support fibers Lastpfadgerecht in the composite tape or the composite tape with the supporting fibers lastpfadgerecht wrapped around the energy storage cells to achieve an advantageous gain or support the energy storage cells. The composite tape is preferably wrapped in a single layer around the energy storage module. Optionally, several layers of the composite strip may be present at least in sections.

Bevorzugt verlaufen die Stützfasern zumindest im Wesentlichen parallel zu der Ebene des Verbundbands. Dies bedeutet, dass Stützfasern innerhalb des Verbundbands in der Ebene des Verbundbands verlaufend liegen, sodass sie eine lastpfadgerechte Stützung entlang des Verbundbands in vorteilhafter Weise gewährleisten.Preferably, the support fibers are at least substantially parallel to the plane of the composite tape. This means that support fibers within the composite tape lie in the plane of the composite tape so as to advantageously provide load-path support along the composite tape.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass zumindest einige der Stützfasern, insbesondere alle Stützfasern parallel zueinander ausgerichtet sind. Dadurch erhalten die Stützfasern eine Vorzugsrichtung und eine bevorzugte Stützrichtung, welche einen lastpfadgerechte Verlegung des Verbundbands ermöglicht.Furthermore, it is preferably provided that at least some of the support fibers, in particular all support fibers are aligned parallel to each other. As a result, the support fibers receive a preferred direction and a preferred support direction, which allows a load path appropriate laying of the composite tape.

Insbesondere sind zumindest einige der Stützfasern, insbesondere alle Stützfasern parallel zur Längserstreckung des Verbundbands ausgerichtet. Dies erleichtert die Herstellung der Einhausung, weil die Ausrichtung der Stützfasern mit der Ausrichtung des Verbundbands korrespondiert, sodass eine einfache Orientierung bei der Herstellung gewährleistet ist.In particular, at least some of the support fibers, in particular all the support fibers are aligned parallel to the longitudinal extent of the composite strip. This facilitates the manufacture of the housing, because the orientation of the support fibers corresponds to the orientation of the composite tape, so that a simple orientation during manufacture is ensured.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest einige Stützfasern schräg oder senkrecht zur Längserstreckung des Verbundbands ausgerichtet sind. Dadurch wird eine Wirkrichtung der Stützfasern innerhalb des Verbundbands und insbesondere innerhalb der Ebene des Verbundbands variiert, sodass das Verbundband in vorteilhafter Weise an unterschiedliche Anwendungszwecke anpassbar ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass in dem Verbundband nur parallel zueinander liegende Stützfasern angeordnet sind, sodass die Stützfasern entweder parallel zur Längserstreckung des Verbundbands oder schräg oder senkrecht dazu ausgerichtet sind. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist bevorzugt vorgesehen, dass in dem Verbundband Stützfasern vorhanden sind, die senkrecht zueinander oder schräg zueinander ausgerichtet sind. Dadurch wird die Belastbarkeit des Verbundbands und der Einhausung weiter erhöht.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that at least some support fibers are aligned obliquely or perpendicular to the longitudinal extent of the composite tape. As a result, an effective direction of the support fibers within the composite strip and in particular within the plane of the composite strip is varied, so that the composite strip can be advantageously adapted to different applications. In particular, it is provided that in the composite strip only parallel support fibers are arranged so that the support fibers are aligned either parallel to the longitudinal extent of the composite tape or obliquely or perpendicular thereto. According to a further embodiment, provision is preferably made for supporting fibers to be present in the composite strip which are oriented perpendicular to one another or at an angle to one another. This further increases the load capacity of the composite strip and the enclosure.

