DE102014218137A1

DE102014218137A1 - Anpresskonzept für Kühlelemente eines Hochvoltspeichers

Info

Publication number: DE102014218137A1
Application number: DE102014218137.2A
Authority: DE
Inventors: Daniel Loos; Jan Aschwer; Fabian Burkart; Sebastian Siering
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2016-03-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energiespeichersystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Hochvoltspeicher für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, wobei das Energiespeichersystem ein zu kühlendes Energiespeichermodul mit mehreren Speicherzellen, ein im Wesentlichen flaches Kühlelement und ein Federelement zum flächigen Anpressen des Kühlelements an eine zu kühlende Modulseite des Energiespeichermoduls umfasst. Bei einer ersten Variante der Erfindung ist dabei mindestens ein Abstandshalter zur Befestigung des Federelements an der zu kühlenden Modulseite vorgesehen, wodurch das zwischen der zu kühlenden Modulseite und dem Federelement angeordnete Kühlelement flächig an die zu kühlende Modulseite andrückbar ist. Dabei bedeckt der mindestens eine Abstandshalter im derart zusammengebauten Energiespeichersystem eine von der zu kühlenden Modulseite abgewandte Rückseite des Federelements nur teilweise, derart dass das Energiespeichermodul mit dem Federelement mittels des mindestens einen Abstandshalters an einem Zwischenboden, Boden oder einer Wand eines fahrzeugaufbauseitigen Gehäuses unter Ausbildung eines Hohlraums zwischen dem Gehäuse und der Rückseite des Federelements befestigbar sind. Bei einer zweiten Variante der Erfindung ist das Federelement mittels mindestens einer winkelförmigen Befestigungseinrichtung an mindestens einer Modullängsseite befestigbar, wobei mindestens ein Abstandshalter zur Befestigung des Energiespeichermoduls am Gehäuse vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energiespeichersystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Hochvoltspeicher für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, wobei das Energiespeichersystem ein zu kühlendes Energiespeichermodul mit einer oder mehreren Speicherzellen, ein vorzugsweise im Wesentlichen flaches Kühlelement und ein Federelement zum flächigen Anpressen des Kühlelements an eine zu kühlende Modulseite des Energiespeichermoduls umfasst. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Energiespeichersystem dieser Art, bei dem das Energiespeichermodul zwei gegenüberliegende Modullängsseiten mit einer dazwischen liegenden zu kühlenden Modulseite aufweist. Das Energiespeichersystem kann dabei jeweils auch mehrere zu kühlende Energiespeichermodule umfassen.
Ein elektrisches Energiespeichersystem für ein Kraftfahrzeug ist weitläufig als Batterie, Energiespeicher oder Spannungsversorgungsvorrichtung bekannt. Darin kommen meist mehrere Energiespeichermodule zum Einsatz. Ein jeweiliges Energiespeichermodul ist dabei typischerweise durch mehrere miteinander gekoppelte Speicherzellen, etwa elektrochemische Speicherzellen wie Lithium-Ionen-Zellen oder Doppelschichtkondensatoren, gebildet.
Ein Stapel aus den einzelnen Speicherzellen wird üblicherweise über eine mechanische Endplatte und einen Zuganker zu dem Energiespeichermodul verspannt. Die Endplatten und Zuganker dienen dabei neben der mechanischen Fixierung der Energiespeichermodule des Energiespeichersystems untereinander gegebenenfalls auch dazu, einer Verformung durch Gasdruckänderungen, die beim Betrieb in elektrochemischen Speicherzellen auftreten können, entgegenzuwirken.
In der Regel werden die einzelnen Energiespeichermodule über vier Schrauben mit einem fahrzeugaufbauseitigen Gehäuse des elektrischen Energiespeichersystems an dafür vorgesehenen Domen/Gehäusedomen verschraubt und müssen im Betrieb gekühlt werden, um die erforderliche Betriebstemperatur sicherzustellen. Der Kühler kann hierbei als eine eigenständige Baugruppe ausgeführt sein, die zum Beispiel an den Boden des Energiespeichermoduls angepresst wird.
Beispielsweise ist aus der veröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2010 038 681 A1 der Anmelderin eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung eines Kraftfahrzeugs mit zumindest einem Energiespeichermodul bekannt, das aus mehreren prismatischen Speicherzeilen gebildet ist, welche, zu mindestens einer Reihe gestapelt, hintereinander angeordnet und elektrisch miteinander verschaltet sind. Die Speicherzellen stehen dabei bodenseitig in thermischem Kontakt mit einer Kühlanordnung, die einige Flachrohre aufweist, die durch eine Federanordnung an den Boden der Speicherzellen gepresst werden. Diese Federanordnung stützt sich an einem Gehäuseboden der Vorrichtung ab, der relativ zum Energiespeichermodul fixiert ist.
Bei Aufbauten dieser Art wird zur Minimierung des thermischen Widerstandes zwischen den kühlfluidführenden Flachrohren (Multiporttubes) des Kühlers und dem Modulboden die Erzeugung einer definierten Flächenanpressung dieser Bauteile aneinander angestrebt. Eine solche flächige Anpressung soll somit möglichst zu geringen thermischen Kontakt-/Übergangswiderständen und zu einer gleichmäßigen Kühlung des Energiespeichermoduls führen.
Bei dargestellten bekannten Energiespeichersystemen wird daher die Anpresskraft durch Federelemente aufgebracht, um möglichst in allen Toleranzlagen der Gehäuse- bzw. Zwischenböden (bei mehrstöckigen Speichern) und der Modulböden eine ausreichende Flächenanpressung zwischen Kühler und Energiespeichermodul zu gewährleisten. Die Federelemente stützen sich hierzu auf der gesamten Kühlerkontaktlänge rückseitig am Gehäuseboden des Energiespeichers ab.
Dies hat unter anderem einen Nachteil im Hinblick auf die erforderliche thermische Isolation zur Folge. Die Federelemente bewirken einen großflächigen thermischen Kontakt zwischen dem Gehäuse- bzw. Zwischenboden und dem Energiespeichermodul. Bei hohen Gehäusetemperaturen wird über das Federelement somit auch der Gehäuseboden mittels des eigens für das Energiespeichermodul vorgesehenen Kühlers gekühlt.
