DE102019007809B4 - Storage device for storing electrical energy for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, and motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Speichereinrichtung (10) zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem einen Aufnahmeraum (14) aufweisenden Gehäuse (12), mit wenigstens einer in dem Aufnahmeraum (14) aufgenommenen und zum Speichern der elektrischen Energie ausgebildeten Speicherzelle (16), welche eine Kontaktierungseinrichtung (18), über welche die Speicherzelle (16) mit wenigstens einem weiteren Bauelement (16) der Speichereinrichtung (10) elektrisch verbindbar ist und ein Zellgehäuse (24) aufweist, welches mit einem Entlüftungselement (28) zum Ablassen von Gas (30) aus dem Zellgehäuse (24) versehen ist, und mit einer Abdichteinrichtung (36), mittels welcher der Aufnahmeraum (14) in einen Entlüftungsbereich (38), in welchen das Gas (30) aus dem Zellgehäuse (24) über das Entlüftungselement (28) einleitbar ist, und einen gegen den Entlüftungsbereich (38) mittels der Abdichteinrichtung (36) abgedichteten Kontaktierungsbereich (40) unterteilt ist, in welchem die Kontaktierungseinrichtung (18) angeordnet ist, wobei der Aufnahmeraum (14) mittels der Abdichteinrichtung (36) auch in einen mittels der Abdichteinrichtung (36) gegen den Kontaktierungsbereich (40) und gegen den Entlüftungsbereich (38) abgedichteten Kühlbereich (44) unterteilt ist, in welchem zumindest ein Teilbereich der Speicherzelle (16) angeordnet ist, wobei eine Kühleinrichtung (42) vorgesehen ist, mittels welcher in den Kühlbereich (44) ein Kühlmittel (46) einleitbar ist, mittels welchem die außenumfangsseitig direkt von dem Kühlmittel (46) umströmbare Speicherzelle (16) zu kühlen ist, und wobei die Abdichteinrichtung (36) eine dem Entlüftungsbereich (38) zugewandte Stirnseite (56) des Zellgehäuses (24) zumindest teilweise kontaktiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichteinrichtung (36) die gesamte Stirnseite (56) bis auf einen Bereich (B) kontaktiert, in welchem das Entlüftungselement (28) angeordnet ist.Storage device (10) for storing electrical energy for a motor vehicle, with at least one housing (12) having a receiving space (14), with at least one storage cell (16) received in the receiving space (14) and designed for storing the electrical energy, which a contacting device (18) via which the storage cell (16) can be electrically connected to at least one further component (16) of the storage device (10) and has a cell housing (24) which is equipped with a ventilation element (28) for venting gas (30 ) is provided from the cell housing (24), and with a sealing device (36) by means of which the receiving space (14) opens into a ventilation area (38) into which the gas (30) from the cell housing (24) can flow via the ventilation element (28 ) can be introduced, and a contacting area (40) sealed against the venting area (38) by means of the sealing device (36) is divided, in which the contacting device device (18), wherein the receiving space (14) is also subdivided by means of the sealing device (36) into a cooling area (44) that is sealed off from the contacting area (40) and from the ventilation area (38) by means of the sealing device (36), in which at least a partial area of the storage cell (16) is arranged, with a cooling device (42) being provided, by means of which a coolant (46) can be introduced into the cooling area (44), by means of which the storage cell around which the coolant (46) can flow directly on the outer circumference (16) is to be cooled, and wherein the sealing device (36) at least partially contacts an end face (56) of the cell housing (24) facing the ventilation area (38), characterized in that the sealing device (36) covers the entire end face (56) to contacts an area (B) in which the ventilation element (28) is arranged.
Description
Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff vom Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen.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 patent claim 1. The invention also relates to a motor vehicle, in particular a motor vehicle.
