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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher, umfassend mehrere elektrische Energiespeicherzellen, welche reihen- oder stapelartig in einer Gehäusevorrichtung angeordnet sind.
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Es ist bekannt, dass, z. B. kraftfahrzeugseitig vorhandene, elektrische Verbraucher, worunter insbesondere auch ein Antriebsaggregat oder Teile dieses bildende elektrische Maschinen zu verstehen sind, über elektrische Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgbar oder versorgt sind. Derartige elektrische Energiespeicher umfassen in der Regel eine Anzahl an elektrisch miteinander verschalteten Energiespeicherzellen, welche reihen- oder stapelartig in einer Gehäusevorrichtung angeordnet sind. Gängig ist z. B. ein mehrere reihen- oder stapelartig in einer Gehäusevorrichtung angeordnete, auf Lithium basierende elektrische Energiespeicherzellen umfassender elektrischer Energiespeicher.
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Weiterentwicklungswürdig an entsprechenden elektrischen Energiespeichern, d. h. insbesondere an kraftfahrzeugseitig zu verbauenden oder verbauten elektrischen Energiespeichern, ist insbesondere der Schutz jeweiliger elektrischer Energiespeicherzellen bei, z. B. durch eine Kollision eines mit einem entsprechenden elektrischen Energiespeicher ausgestatteten Kraftfahrzeugs bedingten, hohen mechanischen Belastungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen, insbesondere im Hinblick auf den Schutz jeweiliger elektrischer Energiespeicherzellen bei hohen mechanischen Belastungen des Energiespeichers, verbesserten elektrischen Energiespeicher anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch einen elektrischen Energiespeicher der eingangs genannten Art gelöst, welcher sich dadurch auszeichnet, dass zwischen wenigstens zwei elektrischen Energiespeicherzellen wenigstens ein wenigstens einen mechanischen Lastpfad durch den elektrischen Energiespeicher bildendes, plattenartiges mechanisches Stabilisierungselement angeordnet ist.
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Der hierin beschriebe elektrische Energiespeicher (im Weiteren abgekürzt als Energiespeicher bezeichnet) umfasst mehrere elektrische Energiespeicherzellen (im Weiteren abgekürzt als Energiespeicherzellen bezeichnet). Die Energiespeicherzellen weisen typischerweise eine rechteckige bzw. quaderförmige geometrische Gestalt bzw. Grundform auf und sind mit ihren jeweiligen, deren jeweilige Grundform abbildenden Flächen innerhalb einer ein- oder mehrteiligen, typischerweise rahmenartigen, Gehäusevorrichtung, d. h. in einem durch die Gehäusevorrichtung begrenzten Aufnahmeraum zur Aufnahme entsprechender Energiespeicherzellen, in paralleler Ausrichtung zueinander reihen- oder stapelartig angeordnet. Selbstverständlich sind die Energiespeicherzellen miteinander elektrisch verschaltet, woraus sich die elektrischen Eigenschaften des Energiespeichers ergeben. Die elektrochemisch aktiven Bestandteile jeweiliger Energiespeicherzellen können z. B. auf Lithium basieren; mithin kann es sich bei jeweiligen Energiespeicherzellen z. B. um Lithium-Ionen-Zellen handeln.
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Wesentlich an dem hierin beschriebenen Energiespeicher ist dessen verbesserte Stabilität gegenüber einwirkenden mechanischen Belastungen bzw. Kräften, wie sie, wie eingangs erwähnt, bei in einem Kraftfahrzeug verbauten Zustand des Energiespeichers im Falle einer, insbesondere seitlichen, Kollision des Kraftfahrzeugs auftreten. Die dem Energiespeicher zugehörigen Energiespeicherzellen sind sonach gut vor Beschädigungen durch auf den Energiespeicher einwirkende mechanische Belastungen bzw. Kräfte geschätzt.
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Der beschriebene Schutz der Energiespeicherzellen gegenüber auf den Energiespeicher einwirkenden mechanischen Belastungen bzw. Kräften ergibt sich dadurch, dass zwischen wenigstens zwei Energiespeicherzellen wenigstens ein wenigstens einen mechanischen Lastpfad durch den Energiespeicher bildendes mechanisches Stabilisierungselement (im Weiteren abgekürzt als Stabilisierungselement bezeichnet) angeordnet ist. Zwischen bestimmten benachbart angeordneten Energiespeicherzellen und/oder Gruppen von benachbart angeordneten Energiespeicherzellen ist sonach wenigstens ein mechanisches Stabilisierungselement angeordnet. Typischerweise umfasst der Energiespeicher mehrere entsprechende Stabilisierungselemente, welche in bestimmter Anordnung zwischen den reihen- oder stapelartig angeordneten Energiespeicherzellen angeordnet sind. Die Anordnung und Anzahl jeweiliger Stabilisierungselemente ist grundsätzlich beliebig wählbar. Die Anordnung jeweiliger Stabilisierungselemente kann regelmäßig oder unregelmäßig sein; entsprechend können die Abstände zwischen jeweiligen Stabilisierungselementen regelmäßig oder unregelmäßig sein.
