DE102017200479A1 - MODULAR ENERGY STORAGE DEVICE, MANUFACTURING METHOD AND VEHICLE - Google Patents

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Christoph Eisch
Thomas Wolff
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    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2306/00—Other features of vehicle sub-units
    • B60Y2306/01—Reducing damages in case of crash, e.g. by improving battery protection

Abstract

Die Erfindung betrifft eine modulare Energiespeichvorrichtung, insbesondere Kraftfahrzeugbatterie, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Energiespeichervorrichtung sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Energiespeichereinrichtung. Zumindest zwei separate, insbesondere gleichartige, Energiespeichermodule sind entlang einer Längsrichtung nebeneinander gestapelt, sodass die jeweils benachbarten Energiespeichermodule miteinander über an jedem der Energiespeichermodule vorgesehene Kopplungselemente elektrisch miteinander verbunden sind. Dabei weist jedes der Energiespeichermodule ein als Hohlkörper ausgebildetes Modulgehäuse zur Aufnahme von einer oder mehreren Energiespeicherzellen auf, das zugleich als Crash-Stütze bezüglich von quer zur Längsrichtung auftretenden, mechanischen Einwirkungen ausgebildet ist.The invention relates to a modular energy storage device, in particular motor vehicle battery, a method for producing such an energy storage device and a vehicle having such an energy storage device. At least two separate, in particular similar, energy storage modules are stacked next to one another along a longitudinal direction, so that the respectively adjacent energy storage modules are electrically connected to one another via coupling elements provided on each of the energy storage modules. In this case, each of the energy storage modules has a housing designed as a hollow body for receiving one or more energy storage cells, which is also designed as a crash support with respect to transversely to the longitudinal direction occurring mechanical effects.

Description

Die Erfindung betrifft eine modulare Energiespeichervorrichtung, insbesondere eine Kraftfahrzeugbatterie, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen modularen Energiespeichervorrichtung sowie ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer solchen modularen Energiespeichervorrichtung.The invention relates to a modular energy storage device, in particular a motor vehicle battery, a method for producing such a modular energy storage device and a vehicle, in particular a motor vehicle, with such a modular energy storage device.

Grundsätzlich wird durch die Vorgabe von Fahrzeugdimensionen bei der Entwicklung eines Fahrzeugs der zur Verfügung stehende Bauraum begrenzt. Strukturelle Komponenten des Fahrzeugchassis und/oder der Fahrzeugkarosserie, welche eine Stabilisierung des Fahrzeugs, insbesondere bei einem Aufprall, etwa bei einem Unfall, gewährleisten, nehmen dabei einen Teil dieses Bauraums ein. Der restliche Teil des Bauraums, in welchem weitere Fahrzeugkomponenten, etwa der Motor, Steuergeräte und/oder Zu- bzw. Ableitungen, anzuordnen sind, ist daher in der Regel beschränkt und von unregelmäßiger Form. Dabei weisen unterschiedliche Fahrzeugmodelle auch unterschiedlich dimensionierten, insbesondere verschieden geformten, Bauraum auf.Basically, the specification of vehicle dimensions in the development of a vehicle limits the available installation space. Structural components of the vehicle chassis and / or the vehicle body, which ensure stabilization of the vehicle, in particular in the event of an impact, for example in the event of an accident, occupy part of this installation space. The remaining part of the installation space, in which further vehicle components, such as the engine, control units and / or supply and discharge lines, are to be arranged, is therefore generally limited and of irregular shape. Different vehicle models also have differently dimensioned, in particular differently shaped, installation space.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Speicherung von Energie in Fahrzeugen, insbesondere für Elektromotoren von Kraftfahrzeugen, zu verbessern, insbesondere flexibler zu gestalten.It is an object of the invention to improve the storage of energy in vehicles, in particular for electric motors of motor vehicles, in particular to make them more flexible.

Diese Aufgabe wird von der modularen Energiespeichervorrichtung, insbesondere Kraftfahrzeugbatterie, einem Verfahren zur Herstellung einer solchen modularen Energiespeichervorrichtung sowie einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer solchen modularen Energiespeichervorrichtung gemäß der unabhängigen Ansprüche gelöst.This object is achieved by the modular energy storage device, in particular motor vehicle battery, a method for producing such a modular energy storage device and a vehicle, in particular motor vehicle, with such a modular energy storage device according to the independent claims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine modulare Energiespeichvorrichtung, insbesondere Kraftfahrzeugbatterie, welche zumindest zwei separate, insbesondere gleichartige, Energiespeichermodule aufweist, die entlang einer Längsrichtung nebeneinander gestapelt sind, sodass die jeweils benachbarten Energiespeichermodule miteinander über an jedem der Energiespeichermodule vorgesehene Kopplungselemente elektrisch miteinander verbunden sind. Dabei weist jedes der Energiespeichermodule ein als Hohlkörper ausgebildetes Modulgehäuse zur Aufnahme von einer oder mehreren Energiespeicherzellen auf, das zugleich als Crash-Stütze bezüglich von quer zur Längsrichtung auftretenden, mechanischen Einwirkungen ausgebildet ist.A first aspect of the invention relates to a modular energy storage device, in particular motor vehicle battery, which has at least two separate, in particular similar, energy storage modules which are stacked next to each other along a longitudinal direction, so that the respective adjacent energy storage modules are electrically connected to each other via provided on each of the energy storage modules coupling elements. In this case, each of the energy storage modules has a housing designed as a hollow body for receiving one or more energy storage cells, which is also designed as a crash support with respect to transversely to the longitudinal direction occurring mechanical effects.

Die Kopplung von mehr als einem Energiespeichermodul zum Aufbau einer Energiespeichervorrichtung erlaubt die Anpassung der Energiespeicherkapazität an eine benötigte Leistung. Zudem kann die Größe, etwa die Länge entlang der Längsrichtung, der modularen Energiespeichervorrichtung an den zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst werden. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, die Energiespeichervorrichtung mit einer hohen Kapazität auch in verschieden geformten Bauräumen, etwa in unterschiedlichen Fahrzeugmodellen oder -serien, anzuordnen.The coupling of more than one energy storage module to build an energy storage device allows the adaptation of the energy storage capacity to a required power. In addition, the size, such as the length along the longitudinal direction, the modular energy storage device can be adapted to the available space. As a result, it is advantageously possible to arrange the energy storage device with a high capacity in differently shaped installation spaces, for example in different vehicle models or series.

Dadurch, dass das Modulgehäuse eingerichtet ist, bezüglich quer zur Längsrichtung auftretenden, mechanischen Einwirkungen als Crash-Stütze zu wirken, ist die modulare Energiespeichervorrichtung besonders robust gegenüber bei einem Aufprall, insbesondere einem Unfall, auftretenden Belastungen. Vorzugsweise sind die Modulgehäuse dazu eingerichtet, die bei einem Aufprall, insbesondere bei einem Unfall, auf das die modulare Energiespeichervorrichtung tragende Fahrzeug und/oder die modulare Energiespeichervorrichtung einwirkenden mechanischen Belastungen, insbesondere Kräfte bzw. Drücke, gegenüber dem Fahrzeug abzustützen und damit die Energiespeicherzellen und/oder Insassen des Fahrzeugs vorteilhaft zu schützen.Due to the fact that the module housing is set up to act as a crash support with respect to mechanical influences occurring transversely to the longitudinal direction, the modular energy storage device is particularly robust against loads occurring in the event of an impact, in particular an accident. Preferably, the module housings are adapted to support the mechanical loads, in particular forces or pressures, which act upon the vehicle during an impact, in particular in the event of an accident, on the vehicle carrying the modular energy storage device and / or the modular energy storage device, and thus the energy storage cells and / or or to protect occupants of the vehicle advantageous.

