DE102014202547A1

DE102014202547A1 - Electric energy storage cell and method for warming an electrical energy storage cell

Info

Publication number: DE102014202547A1
Application number: DE102014202547.8A
Authority: DE
Inventors: Holger Wolfschmidt; Kai Ahrent; Uwe Baumbach; Wolfgang Weydanz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-02-12
Filing date: 2014-02-12
Publication date: 2015-08-13
Also published as: WO2015121117A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine elektrische Energiespeicherzelle zur verbesserten Entwärmung von Energiespeicherzellen, wie beispielsweise Lithium-Ionen-Zellen, insbesondere Pouch-Zellen. Hierzu erfolgt die Entwärmung, das heißt die Kühlung der elektrischen Energiespeicherzellen über die elektrischen Anschlüsse der Energiespeicherzellen. Durch Ausgestaltung der Anschlusselemente der Energiespeicherzelle kann die Wärmeabgabe von den Anschlusselementen an ein vorbeiströmendes Kühlmedium optimiert werden.The present invention provides an electrical energy storage cell for improved heat dissipation of energy storage cells, such as lithium-ion cells, in particular pouch cells. For this purpose, the cooling takes place, that is, the cooling of the electrical energy storage cells via the electrical connections of the energy storage cells. By designing the connection elements of the energy storage cell, the heat output from the connection elements can be optimized to a flowing cooling medium.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Energiespeicherzelle und ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle. The present invention relates to an electrical energy storage cell and a method for producing an electrical energy storage cell.

Elektrische Energiespeicher, wie zum Beispiel eine aufladbare Batterie, sind bekannt. Solche elektrischen Energiespeicher werden in zahlreichen technischen Anwendungen eingesetzt. Beispielsweise finden solche elektrischen Energiespeicher Verwendung in ganz oder teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen, als Speichersysteme zur Kompensation von Spitzenleistungen in elektrischen Energieversorgungsnetzen, als Speicher für die Pufferung von regenerativer Energie in einem Gebäude und vielem mehr. Zur Speicherung der elektrischen Energie sind dabei unter anderem beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien bekannt. Eine Batterie umfasst dabei in der Regel mehrere parallel und/oder seriell miteinander verschaltete einzelne Batteriezellen. Bei den einzelnen Batteriezellen kann es sich dabei beispielsweise um sogenannte Pouche-Zellen handeln. Electrical energy storage, such as a rechargeable battery, are known. Such electrical energy storage devices are used in numerous technical applications. For example, find such electrical energy storage use in wholly or partially electrically powered vehicles, as storage systems to compensate for peak power in electrical energy supply networks, as storage for the buffering of renewable energy in a building and much more. For example, lithium-ion batteries are known for storing the electrical energy. As a rule, a battery comprises a plurality of individual battery cells connected in parallel and / or in series with one another. The individual battery cells may be, for example, so-called pouche cells.

Für einen langfristigen, problemfreien Betrieb über mehrere Jahre müssen die einzelnen Batteriezellen dabei in einem Modul langzeitstabil, mechanisch belastbar, sicher und wärmetechnisch optimal eingebaut werden. Dabei ist es bekannt, dass es durch elektrochemische Vorgänge im Inneren der Batteriezellen zu einer Erwärmung der Batteriezellen kommen kann. Darüber hinaus kann an den elektrischen Anschlüssen der Batteriezellen aufgrund eines nicht zu vernachlässigenden ohmschen Widerstandes ebenfalls eine thermische Verlustleistung entstehen, die zur Erwärmung der Batteriezellen führt. Je nach Umgebungsbedingung der Zellen kommt es dadurch zu einer mehr oder weniger starken Temperaturerhöhung. Um einen irreversiblen Schaden einer Batteriezelle zu vermeiden, darf dabei je nach Zelltyp der Batteriezelle eine vorgegebene Temperaturschwelle während des Betriebs jedoch nicht überschritten werden. For a long-term, problem-free operation over several years, the individual battery cells must be optimally installed in a long-term stable, mechanically strong, safe and thermally-efficient module. It is known that electrochemical processes in the interior of the battery cells may cause heating of the battery cells. In addition, due to a non-negligible ohmic resistance, a thermal power loss can also be produced at the electrical connections of the battery cells, which leads to heating of the battery cells. Depending on the ambient conditions of the cells, this leads to a more or less strong increase in temperature. In order to avoid irreversible damage to a battery cell, however, a predetermined temperature threshold may not be exceeded during operation, depending on the cell type of the battery cell.

Die Deutsche Patentanmeldung DE 10 2008 010 813 A1 offenbart beispielsweise eine Batterie mit einer Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie. Bei dieser Batterie sind dabei mehrere Einzelzellen miteinander verschaltet und zu einem Zellenverbund zusammengefasst. Jede der Einzelzellen ist dabei von einem Zellengehäuse umgeben, und jeder Einzelzelle ist ein Wärmeleitelement zugeordnet. The German patent application DE 10 2008 010 813 A1 For example, discloses a battery with a heat conducting plate for tempering the battery. In this battery, several individual cells are interconnected and combined to form a cell network. Each of the individual cells is surrounded by a cell housing, and each individual cell is assigned a heat conducting element.

Die Ausgestaltung von elektrischen Energiespeichereinrichtungen bewegt sich daher in einem ingenieurtechnischen Spannungsfeld, bei dem es gilt einen möglichst guten Kompromiss zwischen mechanischer Stabilität, elektrischer Isolation und einer möglichst guten Entwärmung der Batteriezellen zu finden. The design of electrical energy storage devices therefore moves in an engineering-technical field of tension, in which it is important to find the best possible compromise between mechanical stability, electrical insulation and the best possible cooling of the battery cells.

Es besteht daher ein Bedarf nach einer elektrischen Energiespeicherzelle und einem Verfahren zum Entwärmen einer elektrischen Energiespeicherzelle, das eine effiziente Entwärmung der Energiespeicherzellen ermöglicht. There is therefore a need for an electrical energy storage cell and a method for warming up an electrical energy storage cell, which enables efficient heat dissipation of the energy storage cells.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Hierzu schafft die vorliegende Erfindung eine elektrische Energiespeicherzelle, mit einem Anschlusselement, das einen Kühlabschnitt mit mindestens einer Öffnung umfasst, wobei die Öffnung des Kühlabschnitts von einem Kühlmedium durchströmbar ist. For this purpose, the present invention provides an electrical energy storage cell, with a connection element which comprises a cooling section with at least one opening, wherein the opening of the cooling section can be flowed through by a cooling medium.

Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Entwärmen einer elektrischen Energiespeicherzelle mit den Schritten des Bereitstellens einer Energiespeicherzelle mit einem Anschlusselement, das einen Kühlabschnitt mit mindestens einer Öffnung umfasst; und des Durchströmens der Öffnung in dem Kühlabschnitt mit einem Kühlmedium. Furthermore, the present invention provides a method for warming up an electrical energy storage cell comprising the steps of providing an energy storage cell with a connection element comprising a cooling section with at least one opening; and flowing through the opening in the cooling section with a cooling medium.