Besonders bevorzugt sind zumindest einige der Stützfasern zu einem Stützfasergewebe miteinander verwoben. Dadurch wird eine besonders hohe Belastbarkeit des Verbundbands und der Einhausung gewährleistet. Das Stützfaser-Gewebe erlaubt dennoch bei der Fertigung der Einhausung eine flexible Handhabung des Verbundbands und ein einfaches und sicheres Umwickeln der Energiespeicherzellen, solang das Trägermaterial viskos/fluid ist.Particularly preferably, at least some of the support fibers are woven together to form a support fiber fabric. This ensures a particularly high load capacity of the composite tape and the enclosure. The support fiber fabric still allows in the manufacture of the housing flexible handling of the composite tape and a simple and secure wrapping of the energy storage cells, as long as the substrate is viscous / fluid.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst mehrere Energiespeicherzellen als Energiespeicherzellenverbund bereitgestellt werden. Das bedeutet, dass die Energiespeicherzellen eine Energiespeicherzelleneinheit, insbesondere einen Energiespeicherzellenstapel bilden. Anschließend werden die Energiespeicherzellen durch zumindest bereichsweises Umwickeln der Energiespeicherzellen mit einem Verbundband, das ein fluides/viskoses Trägermaterial mit einer Vielzahl von in dem Trägermaterial angeordneten Stützfasern aufweist, eingehaust. Das Verbundband ist dabei insbesondere wie vorstehend beschrieben ausgebildet. Anschließend wird das Trägermaterial erhärtet, beispielsweise durch Erhitzen und/oder Trocknen oder durch Abkühlen bis die Einhausung durch das Verbundband eine feste Struktur bildet. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile.The inventive method with the features of claim 12 is characterized in that initially a plurality of energy storage cells are provided as an energy storage cell network. This means that the energy storage cells form an energy storage cell unit, in particular an energy storage cell stack. Subsequently, the energy storage cells by at least partially wrapping the energy storage cells with a composite tape having a fluid / viscous carrier material having a plurality of arranged in the carrier material support fibers, housed. The composite tape is designed in particular as described above. Subsequently, the support material is hardened, for example by heating and / or drying or by cooling until the enclosure forms a solid structure by the composite tape. This results in the already mentioned advantages.

Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen

  • 1 ein Energiespeichermodul in einer perspektivischen Darstellung,
  • 2 das Energiespeichermodul mit einer vorteilhaften Einhausung,
  • 3A bis 3C unterschiedliche Verbundbänder für die Einhausung des Energiespeichermoduls und
  • 4 ein Flussidagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen des vorteilhaften Energiespeichermoduls mit der Einhausung.
Further advantages and preferred features and combinations of features emerge in particular from the previously described and from the claims. In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show this
  • 1 an energy storage module in a perspective view,
  • 2 the energy storage module with an advantageous housing,
  • 3A to 3C different composite tapes for the enclosure of the energy storage module and
  • 4 a Flussidagramm for explaining a method for producing the advantageous energy storage module with the housing.

1 zeigt in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung ein Energiespeichermodul 1 für einen Energiespeicher, insbesondere eine Traktionsbatterie, eines hier nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs. Das Energiespeichermodul 1 weist mehrere Energiespeicherzellen 2 auf, die aneinander anliegend gestapelt sind und einen Energiespeicherzellenstapel 3 oder -Verbund bilden. Die Energiespeicherzellen 2 weisen elektrische Anschlüsse +,- auf, die zur elektrischen Kontaktierung und Verbindung der Speicherzellen miteinander dienen. Die Energiespeicherzellen 2 beziehungsweise der Speicherzellenstapel 3 sind von einer Einhausung 4 umgeben, welche den Energiespeicherzellenstapel 3 zumindest im Wesentlichen umschließt, sodass dieser geschützt im Inneren der Einhausung 4 liegt. Zur elektrischen Kontaktierung verbleiben elektrische Verbindungen, die die Einhausung 4 durchdringen und/oder Öffnungen in der Einhausung, durch welche die elektrische Verbindung geführt werden können. Durch die Einhausung 4 sind die Energiespeicherzellen 2, die insbesondere als Pouch-Zellen ausgebildet sind, aneinander festgehalten und geschützt, sodass durch die Einhausung 4 ein handhabbares Energiespeichermodul 1 zur Verfügung gestellt wird, das beispielsweise mehrfach in ein Energiespeichergehäuse einsetzbar ist, um dort einen Energiespeicher auszubilden. 1 shows in a simplified perspective view of an energy storage module 1 for an energy store, in particular a traction battery, a motor vehicle, not shown here. The energy storage module 1 has several energy storage cells 2 which are stacked adjacent to each other and an energy storage cell stack 3 or federation. The energy storage cells 2 have electrical connections +, -, which serve for electrical contacting and connection of the memory cells with each other. The energy storage cells 2 or the memory cell stack 3 are from an enclosure 4 surrounded, which the energy storage cell stack 3 at least substantially encloses, so that this protected inside the enclosure 4 lies. For electrical contacting remain electrical connections, the housing 4 penetrate and / or openings in the enclosure through which the electrical connection can be made. Through the enclosure 4 are the energy storage cells 2 , which are formed in particular as pouch cells, held together and protected, so through the enclosure 4 a manageable energy storage module 1 is made available, for example, can be used multiple times in an energy storage case to form an energy storage there.

