DE102017206283A1

DE102017206283A1 - Zellmodul für einen Hochvolt-Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102017206283A1
Application number: DE102017206283.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Mertens
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-04-12
Filing date: 2017-04-12
Publication date: 2018-10-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zellmodul (1) für einen Hochvolt-Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse (2), welches einen Aufnahmeraum (3) aufweist, und mit wenigstens einer zum Speichern von elektrischer Energie ausgebildeten Speicherzelle (6), welche in dem Aufnahmeraum (3) aufgenommen ist, wobei eine Immersionstemperierung (8) vorgesehen ist, welche wenigstens einen an dem Gehäuse (2) vorgesehenen Zulauf (9) und wenigstens einen an dem Gehäuse (2) vorgesehenen Ablauf (10) für ein elektrisch nicht-leitendes Temperierfluid aufweist, welches während eines Betriebs des Zellmoduls (1) über den Zulauf (9) in den Aufnahmeraum (3) einströmt, zumindest einen Teilbereich der Speicherzelle (6) außenumfangsseitig direkt umströmt, die Speicherzelle (6) infolge eines Wärmeaustausches mit dieser temperiert und dann über den Ablauf (10) aus dem Aufnahmeraum (3) ausströmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zellmodul für einen Hochvolt-Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, sowie einen Hochvolt-Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen Zellmodul.
Zellmodule für Hochvolt-Energiespeicher von Kraftfahrzeugen, insbesondere Kraftwagen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Der Hochvolt-Energiespeicher ist beispielsweise zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom ausgebildet, sodass der Hochvolt-Energiespeicher beispielsweise eine Hochvolt-Batterie (HV-Batterie) ist. Der Hochvolt-Energiespeicher ist eine Hochvolt-Komponente, welche eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebsspannung, von mehr als 50 Volt, von mehr als 60 Volt, aufweist. Üblicherweise weist ein solcher Hochvolt-Energiespeicher eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebsspannung, von mehreren hundert Volt auf, um besonders hohe elektrische Leistungen zum Antreiben des jeweiligen Kraftfahrzeugs realisieren zu können.
Üblicherweise weist der Hochvolt-Energiespeicher mehrere Zellmodule auf. Das jeweilige Zellmodul weist dabei beispielsweise ein Gehäuse auf, welches einen Aufnahmeraum aufweist beziehungsweise begrenzt. Außerdem umfasst das Zellmodul wenigstens eine zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom ausgebildete Speicherzelle, welche außenumfangsseitig beispielsweise prismatisch ausgebildet ist und somit außenumfangsseitig die Form eines Prismas aufweisen kann. Ist der Hochvolt-Energiespeicher beispielsweise als Batterie beziehungsweise als Hochvolt-Batterie ausgebildet, so ist die Speicherzelle beispielsweise als Batteriezelle ausgebildet. Die Speicherzelle ist dabei in dem Aufnahmeraum aufgenommen und somit in dem Gehäuse angeordnet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Zellmodul für einen Hochvolt-Energiespeicher sowie einen Hochvolt-Energiespeicher zu schaffen, sodass eine besonders vorteilhafte Temperierung des Zellmoduls realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Zellmodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Hochvolt-Energiespeicher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Zellmodul für einen Hochvolt-Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens wie beispielsweise eines Personenkraftwagens. Der Hochvolt-Energiespeicher ist zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom ausgebildet und weist beispielsweise eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebsspannung auf, welche größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist. Insbesondere beträgt die elektrische Spannung beispielsweise mehrere hundert Volt, um besonders hohe elektrische Leistungen zum Antreiben des Kraftfahrzeugs realisieren zu können. Beispielsweise ist der Hochvolt-Energiespeicher als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie) ausgebildet, sodass das Zellmodul beispielsweise als Batteriemodul ausgebildet ist.
Das Zellmodul weist ein Gehäuse auf, welches einen Aufnahmeraum aufweist beziehungsweise begrenzt. Außerdem weist das Zellmodul wenigstens eine zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom ausgebildete Speicherzelle auf, welche vorzugsweise außenumfangsseitig prismatisch ausgebildet ist und somit außenumfangsseitig die Form eines Prismas aufweisen kann. Ist der Hochvolt-Energiespeicher beispielsweise als Batterie beziehungsweise als Hochvolt-Batterie ausgebildet, so ist die Speicherzelle beispielsweise als Batteriezelle ausgebildet. Dabei ist die Speicherzelle, insbesondere vollständig, in dem Aufnahmeraum aufgenommen und somit in dem Gehäuse angeordnet.
Um nun eine besonders vorteilhafte Temperierung, das heißt Kühlung und/oder Erwärmung, des Zellmoduls, insbesondere der Speicherzelle, zu realisieren, ist erfindungsgemäß eine Immersionstemperierung vorgesehen, welche wenigstens einen an dem Gehäuse vorgesehenen Zulauf und wenigstens einen an dem Gehäuse vorgesehenen Ablauf für ein elektrisch nicht-leitendes und vorzugsweise nicht-korrosives Temperierfluid aufweist. Vorzugsweise ist das Temperierfluid eine Flüssigkeit, kann jedoch auch als Gas ausgebildet sein. Während eines Betriebs des Zellmoduls beziehungsweise des Hochvolt-Energiespeichers strömt das Temperierfluid durch den Zulauf und strömt somit über den Zulauf in den Aufnahmeraum ein. Ferner umströmt das über den Zulauf in den Aufnahmeraum eingeströmte Temperierfluid zumindest einen Teilbereich der Speicherzelle außenumfangsseitig direkt, sodass das Temperierfluid die Speicherzelle außenumfangsseitig zumindest in dem genannten Teilbereich direkt berührt beziehungsweise kontaktiert. Mit anderen Worten kommt das Temperierfluid in direkten Kontakt beziehungsweise in direkte Berührung mit zumindest einem Teilbereich einer außenumfangsseitigen Mantelfläche der Speicherzelle. Vorzugsweise umströmt das Temperierfluid die Speicherzelle außenumfangsseitig zumindest überwiegend, sodass das Temperierfluid mit mehr als der Hälfte der außenumfangsseitigen Mantelfläche der Speicherzelle in direkten Kontakt kommt. Infolge dieses direkten Umströmens kommt es zu einem besonders effektiven und effizienten Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und der Speicherzelle, sodass das Temperierfluid während des genannten Betriebs des Zellmoduls die Speicherzelle infolge des genannten Wärmeaustauschs temperiert, das heißt, insbesondere je nach Temperatur des Temperierfluids, kühlt oder erwärmt. Daran anschließend strömt das Temperierfluid über den Ablauf aus dem Aufnahmeraum aus, indem das Temperierfluid den Ablauf durchströmt. Dadurch, dass das Temperierfluid in den Aufnahmeraum einströmt und diesen durchströmt und dabei die Speicherzelle direkt umströmt, wird die Speicherzelle während des Betriebs des Zellmoduls in das Temperierfluid eingetaucht beziehungsweise eingebettet, wodurch eine besonders effektive und effiziente Eintauch- beziehungsweise Einbettungstemperierung der Speicherzelle dargestellt ist. Die Eintauch- beziehungsweise Einbettungstemperierung wird auch als Immersionstemperierung bezeichnet. In der Folge kann beispielsweise in kurzer Zeit eine besonders große Wärmemenge von der Speicherzelle abgeführt werden, welche sich beispielsweise während des Betriebs des Zellmoduls dadurch erwärmt, dass in der Speicherzelle gespeicherte elektrische Energie aus der Speicherzelle abgeführt oder elektrische Energie in die Speicherzelle eingespeichert wird.
Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass herkömmliche Hochvolt-Energiespeicher beziehungsweise deren Zellmodule mit einer Kühleinrichtung an einem jeweiligen Zellboden ausgestattet sind, was jedoch nur zu einer unzureichenden Kühlung beziehungsweise Kühlleistung führt. Herkömmliche, beispielsweise als Batterien ausgebildete Hochvolt-Energiespeicher sind aus Sicht der Produktion komplexe und investitionsintensive Produkte, bei denen üblicherweise eine Verklebung eines Kühlers an einem Boden des Zellmoduls vorgesehen ist. Somit kommt es zu einem besonders zeit- und kostenintensiven Prozess zum Herstellen eines solchen herkömmlichen Hochvolt-Energiespeichers, da zum Verkleben des Kühlers ein Spezialkleber zum Einsatz kommt, dessen Aushärtung eine lange Wartezeit von circa einer Stunde erfordert. Weiterhin sind die derzeitigen Hochvolt-Energiespeicher aufgrund ihrer Auslegung auf niedrige Temperaturen von einem hierdurch bedingten Reichweitenverlust betroffen, sodass eine nur geringe elektrische Reichweite realisiert werden kann, über die das jeweilige Fahrzeug elektrisch angetrieben werden kann.
Diese Probleme und Nachteile können bei dem erfindungsgemäßen Zellmodul vermieden werden, da durch die Immersionstemperierung auf effektive und effiziente Weise eine vorteilhafte Temperatur des Zellmoduls realisiert werden kann. Im Rahmen des Wärmeaustauschs ist ein Wärmeübergang von dem Temperierfluid an das Zellmodul denkbar, um dadurch das Zellmodul zu erwärmen und somit beispielsweise auf eine besonders vorteilhafte Temperatur zu bringen beziehungsweise auf einer solchen vorteilhaften Temperatur zu halten. Ferner ist im Rahmen des Wärmeaustausches ein Wärmeübergang von der Speicherzelle an das Temperierfluid denkbar, wodurch die Speicherzelle effektiv gekühlt wird. Dadurch können übermäßige Temperaturen der Speicherzelle vermieden werden.
Insbesondere umfasst das Zellmodul mehrere Speicherzellen, die dicht in dem Aufnahmeraum und somit in dem Gehäuse platziert werden. Das Temperierfluid ist ein elektrisch nicht-leitendes und vorzugsweise nicht-korrosives Medium, welches dadurch, dass das Medium die jeweilige Speicherzelle direkt an- und umströmt und somit direkt kontaktiert, Wärme beziehungsweise Temperatur direkt an der jeweiligen Speicherzelle aufnehmen und von der jeweiligen Speicherzelle und insbesondere aus dem Gehäuse insgesamt abführen kann.
Mithilfe der Erfindung kann im Vergleich zu einer herkömmlichen Modulbauweise eines Zellmoduls der zuvor genannte Kühler, welcher üblicherweise ein Zusatzelement darstellt, entfallen. In der Folge können die Teileanzahl und somit das Gewicht, die Kosten und der Bauraumbedarf besonders gering gehalten werden. Die Speicherzelle beziehungsweise die Speicherzellen kann beziehungsweise können bei dem erfindungsgemäßen Zellmodul auf einfache und somit zeit- und kostengünstige Weise in dem Aufnahmeraum platziert werden, wodurch der Bauteileumfang im Vergleich zu herkömmlichen Hochvolt-Energiespeichern deutlich reduziert werden kann. Ferner können herkömmlicherweise zum Einsatz kommende Zuganker und Druckplatten entfallen. Außerdem ist es nicht vorgesehen und nicht erforderlich, die Speicherzelle mit dem Gehäuse zu verkleben, sodass der zuvor genannte Klebeprozess entfallen kann. Dadurch kann das Zellmodul besonders zeit- und kostengünstig hergestellt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass eine besonders große elektrische Reichweite realisiert werden kann, über welche das Kraftfahrzeug elektrisch angetrieben werden kann. Hierzu ist eine besonders bedarfsgerechte Temperierung, das heißt Kühlung und Erwärmung des Zellmoduls mittels des Temperierfluids möglich. Insbesondere können dadurch kältebedingte Reichweitenverluste zumindest weitgehend vermieden werden. Hierzu wird beispielsweise die Speicherzelle beziehungsweise das Zellmodul insgesamt mittels des Temperierfluids auf eine vorteilhafte Temperatur von beispielsweise 20 Grad gebracht und insbesondere auf dieser Temperatur gehalten.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Speicherzelle wenigstens ein Kontaktelement auf, welches auch als Terminal bezeichnet wird. Über das Kontaktelement kann die Speicherzelle in ihr gespeicherte elektrische Energie bereitstellen beziehungsweise elektrische Energie kann über das Kontaktelement in die Speicherzelle eingeleitet und somit in die Speicherzelle eingespeichert werden.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Kontaktelement der Speicherzelle als elektrisch leitfähiges und elastisch verformbares Verspannelement ausgebildet ist, über welches die in der Speicherzelle gespeicherte elektrische Energie bereitstellbar und die Speicherzelle in elastisch verformtem Zustand des Verspannelements an dem Gehäuse abgestützt ist. Mit anderen Worten ist das Verspannelement als Federelement ausgebildet, welches elastisch verformt ist, wobei die Speicherzelle über das elastisch verformte Federelement (Verspannelement) an dem Gehäuse abgestützt ist. Hierdurch ist die Speicherzelle auf einfache Weise besonders vorteilhaft in dem Aufnahmeraum gehalten beziehungsweise fixiert, sodass eine besonders definierte und in der Folge vorteilhafte Kühlung realisiert werden kann.
Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Gehäuse wenigstens ein weiteres Kontaktelement aufweist, welches mit dem Kontaktelement der Speicherzelle elektrisch kontaktiert ist. Dadurch kann beispielsweise die in der Speicherzelle gespeicherte elektrische Energie von dem Kontaktelement der Speicherzelle auf das Kontaktelement des Gehäuses übertragen und schließlich von dem Kontaktelement des Gehäuses abgeführt und an wenigstens einen elektrischen Verbraucher geführt werden. Dadurch kann eine besonders effektive und kostengünstige elektrische Kontaktierung der Kontaktelemente dargestellt werden.
Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei gezeigt, wenn das weitere Kontaktelement als Stromschiene ausgebildet ist, welche eine Längserstreckung beziehungsweise Längserstreckungsrichtung aufweist. Insbesondere ist es durch die Verwendung der Stromschiene möglich, mittels der einen Stromschiene eine Mehrzahl von jeweiligen Kontaktelementen der zuvor genannten, mehreren, in dem Aufnahmeraum aufgenommenen Speicherzelle elektrisch zu kontaktieren, sodass die Teileanzahl und somit das Gewicht und die Kosten besonders gering gehalten werden können.
Um eine besonders effektive und effiziente Temperierung realisieren zu können, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Zulauf und/oder der Ablauf wenigstens eine von dem Temperierfluid durchströmbare und in den Aufnahmeraum mündende Durchströmöffnung aufweist.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Durchströmöffnung zumindest teilweise in Einbaulage des Zellmoduls in Fahrzeughochrichtung beziehungsweise in vertikaler Richtung auf gleicher Höhe wie zumindest ein Teilbereich des Kontaktelements angeordnet ist. Dadurch kann beispielsweise das die Durchströmöffnung durchströmende und beispielsweise über die Durchströmöffnung in den Aufnahmeraum einströmende Temperierfluid das Kontaktelement der Speicherzelle zumindest im Wesentlichen direkt beziehungsweise unmittelbar an- und umströmen, sodass ein zumindest im Wesentlichen direkter Wärmeaustausch an dem Kontaktelement der Speicherzelle darstellbar ist. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Temperierung, das heißt Kühlung und/oder Erwärmung, realisiert werden.
Eine besonders vorteilhafte Temperierung lässt sich insbesondere dadurch realisieren, dass die Durchströmöffnung in zumindest teilweiser Überlappung beziehungsweise Überdeckung mit dem Kontaktelement der Speicherzelle angeordnet ist. Das beispielsweise über die Durchströmöffnung des Zulaufs in den Aufnahmeraum einströmende Fluid bildet einen Fluidstrom, welcher beispielsweise beim Einströmen in den Aufnahmeraum in zumindest teilweiser Überdeckung beziehungsweise Überlappung mit dem Kontaktelement der Speicherzelle angeordnet ist beziehungsweise verläuft. Dadurch kann ein besonders vorteilhafter, effizienter und effektiver Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und dem Kontaktelement realisiert werden, sodass eine besonders vorteilhafte Temperierung, insbesondere Kühlung, realisierbar ist.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse einen Boden aufweist, durch welchen der Aufnahmeraum in Einbaulage des Zellmoduls in Fahrzeughochrichtung beziehungsweise in vertikaler Richtung nach unten zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, begrenzt ist.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Kontaktelement der Speicherzelle auf einer dem Boden zugewandten Seite der Speicherzelle angeordnet ist. Hierdurch kann ein besonders vorteilhafter Wärmeaustausch dargestellt werden. Das Zellmodul nimmt dabei seine Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs ein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse wenigstens eine Seitenwand auf, welche sich bezogen auf die Einbaulage in Fahrzeughochrichtung nach oben von dem Boden wegerstreckt. Durch die Seitenwand ist beispielsweise der Aufnahmeraum in Fahrzeuglängsrichtung oder in Fahrzeugquerrichtung beziehungsweise in horizontaler Richtung zumindest teilweise, insbesondere zumindest auf einer Seite, begrenzt.
Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei gezeigt, wenn das Kontaktelement der Speicherzelle auf einer der Seitenwand zugewandten Seite der Speicherzelle angeordnet ist, wodurch eine besonders vorteilhafte An- und Umströmung der Speicherzelle von dem Temperierfluid realisiert werden kann. In der Folge kann ein besonders vorteilhafter Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und der Speicherzelle realisiert werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wirkt die Speicherzelle formschlüssig mit wenigstens einem, insbesondere von dem Kontaktelement des Gehäuses unterschiedlichen, an dem Gehäuse vorgesehenen Führungselement zusammen, wodurch die Speicherzelle in dem Aufnahmeraum gehalten beziehungsweise fixiert ist. Die Speicherzelle wird beispielsweise bei ihrer Montage, in deren Rahmen die Speicherzelle in dem Aufnahmeraum angeordnet wird, in formschlüssiges Zusammenwirken mit dem beispielsweise als Führungsschiene ausgebildeten Führungselement gebracht, sodass die Speicherzelle bei ihrer Montage mittels des Führungselements definiert und gezielt geführt wird. In der Folge kann eine besonders zeit- und kostengünstige Montage der Speicherzelle und somit des Zellmoduls insgesamt geschaffen werden. Außerdem wird die Speicherzelle auf einfache und kostengünstige Weise in dem Aufnahmeraum fixiert, sodass eine definierte und somit vorteilhafte Temperierung, insbesondere Kühlung beziehungsweise Erwärmung, darstellbar ist.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Gehäuse wenigstens ein Abstandshalteelement aufweist, mittels welchem die Speicherzelle in einem Abstand zu wenigstens einem sich an das Abstandshalteelement anschließenden Wandungsbereich des Gehäuses, insbesondere des Bodens, gehalten ist, sodass der Wandungsbereich und die Speicherzelle wenigstens einen von dem Temperierfluid durchströmbaren Temperierkanal zumindest teilweise begrenzen. Hierdurch kann ein besonders großer und insbesondere zumindest überwiegender Teil der außenumfangsseitigen Mantelfläche der Speicherzelle von dem Temperierfluid umströmt werden, sodass ein besonders vorteilhafter Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und der Speicherzelle darstellbar ist.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen Hochvolt-Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Der Hochvolt-Energiespeicher wird auch einfach als Hochvoltspeicher bezeichnet und weist wenigstens ein erfindungsgemäßes Zellmodul auf. Insbesondere weist der erfindungsgemäße Hochvolt-Energiespeicher mehrere erfindungsgemäße Zellmodule auf. In der Folge kann eine besonders vorteilhafte Temperierung, insbesondere Kühlung oder Erwärmung, des Hochvolt-Energiespeichers realisiert, sodass in der Folge eine besonders große elektrische Reichweite dargestellt werden kann, über welche das Kraftfahrzeug elektrisch angetrieben werden kann. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:

1 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Zellmodus gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ausschnittsweise eine schematische Explosionsansicht des Zellmoduls gemäß der ersten Ausführungsform;
3 eine schematische Querschnittsansicht des Zellmoduls gemäß einer zweiten Ausführungsform;
4 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht des Zellmoduls gemäß der zweiten Ausführungsform;
5 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht des Zellmoduls gemäß der zweiten Ausführungsform;
6 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht des Zellmoduls gemäß einer dritten Ausführungsform;
7 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht des Zellmoduls gemäß der dritten Ausführungsform; und
8 eine schematische Perspektivansicht einer Speicherzelle des Zellmoduls gemäß der dritten Ausführungsform.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 und 2 zeigen ein im Ganzen mit 1 bezeichnetes Zellmodul für einen Hochvolt-Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens wie beispielsweise eines Personenkraftwagens. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet und umfasst dabei wenigstens eine elektrische Maschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug elektrisch antreibbar ist. Hierzu wird die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben. Um die elektrische Maschine in dem Motorbetrieb zu betreiben, wird die elektrische Maschine mit elektrischer Energie beziehungsweise mit elektrischem Strom versorgt. Dabei wird die elektrische Energie zum Betreiben der elektrischen Maschine in dem Motorbetrieb in dem Hochvolt-Energiespeicher gespeichert, welcher beispielsweise als Batterie beziehungsweise als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie) ausgebildet ist.
Aus 1 und 2 ist besonders gut erkennbar, dass das Zellmodul 1 ein Gehäuse 2 aufweist, welches einen Aufnahmeraum 3 aufweist beziehungsweise begrenzt. Dabei umfasst das Gehäuse 2 ein den Aufnahmeraum 3 zu einem ersten Teil begrenzendes Gehäuseelement 4 und einen den Aufnahmeraum 3 zu einem zweiten Teil begrenzenden Deckel 5, welcher separat von dem Gehäuseelement 4 ausgebildet und mit dem Gehäuseelement 4, insbesondere fluiddicht, verbunden ist. Dabei ist der erste Teil größer als der zweite Teil, sodass der Aufnahmeraum 3 beispielsweise überwiegend durch das Gehäuseelement 4 gebildet ist.
Das Zellmodul 1 umfasst eine Mehrzahl von Speicherzellen, von denen in 1 und 2 eine mit 6 bezeichnete Speicherzelle erkennbar ist. Die Speicherzelle 6 ist in dem Aufnahmeraum 3 aufgenommen und somit in dem Gehäuse 2 angeordnet. In beziehungsweise mittels der Speicherzelle 6 kann elektrische Energie beziehungsweise elektrischer Strom gespeichert werden. Aus 1 und 2 ist ferner erkennbar, dass die Speicherzelle 6 außenumfangsseitig prismatisch, das heißt als Prisma ausgebildet ist. Dabei weist die Speicherzelle 6 beispielsweise wenigstens zwei Kontaktelemente 7 auf, welche leitend, das heißt elektrisch leitfähig ausgebildet sind. Dabei ist in 1 ein mit B bezeichneter Bereich vergrößert dargestellt, in welchem eines der Kontaktelemente 7 angeordnet ist. Über die Kontaktelemente 7 kann eine von der Speicherzelle 6 bereitgestellte elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebsspannung, abgegriffen werden. Insbesondere kann die Speicherzelle 6 beispielsweise über die Kontaktelemente 7 die in der Speicherzelle 6 gespeicherte elektrische Energie bereitstellen, um dadurch die elektrische Maschine mit der in der Speicherzelle 6 gespeicherten elektrischen Energie zu versorgen.
Ferner ist es denkbar, dass die elektrische Maschine in einem Generatorbetrieb und somit als Generator betreibbar ist. In dem Generatorbetrieb stellt die elektrische Maschine elektrische Energie bereit, welche beispielsweise über die Kontaktelemente 7 in die Speicherzelle 6 eingeleitet und somit in der Speicherzelle 6 gespeichert werden kann.
Beispielsweise sind die Speicherzellen 6 über ihre jeweiligen Kontaktelemente 7 elektrisch miteinander verbunden und dabei beispielsweise in Reihe oder parallel zueinander geschaltet, sodass das Zellmodul 1 eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebsspannung, aufweist, welche beispielsweise größer als die jeweilige elektrische Spannung der jeweiligen Speicherzelle 6 ist. Üblicherweise umfasst der Hochvolt-Energiespeicher eine Mehrzahl von solchen Zellmodulen 1, welche elektrisch miteinander verbunden und dabei beispielsweise parallel oder seriell zueinander geschaltet sind. Dadurch weist der Hochvolt-Energiespeicher eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebsspannung, auf, welche üblicherweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und üblicherweise mehrere hundert Volt beträgt. Dadurch können besonders hohe elektrische Leistungen zum Antreiben des Kraftfahrzeugs realisiert werden. Die mehreren Speicherzellen 6 des Zellmoduls 1 bilden beispielsweise ein Zellpaket, mittels welchem hohe elektrische Leistungen realisiert werden können. Die jeweilige prismatische Speicherzelle 6 wird auch als Einzelzelle bezeichnet.
Um nun eine besonders vorteilhafte Temperierung, das heißt Kühlung und Erwärmung der Speicherzelle 6 beziehungsweise des Zellmoduls 1 insgesamt realisieren zu können, ist eine besonders gut aus 1 und 2 erkennbare und im Ganzen mit 8 bezeichnete Immersionstemperierung vorgesehen, welche wenigstens einen an dem Gehäuse vorgesehenen Zulauf 9 und wenigstens einen an dem Gehäuse 2 vorgesehenen Ablauf 10 für ein elektrisch nicht-leitendes und vorzugsweise nicht-korrosives Temperierfluid aufweist. Das Temperierfluid ist beispielsweise als Gas oder aber als Flüssigkeit ausgebildet und kann den Zulauf 9 und den Ablauf 10 durchströmen. Hierzu weist der Zulauf 9 beispielsweise einen von dem Temperierfluid durchströmbaren Zulaufkanal 11 auf, während der Ablauf 10 einen von dem Temperierfluid durchströmbaren Ablaufkanal 12 aufweist.