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Jeweilige Stabilisierungselemente weisen typischerweise eine plattenartige bzw. -förmige und somit typischerweise flächige geometrische Gestalt auf. Die Grundform der Stabilisierungselemente ist typischerweise rechteckig. Jeweilige Stabilisierungselemente und jeweilige Energiespeicherzellen können sonach eine gleiche Grundform aufweisen.
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Die bedingt durch ihre geometrische Gestalt auf besonders einfache Weise in den Energiespeicher integrierbaren bzw. integrierten Stabilisierungselemente bilden, wie erwähnt, wenigstens einen mechanischen Lastpfad durch den Energiespeicher, so dass auf den Energiespeicher wirkende mechanische Belastungen bzw. Kräfte gezielt durch den Energiespeicher geleitet werden können. Die Energiespeicherzellen werden bei auf den Energiespeicher wirkenden mechanischen Belastungen bzw. Kräften somit kaum bzw. erheblich weniger beansprucht. Die mechanischen Lastpfade ergeben sich durch die konkrete Anordnung und Ausrichtung jeweiliger Stabilisierungselemente relativ zu den Energiespeicherzellen. Die mechanischen Lastpfade dienen insbesondere, jedoch nicht zwingend ausschließlich, zur Aufnahme horizontal wirkender Kräfte und können insofern insbesondere als horizontale mechanische Lastpfade bezeichnet bzw. erachtet werden.
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Die Stabilisierungselemente weisen im Vergleich zu den Energiespeicherzellen bessere mechanischen Eigenschaften und somit eine höhere mechanische Stabilität auf. Konkret kann es sich bei entsprechenden Stabilisierungselementen z. B. um Bauteile aus mechanisch hoch beanspruchbaren Metallen, Kunststoffen oder Faserverbundmaterialien handeln. Als geeignete Metalle kommen insbesondere Aluminium oder Titan bzw. Aluminium- oder Titanlegierungen, als geeignete Kunststoffe insbesondere mit geeigneten Verstärkungsfasern, z. B. Glasfasern, gefüllte thermo- oder duroplastische Kunststoffe und als geeignete Faserverbundmaterialien insbesondere aus Glas-, Kohle, oder Aramidfasern gebildete Fasergelege in einer thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffmatrix in Betracht. Metallische Stabilisierungselemente können zumindest abschnittsweise von einem elektrischen isolierenden Material, z. B. in Form einer Kunststoffummantelung, umgeben sein.
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Die Stabilisierungselemente können zudem wenigstens eine, insbesondere rippenartige, Versteifungsstruktur zur Erhöhung der mechanischen Steifigkeit aufweisen. Bei entsprechenden Versteifungsstrukturen kann es sich z. B. um Ausnehmungen und/oder Verrippungen, allgemein um die mechanische Steifigkeit erhöhende konstruktive Gestaltungen jeweiliger Stabilisierungselemente, handeln.
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Die Gehäusevorrichtung kann einen eine Längs- und eine hierzu orthogonal verlaufende Querachse aufweisenden quaderförmigen Aufnahmeraum zur Aufnahme der Energiespeicherzellen aufweisen. Typischerweise handelt es sich bei der Gehäusevorrichtung insgesamt um ein quaderförmiges Bauteil. Das wenigstens eine Stabilisierungselement kann sich in oder parallel zu der Querachse des Aufnahmeraums bzw. der Gehäusevorrichtung erstreckend zwischen zwei Energiespeicherzellen angeordnet sein. Hieraus ergibt sich, dass entsprechende Stabilisierungselemente insbesondere zur Aufnahme von in bzw. parallel zur Querachse und somit in Querrichtung wirkenden mechanischen Belastungen bzw. Kräften, wie sie z. B. bei einer seitlichen Kollision eines mit dem Energiespeicher ausgestatteten Kraftfahrzeugs auftreten können, dienen. Wie weiter unten noch zu erörtern ist, können die Stabilisierungselemente neben der Aufnahme von in bzw. parallel zur Querachse und somit in Querrichtung wirkenden mechanischen Belastungen bzw. Kräften auch zur Aufnahme von vertikal wirkenden mechanischen Belastungen bzw. Kräften dienen.
