DE102011075677A1 - Energy storage module for battery for driving e.g. electric car, has prismatic storage cells arranged one behind other and clamped between two end plates by tie rods, where end plates are designed as push plates or punching plates - Google Patents

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Abstract

The module (1) has multiple prismatic storage cells (10) arranged one behind the other and clamped between two end plates (30) by tie rods (20, 21), where the plates are designed as push plates or punching plates. The plates comprise an oval embossment (31), an elongated embossment (32) and bottom attachment elements e.g. eyelets and bolts, and are made of aluminum or steel. The plates are connected with the tie rods by a screwing, compressing or welding process or by clips. Front sides (15) of the cells are provided with two connection terminals (11, 12) with two polarities, respectively. An independent claim is also included for a method for manufacturing an energy storage module.

Description

Die Erfindung betrifft ein Energiespeichermodul für eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, aus mehreren insbesondere prismatischen Speicherzellen, die zumindest in einer Reihe gestapelt, hintereinander angeordnet und zwischen zwei Endplatten über mindestens ein Zugelement und insbesondere über mindestens einen Zuganker verspannt sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Energiespeichermoduls.The invention relates to an energy storage module for a device for power supply, in particular of a motor vehicle, of several prismatic memory cells in particular, which are stacked at least in a row, arranged one behind the other and clamped between two end plates via at least one tension element and in particular via at least one tie rod. The invention further relates to a method for producing an energy storage module.

In einer üblicherweise als Batterie bezeichneten Vorrichtung zur Spannungsversorgung eines Kraftfahrzeugs kommt meist eine Mehrzahl an Energiespeichermodulen zum Antrieb des Fahrzeugs, beispielsweise von Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen, zum Einsatz. Ein jeweiliges Energiespeichermodul besteht dabei typischerweise aus mehreren gestapelten prismatischen Speicherzellen. Die einzelnen Speicherzellen enthalten elektrochemische Zellen der Batterie. Der Stapel aus den einzelnen Speicherzellen wird zumeist über eine mechanische Endplatte und Zuganker zu dem Energiespeichermodul verspannt. Die Endplatten und Zuganker dienen neben der mechanischen Fixierung der Module zueinander insbesondere dazu, einer Verformung durch Änderung bzw. Erhöhung des Gasinnendrucks während des Betriebs der im Inneren der Module angeordneten elektrochemischen Zellen des Speichermoduls, entgegenzuwirken.In a device usually referred to as a battery for supplying power to a motor vehicle, a plurality of energy storage modules are usually used to drive the vehicle, for example electric vehicles or hybrid vehicles. A respective energy storage module typically consists of several stacked prismatic storage cells. The individual memory cells contain electrochemical cells of the battery. The stack of individual memory cells is usually clamped to the energy storage module via a mechanical end plate and tie rods. The end plates and tie rods serve in addition to the mechanical fixation of the modules to each other in particular to counteract deformation by changing or increasing the internal gas pressure during operation of the arranged inside the modules electrochemical cells of the memory module.

Die Endplatten der Energiespeichermodule werden üblicherweise durch Strangpressverfahren hergestellt. Die Herstellung solcher so genannter Strangpressprofile, und insbesondere das Pressen derselben kann nur mit einer geringen Geschwindigkeit ausgeführt werden, um Fehler im Strangpressprofil zu vermeiden. Die pro Zeiteinheit erzeugten Stückzahlen sind daher entsprechend gering. Aus diesem Grund können auch die resultierenden fertigungstechnischen Kosten nicht effektiv reduziert werden. Strangpressprofile für Energiespeichermodule lassen sich daher im großtechnischen Maßstab nicht kostengünstig produzieren. Herkömmliche Strangpressprofile für Energiespeichermodule haben ferner den Nachteil, dass die resultierende Endplatte ein hohes Gewicht aufweist, was sich nachteilig auf das Gesamtgewicht des Kraftfahrzeugs auswirkt.The end plates of the energy storage modules are usually produced by extrusion molding. The production of such so-called extruded profiles, and in particular the pressing of the same can only be carried out at a low speed in order to avoid errors in the extruded profile. The quantities produced per unit time are therefore correspondingly low. For this reason, the resulting manufacturing costs can not be effectively reduced. Extruded profiles for energy storage modules can therefore not be produced inexpensively on an industrial scale. Conventional extruded profiles for energy storage modules also have the disadvantage that the resulting end plate has a high weight, which adversely affects the overall weight of the motor vehicle.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Energiespeichermodul für eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung bereitzustellen, des auf einfache Weise herstellbar ist und ein geringes Eigengewicht aufweist. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Energiespeichermoduls bereitzustellen, das eines geringen fertigungstechnischen Aufwandes bedarf und das zudem eine einfache und kostengünstige Fertigung des Energiespeichermoduls erlaubt.It is an object of the present invention to provide an energy storage module for a device for power supply, which can be produced in a simple manner and has a low weight. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a method for producing an energy storage module, which requires little manufacturing effort and also allows a simple and cost-effective production of the energy storage module.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmalskombinationen der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.The object is achieved by the feature combinations of the independent claims. The dependent claims show advantageous embodiments of the invention.

