CN113994532A - 用于机动车的能量存储器装置、机动车以及制造方法 - Google Patents

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P·波姆
F·拉施
T·施米格
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Abstract

本文公开的技术涉及一种用于机动车的能量存储器装置(100)。所述能量存储器装置(100)包括多个用于电化学储能的圆形电池单体(120)和用于保持圆形电池单体(120)的多个保持框架(200)。各圆形电池单体(120)在其端部处固定在相对置的保持框架(200)上。在保持框架(200)上设有电池单体连接器(220)，各电池单体连接器从外侧(A)电触通设置在各保持框架(200)之间的圆形电池单体(120)。本文公开的技术还涉及一种机动车以及一种用于制造能量存储器装置(100)的方法。

Description

用于机动车的能量存储器装置、机动车以及制造方法
技术领域
本文公开的技术涉及一种用于机动车的能量存储器装置和一种具有这种能量存储器装置的机动车。
背景技术
这种能量存储器装置例如用在电池驱动的机动车中。例如从现有技术中已知一种高压存储器，该高压存储器具有多个圆形电池单体、棱柱形电池单体或软包电池单体。圆形电池单体可成本有利地制造。基于形状因素和大数量的圆形电池单体，将圆形电池单体集成到能量存储器装置中是复杂的。棱柱形电池单体或软包电池单体的制造也相对复杂。
发明内容
本文公开的技术的优选任务是，减少或消除预先已知的解决方案的至少一个缺点或提出替代性的解决方案。本文公开的技术的优选任务尤其是，提供一种能量存储器装置，该能量存储器装置在以下至少一个因素方面有所改进：制造时间、制造成本、制造复杂度、结构空间的利用、可持续性和/或构件可靠性。其它优选任务可由本文公开的技术的有利效果得出。所述任务通过独立权利要求的技术方案来解决。从属权利要求构成优选的设计方案。
本文公开的技术涉及一种用于机动车的能量存储器装置，所述能量存储器装置包括：
-用于电化学储能的多个圆形电池单体；和
-用于保持圆形电池单体的多个保持框架；
其中，各圆形电池单体在其端部处固定在相对置的保持框架上，并且在保持框架上设有用于电连接圆形电池单体的电池单体连接器，各电池单体连接器从保持框架的外侧电触通设置在保持框架之间的圆形电池单体。
电的能量存储器装置是一种用于储存电能的装置，尤其是为了驱动至少一个(牵引)驱动电机。能量存储器装置包括用于储存电能的至少一个电化学的存储器电池单体。例如，能量存储器装置可以是高压存储器或者更准确地说高压电池。
适宜地，能量存储器装置包括至少一个存储器壳体。存储器壳体是至少包围能量存储器装置的高压部件的外壳。适宜地，存储器壳体构造成气密的，从而可收集可能从存储器电池单体逸出的气体。有利地，壳体可用于防火、接触保护、侵入保护和/或用于针对潮气和灰尘进行保护。
存储器壳体可至少部分地由金属、尤其是由铝、铝合金、钢或钢合金制成。在能量存储器装置的所述至少一个存储器壳体中可容纳以下构件中的至少一个或多个构件：存储器电池单体、功率电子器件的结构元件、用于中断机动车供电的接触器、冷却元件、电导体、控制器。适宜地，在将组件装配到机动车中之前预装这些构件。
电能存储器装置包括用于电化学储能的多个圆形电池单体。圆形电池单体通常容纳在柱形的电池单体壳体(英文为“cell can”)中。如果圆形电池单体的活性材料发生因运行引起的膨胀，则壳体在环周区域中受到拉力。因此，相对薄的壳体横截面可有利地补偿由鼓胀导致的力。优选地，电池单体壳体由钢或钢合金制成。
圆形电池单体可在两个端部的每一个端部处分别具有至少一个排气口。排气口用于允许产生的气体从电池单体壳体逸出。但也可为每个圆形电池单体仅设置一个排气口。有利地，对于每个圆形电池单体，至少有一个排气口在安装位置中朝向车门槛以排气的方式设置。尤其地，排气口可设置和构造成，使得气体可通过设置在保持框架中的空隙逸出。
优选地，圆形电池单体的长度和直径之比具有在5至30之间、优选在7至15之间、并且特别优选在9至11之间的值。所述长度和直径之比是分子为圆形电池单体的电池单体壳体的长度与分母为圆形电池单体的电池单体壳体的直径的商。在一种优选的设计方案中，圆形电池单体例如可具有约45mm至55mm的(外)直径。此外有利地，圆形电池单体单元可具有360mm至1100mm、优选约450mm至600mm、并且特别优选约520mm至570mm的长度。
