DE102018207327A1 - Storage device for storing electrical energy for a motor vehicle, and motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung (1) zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, mit einer Mehrzahl von entlang einer Stapelrichtung (3) aufeinanderfolgend angeordneten und wenigstens einen Zellstapel (4) bildenden Speicherzellen (2) zum Speichern der elektrischen Energie, mit einer zwei Endplatten (8, 9) und wenigstens zwei mit den Endplatten (8, 9) verbundene Zugelemente (10, 11) aufweisenden Verspanneinrichtung (5), mittels welcher die entlang der Stapelrichtung (3) zwischen den Endplatten (8, 9) angeordneten Speicherzellen (2) entlang der Stapelrichtung (2) miteinander verspannt und dadurch aneinander gehalten sind, wobei die jeweilige Speicherzelle (2) wenigstens zwei Anschlusselemente (6, 7) aufweist, über welche die jeweilige, in der jeweiligen Speicherzelle (2) gespeicherte elektrische Energie von der jeweiligen Speicherzelle (2) bereitstellbar ist, und wobei die Anschlusselemente (6, 7) seitlich angeordnet und mit den jeweiligen Zugelementen (10, 11) elektrisch verbunden sind, wodurch die in dem Zellstapel (4) gespeicherte elektrische Energie über die Zugelemente (10, 11) von dem Zellstapel (4) bereitstellbar ist. The invention relates to a storage device (1) for storing electrical energy for a motor vehicle, having a plurality of memory cells (2) arranged successively along a stacking direction (3) and forming at least one cell stack (4) for storing the electrical energy, with a second one End plates (8, 9) and at least two tensioning means (5) having at least two tension elements (10, 11) connected to the end plates (8, 9), by means of which the memory cells (16) arranged between the end plates (8, 9) along the stacking direction (3) 2) along the stacking direction (2) are clamped together and thereby held together, wherein the respective memory cell (2) at least two connection elements (6, 7), via which the respective stored in the respective memory cell (2) electrical energy from the respective memory cell (2) can be provided, and wherein the connection elements (6, 7) arranged laterally and with the respective tension elements (10, 11) are electrically connected, whereby the electrical energy stored in the cell stack (4) can be provided by the cell stack (4) via the pulling elements (10, 11).
Description
Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Außerdem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer solchen Speichereinrichtung.The invention relates to a storage device for storing electrical energy for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of
Eine solche Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, ist beispielsweise bereits der
Die Speichereinrichtung weist darüber hinaus eine Verspanneinrichtung auf, welche zwei Endplatten und wenigstens zwei mit den Endplatten verbundene Zugelemente aufweist. Mittels der Verspanneinrichtung, das heißt mittels der Endplatten und mittels der Zugelemente sind die entlang der Stapelrichtung zwischen den Endplatten angeordneten Speicherzellen entlang der Stapelrichtung miteinander verspannt und dadurch aneinander gehalten. Hierzu ist beispielsweise das jeweilige Zugelement entlang der Stapelrichtung gespannt beziehungsweise verspannt, sodass über die Zugelemente jeweilige Zugkräfte von einer der Endplatten auf die jeweils andere Endplatte beziehungsweise umgekehrt übertragen werden. Die jeweilige Zugkraft ist eine entlang der Stapelrichtung wirkende Verspannkraft, mittels welcher die beispielsweise als Druckplatten fungierenden Endplatten in Richtung der beziehungsweise gegen die Speicherzellen gezogen und somit gespannt werden. Hierdurch werden die Speicherzellen zusammengedrückt und somit entlang der Stapelrichtung aneinander verspannt. Das jeweilige Zugelement wird beziehungsweise ist dabei auf Zug belastet und wird daher auch als Zuganker bezeichnet. Die jeweilige Speicherzelle weist dabei wenigstens oder genau zwei Anschlusselemente auf, über welche die jeweilige, in der jeweiligen Speicherzelle gespeicherte elektrische Energie von der jeweiligen Speicherzelle bereitstellbar ist. Das jeweilige Anschlusselement wird auch als Terminal bezeichnet, wobei über das Terminal die jeweilige, in der jeweiligen Speicherzelle gespeicherte elektrische Energie von der jeweiligen Speicherzelle abgeführt werden kann. Somit kann beispielsweise die elektrische Maschine über die jeweiligen Anschlusselemente mit in der jeweiligen Speicherzelle gespeicherter elektrischer Energie versorgt werden.The storage device further comprises a tensioning device which has two end plates and at least two tension elements connected to the end plates. By means of the bracing means, that is, by means of the end plates and by means of the tension elements arranged along the stacking direction between the end plates memory cells along the stacking direction are clamped together and thereby held together. For this purpose, for example, the respective tension element along the stacking direction is tensioned or clamped, so that via the tension elements respective tensile forces are transmitted from one of the end plates to the other end plate or vice versa. The respective tensile force is a clamping force acting along the stacking direction, by means of which the end plates acting, for example, as pressure plates are pulled in the direction of or against the storage cells and thus tensioned. As a result, the memory cells are compressed and thus clamped together along the stacking direction. The respective tension element is or is loaded on train and is therefore also referred to as a tie rod. The respective memory cell has at least or exactly two connection elements via which the respective electrical energy stored in the respective memory cell can be provided by the respective memory cell. The respective connection element is also referred to as terminal, wherein the respective stored in the respective memory cell electrical energy can be removed from the respective memory cell via the terminal. Thus, for example, the electrical machine can be supplied via the respective connection elements with stored in the respective memory cell electrical energy.