Somit wird die Aufgabe gelöst durch ein Energiespeichermodul für eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, aus mehreren insbesondere prismatischen Speicherzellen, die zu mindestens einer Reihe gestapelt, hintereinander angeordnet und zwischen mindestens zwei Endplatten (auch Druckplatten genannt) über mindestens ein Zugelement und insbesondere über mindestens einen Zuganker verspannt sind. Dabei ist mindestens eine der beiden Endplatten aus einer Stanzbiegeplatte gebildet. Üblicherweise sind die Endplatten an den jeweiligen Stirnseiten der gestapelten Zellen angebracht, so dass das Energiespeichermodul zwei Endplatten umfasst. Eine Endplatte kann allerdings auch aus mehreren Einzelplatten bestehen, wobei erfindungsgemäß wenigstens eine dieser Einzelplatten aus einer Stanzbiegeplatte gebildet ist.Thus, the object is achieved by an energy storage module for a device for power supply, in particular a motor vehicle, of several particular prismatic memory cells stacked to at least one row, arranged one behind the other and between at least two end plates (also called pressure plates) via at least one tension element and in particular via at least one tie rod are braced. At least one of the two end plates is formed from a stamped and bent plate. Usually, the end plates are attached to the respective end faces of the stacked cells so that the energy storage module comprises two end plates. However, an end plate may also consist of several individual plates, wherein according to the invention at least one of these individual plates is formed from a stamped and bent plate.

Unter einer Stanzbiegeplatte im Sinne der Erfindung ist dabei eine Metallplatte zu verstehen, die durch einen geeigneten Formgebungsprozess, wie beispielsweise durch Biegen der Metallplatte, in die gewünschte Form gebracht, und anschließend in gewünschter Größe ausgestanzt wird. Die durch den Formgebungsprozess erzeugte Struktur der Metallplatte ist geeignet, die durch Betrieb der Zellen im Inneren des Energiespeichermoduls während seiner Lebensdauer entstehenden Druckkräfte, aufzunehmen und abzuleiten. Somit werden irreversible Schädigungen am Energiespeichermodul verhindert und es kann eine ausreichende Stabilität des Energiespeichermoduls während seiner gesamten Lebensdauer gewährleistet werden. Im Gegensatz zu Strangpressprofilen sind Stanzbiegeplatten von geringerem Eigengewicht und reduzieren somit das Gesamtgewicht des Energiespeichermoduls und damit folglich auch dasjenige des Kraftfahrzeugs, in das das erfindungsgemäße Energiespeichermodul eingebaut ist. Das erfindungsgemäße Energiespeichermodul ist ferner ohne großen technischen Aufwand produzierbar und bedarf bestenfalls lediglich einer Formgebungsvorrichtung und einer Stanzvorrichtung, wobei die Formgebungsvorrichtung und die Stanzvorrichtung auch in einer Vorrichtung ausgeführt sein können. Mehrere Stanzbiegeplatten können ferner in Mehrfachformgebungsvorrichtungen und Mehrfachstanzen parallel hergestellt werden, was wiederum den Fertigungsaufwand und damit die Kosten des erfindungsgemäßen Energiespeichermoduls senkt.Under a stamped bending plate according to the invention is to be understood a metal plate, which is brought by a suitable shaping process, such as by bending the metal plate in the desired shape, and then punched out in the desired size. The structure of the metal plate produced by the shaping process is adapted to receive and dissipate the compressive forces created by operation of the cells within the energy storage module during its life. Thus, irreversible damage to the energy storage module is prevented and it can be ensured sufficient stability of the energy storage module throughout its life. In contrast to extruded profiles punching bending plates are of less weight and thus reduce the total weight of the energy storage module and thus consequently also that of the motor vehicle, in which the energy storage module according to the invention is installed. The energy storage module according to the invention can also be produced without great technical effort and, at best, only requires a shaping device and a punching device, wherein the shaping device and the punching device can also be embodied in one device. Multiple stamped and bent plates can also be manufactured in parallel in multiple forming devices and multiple punches, which in turn reduces the manufacturing cost and thus the cost of the energy storage module according to the invention.

Übliche weitere Bauelemente, wie beispielsweise Isolatoren zwischen den Zellen, können das Energiespeichermodul komplettieren. Usual other components, such as insulators between the cells, can complete the energy storage module.