根据本文公开的技术，圆形电池单体在其安装位置中优选基本上平行(即可能具有对功能影响不明显的偏差地平行)于车辆横向轴线Y伸展。所述车辆横向轴线是在机动车的正常位置中垂直于车辆纵向轴线X并且水平地伸展的轴线。
圆形电池单体在存储器壳体内沿车辆竖直轴线Z方向以多层设置。车辆竖直轴线在此是在机动车的正常位置中垂直于车辆纵向轴线X并且竖直地伸展的轴线。一层圆形电池单体在此是指如下多个圆形电池单体，所述多个圆形电池单体安装在存储器壳体中的相同平面中并且与存储器壳体的底部具有基本上相同的距离。有利地，层的数量沿车辆纵向轴线X方向变化。根据本文公开的技术，存储器壳体可具有上侧，该上侧在其外部的壳体轮廓方面适配于机动车客舱的下部的内轮廓，在安装位置中，所述多个层的总高度为了适配于壳体轮廓而沿车辆纵向轴线方向以如下方式变化：在一层的第一区域中，该层的直接相邻的圆形电池单体在安装位置中沿车辆纵向轴线方向比在同一层的第二区域中直接相邻的圆形电池单体彼此间隔更远，从而在第一区域中，另一层的另一圆形电池单体沉入由在第一区域中直接相邻的圆形电池单体形成的第一中间区域中的程度有利地比所述另一层的相同构造的另一圆形电池单体沉入由第二区域中直接相邻的圆形电池单体形成的第二中间区域中的程度更深。所述多个层的总高度从存储器壳体的底部直至存储器壳体中相应部位处的最上层的上端部进行测量。客舱的内轮廓是限定对于车辆用户可接近的客舱内部空间的轮廓。尤其地，壳体轮廓可适配于内轮廓，使得在存储器壳体的上侧和客舱的内轮廓之间设有适宜地恒定的间隙，该间隙优选小于15cm或小于10cm或小于5cm。
根据本文公开的技术，所述多个层中的在能量存储器装置的安装位置中的至少一个最下部的层沿车辆纵向轴线方向从存储器壳体的在安装位置中与机动车前脚部空间邻接的前脚部区域延伸直至存储器壳体的座椅区域，其中，该座椅区域与机动车后排座椅邻接。
根据本文公开的技术，与在存储器壳体的与机动车的前部座椅和/或后部座椅(如单个座椅或后排座椅)邻接的座椅区域中相比，在存储器壳体的与机动车的前或后脚部空间邻接的所述脚部区域之中的至少一个脚部区域中可设置较少的层。因此可有利地规定，例如在前脚部区域和/或后脚部区域中仅在存储器壳体中设置最下一层的圆形电池单体，相反，在前座椅区域和/或后座椅区域中上下叠置地设置多个层。这具有以下优点：尤其是可更有效地利用前部座椅下方或后部座椅下方的结构空间，以便由此提高机动车的电存储容量。
此外可有利地规定，至少将最下层的圆形电池单体设置成，使得圆形电池单体的设置在最下层一侧上的所有端部具有相同的极性。优选地，直接叠置设置的两层圆形电池单体定向成，使得所述两层内的圆形电池单体的设置在第一侧上的所有端部分别具有相同的极性，其中，在第一侧上，所述两层中的第一层的端部的极性与所述两层中的第二层的端部的极性相反。这种设计方案有利地具有低的内阻。
替代性地可以规定，所有层的圆形电池单体的所有电的电池单体端子都设置在一侧上。这种实施方式特别节省空间。
特别优选圆形电池单体的电的电池单体端子(英文为“cell terminals”)实施成与电池单体壳体电绝缘。因此，各个电池单体壳体是无电势的(英文为“floatingpotential”)。
在一种优选设计方案中可以规定，一层的多个圆形电池单体通过施加到同一层的所述多个圆形电池单体上的粘合剂彼此连接。
在一种优选设计方案中可以规定，在壳体底部上设有至少部分呈波浪形的至少一个定位元件，在所述至少一个定位元件中容纳有多个圆形电池单体以形成一层、尤其是最下层。适宜地，定位元件垂直于圆形电池单体的纵向轴线伸展。此外有利地，定位元件可构造成条带形的。
根据本文公开的技术，在至少两层之间可设有用于冷却圆形电池单体的冷却元件，所述冷却元件在垂直于车辆横向轴线Y的横截面中优选至少部分地构造成波浪形的。在一种设计方案中，冷却元件可连接在机动车的冷却回路上。在一种设计方案中，冷却元件可构造为薄膜冷却器。有利地，这种冷却器也可事后集成。
能量存储器装置包括用于保持圆形电池单体的多个保持框架。保持框架还可用于悬挂/保持电池单体模块。通常，两个保持框架可保持多个圆形电池单体。适宜地，所述多个圆形电池单体设置在所述两个保持框架之间。被保持的所述多个圆形电池单体也可称为电池单体模块。适宜地，这种电池单体模块作为单元可装配到存储器壳体中或机动车中。圆形电池单体在其端部处分别固定在相对置的保持框架上。在电池单体模块中，各个圆形电池单体通常彼此平行地定向。特别优选地，每个保持框架的长度与高度之比至少是3或至少是5或至少是10或至少是15。所述长度与高度之比是分子为保持框架的长度(尤其是保持框架沿车辆纵向轴线X的长度)与分母为保持框架的高度(尤其是保持框架沿车辆竖直轴线Z的高度)的商。优选地，保持框架在安装位置中沿车辆纵向轴线X方向在机动车的总长度的至少15％或至少30％或至少50％或至少70％上延伸。