Zudem führt die Abstützung der Federelemente am Gehäuseboden auf der gesamten Kühlerlänge zu einem weiteren Nachteil, dass die Abstützfläche den Anforderungen hinsichtlich der Oberflächenbeschaffenheit und der Toleranzen genügen muss. Die Zwischen- und Gehäuseböden müssen daher eine hohe Steifigkeit aufweisen, um eigene Durchbiegungen gering zu halten und der aufzubringenden Anpresskraft standhalten zu können. Dabei muss das Federelement in der Lage sein, sämtliche auftretenden Toleranzen (Gehäuse, Zwischenboden, Flachrohr, Federelement selbst) auszugleichen. Dies kann dazu führen, dass bei extremen Toleranzlagen wesentlich höhere bzw. niedrigere Anpresskräfte auftreten als erforderlich bzw. förderlich ist.
Schließlich sind in bekannten Energiespeichersystemen der genannten Art eingesetzte Federelemente in den jeweiligen Ausführungen oft sehr teuer, in der Herstellung sehr aufwändig (Rollumformung, mit Kunststoff ummanteltes Metall), im Alterungsverhalten schlecht geeignet (Elastomer) und/oder sehr schwer. Dies hängt auch mit den obigen Nachteilen der bekannten Anpresskonzepte und den daraus resultierenden extra Anforderungen an die Federelemente zusammen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Energiespeichersystem mit einem im Hinblick auf die beschriebenen Nachteile verbesserten Anpresskonzept des Kühlelements an das Energiespeichermodul zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 4 gelöst, die zwei alternativen Varianten der Erfindung entsprechen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Das erfindungsgemäße Energiespeichersystem ist für ein Kraftfahrzeug vorgesehen und kann insbesondere ein Hochvoltspeicher für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug sein.
Dabei umfasst das Energiespeichersystem nach einer ersten Variante der Erfindung ein zu kühlendes Energiespeichermodul mit mehreren Speicherzellen, ein im Wesentlichen flaches Kühlelement und ein Federelement zum flächigen Anpressen des Kühlelements an eine zu kühlende Modulseite des Energiespeichermoduls. Erfindungsgemäß ist dabei mindestens ein Abstandshalter zur Befestigung des Federelements an der zu kühlenden Modulseite vorgesehen, wodurch das zwischen der zu kühlenden Modulseite und dem Federelement angeordnete Kühlelement flächig an die zu kühlende Modulseite andrückbar ist. Dabei stützt bzw. bedeckt der mindestens eine Abstandshalter im derart zusammengebauten Energiespeichersystem eine von der zu kühlenden Modulseite abgewandte Rückseite des Federelements nur teilweise, derart dass das Energiespeichermodul zusammen mit dem Federelement mittels des mindestens einen Abstandshalters an einem Zwischenboden, Boden oder einer Wand eines fahrzeugaufbauseitigen Gehäuses in einem Abstand davon und/oder unter Ausbildung eines Hohlraums zwischen dem Gehäuse und der Rückseite des Federelements befestigbar ist.
Ein erfindungsgemäßer Abstandshalter dient somit auf der einen Seite der Fixierung des Federelements am Energiespeichermodul und der damit einhergehenden Anpressung des zwischen diesen Bauteilen angeordneten Kühlelements an die zu kühlende Modulseite. Auf der anderen Seite dient er zugleich der Befestigung einer aus dem Energiespeichermodul, dem Federelement und dem dazwischen verpressten Kühlelement gebildeten Baueinheit am fahrzeugaufbauseitigen Gehäuse/Zwischenboden. Da der Abstandshalter dabei erfindungsgemäß nur einen – vorzugsweise sehr geringen – Teil der Rückseite des Federelements stützt/bedeckt, bleibt die Rückseite des Federelements vom Gehäuse/Zwischenboden sowohl thermisch als auch mechanisch zumindest im Bereich des Abstands/Hohlraums entkoppelt.
Dies ermöglicht somit eine zuverlässige thermische Isolierung des Energiespeichermoduls vom Gehäuse ohne weitere Maßnahmen, d. h. allein durch eine geeignete Dimensionierung und Ausgestaltung der Abstandshalter. Letzteres kann beispielsweise durch die Wahl einer relativ zur Fläche der zu kühlenden Modulseite geringen Querschnittsfläche des Abstandshalters und/oder durch die Wahl eines thermisch isolierenden Werkstoffs für zumindest einen Teil des Abstandshalters, insbesondere für eine Unterlegscheibe etc..
Da das Federelement im erfindungsgemäßen Energiespeichersystem allein durch den mindestens einen Abstandshalter am Energiespeichermodul fixiert wird und der Abstandshalter zugleich einen Abstand (Hohlraum) zwischen der Rückseite des Federelements und dem Gehäuse bzw. seinem Zwischenboden sichert, ist das Gehäuse nicht unmittelbar am Erzeugen des flächigen Anpressdrucks auf das Kühlelement beteiligt. Daher entfallen beim erfindungsgemäßen Aufbau die bei Energiespeichersystemen mit der rückseitigen Abstützung der Federelemente am Gehäuse zusammenhängenden Anforderungen an die Festigkeit, Toleranzen und Oberflächenbeschaffenheit des Gehäusebodens.
Ferner ermöglicht das erfindungsgemäße Befestigungskonzept für das Federelement eine deutliche Gewichts- und Materialersparnis beim Federelement, weil es in flacher Bauweise hergestellt werden kann und dabei nicht zwingend thermisch isolierend sein muss.
Die Befestigung des Federelements am Energiespeichermodul und/oder des Energiespeichermoduls am Gehäuse mittels des mindestens einen Abstandshalters erfolgt vorzugsweise durch Verschraubung. Der Abstandshalter kann dabei ein Durchgangsloch oder ein Innengewinde für eine Befestigungsschraube aufweisen. Er kann insbesondere als eine Hülse oder als eine Erhebung im Gehäuse, etwa ein integral mit dem Gehäuse ausgebildeter Gehäusedom, ausgebildet sein. Alternativ zur Verschraubung kann die Befestigung auch durch Schweißen, Kleben, Nieten oder Klippsen erfolgen.
Vorzugsweise weist das Federelement zum Zwecke der Befestigung an der zu kühlenden Modulseite mittels des mindestens einen Abstandshalters eine Ausnehmung oder ein Durchgangsloch auf. Bei Ausführungsformen mit der Befestigung durch Verschraubung dient die Ausnehmung bzw. das Durchgangsloch der Aufnahme der Befestigungsschraube. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausnehmung bzw. das Durchgangsloch einen Teil des Abstandshalters und/oder ein weiteres Befestigungselement, etwa einen Bolzen, aufnehmen. Durch die Ausnehmung bzw. das Durchgangsloch kann somit insbesondere eine zuverlässige Fixierung des Federelements gegen laterale Verschiebungen bezüglich der zu kühlenden Modulseite gewährleistet werden.