In vorteilhafter Ausführung ist vorgesehen, dass beide Endplatten des Energiespeichermoduls aus Stanzbiegeplatten gebildet sind. Dies reduziert wiederum das Gesamtgewicht des Energiespeichermoduls und ferner auch die Kosten desselben.In an advantageous embodiment, it is provided that both end plates of the energy storage module are formed from stamped and bent plates. This in turn reduces the overall weight of the energy storage module and also the cost thereof.

Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Stanzbiegeplatte mindestens eine Prägung aufweist. Prägungen dienen dazu eine gewisse Struktur in der Stanzbiegeplatte und damit in der Endplatte des erfindungsgemäßen Energiespeichermoduls, auszubilden. Durch unterschiedliche Ausgestaltung der Prägung bzw. der Prägungen, kann die Stanzbiegeplatte an vorgesehenen Stellen Erhöhungen bzw. Vertiefungen aufweisen, durch deren feine Abstimmung die Stabilität der Endplatte gezielt steuerbar ist, so dass Druckentwicklungen aus dem Inneren des Energiespeichermoduls effizient und gleichmäßig auf die Endplatten übertragen und aus dem inneren abgeleitet werden, so dass die Stabilität des Energiespeichermoduls während seiner Lebensdauer nicht negativ beeinträchtigen wird. Das Aufbringen einer Prägung auf mindestens eine der Stanzbiegeplatten, die als Endplatte des erfindungsgemäßen Energiespeichermoduls vorgesehen ist, ist ein effizienter, variabel einsetzbarer, einfacher, gut steuerbarer und kostengünstiger Prozess zur Herstellung einer qualitativ hochwertigen und stabilen Endplatte, der einen geringen fertigungstechnischen Aufwand erfordert. Für die Ausführung der Prägung können herkömmliche Prägevorrichtungen verwendet werden. Der technische Aufwand hierfür ist gering, so dass die Fertigungskosten des erfindungsgemäßen Energiespeichermoduls unter denjenigen gemäß herkömmlicher Strangpressverfahren hergestellter Strangpressprofile bleiben.Furthermore, it is preferably provided that the stamped bending plate has at least one embossment. Embossing serves to form a certain structure in the stamped and bent bending plate and thus in the end plate of the energy storage module according to the invention. By different design of the embossing or the embossing, the punching bending plate can have at intended locations elevations or depressions, the stability of the end plate is selectively controlled by the fine tuning, so that pressure developments from the interior of the energy storage module efficiently and evenly transferred to the end plates and be derived from the interior, so that the stability of the energy storage module will not adversely affect its lifetime. The application of an embossment on at least one of the stamped bending plates, which is provided as the end plate of the energy storage module according to the invention, is an efficient, variably applicable, simple, well controllable and cost-effective process for producing a high-quality and stable end plate, which requires little manufacturing effort. For the execution of the embossing conventional embossing devices can be used. The technical effort for this is low, so that the manufacturing costs of the energy storage module according to the invention remain below those produced according to conventional extrusion process extruded profiles.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass die Stanzbiegeplatte Bodenbefestigungselemente aufweist. Bodenbefestigungselemente dienen dazu ein Energiespeichermodul beispielsweise mit der Fahrzeugrahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs zu verbinden. Durch Verwendung einer als Stanzbiegeplatte ausgeführten Endplatte können solche Bodenbefestigungselemente, z. B. durch Ausgestaltung der entsprechenden Stanz- oder Prägevorrichtung, vorteilhafter Weise bereits in die Stanzbiegeplatte integriert sein. Dies erhöht den Verbund mit den umgebenden Bauteilen und sichert somit eine ausreichende Stabilität des Energiespeichermoduls in seiner Umgebung selbst bei einwirkenden mechanischen Kräften, wie sie durch bestimmungsgemäßen Gebrauch des Energiespeichermoduls übertragen werden. Die Bodenbefestigungselemente können in beliebiger Form, beispielsweise als Öse oder Bolzen, und Anzahl ausgebildet werden.In a further advantageous embodiment, it is provided that the stamped bending plate has floor fastening elements. Floor fastening elements serve to connect an energy storage module, for example, to the vehicle frame structure of a motor vehicle. By using an executed as a stamped bending plate end plate such Bodenbefestigungselemente, z. B. by design of the corresponding punching or embossing device, advantageously already be integrated into the stamped bending plate. This increases the bond with the surrounding components and thus ensures sufficient stability of the energy storage module in its environment even with acting mechanical forces, as they are transmitted by the intended use of the energy storage module. The floor fasteners may be formed in any shape, such as eyelet or bolt, and number.

Vorzugsweise sind sie mindestens an jeder bodenseitigen Ecke des erfindungsgemäßen Energiespeichermoduls vorgesehen.Preferably, they are provided at least at each bottom corner of the energy storage module according to the invention.