Die
Außerdem ist der
Ferner offenbaren die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Speichereinrichtung für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Speichereinrichtung zu schaffen, sodass sich ein besonders sicherer Betrieb mit einer Minimierung des Wärmeeintrags in benachbarte Zellen im Falle von abgeblasenem Ventinggas und eine besonders vorteilhafte Kühlung der Speichereinrichtung realisieren lassen.The object of the present invention is to create a storage device for a motor vehicle and a motor vehicle with such a storage device, so that particularly safe operation can be implemented with a minimization of the heat input into adjacent cells in the event of venting gas being blown off and a particularly advantageous cooling of the storage device .
Diese Aufgabe wird durch eine Speichereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a storage device having the features of patent claim 1 and by a motor vehicle having the features of patent claim 8 . Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom für ein Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise als Kraftwagen und ganz vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildet sein kann. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Speichereinrichtung aufweist. Außerdem weist das Kraftfahrzeug beispielsweise wenigstens eine elektrische Maschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise als Hybrid - oder aber als Elektrofahrzeug, insbesondere als batterieelektrisches Fahrzeug, ausgebildet. Um das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine, insbesondere rein, elektrisch anzutreiben, wird die elektrische Maschine in einen Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben. Hierzu wird die elektrische Maschine mit elektrischer Energie, insbesondere elektrischem Strom, versorgt, die beziehungsweise der in der Speichereinrichtung gespeichert ist. Da das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann, wird die elektrische Maschine auch als Traktionsmaschine bezeichnet. Da zum elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs die elektrische Maschine mit in der Speichereinrichtung gespeicherter elektrischer Energie versorgt wird, wird die Speichereinrichtung beispielsweise auch als Traktionsspeicher bezeichnet. Die Speichereinrichtung ist beispielsweise ein Akkumulator beziehungsweise eine Batterie, sodass die Speichereinrichtung beispielsweise auch als Traktionsbatterie bezeichnet wird. Insbesondere kann die Speichereinrichtung eine Hochvolt-Komponente sein, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, größer als 50V (Volt), insbesondere größer als 60V, ist und vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Dadurch können besonders große elektrische Leistungen zum, insbesondere reinen, elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs realisiert werden. Somit kann die Speichereinrichtung beispielsweise als eine Hochvolt-Batterie (HV-Batterie) ausgebildet sein. Insbesondere ist es denkbar, dass die Speichereinrichtung als eine Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet ist, wobei die vorigen und folgenden Ausführungen selbstverständlich auch für andere Zellchemien gelten. Insbesondere kann die Speichereinrichtung als ein Akkumulatorensystem ausgebildet sein.A first aspect of the invention relates to a storage device for storing electrical energy or electrical current for a motor vehicle, which can preferably be designed as a motor vehicle and very preferably as a passenger car. This means that the motor vehicle has the memory device in its fully manufactured state. In addition, the motor vehicle has, for example, at least one electric machine, by means of which the motor vehicle can be driven, in particular purely electrically. The motor vehicle is designed, for example, as a hybrid or as an electric vehicle, in particular as a battery-electric vehicle. In order to drive the motor vehicle electrically, in particular purely electrically, by means of the electric machine, the electric machine is operated in a motor mode and thus as an electric motor. For this purpose, the electrical machine is supplied with electrical energy, in particular electrical current, which is stored in the storage device. Since the motor vehicle can be driven electrically, in particular purely electrically, by means of the electric machine, the electric machine is also referred to as a traction machine. Since the electrical machine is supplied with electrical energy stored in the storage device in order to drive the motor vehicle electrically, the storage device is also referred to as a traction storage device, for example. The storage device is, for example, an accumulator or a battery, so that the storage device is also referred to as a traction battery, for example. In particular, the storage device can be a high-voltage component whose electrical voltage, in particular electrical operating or nominal voltage, is greater than 50V (volts), in particular greater than 60V, and is preferably several hundred volts. As a result, particularly high electrical power can be realized for, in particular, purely electrical driving of the motor vehicle. The storage device can thus be designed as a high-voltage battery (HV battery), for example. In particular, it is conceivable for the storage device to be in the form of a lithium-ion battery, with the previous and following statements obviously also applying to other cell chemistries. In particular, the storage device can be embodied as an accumulator system.