Außerdem offenbart die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Speichereinrichtung und ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass sich ein besonders vorteilhafter Aufbau der Speichereinrichtung realisieren lässt.Object of the present invention is to develop a memory device and a motor vehicle of the type mentioned in such a way that a particularly advantageous structure of the memory device can be realized.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Speichereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a memory device with the features of
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug. Die Speichereinrichtung weist mehrere, entlang einer Stapelrichtung aufeinanderfolgend beziehungsweise hintereinander angeordnete Speicherzellen zum Speichern der elektrischen Energie auf, wobei die Speicherzellen wenigstens einen Zellstapel der Speichereinrichtung bilden. Die Speichereinrichtung kann die in den Speicherzellen gespeicherte elektrische Energie bereitstellen. Hierdurch kann beispielsweise wenigstens eine elektrische Maschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs mit der in der Speichereinrichtung, insbesondere in den Speicherzellen, gespeicherten elektrischen Energie versorgt werden, wodurch die elektrische Maschine beispielsweise in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben werden kann. Dadurch kann das beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug elektrisch angetrieben werden, sodass das Kraftfahrzeug beispielsweise als Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildet ist. Die Speichereinrichtung ist insbesondere als Hochvolt-Komponente ausgebildet, sodass die Speichereinrichtung eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebsspannung, aufweist beziehungsweise bereitstellt, die größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist. Vorzugsweise beträgt die elektrische Spannung, insbesondere die elektrische Betriebsspannung, der Speichereinrichtung mehrere hundert Volt. Hierdurch können große elektrische Leistungen zum elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs realisiert werden. Die Speichereinrichtung ist beispielsweise als Batterie, insbesondere als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie), ausgebildet, oder die Speichereinrichtung ist ein Bestandteil beziehungsweise ein Modul einer solchen Batterie. Dabei ist die jeweilige Speicherzelle beispielsweise als Batteriezelle, insbesondere als Lithium-Ionen-Zelle, ausgebildet.A first aspect of the invention relates to a storage device for storing electrical energy for a motor vehicle. The memory device has a plurality of memory cells arranged sequentially or successively along a stacking direction for storing the electrical energy, wherein the memory cells form at least one cell stack of the memory device. The memory device may provide the electrical energy stored in the memory cells. As a result, for example, at least one electrical machine for driving the motor vehicle can be supplied with the electrical energy stored in the memory device, in particular in the memory cells, whereby the electric machine can be operated, for example, in an engine operation and thus as an electric motor. As a result, for example, the motor vehicle, in particular as a passenger car, trained motor vehicle can be electrically driven, so that the motor vehicle for example, is designed as a hybrid or electric vehicle. The memory device is designed in particular as a high-voltage component, so that the memory device has or provides an electrical voltage, in particular an electrical operating voltage, which is greater than 50 volts, in particular greater than 60 volts. The electrical voltage, in particular the electrical operating voltage, of the storage device is preferably several hundred volts. As a result, large electrical power for the electrical driving of the motor vehicle can be realized. The memory device is designed, for example, as a battery, in particular as a high-voltage battery (HV battery), or the memory device is a component or a module of such a battery. In this case, the respective memory cell is designed, for example, as a battery cell, in particular as a lithium-ion cell.