Während eines Betriebs des Zellmoduls 1 beziehungsweise des Hochvolt-Energiespeichers strömt das Temperierfluid über den Zulauf 9 in den Aufnahmeraum 3 ein, indem das Temperierfluid den Zulaufkanal 11 durchströmt, aus dem Zulaufkanal 11 ausströmt und in den Aufnahmeraum 3 einströmt. Somit mündet der Zulaufkanal 11, insbesondere über eine in 1 und 2 nicht erkennbare Durchströmöffnung, in den Aufnahmeraum 3. Während des Betriebs strömt das Temperierfluid durch den Aufnahmeraum 3, wobei das Temperierfluid zumindest einen Teilbereich der jeweiligen Speicherzelle 6 außenumfangsseitig direkt umströmt. Dies bedeutet, dass das den Aufnahmeraum 3 durchströmende Temperierfluid zumindest einen Teilbereich einer außenumfangsseitigen Mantelfläche 13 der jeweiligen Speicherzelle 6 direkt umströmt und somit berührt beziehungsweise kontaktiert, wobei es vorzugsweise vorgesehen ist, dass das den Aufnahmeraum 3 durchströmende Temperierfluid die jeweilige Speicherzelle 6 außenumfangsseitig zumindest überwiegend, das heißt zu mehr als zur Hälfte direkt an- und umströmt. Mit anderen Worten ausgedrückt umströmt das Temperierfluid vorzugsweise mehr als die Hälfte der außenumfangsseitigen Mantelfläche 13 direkt, sodass die jeweilige Speicherzelle 6 in das Temperierfluid eingetaucht beziehungsweise eingebettet ist.
Infolge eines Wärmeaustausches zwischen dem Temperierfluid und der jeweiligen Speicherzelle 6 temperiert, das heißt kühlt oder erwärmt das Temperierfluid die jeweilige Speicherzelle 6. Da dabei das Temperierfluid die Speicherzelle 6 direkt berührt, kann ein besonders effizienter und effektiver Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und der Speicherzelle 6 realisiert werden. Daran anschließend, das heißt nach dem Wärmeaustausch, strömt das Temperierfluid über den Ablauf 10 aus dem Aufnahmeraum 3 aus, indem das beispielsweise infolge des Wärmeaustauschs gekühlte oder erwärmte Temperierfluid den Ablaufkanal 12 durchströmt. Somit mündet der Ablaufkanal 12, insbesondere über eine Durchströmöffnung des Ablaufs 10, in den Aufnahmeraum 3.
Bei der in 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform ist das jeweilige Kontaktelement 7 der jeweiligen Speicherzelle 6 als elektrisch leitendes oder leitfähiges und elastisch verformbares Verspannelement 14 ausgebildet, welches ein Federelement ist. Über das Verspannelement 14 ist die Speicherzelle 6 in elastisch verformtem Zustand des Verspannelements 14 an dem Gehäuse 2 abgestützt. Bei der ersten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Speicherzelle 6 über das Verspannelement 14 an dem Deckel 5 abgestützt ist, wobei das Verspannelement 14 elastisch verformt ist. Dadurch wird die Speicherzelle 6 besonders vorteilhaft in dem Aufnahmeraum 3 gehalten beziehungsweise fixiert. Insbesondere wird beispielsweise die Speicherzelle 6 mit dem jeweiligen Verspannelement 14 durch einen Steck- und Fügeprozess versehen. Alternativ oder zusätzlich wird beispielsweise die Speicherzelle 6 mittels eines Steck- und Fügeprozesses in dem Aufnahmeraum 3 montiert und fixiert. Hierzu wirkt die jeweilige Speicherzelle 6 mit jeweiligen, an jeweiligen Seitenwänden 15 und 16 des Gehäuses 2 vorgesehenen und als Führungsschienen ausgebildeten Führungselementen formschlüssig zusammen, wobei von den Führungselementen in 2 das an der Seitenwand 16 vorgesehene und mit 17 bezeichnete Führungselement erkennbar ist. Bei der Montage der Speicherzelle 6 wird diese beispielsweise in die als Führungsschienen ausgebildeten Führungselemente eingesteckt und dabei in Richtung eines Bodens 18 des Gehäuses 2 bewegt. Dabei wird die Speicherzelle 6 mittels der Führungselemente geführt und somit sicher positioniert. Daran anschließend wird beispielsweise der Deckel 5, insbesondere reversibel lösbar, mit dem Gehäuseelement 4 verbunden, wodurch die zunächst noch nicht elastisch verformten Kontaktelemente 7 beziehungsweise Verspannelemente 14 elastisch verformt werden. Dadurch wird die Speicherzelle 6 gegen das Gehäuse 2 gespannt und sicher fixiert.
Aus 1 ist erkennbar, dass die Seitenwände 15 und 16 und der Boden 18 durch das Gehäuseelement 4 gebildet sind, wobei beispielsweise die Seitenwände 15 und 16 einstückig miteinander und einstückig mit dem Boden 18 ausgebildet sind. Dabei zeigt 1 das Zellmodul 1 in dessen Einbaulage, wobei das Zellmodul 1 seine Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs einnimmt. Dabei ist der Aufnahmeraum 3 bezogen auf die Einbaulage in Fahrzeughochrichtung nach unten hin durch den Boden 18 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, begrenzt, wobei die Fahrzeughochrichtung in 1 durch einen Doppelpfeil 19 veranschaulicht ist. Die Seitenwände 15 und 16 liegen entlang einer senkrecht zur Fahrzeughochrichtung verlaufenden Richtung und dabei beispielsweise in Fahrzeugquerrichtung einander gegenüber, sodass die Seitenwände 15 und 16 den Aufnahmeraum 3 entlang der zuvor genannten, senkrecht zur Fahrzeughochrichtung verlaufenden Richtung zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, begrenzen. Insbesondere ist aus 1 erkennbar, dass die Seitenwände 15 und 16 in Fahrzeughochrichtung nach oben hin sich von dem Boden 18 wegerstrecken.