Stanzbiegeplatten im Sinne der Erfindung sind, wie bereits ausgeführt, geformte bzw. strukturierte Metallplatten. Das Material dieser Metallplatten kann je nach qualitativer Anforderung entsprechend ausgewählt werden. Vorzugsweise ist die Stanzbiegeplatte aus Aluminium oder Stahl gebildet, da diese Materialien eine hohe mechanische, chemische, sowie physikalische Stabilität aufweisen. Aluminium als Material ist dabei besonders bevorzugt, da es, im Vergleich zu anderen Metallen, und insbesondere zu Stahl, über ein geringeres Eigengewicht verfügt und somit das Gesamtgewicht des erfindungsgemäßen Energiespeichermoduls effizient gesenkt werden kann.Stamped bending plates according to the invention are, as already stated, shaped or structured metal plates. The material of these metal plates can be selected according to the quality requirement. Preferably, the stamping and bending plate is made of aluminum or steel, since these materials have a high mechanical, chemical and physical stability. Aluminum as a material is particularly preferred because, compared to other metals, and in particular to steel, has a lower weight and thus the total weight of the energy storage module according to the invention can be reduced efficiently.

Um die im Inneren des Energiespeichermoduls angeordnete, gestapelte Zellenstruktur zu stabilisieren, sind die an den jeweiligen Stirnseiten der äußeren Zellen angebrachten Endplatten über mindestens ein Zugelement, wie beispielsweise eine Verschweißung oder eine Verschraubung, und vorzugsweise über mindestens einen Zugelement verspannt. Die Anzahl und Form der Zugelemente richtet sich nach deren individueller Gestaltung. Je nach erforderlicher Stabilität kann ein bzw. können mehrere Zugelemente vorgesehen werden, die die stirnseitig angebrachten Endplatten miteinander verbinden (verspannen). in einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist dabei vorgesehen, dass die Endplatten mit jeweiligen Zugelementen verschraubt und/oder gestaucht und/oder verschweißt und/oder mittels mindestens eines Klipps, miteinander verbunden sind, und/oder das Zugelement die Endplatte hintergreift und/oder umgreift. Geeignete Verschraubungsmittel sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Verwendung einer auf die vorstehende Art und Weise mit mindestens einem Zugelement und insbesondere einem Zuganker verbundenden, als Stanzbiegeplatte ausgebildeten Endplatte, bietet ferner den Vorteil, dass sie beim Verspannen zur Anpassung der Längentoleranz des Speicherzellenmoduls verwendbar ist. Bei Verwendung einer als Stanzbiegeplatte ausgeformten Endplatte, können ferner vorzugsweise die Befestigungsmittel, wie beispielsweise Schrauben oder Bolzen, mit bereits in die Stanzbiegeplatte integrierten Befestigungsmitteln, wie Gewindelöchern oder Ösen, verbunden werden. Dies reduziert wiederum den fertigungstechnischen Aufwand und trägt zur Senkung der Kosten des Energiespeichermoduls bei. Die Zuganker können ferner auch durch Klinschen, Klemmen, Nieten oder Falzen mit der Endplatte verbunden werden. Vorteilhafter Weise können die Zuganker auch eine Stauchung um mindestens einen Teil der Endplatte, meist um mindestens eine seitliche Kante desselben, aufweisen, und auf diese Art und Weise mit ihr verbunden werden. Stauchungen haben dabei den Vorteil keine zusätzlichen Befestigungselemente zu erfordern. Die Stauchung des Zugankers kann bequem nach Anordnung der Zellen und umgebenden Endplatten erfolgen und individuell, also in Abhängigkeit der Größe des Zellenstapels, ausgeführt werden. Ferner können Zugelemente oder Zuganker auch mit der Endplatte verschweißt werden. Mögliche Schweißverfahren umfassen dabei Metallschweißen mit inerten Gasen, Wolframinertgasschweißen und Laserschweißen. Das geeignete Schweißverfahren wird in Abstimmung mit den verwendeten Materialen ausgewählt. Eine Schweißverbindung sichert dabei eine dauerhafte Verbindung der Endplatte mit dem Zugelement oder Zuganker. In einer weiteren Ausgestaltung können die Zugelemente oder Zuganker auch mit den Endplatten mittels eines Klipps verbunden sein. Klippelemente wiesen dabei den Vorteil auf, dass sie an beliebigen Stellen im Nachhinein, also nach Anordnung des Zellenstapels, und somit individuell, angebracht werden können. Klippverbindungen sind dabei unabhängig von der Größe und Form des Zellenstapels, was den fertigungstechnischen Aufwand reduziert und eine gewisse Variabilität des Fertigungsprozesses erlaubt. Die jeweiligen Befestigungsmechanismen können auch untereinander kombiniert werden, so kann zum Beispiel zusätzlich zu einer Schweißverbindung eine Schraub- oder Klemmverbindung (Klippverbindung) vorgesehen sein, was die Stabilität der Verankerung des Zugankers mit der Endplatte deutlich erhöht.In order to stabilize the stacked cell structure arranged in the interior of the energy storage module, the end plates attached to the respective end faces of the outer cells are braced via at least one tension element, such as a weld or a screw connection, and preferably via at least one tension element. The number and shape of the tension elements depends on their individual design. Depending on the required stability, one or more tension elements can be provided which connect (brace) the end plates attached to the front side. In a further advantageous embodiment, it is provided that the end plates are screwed and / or compressed and / or welded and / or welded by means of at least one clip, and / or the tension element engages behind and / or surrounds the end plate with respective tension elements. Suitable bolting means are known in the art. The use of a in the above manner with at least one tension element and in particular a tie rod end, formed as a stamped bending plate end plate, also offers the advantage that it can be used during clamping to adjust the length tolerance of the memory cell module. When using an end plate shaped as a punched bending plate, furthermore, the fastening means, such as, for example, screws or bolts, can preferably also be connected to fastening means already integrated in the stamped bending plate, such as threaded holes or eyelets. This in turn reduces the manufacturing complexity and contributes to reducing the cost of the energy storage module. The tie rods can also be connected by clinching, clamping, riveting or folding with the end plate. Advantageously, the tie rods can also have a compression around at least part of the end plate, usually around at least one lateral edge thereof, and be connected to it in this way. Compressions have the advantage of requiring no additional fasteners. The compression of the tie rod can be done easily after arrangement of the cells and surrounding end plates and individually, so depending on the size of the cell stack, running. Furthermore, tension members or tie rods can also be welded to the end plate. Possible welding processes include metal welding with inert gases, tungsten inert gas welding and laser welding. The appropriate welding procedure is selected in coordination with the materials used. A welded connection ensures a permanent connection of the end plate with the tension element or tie rod. In a further embodiment, the tension elements or tie rods can also be connected to the end plates by means of a clip. Clip elements have the advantage that they can be attached at any point in retrospect, so after arrangement of the cell stack, and thus individually. Clip connections are independent of the size and shape of the cell stack, which reduces the manufacturing effort and allows a certain variability of the manufacturing process. The respective attachment mechanisms can also be combined with each other, so for example, in addition to a welded connection, a screw or clamp connection (clip connection) can be provided, which significantly increases the stability of the anchoring of the tie rod with the end plate.