Die zu kühlende Modulseite ist vorzugsweise im Wesentlichen rechteckig, wobei für/an deren vier Ecken jeweils mindestens ein Abstandshalter vorgesehen ist. Durch die Rechteckform können im erfindungsgemäßen Energiespeichersystem mehrere Energiespeichermodule in einer besonders einfachen und platzsparenden Weise nebeneinander angeordnet sein. „Im Wesentlichen rechteckig” bedeutet dabei, dass neben den herstellungsbedingen Toleranzen insbesondere auch konstruktionsbedingte Abweichungen von der regelmäßigen Rechteckform etwa zur oder durch Befestigung von eingangs erwähnten Zugankern oder Endplatten an dem Speicherzellenstapel mitumfasst sind. Alternativ sind auch andere geometrische Formen der zu kühlenden Modulseite möglich. Dabei unterstützt eine gleichmäßige Verteilung der erfindungsgemäßen Abstandshalter am Perimeter der zu kühlenden Modulseite, insbesondere durch die Anordnung eines Abstandshalters in jeder Ecke eines Vielecks, die Erzeugung einer gleichmäßigen Anpresskraft durch das Federelement entlang der zu kühlenden Modulseite.
Zur Erzeugung einer gleichmäßigen Anpresskraft entlang der zu kühlenden Modulseite kann es beim Federelement einer Länge L insbesondere ausreichend sein, wenn es an jedem seiner entsprechenden zwei Enden zur Befestigung an der zu kühlenden Modulseite mittels mindestens eines Abstandshalters ausgebildet ist.
Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung umfasst das erfindungsgemäße Energiespeichersystem ein zu kühlendes Energiespeichermodul mit mehreren Speicherzellen, das zwei gegenüberliegende Modullängsseiten und eine dazwischen liegende zu kühlende Modulseite aufweist, ein im Wesentlichen flaches Kühlelement und ein Federelement zum flächigen Anpressen des Kühlelements an die zu kühlende Modulseite. Dabei ist erfindungsgemäß mindestens eine winkelförmige Befestigungseinrichtung zur Befestigung des Federelements an mindestens einer Modullängsseite vorgesehen, dergestalt, dass dadurch das zwischen dem Federelement und der zu kühlenden Modulseite angeordnete Kühlelement flächig an die zu kühlende Modulseite andrückbar ist. Zusätzlich ist dabei erfindungsgemäß mindestens ein Abstandshalter zur Befestigung des derart zusammengebauten Energiespeichersystems an einem Zwischenboden, Boden oder einer Wand eines fahrzeugaufbauseitigen Gehäuses in einem Abstand davon und/oder unter Ausbildung eines Hohlraums zwischen dem Gehäuse und einer von der zu kühlenden Modulseite abgewandten Rückseite des Federelements vorgesehen.
Bei dieser Variante wird somit das Energiespeichermodul selbst, genauer seine an die zu kühlende Modulseite angrenzenden, einander gegenüberliegenden Modullängsseiten, zur Befestigung des Federelements unter der zu kühlenden Modulseite ausgenutzt. Es bedarf also zur Befestigung des Federelements am Energiespeichermodul gar keiner Abstützung am fahrzeugaufbauseitigen Gehäuse/Zwischenboden. Dieser Umstand wird wiederum erfindungsgemäß zur Schaffung eines Abstandes (Hohlraums) zwischen der Rückseite des Federelements und dem Gehäuse/Zwischenboden bei der Befestigung des Energiespeichermoduls am Gehäuse mittels des mindestens einen Abstandshalters ausgenutzt. Die Rückseite des Federelements bleibt somit auch bei der zweiten Variante teilweise bis vollständig vom Gehäuse thermisch und mechanisch entkoppelt. Eine vollständige Entkopplung kann dabei durch eine Befestigung des Energiespeichermoduls am Gehäuse an einer seiner anderen Seite als der zu kühlenden Modulseite erreicht werden.
Die Befestigung des Federelements an der jeweiligen Modullängsseite erfolgt dabei mittels mindestens einer winkelförmigen Befestigungseinrichtung, die insbesondere – jedoch nicht zwingend – ein integraler Teil des Federelements sein kann. Hierzu wird ein erster Schenkel der winkelförmigen Befestigungseinrichtung an der jeweiligen Modullängsseite befestigt, beispielsweise durch Schweißen, Kleben, Schrauben, Nieten, Klippsen etc.. Der zweite, gegenüber dem ersten Schenkel angewinkelte Schenkel der winkelförmigen Befestigungseinrichtung ist Teil des Federelements oder trägt das Federelement und drückt es dabei gegen die zu kühlende Modulseite.
Die weiter oben in Bezug auf die erste Variante der Erfindung beschriebenen vorteilhaften Eigenschaften des erfindungsgemäßen Anpresskonzepts hinsichtlich der thermischen Isolierung vom Gehäuse, der Nichtbeteiligung des Gehäuses am Erzeugen des Flächendrucks und den Materialersparnissen beim Federelement treffen auch in Bezug auf diese zweite Variante der Erfindung entsprechend zu.
Zur Erzeugung einer gleichmäßigen Anpresskraft entlang der zu kühlenden Modulseite kann es beim Federelement einer Länge L insbesondere ausreichend sein, wenn an jedem seiner entsprechenden zwei Enden mindestens eine winkelförmige Befestigungseinrichtung zur Befestigung an mindestens einer Modullängsseite vorgesehen ist.
Aus Stabilitätsgründen ist es ferner vorteilhaft, mindestens zwei winkelförmige Befestigungseinrichtungen zur Befestigung des Federelements an den zwei gegenüberliegenden Modullängsseiten vorzusehen.
Ähnlich wie bei der ersten Variante der Erfindung, erfolgt auch bei der zweiten Variante die Befestigung des Energiespeichermoduls am Gehäuse bzw. dessen Zwischenboden mittels des mindestens einen Abstandshalters vorzugsweise durch Verschraubung, d. h. der Abstandshalter umfasst beispielsweise ein Durchgangsloch mit oder ohne Innengewinde für eine Befestigungsschraube. Der Abstandshalter kann dabei insbesondere als eine Hülse oder als eine Erhebung im Gehäuse, etwa ein integral mit dem Gehäuse ausgebildeter Gehäusedom, ausgebildet sein. Alternativ zur Verschraubung kann die Befestigung auch durch Schweißen, Kleben, Nieten oder Klippsen erfolgen. Auch hier sind zum Zwecke der Stabilität der Befestigung am Gehäuse vorzugsweise mehrere Abstandshalter vorgesehen, die besonders bevorzugt möglichst gleichmäßig an den Ecken oder Kanten der zu befestigenden Modulseite(n) verteilt sind.