Der vorliegenden Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass gerade an den elektrischen Anschlüssen einer Energiespeicherzelle eine besonders starke Erwärmung auftreten kann. Beispielsweise wird dabei die innerhalb der Batteriezelle während der elektrochemischen Vorgänge entstehende Wärme entlang dieser Anschlusselemente nach außen geführt. Darüber hinaus können die Anschlusselemente der Energiespeicherzelle auch einen elektrischen Widerstand aufweisen, der beim Laden bzw. Entladen der Energiespeicherzelle ebenfalls zu einer Erwärmung führen kann. The present invention is based on the finding that especially at the electrical connections of an energy storage cell, a particularly strong heating can occur. For example, the heat generated within the battery cell during the electrochemical processes is conducted outward along these connecting elements. In addition, the connection elements of the energy storage cell can also have an electrical resistance, which can likewise lead to heating during charging or discharging of the energy storage cell.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Idee zugrunde, eine elektrische Energiespeicherzelle bereitzustellen, bei der die Anschlusselemente der Energiespeicherzellen nicht nur einer elektrischen und gegebenenfalls auch mechanischen Kontaktierung dienen, sondern bei der darüber hinaus auch eine Abfuhr der Wärmeenergie über die Anschlusselemente der Energiespeicherzelle ermöglicht wird. Dabei können zur Entwärmung der Anschlusselemente der elektrischen Energiespeicherzelle die Anschlusselemente mit einem Kühlmedium wie z.B. Luft umströmt werden. Durch eine geeignete Ausgestaltung der Anschlusselemente der Energiespeicherzelle wird dabei eine effiziente Wärmeabgabe von dem Anschlusselement an das Kühlmedium erreicht. Dies führt zu einer guten Entwärmung der Energiespeicherzelle. The present invention is therefore based on the idea to provide an electrical energy storage cell, in which the connection elements of the energy storage cells not only serve an electrical and optionally also mechanical contacting, but in addition, a dissipation of heat energy through the connection elements of the energy storage cell is made possible. In this case, to heat the connection elements of the electrical energy storage cell, the connection elements may be provided with a cooling medium, such as a cooling medium. Air is flowing around. By a suitable configuration of the connection elements of the energy storage cell, an efficient heat release from the connection element to the cooling medium is achieved. This leads to a good heat dissipation of the energy storage cell.

Die Verbindungselemente zur Entwärmung der Anschlusselemente der elektrischen Energiespeicherzelle können dabei jeweils individuell an die Anschlusselemente der verwendeten Energiespeicherzellen und an die für den Einbau erforderlichen weiteren Rahmenbedingungen angepasst werden. Daher kann in allen Fällen eine optimale Entwärmung der Anschlusselemente und somit der kompletten Energiespeicherzelle gewährleistet werden. Hierdurch ist es möglich, die Betriebstemperatur der elektrischen Energiespeicherzellen möglichst gering und für alle Zellen gleich zu halten. Dies ermöglicht einerseits eine kompakte Bauform, wodurch der erforderliche Raumbedarf für die Energiespeichereinrichtung reduziert werden kann. Darüber hinaus kann durch das Senken der Betriebstemperatur der Energiespeicherzelle auch die Lebensdauer der Energiespeicherzelle bzw. durch eine gleichmäßige Verteilung der Wärmebelastung die Lebensdauer des Gesamtsystems gesteigert werden. Somit steigt auch die Langzeitverfügbarkeit der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle. The connecting elements for cooling the connection elements of the electrical energy storage cell can each individually to the Connection elements of the energy storage cells used and to be adapted to the conditions required for installation further conditions. Therefore, in all cases an optimal cooling of the connection elements and thus the entire energy storage cell can be ensured. This makes it possible to keep the operating temperature of the electric energy storage cells as low as possible and the same for all cells. This allows on the one hand a compact design, whereby the required space required for the energy storage device can be reduced. In addition, by lowering the operating temperature of the energy storage cell and the lifetime of the energy storage cell or by a uniform distribution of the heat load, the life of the entire system can be increased. Thus, the long-term availability of the energy storage cell according to the invention also increases.

In einer Ausführungsform ist die Strömungsrichtung des Kühlmediums durch die Öffnung anpassbar. In one embodiment, the flow direction of the cooling medium through the opening is adjustable.

Durch die Beeinflussung der Strömungsrichtung des Kühlmediums kann das Kühlmedium effizient an den Anschlusselementen der elektrischen Energiespeichervorrichtung vorbeigeleitet werden. Hierdurch kann die Entwärmung weiter optimiert werden. By influencing the flow direction of the cooling medium, the cooling medium can be efficiently conducted past the connection elements of the electrical energy storage device. As a result, the cooling can be further optimized.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Kühlabschnitt eine Ablenkvorrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, eine vorbestimmte Strömungsrichtung des Kühlmediums durch die Öffnung einzustellen. According to one embodiment, the cooling section has a deflection device, which is designed to set a predetermined flow direction of the cooling medium through the opening.

Hierdurch ist eine optimale Anpassung der Strömungsrichtung für eine effiziente Kühlung möglich. As a result, an optimal adjustment of the flow direction for efficient cooling is possible.

In einer Ausführungsform weist das Anschlusselement im Bereich des Kühlabschnitts eine lamellenförmige Struktur auf. In one embodiment, the connection element has a lamellar structure in the region of the cooling section.

Eine solche lamellenförmige Kühlstruktur ermöglicht eine gut Abgabe von Wärme an die Umgebung. Auf diese Weise kann das Anschlusselement der elektrischen Energiespeicherzelle und damit die gesamte Anordnung effizient entwärmt, das heißt gekühlt, werden. Such a lamellar cooling structure allows a good release of heat to the environment. In this way, the connection element of the electrical energy storage cell and thus the entire arrangement can be efficiently cooled, that is, cooled.

In einer Ausführungsform umfasst die elektrische Energiespeicherzelle eine Lithium-Ionen-Batteriezelle. Vorzugsweise umfasst die Energiespeicherzelle eine Pouche-Zelle. In one embodiment, the electrical energy storage cell comprises a lithium-ion battery cell. Preferably, the energy storage cell comprises a Pouche cell.

Solche elektrischen Energiespeicherzellen ermöglichen die Speicherung einer großen Menge elektrischer Energie bei relativ geringem Volumen. Die dabei ablaufenden Lade- bzw. Entladevorgänge führen aufgrund der oben beschriebenen Widerstände in den Anschlusselementen, sowie der innerhalb der Energiespeicherzelle ablaufenden elektrochemischen Prozesse zu einer Erwärmung. Diese Erwärmung kann durch die erfindungsgemäße elektrische Energiespeicherzelle sehr gut an die Umgebung abgegeben werden. Such electrical energy storage cells allow the storage of a large amount of electrical energy at relatively low volume. Due to the above-described resistors in the connection elements, as well as the electrochemical processes taking place within the energy storage cell, the charging or discharging processes which take place in this process lead to heating. This heating can be delivered very well to the environment by the electrical energy storage cell according to the invention.

Eine Ausführungsform umfasst eine Energiespeichereinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle; einer Stromschiene; und eine Verbindungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, die Stromschiene mit dem Anschlusselement der Energiespeicherzelle elektrisch zu koppeln. An embodiment comprises an energy storage device with an energy storage cell according to the invention; a busbar; and a connecting device configured to electrically couple the bus bar to the terminal of the energy storage cell.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Verbindungsvorrichtung ein Federelement oder ein Klemmelement. According to one embodiment, the connecting device comprises a spring element or a clamping element.