Insbesondere kann die modulare Energiespeichervorrichtung bzw. können die Modulgehäuse der Energiespeichermodule eingerichtet oder ausgebildet sein, zumindest einen Teil von strukturellen Komponenten eines Fahrzeugchassis und/oder einer Fahrzeugkarosserie, welche quer zur Längsachse des Fahrzeugs, insbesondere bei einem Pfahlcrash, einwirkende Belastungen abstützen, zu ersetzen bzw. deren Funktion zu übernehmen. Dadurch kann der im Fahrzeug vorhandene Bauraum weiter erhöht und/oder effizienter ausgenutzt werden.In particular, the modular energy storage device or the module housings of the energy storage modules can be set up or designed to replace or at least part of structural components of a vehicle chassis and / or a vehicle body, which bear loads acting transversely to the longitudinal axis of the vehicle, in particular in a pile crash to take over their function. As a result, the space available in the vehicle can be further increased and / or utilized more efficiently.

In einer bevorzugten Ausführung sind die Modulgehäuse quaderförmig ausgebildet. Vorzugsweise ergibt sich durch Kopplung der zumindest zwei Modulgehäuse eine flache und längliche Energiespeichervorrichtung, welche einfach und platzsparend in einem Fahrzeugboden, etwa im Fahrzeugchassis, insbesondere entlang der Längsachse des Fahrzeugs, verbaut werden kann, wodurch ein vorteilhaftes Tiefliegen eines Fahrzeugschwerpunkts gewährleistet, zumindest aber unterstützt werden kann.In a preferred embodiment, the module housing are formed cuboid. Preferably, by coupling the at least two module housing, a flat and elongated energy storage device, which can be installed easily and space-saving in a vehicle floor, such as in the vehicle chassis, in particular along the longitudinal axis of the vehicle, whereby a favorable low-flying of a vehicle center of gravity ensured, but at least supported can.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung sind die Modulgehäuse, insbesondere bei in einem Fahrzeugboden verbauten Energiespeichermodulen, zumindest auf einer dem Fahrzeugboden bzw. der Straßenoberfläche zugewandten Seite, perforationsbeständig ausgebildet. Insbesondere weisen die Modulgehäuse eine Schicht aus einem zumindest teilweise perforationsbeständigen Material, etwa Aramide Polyamide, insbesondere Kevlar, Nomex, Teijinconex, Twaron oder Technora, auf. Dadurch kann das Risiko einer Beschädigung der modularen Energiespeichervorrichtung und/oder des Fahrzeugbodens, etwa bei einem Aufsetzen des Fahrzeugs oder bei Einschlag von bei der Fahrt aufgewirbelten Steinen, deutlich verringert werden. Insbesondere lässt sich somit auch die Betriebssicherheit der modularen Energiespeichervorrichtung und/oder der Insassen des Fahrzeugs erhöhen.In a further preferred embodiment, the module housings, in particular in the case of energy storage modules installed in a vehicle floor, have a perforation-resistant design, at least on a side facing the vehicle floor or the road surface. In particular, the module housings have a layer of an at least partially perforation-resistant material, for example aramide polyamides, in particular Kevlar, Nomex, Teijinconex, Twaron or Technora. This may increase the risk of damage to the modular energy storage device and / or the vehicle floor, such as when the vehicle is placed on or at the impact of stones whirled up when driving, be significantly reduced. In particular, the reliability of the modular energy storage device and / or the occupants of the vehicle can thus also be increased.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die modulare Energiespeichervorrichtung des Weiteren ein Versorgungsmodul zur Steuerung der Energiespeicherzellen aneinander gekoppelter Energiespeichermodule mit einem Kopplungselement zur elektrischen Verbindung des Versorgungsmoduls mit einem ersten der entlang der Längsrichtung nebeneinander gestapelten Energiespeichermodule auf, wobei das Versorgungsmodul eingerichtet ist, in einem ersten Betriebsmodus den Energiespeicherzellen aneinander gekoppelter Energiespeichermodule elektrischen Strom zur Verfügung zu stellen und in einem zweiten Betriebsmodus elektrischen Strom aus den Energiespeicherzellen abzuführen. Vorzugsweise ist das Versorgungsmodul zudem dazu eingerichtet, eine, insbesondere elektrische, Verbindung mit einem die Energiespeichervorrichtung tragenden Fahrzeug herzustellen und die Energiespeicherzellen anhand von Steuerungsbefehlen, welche von dem Fahrzeug empfangen werden, zu Steuern.In a further preferred embodiment, the modular energy storage device furthermore has a supply module for controlling the energy storage cells of mutually coupled energy storage modules with a coupling element for electrically connecting the supply module to a first of the energy storage modules stacked alongside each other along the longitudinal direction, wherein the supply module is set up in a first operating mode To provide the power storage cells coupled to each other energy storage modules electrical power and remove electrical power from the energy storage cells in a second mode of operation. Preferably, the supply module is further configured to establish a, in particular electrical, connection with a vehicle carrying the energy storage device and to control the energy storage cells on the basis of control commands received from the vehicle.

Wird, etwa von einer in einem Generatormodus laufenden elektrischen Maschine, elektrischer Strom zur Verfügung gestellt, kann das Versorgungsmodul den Strom in dem ersten Betriebsmodus in der Weise an die Energiespeicherzellen verteilen, dass die Energiespeicherzellen insbesondere gleichmäßig geladen werden.If electrical current is made available, for example by an electric machine running in a generator mode, the supply module can distribute the current in the first operating mode to the energy storage cells in such a way that the energy storage cells in particular are charged uniformly.

Wird, etwa von einer in einem Lastmodus laufenden elektrischen Maschine, elektrischer Strom benötigt, kann das Versorgungsmodul den Strom in dem zweiten Betriebsmodus in der Weise von den Energiespeicherzellen abzuführen, dass die Energiespeicherzellen insbesondere gleichmäßig entladen werden.If, for example, an electric machine running in a load mode requires electrical current, the supply module can dissipate the current in the second operating mode from the energy storage cells in such a way that the energy storage cells are in particular uniformly discharged.