Bei beiden Varianten der Erfindung kann das Federelement beispielsweise aus Metall oder einem faserverstärkten Kunststoff gefertigt und insbesondere in einer seiner Längs- oder Querrichtung mit einer Federwirkung versehen sein. Die Federwirkung kann dabei z. B. durch eine Bombierung, etwa Wölbung, oder durch eine Reihenanordnung mehrerer, gegebenenfalls durch einen seitlich oder mittig angeordneten steifen Träger fixierten, Einzelfedern in der entsprechenden Längs- oder Querrichtung des Federelements erzeugt werden. Durch diese Maßnahmen kann bei einer erfindungsgemäßen Befestigung des Federelements am Energiespeichermodul, die gegebenenfalls allein an distalen Enden des Federelements vorliegt, dennoch eine gleichmäßige Anpressdruckverteilung entlang der zu kühlenden Modulseitenfläche gewährleistet werden, ohne dass eine zusätzliche Abstützung des Federelements am Gehäuse im mittleren Bereich der zu kühlenden Modulseite erforderlich wäre.
Diese Wirkung kann insbesondere dadurch erreicht bzw. verstärkt werden, dass das Federelement in einer seiner Läng- oder Querrichtung einen Höhenversatz zur Mitte hin aufweist.
Bei einer anderen Ausführungsform kann das Federelement hierzu einen in einer Längsrichtung des Federelements ausgedehnten und in einer Querrichtung des Federelements mittig angeordneten steifen Träger aufweisen, an dessen beiden Trägerlängsseiten zwei federnde Teile, z. B. zwei Einzelfederreihen, befestigt oder integral mit dem Träger ausgebildet sind.
Das erfindungsgemäße Energiespeichersystem kann insbesondere zwei oder mehr vorzugsweise gleiche Federelemente pro Energiespeichermodul aufweisen, wobei diese Federelemente im zusammengebauten Zustand des Energiespeichersystems zur Herstellung eines gleichmäßigen Anpressdrucks vorzugsweise im Wesentlichen gleichmäßig über der zu kühlenden Modulseite verteilt sind. Abweichungen von der gleichmäßigen Verteilung können dabei konstruktionsbedingt sein und beispielsweise mit der spezifischen Beschaffenheit des Energiespeichermoduls, des Kühlelements, der winkelförmigen Befestigungseinrichtungen oder der Abstandshalter zusammenhängen.
Das Federelement kann ferner Schlitze aufweisen, die vorzugsweise in einer seiner Läng- oder Querrichtung ausgebildet sind. Dies ergibt insbesondere eine zusätzliche Material- und Gewichtsersparnis.
Der Begriff „im Wesentlichen flaches Kühlelement” bedeutet im Rahmen der Erfindung, dass das Kühlelement eine größere Ausdehnung in seiner Längs- und Querrichtung als in einer dazu senkrechten Dickenrichtung hat und somit flächig an die zu kühlende Modulseite andrückbar ist. Dabei kann das Kühlelement ein- oder mehrteilig ausgebildet sein und beispielsweise aus mehreren in Quer- oder Längsrichtung nebeneinander angeordneten Teilkühlelementen gebildet sein, die nicht zwingend miteinander verbunden sein müssen. Insbesondere kann das Kühlelement ein oder mehrere kühlfluidführende Flachrohre, auch als Multiporttubes bekannt, aufweisen. Ein Flachrohr weist typischerweise mehrere kühlfluidführende Einzelleitungen in einem im Querschnitt etwa rechteckigen Mantel auf, wobei der Mantel und die Einzelleitungen aus einem gut Wärme leitenden Metall gefertigt sind.
Dabei ist das Kühlelement im zusammengebauten Zustand des Energiespeichersystems vorzugsweise im Wesentlichen gleichmäßig über die zu kühlende Modulseite verteilt, zu deren gleichmäßigen Kühlung. Abweichungen von der gleichmäßigen Verteilung können dabei konstruktionsbedingt sein und beispielsweise mit der spezifischen Beschaffenheit der zu kühlenden Modulseite zusammenhängen.
Im zusammengebauten Zustand des Energiespeichersystems kann zwischen der zu kühlenden Modulseite und dem Kühlelement eine thermisch leitfähige Zwischenschicht mit einer flacheren Federkennlinie im Vergleich zur zu kühlenden Modulseite und/oder zum Kühlelement, beispielsweise eine Wärmeleitpaste oder Wärmeleit-Pads, vorgesehen sein. Dadurch wird die Abhängigkeit der Flächenpressung von den Toleranzen der zu kühlenden Modulseite, des Kühlelements und des Federelements zusätzlich reduziert und im Ergebnis der thermische Kontakt-/Übergangswiderstand weiter gesenkt.
Ferner kann im zusammengebauten Zustand des Energiespeichersystems zwischen dem Kühlelement und dem Federelement eine thermisch isolierende Zwischenschicht mit einer flacheren Federkennlinie im Vergleich zum Federelement und/oder zum Kühlelement, beispielsweise Schaumstoff oder Moosgummi, vorgesehen sein. Auch dadurch wird die Abhängigkeit der Flächenpressung von den Toleranzen der zu kühlenden Modulseite, des Kühlelements und des Federelements weiter reduziert.
