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Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 6.
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Eine solche Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie ist beispielsweise bereits aus der
WO 2010/081704 A2 bekannt. Die Speichereinrichtung wird beispielsweise für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Hybridfahrzeug, genutzt, um elektrische Energie zu speichern und beispielsweise um wenigstens eine elektrische Maschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs mit der in der Speichereinrichtung gespeicherten elektrischen Energie zu versorgen. Die Speichereinrichtung weist dabei eine Mehrzahl von aufeinanderfolgend beziehungsweise hintereinander angeordneten und jeweils zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom ausgebildeten Speicherzellen auf. Dabei ist die Speichereinrichtung beispielsweise als Batterie, insbesondere als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie), ausgebildet, sodass die Speicherzellen beispielsweise als Batteriezellen ausgebildet sind. Die Speicherzellen weisen jeweils wenigsten ein Anschlusselement zum elektrischen Kontaktieren der jeweiligen Speicherzelle auf. Das jeweilige Anschlusselement wird auch als Terminal bezeichnet, über welches beispielsweise ein von den Speicherzellen unterschiedliches Bauelement elektrisch mit der jeweiligen Speicherzelle verbunden werden kann. Auf diese Weise kann beispielsweise über das Terminal der in der jeweiligen Speicherzelle gespeicherte elektrische Strom an das Bauelement übertragen werden beziehungsweise umgekehrt.
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Die Speichereinrichtung umfasst ferner wenigstens einen Zuganker, mittels welchem die Speicherzellen miteinander verspannt und dadurch aneinander gehalten sind. Die aufeinander folgend angeordneten Speicherzellen bilden beispielsweise einen Stapel, welcher auch als Zellstapel, Stack oder Zellstack bezeichnet wird. Mittels des Zugankers wird der Stapel verspannt und dadurch zusammengehalten, indem der Zuganker beispielsweise eine Spannkraft auf den Stapel ausübt. Diese Spannkraft wirkt beispielsweise auf den beziehungsweise in dem Zuganker als Zugkraft.
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Des Weiteren offenbart die
DE 10 2014 118 188 A1 ein Zellkontaktierungssystem für eine elektrochemische Vorrichtung, die mehrere elektrochemische Zellen umfasst.
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Der
DE 10 2011 007 069 A1 ist ein elektrischer Energiespeicher, insbesondere ein elektrochemischer Energiespeicher, als bekannt zu entnehmen, mit mehreren zu wenigstens einem Zellstapel angeordneten Zellen.
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Außerdem offenbart die
DE 10 2013 217 784 A1 ein Zellkontaktierungssystem für eine elektrochemische Vorrichtung, die mehrere elektrochemische Zellen umfasst.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Speichereinrichtung und ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, sodass der Bauraumbedarf der Speichereinrichtung besonders gering gehalten werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Speichereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom. Die Speichereinrichtung umfasst eine Mehrzahl von aufeinanderfolgend beziehungsweise hintereinander angeordneten und jeweils zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom ausgebildeten Speicherzellen. Die jeweilige Speicherzelle ist beispielsweise eine elektrochemische Speicherzelle, mittels welcher die elektrische Energie elektrochemisch gespeichert werden kann. Somit ist die Speichereinrichtung beispielsweise eine elektrochemische Speichereinrichtung beziehungsweise ein elektrochemischer Energiespeicher. Insbesondere ist die Speichereinrichtung beispielsweise als Akkumulator oder Batterie, insbesondere Hochvolt-Batterie (HV-Batterie), ausgebildet, sodass die jeweilige Speicherzelle beispielsweise als Akkuzelle oder Batteriezelle ausgebildet ist. Insbesondere ist die Speichereinrichtung als eine Hochvolt-Komponente (HV-Komponente) ausgebildet, welche eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebsspannung, von mehr als 50 Volt, insbesondere von mehr als 60 Volt und vorzugsweise von mehreren 100 Volt, bereitstellt beziehungsweise aufweist. Hierdurch können beispielsweise besonders hohe elektrische Leistungen mittels der Speichereinrichtung realisiert werden, um beispielsweise ein insbesondere als Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildetes Kraftfahrzeug elektrisch anzutreiben.