Insgesamt kann die Kopplung des Energiespeichermoduls an ein erstes Energiespeichermodul eine schonende, flexible und zuverlässige Nutzung der Energiespeicherzellen ermöglichen.Overall, the coupling of the energy storage module to a first energy storage module can enable a gentle, flexible and reliable use of the energy storage cells.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung weisen die Energiespeichermodule jeweils einen Kühlmediumkanal auf, der so konfiguriert ist, dass bei der Verbindung der Energiespeichermodule mittels der Kopplungselemente die Kühlmediumkanäle der einzelnen Energiespeichermodule zu einer durchgängigen Kühlmediumleitung verbunden werden. Vorzugsweise ist das Versorgungsmodulmodul des Weiteren dazu eingerichtet, zur Temperierung der Energiespeichermodule die Kühlmediumleitung mit einem fluiden Kühlmedium zu versorgen. Bevorzugt ist das Versorgungsmodul auch an einen Kühlmediumkreislauf eines die Energiespeichervorrichtung tragenden Fahrzeugs anschließbar ausgebildet. Vorzugsweise ist das Energiespeichermodul zudem dazu eingerichtet, den Fluss des Kühlmediums durch die Kühlmediumleitung zu steuern, und insbesondere an die von der Energiespeichervorrichtung im ersten Betriebsmodus aufgenommene elektrische Leistung und/oder an die von der Energiespeichervorrichtung im zweiten Betriebsmodus abgegebene elektrische Leistung anzupassen.In a further preferred embodiment, the energy storage modules each have a cooling medium channel, which is configured such that in the connection of the energy storage modules by means of the coupling elements, the cooling medium channels of the individual energy storage modules are connected to a continuous cooling medium line. Preferably, the supply module is further configured to supply the cooling medium line with a fluid cooling medium for temperature control of the energy storage modules. The supply module is preferably also connectable to a cooling medium circuit of a vehicle carrying the energy storage device. Preferably, the energy storage module is additionally configured to control the flow of the cooling medium through the cooling medium line, and in particular to adapt it to the electrical power absorbed by the energy storage device in the first operating mode and / or to the electrical power delivered by the energy storage device in the second operating mode.

Dadurch, dass das Versorgungsmodul bevorzugt sowohl das Laden bzw. Entladen der Energiespeicherzellen als auch die Versorgung der Energiespeicherzellen mit dem Kühlmedium steuert, kann die Temperierung der modularen Energiespeichervorrichtung besonders gezielt gesteuert und entsprechend besonders effizient durchgeführt werden.The fact that the supply module preferably controls both the charging and discharging of the energy storage cells and the supply of the energy storage cells with the cooling medium, the temperature of the modular energy storage device can be controlled in a particularly targeted and carried out particularly efficient.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung weisen die Kopplungselemente zumindest derjenigen der Energiespeichermodule, die zwischen zwei benachbarten der Energiespeicher- und Versorgungsmodulen angeordnet sind, jeweils einen Vorsprung und/oder eine Ausnehmung auf, die jeweils auf zwei einander im Wesentlichen gegenüberliegenden, im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung ausgerichteten Querseiten des Modulgehäuses des jeweiligen Energiespeichermoduls in der Weise angeordnet sind, dass bei der Nebeneinanderstapelung der Energiespeichermodule und/oder des Versorgungsmoduls entlang der Längsrichtung jeweils ein Vorsprung eines Moduls in jeweils eine Ausnehmung eines benachbarten Moduls eingreift. Dadurch wird insbesondere eine korrekte Kopplung der Energiespeichermodule, etwa durch Vermeiden einer falschen Polung der elektrischen Verbindung zwischen zwei nebeneinander angeordneten Energiespeichermodulen, gewährleistet. Insbesondere wird zudem eine regelmäßige Anordnung der nebeneinander gestapelten Energiespeichermodule gewährleistet, indem sichergestellt wird, dass die Modulgehäuse miteinander und/oder dem Versorgungsmodul, insbesondere die parallel zur Längsrichtung verlaufenden Kanten der Modulgehäuse und oder des Versorgungsmoduls, fluchten.In a further preferred embodiment, the coupling elements of at least those of the energy storage modules, which are arranged between two adjacent energy storage and supply modules, each have a projection and / or a recess, each on two substantially opposite, substantially aligned perpendicular to the longitudinal direction Transverse sides of the module housing of the respective energy storage module are arranged in such a way that when juxtaposing the energy storage modules and / or the supply module along the longitudinal direction in each case a projection of a module engages in a respective recess of an adjacent module. This ensures, in particular, correct coupling of the energy storage modules, for example by avoiding incorrect polarity of the electrical connection between two juxtaposed energy storage modules. In particular, in addition, a regular arrangement of the juxtaposed energy storage modules is ensured by ensuring that the module housing with each other and / or the supply module, in particular the parallel to the longitudinal direction edges of the module housing and or the power supply module, aligned.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung weisen die Kopplungselemente einen mechanischen, insbesondere aus dem Stand der Technik bekannten, Verbindungsmechanismus, etwa einen Clip-Mechanismus, auf, mittels dem jeweils ein Vorsprung eines Moduls in jeweils einer Ausnehmung eines benachbarten Moduls mechanisch fixiert werden kann. Dadurch kann eine erhöhte Stabilität der elektrischen Verbindungen zwischen den Energiespeichermodulen und/oder des Versorgungsmoduls gewährleistet werden.In a further preferred embodiment, the coupling elements have a mechanical, in particular known from the prior art, connection mechanism, such as a clip mechanism, by means of each of which a projection of a module in each case a recess of an adjacent module can be mechanically fixed. As a result, increased stability of the electrical connections between the energy storage modules and / or the supply module can be ensured.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die modulare Energiespeichervorrichtung des Weiteren eine entlang der Längsrichtung verlaufende Fixierungseinrichtung auf, welche eingerichtet ist, die entlang der Längsrichtung nebeneinander gestapelten Energiespeichermodule und/oder das Versorgungsmodul in dem Stapel mechanisch zu fixieren. Vorzugsweise weist die Fixierungseinrichtung dabei eine Form auf, welche der zu fixierenden modularen Energiespeichervorrichtung, insbesondere den nebeneinander gestapelten Modulen, angepasst ist. Die Fixierungseinrichtung kann etwa in Längsrichtung die gleiche Länge aufweisen wie die nebeneinander gestapelten Module. Bevorzugt ist die Fixierungseinrichtung zudem dazu eingerichtet, die nebeneinander gestapelten Module zumindest teilweise zu umgreifen. Dadurch kann die Fixierung besonders einfach und zuverlässig ausgeführt werden, indem die nebeneinander gestapelten Module in die Fixierung eingepasst werden. In a further preferred embodiment, the modular energy storage device furthermore has a fixing device extending along the longitudinal direction, which is set up to mechanically fix the energy storage modules stacked next to each other along the longitudinal direction and / or the supply module in the stack. In this case, the fixing device preferably has a shape which is adapted to the modular energy storage device to be fixed, in particular the modules stacked next to one another. The fixing device may have approximately the same length as the modules stacked next to each other in the longitudinal direction. Preferably, the fixing device is also adapted to at least partially surround the modules stacked next to each other. As a result, the fixation can be carried out particularly simply and reliably by fitting the modules stacked next to one another into the fixation.