Die Speichereinrichtung weist ferner zumindest eine Verspanneinrichtung auf, welche zwei Endplatten und wenigstens zwei mit den Endplatten verbundene Zugelemente umfasst. Mittels der Verspanneinrichtung sind die entlang der Stapelrichtung zwischen den Endplatten angeordneten Speicherzellen entlang der Stapelrichtung miteinander verspannt und dadurch aneinander gehalten. Hierzu ist das jeweilige Zugelement entlang der Stapelrichtung gespannt beziehungsweise verspannt, sodass in dem beziehungsweise über das Zugelement eine Zugkraft entlang der Stapelrichtung wirkt. Diese Zugkraft wird über das jeweilige Zugelement von einer der Endplatten auf die jeweils andere Endplatte beziehungsweise umgekehrt übertragen, sodass die auch als Druckplatten bezeichneten Endplatten mittels der als Verspannkraft fungierenden Zugkraft entlang der Stapelrichtung gegen die beziehungsweise in Richtung der Speicherzellen gezogen und somit gegen die Speicherzellen gespannt werden beziehungsweise sind. Hierdurch werden die entlang der Stapelrichtung zwischen den Platten angeordneten Speicherzellen entlang der Stapelrichtung zusammengedrückt und somit aneinander gehalten. Da die Verspannkraft zum Verspannen der Speicherzellen in dem jeweiligen Zugelement als Zugkraft wirkt, ist das Zugelement, insbesondere ausschließlich, auf Zug belastet. Daher wird das jeweilige Zugelement auch als Zuganker bezeichnet.The storage device further comprises at least one clamping device, which comprises two end plates and at least two tension elements connected to the end plates. By means of the tensioning device, the storage cells arranged along the stacking direction between the end plates are clamped together along the stacking direction and thereby held against one another. For this purpose, the respective tension element along the stacking direction is tensioned or braced, so that acts in or on the tension element, a tensile force along the stacking direction. This tensile force is transmitted via the respective tension element of one of the end plates on the other end plate or vice versa, so that the end plates also referred to as printing plates pulled by the tensile force acting as a clamping force along the stacking direction against or in the direction of the memory cells and thus stretched against the memory cells be or are. As a result, the memory cells arranged along the stacking direction between the plates are compressed along the stacking direction and thus held together. Since the bracing force acts as a tensile force for bracing the storage cells in the respective tension element, the tension element, in particular exclusively, is subjected to tension. Therefore, the respective tension element is also referred to as a tie rod.
Die jeweilige Speicherzelle weist wenigstens oder genau zwei Anschlusselemente auf, welche auch als Terminals bezeichnet werden. Über die jeweiligen Anschlusselemente kann die jeweilige Speicherzelle die jeweilige, in der jeweiligen Speicherzellen gespeicherte elektrische Energie bereitstellen. Mit anderen Worten kann beispielsweise über die jeweiligen Anschlusselemente die elektrische Energie, die in der jeweiligen Speicherzelle gespeichert ist, von der jeweiligen Speicherzelle abgeführt und beispielsweise der elektrischen Maschine zugeführt werden.The respective memory cell has at least or exactly two connection elements, which are also referred to as terminals. The respective memory cell can provide the respective electrical energy stored in the respective memory cells via the respective connection elements. In other words, for example, the electrical energy stored in the respective memory cell can be dissipated from the respective memory cell and, for example, supplied to the electrical machine via the respective connection elements.
Um nun einen besonders vorteilhaften, insbesondere einen besonders einfachen und somit kosten-, gewichts- und bauraumgünstigen Aufbau der Speichereinrichtung realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Anschlusselemente seitlich angeordnet und mit den jeweiligen Zugelementen elektrisch verbunden sind. Dadurch ist die in dem Zellstapel gespeicherte elektrische Energie über die Zugelemente von dem Zellstapel bereitstellbar. Mit anderen Worten kann die in den Speicherzellen des Zellstapels gespeicherte elektrische Energie über die Zugelemente von dem Zellstapel bereitgestellt und somit von dem Zellstapel abgeführt werden. Dieses Bereitstellen der in dem Zellstapel gespeicherten elektrischen Energie wird auch als Stromabgriff bezeichnet, wobei es erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass der Stromabgriff über die auch als Zuganker bezeichneten Zugelemente erfolgt.In order to be able to realize a particularly advantageous construction of the memory device, which is particularly simple, and thus inexpensive, weight-saving and space-saving, it is provided according to the invention that the connection elements are arranged laterally and are electrically connected to the respective tension elements. As a result, the electrical energy stored in the cell stack can be provided via the pulling elements of the cell stack. In other words, the electrical energy stored in the storage cells of the cell stack can be provided by the pulling elements from the cell stack and thus removed from the cell stack. This provision of the electrical energy stored in the cell stack is also referred to as current tapping, wherein it is provided according to the invention that the current tapping takes place via the tension elements, which are also referred to as tie rods.