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Die hintereinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordneten Speicherzellen bilden beispielsweise einen Zellstapel, welcher auch als Stapel, Stack oder Zellstack bezeichnet wird. Insbesondere ist es denkbar, dass die Speicherzellen, welche beispielsweise entlang einer Stapelrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind, zumindest mittelbar, insbesondere direkt, aneinander abgestützt sind. Dabei weist beispielsweise der Stapel eine entlang der Stapelrichtung verlaufende Längserstreckungsrichtung auf. Die Speicherzellen weisen jeweils wenigstens ein Anschlusselement zum elektrischen Kontaktieren der jeweiligen Speicherzelle auf. Das jeweilige Anschlusselement wird auch als Terminal bezeichnet, wobei beispielsweise ein von den Speicherzellen unterschiedliches Bauelement über das jeweilige Anschlusselement elektrisch mit der jeweiligen Speicherzelle verbunden werden kann. Dadurch kann beispielsweise in der jeweiligen Speicherzelle gespeicherte elektrische Energie über das Anschlusselement an das genannte Bauelement übertragen werden beziehungsweise umgekehrt.
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Die Speichereinrichtung umfasst ferner wenigstens einen Zuganker, mittels welchem die Speicherzellen, insbesondere entlang der Stapelrichtung, miteinander verspannt und dadurch, insbesondere entlang der Stapelrichtung, aneinander gehalten sind. Mittels des Zugankers ist beispielsweise der zuvor genannte Zellstapel verspannt, wodurch der Zellstapel zusammengehalten wird. Um die Speicherzellen zu verspannen und dadurch aneinander zu halten, übt der Zuganker beispielsweise eine, insbesondere entlang der Stapelrichtung, wirkende Spannkraft auf die Speicherzellen aus, wobei die Spannkraft beispielsweise eine auf den beziehungsweise in dem Zuganker wirkende Zugkraft ist beziehungsweise eine solche auf den beziehungsweise in dem Zuganker wirkende Zugkraft bewirkt. Mittels des Zugankers sind beziehungsweise werden die Speicherzellen beispielsweise derart miteinander verspannt, dass die Speicherzellen und somit der Zellstapel zusammengedrückt werden. Hieraus resultiert als Reaktionskraft die zuvor genannte Zugkraft, die in dem beziehungsweise auf den Zuganker wirkt.
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Um nun den Bauraumbedarf sowie insbesondere die Teilanzahl, das Gewicht und die Kosten der Speichereinrichtung besonders gering halten zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in den Zuganker ein Zellkontaktierungssystem integriert ist, welches elektrisch mit den Anschlusselementen verbundene Kontaktelemente aufweist. Beispielsweise können die Speicherzellen über die Kontaktelemente elektrisch miteinander verbunden sein. Das Zellkontaktierungssystem weist beispielsweise je Anschlusselement wenigstens ein Kontaktelement auf, sodass beispielsweise jedem Anschlusselement wenigstens ein Kontaktelement des Zellkontaktierungssystems zugeordnet ist. Das jeweilige, dem jeweiligen Anschlusselement zugeordnete Kontaktelement kontaktiert das jeweils zugeordnete Anschlusselement elektrisch, sodass beispielsweise die Anschlusselemente über die Kontaktelemente elektrisch miteinander verbunden sind. Hierzu sind beispielsweise die Kontaktelemente elektrisch miteinander verbunden.
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Unter dem Merkmal, dass das Zellkontaktierungssystem (ZKS) in den Zuganker integriert ist, ist insbesondere zu verstehen, dass der Zuganker und das Zellkontaktierungssystem eine Baueinheit bilden beziehungsweise eine Baueinheit der Speichereinrichtung bildet sowohl den Zuganker als auch das Zellkontaktierungssystem, sodass beispielsweise der Zuganker und das Zellkontaktierungssystem unabhängig von den Speicherzellen sowie gegebenenfalls unabhängig von weiteren, anderen Bauelementen der Speichereinrichtung, zusammengebaut beziehungsweise miteinander verbunden oder aneinander gehalten sind und somit die zuvor genannte Baueinheit, insbesondere als ein Modul, bilden. Das durch den Zuganker und das Zellkontaktierungssystem gebildete Modul beziehungsweise die Baueinheit kann somit beispielsweise unabhängig von den Speicherzellen und insbesondere unabhängig von weiteren anderen Bauteilen der Speichereinrichtung hergestellte beziehungsweise gefertigt oder zusammengebaut und gehandhabt werden, sodass beispielsweise bei Handhabung und insbesondere Montage des Zugankers gleichzeitig das Zellkontaktierungssystem gehandhabt und montiert wird. Dadurch kann beispielsweise die Speichereinrichtung zeit- und kostengünstig hergestellt beziehungsweise montiert oder aufgebaut werden.