Das erfindungsgemäße Energiespeichersystem kann auch mehrere Energiespeichermodule und pro Energiespeichermodul auch eine andere Anzahl von Federelementen, winkelförmigen Befestigungseinrichtungen und/oder Abstandshaltern umfassen, als vorstehend und nachfolgend rein beispielhaft dargestellt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft erläutert. Die Figuren sind als schematische Darstellungen zu verstehen und insbesondere nicht als maßstabsgetreu zu lesen. Gleiche oder ähnliche Elemente sind darin mit denselben Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:
1 eine Längsseitenansicht eines erfindungsgemäßen Energiespeichersystems gemäß einer ersten Ausführungsform nach einer ersten Variante der Erfindung in einer Explosionsdarstellung (links) sowie in einem zusammengebauten Zustand (rechts);
2 eine perspektivische Ansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Energiespeichersystems gemäß einer zweiten Ausführungsform nach der ersten Variante der Erfindung mit Blick auf eine zu kühlende Modulseite;
3 eine perspektivische Ansicht eines Federelements eines erfindungsgemäßen Energiespeichersystems nach beiden Varianten der Erfindung mit einer Bombierung;
4 ein Teil eines Federelements eines erfindungsgemäßen Energiespeichersystems nach beiden Varianten der Erfindung mit mehreren Einzelfedern in perspektivischer Ansicht;
5 eine perspektivische Ansicht eines Federelements eines erfindungsgemäßen Energiespeichersystems nach beiden Varianten der Erfindung mit einem steifen Träger und mehreren Einzelfedern;
6 eine perspektivische Ansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Energiespeichersystems gemäß einer dritten Ausführungsform nach einer zweiten Variante der Erfindung mit Blick auf eine zu kühlende Modulseite;
7 eine perspektivische Ansicht des Federelements von 6;
8 eine Querschnittsdarstellung eines Teils eines Federelements eines erfindungsgemäßen Energiespeichersystems gemäß einer vierten Ausführungsform nach der zweiten Variante der Erfindung;
9 eine perspektivische Ansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Energiespeichersystems gemäß einer fünften Ausführungsform nach der zweiten Variante der Erfindung.
Das in den Figuren dargestellte erfindungsgemäße Energiespeichersystem 1 kann insbesondere zur Spannungsversorgung eines Fahrzeugs zum Einsatz kommen, beispielsweise als ein Hochvoltspeicher für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug.
1 zeigt eine Längsseitenansicht eines Energiespeichersystems 1 gemäß einer ersten Ausführungsform nach einer ersten Variante der Erfindung. In der Figur links ist das Energiespeichersystem 1 in einem noch nicht fertig verbauten Zustand dargestellt, während es rechts in seinem fertigen, zusammengebauten Zustand zu sehen ist.
Das dargestellte Energiespeichersystem 1 umfasst ein Energiespeichermodul (kurz: Modul) 2, dessen eine Modulseite, hier ein Modulboden 3, gekühlt werden soll. Hierzu ist ein Kühlelement in Form von mehreren Flachrohren 4 und zu seiner Anpressung an den Modulboden 3 ein oder zwei Federelemente in Form von einer oder zwei bombierten Federn 5 sowie vier Abstandshalter in Form von Gehäusedomen 6 vorgesehen (in der Seitenansicht jeweils nur teilweise zu sehen). Gehäusedome 6 sind dabei Erhebungen bzw. Vorsprünge, die separat oder integral mit einem fahrzeugaufbauseitigen Gehäuse (nicht gezeigt) oder dessen Zwischenboden ausgebildet sind und mittels derer das Modul 2 am Gehäuse/Zwischenboden befestigt werden kann.
Das Modul 2 kann ein Energiespeichermodul der eingangs genannten Art sein und ist hier beispielhaft durch sechzehn hintereinander in Reihe gestapelte, elektrisch gekoppelte Energiespeicherzellen bzw. Speicherzellen 7 gebildet, die mittels jeweils eines Zugankers 8 an beiden Längsseiten des Moduls 2 (von denen nur eine zu sehen ist) und jeweils einer mechanischen Endplatte 9 an beiden Stirnseiten des Moduls 2 zusammengehalten werden. Die Speicherzellen 7 können dabei beispielsweise Lithium-Ionen-Zellen oder Doppelschichtkondensatoren sein. Das erfindungsgemäße Energiespeichersystem kann in dieser und anderen Ausführungsformen auch mehrere Energiespeichermodule der dargestellten Art umfassen.
Beim Anpresskonzept gemäß 1 ist eine Feder 5 oder sind zwei vorzugsweise identische Federn 5 nebeneinander unterhalb des Moduls 2 angeordnet (in der Seitenansicht ist nur eine davon zu sehen). Die bzw. jede Feder 5 ist dabei in der dargestellten Längsrichtung des Moduls 2 ausgerichtet und an ihren beiden Enden 18 zwischen dem Modul 2 und den Gehäusedomen 6 fixiert, vorzugsweise verschraubt. Die Federwirkung ergibt sich aus einer im unverbauten Zustand sichtbaren Bombierung der Federn 5 in Längsrichtung des Moduls 2, die zugleich für eine ausreichende Steifigkeit der Federn 5 in deren dazu senkrechten Querrichtung sorgt. Zum Erzeugen einer homogenen Kraftverteilung in der dargestellten Längsrichtung der Flachrohre 4 bedarf es aufgrund der Bombierung keiner weiteren Abstützung für die Federn 5 unterhalb des Moduls 2 neben der Fixierung an den Gehäusedomen 6.
Die Befestigung des Moduls 2 am Gehäuse mittels der Gehäusedome 6 wird erfindungsgemäß zugleich zur Befestigung der Federn 5 am zu kühlenden Modulboden 3 ausgenutzt. Zwischen der vom Modulboden 3 abgewandten Rückseite 12 der Federn 5 und dem Gehäuse/Zwischenboden verbleibt dabei im Bereich zwischen den Gehäusedomen 6 ein Hohlraum, der beim Betrieb des Energiespeichersystems mit Luft oder einem anderen Gas gefüllt sein kann und somit kaum Wärme leitet. Eine thermische Isolation des Moduls 2 zum Gehäuseboden kann daher wegen der auf die Gehäusedome 6 begrenzten Wärmeübertragungsfläche entfallen, insbesondere wenn die Gehäusedome 6 nur einen kleinen Teil der Federrückseite 12 bedecken. Bei einer Ausgestaltung mit nur einer großen bombierten Federplatte 5 kann diese beispielsweise an ihren vier Ecken am Modulboden 3 fixiert sein.
2 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßes Energiespeichersystems 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform nach der ersten Variante der Erfindung in einer perspektivische Ansicht mit Blick auf den zu kühlenden Modulboden 3.
In diesem Beispiel wird der Modulboden 3 des im Wesentlichen quaderförmigen Energiespeichermoduls 2, das ähnlich wie in 1 aufgebaut ist, durch vier Flachrohre 4 gekühlt, die sich nebeneinander und parallel zueinander unterhalb des Modulbodens 3 in dessen Längsrichtung erstrecken. An den Stirnseiten der Flachrohre 4 sind die einzelnen kühlfluidführenden Einzelleitungen 10 in einem im Querschnitt nahezu rechteckigen Mantel 11 zu erkennen.