用于电连接圆形电池单体的电池单体连接器设置在保持框架上。这种电池单体连接器也称为极连接器或极桥并且是电池触通系统的一部分。电池单体连接器用于为各个圆形电池单体供电并将电能从圆形电池单体提供给机动车的耗电器。优选地，电池单体连接器由与圆形电池单体的电的电池单体端子相同的材料制成。优选地，电池单体连接器和电的电池单体端子由铜或铝制成。特别优选地，用于电触通圆形电池单体的电池单体连接器与圆形电池单体的电的电池单体端子焊接、例如借助于激光焊接或超声波焊接。附加地，电池单体连接器也可借助形锁合连接、如卡锁连接、注射包封或热锁牢(Heiβverstemmen)固定在保持框架内。优选地，电池单体连接器具有尽可能大的横截面以将电阻损失保持得尽可能低。相对高的电流流过所述电池单体连接器。在一种优选的设计方案中，电池单体连接器构造成板状的，适宜地，所述电池单体连接器可在其纵向方向上或者说在安装位置中在车辆纵向方向上至少局部地构造成波浪形的，以补偿温度膨胀。根据接线，这种电池单体连接器可将两个圆形电池单体的正极与相邻圆形电池单体的两个负极连接。优选地，这种电池单体连接器沿电流流动的主方向、即在触通的圆形电池单体的不同极(负到正，正到负)之间具有比垂直于其的、相同极(负到负，正到正)之间的横截面更大的横截面。因此，有利地减小了在电流流过的主方向上的电阻并且可在横向方向上节省材料和结构空间。此外，可减少由温度膨胀导致的力。该结构空间优选也可用于保持框架。但也可通过对应地不同配备的电池单体连接器来实现其它接线逻辑。优选地，至少在一些电池单体连接器上设置温度传感器，所述温度传感器检测电池单体连接器的温度。有利地可以规定，电池单体连接器在两个要连接的电的电池单体端子之间具有凹进区域，在该凹进区域中例如铺设有电线，其例如用于监测装置(也称为电池单体电压监测，Cell Voltage Monitoring)的传感器，以监测不同圆形电池单体的状态。如此设计的电池单体连接器能实现能量存储器的尽可能紧凑的涉及方案。
电池单体连接器从保持框架的外侧触通设置在保持框架之间的圆形电池单体。在此，所述外侧是在装配状态中形成电池单体模块的外侧的侧面。
优选地，保持框架具有空隙，圆形电池单体的端部容纳在这些空隙中。特别优选地，空隙具有与圆形电池单体相同的横截面几何形状。特别优选地，空隙构造成圆形的。特别优选地，空隙具有基本上对应于圆形电池单体的外径的内径。特别优选第，空隙的至少一部分伸展贯穿整个保持框架。换句话说，空隙的一部分形成通孔，通过该通孔电池单体连接器与容纳的圆形电池单体的电的电池单体端子触通。通常，保持框架包括多个相同构造的空隙。
特别优选地，保持框架可具有粘合剂通道，在圆形电池的装配状态中，粘合剂可通过所述粘合剂通道被引入到空隙中，以固定圆形电池单体。优选地，如此多的粘合剂引入到空隙222中，使得空隙是流体密封的。有利地，圆形电池单体因此可特别简单且可靠地固定在电池单体模块内。此外有利地，电池单体触通区域因此可非常简单且可靠地以流体密封的方式与和圆形电池单体相邻的环境分离。优选地，粘合剂通道可从保持框架的外表面接近，该外表面适宜地垂直于容纳在空隙中的圆形电池单体的纵向轴线伸展。因此，粘合剂通道特别易于接近以填充粘合剂。特别优选地，每个空隙包括粘合剂通道。
特别优选地，圆形电池单体的端部借助形锁合连接和/或借助力锁合连接、尤其是借助压入而固定在空隙中。原则上，可想到形锁合连接的任何形式、如卡锁连接，其中，保持框架的一部分从后面接合圆形电池单体的区域。也可想到任何适合的力锁合连接、例如在圆形电池单体的外表面和空隙的内表面之间的压配合。
特别优选地，每个保持框架由多个保持框架元件组成，所述多个保持框架元件分别形成保持框架的区段，其中，每个保持框架元件包括至少两个空隙并且优选包括一个电池单体连接器。在另一种优选设计方案中，每个保持框架元件包括至少四个空隙并且优选包括两个电池单体连接器。适宜地，每个保持框架包括多个保持框架元件，所述多个保持框架元件分别相同地构造。特别优选地，保持框架的每个保持框架元件设立成最多容纳24个或最多12个圆形电池单体。因此，可有利地制造和例如通过空运来运输小的子模块。换句话说，本文公开的技术规定，电池单体模块以及最终的能量存储器装置由多个预装的子模块组成。
直接相邻的保持框架元件、即并排放置的保持元件可经由形锁合连接并且尤其是经由卡锁连接彼此连接。因此，可特别简单且有效地提供模块化的电池单体模块系统，其根据在机动车中的结构空间由不同的保持框架元件组成。特别优选地，保持元件和尤其是其连接区域可构造成，使得相邻的保持框架元件可通过将保持框架元件之一相对于相邻保持框架元件之中的另一个保持框架元件在圆形电池单体的纵轴方向上移动而彼此固定。有利地，因此可通过一个运动同时将