Ein erstes der Anschlusselemente der jeweiligen Speicherzelle bildet beispielsweise einen elektrischen Pluspol der jeweiligen Speicherzelle, wobei beispielsweise ein zweites der Anschlusselemente der jeweiligen Speicherzelle einen elektrischen Minuspol der jeweiligen Speicherzelle bildet. Dabei ist beispielsweise ein erstes der Zugelemente elektrisch mit den ersten Anschlusselementen des Zellstapels verbunden, sodass die ersten Anschlusselemente über das erste Zugelement elektrisch miteinander verbunden sind. Das zweite Zugelement ist beispielsweise elektrisch mit den zweiten Anschlusselementen des Zellstapels verbunden, sodass die zweiten Anschlusselemente des Zellstapels über das zweite Zugelement elektrisch miteinander verbunden sind. In der Folge sind die Speicherzellen des Zellstapels elektrisch miteinander verbunden, sodass besonders große elektrische Leistungen zum elektrischen Antreiben des beispielsweise als Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs realisiert werden können. Erfindungsgemäß werden zum elektrischen Verbinden der Anschlusselemente und somit der Speicherzellen die Zugelemente genutzt, sodass beispielsweise der Einsatz eines separaten Kontaktierungssystems zum elektrischen Kontaktieren der Anschlusselemente vermieden werden kann. Hierdurch können die Teileanzahl und somit die Kosten, das Gewicht und der Bauraumbedarf der Speichereinrichtung in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden.A first of the connection elements of the respective memory cell forms, for example, an electrical positive pole of the respective memory cell, wherein, for example, a second of the connection elements of the respective memory cell forms an electrical negative pole of the respective memory cell. In this case, for example, a first of the tension elements is electrically connected to the first connection elements of the cell stack, so that the first connection elements are electrically connected to one another via the first tension element. The second tension element is for example electrically connected to the second connection elements of the cell stack, so that the second connection elements of the cell stack are electrically connected to one another via the second tension element. As a result, the memory cells of the cell stack are electrically connected to one another, so that particularly large electrical powers can be realized for the electrical driving of the motor vehicle designed, for example, as a hybrid or electric vehicle. According to the invention, the tension elements are used for electrically connecting the connection elements and thus the memory cells, so that, for example, the use of a separate contacting system for electrically contacting the connection elements can be avoided. As a result, the number of parts and thus the cost, weight and space requirements of the storage device can be kept in a very small frame.
Der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass bei üblichen Speichereinrichtungen sowohl die Verspanneinrichtung als auch ein zusätzlich zu der Verspanneinrichtung vorgesehenes Kontaktierungssystem zum Einsatz kommen, mittels welchem der Stromabgriff durchgeführt wird. Dies führt zu einer hohen Teileanzahl und somit zu hohen Kosten, hohem Gewicht und einem hohen Bauraumbedarf, was nun jedoch erfindungsgemäß vermieden werden kann. Der Verspanneinrichtung kommt erfindungsgemäße zumindest eine Doppelfunktion zu. Im Rahmen der Doppelfunktion wird die Verspanneinrichtung zum einen genutzt, um den Zellstapel zu verspannen und dadurch die Speicherzellen aneinander zu halten. Zum anderen wird die Verspanneinrichtung für den Stromabgriff genutzt, sodass ein besonders vorteilhafter und einfacher Aufbau der Speichereinrichtung insgesamt dargestellt werden kann.The invention is based in particular on the recognition that in conventional memory devices both the bracing device and a contacting system provided in addition to the bracing device are used, by means of which the current pick-up is carried out. This leads to a high number of parts and thus to high Cost, high weight and a high space requirement, which can now be avoided according to the invention. The bracing device according to the invention is at least a double function. In the context of the dual function, the tensioning device is used on the one hand to clamp the cell stack and thereby hold the memory cells together. On the other hand, the tensioning device is used for the power tap, so that a particularly advantageous and simple construction of the memory device as a whole can be represented.