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Im Hinblick auf die beschriebene Ausführungsform der Gehäusevorrichtung mit einem quaderförmigen Aufnahmeraum zur Aufnahme entsprechender Energiespeicherzellen ist zu erwähnen, dass die, wie erwähnt, typischerweise eine rechteckige bzw. quaderförmige geometrische Gestalt bzw. Grundform aufweisenden Energiespeicherzellen in einer solchen Gehäusevorrichtung mit den deren jeweilige Grundform abbildenden Flächen in paralleler Anordnung in Querrichtung reihen- oder stapelartig angeordnet sind.
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Das wenigstens eine Stabilisierungselement oder wenigstens ein Stabilisierungselement kann in Querrichtung um ein gewisses Maß über die Energiespeicherzellen hinausragen, so dass ein Deformationsraum zwischen den in Querrichtung freiliegenden Enden der Energiespeicherzellen und einem an die Gehäusevorrichtung angrenzenden Bauteil, insbesondere einem Fahrzeugkarosseriebauteil oder einem sich in Längsrichtung entlang einer Längsseite der Gehäusevorrichtung erstreckenden weiteren Stabilisierungselement, ausbildbar bzw. im in einem Kraftfahrzeug verbauten Zustand des Energiespeichers ausgebildet ist. Betrachtet man den in einem Kraftfahrzeug verbauten Zustand des Energiespeichers, kann sich das Fahrzeugkarosseriebauteil bei auf ein entsprechendes Fahrzeugkarosseriebauteil, z. B. im Falle einer seitlichen Kollision des Kraftfahrzeugs, wirkenden Kräften im Bereich unmittelbar an jeweiligen Stabilisierungselementen anliegenden Abschnitten an jeweiligen Stabilisierungselementen abstützen, so dass die auf das Fahrzeugkarosseriebauteil wirkenden Kräfte in die Stabilisierungselemente eingeleitet und, wie erwähnt, über die Stabilisierungselemente durch den Energiespeicher geleitet werden. Im Bereich nicht unmittelbar an jeweiligen Stabilisierungselementen anliegender Abschnitte kann das Fahrzeugkarosseriebauteil in entsprechende Deformationsräume verformt, z. B. verbogen, werden, wobei die wirkenden Kräfte zumindest zum Teil als Verformungsarbeit absorbiert werden.
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Insbesondere für den Fall, dass der Energiespeicher in einem Kraftfahrzeug zu verbauen oder verbaut ist, kann die Gehäusevorrichtung in einem hierfür vorgesehenen Aufnahmeraum einer wannenartigen Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme wenigstens einer entsprechenden Gehäusevorrichtung angeordnet sein. Eine entsprechende wannenartige Aufnahmevorrichtung dient insbesondere dazu, die Gehäusevorrichtung bzw. die darin angeordneten Energiespeicherzellen vor im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs auftretenden mechanischen wie auch klimatischen Belastungen zu schützen. Eine entsprechende wannenartige Aufnahmevorrichtung kann über geeignete Befestigungsabschnitte, z. B. in Form von von Befestigungsschrauben durchsetzbaren Bohrungen, an einer Fahrzeugkarosserie befestigt werden, wodurch gleichermaßen eine Befestigung des Energiespeichers an einer Fahrzeugkarosserie realisiert sein kann.
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Es wurde weiter oben erwähnt, dass die Stabilisierungselemente neben der Aufnahme von in bzw. parallel zur Querachse und somit in Querrichtung wirkenden mechanischen Belastungen bzw. Kräften auch zur Aufnahme von vertikal wirkenden mechanischen Belastungen bzw. Kräfte dienen können. Dies kann z. B. dadurch realisiert sein, dass die wannenartige Aufnahmevorrichtung wenigstens eine profil- oder strebenartige Verstärkungsstruktur aufweist und das wenigstens eine Stabilisierungselement im in die wannenartige Aufnahmevorrichtung aufgenommenen Zustand der Gehäusevorrichtung unter Ausbildung eines vertikalen mechanischen Lastpfades ober- oder unterhalb der profil- oder strebenartigen Verstärkungsstruktur angeordnet ist. Durch die vertikal fluchtende Anordnung der Verstärkungsstruktur respektive der diese bildenden Profile bzw. Streben und der Stabilisierungselemente, d. h. entsprechende Profile bzw. Streben der Verstärkungsstruktur und entsprechende Stabilisierungselemente sind vertikal betrachtet parallel übereinander angeordnet, ist eine lokale Einleitung von vertikal wirkenden Kräften, wie sie z. B. beim Überfahren eines Gegenstands auftreten können, über die Verstärkungsstruktur in die Stabilisierungselemente möglich. Die lokal in die Stabilisierungselemente eingeleiteten Kräfte werden durch die Stabilisierungselemente in vertikaler Richtung durch den Energiespeicher geleitet. Derart sind zusätzlich vertikale mechanische Lastpfade gebildet. Selbstverständlich sind entsprechende horizontale mechanische Lastpfade weiterhin vorhanden.