i)相邻的各保持框架元件，并且将
ii)容纳在经运动的保持框架元件中的圆形电池单体的端部和经移动的保持框架元件彼此连接。
保持框架可由彼此固定的多个保持框架元件形成，其中，为了更好地利用结构空间，所述保持框架元件在其轮廓和/或空隙的数量方面不同。例如对于单层和双层的安装空间，可设置不同的保持框架元件，它们可组合成一个保持框架以便更好地适配结构空间。
保持框架或者更确切地说保持框架元件可由电绝缘材料、尤其是由塑料制成。因此，它们有利地与周围区域和圆形电池单体彼此隔离。此外，由塑料制成的保持框架或保持框架元件可相对低成本制造。
根据本文公开的技术，为了接触保护和/或针对潮气进行保护，保持框架的电池单体连接器可从外侧覆盖有绝缘层、尤其是绝缘膜或绝缘板。
此外，为了接触保护和/或针对潮气进行保护，优选保持框架的电池单体连接器可在其外侧上用电绝缘的灌封物灌封。
优选地，在圆形电池单体和冷却元件之间的中间空间可填充有导热材料。导热材料优选为导热膏，其用于将圆形电池单体的热量传递至冷却剂。作为导热膏例如可使用带有填料的硅，以提高导热性。
由多个圆形电池单体形成的上侧和/或由多个圆形电池单体形成的下侧和/或在圆形电池单体之间的中间空间可设有阻燃的并且优选隔热的剂。适宜地，阻燃剂具有比导热材料更低的导热性。阻燃剂例如可以是具有填料(如珍珠岩)的聚氨酯泡沫。尤其地，阻燃剂可以是隔热体、吸热层、灭火剂、防火漆、膨胀层等。
优选地，设置在由多个圆形电池单体形成的上侧和/或由多个圆形电池单体形成的下侧上的阻燃的并且优选隔热的剂附加地适用于吸收和分配机械载荷，例如由碰撞事件或由从能量存储器装置的下侧侵入的物体导致的载荷。
本文公开的技术还涉及一种包括本文公开的能量存储器装置的机动车。机动车例如可以是轿车、摩托车或商用车。
利用本文公开的技术可创建一种特别有利的电池单体模块。电池单体模块可特别成本有利地并且根据现有结构空间优化地制造。与传统的具有拉杆的电池单体模块相比，本文公开的保持框架可更成本有利地、更节省空间地和/或更易于制造。有利地，本文公开的技术简化了电池单体模块的安装。例如可省略如压紧、拉杆焊接、冷却粘合剂的硬化等制造步骤。本文公开的技术还可针对传播(Propagation)和/或潮气影响形成更好的保护。
本文公开的技术还可从以下几个方面来描述：
A.用于机动车100的能量存储器装置100，所述能量存储器装置包括：
-用于电化学储能的多个圆形电池单体120；和
-存储器壳体110，所述多个圆形电池单体120设置在所述存储器壳体中；
其中，圆形电池单体120在其安装位置中基本上平行于车辆横向轴线Y伸展；其中，所述圆形电池单体120在存储器壳体110内沿车辆竖直轴线Z设置成多层L1、L2、L3、L4；并且层L1、L2、L3、L4的数量沿车辆纵向轴线X方向变化。
B.根据方面A的能量存储器装置100，其中，各圆形电池单体120的长度与直径之比具有在5至30之间、优选在7至15之间并且特别优选在9至11之间的值。
C.根据方面A或B的能量存储器装置100，其中，各圆形电池单体分别包括被涂层的至少一个电极半成品，所述至少一个电极半成品不具有垂直于圆形电池单体纵向轴线的、在对电极半成品涂层之后通过分离方法步骤产生的机械的分离边缘。
D.根据前述方面中任一项所述的能量存储器装置100，其中，各圆形电池单体分别包括具有矩形横截面的被涂层的至少一个电极半成品，所述至少一个电极半成品的长边的长度基本上等于载体层幅面的总宽度，该载体层幅面涂覆有阳极材料或阴极材料以形成电极半成品。
E.根据前述方面中任一项所述的能量存储器装置100，其中，所述存储器壳体110具有上侧，该上侧在其壳体轮廓KG方面适配于机动车100的客舱150的下部的内轮廓KI，所述多个层L1、L2、L3、L4的总高度HL1、HL2为了适配于壳体轮廓KG而以下述方式变化：在一层L1的第一区域B1中，所述层L1的直接相邻的圆形电池单体120、120沿车辆纵向轴线X方向比同一层L1的第二区域B2中的直接相邻的圆形电池单体120、120彼此间隔更远。
F.根据前述方面中任一项所述的能量存储器装置100，其中，至少一个最下层L1从存储器壳体110的与前脚部空间邻接的前脚部区域FV延伸直至存储器壳体110的与后部座椅邻接的后座椅区域SH中。
G.根据前述方面中任一项所述的能量存储器装置100，其中，与在存储器壳体110的与前部座椅和/或后部座椅邻接的座椅区域SV、SH中相比，在存储器壳体110的与前脚部空间或后脚部空间FV、FH邻接的脚部区域FF、FB之中的至少一个脚部区域中设置较少的层L1、L2、L3。