Zwei flächig ausgedehnte, im verbauten Zustand beispielhaft rechteckige Federn 5 mit einer Bombierung (etwa wie in 1 links oder in 3) drücken jeweils zwei Flachrohre 4 an den Modulboden 3 an. An der vom Modulboden 3 abgewandten Rückseite 12 der jeweiligen Feder 5 ist an deren beiden Enden 18 in der Längsrichtung des Modulbodens 3 jeweils ein Loch 13 zu sehen, das zur Befestigung der Feder 5 am Gehäuse (nicht gezeigt) mittels eines Abstandshalters 6 in Form eines Gehäusedoms (z. B. wie in 1) verwendbar ist, beispielsweise um eine Schraube aufzunehmen. Die Löcher 13 können auch zur Befestigung der Feder 5 am Modulboden 3 vorgesehen sein (etwa wie in 1), die beispielsweise mit denselben Schrauben, die zur Befestigung des Moduls 2 bzw. der Federn 5 am Gehäuse verwendet werden, erfolgen kann. In 2 sind die Federn 5 an unteren Vorsprüngen 14 der mechanischen Endplatten 9 des Moduls 2 befestigt, nämlich jeweils über ein vorzugsweise thermisch isolierendes Befestigungszwischenstück 15.
Die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit der in 1 dargestellten Ausführungsform bezüglich der erfindungsgemäßen Befestigung der Federn 5 am Modulboden 3 und einem fahrzeugaufbauseitigen Gehäuseboden (in den Figuren nicht gezeigt) mittels Abstandshalter 6, insbesondere in Form von Gehäusedomen, sowie bezüglich der Erzeugung einer homogenen Kraftverteilung in Längsrichtung der Flachrohre 4 gelten sinngemäß auch in Bezug auf 2.
Ferner ist zwischen der Feder 5 und den Flachrohren 4 jeweils eine Zwischenschicht 16 angeordnet. Diese kann insbesondere einer weiteren Reduzierung der Abhängigkeit der Flächenpressung von den Toleranzen des Modulbodens 3, der Flachrohre 4 und/oder des Federelements 5 dienen und hierzu aus einem Werkstoff mit einer flacheren Federkennlinie (z. B. Schaumstoff, Moosgummi, usw.) im Vergleich zur Feder 5 und den Flachrohren 4 gefertigt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Zwischenschicht 16 aus einem thermisch isolierenden Material sein und einer zusätzlichen thermischen Entkopplung zwischen den Flachrohren 4 und den Federn 5 dienen.
Bei den Ausführungsformen der 1 und 2 können insbesondere jeweils zwei Federelemente 5 zum Einsatz kommen, die einzeln in 3 bis 5 gezeigt sind.
3 zeigt ein flächig ausgedehntes Federelement 5, das in einem erfindungsgemäßen Energiespeichersystem 1 nach beiden Varianten der Erfindung zum Einsatz kommen kann, in einer perspektivischen Ansicht. Zur Erzeugung eines flächigen Anpressdrucks ist die dargestellte Feder 5 mit einer Bombierung in ihrer Längsrichtung versehen, die hier eine glatte oder kantenförmige Wölbung darstellt. Eine Federmitte 17 kann dabei gegenüber beiden Federenden 18 angehoben sein. An den Federenden 18 sind Löcher 13 vorgesehen, die zur Befestigung der Feder 5 am Modulboden 3 (etwa wie in 1 oder 2) und/oder am Gehäuse, jeweils mittels eines erfindungsgemäßen Abstandshalters 6 dienen können.
4 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Ausschnitt eines weiteren in einem erfindungsgemäßen Energiespeichersystem einsetzbaren Federelements 5 in zweigeteilter Ausführung oder in Form eines in einer Längsrichtung mit einer Sicke 20 versehenen Blechs, bei welchem sich zur Erzeugung eines flächigen Anpressdrucks mehrere Einzelfedern 19 an beiden Seiten eines in einer Längsrichtung des Federelements 5 ausgedehnten steifen Trägers 20 bzw. der Sicke 20 aneinanderreihen. Zur Befestigung des Federelements 5 am Modulboden 3 (etwa wie in 1 oder 2) und/oder am Gehäuseboden ist an jedem Ende 18 des Federelements 5 ein Loch 13 vorgesehen. Der Träger 20 oder die Sicke 20 sorgt unter anderem für die Steifigkeit des Federelements 5 in seiner Längsrichtung, sodass er im zusammengebauten Energiespeichersystem 1 neben der genannten Befestigung an den beiden Enden 18 keine weitere Abstützung unterhalb des Modulbodens 3 benötigt.
In 5 ist – ebenfalls in perspektivischer Ansicht – eine andere Variante des in 4 dargestellten Federelements 5 zu sehen. Hier ist der steife Träger 20 als ein Hilfsbauteil mit einem Vierkantprofil ausgebildet, das mit dem Federelement 5 integral ausgebildet ist. Der steife Träger 20 kann mit dem Federelement 5 auch anders mechanisch verbunden sein, etwa durch Schweißen, Nieten oder Klippsen. Er sorgt aufgrund eines stabilen Querschnittsprofils in T-, I- oder Vierkantform (nur letzteres gezeigt) für eine besonders gute Längssteifigkeit des Federelements 5.
6 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Energiespeichersystems 1 gemäß einer dritten Ausführungsform nach der zweiten Variante der Erfindung in perspektivischer Ansicht mit Blick auf den zu kühlenden Modulboden 3.
Das Energiespeichersystem 1 in 6 entspricht demjenigen aus den 1 und 2, mit der Ausnahme dass ein anderes Anpresskonzept der Flachrohre 4 an den Modulboden 3 eingesetzt wird. Im Unterschied zu den 1 und 2 werden in 6 gemäß der zweiten Variante der Erfindung Federelemente 5 verwendet, die sich mit einer Anbindung am Modul 2 selbst über die gesamte Modullänge erstrecken.
In 6 wird somit das Modul 2, genauer seine beiden gegenüberliegenden Modullängsseiten 21, zur Befestigung des Federelements 5 benutzt, das unterhalb des Modulbodens 3 angeordnet ist und alle Flachrohre 4 an den Modulboden 3 presst. Insbesondere bedarf es dabei keiner weiteren Abstützung des Federelements 5 unterhalb des Moduls 2, sodass ein Hohlraum zwischen der Rückseite 12 des Federelements 5 und dem fahrzeugaufbauseitigen Gehäuseboden (nicht gezeigt) verbleiben kann. Die Befestigung des Moduls 2 am Gehäuse erfolgt auch hier mittels Abstandshalter 6 insbesondere in Form von Gehäusedomen (nicht gezeigt), die allerdings nicht an der Befestigung des Federelements 5 beteiligt sein müssen und daher grundsätzlich auch an einer anderen Seite des Moduls 2 angeordnet sein können.