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Es ist denkbar, dass an wenigstens einer Längsseite der Gehäusevorrichtung wenigstens ein sich in Längsrichtung der Gehäusevorrichtung zumindest abschnittsweise entlang der Längsseite erstreckendes weiteres Stabilisierungselement angeordnet ist. Entsprechende weitere Stabilisierungselemente erstrecken sich quer zu den hierin erstgenannten Stabilisierungselementen und umgekehrt. Entsprechende weitere Stabilisierungselemente können über geeignete Befestigungsarten, wie z. B. Kleben-, Klipsen Schrauben, etc., an der Gehäusevorrichtung befestigt sein. Über entsprechende weitere Stabilisierungselemente kann die mechanische Stabilität des Energiespeichers bzw. der Schutz entsprechender Energiespeicherzellen gegenüber mechanischen Belastungen bzw. Kräften weiter erhöht werden. Dies gilt im in einem Kraftfahrzeug verbauten Zustand des Energiespeichers insbesondere für seitliche Kollisionen des Kraftfahrzeugs. Entsprechende weitere Stabilisierungselemente können sich im Sinne einer Seitencrashabstützung des Energiespeichers dabei, z. B. parallel zu einem Schweller, in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs erstrecken.
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Auch die weiteren Stabilisierungselemente können im Vergleich zu den Energiespeicherzellen bessere mechanischen Eigenschaften und somit eine höhere mechanische Stabilität aufweisen. Konkret kann es sich auch bei entsprechenden weiteren Stabilisierungselementen z. B. um Bauteile aus mechanisch hoch beanspruchbaren Metallen, Kunststoffen oder Faserverbundmaterialien handeln. Es gelten obige Ausführungen im Zusammenhang mit den Stabilisierungselementen analog.
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Entsprechende weitere Stabilisierungselemente können ebenfalls wenigstens eine, insbesondere rippenartige, Versteifungsstruktur zur Erhöhung der mechanischen Steifigkeit aufweisen. Bei entsprechenden Versteifungsstrukturen kann es sich ebenso z. B. um Ausnehmungen und/oder Verrippungen, allgemein um die mechanische Steifigkeit erhöhende konstruktive Gestaltungen jeweiliger weiterer Stabilisierungselemente, handeln.
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Entsprechende weitere Stabilisierungselemente können auch aus Energie absorbierenden Materialien bzw. aus Energie absorbierenden Strukturen gebildet sein bzw. solche umfassen. Derart können auf die weiteren Stabilisierungselemente wirkende mechanische Belastungen bzw. Kräfte von den weiteren Stabilisierungselementen als Verformungsarbeit zumindest zum Teil absorbiert werden. Als entsprechende Energie absorbierende Materialien bzw. Materialstrukturen kommen beispielsweise Leichtbau- oder Schaumstoffmaterialien bzw. Leichtbau oder Schaumstoffstrukturen in Betracht.
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In Hinblick auf die weiter oben beschriebene Möglichkeit, wonach entsprechende Stabilisierungselemente um ein gewisses Maß in Querrichtung über die Energiespeicherzellen hinausragen, ist es auch möglich, dass ein Deformationsraum zwischen den in Querrichtung freiliegenden Enden der Energiespeicherzellen und einem sich in Längsrichtung entlang einer Längsseite der Gehäusevorrichtung erstreckenden weiteren Stabilisierungselement ausbildbar ist. Ein entsprechend angeordnetes weiteres Stabilisierungselement kann sich bei auf dieses, z. B. im Falle einer seitlichen Kollision des Kraftfahrzeugs, wirkenden Kräften im Bereich von unmittelbar an jeweiligen sich quer hierzu erstreckenden Stabilisierungselementen anliegenden Abschnitten an jeweiligen sich quer hierzu erstreckenden Stabilisierungselementen abstützen, so dass die auf das weitere Stabilisierungselemente wirkenden Kräfte in die sich quer hierzu erstreckenden Stabilisierungselemente eingeleitet und über die sich quer hierzu erstreckenden Stabilisierungselemente durch den Energiespeicher geleitet werden. Im Bereich nicht unmittelbar an jeweiligen sich quer hierzu erstreckenden Stabilisierungselementen anliegenden Abschnitten kann das weitere Stabilisierungselement in entsprechende Deformationsräume verformt, z. B. verbogen, werden, wobei die wirkenden Kräfte zumindest zum Teil als Verformungsarbeit absorbiert werden.