Durch die Verwendung von Feder- bzw. Klemmelementen zur Kopplung der Anschlusselemente der elektrischen Energiespeicherzellen kann eine einfache und zuverlässige thermische und gleichzeitig auch elektrische, sowie mechanische Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem Anschlusselement der elektrischen Energiespeicherzelle erreicht werden. Feder- oder Klemmelemente ermöglichen dabei eine sehr einfache und rasche Montage der elektrischen Energiespeicherzelle innerhalb der Energiespeichereinrichtung. Hierbei sind keine weiteren mechanischen Arbeiten, wie beispielsweise Verschrauben, Löten, Schweißen oder ähnliches erforderlich. Somit können auch potentielle Fehlerquellen bei der weiteren Montage vermieden werden. By using spring or clamping elements for coupling the connection elements of the electrical energy storage cells, a simple and reliable thermal and at the same time also electrical and mechanical connection between the connection element and the connection element of the electrical energy storage cell can be achieved. Spring or clamping elements allow a very simple and rapid installation of the electrical energy storage cell within the energy storage device. In this case, no further mechanical work, such as screwing, soldering, welding or the like is required. Thus, potential sources of error in further assembly can be avoided.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Oberfläche des Federelements bzw. des Klemmelements größer als die Oberfläche des Anschlusselements der elektrischen Energiespeicherzelle. According to one embodiment, the surface of the spring element or of the clamping element is larger than the surface of the connection element of the electrical energy storage cell.

Durch eine derart große Oberfläche des Federelements oder des Klemmelements kann eine besonders effiziente Abgabe der thermischen Energie an die Umgebung erreicht werden. Somit ist eine besonders effiziente Entwärmung der Anschlusselemente der elektrischen Energiespeicherzellen möglich. By such a large surface of the spring element or the clamping element, a particularly efficient delivery of the thermal energy to the environment can be achieved. Thus, a particularly efficient cooling of the connection elements of the electrical energy storage cells is possible.

Gemäß einer Ausführungsform ist auf dem Federelement oder dem Klemmelement der Verbindungsvorrichtung ein Kühlelement angeordnet. According to one embodiment, a cooling element is arranged on the spring element or the clamping element of the connecting device.

Ein solches Kühlelement auf dem Feder- bzw. Klemmelement der Verbindungsanordnung ermöglicht eine sehr gute Abgabe der thermischen Energie. Hierdurch ist eine effiziente Entwärmung der Anschlusselemente der elektrischen Energiespeicherzelle möglich. Solche Kühlelemente können zum Beispiel Kühligel, Kühlkörper, großflächige Platten, etc. sein. Such a cooling element on the spring or clamping element of the connection arrangement allows a very good release of the thermal energy. As a result, efficient cooling of the connection elements of the electrical energy storage cell is possible. Such cooling elements may be for example Kühligel, heatsink, large-scale plates, etc.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Federelement oder Klemmelement der Verbindungsvorrichtung mindestens zwei Metallstreifen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. According to one embodiment, the spring element or clamping element of the connecting device comprises at least two metal strips with different thermal expansion coefficients.

Die zwei parallel zueinander angeordneten Metallstreifen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten bilden ein Bimetall-Element. Die beiden Metallstreifen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten sind dabei vorzugsweise an den Enden fest miteinander verbunden. Aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der beiden Metallstreifen verbiegt sich dabei die Gesamtanordnung in Abhängigkeit der Temperatur an dem Federelement. Somit ist die Federkraft der Feder an der Verbindungsvorrichtung abhängig von der Temperatur der Verbindungsvorrichtung. Auf diese Weise ist es möglich, dass mit zunehmender Temperatur der Anpressdruck der Feder der Verbindungsvorrichtung gesteigert wird. Somit kann bei steigender Temperatur die mechanische Kopplung und damit einhergehend auch die thermische und elektrische Kopplung zwischen Verbindungsvorrichtung und Anschlusselement der Energiespeicherzelle gesteigert werden. The two mutually parallel metal strips with different thermal expansion coefficients form a bimetallic element. The two metal strips with different coefficients of thermal expansion are preferably firmly connected to one another at the ends. Due to the different thermal expansion coefficients of the two metal strips, the overall arrangement bends depending on the temperature on the spring element. Thus, the spring force of the spring on the connecting device is dependent on the temperature of the connecting device. In this way, it is possible that with increasing temperature of the contact pressure of the spring of the connecting device is increased. Thus, with increasing temperature, the mechanical coupling and, concomitantly, the thermal and electrical coupling between connecting device and connecting element of the energy storage cell can be increased.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Verbindungsvorrichtung ferner einen elektrisch isolierenden Träger. According to one embodiment, the connection device further comprises an electrically insulating support.

Ein solcher elektrisch isolierender Träger stellt eine stabile Basis für den Aufbau und die Aufnahme weiterer Komponenten der elektrischen Energiespeichervorrichtung dar. Beispielsweise kann auf diesem elektrisch isolierenden Träger eine Stromschiene angeordnet werden. Darüber hinaus kann der elektrisch isolierende Träger auch für die Anordnung weiterer Komponenten genutzt werden. Ein derartiger elektrisch isolierender Träger kann zum Beispiel eine Kunststoffplatte, eine Platine oder ein anderer Träger aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material sein. Such an electrically insulating carrier provides a stable basis for the construction and the inclusion of further components of the electrical energy storage device. For example, a bus bar can be arranged on this electrically insulating carrier. In addition, the electrically insulating support can also be used for the arrangement of other components. Such an electrically insulating carrier may be, for example, a plastic plate, a circuit board or another carrier made of an electrically non-conductive material.

In einer Ausführungsform umfasst die Energiespeicheranordnung eine Kühlvorrichtung, die auf der Trägerstruktur angeordnet ist und wobei die Kühlvorrichtung mit dem Anschlusselement thermisch gekoppelt ist. In one embodiment, the energy storage arrangement comprises a cooling device which is arranged on the support structure and wherein the cooling device is thermally coupled to the connection element.

Durch einen separaten Kühlkörper auf dem elektrisch isolierenden Träger kann eine sehr gute Entwärmung der Anschlusselemente der elektrischen Energiespeicherzelle ermöglicht werden. Der elektrisch isolierende Träger trennt dabei die elektrische Energiespeicherzelle auf der ersten Seite von dem Kühlkörper auf der zweiten Seite, so dass ein besonders sicherer Betrieb möglich wird und dabei auch die von dem Kühlkörper abgestrahlte Wärme nicht in die Richtung der elektrischen Energiespeicherzelle abgegeben wird. By a separate heat sink on the electrically insulating support a very good cooling of the connection elements of the electrical energy storage cell can be made possible. In this case, the electrically insulating carrier separates the electrical energy storage cell on the first side from the heat sink on the second side, so that particularly secure operation becomes possible and the heat radiated by the heat sink is not emitted in the direction of the electrical energy storage cell.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zum Entwärmen der elektrischen Energiespeicherzelle einen Schritt zum thermischen Koppeln des Anschlusselements mit einer ein Kühlelement aufweisenden Verbindungsvorrichtung. According to one embodiment, the method for warming up the electrical energy storage cell comprises a step of thermally coupling the connection element to a connection device having a cooling element.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zum Entwärmen der elektrischen Energiespeicherzelle die Schritte des Bereitstellens einer Ablenkvorrichtung an dem Anschlusselement; und des Einstellens einer Strömungsrichtung des Kühlmediums mittels der Ablenkvorrichtung. According to one embodiment, the method for warming up the electrical energy storage cell comprises the steps of providing a deflection device on the connection element; and adjusting a flow direction of the cooling medium by means of the deflection device.