Die Fixierungseinrichtung ist insbesondere dazu eingerichtet, auf die Fixierungseinrichtung quer zur Längsrichtung einwirkende mechanischen Belastungen, insbesondere Kräfte, die bei einem Aufprall, insbesondere bei einem Unfall, auftreten, auf die Modulgehäuse der Energiespeichermodule zu verteilen, wodurch die Belastung eines einzelnen Gehäuses vorteilhaft reduziert werden kann. Dabei kann die Fixierungseinrichtung als, insbesondere starrer, Stahlträger ausgebildet sein.The fixing device is in particular adapted to distribute to the fixing device transversely to the longitudinal direction acting mechanical loads, in particular forces that occur in an impact, especially in an accident on the module housing of the energy storage modules, whereby the burden of a single housing can be advantageously reduced , In this case, the fixing device can be designed as, in particular rigid, steel beams.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die Fixierungseinrichtung zwei Fixierungsschienen auf, welche an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der entlang der Längsrichtung nebeneinander gestapelten Module der Energiespeichervorrichtung angeordnet sind. Dadurch kann die Steifigkeit entlang der Längsrichtung der gekoppelten Module vorteilhaft erhöht werden, indem die Bildung von Spalten zwischen den einzelnen Modulen bei einer Biegung der nebeneinander gestapelten Module quer zur Längsachse verhindert wird. Vorzugsweise sind die zwei Fixierungsschienen jeweils als Stahlträger ausgebildet.In a further preferred embodiment, the fixing device has two fixing rails, which are arranged on two opposite sides of the modules of the energy storage device stacked next to one another along the longitudinal direction. As a result, the stiffness along the longitudinal direction of the coupled modules can advantageously be increased by preventing the formation of gaps between the individual modules when the modules stacked next to one another are bent transversely to the longitudinal axis. Preferably, the two fixing rails are each formed as a steel beam.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung verschließt die Fixierungseinrichtung die Modulgehäuse der Energiespeichermodule spritzwasser- und/oder staubdicht. Insbesondere kann die Fixierungseinrichtung dazu ausgebildet sein, die als Hohlkörper ausgebildeten Modulgehäuse zu versiegeln. Vorzugsweise wirkt die Fixierungseinrichtung dabei als Deckel der Modulgehäuse. Dadurch kann ein Schutz der in den Modulgehäusen angeordneten Energiespeicherzellen gegenüber schädigenden Umwelteinflüssen sichergestellt werden, ohne dass dafür weitere Komponenten notwendig wären. Dadurch kann weiterer Bauraum eingespart werden.In a further preferred embodiment, the fixing device closes the module housing of the energy storage modules splash-water and / or dustproof. In particular, the fixing device may be designed to seal the module housing designed as a hollow body. Preferably, the fixing device acts as a cover of the module housing. As a result, protection of the energy storage cells arranged in the module housings against damaging environmental influences can be ensured without the need for further components. As a result, further space can be saved.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung weisen die Modulgehäuse der Energiespeichermodule jeweils auf wenigstens einer ihrer Seiten eine gegenüber quer zur Längsrichtung auftretenden, mechanischen Einwirkungen stabilisierende Oberflächenstruktur auf. Vorzugsweise ist die stabilisierende Oberflächenstruktur dabei als Sicke und/oder Verdickung ausgebildet, welche die Steifigkeit des jeweiligen Gehäuses vorteilhaft erhöht. Dadurch können die Modulgehäuse quer zur Längsrichtung, insbesondere bei einem Aufprall, auftretende Belastungen zuverlässiger abstützen.In a further preferred embodiment, the module housings of the energy storage modules each have, on at least one of their sides, a surface structure which stabilizes against mechanical influences acting transversely to the longitudinal direction. Preferably, the stabilizing surface structure is formed as a bead and / or thickening, which advantageously increases the rigidity of the respective housing. This allows the module housing transverse to the longitudinal direction, especially in an impact, occurring loads reliably support.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer modularen Energiespeichervorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung, aufweisend die folgenden Schritte: Bereitstellen von zumindest zwei Energiespeicherzellen, zumindest zwei als Hohlkörper ausgebildeten Modulgehäusen und einer Versorgungseinheit; Einführen jeweils zumindest einer Energiespeicherzelle in jedes der Modulgehäuse; spritzwasser- und/oder staubdichtes Versiegeln jedes der Modulgehäuse; und Stapeln der Energiespeichermodule und des Versorgungsmoduls nebeneinander entlang einer Längsrichtung und elektrisches Verbinden der Energiespeichermodule und des Versorgungsmoduls entlang der Längsrichtung.A second aspect of the invention relates to a method for producing a modular energy storage device according to the first aspect of the invention, comprising the following steps: providing at least two energy storage cells, at least two module housings designed as hollow bodies and a supply unit; Inserting at least one energy storage cell into each of the module housings; splash-proof and / or dust-tight sealing of each module housing; and stacking the energy storage modules and the supply module side by side along a longitudinal direction and electrically connecting the energy storage modules and the supply module along the longitudinal direction.

In einer bevorzugten Ausführung sind zumindest zwei der als Hohlkörper ausgebildeten Modulgehäuse aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK), gefertigt. Dadurch kann das Gesamtgewicht der modularen Energiespeichervorrichtung vorteilhaft reduziert werden. Gleichzeitig weisen derart gefertigte Modulgehäuse eine hohe Steifigkeit auf, wodurch, insbesondere bei einem Aufprall, quer zur der Längsrichtung auf die Energiespeichermodule einwirkende mechanische Belastungen zuverlässiger abgestützt werden können. Vorzugsweise werden oder sind die Gehäuse mittels eines Strangziehverfahrens hergestellt.In a preferred embodiment, at least two of the module housing designed as a hollow body are made of fiber-reinforced plastic, in particular carbon fiber reinforced plastic (CFRP). Thereby, the total weight of the modular energy storage device can be advantageously reduced. At the same time, module housings produced in this way have a high degree of rigidity, as a result of which, in particular in the event of an impact, mechanical loads acting transversely to the longitudinal direction on the energy storage modules can be supported more reliably. Preferably, the housings are manufactured by means of a pultrusion process.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer modularen Energiespeichervorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung.A third aspect of the invention relates to a vehicle, in particular a motor vehicle, with a modular energy storage device according to the first aspect of the invention.

In einer bevorzugten Ausführung weist die modulare Energiespeichervorrichtung eine Fixierungseinrichtung auf, mittels der die modulare Energiespeichervorrichtung im Fahrzeugchassis so angeordnet und mechanisch fixiert ist, dass quer zur Längsrichtung der modularen Energiespeichereinrichtung auftretende, mechanische Einwirkungen auf die Fixierungseinrichtung auf zumindest zwei, bevorzugt auf sämtliche der Modulgehäuse zumindest teilweise übertragen werden. Dadurch kann sowohl die modulare Energiespeichereinrichtung als auch das Fahrzeug gegenüber, insbesondere bei einem Aufprall, etwa einem Unfall, quer zur Längsrichtung einwirkende Belastungen, etwa Kräften oder Drücken, steifer bzw. robuster gemacht werden. Somit kann die Betriebssicherheit der modularen Energiespeichervorrichtung und/oder den Insassen des Fahrzeugs weiter erhöht werden.In a preferred embodiment, the modular energy storage device has a fixing device, by means of which the modular energy storage device in the vehicle chassis is arranged and mechanically fixed, that transversely to the longitudinal direction of the modular energy storage device occurring, mechanical effects on the fixing device on at least two, preferably on all of the module housing at least be partially transferred. As a result, both the modular energy storage device and the Vehicle, in particular in an impact, such as an accident, transversely to the longitudinal direction acting loads, such as forces or pressures to be made stiffer or more robust. Thus, the reliability of the modular energy storage device and / or the occupants of the vehicle can be further increased.

Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten auch für den zweiten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung sowie umgekehrt.The features and advantages described in relation to the first aspect of the invention and its advantageous embodiment also apply to the second aspect of the invention and its advantageous embodiment and vice versa.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen wenigstens teilweise schematisch:

  • 1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen modularen Energiespeichervorrichtung in einer Explosionsansicht;
  • 2 ein Beispiel der Kopplung zweier Energiespeichermodule; und
  • 3 durch ein Fixierungselement fixierte Energiespeichermodule.
Other features, advantages and applications of the invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the figures. At least partially schematically show:
  • 1 an example of an inventive modular energy storage device in an exploded view;
  • 2 an example of the coupling of two energy storage modules; and
  • 3 fixed by a fixing element energy storage modules.