Unter dem Merkmal, dass die Anschlusselemente seitlich angeordnet sind, kann insbesondere folgendes verstanden werden: Die jeweilige Speicherzelle weist ein Zellgehäuse auf, welches beispielsweise einen Aufnahmeraum aufweist beziehungsweise begrenzt. In dem Aufnahmeraum sind beispielsweise Elektroden und ein, insbesondere flüssiger, Elektrolyt der jeweiligen Speicherzelle aufgenommen. Entlang der Stapelrichtung ist der Aufnahmeraum beispielsweise durch eine Vorderseite beziehungsweise einen Vorderwand und durch eine Rückseite beziehungsweise eine Rückwand des Zellgehäuses begrenzt. Die Stapelrichtung fällt dabei beispielsweise mit einer ersten Richtung beziehungsweise mit einer ersten Raumrichtung zusammen, sodass der Aufnahmeraum entlang der ersten Richtung durch die Vorderwand beziehungsweise durch die Vorderseite und durch die Rückseite beziehungsweise durch die Rückseite des Zellgehäuses begrenzt ist. Entlang einer senkrecht zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung ist der Aufnahmeraum beispielsweise durch Seitenflächen beziehungsweise Seitenwände des Zellgehäuses begrenzt. Die Vorderwand und die Rückwand beziehungsweise die Vorderseite und die Rückseite sind entlang der ersten Richtung voneinander beabstandet, wobei die Seitenflächen beziehungsweise Seitenwände entlang der zweiten Richtung voneinander beabstandet sind. Entlang einer senkrecht zur ersten Richtung und senkrecht zur zweiten Richtung verlaufenden dritten Richtung ist der Aufnahmeraum beispielsweise durch eine auch als Oberseite, Deckseite oder Deckwand bezeichneten Oberwand und durch eine auch als Unterseite, Grundseite oder Grundwand bezeichnete Unterwand des Zellgehäuses begrenzt. In Einbaulage der Speichereinrichtung fällt die dritte Richtung mit der Fahrzeughochrichtung zusammen, wobei die Speichereinrichtung ihre Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs einnimmt. Dabei sind die Oberwand und die Unterwand entlang der dritten Richtung voneinander beabstandet. Unter der seitlichen Anordnung der Anschlusselemente ist dabei zu verstehen, dass die Anschlusselemente weder auf der Vorderseite noch auf der Rückseite und auch nicht auf der Oberseite oder auf der Unterseite angeordnet sind, sondern die Anschlusselemente sind an den Seitenwänden beziehungsweise Seitenflächen angeordnet. Hierbei ist beispielsweise das erste Anschlusselement an beziehungsweise auf einer ersten der Seitenwände beziehungsweise Seitenflächen angeordnet, wobei das zweite Anschlusselement beispielsweise an beziehungsweise auf der der ersten Seitenwand beziehungsweise Seitenfläche gegenüberliegenden zweiten Seitenwand beziehungsweise Seitenfläche angeordnet ist. Hierdurch kann eine besonders einfache und bauraumgünstige elektrische Kontaktierung der auch als Terminals bezeichneten Anschlusselemente realisiert werden. Insbesondere kann die zuvor genannte Doppelfunktion der Verspanneinrichtung auf besonders einfache und kostengünstige Weise realisiert werden.In particular, the following can be understood as meaning the following: The respective memory cell has a cell housing, which has, for example, a receiving space or limits it. For example, electrodes and a, in particular liquid, electrolyte of the respective memory cell are accommodated in the receiving space. Along the stacking direction of the receiving space is limited for example by a front or a front wall and by a rear or a rear wall of the cell housing. In this case, the stacking direction coincides, for example, with a first direction or with a first spatial direction, so that the receiving space is delimited along the first direction by the front wall or by the front side and by the rear side or by the rear side of the cell housing. Along a second direction extending perpendicularly to the first direction, the receiving space is bounded, for example, by side surfaces or side walls of the cell housing. The front wall and the rear wall and the front side and the rear side are spaced apart along the first direction, wherein the side surfaces or side walls are spaced apart along the second direction. Along a direction perpendicular to the first direction and perpendicular to the second direction extending third direction of the receiving space is limited, for example, by an upper wall, top side or top wall called upper wall and by an underside, base or base wall called bottom wall of the cell housing. In the installation position of the storage device, the third direction coincides with the vehicle vertical direction, the storage device assuming its installed position in the completely produced state of the motor vehicle. In this case, the top wall and the bottom wall are spaced apart along the third direction. The lateral arrangement of the connection elements is to be understood that the connection elements are arranged neither on the front nor on the back and also not on the top or on the bottom, but the connection elements are arranged on the side walls or side surfaces. In this case, for example, the first connection element is arranged on or on a first of the side walls or side surfaces, wherein the second connection element is arranged, for example, on or on the second side wall or side surface opposite the first side wall or side surface. In this way, a particularly simple and space-saving electrical contacting of the terminal elements, which are also referred to as terminals, can be realized. In particular, the aforementioned double function of the bracing device can be realized in a particularly simple and cost-effective manner.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die jeweiligen Anschlusselemente der jeweiligen Speicherzelle auf voneinander abgewandten Seiten der jeweiligen Speicherzelle angeordnet sind. Hierbei ist beispielsweise das erste Anschlusselement auf beziehungsweise an der ersten Seitenfläche beziehungsweise Seitenwand angeordnet, während das zweite Anschlusselement an beziehungsweise auf der zweiten Seitenwand beziehungsweise Seitenfläche angeordnet ist. Dabei ist beispielsweise das erste Zugelement auf einer ersten der Seiten angeordnet, und das zweite Zugelement ist auf der der ersten Seite abgewandten zweiten Seite angeordnet. Einerseits kann hierdurch der Stromabgriff besonders vorteilhaft und bauraumgünstig realisiert werden. Andererseits können die Speicherzellen hierdurch besonders gut miteinander verspannt und somit aneinander gehalten werden, sodass der Bauraumbedarf der Speichereinrichtung in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden kann.It has proven to be particularly advantageous if the respective connection elements of the respective memory cell are arranged on mutually remote sides of the respective memory cell. Here, for example, the first connection element is arranged on or on the first side surface or side wall, while the second connection element is arranged on or on the second side wall or side surface. In this case, for example, the first pulling element is arranged on a first of the sides, and the second pulling element is arranged on the second side facing away from the first side. On the one hand, this makes it possible to realize the current tapping in a particularly advantageous and space-saving manner. On the other hand, the memory cells can thereby be braced particularly well with each other and thus held together, so that the space requirement of the memory device can be kept in a very small frame.