Weitere Ausführungsformen und Vorteile der nachfolgenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Further embodiments and advantages of the invention below will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.

Dabei zeigen: Showing:

1 eine schematische Darstellung der Seitenansicht auf eine elektrische Energiespeicherzelle; 1 a schematic representation of the side view of an electrical energy storage cell;

2 eine weitere schematische Darstellung einer Seitenansicht auf eine elektrische Energiespeicherzelle; 2 a further schematic representation of a side view of an electrical energy storage cell;

3 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer elektrischen Energiespeichereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 3 a schematic representation of a side view of an electrical energy storage device according to an embodiment;

4 eine schematische Darstellung einer elektrischen Energiespeichereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 4 a schematic representation of an electrical energy storage device according to an embodiment;

5 eine schematische Darstellung einer elektrischen Energiespeichereinrichtung gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel; 5 a schematic representation of an electrical energy storage device according to an alternative embodiment;

6 eine schematische Darstellung einer elektrischen Energiespeichereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 6 a schematic representation of an electrical energy storage device according to an embodiment;

7 eine schematische Darstellung einer elektrischen Energiespeichereinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; 7 a schematic representation of an electrical energy storage device according to another embodiment;

8 eine schematische Darstellung eines Anschlusselements einer Energiespeicherzelle gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; 8th a schematic representation of a connection element of an energy storage cell according to another embodiment;

9 eine schematische Darstellung eines Anschlusselements einer elektrischen Energiespeicherzelle, das mit einer Verbindungsvorrichtung gekoppelt ist; und 9 a schematic representation of a connection element of an electrical energy storage cell, which is coupled to a connecting device; and

10 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms für ein Verfahren zum Entwärmen einer elektrischen Energiespeichereinrichtung, wie es einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt. 10 a schematic representation of a flowchart for a method for the disarming of an electrical energy storage device, as it is based on an embodiment of the present invention.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen Description of exemplary embodiments

1 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle 10. Bei der elektrischen Energiespeicherzelle 10 kann es sich beispielsweise um eine Batteriezelle handeln. Solche Batteriezellen speichern die bereitgestellte elektrische Energie mittels elektrochemischer Vorgänge im Inneren der Batteriezelle. Beispielsweise kann es sich bei der elektrischen Energiespeicherzelle 10 um eine Batteriezelle in Form einer Lithium-Ionen-Batterie handeln. Insbesondere kann es sich bei der elektrischen Energiespeicherzelle 10 um eine sogenannte Pouche-Zelle handeln. Die elektrische Energiespeicherzelle 10 weist dabei in der Regel zwei Anschlusselemente 11 auf. Hierbei handelt es sich in der Regel um den Pluspol und den Minuspol. 1 shows a schematic representation of an electrical energy storage cell 10 , In the electrical energy storage cell 10 it may be, for example, a battery cell. Such battery cells store the electrical energy provided by means of electrochemical processes in the interior of the battery cell. For example, it may be in the electrical energy storage cell 10 to act a battery cell in the form of a lithium-ion battery. In particular, it may be in the electrical energy storage cell 10 to act as a so-called pouche cell. The electrical energy storage cell 10 As a rule, this has two connection elements 11 on. These are usually the positive pole and the negative pole.

Grundsätzlich sind jedoch auch elektrische Energiespeicherzellen 10 möglich, die eine andere Anzahl von elektrischen Anschlusselementen 11 aufweisen. So ist es beispielsweise möglich, dass die elektrische Energiespeicherzelle 10 nur ein Anschlusselement 11 aufweist, und der Stromkreis über einen weiteren Punkt, beispielsweise einen elektrischen Kontakt an der Außenseite der elektrischen Energiespeicherzelle 10, geschlossen wird. Ferner sind grundsätzlich auch elektrische Energiespeicherzellen 10 möglich, die mehr als nur zwei Anschlusselemente 11 aufweisen. In principle, however, are also electrical energy storage cells 10 possible, which has a different number of electrical connection elements 11 exhibit. For example, it is possible that the electrical energy storage cell 10 only one connection element 11 and the circuit via a further point, for example an electrical contact on the outside of the electrical energy storage cell 10 , is closed. Furthermore, in principle, electrical energy storage cells 10 possible, the more than just two connection elements 11 exhibit.

Über die elektrischen Anschlusselemente 11 kann an der elektrischen Energiespeicherzelle 10 elektrische Energie bereitgestellt werden, die daraufhin mittels elektrochemischer Prozesse im Inneren der elektrischen Energiespeicherzelle 10 gespeichert wird. Durch Umkehrung dieser elektrochemischen Prozesse im Inneren der elektrischen Energiespeicherzelle 10 kann dann zu einem späteren Zeitpunkt an den Anschlusselementen 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 diese elektrische Energie zumindest teilweise wieder bereitgestellt werden. About the electrical connection elements 11 can at the electrical energy storage cell 10 be provided electrical energy, which then by means of electrochemical processes in the interior of the electrical energy storage cell 10 is stored. By reversing these electrochemical processes inside the electrical energy storage cell 10 can then at a later date on the connecting elements 11 the electrical energy storage cell 10 this electrical energy is at least partially provided again.

2 zeigt eine Seitenansicht einer elektrischen Energiespeicherzelle 10 mit den Anschlusselementen 11. Auch wenn in den hier dargestellten Beispielen die Anschlusselemente 11 alle am oberen Bereich der elektrischen Energiespeicherzelle 10 angeordnet sind, so sind auch andere Positionen für das Herausführen der Anschlusselemente 11 aus der elektrischen Energiespeicherzelle 10 möglich. Auch müssen nicht alle Anschlusselemente 11 an der gleichen Seite der Energiespeicherzelle 10 angeordnet sein. 2 shows a side view of an electrical energy storage cell 10 with the connection elements 11 , Even if in the examples shown here, the connection elements 11 all at the top of the electrical energy storage cell 10 are arranged, so are other positions for the lead out of the connection elements 11 from the electrical energy storage cell 10 possible. Also, not all connectors need 11 on the same side of the energy storage cell 10 be arranged.