2 zeigt das Energiespeichermodul 1 mit der nunmehr geschlossen dargestellten Einhausung 4. Die Einhausung 4 ist hergestellt aus einem Endlos-Verbundband 5, das um die Energiespeicherzellen 2 beziehungsweise den Energiespeicherzellenstapel 3 herumgewickelt wurde. Das Verbundband 5 weist ein Trägermaterial 6 auf, das in zumindest einem Aggregatszustand flexibel ist, insbesondere viskos oder fluid, sowie in dem Trägermaterial 6 befindliche Stützfasern 7. 2 shows the energy storage module 1 with the enclosure now shown closed 4 , The enclosure 4 is made of an endless composite tape 5 that's about the energy storage cells 2 or the energy storage cell stack 3 was wrapped around. The composite tape 5 has a carrier material 6 which is flexible in at least one state of aggregation, in particular viscous or fluid, as well as in the carrier material 6 located supporting fibers 7 ,

3A bis 3C zeigen unterschiedliche Ausführungsbeispiele des Verbundbands 5 in jeweils einer vereinfachten Draufsicht. 3A to 3C show different embodiments of the composite tape 5 in each case in a simplified plan view.

3A zeigt das Verbundband 5 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, bei welchem in den Trägermaterial 6 eine Vielzahl von Stützfasern 7 in der Ebene des Verbundbands 6 verlaufend parallel zueinander und parallel zur Längserstreckung des Verbundbands 6 ausgerichtet sind. 3A shows the composite tape 5 according to a first embodiment, in which in the carrier material 6 a variety of supporting fibers 7 in the plane of the composite tape 6 running parallel to each other and parallel to the longitudinal extent of the composite tape 6 are aligned.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 3B ist vorgesehen, dass die Stützfasern 7 in dem Verbundband 6 zwar in der Ebene des Verbundbands 6 verlaufen, jedoch schräg beziehungsweise geneigt zu dessen Längserstreckung. Insbesondere ist vorliegend vorgesehen, dass die Stützfasern in einem Winkel von α = 45° zur Längserstreckung des Verbundbands 5 ausgerichtet sind. Die Stützfasern 7 verlaufen dabei alle parallel zueinander.According to the embodiment of 3B is provided that the supporting fibers 7 in the composite tape 6 although in the plane of the composite tape 6 run, but obliquely or inclined to the longitudinal extent. In particular, it is provided herein that the support fibers at an angle of α = 45 ° to the longitudinal extent of the composite tape 5 are aligned. The supporting fibers 7 all run parallel to each other.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 3C sind Stützfasern 7 vorhanden, die in der Ebene des Verbundbands 5 verlaufen, jedoch schräg zueinander ausgerichtet sind. Insbesondere sind die Stützfasern 7 senkrecht zueinander und schräg zur Längserstreckung des Verbundbands 5 ausgerichtet und besonders bevorzugt miteinander verwoben, sodass sie ein Fasergewebe 8 bilden. Hierdurch ergibt sich eine besonders tragfähige Einhausung 4.According to the embodiment of 3C are supporting fibers 7 present in the plane of the composite band 5 run, but are aligned at an angle to each other. In particular, the support fibers 7 perpendicular to each other and oblique to the longitudinal extent of the composite tape 5 aligned and most preferably interwoven, so that they are a fiber fabric 8th form. This results in a particularly sustainable housing 4 ,

Die Stützfasern 7 sind insbesondere als Kohlefasern oder Glasfasern ausgebildet, die eine hohe mechanische Belastbarkeit der Einhausung 4 gewährleisten.The supporting fibers 7 are particularly designed as carbon fibers or glass fibers, which have a high mechanical strength of the housing 4 guarantee.

Natürlich können auch noch andere Faserstrukturen in dem Verbundband 5 realisiert werden. Die obenstehend Genannten sind als mögliche Ausführungsbeispiele zu verstehen, jedoch nicht als abschließende Auflistung.Of course, other fiber structures can also be used in the composite tape 5 will be realized. The above are to be understood as possible embodiments, but not as an exhaustive list.