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Des Weiteren kann unter dem Merkmal, dass das Zellkontaktierungssystem in den Zuganker integriert ist, verstanden werden, dass der Zuganker und das Zellkontaktierungssystem aus jeweiligen, voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet und dabei jedoch, insbesondere irreversibel, das heißt nicht-zerstörungsfrei lösbar miteinander verbunden sind, sodass beispielsweise das Zellkontaktierungssystem und der Zuganker als genau ein Bauteil ausgeführt sind. Bei der Erfindung ist es somit vorgesehen, dass der Zuganker gleichzeitig als Strukturelement sowie als Zellkontaktierungssystem dient, wobei mittels des Strukturelements der Zellstapel beziehungsweise ein durch die Speicherzellen gebildetes Zellmodul verspannt ist, und wobei das Zellkontaktierungssystem die Anschlusselemente und somit die Speicherzellen, insbesondere gleichzeitig, elektrisch kontaktiert und insbesondere elektrisch miteinander verbinde. Durch die Verbindung der Speicherzellen sind die Speicherzellen beispielsweise in Reihe oder aber parallel zueinander geschaltet.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass bei herkömmlichen Speichereinrichtungen das jeweilige Zellkontaktierungssystem und der jeweilige Zuganker zwei voneinander getrennte beziehungsweise separate Bauteile sind, welche separat beziehungsweise unabhängig voneinander montiert werden müssen und jeweils einen erheblichen Bauraum beanspruchen. Durch die erfindungsgemäße Integration des Zellkontaktierungssystems in den Zuganker bilden diese die zuvor genannte zusammenhängende beziehungsweise montierte Baueinheit, welche insbesondere unabhängig von der übrigen Speichereinrichtung hergestellt und als Ganzes gehandhabt und montiert werden kann. In der Folge geht die Montage des Zugankers, das heißt beispielsweise das Anordnen des Zugankers an den Speicherzellen und das Verbinden des Zugankers mit den Speicherzellen gleichzeitig mit einer elektrischen Kontaktierung des Zellkontaktierungssystems beziehungsweise der Kontaktelemente mit den Anschlusselementen einher. Üblicherweise kommen zudem mehrere, separat voneinander und separat von dem Zellkontaktierungssystem ausgebildete Zuganker zum Einsatz, was nun ebenfalls vermieden werden kann. Dabei reicht erfindungsgemäß beispielsweise der genau eine Zuganker aus, um die Speicherzellen hinreichend miteinander zu verspannen.
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Eine Verspannfunktion zum Verspannen der Speicherzellen miteinander erfolgt beispielsweise auf Seiten der Anschlusselemente, welche auch als Pole, Zellpole, Terminals oder Zellterminals bezeichnet werden. Mit anderen Worten ist die Verspannfunktion beispielsweise auf Seiten der Zellpole integriert. Die genannte Baueinheit ist ein zusammengefasstes Bauteil, da die Baueinheit beziehungsweise das zusammengefasste Bauteil sowohl den Zuganker als auch das Zellkontaktierungssystem bildet. Das zusammengefasste Bauteil erfüllt dabei gleichzeitig die Aufgabe des Aneinanderhaltens beziehungsweise Zusammenhaltens der Zelle sowie die elektrische Kontaktierung der Anschlusselemente und somit der Speicherzellen selbst. Durch die Integration des Zellkontaktierungssystems in den Zuganker kann zudem eine besonders hohe Biegesteifigkeit beziehungsweise Biegestabilität des Zellstapels beziehungsweise eines den Zellstapel und den Zuganker umfassenden Verbunds gewährleistet werden.