Um unerwünschte Leckagen zu vermeiden, wird der Deckel fluiddicht mit dem Gehäuseelement 4 verbunden, sodass das Gehäuse 2 für das Temperierfluid dicht ist. Hierzu kommen beispielsweise Dichtungselemente 20 zum Einsatz, mittels welchen der Deckel 5 gegen das Gehäuseelement 4 abgedichtet ist.
Um beispielsweise die jeweiligen, mehreren Kontaktelemente 7 der jeweiligen Speicherzellen 6 auf besonders einfache und kostengünstige Weise gleichzeitig elektrisch zu kontaktieren, weist das Gehäuse 2, insbesondere der Deckel 5, weitere Kontaktelemente in Form von Stromschienen 21 auf, welche mit den Kontaktelementen 7 elektrisch kontaktiert sind. Dadurch kann beispielsweise die in der Speicherzelle 6 gespeicherte elektrische Energie von den Kontaktelementen 7 an die Stromschienen 21 übertragen und von den Stromschienen 21 abgeführt und beispielsweise zu der elektrischen Maschine geführt werden.
Alternativ oder zusätzlich zur Ausgestaltung der Kontaktelemente 7 als Verspannelemente 14 beziehungsweise Federelemente ist es denkbar, dass an der jeweiligen Speicherzelle 6 von den Kontaktelementen 7 unterschiedliche, zusätzliche dazu vorgesehene Federelemente und somit Verspannelemente vorgesehen sind, welche hinsichtlich ihrer Funktion der Funktion der zuvor beschriebenen Verspannelemente 14 entsprechen. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, an dem Gehäuse 2, insbesondere an dem Deckel 5, als Federelemente ausgebildete Verspannelemente vorzusehen, mittels welchen die Speicherzelle 6 in dem Aufnahmeraum 3 gehalten und somit fixiert ist. Dabei sind die vorigen und folgenden Ausführungen zu den Verspannelementen 14 ohne weiteres auch auf die an dem Gehäuse 2, insbesondere am Deckel 5, vorgesehenen Verspann- beziehungsweise Federelemente übertragbar und umgekehrt. Über die Stromschienen 21 kann die jeweilige Spannung der jeweiligen Speicherzelle 6 abgegriffen werden.
Dadurch, dass das Temperierfluid während des Betriebs des Zellmoduls 1 den Aufnahmeraum 3 durchströmt und somit die Speicherzellen 6 umspült, kann ein besonders vorteilhafter Wärmeabtransport realisiert werden. Ferner ist es denkbar, die Speicherzellen 6 zu erwärmen und dadurch auf einer besonders vorteilhaften Temperatur zu halten. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Ablauf 10 in Strömungsrichtung des den Aufnahmeraum 3 durchströmenden Fluids dem Zulauf 9 gegenüberliegt, um einen besonders effektiven Wärmeabtransport zu realisieren. Ein weiteres Potential der Immersionstemperierung 8 besteht darin, die Speicherzellen 6 bei geringen Außentemperaturen mittels des Temperierfluids aufzuwärmen, wobei beispielsweise das Temperierfluid selbst erwärmt wird.
Um eine gute An- und Umströmung der Speicherzellen 6 zu ermöglichen, stehen die Speicherzellen 6 auf dem mit Temperierkanälen 22 versehenen Boden 18. Dabei weist das Gehäuse 2, insbesondere das Gehäuseelement 4 und beispielsweise der Boden 18, jeweilige Abstandshalteelemente 23 auf, welche jeweilige, sich an die Abstandshalteelemente 23 anschließende Wandungsbereiche 24 des Gehäuses 2, insbesondere des Gehäuseelements 4 und vorliegend des Bodens 18, überragen, insbesondere in Fahrzeughochrichtung nach oben hin. Somit ist die Speicherzelle 6 mittels der Abstandshalteelemente 23 in einem Abstand zu den Wandungsbereichen 24 gehalten, sodass die jeweiligen Wandungsbereiche 24, die Abstandshalteelemente 23 und die Speicherzelle 6 die von dem Temperierfluid durchströmbaren Temperierkanäle 22 zumindest teilweise begrenzen. Ein erforderlicher Füllgrad des Aufnahmeraums 3 mit dem Temperierfluid ist bei der Konstruktion des Zellmoduls 1 zu ermitteln.
Beispielsweise aufgrund des inneren Aufbaus der jeweiligen Speicherzelle 6 kann ein Wärmeübergang von der Speicherzelle 6 zum Boden 18 beziehungsweise umgekehrt thermodynamisch eine schlechte Alternative sein. Eine bessere Alternative kann sein, die Temperierung, insbesondere Kühlung oder Erwärmung, unmittelbar an den auch als Terminals oder Zellterminals bezeichneten Kontaktelementen 7 anzusetzen, da hier Wärme ohne weitere Zwischenmaterialien direkt aus dem Inneren der jeweiligen Speicherzelle 6 über die als Ableiter fungierenden Kontaktelemente 7 nach außen geleitet werden kann. Aus diesem Grund kann es sinnvoll sein, den Spannungs- beziehungsweise Stromabgriff nach unten auf den Boden 18 beziehungsweise in Richtung des Bodens 18 des Gehäuses 2 zu legen und das vorzugsweise als Flüssigkeit ausgebildete Temperierfluid unmittelbar die Terminals (Kontaktelement 7) anströmen zu lassen. Dies ist bei einer in 3 bis 5 veranschaulichten zweiten Ausführungsform vorgesehen.
Sind die Kontaktelemente 7 bei der ersten Ausführungsform auf einer bezogen auf die Einbaulage in Fahrzeughochrichtung nach oben weisenden Seite 25 der Speicherzelle 6 angeordnet, so sind die Kontaktelemente 7 bei der zweiten Ausführungsform auf einer der Seite 25 abgewandten, dem Boden 18 zugewandten und somit in Fahrzeughochrichtung nach unten weisenden Seite 26 der Speicherzelle 6 angeordnet. Dabei ist aus 4 erkennbar, dass mehrere Speicherzellen 6 in dem Aufnahmeraum 3 aufgenommen sein können.