In 1 ist eine modulare Energiespeichervorrichtung 1 mit zwei Energiespeichermodulen 2, zehn Energiespeicherzellen 3 und einem Versorgungsmodul 4 dargestellt. Dabei ist insbesondere die Anzahl von Energiespeichermodulen 4 und Energiespeicherzellen 3 rein beispielhaft gewählt.In 1 is a modular energy storage device 1 with two energy storage modules 2 , ten energy storage cells 3 and a utility module 4 shown. In particular, the number of energy storage modules is 4 and energy storage cells 3 chosen purely by way of example.

Die zehn Energiespeicherzellen 3 sind zur Speicherung, insbesondere elektrischer, Energie eingerichtet und sind bzw. werden hier beispielhaft in zwei Stapeln je fünf Energiespeicherzellen 3 angeordnet. Jeweils einer dieser Stapel ist bzw. wird in jeweils eines der Modulgehäuse 5, welche als quaderförmige Hohlkörper ausgebildet sind und entsprechende Gehäuseöffnungen 5' aufweisen, eingeführt. The ten energy storage cells 3 are configured for storage, in particular electrical, energy and are or will be exemplified here in two stacks of five energy storage cells 3 arranged. In each case one of these stacks is or will in each case one of the module housing 5 , which are formed as cuboid hollow body and corresponding housing openings 5 ' have introduced.

Dadurch ist jeder Stapel von Energiespeicherzellen 3, insbesondere nach Verschließen des jeweiligen Modulgehäuses 5, vor äußeren Einwirkungen, insbesondere vor Stößen, Staub und/oder Feuchtigkeit, welche eine Energiespeicherzelle 3 beschädigen könnten, geschützt.This is every stack of energy storage cells 3 , in particular after closing the respective module housing 5 , from external influences, in particular from impacts, dust and / or moisture, which is an energy storage cell 3 could damage, protected.

Die Energiespeichermodule 2 sind bzw. werden in einer Längsrichtung 6, welche durch einen Pfeil angedeutet ist, hintereinander angeordnet, wobei senkrecht zur Längsrichtung 6 ausgerichtete Querseiten 7 der Modulgehäuse 5 und/oder des Versorgungsmoduls 4 einander gegenüberliegen. In dieser Anordnung sind bzw. werden die Energiespeichermodule 2 miteinander und/oder mit dem Versorgungsmodul 4 gekoppelt.The energy storage modules 2 are in a longitudinal direction 6 , which is indicated by an arrow, arranged one behind the other, being perpendicular to the longitudinal direction 6 aligned transverse sides 7 the module housing 5 and / or the utility module 4 opposite each other. In this arrangement, the energy storage modules are or will 2 with each other and / or with the supply module 4 coupled.

Durch eine unterschiedliche Anzahl von hintereinander angeordneten Energiespeichermodulen 2 kann die Größe, insbesondere die Gesamtlänge entlang der Längsrichtung 6, der modularen Energiespeichervorrichtung 1 variiert und somit an vorhandenen Bauraum angepasst werden. Insgesamt kann somit sowohl die Kapazität als auch die Form der Energiespeichereinrichtung 1 flexibel eingestellt werden.By a different number of successively arranged energy storage modules 2 may be the size, in particular the total length along the longitudinal direction 6 , the modular energy storage device 1 varied and thus adapted to existing space. Overall, therefore, both the capacity and the shape of the energy storage device 1 be adjusted flexibly.

Die Energiespeichermodule 2 weisen auf den Querseiten 7 Kopplungselemente 8 auf. Die Versorgungseinheit 4 weist ebenfalls ein Kopplungselement 8 auf, welches aufgrund der perspektivischen Darstellung in 1 jedoch nicht sichtbar ist.The energy storage modules 2 show on the transverse sides 7 coupling elements 8th on. The supply unit 4 also has a coupling element 8th on, which due to the perspective view in 1 however, is not visible.

Mittels der Kopplungselemente 8 sind bzw. werden die Energiespeichermodule 2, insbesondere die Querseiten 7 der Modulgehäuse 5, und/oder die Versorgungseinheit 4 miteinander gekoppelt, insbesondere elektrisch miteinander verbunden. Zu diesem Zweck weisen die Kopplungselemente 8 vorzugsweise elektrische Kontakte 14 auf, die bei Kopplung der Energiespeichermodule 2 leitend miteinander verbunden werden. Anhand der dadurch hergestellten elektrischen Verbindung zwischen dem Versorgungsmodul 4 und den Energiespeicherzellen 3 in den Modulgehäusen 5 kann das Versorgungsmodul 4 den Energiespeicherzellen 3 elektrische Ladung in einem ersten Betriebsmodus, insbesondere gleichmäßig, zuführen und/oder in einem zweiten Betriebsmodus, insbesondere gleichmäßig, entziehen.By means of the coupling elements 8th are / are the energy storage modules 2 , especially the transverse sides 7 the module housing 5 , and / or the supply unit 4 coupled together, in particular electrically connected to each other. For this purpose, have the coupling elements 8th preferably electrical contacts 14 on that when pairing the energy storage modules 2 be connected conductively. Based on the thus produced electrical connection between the supply module 4 and the energy storage cells 3 in the module housings 5 can the utility module 4 the energy storage cells 3 electrical charge in a first mode of operation, in particular evenly, feed and / or in a second mode of operation, in particular evenly evade.

Die Energiespeichermodule 2 weisen zudem einen Kühlmediumkanal 9 auf, dessen Querschnitt im vorliegenden Beispiel dargestellt ist. Bei Kopplung der Energiespeichermodule 2 und/oder des Versorgungsmoduls 4 miteinander bilden die Kühlmediumkanäle 9 vorzugsweise eine durchgängige Kühlmediumleitung, die sich durch alle hintereinander gestapelten Energiespeichermodule 2 erstreckt, und über die Kühlmedium an alle Energiespeicherzellen 3 geliefert werden kann.The energy storage modules 2 also have a cooling medium channel 9 on, whose cross-section is shown in the present example. When coupling the energy storage modules 2 and / or the utility module 4 together form the cooling medium channels 9 preferably a continuous cooling medium line extending through all stacked energy storage modules 2 extends, and via the cooling medium to all energy storage cells 3 can be delivered.

Das Versorgungsmodul 4 ist vorzugsweise dazu eingerichtet, sowohl den Fluss von Kühlmedium durch die durchgängige Kühlmediumleitung als auch die Menge der den Energiespeicherzellen 3 entnommenen elektrischen Ladung, insbesondere die durch die elektrischen Kontakte 12 beim Laden im ersten Betriebsmodus oder beim Entladen im zweiten Betriebsmodus fließende Stromstärke, zu regulieren. Insbesondere ist das Versorgungsmodul 4 dazu eingerichtet, den Fluss des Kühlmediums in Abhängigkeit der in den Energiespeicherzellen 3 umgesetzten elektrischen Leistung derart zu steuern, dass keine Überhitzung der Energiespeicherzellen 3 auftritt und/oder Kühlmedium nicht unnötig, etwa bei nicht oder nur kaum belasteten Energiespeicherzellen 3, zur Verfügung gestellt wird.The supply module 4 is preferably adapted to both the flow of cooling medium through the continuous cooling medium line and the amount of the energy storage cells 3 taken electrical charge, in particular by the electrical contacts 12 when charging in the first operating mode or discharging in the second operating mode flowing current to regulate. In particular, the supply module 4 adapted to the flow of the cooling medium as a function of in the energy storage cells 3 To control converted electrical power such that no overheating of the energy storage cells 3 Occurs and / or cooling medium is not unnecessary, for example, not or only slightly loaded energy storage cells 3 , is provided.