Das Trägermaterial 6 ist derart beschaffen, wie vorstehend bereits erwähnt, dass es in zumindest einem Aggregatszustand eine flexible Verformung des Verbundbandes 5 zulässt. Insbesondere ist das Trägermaterial aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt, der aufschmilzt, wenn er ausreichend erhitzt wird.The carrier material 6 is such, as already mentioned above, that in at least one state of aggregation there is a flexible deformation of the composite strip 5 allows. In particular, the carrier material is made of a thermoplastic material, which melts when it is sufficiently heated.

Anhand von 4 soll erläutert werden, wie die Einhausung 4 beziehungsweise das Energiespeichermodul 1 hergestellt werden.Based on 4 should be explained how the enclosure 4 or the energy storage module 1 getting produced.

In einem ersten Schritt S1 wird der Energiespeicherstapel 3 mit Energiespeicherzellen 2 zur Verfügung gestellt. In einem darauffolgenden Schritt S2 wird das Verbundband 5, das insbesondere als Endlos-Verbundband bereitgestellt ist, vollständig oder abschnittsweise derart erhitzt, dass das Trägermaterial 6 flexibel verformbar wird. In einem darauffolgenden Schritt S3 wird das Verbundband 5 um den Energiespeicherzellenstapel 3 derart herumgewickelt, dass dieser durch das Verbundband vollständig oder nahezu vollständig umschlossen/eingeschlossen ist. Dabei wird das Verbundband 5 bevorzugt derart um den Elektrodenstapel 3 gewickelt, sodass sich die Stützfasern 7 zumindest im Wesentlichen lastpfadgerecht erstrecken, um dem Energiespeichermodul 1 die bestmögliche Stabilität zu bieten.In a first step S1 becomes the energy storage stack 3 with energy storage cells 2 made available. In a subsequent step S2 becomes the composite tape 5 , which is provided in particular as an endless composite tape, heated in whole or in sections so that the carrier material 6 becomes flexible deformable. In a subsequent step S3 becomes the composite tape 5 around the energy storage cell stack 3 wrapped around so that it is completely or almost completely enclosed by the composite tape / enclosed. This is the composite tape 5 preferably in such a way around the electrode stack 3 wrapped so that the supporting fibers 7 extend at least substantially lastpfadgerecht to the energy storage module 1 to provide the best possible stability.

Denkbar ist es, wie in 2 gezeigt, Verbundbänder mit unterschiedlichen Stützfaserstrukturen zu verwenden. So wird beispielsweise ein erstes Verbundband 5_1 mit parallel und in der Längserstreckung ausgerichteten Fasern gemäß Ausführungsbeispiel der 3A einerseits und ein Verbundband 5_2 mit schräg ausgerichteten Verbundfasern gemäß dem Ausführungsbeispiel von 3B andererseits verwendet, um gemeinsam die Einhausung 4 zu bilden. Die Verbundbänder 5_1, 5_2 können sich dabei auch gegenseitig überlappen beziehungsweise überdecken.It is conceivable, as in 2 shown to use composite tapes with different support fiber structures. For example, it becomes a first composite tape 5_1 with parallel and aligned in the longitudinal direction of fibers according to embodiment of the 3A on the one hand and a composite tape 5_2 with obliquely oriented composite fibers according to the embodiment of 3B on the other hand, used together to enclose the enclosure 4 to build. The composite tapes 5_1 . 5_2 can also overlap or overlap one another.

Sobald die Einhausung 4 durch das eine oder die mehreren Verbundbänder 5, 5_1, 5_2 hergestellt ist, wird in einem Schritt S4 das Trägermaterial 6 erhärtet, beispielsweise indem es abgekühlt und/oder getrocknet wird. Sobald das Trägermaterial 6 ausgehärtet ist und die Einhausung 4 die gewünschte Steifigkeit erreicht hat, wird im Schritt S5 abschließend das fertige Energiespeichermodul 1 mit der Einhausung 4 erhalten und kann zum Beispiel zum Einbau in ein Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs verwendet werden.Once the enclosure 4 through the one or more composite tapes 5 . 5_1 . 5_2 is made in one step S4 the carrier material 6 hardens, for example, by being cooled and / or dried. Once the substrate 6 is cured and the enclosure 4 the desired rigidity has been reached, in step S5 finally the finished energy storage module 1 with the enclosure 4 obtained and can be used for example for installation in an energy storage of a motor vehicle.