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Eine weite Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Zuganker einstückig mit dem Zellkontaktierungssystem ausgebildet ist. Dadurch können die Teileanzahl, die Kosten, das Gewicht und der Bauraumbedarf in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass in den Zuganker ein Abdeckelement integriert ist, mittels welchem die Anschlusselemente und/oder die Kontaktelemente zumindest in eine von den Speicherzellen wegweisende Richtung, insbesondere vollständig abgedeckt sind. Mit anderen Worten umfasst die zuvor genannte Baueinheit beziehungsweise das zusammengefasste Bauteil nicht nur den Zuganker und das Zellkontaktierungssystem, sondern auch das Abdeckelement, welches beispielsweise insbesondere irreversibel beziehungsweise nicht-zerstörungsfrei lösbar mit dem Zuganker beziehungsweise mit dem Zellkontaktierungssystem verbunden ist. In der Folge erfolgen die Montage des Zellkontaktierungssystems, des Zugankers und des Abdeckelements gleichzeitig. Das Abdeckelement wird genutzt, um einen Berührschutz zu realisieren, sodass beispielsweise Personen die Kontaktelemente und die Anschlusselemente nicht direkt berühren können.
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Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt wenn das Abdeckelement aus einem elektrisch nicht-leitenden Werkstoff wie beispielsweise einem Kunststoff gebildet ist. Die dieser Ausführungsform zugrunde liegende Idee ist es, den Zuganker beziehungsweise die zuvor genannte Baueinheit sowohl zum Verspannen des Zellstapels als auch zur Zellkontaktierung und zur Abdeckung der Anschlusselemente und der Kontaktelemente zu verwenden, wodurch eine besonders hohe Funktionsintegration geschaffen werden kann. Dabei liegt der Erfindung ferner die Erkenntnis zugrunde, dass bei herkömmlichen Speichereinrichtungen nicht nur die voneinander separaten Zuganker und das davon separate Zellkontaktierungssystem, sondern auch ein davon separater Deckel zum Einsatz kommen, wodurch eine hohe Teileanzahl und somit ein hoher Bauraumbedarf resultieren. Dies kann bei der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung nun vermieden werden.
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Um die Teilanzahl, den Bauraumbedarf und die Kosten sowie das Gewicht besonders gering halten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Zuganker einstückig mit dem Abdeckelement ausgebildet ist. Somit ist es denkbar, dass die genannte Baueinheit an sich einstückig ausgebildet ist und dabei das Zellkontaktierungssystem beziehungsweise die Kontaktelemente, den Zuganker und das Abdeckelement bildet.
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Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Zellkontaktierungssystem wenigstens einen seitlich der Anschlusselemente angeordneten und elektrisch mit den Kontaktelementen verbundenen Stromabgriff aufweist, über welchen wenigstens eine von dem Zellkontaktierungssystem und den Speicherzellen unterschiedliche Komponente elektrisch mit den Kontaktelementen verbindbar ist. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Stromabgriff seitlich am Zellstapel realisiert wird, wodurch der Bauraumbedarf der Speichereinrichtung besonders gering gehalten werden kann.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst wenigstens eine elektrische Maschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere elektrisch, antreibbar ist. Um das Kraftfahrzeug elektrisch anzutreiben, wird die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben. Hierzu wird die elektrische Maschine mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom versorgt.
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Dabei umfasst das Kraftfahrzeug ferner wenigstens eine Speichereinrichtung, insbesondere wenigstens eine erfindungsgemäße Speichereinrichtung. Mittels der Speichereinrichtung kann die elektrische Maschine mit in der Speichereinrichtung gespeicherter Energie versorgt werden. Dabei umfasst die Speichereinrichtung eine Mehrzahl von aufeinanderfolgend angeordneten und jeweils zum Speichern von elektrischer Energie ausgebildeten Speicherzellen, welche jeweils wenigstens ein Anschlusselement zum elektrischen Kontaktieren der jeweiligen Speicherzelle aufweisen. Das elektrische Kontaktieren der jeweiligen Speicherzelle wird auch als Zellkontaktierung bezeichnet. Des Weiteren umfasst die Speichereinrichtung wenigstens einen Zuganker, mittels welchem die Speicherzellen miteinander verspannt und dadurch aneinander gehalten sind.
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Um nun den Bauraumbedarf sowie die Kosten und das Gewicht der Speichereinrichtung besonders gering halten zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in den Zuganker ein Zellkontaktierungssystem integriert ist, welches elektrisch mit den Anschlusselementen verbundene Kontaktelemente aufweist, über die die Speicherzellen elektrisch miteinander verbunden sind. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:
- 1 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Speichereinrichtung; und
- 2 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht der Speichereinrichtung.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Explosionsansicht eine Speichereinrichtung 1 zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet. Insbesondere ist das Kraftfahrzeug beispielsweise als Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildet und umfasst hierbei wenigstens eine elektrische Maschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug beispielsweise elektrisch angetrieben werden kann. Hierzu wird die elektrische Maschine mit der in der Speichereinrichtung 1 gespeicherten elektrischen Energie versorgt, um dadurch die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreiben zu können.