H.根据前述方面中任一项所述的能量存储器装置100，其中，至少最下层L1的圆形电池单体120定向成，使得圆形电池单体120的设置在最下层L1一侧上的所有端部具有相同的极性。
I.根据前述方面中任一项所述的能量存储器装置100，其中，一层的多个圆形电池单体120通过施加到所述多个圆形电池单体120上的粘合剂彼此连接。
J.根据前述方面中任一项所述的能量存储器装置100，其中，在壳体底部上设有至少部分呈波浪形的至少一个定位元件，在该定位元件中容纳有多个圆形电池单体120以形成层L1、L2、L3。
K.根据前述方面中任一项所述的能量存储器装置100，其中，在至少两层之间设有用于冷却圆形电池单体120的冷却元件140，所述冷却元件优选至少部分构造成波浪形的。
L.根据前述方面中任一项所述的能量存储器装置100，其中，所述圆形电池单体120在两个端部之中的每一个端部上分别具有至少一个排气口。
M.机动车，所述机动车包括根据前述方面中任一项所述的能量存储器装置100。
N.用于制造电化学电池单体、尤其是圆形电池单体120的方法，所述方法包括如下步骤：
在用阴极材料或阳极材料对形成电极半成品的至少一个载体层幅面进行涂层之后，将电极半成品卷绕成存储器电池单体，且涂层之后的载体层幅面不经受沿载体层幅面的纵向方向的进一步的分离方法步骤。
O.用于制造能量存储器装置100的方法，包括如下步骤：
-按照根据方面N的方法制造多个存储器电池单体；并且
-将存储器电池单体设置到本文公开的能量存储器装置100中。
附图说明
现在参考附图阐述本文公开的技术。附图如下：
图1示出根据本发明的能量存储器的示意性的透视图；
图2示出通过根据本文公开的技术的机动车的纵向剖视图的示意性局部图；
图3示出通过根据本文公开的技术的另一种实施例的机动车的纵向剖视图的示意性局部图；
图4示出沿根据图5的线IV-IV的示意性横截面图；
图5示出沿根据图4的线V-V的示意性横截面图；
图6示出沿根据图4的线VI-VI的示意性横截面图；
图7示出沿根据图4的线VII-VII的示意性横截面图；
图8示出保持框架200、保持框架元件230、231和电池单体连接器220的示意图；
图9示出在另一种设计方案中的保持框架元件230的放大的示意图；并且
图10示出圆形电池单体120和电池单体连接器220的放大的示意图。
具体实施方式
图2示出通过根据本文公开的技术的机动车的纵向剖视图的示意性局部图。能量存储器装置100的存储器电池单体在这里构造为圆形电池单体120，各圆形电池单体以层的方式有组织地容纳在存储器壳体110中。圆形电池单体120在这里基本上平行于车辆横向轴线Y设置。最下层的圆形电池单体在此逆着车辆纵向轴线X的方向从存储器壳体110的前脚部区域FV延伸到存储器壳体110的后座椅区域SH中。后座椅区域SH在这里设置在后排座椅下方。层的数量沿车辆纵向轴线X方向变化，以便因此优化地利用结构空间。各个圆形电池单体120的或者说层的沿车辆竖直轴线Z方向的高度在这里由圆形电池单体120的最大外径得出。由于圆形电池单体120的最大外径与预先已知的棱柱形电池单体相比相对小，因此在这里可很大程度上更好地利用沿车辆竖直轴线Z方向的现有结构空间。此外有利的是，在这里，壳体轮廓KG适配于客舱150的内轮廓KI(也参见图5)。为了更好地利用结构空间，在这里，在后座椅区域SH或者说第一区域B1中，直接相邻的圆形电池单体120沿平行于车辆纵向轴线X的方向比在前座椅区域SV或者说第二区域B2中直接相邻的圆形电池单体120彼此间隔更远地设置。通过该措施，在第一区域B1中，直接相邻的第二层圆形电池单体120可更深地沉入第一层或者说下一层的中间区域中，因此可在该第一区域中总共集成三层。如果没有该措施，则只能在该结构空间中设置两层。在能量存储器装置100中，在这里设置两个电池单体模块ZM1、ZM2，其分别具有两个保持框架200(参见图4)。电池单体模块ZM1、ZM2在这里彼此平行设置并且在车辆竖直轴线Z方向上具有相同的轮廓。
图3示出通过根据本文公开的技术的另一种实施例的机动车的纵向剖视图的示意性局部图。在下面对图3所示替代性的实施例的描述中，相同的附图标记用于表示与图2中所示第一实施例相比在其设计方案和/或作用方式方面相同和/或至少可比的特征。除非再次详细阐述它们，否则其设计方案和/或作用方式对应于上面已经描述的特征的设计方案和/或作用方式。根据图3的设计方案与之前的设计方案的不同之处在于，内轮廓KI和能量存储器装置100的壳体轮廓KG在后排座椅的区域中改变。总体上，在这里，能量存储器装置100在后座椅区域中沿车辆竖直轴线Z方向具有更多的结构空间。因此，与根据图2的设计方案相比存在更多的层，其中最上面的三层具有沿车辆纵向轴线X方向间隔更远的圆形电池单体120，以便更好地适配总高度。