Um einen besonders vorteilhaften und insbesondere bauraum- und kostengünstigen Aufbau der Speichereinrichtung realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das jeweilige Zellgehäuse wenigstens eine Einfüllöffnung aufweist, über welche Elektrolyt in das jeweilige Zellgehäuse und somit in den jeweiligen Aufnahmeraum eingefüllt werden kann. Dabei ist die Einfüllöffnung auf beziehungsweise an der Oberseite angeordnet, welche in Einbaulage der Speichereinrichtung in Fahrzeughochrichtung nach oben weist.In order to be able to realize a particularly advantageous and particularly space-saving and cost-effective design of the storage device, it is provided in a further embodiment of the invention that the respective cell housing has at least one filling opening, via which electrolyte is filled into the respective cell housing and thus into the respective receiving space can. In this case, the filling opening is arranged on or at the top, which points in the installed position of the storage device in the vehicle vertical direction upwards.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das jeweilige Zellgehäuse eine Berstmembran auf, welche vorzugsweise auf der Oberseite angeordnet ist. Hierdurch kann ein besonders kompakter Aufbau realisiert werden. Die Berstmembran verschließt eine korrespondierende, als Entlüftungsöffnung ausgebildete Durchgangsöffnung des Zellgehäuses und birst, wenn ein im Aufnahmeraum herrschender Druck einen Schwellenwert überschreitet. Hierdurch gibt die Berstmembran die Entlüftungsöffnung zumindest teilweise frei, sodass ein Fluid über die freigegebene Entlüftungsöffnung aus dem Aufnahmeraum ausströmen kann. Dadurch wird das Zellgehäuse, insbesondere kontrolliert, entlüftet.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the respective cell housing on a bursting membrane, which is preferably arranged on the top. This allows a particularly compact design can be realized. The bursting membrane closes a corresponding passage opening of the cell housing designed as a vent opening and bursts when a pressure prevailing in the receiving space exceeds a threshold value. As a result, the bursting membrane releases the vent at least partially, so that a fluid is released via the vent Vent can flow out of the receiving space. As a result, the cell housing, in particular controlled, vented.