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Die Speichereinrichtung 1 umfasst dabei eine Mehrzahl von Speicherzellen 2, mittels beziehungsweise in welchen jeweils elektrische Energie gespeichert werden kann. Aus 1 und 2 ist besonders gut erkennbar, dass die Speicherzellen 2 entlang einer in 1 durch einen Doppelpfeil 3 veranschaulichten Stapelrichtung aufeinanderfolgend beziehungsweise hintereinander angeordnet sind und dadurch einen im Ganzen mit 4 bezeichneten Zellstapel bilden, welcher auch als Stapel, Stack, Zellstack oder Zellmodul bezeichnet wird. Die Speicherzellen 2 sind beispielsweise entlang der Stapelrichtung zumindest mittelbar, insbesondere direkt, aneinander abgestützt. Die jeweilige Speicherzelle 2 ist beispielsweise eine elektrochemische Speicherzelle, mittels welcher die elektrische Energie elektrochemisch gespeichert werden kann. Hierzu umfasst die jeweilige Speicherzelle 2 beispielsweise ein Zellgehäuse, durch welches ein Aufnahmeraum begrenzt ist. In dem Aufnahmeraum ist beispielsweise ein Elektrolyt angeordnet. Ferner kann in dem Aufnahmeraum eine Elektrodeneinrichtung mit wenigstens einer Elektrode beziehungsweise mit wenigstens einem Elektrodenwickel aufgenommen sein. Die Speichereinrichtung 1 kann somit beispielsweise als elektrochemische Speichereinrichtung beziehungsweise als elektrochemischer Speicher ausgebildet sein. Insbesondere ist es denkbar, dass die Speichereinrichtung 1 als Batterie, insbesondere als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie), ausgebildet ist. Hierunter ist insbesondere auch zu verstehen, dass die Speichereinrichtung 1 als Akkumulator, insbesondere als Hochvolt-Akkumulator, ausgebildet ist. Insbesondere ist die Speichereinrichtung 1 als Hochvolt-Komponente (HV-Komponente) ausgebildet, sodass die Speichereinrichtung 1 eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebsspannung, von mehr als 50 Volt, insbesondere von mehr als 60 Volt und vorzugsweise von mehreren 100 Volt, aufweist. Hierdurch können besonders hohe elektrische Leistungen zum Antreiben des Kraftfahrzeugs mittels der Speichereinrichtung 1 realisiert werden.
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Die jeweilige Speicherzelle 2 weist wenigstens ein Anschlusselement 5 zum elektrischen Kontaktieren der jeweiligen Speicherzelle 2 auf. Das elektrische Kontaktieren der jeweiligen Speicherzelle 2 wird auch als Zellkontaktierung bezeichnet. Aus 1 ist erkennbar, dass die jeweilige Speicherzelle 2 wenigstens oder genau zwei Anschlusselemente 5 aufweist, über welche die jeweilige Speicherzelle 2 elektrisch kontaktiert werden kann. Das jeweilige Anschlusselement 5 wird auch als Terminal, Anschlussterminal oder Zellterminal bezeichnet und dient dazu, die in der jeweiligen Speicherzelle 2 gespeicherte elektrische Energie aus der jeweiligen Speicherzelle 2 abzuführen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, über das jeweilige Anschlusselement 5 elektrische Energie in die jeweilige Speicherzelle 2 einzuspeisen und dadurch in der jeweiligen Speicherzelle 2 zu speichern. Beispielsweise sind die Speicherzellen 2 in vollständig hergestellten Zustand der Speichereinrichtung 1 über die Anschlusselemente 5 elektrisch miteinander verbunden und dadurch beispielsweise parallel oder in Reihe zueinander geschaltet.
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Das jeweilige Anschlusselement 5 ist beispielsweise ein jeweiliger elektrischer Pol der jeweiligen Speicherzelle 2 oder bildet einen solchen elektrischen Pol. Beispielsweise ist eines der jeweiligen Anschlusselemente 5 der jeweiligen Speicherzelle 2 ein elektrischer Plus-Pol, während beispielsweise das jeweilig andere Anschlusselement 5 der jeweiligen Speicherzelle 2 ein elektrischer Minus-Pol der jeweiligen Speicherzelle 2 ist.