图5示出沿图4的线V-V的示意性横截面图，该图示出图2的能量存储器装置100以及机动车的内轮廓KI。为简单起见，省略了机动车的其余部件。在图5中示出第一中间区域ZB，所述第一中间区域由最下层L1的直接相邻的圆形电池单体120形成。
图4示出沿根据图5的线IV-IV的示意性横截面图。多个圆形电池单体120平行于车辆横向轴线Y设置。圆形电池单体120的长度与直径之比约为10。冷却元件140在这里垂直于圆形电池单体120并且平行于车辆纵向方向X设置。冷却元件140构造成条带形的。冷却元件140的宽度比圆形电池单体120的长度小多倍。冷却元件140在垂直于车辆横向轴线Y的横截面中可构造成基本上波浪形的。为简单起见，在其它视图和横截面中省略了冷却元件140。在这里以及在其它附图中未示出在这里可施加在两个冷却元件140之间的粘合剂。粘合剂适宜地设立成用于将一层L1、L2、L3、L4的圆形电池单体120彼此连接。在这里同样未示出波浪形的定位元件，所述定位元件在一种设计方案中将最下层相对于彼此定位在壳体的底部上。在这里所示的设计方案中，圆形电池单体120的电的电池单体端子设置在最下层L1的外边缘上。优选地，圆形电池单体120分别仅在朝向外边缘或朝机动车外纵梁的端部上具有排气口(在这里未示出)。在这里所示的实施方式中，相应地两个最下层L1沿车辆横向轴线Y方向依次设置。两个最下层L1彼此平行设置。同样可想到，在存储器壳体中仅设置一个最下层L1或三个最下层L1。同样可想到，代替两个圆形电池单体堆，仅设置具有对应地较长的圆形电池单体120的一个圆形电池单体堆或具有对应地较短的圆形电池单体120的三个圆形电池单体堆。
图1示出根据本文公开的技术的电池单体模块ZM1的透视图。电池单体模块ZM1包括彼此平行设置的多个圆形电池单体120。所述多个圆形电池单体120在这里通过两个保持框架200保持。所述保持框架200分别设置在圆形电池单体120的侧面。圆形电池单体120的每个端部分别容纳在所述两个保持框架200之一中。这两个保持框架200在这里固定圆形电池单体120。电池单体模块ZM1在这里也被分为脚部区域FV、FH和座椅区域SV、SH。在后脚部区域FH中，在这里仅设置一层圆形电池单体120。因此，在这里安装的保持框架元件231、231在车辆竖直轴线Z方向上具有扁平的单层轮廓。在这里，在前脚部区域FV中为能量存储器装置100设有略多的空间。与此对应地，在这里相应地安装有结构相同的保持框架元件230，各保持框架元件分别具有双层结构。电池单体模块ZM1还包括设置在第一层L1和第二层L2之间的两个冷却元件140。冷却元件140的接头146在这里位于电池单体模块ZM1的前侧上。
图6示出两个保持框架200的示意性横截面图。保持框架200的轮廓对应于能量存储器装置100的壳体轮廓GK。保持框架200的长度和高度之比约为20。在这里，在安装位置中，长度LH沿车辆纵向轴线X方向伸展。在这里，高度HH平行于车辆竖直轴线Z伸展。每个保持框架200包括多个空隙222，圆形电池单体120(在这里未示出)插入到所述多个空隙中。前面的保持框架200还示出电池单体连接器220。电池单体连接器220设计成，使得电池单体连接器具有尽可能低的电阻。电池单体连接器220的形状取决于圆形电池单体120的安装情况和接线。在图10中示出一种优选的设计方案。原则上，可想到不同的接线逻辑(nP接线)。保持框架200或本文公开的保持框架元件230例如可以是注塑件。
图7示出模块化地构造的电池单体模块ZM1的透视图。保持框架200在这里包括多个保持框架元件230，其中示例性示出两个保持框架元件230。在每个保持框架元件230中在这里容纳有四个圆形电池单体120。保持框架元件230构造成双层的。因此，圆形电池单体120设置在上下叠置的两个层中。在这里所示的示例中，电池单体连接器220分别将上层的圆形电池单体120与下层的圆形电池单体120连接。保持框架元件230在这里分别经由夹扣连接(未示出)彼此形锁合地连接。用于连接两个相邻的保持元件230的连接区域(以虚线示出)在这里构造成阶梯状的。有利地，在这里也可设置自定心的连接区域，例如具有V形轮廓。连接区域在这里构造成，使得可通过在圆形电池单体的纵向轴线方向上推上各个保持框架元件来使其彼此固定。有利地，因此可通过一个运动同时将
iii)各个相邻的保持框架元件230，并且将
iv)容纳在相应的保持框架元件230中的圆形电池单体120的端部和相应的保持框架元件230彼此连接。
依次相连并彼此连接的多个保持框架元件230在这里补充成一个保持框架200，其在安装位置中基本上沿车辆纵向轴线X延伸。例如，根据图6的保持框架200可包括在这里所示的保持框架元件230。