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Sofern entsprechende weitere Stabilisierungselemente vorhanden sind, kann die Befestigung des Energiespeichers an einem Fahrzeugkarosseriebauteil über die weiteren Stabilisierungselemente erfolgen. Entsprechende weitere Stabilisierungselemente können hierfür wenigstens einen Befestigungsabschnitt zur Befestigung an einem Fahrzeugkarosseriebauteil aufweisen. Sofern entsprechende weitere Stabilisierungselemente nicht vorhanden sind, erfolgt die Befestigung des Energiespeichers an einem Fahrzeugkarosseriebauteil typischerweise über entsprechende Befestigungsabschnitte an den hierin erstgenannten Stabilisierungselementen.
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Es wurde erwähnt, dass jeweilige Energiespeicherzellen typischerweise eine rechteckige bzw. quaderförmige geometrische Gestalt bzw. Grundform aufweisen. Bei entsprechenden Energiespeicherzellen kann es sich sonach um so genannte Pouch-Zellen handeln. Pouch-Zellen zeichnen sich insbesondere durch einen besonders flächigen Aufbau aus und lassen sich einen gehäusevorrichtungsseitig gegebenen Aufnahmeraum optimal ausnutzend in einer entsprechenden Gehäusevorrichtung anordnen. Jeweilige Pouch-Zellen können in rahmenartigen Haltestrukturen gehaltert sein, was vorteilhaft im Hinblick auf deren Anordenbarkeit in der Gehäusevorrichtung sein kann.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug umfasst wenigstens einen wie beschriebenen Energiespeicher. Der Energiespeicher dient der elektrischen Versorgung kraftfahrzeugseitiger elektrischer Verbraucher, worunter insbesondere auch kraftfahrzeugseitige Antriebsaggregate oder Teile dieser bildende elektrische Maschinen zu verstehen sind.
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Der wenigstens eine Energiespeicher oder wenigstens ein Energiespeicher kann z. B. unterhalb des Fahrer- und/oder Beifahrersitzes angeordnet sein. In diesem Fall kann der Energiespeicher sich mit einer Längsachse parallel zur Längs(mittel)achse des Kraftfahrzeugs erstreckend angeordnet sein. Der bzw. ein Energiespeicher kann in diesem Fall insbesondere im Unterboden des Kraftfahrzeugs, d. h. in einer hierfür vorgesehenen Ausnehmung des Unterbodens, angeordnet sein. Alternativ oder ergänzend kann der wenigstens eine Energiespeicher oder wenigstens ein Energiespeicher im Bereich eines, insbesondere heckseitigen, Kofferraums angeordnet sein. In diesem Fall kann der Energiespeicher sich mit einer Längsachse quer zur Längs(mittel)achse des Kraftfahrzeugs erstreckend angeordnet sein.
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Sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit dem Energiespeicher gelten analog für das Kraftfahrzeug.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1–5 jeweils eine Prinzipdarstellung eines elektrischen Energiespeichers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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6 eine Prinzipdarstellung einer wannenartigen Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme einer Gehäusevorrichtung eines elektrischen Energiespeichers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die 1–5 zeigen jeweils Prinzipdarstellungen eines Energiespeichers 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Energiespeicher 1 ist in 1 in einer perspektivischen Darstellung, in 2 in einem in einem Kraftfahrzeug 2 verbauten Zustand in einer quergeschnittenen Darstellung, in 3 in einem in einem Kraftfahrzeug 2 verbauten Zustand in einer längsgeschnittenen Darstellung, in 4 in einer in einer Aufsicht gezeigten Teildarstellung und in 5 in einem weiteren Ausführungsbeispiel wiederum in einer perspektivischen Darstellung gezeigt.
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Der Energiespeicher 1 umfasst eine Anzahl an Energiespeicherzellen 3. Die Energiespeicherzellen 3 weisen eine rechteckige bzw. quaderförmige geometrische Gestalt bzw. Grundform auf. Bei entsprechenden Energiespeicherzellen 3 kann es sich sonach um so genannte Pouch-Zellen handeln. Jeweilige Energiespeicherzellen 3 können in rahmenartigen Haltestrukturen (nicht gezeigt) gehaltert sein.
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Die Energiespeicherzellen 3 sind mit ihren jeweiligen, deren jeweilige Grundform abbildenden Flächen innerhalb einer ein- oder mehrteiligen rahmenartigen Gehäusevorrichtung 4, d. h. in einem durch die Gehäusevorrichtung 4 begrenzten, eine Längsachse (x-Achse) und eine hierzu orthogonal verlaufende Querachse (y-Achse) aufweisenden quaderförmigen Aufnahmeraum 5 zur Aufnahme entsprechender Energiespeicherzellen 3, in paralleler Ausrichtung zueinander reihen- bzw. stapelartig angeordnet. Die Energiespeicherzellen 3 sind miteinander elektrisch verschaltet, woraus sich die elektrischen Eigenschaften des Energiespeichers 1 ergeben.