Darüber hinaus ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines, wie oben beschriebenen, Energiespeichermoduls vorgesehen. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Endplattengrundmaterials, Ausbilden der gewünschten Form der Endplatte, ggf. Prägen einer Struktur in das Endplattengrundmaterial, ggf. Vorsehen von Bodenbefestigungselementen, Ausstanzen der Endplatte, Anbringen mindestens jeweils einer Endplatte an der jeweiligen Stirnseite der endständigen Speicherzelle der in üblicher Weise in Reihe gestapelten, insbesondere prismatischen Speicherzellen und Verspannen der Endplatten über mindestens ein Zugelement und insbesondere einen Zuganker.In addition, a method for producing an energy storage module as described above is provided according to the invention. The method comprises providing an endplate base material, forming the desired shape of the endplate, optionally embossing a structure into the endplate base material, optionally providing bottom attachment elements, punching out the endplate, attaching at least one respective endplate to the respective end face of the terminal storage cell in a conventional manner stacked in series, in particular prismatic memory cells and clamping the end plates via at least one tension element and in particular a tie rod.

Im Einzelnen wird beispielsweise ein Metallblech von einer Blechrolle abgewickelt und einer Formgebungsvorrichtung zugeführt. Hier wird das Blech mit einer Struktur versehen, also beispielsweise gebogen. Additiv oder alternativ kann diese Struktur auch durch Prägen in einem Prägewerkzeug erzeugt werden. Die gewünschte Endform der Endplatte wird dann durch eine Stanzvorrichtung ausgestanzt, wodurch eine Endplatte im Sinne der Erfindung, also in Form einer Stanzbiegeplatte, ausgebildet wird. Zusätzlich können auch Bodenbefestigungselemente gebildet werden, die dann integraler Bestandteil der als Stanzbiegeplatte ausgebildeten Endplatte sind. Das Verspannen der Endplatten mittels Zugelementen und insbesondere mittels Zugankern kann beispielsweise durch Verschrauben und/oder Stauchen und/oder Verschweißen und/oder mittels Anbringen mindestens eines Klipps, wie oben beschrieben, erfolgen.Specifically, for example, a metal sheet is unwound from a sheet metal roll and fed to a molding apparatus. Here, the sheet is provided with a structure, so for example bent. Additively or alternatively, this structure can also be produced by embossing in an embossing tool. The desired final shape of the end plate is then punched out by a punching device, whereby an end plate according to the invention, ie in the form of a stamped and bent plate is formed. In addition, floor fastening elements can also be formed, which are then an integral part of the end plate designed as a stamped bending plate. The clamping of the end plates by means of tension members and in particular by tie rods can be done for example by screwing and / or upsetting and / or welding and / or by attaching at least one clip, as described above.

Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Energiespeichermoduls beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen finden entsprechend vorteilhafte Anwendung im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Energiespeichermoduls.The advantageous embodiments described within the scope of the energy storage module according to the invention find correspondingly advantageous application in the context of the method according to the invention for producing the energy storage module.

Somit wird ein Verfahren zur Herstellung eines Energiespeichermoduls bereitgestellt, das einfach umzusetzen und variabel in seiner Anwendung ist. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert lediglich einen geringen fertigungstechnischen Aufwand und trägt damit zur Senkung der Herstellkosten des Energiespeichermoduls und damit der Gesamtkosten desselben, bei. Das erfindungsgemäße Energiespeichermodul weist neben einer hohen Qualität, mechanischen, chemischen und physikalischen Stabilität und effizienten Wirkungsweise, ein geringeres Eigengewicht als übliche, nach dem Strangpressverfahren hergestellte Strangpressprofile, auf, so dass das Gesamtgewicht eines Kraftfahrzeugs, das das erfindungsgemäße Energiespeichermodul enthält, reduziert wird. Somit wird auch die Verwendung einer Stanzbiegeplatte zur Herstellung einer Endplatte für ein Energiespeichermodul für eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung beschrieben.Thus, a method of manufacturing an energy storage module is provided which is simple to implement and variable in its application. The inventive method only requires a low production cost and thus contributes to reducing the manufacturing cost of the energy storage module and thus the total cost of the same, at. The energy storage module according to the invention, in addition to a high quality, mechanical, chemical and physical stability and efficient mode of action, a lower weight than conventional extruded profiles produced by the extrusion process, so that the total weight of a motor vehicle containing the energy storage module according to the invention is reduced. Thus, the use of a stamped bending plate for producing an end plate for an energy storage module for a device for power supply is also described.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Showing:

1 das erfindungsgemäße Energiespeichermodul gemäß einer Ausführungsform, bestückt mit Speicherzellen, umfassend eine Endplatte, die als Stanzbiegeplatte mit geprägter Struktur ausgebildet ist. 1 the energy storage module according to the invention, according to an embodiment, equipped with memory cells, comprising an end plate, which is designed as stamped and punched sheet with embossed structure.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von 1 genauer erläutert.In the following the invention is based on 1 explained in more detail.

1 zeigt ein Energiespeichermodul 1, das mit Speicherzellen 10 bestückt ist, und an den jeweiligen Stirnseiten (nicht gezeigt) der endständigen Speicherzellen 13, 14 je eine Endplatte 30 (nur diejenige Endplatte 30 der Vorderseite der Reihe der Speicherzellen 40 ist gezeigt) aufweist, die als Stanzbiegeplatte 30 ausgebildet ist. Die Stanzbiegeplatte 30 weist in ihrer Flächenmitte eine ovale Prägung 31 auf, von der aus in jede Ecke der Stanzbiegeplatte 30 eine längliche Prägung 32 verläuft. Diese Prägungen 31, 32 sind zur Außenseite des Energiespeichermoduls 1 hin ausgebeult. 1 shows an energy storage module 1 that with memory cells 10 is fitted, and at the respective end faces (not shown) of the terminal memory cells 13 . 14 one end plate each 30 (only the end plate 30 the front of the row of memory cells 40 is shown), as a punched bending plate 30 is trained. The stamped bending plate 30 has an oval imprint in its mid-surface 31 on, from there to every corner of the punched bending plate 30 an oblong mark 32 runs. These imprints 31 . 32 are to the outside of the energy storage module 1 bagged out.

Die Speicherzelle 10 besteht typischerweise aus einer oder mehreren einzelnen elektrochemischen Zellen, welche in der hier gewählten Darstellung im Inneren der Speicherzelle 10 im Verborgenen liegen. Auf einer Vorderseite 15 weisen die Speicherzellen 10 ein Anschlussterminal erster Polarität 11 und ein Anschlussterminal zweiter Polarität 12 auf (Parallelschaltung), wobei die Anschlussterminals erster Polarität 11 und zweiter Polarität 12 auf jeder Seite der Speicherzellen 10 auch alternierend, also im Wechsel, angeordnet sein können (Reihenschaltung). Auf der in dieser Figur nicht dargestellten Rückseite der Speicherzellen 10 sind keine Anschlussterminals vorgesehen. Eines der Anschlussterminals 11, 12, typischerweise der Plus-Pol der Speicherzelle 10, kann elektrisch mit einem Gehäuse (nicht gezeigt) der Speicherzelle 10 verbunden sein.The memory cell 10 typically consists of one or more individual electrochemical cells, which in the representation chosen here inside the memory cell 10 lie in secret. On a front side 15 assign the memory cells 10 a connection terminal of the first polarity 11 and a second polarity connection terminal 12 on (parallel connection), wherein the connection terminals of the first polarity 11 and second polarity 12 on each side of the memory cells 10 also alternately, ie in alternation, can be arranged (series connection). On the back of the memory cells not shown in this figure 10 No connection terminals are provided. One of the connection terminals 11 . 12 , typically the plus pole of the memory cell 10 , can be electrically connected to a housing (not shown) of the memory cell 10 be connected.