3 zeigt eine Darstellung einer elektrischen Energiespeichereinrichtung 1 mit einer Mehrzahl von elektrischen Energiespeicherzellen 10. Die hier dargestellte Anzahl von drei elektrischen Energiespeicherzellen 10 dient dabei nur zum besseren Verständnis. Darüber hinaus ist jede beliebige weitere Anzahl von elektrischen Energiespeicherzellen 10 innerhalb einer elektrischen Energiespeichereinrichtung 1 ebenso möglich. Die elektrischen Energiespeicherzellen 10 können dabei sowohl seriell als auch parallel miteinander verschaltet werden. Auch eine Kombination von serieller und paralleler Verschaltung von mehreren elektrischen Energiespeicherzellen 10 innerhalb der elektrischen Energiespeichereinrichtung 1 ist möglich. Bei einer Parallelschaltung werden dabei alle Anschlusselemente 11 einer Polarität der elektrischen Energiespeicherzelle 10 jeweils mittels einer Stromschiene 30 gemeinsam miteinander verbunden. Alternativ ist auch eine andere Verschaltung der Anschlusselemente 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 mittels einer oder mehrerer Stromschienen 30 möglich. Auf diese Weise kann eine flexible parallele bzw. serielle Verschaltung der Mehrzahl von elektrischen Energiespeicherzellen 10 erreicht werden. Hierdurch kann die Ausgangspannung und/oder der Ausgangsstrom der gesamten Anordnung erweitert bzw. angepasst werden. 3 shows a representation of an electrical energy storage device 1 with a plurality of electrical energy storage cells 10 , The number of three electrical energy storage cells shown here 10 serves only for better understanding. In addition, any other number of electrical energy storage cells 10 within an electrical energy storage device 1 equally possible. The electrical energy storage cells 10 can be interconnected both serially and in parallel. Also a combination of serial and parallel connection of several electrical energy storage cells 10 within the electrical energy storage device 1 is possible. In a parallel connection thereby all connection elements 11 a polarity of the electrical energy storage cell 10 each by means of a busbar 30 connected together. Alternatively, another interconnection of the connection elements 11 the electrical energy storage cell 10 by means of one or more busbars 30 possible. In this way, a flexible parallel or serial connection of the plurality of electrical energy storage cells 10 be achieved. As a result, the output voltage and / or the output current of the entire arrangement can be expanded or adapted.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Energiespeichereinrichtung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Ein Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 ist dabei mit einer Verbindungsvorrichtung 20 gekoppelt. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Verbindungsvorrichtung 20 um ein Federelement oder ein Klemmelement. Das Feder- bzw. Klemmelement übt dabei auf das Anschlusselement 11 in Pfeilrichtung eine Kraft aus. Durch dieses Feder- bzw. Klemmelement der Verbindungsvorrichtung 20 wird das Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 eingeklemmt. Durch den Anpressdruck des Feder- bzw. Klemmelements der Verbindungsvorrichtung 20 entsteht dabei eine thermische Kopplung zwischen Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 und der Verbindungsvorrichtung 20. Auf diese Weise kann die in der elektrischen Energiespeicherzelle 10 und in dem Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 entstehende thermische Energie auf die Verbindungsvorrichtung 20 überkoppeln. Hierdurch erfolgt eine Entwärmung des Anschlusselements 11 und somit auch eine Entwärmung der elektrischen Energiespeicherzelle 10. Gleichzeitig erfolgt durch die Verbindungsvorrichtung 20 auch eine mechanische Fixierung des Anschlusselements 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10. Somit wird die elektrische Energiespeicherzelle 10 auch mechanisch an ihrer vorbestimmten Position gehalten. Weiterhin kann durch die Verbindungsvorrichtung 20 auch gleichzeitig die elektrische Verbindung zu den Anschlusselementen 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 ermöglicht werden. Alternativ kann jedoch auch eine zusätzliche mechanische Halterung für die Zellen bereitgestellt werden. Somit erfolgt auch eine elektrische Kontaktierung der Energiespeicherzelle 10. 4 shows a schematic representation of an electrical energy storage device 1 according to an embodiment. A connection element 11 the electrical energy storage cell 10 is doing with a connection device 20 coupled. In the embodiment illustrated here, it is in the connection device 20 around a spring element or a clamping element. The spring or clamping element exerts on the connection element 11 in the direction of the arrow a force. By this spring or clamping element of the connecting device 20 becomes the connecting element 11 the electrical energy storage cell 10 trapped. By the contact pressure of the spring or clamping element of the connecting device 20 creates a thermal coupling between the connection element 11 the electrical energy storage cell 10 and the connection device 20 , In this way, in the electrical energy storage cell 10 and in the connection element 11 the electrical energy storage cell 10 resulting thermal energy on the connecting device 20 overcouple. This results in a cooling of the connection element 11 and thus also a cooling of the electrical energy storage cell 10 , At the same time takes place through the connecting device 20 also a mechanical fixation of the connection element 11 the electrical energy storage cell 10 , Thus, the electric energy storage cell 10 also mechanically held at its predetermined position. Furthermore, by the connecting device 20 at the same time the electrical connection to the connection elements 11 the electrical energy storage cell 10 be enabled. Alternatively, however, an additional mechanical support for the cells can be provided. Thus, there is also an electrical contacting of the energy storage cell 10 ,

Handelt es sich bei dem Verbindungselement 20 um ein Federelement, so wird dabei die Kraft für die Kontaktierung aus diesem Federelement bezogen. Im Falle eines Klemmelements dagegen wird die Kraft für die Kontaktierung durch einem zusätzlichen Element bereitgestellt. Beispielsweise kann es sich dabei um eine zusätzliche Klemme 23a oder eine Schraube 23b handeln. Gleichzeitig kann durch dieses zusätzliche Element 23a, 23b auch die Befestigung eines zusätzlichen Kühlelements 22 erfolgen. Is it the connection element 20 to a spring element, so while the force for the contacting of this spring element is obtained. In the case of a clamping element, however, the force for contacting is provided by an additional element. For example, this may be an additional terminal 23a or a screw 23b act. At the same time, this additional element 23a . 23b also the attachment of an additional cooling element 22 respectively.

In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 dabei von zwei Seiten jeweils durch ein Federelement oder Klemmelement der Verbindungsvorrichtung 20 gehalten. Darüber hinaus ist es jedoch ebenso möglich, dass eine Seite eine starre, nicht federnde thermische, elektrische und/oder mechanische Kontaktierung bereitstellt, während nur die jeweils andere Seite als Federelement ausgestaltet ist, um den erforderlichen Anpressdruck bereitzustellen. In the in 4 illustrated embodiment, the connection element 11 the electrical energy storage cell 10 in this case from two sides in each case by a spring element or clamping element of the connecting device 20 held. In addition, however, it is also possible that one side provides a rigid, non-resilient thermal, electrical and / or mechanical contact, while only the other side is configured as a spring element to provide the required contact pressure.