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Bei den elektrochemisch aktiven Bestandteilen jeweiliger Energiespeicherzellen 3 kann es sich um Lithiumverbindungen handeln; die Energiespeicherzellen 3 können insofern als Lithium-Ionen-Zellen bezeichnet bzw. erachtet werden.
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Anhand von 5 ist ersichtlich, dass der Energiespeicher 1 mehrere erste Stabilisierungselemente 6 umfasst, welche in bestimmter Anordnung zwischen den reihen- oder stapelartig angeordneten Energiespeicherzellen 3 angeordnet sind. Jeweilige Stabilisierungselemente 6 werden im Weiteren als erste Stabilisierungselemente bezeichnet. Die Anordnung jeweiliger erster Stabilisierungselemente 6 ist in dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel regelmäßig; entsprechend sind die Abstände zwischen jeweiligen ersten Stabilisierungselementen 6 regelmäßig.
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Jeweilige erste Stabilisierungselemente 6 weisen eine plattenartige bzw. -förmige und somit flächige geometrische Gestalt auf. Die Grundform der ersten Stabilisierungselemente 6 ist rechteckig; Jeweilige erste Stabilisierungselemente 6 und jeweilige Energiespeicherzellen 3 weisen daher (im Wesentlichen) eine gleiche Grundform auf.
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Die ersten Stabilisierungselemente 6 weisen im Vergleich zu den Energiespeicherzellen 3 bessere mechanischen Eigenschaften und somit eine höhere mechanische Stabilität auf. Dies bedingt sich dadurch, dass die ersten Stabilisierungselemente 6 aus einem mechanisch hoch beanspruchbaren Material, d. h. einem Metall, z. B. Aluminium, gebildet sind. Denkbar wäre es auch, die ersten Stabilisierungselemente 6 aus mechanisch hoch beanspruchbaren Kunststoffen, insbesondere aus mit geeigneten Verstärkungsfasern, z. B. Glasfasern, gefüllte thermo- oder duroplastische Kunststoffe, oder Faserverbundmaterialien, insbesondere aus Glas-, Kohle-, oder Aramidfasern gebildeten Fasergelegen in einer thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffmatrix, auszubilden.
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Wenngleich in den 1 nicht gezeigt, können die ersten Stabilisierungselemente 6 zudem, insbesondere rippenartige, Versteifungsstrukturen zur Erhöhung der mechanischen Steifigkeit aufweisen. Bei entsprechenden Versteifungsstrukturen kann es sich z. B. um Ausnehmungen und/oder Verrippungen, allgemein um die mechanische Steifigkeit erhöhende konstruktive Gestaltungen jeweiliger erster Stabilisierungselemente 6, handeln.
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Durch die beschriebene Anordnung der ersten Stabilisierungselemente 6 ist die mechanische Stabilität des Energiespeichers 1 gegenüber einwirkenden mechanischen Belastungen bzw. Kräften, wie sie bei in einem Kraftfahrzeug 2 verbauten Zustand des Energiespeichers 1 im Falle einer, insbesondere seitlichen, Kollision des Kraftfahrzeugs 2 auftreten. Die dem Energiespeicher 1 zugehörigen Energiespeicherzellen 3 sind sonach gut vor Beschädigungen durch auf den Energiespeicher 1 einwirkende mechanische Belastungen bzw. Kräfte geschützt.
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Die ersten Stabilisierungselemente 6 bilden wenigstens einen mechanischen Lastpfad durch den Energiespeicher 1, so dass auf den Energiespeicher 1 wirkende mechanische Belastungen bzw. Kräfte gezielt durch den Energiespeicher 1 geleitet werden können. Die Energiespeicherzellen 3 werden bei auf den Energiespeicher 1 wirkenden mechanischen Belastungen bzw. Kräften somit kaum bzw. erheblich weniger beansprucht. Die mechanischen Lastpfade ergeben sich durch die konkrete Anordnung und Ausrichtung der ersten Stabilisierungselemente 6 relativ zu den Energiespeicherzellen 3. Die mechanischen Lastpfade dienen insbesondere, jedoch nicht zwingend ausschließlich, zur Aufnahme horizontal wirkender Kräfte und können insofern als horizontale mechanische Lastpfade bezeichnet bzw. erachtet werden.
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Daraus, dass die ersten Stabilisierungselemente 6 sich in bzw. parallel zu der Querachse des Aufnahmeraums 5 der Gehäusevorrichtung 4 erstreckend angeordnet sind, ergibt sich, dass die ersten Stabilisierungselemente 6 insbesondere zur Aufnahme von in bzw. parallel zur Querachse und somit in Querrichtung wirkenden mechanischen Belastungen bzw. Kräften, wie sie z. B. bei einer seitlichen Kollision eines mit dem Energiespeicher 1 ausgestatteten Kraftfahrzeugs 2 auftreten können, dienen.