Da in dem erfindungsgemäßen Energiespeichermodul 1 mehrere der Speicherzellen 10 zumindest in einer Reihe 40 gestapelt, hintereinander angeordnet werden, werden zumindest gegenüberliegende Hauptflächen (nicht gezeigt) mit einem elektrisch isolierenden Material versehen. Dieses kann eine Klebefolie sein, die auf die Hauptflächen aufgebracht ist. Alternativ kann auf die Hauptflächen auch ein elektrisch isolierender Kleber aufgebracht werden. Ebenso wäre die Verwendung eines Schrumpfschlauchs, der auf die mit Kleber versehenen Hauptflächen aufgebracht wird, denkbar.As in the energy storage module according to the invention 1 several of the memory cells 10 at least in a row 40 stacked, arranged one behind the other, at least opposite major surfaces (not shown) are provided with an electrically insulating material. This may be an adhesive film applied to the major surfaces. Alternatively, an electrically insulating adhesive can also be applied to the main surfaces. Likewise, the use of a shrink tube, which is applied to the adhesive provided with major surfaces, conceivable.

Die Verspannung der zu einer Reihe 40 gestapelten Speicherzellen 10 erfolgt im Ausführungsbeispiel unter Verwendung von Endplatten 30 und Zugankern 20, 21. Die Zuganker 20, 21 sind dabei auf gegenüberliegenden Seiten entlang des Zellenstapels parallel angeordnet und mit den Endplatten 30 mittels einer Umformung 22 verbunden. Dadurch umgreift der Zuganker 20, 21 den Rand 33 der Endplatte 30. Mit anderen Worten erfolgt die Umformung 22 somit um den Rand 33 der Endplatten 30, also um eine seitliche Kante der Endplatte. Durch die Ausgestaltung der Endplatten 30 in Form einer geprägten Stanzbiegeplatte 30, sowie durch mit den Endplatten 30 durch eine Umformung 22 verbundenen Zugankern 20, 21 ist eine gleichmäßige Ausdehnung des Energiespeichermoduls 1 parallel zur Kraftrichtung der Verspannung (d. h. in Erstreckungsrichtung der Zuganker 20, 21) sichergestellt, wenn sich die Speicherzellen 10 in der Speicherzellen-Reihe 40 aufgrund von Gasdruckänderungen, welche beim Betrieb der Speicherzellen 10 auftreten, verformen. Der Vollständigkeit halber sei angeführt, dass die Anzahl an Speicherzellen und deren Anordnung in einer oder mehreren Reihen, beliebig ist.The tension of a series 40 stacked memory cells 10 takes place in the embodiment using end plates 30 and tie rods 20 . 21 , The tie rods 20 . 21 are arranged parallel on opposite sides along the cell stack and with the end plates 30 by means of a deformation 22 connected. As a result, the tie rod engages around 20 . 21 the edge 33 the end plate 30 , In other words, the transformation takes place 22 thus around the edge 33 the end plates 30 That is, around a lateral edge of the end plate. Due to the design of the end plates 30 in the form of an embossed stamped bending plate 30 , as well as with the end plates 30 by a transformation 22 connected tie rods 20 . 21 is a uniform expansion of the energy storage module 1 parallel to the force direction of the tension (ie in the extension direction of the tie rods 20 . 21 ) ensured when the memory cells 10 in the memory cell array 40 due to gas pressure changes that occur during operation of the memory cells 10 occur, deform. For completeness, it should be noted that the number of memory cells and their arrangement in one or more rows, is arbitrary.

Die Umformung 22 als Verbindung zwischen den Zugankern 20, 21 und der Endplatte 30 stellt ein einfaches, sicheres und etabliertes Verbindungsverfahren im Bereich der Automobiltechnik dar. Prinzipiell könnte die Herstellung der mechanischen Verbindung aber auch auf alternative Weise erfolgen, beispielsweise durch Verschweißen, Verschrauben oder jede beliebige andere form- und/oder kraftschlüssige Verbindung.The transformation 22 as a connection between the tie rods 20 . 21 and the end plate 30 represents a simple, secure and established connection method in the field of automotive technology. In principle, the production of the mechanical connection but could also be done in an alternative manner, for example by welding, screwing or any other positive and / or non-positive connection.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
EnergiespeichermodulEnergy storage module
1010
Speicherzellememory cell
1111
Anschlussterminal erster PolaritätConnection terminal of the first polarity
1212
Anschlussterminal zweiter PolaritätConnection terminal of the second polarity
1313
Endständige SpeicherzelleTerminal memory cell
1414
Endständige SpeicherzelleTerminal memory cell
1515
Vorderseitefront
2020
Zugankertie rods
2121
Zugankertie rods
2222
Umformungtransformation
3030
Endplatteendplate
3131
ovale Prägungoval imprint
3232
längliche Prägungelongated character
3333
Rand der EndplatteEdge of the end plate
4040
Speicherzellen-ReiheMemory cell row