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Die Speichereinrichtung 1 umfasst ferner wenigstens oder genau einen Zuganker 6, mittels welchem die Speicherzellen 2, insbesondere entlang der Stapelrichtung, miteinander verspannt und dadurch aneinander gehalten sind. Der Zuganker 6 wird beispielsweise derart montiert, dass er zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an den Speicherzellen 2 angeordnet und danach verspannt wird. Hierdurch übt der Zuganker 6 ein insbesondere entlang der Stapelrichtung auf die Speicherzellen 2 wirkende Spannkraft auf die Speicherzellen 2 aus, wodurch die Speicherzellen 2 miteinander verspannt und dadurch aneinander gehalten werden. Insbesondere werden die Speicherzellen 2, insbesondere entlang der Stapelrichtung, mittels der Spannkraft zusammengedrückt. Aus der Spannkraft resultiert beispielsweise eine auf den beziehungsweise in dem Zuganker wirkende Zugkraft, sodass beispielsweise der Zuganker 6 durch das mittels des Zugankers 6 bewirkte Verspannen der Speicherzellen 2 auf Zug belastet wird.
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Um nun die Teilanzahl und somit den Bauraumbedarf, das Gewicht und die Kosten der Speichereinrichtung 1 besonders gering halten zu können, ist in den Zuganker 6 ein Zellkontaktierungssystem 7 (ZKS) integriert, welches elektrisch mit den jeweiligen Anschlusselementen 5 verbundene Kontaktelemente 8 aufweist. Beispielsweise können die Speicherzellen 2 über die Kontaktelemente 8 elektrisch miteinander verbunden sein. Hierzu sind beispielsweise die Kontaktelemente 8 elektrisch miteinander verbunden. Aus 1 und 2 ist erkennbar, dass durch die Integration des Zellkontaktierungssystems 7 in den Zuganker 6 der Zuganker 6 und das Zellkontaktierungssystem 7 ein zusammengebautes beziehungsweise zusammenhängendes Modul 9 bilden, welches auch als Baueinheit oder zusammengefasstes Bauteil bezeichnet wird. das Modul 9 ist eine eigenständige und insbesondere unabhängig beziehungsweise separat von der übrigen Speichereinrichtung 1 zusammengebaute beziehungsweise zusammenbaubare oder vormontierte beziehungsweise vormontierbare Baueinheit, welche gehandhabt und montiert werden kann. Die Baueinheit (Modul 9) bildet dabei sowohl den Zuganker 6 als auch das Zellkontaktierungssystem 7, sodass bei der beschriebenen Montage des Zugankers 6 gleichzeitig das Zellkontaktierungssystem 7 montiert wird, insbesondere dahingehend, dass bei Montage des Zugankers 6 gleichzeitig die Kontaktelemente 8 elektrisch mit den korrespondierenden Anschlusselementen 5 verbunden beziehungsweise kontaktiert werden. Hierdurch kann die Speichereinrichtung 1 zeit- und kostengünstig gebildet werden.
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Darüber hinaus ist in den Zuganker 6 ein auch als Deckel bezeichnetes Abdeckelement 10 integriert, mittels welchem die Anschlusselemente 5 und/oder die Kontaktelemente 8 zumindest in eine von den Speicherzellen 2 weg weisende und in 1 und 2 durch einen Pfeil 11 veranschaulichte Richtung abgedeckt sind. Somit kommt dem Zuganker 6 beziehungsweise dem Modul 9, welches den Zuganker 6, das Zellkontaktierungssystem 7 und das Abdeckelement 10 aufweist beziehungsweise bildet, eine Dreifachfunktion zu. Zum einen wird das Modul 9 genutzt, um die Speicherzellen 2 beziehungsweise den Zellstapel 4 zu verspannen. Zum anderen wird das Modul 9 zur Zellkontaktierung genutzt. Außerdem wird das Modul 9 zur Realisierung eines Berührschutzes genutzt, da die Anschlusselemente und/oder die Kontaktelemente 8 mittels des Abdeckelements 10 des Moduls 9 abgedeckt beziehungsweise überdeckt und dadurch vor direkten Berührungen mit Personen geschützt werden.