Ferner ist aus einer in Zusammenschau von 4 und 5 besonders gut erkennbar, dass beispielsweise zumindest die in 4 mit 27 bezeichnete Durchströmöffnung des Zulaufkanals 11 beziehungsweise des Zulaufs 9, der über die Durchströmöffnung 27 in den Aufnahmeraum 3 mündet, zumindest teilweise in Einbaulage des Zellmoduls 1 in Fahrzeughochrichtung auf gleicher Höhe wie zumindest ein Teilbereich wenigstens eines der Kontaktelemente 7 angeordnet ist, wobei die Durchströmöffnung 27 nicht notwendigerweise in Überdeckung beziehungsweise Überlappung mit dem wenigstens einen Kontaktelement 7 angeordnet sein muss. Aus 5 ist erkennbar, dass die Durchströmöffnung 27 selbst überdeckungsfrei beziehungsweise überlappungsfrei zu den Kontaktelementen 7 angeordnet sein kann, jedoch ist die Durchströmöffnung 27 bezogen auf die Fahrzeughochrichtung zumindest teilweise auf gleicher Höhe wie zumindest ein jeweiliger Teilbereich des wenigstens einen Kontaktelements 7 angeordnet. Dadurch kann beispielsweise das über die Durchströmöffnung 27 aus dem Zulaufkanal 11 ausströmende und in den Aufnahmeraum 3 einströmende Temperierfluid zumindest im Wesentlichen direkt und somit besonders vorteilhaft das wenigstens eine Kontaktelement 7 beziehungsweise die Kontaktelemente 7 an- und umströmen, sodass ein besonders effektiver Wärmeaustausch zwischen den Kontaktelementen 7 und dem Temperierfluid und somit zwischen dem Temperierfluid und der Speicherzelle 6 dargestellt werden kann.
Bei der zweiten Ausführungsform sind die beispielsweise als Verspannelemente zum Einsatz kommenden Federelemente, mittels welchen die Speicherzelle 6 mit dem Gehäuse 2 verspannt ist, an den Kontaktelementen 7 vorgesehen beziehungsweise durch diese gebildet. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass als Verspannelemente wirkende Federelemente 28 (3) an dem Gehäuse 2, insbesondere an dem Deckel 5, vorgesehen sind. Über die Federelemente 28 ist der Deckel 5 an der jeweiligen Speicherzelle 6 abgestützt, wobei die Federelemente 28 elastisch verformt sind. Hierdurch wird die Speicherzelle 6 gegen das Gehäuse 2 gespannt und dadurch in dem Aufnahmeraum 3 sicher gehalten beziehungsweise fixiert. Sind die Stromschienen 21 bei der ersten Ausführungsform an dem Deckel 5 vorgesehen, so sind bei der zweiten Ausführungsform die Stromschienen 21 an dem Gehäuseelement 4 und dabei insbesondere an dem Boden 18 angeordnet. Der Füllgrad des Gehäuses 2 mit dem temperierenden Temperierfluid ist beispielsweise abhängig von einer erforderlichen Wärmeabfuhr und/oder Wärmezufuhr und sollte bei der konstruktiven Auslegung des Speicher- beziehungsweise Batteriegesamtkonzepts ermittelt werden. Die erste Ausführungsform und die zweite Ausführungsform gleichen sich insbesondere hinsichtlich des Prinzips der Immersionstemperierung 8, bei welcher die Speicherzelle 6 in das Temperierfluid eingetaucht beziehungsweise eingebettet wird. Eine weitere Ausführungsform und somit Variante des gleichen Prinzips zur Immersionstemperierung 8 ist in 6 bis 8 veranschaulicht, welche eine dritte Ausführungsform des Zellmoduls 1 zeigen. Hierbei ist eine nochmalige veränderte Lage der Terminals vorgesehen. Bei der dritten Ausführungsform ist die jeweilige Speicherzelle 6 in dem Aufnahmeraum 3 liegend angeordnet beziehungsweise verbaut, sodass eine zumindest nahezu komplette Umspülung bei minimalem Fluideinsatz möglich ist.
Wie aus 6 bis 8 erkennbar ist, ist es bei der dritten Ausführungsform vorgesehen, dass die Kontaktelemente 7 (Terminals) der Speicherzelle 6 auf jeweiligen, den jeweiligen Seitenwänden 15 und 16 zugewandten Seiten 29 und 30 der Speicherzelle 6 angeordnet sind. Somit sind die Kontaktelemente 7 der Speicherzelle 6 auf, insbesondere in Fahrzeugquerrichtung, einander gegenüberliegenden Seiten 29 und 30 angeordnet, sodass auch die Stromschienen 21 auf, insbesondere in Fahrzeugquerrichtung, einander gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 2, insbesondere des Gehäuseelements 4, angeordnet sind. Dabei sind die Stromschienen 21 an den Seitenwänden 15 und 16 angeordnet.
In 6 ist auch ein mit C bezeichneter Bereich vergrößert dargestellt. Besonders gut dabei ist erkennbar, dass auch bei der dritten Ausführungsform das jeweilige Kontaktelement 7 als leitfähiges und elastisch verformbares Verspannelement 14 ausgebildet ist, über welches die Speicherzelle in elastisch verformtem Zustand des jeweiligen Verspannelements 14 an dem Gehäuse 2, insbesondere an dem Gehäuseelement 4 und dabei vorliegend an der jeweiligen Seitenwand 15 beziehungsweise 16 abgestützt ist.
Insgesamt ist erkennbar, dass ein besonders einfacher und somit kostengünstiger Aufbau des Zellmoduls 1 und somit des Hochvolt-Energiespeichers insgesamt darstellbar ist, da zusätzliche, gesonderte Kühleinrichtungen beziehungsweise Kühlvorrichtungen wie beispielsweise Kühler vermieden werden können. Gleichzeitig ist eine besonders vorteilhafte Temperierung des Zellmoduls 1 beziehungsweise der Speicherzellen 6 darstellbar, sodass temperaturbedingte Reichweiteneinbußen durch Kühlung oder Erwärmung vermieden werden können.
Beispielsweise aus 7 ist erkennbar, dass die Speicherzellen 6 in Längserstreckungsrichtung des Gehäuses 2 aufeinanderfolgend beziehungsweise hintereinander angeordnet sind. Dabei ist es denkbar, zwischen den Speicherzellen 6 Abstandshalteelemente 31 anzuordnen, mittels welchen die hintereinander angeordneten Speicherzellen 6 in einem gegenseitigen Abstand zueinander gehalten werden. Ferner ist aus 8 besonders gut erkennbar, dass die jeweilige Speicherzelle 6 außenumfangsseitig prismatisch ausgebildet ist.