Vorzugsweise ist dabei zumindest ein Teil der Verbindungsvorrichtung 20 als Kühlvorrichtung 21 ausgestaltet. Der als Kühlvorrichtung 21 ausgestaltete Teil der Verbindungsvorrichtung 20 ermöglicht dabei eine Abgabe von thermischer Energie in die Umgebung. Somit kann die Wärmeenergie aus der elektrischen Energiespeicherzelle 10 und dem Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10, die über die Verbindungsvorrichtung 20 einkoppelt, durch die Kühlvorrichtung 21 an die Umgebung abgegeben werden. Auf diese Weise ist eine effiziente Entwärmung möglich. Hierzu kann beispielsweise die Verbindungsvorrichtung 20 einen Bereich mit einer großen glatten oder auch strukturierten Oberfläche aufweisen, über den die thermische Energie in die Umgebung abgegeben werden kann. Dabei kann das Anschlusselement 11 der Energiespeicherzelle 10 eine gleiche oder gegengleiche Struktur wie die Verbindungsvorrichtung 20 aufweisen, um die die Kontaktflächen zu maximieren. Vorzugsweise ist dabei die Oberfläche des als Kühlvorrichtung 21 dienenden Teils der Verbindungsvorrichtung 20 bzw. die Oberfläche des Federelements größer als die Oberfläche des Anschlusselements 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10. Preferably, at least part of the connecting device is 20 as a cooling device 21 designed. The as a cooling device 21 configured part of the connecting device 20 allows a release of thermal energy into the environment. Thus, the heat energy from the electric energy storage cell 10 and the connection element 11 the electrical energy storage cell 10 passing through the connection device 20 coupled by the cooling device 21 be delivered to the environment. In this way, efficient heat dissipation is possible. For this purpose, for example, the connecting device 20 have an area with a large smooth or textured surface through which the thermal energy can be released into the environment. In this case, the connection element 11 the energy storage cell 10 an identical or equivalent structure as the connecting device 20 to maximize the contact surfaces. Preferably, the surface of the cooling device is 21 serving part of the connecting device 20 or the surface of the spring element is greater than the surface of the connection element 11 the electrical energy storage cell 10 ,

Für eine weitere Verbesserung der Wärmeabgabe in die Umgebung kann an der Verbindungsvorrichtung 20 auch ein zusätzliches Kühlelement 22 angeordnet werden. Ein solches Kühlelement 22 kann entweder auf einer oder alternativ auf beiden Seiten der Verbindungsvorrichtung 20 angeordnet werden. Bei dem Kühlelement 22 kann es sich beispielsweise um einen Kühligel, um Kühlrippen, oder um eine beliebige weitere Struktur mit einer vorzugsweise großen Oberfläche zur Wärmeabgabe an die Umgebung handeln. For a further improvement of the heat dissipation into the environment can be connected to the connecting device 20 also an additional cooling element 22 to be ordered. Such a cooling element 22 can be either on one or alternatively on both sides of the connecting device 20 to be ordered. At the cooling element 22 For example, it can be a cooling duct, cooling fins, or any other structure with a preferably large surface area for heat dissipation to the environment.

Das Federelement der Verbindungsvorrichtung 20 kann dabei auch als Bimetall ausgeführt werden. Bei einem Bimetall handelt es sich dabei vorzugsweise um eine Struktur aus zwei miteinander verbundenen Metallstreifen, wobei die beiden Metallstreifen unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten haben. Bei Variation der Temperatur dehnt sich somit einer der beiden Metallstreifen stärker aus als der andere. Auf diese Weise kann mit steigender Temperatur ein steigender Anpressdruck der Federelemente auf das Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 erreicht werden. Dies ermöglicht es beispielsweise das Federelement so auszugestalten, dass sich das Federelement bei einer Montage bei relativ niedriger Temperatur sehr leicht öffnen lässt, während bei einer höheren Betriebstemperatur der Anpressdruck der Federelemente auf das Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 erhöht wird und somit eine gesteigerte thermische, mechanische und elektrische Kopplung erfolgt. The spring element of the connecting device 20 can also be performed as a bimetal. A bimetal is preferably a structure of two interconnected metal strips, wherein the two metal strips have different thermal expansion coefficients. As the temperature varies, one of the two metal strips expands more than the other. In this way, with increasing temperature, an increasing contact pressure of the spring elements on the connecting element 11 the electrical energy storage cell 10 be achieved. This makes it possible, for example, the spring element in such a way that the spring element can be very easily opened at a relatively low temperature during assembly, while at a higher operating temperature of the contact pressure of the spring elements on the connection element 11 the electrical energy storage cell 10 is increased and thus an increased thermal, mechanical and electrical coupling takes place.

5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer elektrischen Energiespeichereinrichtung 1. Die elektrische Energiespeichereinrichtung 1 umfasst dabei einen elektrisch isolierenden Träger 25. Der elektrisch isolierende Träger 25 weist eine Öffnung 26 auf. Auf der Unterseite 25a des elektrisch isolierenden Trägers 25 ist die elektrische Energiespeicherzelle 10 angeordnet. Dabei ragt das Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 durch die Öffnung 26 des elektrisch isolierenden Trägers 25 hindurch. Auf der der Unterseite 25a gegenüberliegenden Oberseite 25b des elektrisch isolierenden Trägers 25 ist das Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 mit einem Kühlkörper 27 thermisch gekoppelt. Beispielsweise kann hierzu der Kühlkörper 27 in geeigneter Weise über der Öffnung 26 des elektrisch isolierenden Trägers 25 angeordnet werden, so dass ein thermischer Kontakt zwischen Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 und dem Kühlkörper 25 entsteht. In dem dargestellten Beispiel in 5 wird hierzu der Kühlkörper 27 mit dem elektrisch isolierenden Träger 25 verbunden, wobei ein Teil des Anschlusselements 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 zwischen Kühlkörper 27 und elektrisch isolierendem Träger 25 eingeklemmt wird. Ebenso ist es möglich, dass das Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 auf andere Weise mit dem Kühlkörper 27 verbunden wird, beispielsweise mittels Verschraubung, Verschweißen, oder einem alternativen Verbindungsverfahren. 5 shows a further embodiment of an electrical energy storage device 1 , The electrical energy storage device 1 includes an electrically insulating support 25 , The electrically insulating carrier 25 has an opening 26 on. On the bottom 25a of the electrically insulating support 25 is the electrical energy storage cell 10 arranged. In this case, the connection element protrudes 11 the electrical energy storage cell 10 through the opening 26 of the electrically insulating support 25 therethrough. On the bottom 25a opposite top 25b of the electrically insulating support 25 is the connection element 11 the electrical energy storage cell 10 with a heat sink 27 thermally coupled. For example, this can be the heat sink 27 appropriately over the opening 26 of the electrically insulating support 25 be arranged so that a thermal contact between the connection element 11 the electrical energy storage cell 10 and the heat sink 25 arises. In the example shown in FIG 5 this is the heat sink 27 with the electrically insulating support 25 connected, wherein a part of the connecting element 11 the electrical energy storage cell 10 between heat sink 27 and electrically insulating support 25 is trapped. It is also possible that the connection element 11 the electrical energy storage cell 10 otherwise with the heat sink 27 is connected, for example by means of Screwing, welding, or an alternative connection method.

Auch die Verbindung zwischen elektrisch isolierendem Träger 25 und Kühlkörper 27 kann mittels eines beliebigen Befestigungsverfahrens erfolgen. Beispielsweise kann der Kühlkörper 27 mit dem elektrisch isolierenden Träger 25 verschraubt werden. Alternativ ist auch ein Kleben, ein Schweißen, Bonden oder ein beliebiges weiteres Verbindungsverfahren möglich. Für eine elektrische Verbindung des Anschlusselements 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 mit einem Außenanschluss der elektrischen Energiespeichereinrichtung 1 kann das Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 auch elektrisch mit einer Stromschiene 30 kontaktiert werden. Also the connection between electrically insulating carrier 25 and heat sink 27 can be done by any attachment method. For example, the heat sink 27 with the electrically insulating support 25 be screwed. Alternatively, gluing, welding, bonding or any other connection method is possible. For an electrical connection of the connection element 11 the electrical energy storage cell 10 with an external connection of the electrical energy storage device 1 can the connection element 11 the electrical energy storage cell 10 also electrically with a busbar 30 be contacted.

Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, dass der Kühlkörper 27 und die Stromschiene 30 als ein gemeinsames Bauelement ausgeführt sind. In diesem Fall dient der Kühlkörper 27 gleichzeitig als Stromschiene, bzw. durch die Stromschiene wird gleichzeitig auch eine Kühlung der Anschlusselemente 11 ermöglicht. Additionally or alternatively, it is also possible that the heat sink 27 and the busbar 30 are executed as a common component. In this case, the heat sink is used 27 at the same time as a busbar, or through the busbar is also a cooling of the connection elements 11 allows.

6 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Energiespeichereinrichtung 1 mit einer Mehrzahl von elektrischen Energiespeicherzellen 10. Die Anschlusselemente 11 einer Polarität der elektrischen Energiespeicherzellen 10 sind dabei jeweils über den Kühlkörper 27 nicht nur thermisch, sondern auch elektrisch miteinander verbunden. Somit dient der Kühlkörper 27 auch gleichzeitig als Stromschiene zum Transport der elektrischen Energie. Alternativ zu der hier dargestellten Parallelschaltung der einzelnen elektrischen Energiespeicherzellen 10 kann darüber hinaus durch eine geeignete Konfiguration der Kühlkörper 27 auch eine Serienschaltung der einzelnen elektrischen Energiespeicherzellen 10 realisiert werden. Hierbei kann ein elektrisch isolierendes Element 28 zwischen Anschlusselement 11 und Kühlkörper 27 vorgesehen werden. Auch Kombinationen von Serien- bzw. Parallelschaltungen einzelner elektrischer Energiespeicherzellen 10 ist auf diese Weise möglich. 6 shows a schematic representation of an electrical energy storage device 1 with a plurality of electrical energy storage cells 10 , The connection elements 11 a polarity of the electrical energy storage cells 10 are each about the heat sink 27 not only thermally, but also electrically connected. Thus, the heat sink is used 27 at the same time as a busbar to transport the electrical energy. As an alternative to the parallel connection of the individual electrical energy storage cells shown here 10 In addition, through a suitable configuration of the heat sink 27 also a series connection of the individual electrical energy storage cells 10 will be realized. Here, an electrically insulating element 28 between connection element 11 and heat sink 27 be provided. Also combinations of series or parallel circuits of individual electrical energy storage cells 10 is possible in this way.

7 zeigt eine Darstellung eines Anschlusselements 11 einer elektrischen Energiespeicherzelle 10. Das Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 weist dabei einen Abschnitt 11a mit einer oder mehreren Öffnungen 12 auf. Diese Öffnungen sind von einem Kühlmedium, beispielsweise Luft, durchströmbar. Auf diese Weise kann eine Entwärmung der Anschlusselemente 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 mittels eines vorbeiströmenden Kühlmediums erreicht werden. Das Kühlmedium muss dabei nicht nur an den Außenseiten der Anschlusselemente 11 zwischen Energiespeicherzelle 10 vorbeiströmen, sondern kann aufgrund der Öffnungen 12 eine besonders effiziente Entwärmung der Anschlusselemente 11 ermöglichen. Zur Verbesserung der Stromtragfähigkeit kann insbesondere in dem Abschnitt 11a dabei der Querschnitt des Anschlusselements 11 vergrößert werden, um einen gegebenenfalls durch die Öffnung 12 auftretenden erhöhten elektrischen Widerstand zu kompensieren. 7 shows a representation of a connection element 11 an electrical energy storage cell 10 , The connection element 11 the electrical energy storage cell 10 has a section 11a with one or more openings 12 on. These openings can be flowed through by a cooling medium, for example air. In this way, a cooling of the connection elements 11 the electrical energy storage cell 10 can be achieved by means of a flowing cooling medium. The cooling medium must not only on the outer sides of the connection elements 11 between energy storage cell 10 can flow by but can due to the openings 12 a particularly efficient cooling of the connection elements 11 enable. To improve the current carrying capacity, in particular in the section 11a while the cross section of the connecting element 11 be enlarged, if necessary, through the opening 12 compensate for increased electrical resistance.

8 zeigt eine Draufsicht auf ein Anschlusselement 11 einer elektrischen Energiespeicherzelle 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Anschlusselement 11 weist dabei eine oder mehrere Ablenkvorrichtungen 13 auf, die dazu ausgelegt sind, eine vorbestimmte Strömungsrichtung S des Kühlmediums durch die Öffnungen 12 einzustellen. Beispielsweise kann durch die Ablenkvorrichtungen 13 somit ein möglichst homogener und gleichmäßiger Kühlmittelstrom durch mehrere hintereinander angeordnete Anschlusselemente 11 erreicht werden. Es ist jedoch auch möglich, die Ablenkvorrichtungen 13 in Abhängigkeit eines einzustellenden Kühlmittelstroms zu variieren, um so eine effizientere Kühlung der Anschlusselemente 11 zu erreichen. 8th shows a plan view of a connection element 11 an electrical energy storage cell 10 according to a further embodiment. The connection element 11 has one or more deflection devices 13 , which are adapted to a predetermined flow direction S of the cooling medium through the openings 12 adjust. For example, by the deflection devices 13 thus a possible homogeneous and uniform flow of coolant through a plurality of successively arranged connection elements 11 be achieved. However, it is also possible the deflection devices 13 vary as a function of a coolant flow to be set, so as to provide more efficient cooling of the connection elements 11 to reach.

Für eine besonders effiziente Entwärmung der Anschlusselemente 11 der elektrischen Energiespeicherzellen 10 kann dabei der Abschnitt 11a vorzugsweise eine lamellenförmige Struktur aufweisen. Durch eine solche lamellenförmige Struktur ist eine effiziente Entwärmung der Anschlusselemente 11 bei gleichzeitiger Steuerung der Strömungsrichtung S des Kühlmittelstroms möglich. For a particularly efficient cooling of the connection elements 11 the electrical energy storage cells 10 can the section 11a preferably have a lamellar structure. By such a lamellar structure is an efficient cooling of the connection elements 11 with simultaneous control of the flow direction S of the coolant flow possible.