特别优选地，电池单体模块ZM1的制造规定，首先用圆形电池单体120装配保持元件230以形成子模块，然后通过连接各个保持元件230来组装电池单体模块ZM1。尤其地，可以规定，相同的保持框架元件230设立成用于具有不同长度的保持框架200的电池单体模块。每个子模块包括用于冷却元件140的对应接头和电触点(电池单体监测系统、电池单体连接器等)。在另一种设计方案中，在装配子模块后才设置冷却系统。在另一种设计方案中，首先由各个保持框架元件230、231制造保持框架200，并且然后在使用预装的保持框架200的情况下制造电池单体模块。适宜地，可预装保持框架200之一，在其中首先插入圆形电池单体120(带有或不带有冷却元件140的中间层)，然后再通过经固定的各个保持框架元件230来逐步地制造相对置的第二保持框架200。该方法也可用于不同设计的能量存储器装置或其它实施例。有利地，因此只需精确定位少数圆形电池单体120，其容纳在要固定的保持框架元件230中。这可简化安装。
图8示出在电池单体模块ZM1的不同位置处的示意性横截面图。
在图8的左侧部分(a)中示出一个如下区段，其例如可设置在图1的后脚部区域FH中。在这里在上部设有波浪形冷却元件140。圆形电池单体120在波浪形冷却元件140的下侧与其触通。因此，圆形电池单体120可很好地将热量传递到冷却元件140。此外，在这里在圆形电池单体120和冷却元件140之间可设有导热材料142。因此，热量可特别好地传递到冷却元件140。导热材料142例如可以是具有填料的硅以增加导热性。朝向下侧U，作为进一步的保护可设置阻燃剂144、如防传播膏(如隔热体、吸热层或灭火剂)。阻燃剂144同样设置在冷却元件140的上侧上和设置在各圆形电池单体之间。
在图8的中间部分(b)中示出一个如下区段，其例如可设置在图1的前脚部区域FV中。在这里设置两层L1、L2圆形电池单体120，它们沿车辆竖直轴线Z方向上下叠置地设置。冷却元件140在这里设置在这两个层L1、L2之间的中间层中。类似于部分(a)，在这里朝向冷却元件140设有导热材料142。朝向上侧O和下侧U并且在各圆形电池单体之间再次设有阻燃剂144。
在图8的右侧部分(c)中示出一个如下区段，其例如可设置在图1的前座椅区域SV中。在该区域中，三个层L1、L2、L3上下叠置地设置。在两个层之间分别设置冷却元件140。为了进一步防止传播，可以规定，在层结构内也使用阻燃剂144。在该横截面图中附加地示出壳体100的一部分。
图9示出沿图1的剖面线S-S的电池单体模块ZM1的示意性横截面图。在前座椅区域SV中，波浪形冷却元件140在这里设计成，使得冷却元件140在那里不仅在第一层L1和第二层L2之间伸展。冷却元件140在上下叠置的三个层L1、L2、L3中沿各层的纵向方向或者说车辆纵向方向X交替地在第一层L1和第二层L2以及第二层L2和第三层L3之间伸展。在该区域中，冷却元件140在纵向方向上缠绕第二层L2的相邻的圆形电池单体120。因此，可利用冷却元件140特别简单地实现冷却所述三个层L1、L2、L3。优选地，多个冷却元件140可在横向方向上(即在圆形电池单体(120)的纵向方向上)并排设置。
图10示出圆形电池单体120和电池单体连接器220的放大的示意图。这种电池单体连接器可安装在本文公开的任何能量存储器装置中。但也可想到其它几何形状。电池单体连接器220沿电流流动的主方向(如箭头所示)——即在触通的圆形电池单体120的不同极(负到正，正到负)之间(或在这里在保持框架的纵向轴线或者说车辆纵向轴线方向上)——的横截面QH比垂直于其的——即在相同的极之间(负到负，正到正)或在车辆竖直轴线Z方向上的——横截面QN大。
优选地，在主方向上的横截面与垂直于其的横截面的横截面之比的值至少是2或至少是5或至少是10。横截面之比是分子为主方向上的横截面与分母为垂直于主方向的横截面的横截面的商。
有利地，因此减小了电流流过的主方向上的电阻并且可在横向方向上节省材料和结构空间。此外，可减少由温度膨胀产生的力。该结构空间优选可用于保持框架。
本发明的上述描述仅用于说明目的并且不用于限制本发明。在本发明的范围中，可在不离开本发明范围及其技术等价物的情况下实现不同的改进和改型。尽管在这里示出具有圆形电池单体的能量存储器装置，但本文公开的技术也可用于其它电池单体几何形状，这些几何形状适宜地具有本文公开的横截面与长度之比。

Claims (15)

1.一种用于机动车(100)的能量存储器装置(100)，所述能量存储器装置包括：
-用于电化学储能的多个圆形电池单体(120)；和
-用于保持圆形电池单体(120)的多个保持框架(200)；