Erforderliche Anschraubpunkte oder Verbindungspunkte des Energiespeicherzellenstapels 3 können ohne zusätzliche Fügetechniken vorpositioniert und durch das jeweilige Verbundband 5 mitumwickelt werden. Dadurch ist eine einfache Anordnung und Befestigung von Verbindungspunkten des Energiespeichermoduls 1 möglich. Gleiches gilt für elektrische Verbinder und/oder Kontaktstellen.Required attachment points or connection points of the energy storage cell stack 3 can be pre-positioned without additional joining techniques and through the respective composite band 5 be wrapped around. This is a simple arrangement and attachment of connection points of the energy storage module 1 possible. The same applies to electrical connectors and / or contact points.

Anstelle eines thermoplastischen Kunststoffs kann auch ein nasser Kunststoff als Trägermaterial verwendet werden, insbesondere ein Harz, der erst durch Erhitzen austrocknet und erhärtet. Dann entfällt der vorgelagerte Schritt des Aufschmelzens des Trägermaterials.Instead of a thermoplastic, a wet plastic can also be used as the carrier material, in particular a resin which dries and hardens only by heating. Then eliminates the upstream step of melting the carrier material.

Das Energiespeichermodul 1 hat den Vorteil, dass außer dem Umwickeln der Energiespeicherzellen keine oder kaum weitere Fügetechniken erforderlich sind, um das Energiespeichermodul 1 auch mit Anschlussverbindungen oder dergleichen auszustatten. Dadurch, dass die Einhausung einfach durch das Umwickeln gefertigt wird, wird außerdem die Teilezahl zum Herstellen des Energiespeichermoduls 1 im Vergleich zu bekannten Verfahren, bei denen eine Vielzahl von Kunststoffteilen nacheinander an dem Energiespeichermodul befestigt werden, reduziert. Während des Wickelvorgangs kann die Wickelrichtung variiert werden, oder ein Verbundband wird in eine Richtung und ein anderes Verbundband in eine andere Richtung um den Energiespeicherzellenstapel 3 gewickelt. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel unterscheiden sich auch die Faseranteile der aufgewickelten Bahnen des Verbundbands, sodass einige der aufgewickelten Bahnen einen besonders hohen Faseranteil aufweisen und entlang eines Lastpfads des Energiespeichermoduls gewickelt sind, und andere Bahnen, die an Stellen liegen, die keine besondere Verstärkung erfordern, einen geringeren Faseranteil aufweisen und optional stattdessen mehrfach überlagernd gewickelt sind.The energy storage module 1 has the advantage that, in addition to wrapping the energy storage cells little or no further joining techniques are required to the energy storage module 1 also equip with connection connections or the like. The fact that the housing is made simply by the wrapping, also the number of parts for producing the energy storage module 1 reduced compared to known methods in which a plurality of plastic parts are sequentially attached to the energy storage module. During the winding process, the winding direction can be varied, or a composite tape becomes unidirectional and another composite tape moves in a different direction around the energy storage cell stack 3 wound. According to another embodiment, the fiber portions of the coiled webs of the composite web also differ so that some of the coiled webs have a particularly high fiber content and are wound along a load path of the energy storage module and other webs that are in locations that do not require special reinforcement have lower fiber content and optionally instead of multiple superimposed wound.

Eine oder mehrere Druckplatten, die auch in heutigen Energiespeichern bereits zum Einsatz kommen, können durch das Verbundband ebenfalls miteingewickelt werden, um die Stabilität und Robustheit des Energiespeichermoduls 1 zu erhöhen. Bei den Verbindungsstellen kann es sich beispielsweise um Hülsen mit Schraubgewinde handeln, die durch das Umwickeln mit dem Verbundband positioniert und befestigt werden.One or more printing plates, which are also used in today's energy storage, can also be wrapped by the composite tape to the stability and robustness of the energy storage module 1 to increase. The joints may be, for example, threaded sleeves, which are positioned and secured by wrapping with the composite tape.