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Das Modul 9 ist beispielsweise ein Verbundteil, welches aus genau einem Werkstoff oder aber aus mehreren, voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sein kann. Dabei ist es denkbar, dass das Verbundteil an sich einstückig ausgebildet ist und den Zuganker 6, das Zellkontaktierungssystem 7 und das Abdeckelement 10 bildet. Ferner ist es denkbar, dass der Zuganker 6, das Zellkontaktierungssystem 7 und das Abdeckelement 10 irreversibel lösbar, das heißt nicht-zerstörungsfrei lösbar miteinander verbunden sind und dabei das Modul 9 bilden, wobei der Zuganker 6 und/oder das Zellkontaktierungssystem 7 und/oder das Abdeckelement 10 aus demselben Werkstoff oder aber aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind. Insbesondere ist es möglich, dass der Zuganker 6 und/oder das Zellkontaktierungssystem 7 und/oder das Abdeckelement 10 form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
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Um den Bauraumbedarf besonders gering halten zu können, weisen das Zellkontaktierungssystem 7 und somit das Modul 9 einen seitlich der Anschlusselemente 5 angeordneten und elektrisch mit den Kontaktelementen 8 verbundenen Stromabgriff 12 auf, insbesondere in Form einer Abgriffsleiste. Über den Stromabgriff 12 kann beispielsweise wenigstens eine von dem Zellkontaktierungssystem 7 und den Speicherzellen 2 unterschiedliche Komponente elektrisch mit den Kontaktelementen 8 verbunden werden, sodass beispielsweise der in den Speicherzellen 2 gespeicherte elektrische Strom über den Stromabgriff 12 der Komponente zugeführt werden kann beziehungsweise umgekehrt. Unter der seitlichen Anordnung des Stromabgriffes 12 ist insbesondere zu verstehen, dass beispielsweise die Anschlusselemente 5 auf einer ersten Seite 13 in einer ersten Ebene angeordnet sind. Der Stromabgriff 12 ist dabei auf einer zweiten Seite 14 in einer zweiten Ebene angeordnet, welcher schräg oder vorzugsweise senkrecht zur ersten Ebene verläuft.
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Insgesamt ist erkennbar, dass eine besonders hohe Integration realisiert werden kann, da zumindest der Zuganker 6 und das Zellkontaktierungssystem 7 zu dem Modul 9 beziehungsweise zu dem Verbundteil zusammengefasst sind. Mit anderen Worten ist der Zuganker 6 zumindest mit dem Zellkontaktierungssystem 7 kombiniert, wobei durch diese Kombination gegenüber herkömmlichen Speichereinrichtungen eine Platzersparnis realisiert werden kann. Des Weiteren kann durch die Integration eine besonders hohe Spiegelstabilität der Speichereinrichtung 1 gewährleistet werden. Außerdem kann auf den Einsatz eines zusätzlichen, separaten Deckels verzichtet werden, da das Abdeckelement 10 in den Zuganker 6 integriert ist und als Deckel verwendet werden kann. Außerdem ist genau ein Zuganker in Form des Zugankers 6 ausreichend, um eine hinreichende Verspannung der Speicherzellen 2 zu gewährleisten. Somit kann der Einsatz von voneinander separaten, mehreren Zugankern, vermieden werden. Durch die Integration des Abdeckelements 10 in den Zuganker 6 beziehungsweise in das Zellkontaktierungssystem 7 kann, insbesondere durch eine entsprechende Geometrie, ein hinreichender Berührschutz gewährleistet werden, sodass unerwünschte Berührungen zwischen einer Person und den Anschlusselementen 5 beziehungsweise dem Kontaktelementen 8 sicher vermieden werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Speichereinrichtung
- 2
- Speicherzelle
- 3
- Doppelpfeil
- 4
- Zellstapel
- 5
- Anschlusselement
- 6
- Zuganker
- 7
- Zellkontaktierungssystem
- 8
- Kontaktelement
- 9
- Modul
- 10
- Abdeckelement
- 11
- Pfeil
- 12
- Stromabgriff
- 13
- erste Seite
- 14
- zweite Seite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010/081704 A2 [0002]
- DE 102014118188 A1 [0004]
- DE 102011007069 A1 [0005]
- DE 102013217784 A1 [0006]