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Wie sich aus 4 ergibt, ragen die ersten Stabilisierungselemente 6 in Querrichtung (vgl. y-Achse) über die Energiespeicherzellen 3 um ein gewisses Maß hinaus, so dass ein Deformationsraum 7 zwischen den in Querrichtung freiliegenden Enden der Energiespeicherzellen 3 und einem an die Gehäusevorrichtung angrenzenden Fahrzeugkarosseriebauteil 8, wie z. B. einem Schweller, ausbildbar bzw. im in einem Kraftfahrzeug 2 verbauten Zustand des Energiespeichers 1 ausgebildet ist.
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Entsprechend kann sich ein Fahrzeugkarosseriebauteil 8 bei auf dieses, z. B. im Falle einer seitlichen Kollision des Kraftfahrzeugs, wirkenden Kräften (vgl. 4, Pfeil F) im Bereich unmittelbar an jeweiligen ersten Stabilisierungselementen 6 anliegender Abschnitten an jeweiligen ersten Stabilisierungselementen 6 abstützen, so dass die auf das Fahrzeugkarosseriebauteil 8 wirkenden Kräfte in die ersten Stabilisierungselemente 6 eingeleitet und über die ersten Stabilisierungselemente 6 durch den Energiespeicher 1 geleitet werden. Im Bereich nicht unmittelbar an jeweiligen ersten Stabilisierungselementen 6 anliegenden Abschnitten kann das Fahrzeugkarosseriebauteil 8 in entsprechende Deformationsräume 7 verformt, z. B. verbogen, werden, wobei die wirkenden Kräfte zumindest zum Teil als Verformungsarbeit absorbiert werden.
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Anhand des in 5 gezeigten Ausführungsbeispiels ist ersichtlich, dass an den Längsseiten der Gehäusevorrichtung 4 sich in Längsrichtung der Gehäusevorrichtung 4 entlang deren Längsseiten erstreckende weitere Stabilisierungselemente 9 angeordnet sein können. Entsprechende weitere Stabilisierungselemente 9 werden im Weiteren als zweite Stabilisierungselemente bezeichnet.
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Die zweiten Stabilisierungselemente 9 erstrecken sich quer zu den ersten Stabilisierungselementen 6 und umgekehrt. Die zweiten Stabilisierungselemente 9 sind über geeignete Befestigungsarten, wie z. B. Kleben-, Klipsen Schrauben, etc., an der Gehäusevorrichtung 4 befestigt. Über entsprechende zweite Stabilisierungselemente 9 kann die mechanische Stabilität des Energiespeichers 1 bzw. der Schutz entsprechender Energiespeicherzellen 3 gegenüber mechanischen Belastungen bzw. Kräften weiter erhöht werden. Dies gilt im in einem Kraftfahrzeug 2 verbauten Zustand des Energiespeichers 1 insbesondere für seitliche Kollisionen des Kraftfahrzeugs 2.
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Auch die zweiten Stabilisierungselemente 9 können im Vergleich zu den Energiespeicherzellen 3 bessere mechanischen Eigenschaften und somit eine höhere mechanische Stabilität aufweisen. Mithin können entsprechende zweite Stabilisierungselemente 9 ebenso aus einem mechanisch hoch beanspruchbaren Material, d. h. z. B. aus einem Metall, wie Aluminium, ausgebildet sein.
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Gleichermaßen können auch die zweiten Stabilisierungselemente 9 ebenfalls, insbesondere rippenartige, Versteifungsstrukturen 13 zur Erhöhung der mechanischen Steifigkeit aufweisen (vgl. 5).
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Denkbar ist es auch, dass die zweiten Stabilisierungselemente 9 aus Energie absorbierenden Materialien bzw. aus Energie absorbierenden Strukturen gebildet sind bzw. solche umfassen. Derart können auf die zweiten Stabilisierungselemente 9 wirkende mechanische Belastungen bzw. Kräfte von den zweiten Stabilisierungselementen 9 als Verformungsarbeit zumindest zum Teil absorbiert werden.