Das Versorgungsmodul 4 weist eine Schnittstelle 10 auf, die in der vorliegenden Figur beispielhaft auf der Oberseite des Versorgungsmoduls 4 angeordnet ist. Alternativ kann die Schnittstelle 10 aber auch auf einer anderen Seite des Versorgungsmoduls 4 angeordnet sein. The supply module 4 has an interface 10 on, in the present figure, for example, on the top of the supply module 4 is arranged. Alternatively, the interface 10 but also on another side of the supply module 4 be arranged.

Die Schnittstelle 10 ist dazu eingerichtet, das Versorgungsmodul 4 mit einem Fahrzeug, insbesondere mit einem elektrischen System und/oder einem Kühlsystem und/oder einer Steuereinheit, etwa einer Motorsteuerung, des Fahrzeugs, zu verbinden. Über die Schnittstelle 10 kann somit in der Energiespeichervorrichtung 1 gespeicherte Energie entnommen bzw. der Energiespeichervorrichtung 1 zu speichernder Energie zu Verfügung gestellt, und/oder der Betrieb der Energiespeichervorrichtung 1, insbesondere ein Kühlmediumsfluss, kontrolliert und/oder gesteuert werden.the interface 10 is set up for the supply module 4 with a vehicle, in particular with an electrical system and / or a cooling system and / or a control unit, such as an engine control, to connect the vehicle. About the interface 10 can thus in the energy storage device 1 taken stored energy or the energy storage device 1 provided energy to be stored, and / or the operation of the energy storage device 1 , in particular a cooling medium flow, are controlled and / or controlled.

Die Energiespeichermodule 2 weisen jeweils eine stabilisierende Oberflächenstruktur 11 auf. Im dargestellten Beispiel ist diese stabilisierende Oberflächenstruktur 11 auf einer Oberseite der Modulgehäuse 2 angeordnet. The energy storage modules 2 each have a stabilizing surface structure 11 on. In the example shown, this stabilizing surface structure 11 on top of the module housing 2 arranged.

Alternativ oder zusätzlich kann die stabilisierende Struktur 11 auch auf einer anderen Seite, insbesondere auf der Querseite 7, angeordnet (nicht dargestellt) sein. Insbesondere kann die stabilisierende Oberflächenstruktur 11 auch auf mehreren Seiten der Modulgehäuse 5 vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die stabilisierende Oberflächenstruktur 11 als Profil, etwa als Sicke oder als Ausbuchtung, in der Oberfläche der Modulgehäuse 5 ausgebildet, wodurch bevorzugt die Steifigkeit der Modulgehäuse 5 erhöht wird. Somit werden die Modulgehäuse 5, insbesondere gegenüber quer zur Längsrichtung 6 einwirkende, durch einen Aufprall verursachte Belastungen, besonders robust.Alternatively or additionally, the stabilizing structure 11 also on another side, especially on the lateral side 7 be arranged (not shown). In particular, the stabilizing surface structure 11 also on several sides of the module housing 5 be provided. Preferably, the stabilizing surface structure 11 as a profile, such as a bead or bulge, in the surface of the module housing 5 formed, whereby preferably the rigidity of the module housing 5 is increased. Thus, the module housing 5 , in particular transversely to the longitudinal direction 6 impact loads caused by an impact, particularly robust.

Eine stabilisierende Oberflächenstruktur ist bevorzugt dazu eingerichtet, insbesondere quer zur Längsrichtung 6 einwirkenden Belastungen, etwa Kräfte, umzuleiten und/oder zu dispergieren. Dadurch kann die Funktion der Modulgehäuse 5 als Crash-Stütze gegenüber quer zur Längsrichtung 6, insbesondere bei einem Aufprall, auftretenden, mechanischen Belastungen besonders zuverlässig gemacht werden.A stabilizing surface structure is preferably set up, in particular transversely to the longitudinal direction 6 acting loads, such as forces to redirect and / or to disperse. This allows the function of the module housing 5 as a crash support opposite to the longitudinal direction 6 , especially in a collision occurring, mechanical stresses are made particularly reliable.

In 2 sind Kopplungselemente 8 zwei einander gegenüberliegender Energiespeichermodule 2 schematisch dargestellt. Ein Vorsprung 8' des einen Energiespeichermoduls 2 greift bei der Kopplung in eine Ausnehmung 8" eines anderen Energiespeichermoduls 2 ein. Dadurch sind die Energiespeichermodule 2 bei der Kopplung gemäß einer durch die Positionierung der Kopplungselemente 8 an den Energiespeichermodulen 2 (siehe 1) vorgegebenen Anordnung ausgerichtet.In 2 are coupling elements 8th two opposing energy storage modules 2 shown schematically. A projection 8 'of the one energy storage module 2 engages in the coupling in a recess 8 "of another energy storage module 2 one. This is the energy storage modules 2 in the coupling according to a by the positioning of the coupling elements 8th at the energy storage modules 2 (please refer 1 ) predetermined arrangement aligned.

Vorzugsweise weisen die Kopplungselemente 8 einen Rastmechanismus (nicht dargestellt) auf, welcher dazu eingerichtet ist, eine einfache, insbesondere unbeabsichtigte, Trennung der Energiespeichermodule 2 voneinander zu verhindern.Preferably, the coupling elements 8th a locking mechanism (not shown), which is adapted to a simple, in particular unintentional, separation of the energy storage modules 2 prevent each other.

Die Energiespeichermodule 2 weisen im dargestellten Beispiel jeweils einen Kühlmediumkanal 9 auf, der durch das jeweilige Energiespeichermodul 2 verläuft. Die Kühlmediumkanäle 9 sind insbesondere im Bereich der Kopplungselemente 8 angeordnet, so dass die Kühlmediumkanäle 9 bei Kopplung der Energiespeichermodule 2 mittels der Kopplungselemente 8 in der Weise verbunden sind oder werden, dass die Kühlmediumkanäle 9 eine durchgängige Kühlmediumleitung bilden.The energy storage modules 2 each have a cooling medium channel in the example shown 9 on, by the respective energy storage module 2 runs. The cooling medium channels 9 are especially in the area of coupling elements 8th arranged so that the cooling medium channels 9 when coupling the energy storage modules 2 by means of the coupling elements 8th are connected in such a way or that the cooling medium channels 9 form a continuous cooling medium line.

Das Versorgungsmodul (nicht dargestellt) weist ebenfalls ein Kopplungselement 8 auf, damit ein Energiespeichermodul 2 an das Versorgungsmodul gekoppelt werden kann. Bevorzugt weist das Kopplungselement 8 des Versorgungsmoduls einen Vorsprung 8' oder eine Vertiefung 8" auf.The supply module (not shown) also has a coupling element 8th on, so an energy storage module 2 can be coupled to the supply module. Preferably, the coupling element 8th of the supply module a projection 8 'or a recess 8 "on.