Das jeweilige Zellgehäuse an sich weist beispielsweise wenigstens eine Durchgangsöffnung auf, welche mittels der Berstmembran verschlossen ist. Somit ist vorzugsweise die Durchgangsöffnung auf beziehungsweise an der Oberseite angeordnet. Kommt es beispielsweise in Folge eines Unfalls des Kraftfahrzeugs zu einem so genannten thermischen Ereignis in der jeweiligen Speicherzelle, so kann es zu einem so genannten Ausgasen des Elektrolyten kommen. Das Ausgasen ist ein thermisches, das heißt durch Wärme bewirktes Ereignis, in dessen Rahmen aus zumindest einem Teil des Elektrolyten ein Fluid, insbesondere ein gasförmiges Fluid, entsteht. Mit zunehmender Menge des Fluids in dem Aufnahmeraum steigt beispielsweise ein in dem Aufnahmeraum und somit in dem Zellgehäuse herrschender Innendruck. Überschreitet der Innendruck einen vorgebbaren Schwellenwert, so birst die Membran, wodurch die Membran die Durchgangsöffnung zumindest teilweise freigibt. In der Folge kann das Fluid durch die freigegebene Durchgangsöffnung aus dem Zellgehäuse ausströmen, sodass mittels der Durchgangsöffnung und der Berstmembran das jeweilige Zellgehäuse beziehungsweise der jeweilige Aufnahmeraum entlüftet werden kann. Hierdurch können unerwünschte weitere Effekte vermieden werden. Die Anordnung der Berstmembran auf der Oberseite hat sich als besonders vorteilhaft gezeigt, um einen besonders sicheren und somit vorteilhaften Aufbau der Speichereinrichtung realisieren zu können.The respective cell housing itself has, for example, at least one passage opening, which is closed by means of the bursting membrane. Thus, preferably, the passage opening is arranged on or at the top. If, for example, as a result of an accident of the motor vehicle, a so-called thermal event occurs in the respective memory cell, so-called outgassing of the electrolyte can occur. The outgassing is a thermal, that is caused by heat event, in the context of at least a portion of the electrolyte, a fluid, in particular a gaseous fluid is formed. As the amount of fluid in the receiving space increases, for example, an internal pressure prevailing in the receiving space and thus in the cell housing increases. If the internal pressure exceeds a predefinable threshold value, the membrane bursts, as a result of which the membrane at least partially releases the passage opening. As a result, the fluid can flow out of the cell housing through the released passage opening, so that the respective cell housing or the respective receiving space can be vented by means of the passage opening and the bursting membrane. As a result, unwanted further effects can be avoided. The arrangement of the bursting membrane on the upper side has proven to be particularly advantageous in order to be able to realize a particularly secure and thus advantageous construction of the storage device.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Zellgehäuse genau drei jeweils einstückig und separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Gehäuseteile auf. Hierdurch kann das Zellgehäuse besonders einfach und somit kostengünstig hergestellt werden.In a further embodiment of the invention, the cell housing on exactly three in each case in one piece and separately formed and interconnected housing parts. As a result, the cell housing can be produced particularly simply and thus inexpensively.
Um die Teileanzahl und somit die Kosten besonders gering halten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Zellgehäuse genau zwei jeweils einstückig und separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Gehäuseteile aufweist, welche als Schalenelemente ausgebildet sind. Somit begrenzt ein erstes der Schalenelemente einen ersten Teil des Aufnahmeraums, wobei das zweite Schalenelement einen zweiten Teil des Aufnahmeraums begrenzt. Durch einfaches und kostengünstiges Zusammensetzen beziehungsweise Zusammenbauen der Schalenelemente können das Zellgehäuse und damit der Aufnahmeraum gebildet werden.In order to keep the number of parts and thus the costs particularly low, it is provided in a further embodiment of the invention that the cell housing has exactly two each integrally and separately formed and interconnected housing parts, which are designed as shell elements. Thus, a first of the shell members defines a first portion of the receiving space, wherein the second shell member defines a second portion of the receiving space. By simple and inexpensive assembly or assembly of the shell elements, the cell housing and thus the receiving space can be formed.
Um dabei die Speichereinrichtung besonders zeit- und kostengünstig herstellen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Schalenelemente in einer Trennebene zusammengesetzt sind, in welcher die Stapelrichtung verläuft. Somit verläuft beispielsweise auch die zuvor beschriebene zweite Richtung in der Trennebene.In order to be able to produce the memory device particularly time-consuming and cost-effective, it is provided in a further embodiment of the invention that the shell elements are assembled in a parting plane in which runs the stacking direction. Thus, for example, the previously described second direction runs in the parting plane.