Das Federelement 5, das in seinem unverbauten Zustand in 7 zu sehen ist, ist an den beiden Modullängsseiten 21 mittels winkelförmiger Befestigungseinrichtungen 22 fixiert, die in den 6 und 7 als jeweils drei integral mit dem Federelement 5 ausgebildete senkrechte Winkel 22 in gleichmäßigen Abständen an seinen beiden Längskanten 23 verteilt sind. Die Befestigung der Winkel 22 an den Modullängsseiten 21 kann beispielsweise durch Schweißen, Kleben, Schrauben, Nieten oder Klippsen erfolgen.
In Längsrichtung ist das Federelement 5 mit einer Federwirkung durch eine Bombierung bzw. einen angewinkelten Verlauf der Längsstege 23 versehen (siehe 7), während es in seiner Querrichtung durch gerade Querstege 24 steif ausgeführt ist, sodass insgesamt eine homogene Kraftverteilung in Längsrichtung der Flachrohre 4 ohne eine zusätzliche Abstützung unter dem Modulboden 3 gewährleistet ist. Zwischen den Längsstegen 23 sind Schlitze 27 vorgesehen, die unter anderem eine Material- und Gewichtsersparnis mit sich bringen.
8 zeigt in einer Querschnittsdarstellung eine Hälfte eines zu 7 alternativen Federelements 5, das in einem der 6 entsprechenden Energiespeichersystem 1 zum Einsatz kommen kann, als eine vierte Ausführungsform der Erfindung. In diesem Beispiel ist das Federelement 5 in seiner Querrichtung mit einer Federwirkung durch eine Bombierung bzw. abgerundete Wölbung der Querstege 24 versehen. Zum Zwecke einer gleichmäßigen Anpressung der Flachrohre 4 an den Modulboden 3 in der Querrichtung des Federelements 5 ist dieses weiterhin mit einer Materialschwächung 25 zwischen den benachbarten gewölbten Flachrohrauflagen 26 und zusätzlich mit einem angepassten Höhenversatz Δ zur Mitte des Querstegs 24 hin ausgebildet. Durch diese Konstruktion wird hier eine homogene Kraftverteilung in Querrichtung der Flachrohre 4 ohne zusätzliche Abstützung unter dem Modulboden 3 gewährleistet. Die Winkel 22 zur Befestigung an den Modullängsseiten 21 sind hier abgerundet ausgebildet.
9 zeigt eine perspektivische Ansicht von zu den 7 und 8 alternativen Federelementen 5, die ebenfalls in einem der 6 entsprechenden Energiespeichersystem 1 zum Einsatz kommen können, als eine fünfte Ausführungsform der Erfindung. Dabei sind mehrere, in 9 beispielhaft zwei, beispielhaft gleiche Federelemente 5 vorgesehen, die in ihrer Längsrichtung mittig durch einen Träger 20 steif ausgeführt und dabei mit einer Federwirkung durch Einzelfedern 19 versehen sind. Die Federelemente 5 können insbesondere denjenigen aus 4 oder 5 gleichen. Sie werden an den beiden Modullängsseiten 21 mittels mehrerer, beispielhaft drei, entlang der Modullängsseiten 21 vorzugsweise gleichmäßig verteilter Querstege 24 befestigt, die unterhalb der Federelemente 5 angeordnet, insbesondere getrennt von diesen ausgebildet, sein können und jeweils zwei Winkel 22 an ihren beiden Enden zur Befestigung an den Modulseiten 21 haben.
In allen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Energiespeichersystems 1 kann zur weiteren Reduzierung der Abhängigkeit der Flächenpressung von den Toleranzen des Modulbodens 3, des Kühlelements 4 und/oder des Federelements 5 zusätzlich zwischen dem Federelement 5 und den Flachrohren 4 ein Werkstoff (z. B. Schaumstoff, Moosgummi, usw.) mit einer flacheren Federkennlinie im Vergleich zu diesen Bauteilen vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann zu diesem Zweck zwischen dem Modulboden 3 und den Flachrohren 4 ein weiches Übertragungsmedium (Wärmeleitpaste, Wärmeleit-Pads, usw.) vorgesehen sein. Das Federelement 5 kann auf diese Weise direkt unterhalb des Modulbodens 3 eine Art dünne Zwischenebene generieren, auf der sich dieser weiche Werkstoff abstützen kann. Dadurch kann den gelegentlich sehr hohen Toleranzen des Gehäusebodens/Zwischenbodens entgegengewirkt werden. Hierin liegt ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Anpresskonzepts.
Wie bereits erwähnt, kann das Energiespeichersystem 1 auch mehrere Module 2 aufweisen; es können je Modul 2 auch eine andere Anzahl bzw. Anordnung von Flachrohren 4, Federelementen 5 und/oder Abstandshaltern 6 im Rahmen der Erfindung vorliegen, als bei den in den Figuren gezeigten Beispielen. Insbesondere können die einzelnen Bauelemente, insbesondere das Modul 2, die Flachrohre 4, die Federn 5 und die Abstandshalter 6 auch andere, insbesondere auch unregelmäßige, geometrische Formen als Quader und Rechtecke haben.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
Zusammenfassend können durch die erfindungsgemäßen Anpresskonzepte die zum Teil recht hohen Toleranzen des Gehäusebodens und teilweise zusätzlich die Toleranzen der Gehäusedome (insbesondere bei der zweiten Variante der Erfindung) effektiv umgangen werden. Die Gehäuse- und Zwischenböden können daher mit geringeren Wandstärken ausgeführt werden, da eine aus dem Stand der Technik bekannte flächige rückseitige Abstützung der Federelemente durch die dargestellten erfindungsgemäßen Anpresskonzepte vermieden wird. Zusätzlich kann im Kontaktbereich mit dem Kühlelement ein weiteres Übertragungsmedium zum Einsatz kommen, welches den thermischen Übergangs-/Kontaktwiederstand weiter verringert (Wärmeleitpaste, Wärmeleit-Pads usw.). Als weiterer Vorteil kann dabei eine thermische Isolation des zu kühlenden Modulbodens zum Gehäuseboden entfallen, da erfindungsgemäß kaum Übertragungsfläche zum Gehäuse vorliegt. Zugleich können die Federelemente eines erfindungsgemäßen Energiespeichersystems hinsichtlich Herstellungskosten und Gewicht optimiert werden, da geringere Anforderungen an sie gestellt werden, als bei bekannten Energiespeichersystemen dieser Art.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010038681 A1 [0005]

Claims

Energiespeichersystem (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Hochvoltspeicher für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, wobei das Energiespeichersystem (1) – ein zu kühlendes Energiespeichermodul (2) mit einer oder mehreren Speicherzellen (7), – ein vorzugsweise im Wesentlichen flaches Kühlelement (4) und – ein Federelement (5) zum flächigen Anpressen des Kühlelements (4) an eine zu kühlende Modulseite (3) des Energiespeichermoduls (2) umfasst, wobei – mindestens ein Abstandshalter (6) zur Befestigung des Federelements (5) an der zu kühlenden Modulseite (3) vorgesehen ist, wodurch das zwischen der zu kühlenden Modulseite (3) und dem Federelement (5) angeordnete Kühlelement (4) flächig an die zu kühlende Modulseite (3) andrückbar ist, und wobei – der mindestens eine Abstandshalter (6) im derart zusammengebauten Energiespeichersystem (1) eine von der zu kühlenden Modulseite (3) abgewandte Rückseite (12) des Federelements (5) nur teilweise derart stützt, dass das Energiespeichermodul (2) zusammen mit dem Federelement (5) mittels des mindestens einen Abstandshalters (6) an einem Zwischenboden, Boden oder einer Wand eines fahrzeugaufbauseitigen Gehäuses in einem Abstand davon und/oder unter Ausbildung eines Hohlraums zwischen dem Gehäuse und der Rückseite (12) des Federelements (5) befestigbar ist.