其中，各圆形电池单体(120)在其端部处固定在相对置的保持框架(200)上；并且在保持框架(200)上设有电池单体连接器(220)，所述电池单体连接器从保持框架(200)的外侧(A)电触通设置在各保持框架(200)之间的圆形电池单体(120)。
2.根据权利要求1所述的能量存储器装置(100)，其中，所述保持框架(200)具有空隙(222)，圆形电池单体(120)的端部容纳在所述空隙中。
3.根据权利要求1或2所述的能量存储器装置(100)，其中，所述保持框架(200)具有粘合剂通道(224)，在圆形电池单体(120)的装配状态中，粘合剂能通过各粘合剂通道被引入到空隙(222)中以固定圆形电池单体(120)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储器装置(100)，其中，圆形电池单体(120)的各端部借助形锁合连接和/或借助力锁合连接、尤其是通过压入而固定在空隙(222)中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储器装置(100)，其中，每个保持框架(200)由多个保持框架元件(230、231)组成；并且每个保持框架元件(230、231)包括至少两个空隙(222)。
6.根据权利要求5所述的能量存储器装置(100)，其中，直接相邻的保持框架元件(230、231)经由形锁合连接、尤其是经由卡锁连接而彼此连接。
7.根据权利要求5或6所述的能量存储器装置(100)，其中，所述保持框架(200)由彼此固定的多个保持框架元件(230、231)形成；并且为了更好地利用结构空间，各保持框架元件(230、231)在其轮廓和/或空隙(222)的数量方面不同。
8.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储器装置(100)，其中，所述保持框架(200)和/或保持框架元件(230、231)由电绝缘材料制成。
9.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储器装置(100)，其中，
-保持框架(200)的电池单体连接器(220)在其外侧(A)覆盖有绝缘层、尤其是绝缘膜或绝缘板；和/或
-保持框架(200)的电池单体连接器(220)在其外侧(A)上用电绝缘的灌封物灌封。
10.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储器装置(100)，其中，各圆形电池单体(120)设置成层(L1、L2、L3)；在至少两个层(L1、L2、L3)之间设置用于冷却圆形电池单体(120)的冷却元件(140)；并且所述冷却元件(140)优选至少部分地构造成波浪形的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储器装置(100)，其中，
-在圆形电池单体(120)和冷却元件(140)之间的中间空间至少部分地填充有导热材料(142)；和/或
-由所述多个圆形电池单体(120)形成的上侧(O)和/或由所述多个圆形电池单体(120)形成的下侧(U)和/或在各圆形电池单体(120)之间的中间空间设有阻燃剂(144)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储器装置(100)，其中，各圆形电池单体(120)在其安装位置中基本上平行于车辆横向轴线(Y)伸展；各圆形电池单体(120)在存储器壳体(110)内沿车辆竖直轴线(Z)方向设置成多层(L1、L2、L3、L4)；并且层(L1、L2、L3、L4)的数量沿车辆纵向轴线(X)方向变化。
13.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储器装置(100)，其中，各圆形电池单体(120)的长度与直径之比具有在5至30之间、优选在7至15之间、并且特别优选在9至11之间的值。
14.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储器装置(100)，其中，与在存储器壳体(110)的与前部座椅和/或后部座椅邻接的座椅区域(SV、SH)中相比，在存储器壳体(110)的与前脚部空间或后脚部空间(FV、FH)邻接的至少一个脚部区域(B1、B2)中设置较少的层(L1、L2、L3)。
15.一种机动车，所述机动车包括根据前述权利要求中任一项所述的能量存储器装置(100)。
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