Um die Kosten der Speichereinrichtung besonders gering halten und somit einen besonders einfachen Aufbau realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Gehäuseteile stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt, sind.In order to keep the cost of the memory device particularly low and thus to realize a particularly simple structure, it is provided in a further embodiment of the invention that the housing parts are materially interconnected, in particular welded together, are.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Zellgehäuse eine entlang der mit der Stapelrichtung zusammenfallenden ersten Richtung verlaufende erste Erstreckung, eine entlang der zweiten Richtung verlaufende zweite Erstreckung und eine entlang der dritten Richtung verlaufende dritte Erstreckung auf. Dabei sind die zweite Erstreckung und die dritte Erstreckung jeweils größer als die erste Erstreckung, wobei vorzugsweise die zweite Erstreckung größer als die dritte Erstreckung ist.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the cell housing has a first extension running along the first direction coinciding with the stacking direction, a second extension running along the second direction, and a third extension running along the third direction. In this case, the second extent and the third extent are each greater than the first extent, wherein preferably the second extent is greater than the third extent.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Zellgehäuse außenumfangsseitig prismatisch, insbesondere quaderförmig, ausgebildet ist. Insbesondere ist beispielsweise die jeweilige Seitenfläche eine Grundfläche, welche rechteckig ist und dabei eine von einem Quadrat unterschiedliche Reckeckform aufweist. Durch Parallelverschiebung der jeweiligen Seitenfläche entlang der zweiten Richtung wird das quaderförmige Zellgehäuse gebildet, sodass ein besonders vorteilhafter und kompakter Bauraum darstellbar ist. Gleichzeitig kann eine besonders hohe Energiedichte beziehungsweise ein hoher Energiegehalt realisiert werden.It has been found to be particularly advantageous if the cell housing on the outer circumference side prismatic, in particular cuboid, is formed. In particular, for example, the respective side surface is a base surface, which is rectangular and thereby has a Reckeckform different from a square. By parallel displacement of the respective side surface along the second direction of the cuboid cell housing is formed, so that a particularly advantageous and compact space can be displayed. At the same time, a particularly high energy density or a high energy content can be realized.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das jeweilige Zugelement aus einem Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium, gebildet ist. Hierdurch kann das Gewicht der Speichereinrichtung besonders gering gehalten werden. Gleichzeitig kann eine besonders vorteilhafte elektrische Leitfähigkeit des jeweiligen Zugelements realisiert werden, sodass ein vorteilhafter Stromabgriff ermöglicht werden kann.Finally, it has proven to be particularly advantageous if the respective tension element is formed from a light metal, in particular aluminum. As a result, the weight of the storage device can be kept particularly low. At the same time a particularly advantageous electrical conductivity of the respective tension element can be realized, so that an advantageous current pick-up can be made possible.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:
-
1 eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfah rzeug; -
2 eine schematische Perspektivansicht einer Speicherzelle der Speichereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform; und -
3 eine schematische Perspektivansicht der Speicherzelle gemäß einer zweiten Ausführungsform
-
1 a schematic perspective view of a storage device according to the invention for storing electrical energy for a Kraftfah rzeug; -
2 a schematic perspective view of a memory cell of the memory device according to a first embodiment; and -
3 a schematic perspective view of the memory cell according to a second embodiment
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
Die Speichereinrichtung
Die Speichereinrichtung
Die Verspanneinrichtung
Um nun einen besonders vorteilhaften und insbesondere einfachen Aufbau der Speichereinrichtung
Besonders gut aus
Entlang der Stapelrichtung ist der Aufnahmeraum
Along the stacking direction is the receiving
Entlang einer in
In Einbaulage der Speichereinrichtung
Das beispielsweise auch als erstes Anschlusselement bezeichnete Anschlusselement
Um dabei die Teileanzahl und somit das Gewicht, den Bauraumbedarf und die Kosten der Speichereinrichtung
Dadurch, dass die Zuganker
Bei der in
Der Deckel
Des Weiteren weist das jeweilige Zellgehäuse
Um das Zellgehäuse
Wie aus den Fig. erkennbar ist, ist das jeweilige Zellgehäuse
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Speichereinrichtungmemory device
- 22
- Speicherzellememory cell
- 33
- Doppelpfeildouble arrow
- 44
- Zellstapelcell stack
- 55
- Verspanneinrichtungtensioning device
- 66
- Anschlusselementconnecting element
- 77
- Anschlusselementconnecting element
- 88th
- Endplatteendplate
- 99
- Endplatteendplate
- 1010
- Zugankertie rods
- 1111
- Zugankertie rods
- 1212
- Zellgehäusecell case
- 1313
- Aufnahmeraumaccommodation space
- 1414
- Elektrodenwickelelectrode winding
- 1515
- Vorderwandfront wall
- 1616
- Rückwandrear wall
- 1717
- Doppelpfeildouble arrow
- 1818
- SeitenwandSide wall
- 1919
- SeitenwandSide wall
- 2020
- Doppelpfeildouble arrow
- 2121
- Oberwandupper wall
- 2222
- Unterwandunder wall
- 2323
- Grundkörperbody
- 2424
- Deckelcover
- 2525
- Deckelcover
- 2626
- Deckelcover
- 2727
- Seitepage
- 2828
- Seitepage
- 2929
- Einfüllöffnungfill opening
- 3030
- Oberseitetop
- 3131
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 3232
- Berstmembranbursting membrane
- 3333
- Schalenelementshell element
- 3434
- Schalenelementshell element
- 3535
- Trennebeneparting plane
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102014218330 A1 [0002]DE 102014218330 A1 [0002]
- DE 102009046801 A1 [0004]DE 102009046801 A1 [0004]
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018207327.9A DE102018207327A1 (en) | 2018-05-09 | 2018-05-09 | Storage device for storing electrical energy for a motor vehicle, and motor vehicle |
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ID=68336796
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-
2018
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