In 3 sind zwei Energiespeichermodule 2 und ein Versorgungsmodul 4 in einer Seitenansicht (oben) und in einer Draufsicht (unten) dargestellt, die durch eine Fixierungseinrichtung 12 fixiert sind oder werden.In 3 are two energy storage modules 2 and a utility module 4 in a side view (top) and in a plan view (bottom) shown by a fixing device 12 are fixed or become.

Die Fixierungseinrichtung 12 weist hierbei zwei Fixierungsschienen 12' auf, die im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung 6 der Energiespeichervorrichtung 1 verlaufen und sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Energiespeichervorrichtung 1 erstrecken. Dabei sind die Fixierungsschienen 12' auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Modulgehäuse 5 der Energiespeichermodule 2 mit den Energiespeichermodulen 2 verbunden.The fixing device 12 here has two fixation rails 12 ' on, which is substantially parallel to the longitudinal direction 6 the energy storage device 1 extend and substantially over the entire length of the energy storage device 1 extend. Here are the fixation rails 12 ' on two opposite sides of the module housing 5 the energy storage modules 2 with the energy storage modules 2 connected.

Anhand der Fixierungseinrichtung 12 werden die Energiespeichermodule 2 und das Versorgungsmodul 4 relativ zueinander ausgerichtet, insbesondere entlang der Längsrichtung 6 der Energiespeichervorrichtung 1, und derart miteinander verbunden, dass von außen, insbesondere periodisch, einwirkende Kräfte, etwa durch Vibrationen, die Kopplung der Energiespeichermodule 2 und des Versorgungsmoduls 4, insbesondere mittels Kopplungselementen (nicht dargestellt), nicht aufheben oder unterbrechen können.On the basis of the fixation device 12 become the energy storage modules 2 and the supply module 4 aligned relative to each other, in particular along the longitudinal direction 6 the energy storage device 1 , And connected to each other in such a way that from outside, in particular periodically, acting forces, such as by vibrations, the coupling of the energy storage modules 2 and the utility module 4 , in particular by means of coupling elements (not shown), can not cancel or interrupt.

Wie im oberen Teil der 3 zu erkennen, verschließt die Fixierungseinrichtung 12 die Gehäuseöffnungen (siehe 1) der Modulgehäuse 5. Dadurch werden die von den Modulgehäusen 5 aufgenommenen Energiespeicherzellen (siehe 1) besonders zuverlässig im Inneren der Modulgehäuse 5 fixiert und vor äußeren Einflüssen, etwa Feuchtigkeit oder Staub, geschützt.As in the upper part of the 3 to recognize closes the fixing device 12 the housing openings (see 1 ) the module housing 5 , This will be the case of the module housings 5 absorbed energy storage cells (see 1 ) particularly reliable inside the module housing 5 fixed and protected from external influences, such as moisture or dust.

Die Fixierungseinrichtung 12 ist bevorzugt dazu eingerichtet, die Energiespeichervorrichtung 1 an einem Ort zu fixieren, etwa im Chassis eines Fahrzeugs, und vorzugsweise gegenüber diesem Ort abzustützen. Im vorliegenden Beispiel weisen die Fixierungsschienen 12', insbesondere über die gesamte Länge der Fixierungsschienen 12' verteilte, Schraublöcher 13 auf, anhand welcher durchgreifende Schrauben eine starre Verbindung, etwa mit einem Fahrzeugchassis, herstellen können.The fixing device 12 is preferably adapted to the energy storage device 1 to fix in a place, such as in the chassis of a vehicle, and preferably to support this location. In the present example have the fixation rails 12 ' , in particular over the entire length of the fixation rails 12 ' distributed, screw holes 13 on, by means of which radical screws can make a rigid connection, such as with a vehicle chassis.

Die Verbindung der Fixierungseinrichtung 12 bzw. der Energiespeichervorrichtung 1 mittels Schrauben ist dabei rein beispielhaft und kann durch jede beliebige andere Verbindungstechnik ersetzt werden. Vorzugsweise wird diese Verbindung jedoch von der Fixierungseinrichtung 12 getragen.The connection of the fixing device 12 or the energy storage device 1 By means of screws is purely exemplary and can be replaced by any other connection technology. Preferably, however, this connection is from the fixing device 12 carried.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
EnergiespeichervorrichtungEnergy storage device
22
EnergiespeichermodulEnergy storage module
33
EnergiespeicherzelleEnergy storage cell
44
Versorgungsmodulsupply module
55
Modulgehäusemodule housing
5'5 '
Gehäuseöffnunghousing opening
66
Längsrichtunglongitudinal direction
77
Querseitetransverse side
88th
Kopplungselementcoupling element
99
KühlmediumkanalCoolant channel
1010
Schnittstelleinterface
1111
stabilisierende Strukturstabilizing structure
1212
Fixierungseinrichtungfixing device
12'12 '
Fixierungsschienefixation rail
1313
Schraublöcherscrew
1414
elektrischer Kontaktelectric contact

Claims (12)