Claims (8)

Energiespeichermodul für eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, aus mehreren insbesondere prismatischen Speicherzellen (10), die mindestens in einer Reihe (40) gestapelt, hintereinander angeordnet und zwischen zwei Endplatten (30) über mindestens ein Zugelement und insbesondere über mindestens einen Zuganker (20, 21) verspannt sind, wobei zumindest eine der beiden Endplatten (30) aus einer Stanzbiegeplatte (30) gebildet ist.Energy storage module for a device for supplying power, in particular of a motor vehicle, from a plurality of in particular prismatic memory cells ( 10 ), at least in a row ( 40 ) stacked one behind the other and between two end plates ( 30 ) via at least one tension element and in particular via at least one tie rod ( 20 . 21 ), wherein at least one of the two end plates ( 30 ) from a stamped bending plate ( 30 ) is formed. Energiespeichermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Endplatten (30) aus Stanzbiegeplatten (30) gebildet sind.Energy storage module according to claim 1, characterized in that both end plates ( 30 ) from stamped bending plates ( 30 ) are formed. Energiespeichermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stanzbiegeplatte (30) mindestens eine Prägung (31, 32) aufweist.Energy storage module according to one of the preceding claims, characterized in that the stamped bending plate ( 30 ) at least one coinage ( 31 . 32 ) having. Energiespeichermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stanzbiegeplatte (30) Bodenbefestigungselemente aufweist.Energy storage module according to one of the preceding claims, characterized in that the stamped bending plate ( 30 ) Has floor fasteners. Energiespeichermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stanzbiegeplatte (30) aus Aluminium oder Stahl, insbesondere aus Aluminium, gebildet ist.Energy storage module according to one of the preceding claims, characterized in that the stamped bending plate ( 30 ) is formed of aluminum or steel, in particular of aluminum. Energiespeichermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endplatten (30) mit den jeweiligen Zugankern (20, 21) verschraubt und/oder gestaucht und/oder verschweißt und/oder mittels mindestens eines Klipps, und/oder mittels einer Umformung, verbunden sind.Energy storage module according to one of the preceding claims, characterized in that the end plates ( 30 ) with the respective tie rods ( 20 . 21 ) screwed and / or compressed and / or welded and / or connected by means of at least one clip, and / or by means of a deformation. Verfahren zur Herstellung eines Energiespeichermoduls für eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, aus mehreren insbesondere prismatischen Speicherzellen (10), die zu mindestens in einer Reihe (40) gestapelt, hintereinander angeordnet sind, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines Endplattengrundmaterials – Ausbilden der gewünschten Form der Endplatte – ggf. Prägen einer Struktur in das Endplattengrundmaterial – ggf. Vorsehen von Bodenbefestigungselementen – Ausstanzen der Endplatte (30) – Anbringen mindestens jeweils einer Endplatte (30) an der jeweiligen Stirnseite der endständigen Speicherzelle (13, 14) der in Reihe (40) gestapelten insbesondere prismatischen Speicherzellen (10) und – Verspannen der Endplatten (30) über mindestens ein Zugelement und insbesondere über mindesten einen Zuganker (20, 21).Method for producing an energy storage module for a device for voltage supply, in particular of a motor vehicle, from a plurality of in particular prismatic memory cells ( 10 ) in at least one row ( 40 ), arranged one behind the other, characterized by the following steps: - providing an end plate base material - forming the desired shape of the end plate - possibly embossing a structure in the Endplattengrundmaterial - possibly providing Bodenbefestigungselementen - punching the end plate ( 30 ) - attaching at least one end plate each ( 30 ) at the respective end face of the terminal memory cell ( 13 . 14 ) in series ( 40 ) stacked in particular prismatic memory cells ( 10 ) and - clamping the end plates ( 30 ) via at least one tension element and in particular at least one tie rod ( 20 . 21 ). Verwendung einer Stanzbiegeplatte (30), zur Herstellung einer Endplatte (30) für ein Energiespeichermodul (1) für eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung.Use of a stamped bending plate ( 30 ), for producing an end plate ( 30 ) for an energy storage module ( 1 ) for a device for power supply.
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