Weil üblicherweise eine Vielzahl derartiger Energiespeichermodule 1 in einem Energiespeicher verbaut werden, und das Energiespeichermodul 1 besonders gewichtsparend ausgebildet ist, verringert sich auch das Gewicht des gesamten Energiespeichers deutlich. Durch den Kunststoff als Trägermaterial 6 wird außerdem eine elektrisch isolierende Schicht um das jeweilige Energiespeichermodul 1 gebildet, was die Crash-Sicherheit weiter erhöht.Because usually a variety of such energy storage modules 1 be installed in an energy storage, and the energy storage module 1 is designed to save weight, also significantly reduces the weight of the entire energy storage. Through the plastic as a carrier material 6 In addition, an electrically insulating layer around the respective energy storage module 1 formed, which further increases crash safety.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
EnergiespeichermodulEnergy storage module
22
EnergiespeicherzelleEnergy storage cell
33
EnergiespeicherzellenstapelEnergy storage cell stack
44
Einhausunghousing
55
Verbundbandcomposite tape
5_15_1
Verbundbandcomposite tape
5_25_2
Verbundbandcomposite tape
66
Trägermaterialsupport material
77
Stützfasersupporting fiber
88th
Fasergewebefiber fabric

Claims (12)

Energiespeichermodul (1) für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, mit mehreren Energiespeicherzellen (2) und mit einer den Energiespeicherzellen (2) zumindest im Wesentlichen umfassenden Einhausung (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Einhausung (4) aus zumindest einem um die Energiespeicherzellen (2) gewickelten Verbundband (5) gefertigt ist, das ein erstarrtes Trägermaterial (6) und eine Vielzahl von in dem Trägermaterial (6) angeordneten Stützfasern (7) aufweist.Energy storage module (1) for an energy storage device of a motor vehicle, comprising a plurality of energy storage cells (2) and an energy storage cells (2) at least substantially comprehensive housing (4), characterized in that the housing (4) from at least one of the energy storage cells (2 ) wound composite tape (5) is made, which comprises a solidified carrier material (6) and a plurality of in the carrier material (6) arranged supporting fibers (7). Energiespeichermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (6) ein Kunststoffmaterial ist.Energy storage module after Claim 1 , characterized in that the carrier material (6) is a plastic material. Energiespeichermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (6) ein thermoplastischer Kunststoff ist.Energy storage module according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier material (6) is a thermoplastic material. Energiespeichermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (6) ein Harz aufweist.Energy storage module according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier material (6) comprises a resin. Energiespeichermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Stützfasern (7) Kohlenstofffasern sind.Energy storage module according to one of the preceding claims, characterized in that at least some of the support fibers (7) are carbon fibers. Energiespeichermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Stützfasern (7) Glasfasern sind.Energy storage module according to one of the preceding claims, characterized in that at least some of the support fibers (7) are glass fibers. Energiespeichermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfasern (7) zumindest im Wesentlichen parallel zu der Ebene des Verbundbands (5) verlaufen.Energy storage module according to one of the preceding claims, characterized in that the supporting fibers (7) at least substantially parallel to the plane of the composite strip (5). Energiespeichermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Stützfasern (7) parallel zueinander ausgerichtet sind.Energy storage module according to one of the preceding claims, characterized in that at least some of the support fibers (7) are aligned parallel to each other. Energiespeichermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Stützfasern (7) parallel zur Längserstreckung des Verbundbands (5) ausgerichtet sind.Energy storage module according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the support fibers (7) are aligned parallel to the longitudinal extent of the composite strip (5). Energiespeichermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Stützfasern (7) schräg oder senkrecht zur Längserstreckung des Verbundbands (5) ausgerichtet sind.Energy storage module according to one of the preceding claims, characterized in that at least some of the support fibers (7) are aligned obliquely or perpendicular to the longitudinal extent of the composite strip (5). Energiespeichermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Stützfasern (7) schräg oder senkrecht zueinander in der Ebene des Verbundbands (5) verlaufen.Energy storage module according to one of the preceding claims, characterized in that at least some of the support fibers (7) extend obliquely or perpendicular to each other in the plane of the composite strip (5). Verfahren zum Herstellen eines Energiespeichermoduls, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen mehrerer Energiespeicherzellen (2), b) Einhausen der Energiespeicherzellen (2) durch zumindest bereichsweises Umwickeln der Energiespeicherzellen (2) mit zumindest einem Verbundband (5), das ein flexibles Trägermaterial (6) mit einer Vielzahl von in dem Trägermaterial (6) angeordneten Stützfasern (7) aufweist, c) Erhärten des Trägermaterials (6).Method for producing an energy storage module, in particular according to one of the Claims 1 to 11 , comprising the following steps: a) providing a plurality of energy storage cells (2), b) housing the energy storage cells (2) by at least partially wrapping the energy storage cells (2) with at least one composite strip (5) comprising a flexible carrier material (6) having a multiplicity of in the carrier material (6) arranged supporting fibers (7), c) hardening of the carrier material (6).
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