Modulare Energiespeichvorrichtung (1), insbesondere Kraftfahrzeugbatterie, aufweisend: zumindest zwei separate, insbesondere gleichartige, Energiespeichermodule (2), die entlang einer Längsrichtung (6) nebeneinander gestapelt sind, sodass die jeweils benachbarten Energiespeichermodule (2) miteinander über an jedem der Energiespeichermodule (2) vorgesehene Kopplungselemente (8) elektrisch miteinander verbunden sind, wobei jedes der Energiespeichermodule (2) ein als Hohlkörper ausgebildetes Modulgehäuse (5) zur Aufnahme von einer oder mehreren Energiespeicherzellen (3) aufweist, das zugleich als Crash-Stütze bezüglich von quer zur Längsrichtung (6) auftretenden, mechanischen Einwirkungen ausgebildet ist.Modular energy storage device (1), in particular motor vehicle battery, comprising: at least two separate, in particular similar, energy storage modules (2) which are stacked next to each other along a longitudinal direction (6) so that the respectively adjacent energy storage modules (2) are electrically connected to each other via coupling elements (8) provided on each of the energy storage modules (2), wherein each of the energy storage modules (2) designed as a hollow body module housing (5) for receiving one or more energy storage cells (3), which is also designed as a crash support with respect to transversely to the longitudinal direction (6) occurring mechanical effects. Modulare Energiespeichervorrichtung (1) nach Anspruch 1, des Weiteren aufweisend: ein Versorgungsmodul (4) zur Steuerung der Energiespeicherzellen (3) aneinander gekoppelter Energiespeichermodule (2) mit einem Kopplungselement (8) zur elektrischen Verbindung des Versorgungsmoduls (4) mit einem ersten der entlang der Längsrichtung (6) nebeneinander gestapelten Energiespeichermodule (2), wobei das Versorgungsmodul (4) eingerichtet ist, in einem ersten Betriebsmodus den Energiespeicherzellen (3) aneinander gekoppelter Energiespeichermodule (2) elektrischen Strom zur Verfügung zu stellen und in einem zweiten Betriebsmodus elektrischen Strom aus den Energiespeicherzellen (3) abzuführen.Modular energy storage device (1) after Claim 1 , further comprising: a supply module (4) for controlling the energy storage cells (3) of mutually coupled energy storage modules (2) with a coupling element (8) for electrically connecting the supply module (4) to a first one of the energy storage modules stacked side by side along the longitudinal direction (6) (2), wherein the supply module (4) is arranged to provide electrical energy to the energy storage cells (3) of mutually coupled energy storage modules (2) in a first operating mode and to remove electrical current from the energy storage cells (3) in a second operating mode. Modulare Energiespeichervorrichtung (1) gemäß Anspruch 2, wobei: die Energiespeichermodule (2) jeweils einen Kühlmediumkanal (9) aufweisen, der so konfiguriert ist, dass bei der Verbindung der Energiespeichermodule (2) mittels der Kopplungselemente (8) die Kühlmediumkanäle (9) der einzelnen Energiespeichermodule (2) zu einer durchgängigen Kühlmediumleitung verbunden werden; und das Versorgungsmodul (4) des Weiteren dazu eingerichtet ist, zur Temperierung der Energiespeichermodule (2) die Kühlmediumleitung mit einem fluiden Kühlmedium zu versorgen.Modular energy storage device (1) according to Claim 2 in which: the energy storage modules (2) each have a cooling medium channel (9) which is configured such that when the energy storage modules (2) are connected by means of the coupling elements (8) the cooling medium channels (9) of the individual energy storage modules (2) become one continuous one Cooling medium line to be connected; and the supply module (4) is further adapted to supply the cooling medium line with a fluid cooling medium for controlling the temperature of the energy storage modules (2). Modulare Energiespeichereinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kopplungselemente (8) zumindest derjenigen der Energiespeichermodule (2), die zwischen zwei benachbarten der Energiespeicher- (2) und Versorgungsmodulen (8) angeordnet sind, jeweils einen Vorsprung (8') und/oder eine Ausnehmung (8") aufweisen, die jeweils auf zwei einander im Wesentlichen gegenüberliegenden, im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung (6) ausgerichteten Querseiten (7) des Modulgehäuses (5) des jeweiligen Energiespeichermoduls (2) in der Weise angeordnet sind, dass bei der Nebeneinanderstapelung der Energiespeichermodule (2) und/oder des Versorgungsmoduls (4) entlang der Längsrichtung (6) jeweils ein Vorsprung (8') eines Moduls (2, 4) in jeweils eine Ausnehmung (8") eines benachbarten Moduls (2, 4) eingreift.Modular energy storage device (1) according to one of the preceding claims, wherein the coupling elements (8) at least those of the energy storage modules (2), which are arranged between two adjacent energy storage (2) and supply modules (8), each having a projection (8 ') and / or a recess (8 ") which are respectively arranged on two substantially mutually substantially opposite, substantially perpendicular to the longitudinal direction (6) aligned transverse sides (7) of the module housing (5) of the respective energy storage module (2) in the manner in the juxtaposition of the energy storage modules (2) and / or the supply module (4) along the longitudinal direction (6) in each case a projection (8 ') of a module (2, 4) in each case a recess (8 ") of an adjacent module (2 , 4) engages. Modulare Energiespeichervorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, des Weiteren aufweisend: eine entlang der Längsrichtung (6) verlaufende Fixierungseinrichtung (12), welche eingerichtet ist, die entlang der Längsrichtung (6) nebeneinander gestapelten Energiespeichermodule (2) und/oder das Versorgungsmodul (4) in dem Stapel mechanisch zu fixieren.Modular energy storage device (1) according to one of the preceding claims, further comprising: a fixing device (12) extending along the longitudinal direction (6), which is arranged, the along the longitudinal direction (6) juxtaposed energy storage modules (2) and / or the supply module (4) in the stack to fix mechanically. Modulare Energiespeichervorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei die Fixierungseinrichtung (12) zwei Fixierungsschienen (12') aufweist, welche an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der entlang der Längsrichtung (6) nebeneinander gestapelten Module (2, 4) der Energiespeichervorrichtung (1) angeordnet sind.Modular energy storage device (1) after Claim 5 in that the fixing device (12) has two fixing rails (12 ') which are arranged on two opposite sides of the modules (2, 4) of the energy storage device (1) stacked next to one another along the longitudinal direction (6). Modulare Energiespeichereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Fixierungseinrichtung (12) die Modulgehäuse (5) der Energiespeichermodule (2) spritzwasser- und/oder staubdicht verschließt.Modular energy storage device (1) according to one of Claims 5 or 6 , wherein the fixing device (12), the module housing (5) of the energy storage modules (2) closes splash water and / or dustproof. Modulare Energiespeichervorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Modulgehäuse (5) der Energiespeichermodule (2) jeweils auf wenigstens einer ihrer Seiten eine gegenüber quer zur Längsrichtung (6) auftretenden, mechanischen Einwirkungen stabilisierende Oberflächenstruktur (11) aufweisen.Modular energy storage device (1) according to one of the preceding claims, wherein the module housing (5) of the energy storage modules (2) each have on at least one of its sides a transverse to the longitudinal direction (6) occurring, mechanical effects stabilizing surface structure (11). Verfahren zur Herstellung einer modularen Energiespeichervorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend die folgenden Schritte: Bereitstellen von zumindest zwei Energiespeicherzellen (3), zumindest zwei als Hohlkörper ausgebildeten Modulgehäusen (5) und einer Versorgungseinheit (4); Einführen jeweils zumindest einer Energiespeicherzelle (3) in jedes der Modulgehäuse (5); spritzwasser- und/oder staubdichtes Versiegeln jedes der Modulgehäuse (5); und Stapeln der Energiespeichermodule (2) und des Versorgungsmoduls (4) nebeneinander entlang einer Längsrichtung (6) und elektrisches Verbinden der Energiespeichermodule (2) und des Versorgungsmoduls (4) entlang der Längsrichtung (6).Method for producing a modular energy storage device (1) according to one of the preceding claims, comprising the following steps: Providing at least two energy storage cells (3), at least two module housings (5) designed as hollow bodies and a supply unit (4); Introducing in each case at least one energy storage cell (3) into each of the module housings (5); splash-and / or dust-tight sealing of each module housing (5); and Stacking the energy storage modules (2) and the supply module (4) side by side along a longitudinal direction (6) and electrically connecting the energy storage modules (2) and the supply module (4) along the longitudinal direction (6). Verfahren nach Anspruch 9, wobei zumindest zwei der als Hohlkörper ausgebildeten Modulgehäuse (2) aus faserverstärktem Kunststoff gefertigt sind.Method according to Claim 9 , wherein at least two of the module housing (2) formed as a hollow body are made of fiber-reinforced plastic. Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer modularen Energiespeichervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Vehicle, in particular motor vehicle, with a modular energy storage device (1) according to one of Claims 1 to 8th , Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei: die modulare Energiespeichervorrichtung (1) eine Fixierungseinrichtung (12) aufweist, mittels der die modulare Energiespeichervorrichtung (1) im Fahrzeugchassis so angeordnet und mechanisch fixiert ist, dass quer zur Längsrichtung (6) der modularen Energiespeichereinrichtung (1) auftretende, mechanische Einwirkungen auf die Fixierungseinrichtung (12) auf zumindest zwei der Modulgehäuse (5) zumindest teilweise übertragen werden.Vehicle after Claim 11 in which: the modular energy storage device (1) has a fixing device (12) by means of which the modular energy storage device (1) is arranged and mechanically fixed in the vehicle chassis such that mechanical effects occurring transversely to the longitudinal direction (6) of the modular energy storage device (1) on the fixing device (12) on at least two of the module housing (5) are at least partially transmitted.
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