Energiespeichersystem (1) nach Anspruch 1, bei dem das Federelement (5) zum Zwecke der Befestigung an der zu kühlenden Modulseite (3) mittels des mindestens einen Abstandshalters (3) eine Ausnehmung oder ein Durchgangsloch (13) aufweist.
Energiespeichersystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die zu kühlende Modulseite (3) im Wesentlichen rechteckig ist und für/an deren vier Ecken jeweils mindestens ein Abstandshalter (6) vorgesehen ist.
Energiespeichersystem (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Hochvoltspeicher für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, wobei das Energiespeichersystem (1) – ein zu kühlendes Energiespeichermodul (2) mit einer oder mehreren Speicherzellen (7), das zwei gegenüberliegende Modullängsseiten (12) und eine dazwischen liegende zu kühlende Modulseite (3) aufweist, – ein vorzugsweise im Wesentlichen flaches Kühlelement (4) und – ein Federelement (5) zum flächigen Anpressen des Kühlelements (4) an die zu kühlende Modulseite (3) umfasst und wobei – mindestens eine winkelförmige Befestigungseinrichtung (22) zur Befestigung des Federelements (5) an mindestens einer Modullängsseite (21) vorgesehen ist, dergestalt, dass dadurch das zwischen dem Federelement (5) und der zu kühlenden Modulseite (3) angeordnete Kühlelement (4) flächig an die zu kühlende Modulseite (3) andrückbar ist, wobei zusätzlich – mindestens ein Abstandshalter (6) zur Befestigung des derart zusammengebauten Energiespeichersystems (1) an einem Zwischenboden, Boden oder einer Wand eines fahrzeugaufbauseitigen Gehäuses in einem Abstand davon und/oder unter Ausbildung eines Hohlraums zwischen dem Gehäuse und einer von der zu kühlenden Modulseite (3) abgewandten Rückseite (12) des Federelements (5) vorgesehen ist.
Energiespeichersystem (1) nach Anspruch 4, bei dem mindestens zwei winkelförmige Befestigungseinrichtungen (22) zur Befestigung des Federelements (5) an den zwei gegenüberliegenden Modullängsseiten (21) vorgesehen sind.
Energiespeichersystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine Abstandshalter (6) ein vorzugsweise integral mit dem Gehäuse ausgebildeter Gehäusedom (6) ist.
Energiespeichersystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Federelement (5) eine Länge L hat und an jedem seiner entsprechenden zwei Enden (18) – zur Befestigung an der zu kühlenden Modulseite (3) mittels mindestens eines Abstandshalters (6) ausgebildet ist bzw. – mindestens eine winkelförmige Befestigungseinrichtung (22) zur Befestigung an mindestens einer Modullängsseite (21) vorgesehen ist.
Energiespeichersystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, das mindestens zwei vorzugsweise gleiche Federelemente (5) pro Energiespeichermodul (2) aufweist, wobei im zusammengebauten Zustand des Energiespeichersystems (1) die mindestens zwei Federelemente (5) vorzugsweise im Wesentlichen gleichmäßig über der zu kühlenden Modulseite (3) verteilt sind.
Energiespeichersystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, in dessen zusammengebautem Zustand das Kühlelement (4) im Wesentlichen gleichmäßig über die zu kühlende Modulseite (3) verteilt ist.
Energiespeichersystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Federelement (5) eine Bombierung und/oder mehrere Einzelfedern (19) aufweist, wobei die Bombierung und/oder die Einzelfedern (19) vorzugsweise in einer Läng- oder Querrichtung des Federelements (5) ausgebildet ist/sind.
Energiespeichersystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Federelement (5) Schlitze (27) aufweist, die vorzugsweise in einer seiner Läng- oder Querrichtung ausgebildet sind.
Energiespeichersystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Federelement (5) in einer seiner Läng- oder Querrichtung einen Höhenversatz (Δ) zur Mitte hin zur Herstellung eines gleichmäßigen Anpressdrucks auf das Kühlelement (4) entlang der zu kühlenden Modulseite (3) aufweist.
Energiespeichersystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Federelement (5) einen in einer Längsrichtung des Federelements (5) ausgedehnten und in einer Querrichtung des Federelements (5) mittig angeordneten steifen Träger (20) aufweist, an dessen beiden Trägerlängsseiten zwei federnde Teile befestigt oder integral mit dem Träger (20) ausgebildet sind.
Energiespeichersystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, in dessen zusammengebautem Zustand zwischen der zu kühlenden Modulseite (3) und dem Kühlelement (4) eine thermisch leitfähige Zwischenschicht vorzugsweise mit einer im Vergleich zur zu kühlenden Modulseite (3) und/oder zum Kühlelement (4) flacheren Federkennlinie vorgesehen ist.
Energiespeichersystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, in dessen zusammengebautem Zustand zwischen dem Kühlelement (4) und dem Federelement (5) eine Zwischenschicht (16) mit einer im Vergleich zum Federelement (5) und/oder zum Kühlelement (4) flacheren Federkennlinie vorgesehen ist, die vorzugsweise eine thermisch isolierende Zwischenschicht (16) ist.