9 zeigt eine schematische Darstellung eines Anschlusselements 11 einer elektrischen Energiespeicherzelle 10, das mit einer Verbindungsvorrichtung 20 der elektrischen Energiespeichereinrichtung 1 gekoppelt ist. Wie in diesem Ausführungsbeispiel dargestellt ist, ist das Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 im Bereich der elektrischen Energiespeicherzelle 10 zunächst vollflächig ausgeführt. Im Bereich des Abschnitts 11a für die Kühlung des Anschlusselements 11 wird daraufhin das Anschlusselement 11 in mehrere Teilelemente unterteilt. Beispielsweise kann diese Unterteilung durch geeignete Einstanzungen in dem Anschlusselement 11 erfolgen. Die einzelnen Teilelemente des Anschlusselements 11 in dem Bereich 11a werden daraufhin jeweils an dem von der elektrischen Energiespeicherzelle 10 abgewandten Ende verdreht. Vorzugsweise erfolgt dabei eine Verdrehung um etwa 90°. Andere Winkel sind jedoch ebenfalls möglich. Auf diese Weise entsteht zwischen den einzelnen Teilen jeweils eine Öffnung 12, durch die ein Kühlmittel hindurchströmen kann. Die Verbindungsvorrichtung 20 ist dabei so ausgestaltet, dass sie die einzelnen Teilelemente des Anschlusselements 11 jeweils thermisch, elektrisch und/oder mechanisch koppeln kann. Auf diese Weise kann die elektrische Energiespeicherzelle 10 mechanisch fixiert werden. Weiterhin kann ein elektrischer Anschluss erfolgen und das Anschlusselement 11 kann hierbei thermisch mit der Verbindungsvorrichtung 20 gekoppelt werden. Durch eine thermische Kopplung kann die verbleibende Wärme durch eine Kühlvorrichtung an der Verbindungsvorrichtung 20 an die Umgebung abgegeben werden. 9 shows a schematic representation of a connection element 11 an electrical energy storage cell 10 that with a connection device 20 the electrical energy storage device 1 is coupled. As shown in this embodiment, the connecting element is 11 the electrical energy storage cell 10 in the field of electrical energy storage cell 10 initially executed over the entire surface. In the area of the section 11a for cooling the connection element 11 then the connection element 11 divided into several sub-elements. For example, this subdivision by suitable stampings in the connection element 11 respectively. The individual sub-elements of the connection element 11 in that area 11a are then each at the of the electrical energy storage cell 10 twisted away from the end. Preferably, a rotation takes place by about 90 °. Other angles are also possible. In this way arises between the individual parts in each case an opening 12 through which a coolant can flow. The connection device 20 is designed so that they are the individual sub-elements of the connection element 11 each thermally, electrically and / or mechanically couple. In this way, the electric energy storage cell 10 be mechanically fixed. Furthermore, an electrical connection can take place and the connecting element 11 can thermally with the connecting device 20 be coupled. By a thermal coupling, the remaining heat through a cooling device on the connecting device 20 be delivered to the environment.

10 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Entwärmen einer elektrischen Energiespeichereinrichtung, wie es eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt. In Schritt S1 wird zunächst eine Energiespeicherzelle 10 mit einem Anschlusselement 11 bereitgestellt. Das Anschlusselement 11 umfasst einen Kühlabschnitt 11a mit mindestens einer Öffnung 12. In Schritt S2 kann das Anschlusselement thermisches mit einer Verbindungsvorrichtung 20 gekoppelt werden. Dabei ist auch gleichzeitig eine elektrische und/oder mechanische Kopplung möglich. Zur Entwärmung kann dann in Schritt S3 die Öffnung 12 in dem Kühlabschnitt 11a mit einem Kühlmedium durchströmt werden. 10 shows a schematic representation of a method for the dissipation of an electrical energy storage device, as it is an embodiment of the present invention. In step S1, first an energy storage cell 10 with a connection element 11 provided. The connection element 11 includes a cooling section 11a with at least one opening 12 , In step S2, the connection element can thermal with a connection device 20 be coupled. At the same time an electrical and / or mechanical coupling is possible. For cooling then in step S3, the opening 12 in the cooling section 11a to be flowed through with a cooling medium.

Zur Anpassung der Strömung des Kühlmediums entlang den Anschlusselementen 11 kann eine Ablenkvorrichtung 13 an dem Anschlusselement 11 bereitgestellt werden. Hierbei kann mittels der Ablenkvorrichtung 13 die Strömungsrichtung des Kühlmediums eingestellt werden. For adapting the flow of the cooling medium along the connection elements 11 can be a deflector 13 at the connection element 11 to be provided. In this case, by means of the deflection device 13 the flow direction of the cooling medium can be adjusted.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Energiespeicherzelle zur verbesserten Entwärmung von Energiespeicherzellen, wie beispielsweise Lithium-Ionen-Zellen, insbesondere Pouch-Zellen. Hierzu erfolgt die Entwärmung, das heißt die Kühlung der elektrischen Energiespeicherzellen über die elektrischen Anschlüsse der Energiespeicherzellen. Durch Ausgestaltung der Anschlusselemente der Energiespeicherzelle kann die Wärmeabgabe von den Anschlusselementen an ein vorbeiströmendes Kühlmedium optimiert werden. In summary, the present invention relates to an electrical energy storage cell for improved heat dissipation of energy storage cells, such as lithium-ion cells, in particular pouch cells. For this purpose, the cooling takes place, that is, the cooling of the electrical energy storage cells via the electrical connections of the energy storage cells. By designing the connection elements of the energy storage cell, the heat output from the connection elements can be optimized to a flowing cooling medium.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008010813 A1 [0004]

Claims

Electrical energy storage cell ( 10 ), with a connecting element ( 11 ), which has a cooling section ( 11a ) with at least one opening ( 12 ), wherein the opening ( 12 ) of the cooling section ( 11a ) can be flowed through by a cooling medium.

Electrical energy storage cell ( 10 ) according to claim 1, wherein the cooling section comprises a deflection device ( 13 ), which is adapted to a predetermined flow direction of the cooling medium through the opening ( 12 ).

Electrical energy storage cell ( 10 ) according to claim 1 or 2, wherein the flow direction of the cooling medium through the opening ( 12 ) is customizable.

Electrical energy storage cell ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the connecting element ( 11 ) in the region of the cooling section ( 11a ) has a lamellar structure.

Electrical energy storage cell ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the energy storage cell ( 10 ) comprises a pouche cell.

Energy storage device ( 1 ), with - an energy storage cell ( 10 ) according to any one of claims 1 to 5; - a busbar ( 30 ); and a connection device ( 20 ), which is designed to protect the busbar ( 30 ) with the connection element ( 11 ) of the energy storage cell ( 10 ) to couple electrically.

Energy storage device ( 1 ) according to claim 6, wherein the connecting device ( 20 ) comprises a spring element or a clamping element.

Energy storage device ( 1 ) according to claim 7, wherein on the spring element or on the clamping element, a cooling element ( 22 ) is arranged.

Energy storage device ( 1 ) according to claim 6, wherein the connecting device ( 20 ) further comprises an electrically insulating support structure ( 25 ).

Energy storage device ( 1 ) according to claim 9, further comprising a cooling device ( 27 ) on the support structure ( 25 ) and wherein the cooling device ( 27 ) with the connection element ( 11 ) is thermally coupled.

Method for cooling an energy storage cell ( 10 ), comprising the steps of: - providing (S1) an energy storage cell ( 10 ) with a connection element ( 11 ), which has a cooling section ( 11a ) with at least one opening ( 12 ); - flow through (S3) of the opening ( 12 ) in the cooling section ( 11a ) with a cooling medium.

The method of claim 11, further comprising a step (S2) for thermally coupling the terminal member (16). 11 ) with a cooling element having a connecting device ( 20 ).

The method of claim 12, further comprising the steps of: - providing a deflection device ( 13 ) on the connecting element ( 11 ); and adjusting a flow direction of the cooling medium by means of the deflection device ( 13 ).