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In Hinblick auf die mit Bezug auf 5 erläuterte Möglichkeit, wonach jeweilige erste Stabilisierungselemente 6 in Querrichtung um ein gewisses Maß über die Energiespeicherzellen 3 hinausragen, können entsprechende Deformationsräume 7 auch zwischen den in Querrichtung freiliegenden Enden der Energiespeicherzellen 3 und jeweiligen zweiten Stabilisierungselementen 9 ausgebildet sein. Ein zweites Stabilisierungselement 9 kann sich bei auf dieses, z. B. im Falle einer seitlichen Kollision des Kraftfahrzeugs 2, wirkenden Kräften im Bereich von unmittelbar an jeweiligen sich quer hierzu erstreckenden ersten Stabilisierungselementen 6 anliegenden Abschnitten an jeweiligen ersten Stabilisierungselementen 6 abstützen, so dass die auf die zweiten Stabilisierungselemente 9 wirkenden Kräfte in die ersten Stabilisierungselemente 6 eingeleitet und über die ersten Stabilisierungselemente 6 durch den Energiespeicher 1 geleitet werden. Im Bereich nicht unmittelbar an jeweiligen ersten Stabilisierungselementen 6 anliegenden Abschnitten kann das zweite Stabilisierungselement 9 in entsprechende Deformationsräume 7 verformt, z. B. verbogen, werden, wobei die wirkenden Kräfte zumindest zum Teil als Verformungsarbeit absorbiert werden.
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Sofern entsprechende zweite Stabilisierungselemente 9 vorhanden sind, kann die Befestigung des Energiespeichers 1 an einem Fahrzeugkarosseriebauteil 8 über die zweiten Stabilisierungselemente 9 erfolgen. Die zweiten Stabilisierungselemente 9 weisen hierfür Befestigungsabschnitte zur Befestigung an einem Fahrzeugkarosseriebauteil 8 auf. Sofern entsprechende zweite Stabilisierungselemente 9 nicht vorhanden sind, erfolgt die Befestigung des Energiespeichers 1 an einem Fahrzeugkarosseriebauteil 8 über entsprechende Befestigungsabschnitte 10 an den ersten Stabilisierungselementen 6 (vgl. insbesondere 2).
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Die Gehäusevorrichtung 4 kann in einem hierfür vorgesehenen Aufnahmeraum einer wannenartigen Aufnahmevorrichtung 11 zur Aufnahme der Gehäusevorrichtung 4 angeordnet sein (vgl. 2, 3). Die Unterseite einer solchen wannenartigen Aufnahmevorrichtung 11 ist in 6 gezeigt. Die wannenartige Aufnahmevorrichtung 11 dient insbesondere dazu, die Gehäusevorrichtung 4 bzw. die darin angeordneten Energiespeicherzellen 3 vor im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 2 auftretenden mechanischen wie auch klimatischen Belastungen zu schützen. Die wannenartige Aufnahmevorrichtung 11 ist über geeignete Befestigungsabschnitte, z. B. in Form von von Befestigungsschrauben 12 durchsetzbaren Bohrungen (nicht gezeigt), an der Fahrzeugkarosserie, d. h. in den in den 2, 3 gezeigten Ausführungsbeispielen im Bereich des Unterbodens des Kraftfahrzeugs 2, befestigt. Hierdurch ist gleichermaßen eine Befestigung des Energiespeichers 1 an der Fahrzeugkarosserie realisiert.
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Wie sich insbesondere aus 6 ergibt, weist die wannenartige Aufnahmevorrichtung 11 eine profil- oder strebenartige Verstärkungsstruktur 12 auf. Im ordnungsgemäß in der wannenartigen Aufnahmevorrichtung 11 angeordneten Zustand der Gehäusevorrichtung 4 sind die ersten Stabilisierungselemente 6 unter Ausbildung eines vertikalen mechanischen Lastpfades oberhalb der die profil- oder strebenartige Verstärkungsstruktur 12 bildenden Profile angeordnet (vgl. 3). Durch die vertikal fluchtende Anordnung der die profil- oder strebenartige Verstärkungsstruktur 12 bildenden Profile und der ersten Stabilisierungselemente 6 ist lokal eine Einleitung von vertikal wirkenden Kräften, wie sie z. B. beim Überfahren eines Gegenstands auftreten können, über die Verstärkungsstruktur 12 in die ersten Stabilisierungselemente 6 möglich. Die lokal in die ersten Stabilisierungselemente 6 eingeleiteten Kräfte werden über diese in vertikaler Richtung durch den Energiespeicher 1 geleitet. Derart sind vertikale mechanische Lastpfade gebildet.
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Anhand der 2, 3 ist zu erkennen, dass der Energiespeicher 1 unterhalb des Fahrer- und/oder Beifahrersitzes, allgemein unterhalb der Vordersitze 13, angeordnet sein kann. Selbstverständlich ist prinzipiell auch eine Anordnung des Energiespeichers 1 andernorts, d. h. z. B. im Bereich eines Kofferraums, möglich.
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Im Zusammenhang mit 1 ist anzumerken, dass der Energiespeicher 1 oberseitig mit einer nicht näher bezeichneten Abdeckung, in welche von einem Temperiermedium durchströmbare Temperierungskanäle integriert sind, abgedeckt sein kann.