Die jeweilige Stromschiene 21 ist beispielsweise reversibel lösbar an dem Gehäuse 2 gehalten. Alternativ oder zusätzlich ist die jeweilige Stromschiene 21 mit dem Gehäuse 2 formschlüssig verbunden. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die jeweilige Stromschiene 21 mit dem Gehäuse 2 verrastet ist, wobei beispielsweise die jeweilige Stromschiene 21 in das Gehäuse 2, insbesondere in den Deckel 5 beziehungsweise in das Gehäuseelement 4, eingeklipst ist. Hierdurch kann eine besonders einfache, zeit- und kostengünstige Herstellung des Zellmoduls 1 gewährleistet werden.
Aus 4 ist erkennbar, dass die Immersionstemperierung 8 eine beispielsweise elektrisch betreibbare Pumpe 32 aufweist, mittels welcher das Temperierfluid, insbesondere in einer in 4 durch einen Pfeil 33 veranschaulichte Strömungsrichtung, gefördert wird. Entlang dieser Strömungsrichtung strömt beispielsweise das Temperierfluid durch den Zulaufkanal 11 und die Durchströmöffnung 27 und in den Aufnahmeraum 3 ein.
In 5 ist beispielsweise ein Spannungsabgriff an den Stromschienen 21 veranschaulicht. Die Stromschienen 21 sind beispielsweise mit jeweiligen, elektrisch leitfähigen Leitungen 34 elektrisch kontaktiert, über welche die von der Speicherzelle 6 bereitgestellte elektrische Energie zu wenigstens einem elektrischen Verbraucher wie beispielsweise der elektrischen Maschine geführt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Zellmodul
2: Gehäuse
3: Aufnahmeraum
4: Gehäuseelement
5: Deckel
6: Speicherzelle
7: Kontaktelement
8: Immersionstemperierung
9: Zulauf
10: Ablauf
11: Zulaufkanal
12: Ablaufkanal
13: außenumfangsseitige Mantelfläche
14: Verspannelement
15: Seitenwand
16: Seitenwand
17: Führungselement
18: Boden
19: Doppelpfeil
20: Dichtungselement
21: Stromschiene
22: Temperierkanal
23: Abstandshalteelement
24: Wandungsbereich
25: Seite
26: Seite
27: Durchströmöffnung
28: Federelement
29: Seite
30: Seite
31: Abstandshalteelement
32: Pumpe
33: Pfeil
34: Leitung
B: Bereich
C: Bereich

Claims

Zellmodul (1) für einen Hochvolt-Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse (2), welches einen Aufnahmeraum (3) aufweist, und mit wenigstens einer zum Speichern von elektrischer Energie ausgebildeten Speicherzelle (6), welche in dem Aufnahmeraum (3) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Immersionstemperierung (8) vorgesehen ist, welche wenigstens einen an dem Gehäuse (2) vorgesehenen Zulauf (9) und wenigstens einen an dem Gehäuse (2) vorgesehenen Ablauf (10) für ein elektrisch nicht-leitendes Temperierfluid aufweist, welches während eines Betriebs des Zellmoduls (1) über den Zulauf (9) in den Aufnahmeraum (3) einströmt, zumindest einen Teilbereich der Speicherzelle (6) außenumfangsseitig direkt umströmt, die Speicherzelle (6) infolge eines Wärmeaustausches mit dieser temperiert und dann über den Ablauf (10) aus dem Aufnahmeraum (3) ausströmt.
Zellmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherzelle (6) wenigstens ein Kontaktelement (7) aufweist, über welches in der Speicherzelle (6) gespeicherte elektrische Energie bereitstellbar ist.
Zellmodul (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (7) der Speicherzelle (6) als leitfähiges und elastisch verformbares Verspannelement (14) ausgebildet ist, über welches die in der Speicherzelle (6) gespeicherte elektrische Energie bereitstellbar und die Speicherzelle (6) in elastisch verformtem Zustand des Verspannelements (14) an dem Gehäuse (2) abgestützt ist.
Zellmodul (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) wenigstens ein weiteres Kontaktelement (21) aufweist, welches mit dem Kontaktelement (7) der Speicherzelle (6) elektrisch kontaktiert ist.
Zellmodul (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Kontaktelement (21) als Stromschiene (21) ausgebildet ist.
Zellmodul (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (9) und/oder der Ablauf (10) wenigstens eine von dem Temperierfluid durchströmbare und in den Aufnahmeraum (3) mündende Durchströmöffnung (27) aufweist.
Zellmodul (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmöffnung (27) zumindest teilweise in Einbaulage des Zellmoduls in(1) Fahrzeughochrichtung (19) auf gleicher Höhe wie zumindest ein Teilbereich des Kontaktelements (7) der Speicherzelle (6) angeordnet ist.
Zellmodul (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmöffnung (27) in zumindest teilweiser Überlappung mit dem Kontaktelement (7) der Speicherzelle (6) angeordnet ist.
Zellmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) einen Boden (18) aufweist, durch welchen der Aufnahmeraum in(3) Einbaulage des Zellmoduls (1) in Fahrzeughochrichtung (19) nach unten begrenzt ist.
Zellmodul (1) nach Anspruch 9 in dessen Rückbezug auf einen der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (7) der Speicherzelle (6) auf einer dem Boden (18) zugewandten Seite (26) der Speicherzelle (1) angeordnet ist.
Zellmodul (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) wenigstens eine Seitenwand (15, 16) aufweist, welche sich bezogen auf die Einbaulage in Fahrzeughochrichtung (19) nach oben von dem Boden (18) wegerstreckt.
Zellmodul (1) nach Anspruch 11 in dessen Rückbezug auf einen der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (7) der Speicherzelle (6) auf einer der Seitenwand (15, 16) zugewandten Seite (29, 30) der Speicherzelle (6) angeordnet ist.
Zellmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherzelle (6) formschlüssig mit wenigstens einem an dem Gehäuse (2) vorgesehenen Führungselement (17) zusammenwirkt, wodurch die Speicherzelle (6) in dem Aufnahmeraum (3) gehalten ist.
Zellmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) wenigstens ein Abstandshalteelement (23) aufweist, mittels welchem die Speicherzelle (6) in einem Abstand zu wenigstens einem sich an das Abstandshalteelement (23) anschließenden Wandungsbereich (24) des Gehäuses (2) gehalten ist, sodass der Wandungsbereich (24) und die Speicherzelle (6) wenigstens einen von dem Temperierfluid durchströmbaren Temperierkanal (22) zumindest teilweise begrenzen.
Hochvolt-Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Zellmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.