Die Speichereinrichtung umfasst ein auch als Batteriegehäuse oder Speichergehäuse bezeichnetes Gehäuse, welches wenigstens einen Aufnahmeraum aufweist beziehungsweise begrenzt. Außerdem umfasst die Speichereinrichtung wenigstens eine auch als Einzelzelle bezeichnete Speicherzelle, mittels beziehungsweise in welcher die elektrische Energie gespeichert werden kann. Somit ist die Speicherzelle zum Speichern der elektrischen Energie ausgebildet. Die Speicherzelle ist dabei, insbesondere vollständig, in dem Aufnahmeraum und somit in dem Gehäuse aufgenommen, das heißt angeordnet. Die Speicherzelle weist eine Kontaktierungseinrichtung auf, über welche die Speicherzelle mit wenigstens einem weiteren Bauelement der Speichereinrichtung elektrisch verbunden werden kann. Hierzu umfasst die Kontaktierungseinrichtung beispielsweise wenigstens oder genau zwei Kontaktelemente, welche auch als Stromabgriffe oder Terminals bezeichnet werden. Das zuvor genannte Bauelement ist beispielsweise eine weitere Speicherzelle. Dadurch, dass die Speicherzellen beispielsweise elektrisch miteinander verbunden sind, sind die Speicherzellen beispielsweise seriell oder parallel miteinander verschaltet. Dabei können die vorigen und folgenden Ausführungen zur ersten Speicherzelle ohne weiteres auch auf die weitere Speicherzelle übertragen werden und umgekehrt. Somit ist es insbesondere denkbar, dass in dem Aufnahmeraum mehrere Speicherzellen angeordnet sind. Insbesondere ist es denkbar, dass die Speichereinrichtung ein Modul eines zum Speichern von elektrischer Energie ausgebildeten, elektrischen Energiespeichers ist, wobei der Energiespeicher mehrere solcher Module umfassen kann. Die Module sind dabei elektrisch miteinander verbunden und dadurch beispielsweise seriell oder parallel miteinander verschaltet. Beispielsweise sind die Module in einem Gesamtgehäuse des Energiespeichers aufgenommen. Dabei können die vorigen und folgenden Ausführungen zur Speichereinrichtung auf den Energiespeicher übertragen werden und umgekehrt, sodass beispielsweise die Speichereinrichtung als der zuvor genannte Energiespeicher ausgebildet sein kann.The storage device includes a housing, also referred to as a battery housing or storage housing, which has or delimits at least one receiving space. In addition, the storage device includes at least one storage cell, also referred to as an individual cell, by means of or in which the electrical energy can be stored. Thus, the storage cell is for storing the electrical energy educated. In this case, the storage cell is accommodated, ie arranged, in particular completely, in the accommodation space and thus in the housing. The memory cell has a contacting device, via which the memory cell can be electrically connected to at least one further component of the memory device. For this purpose, the contacting device comprises, for example, at least or exactly two contact elements, which are also referred to as current taps or terminals. The aforementioned component is a further memory cell, for example. Because the memory cells are electrically connected to one another, for example, the memory cells are connected to one another in series or in parallel, for example. In this case, the previous and following statements relating to the first memory cell can also be readily applied to the further memory cell and vice versa. It is thus particularly conceivable that a plurality of storage cells are arranged in the receiving space. In particular, it is conceivable that the storage device is a module of an electrical energy store designed to store electrical energy, it being possible for the energy store to comprise a plurality of such modules. The modules are electrically connected to one another and are thereby connected to one another, for example, in series or in parallel. For example, the modules are accommodated in an overall housing of the energy store. The previous and following statements on the storage device can be transferred to the energy storage device and vice versa, so that the storage device can be designed as the aforementioned energy storage device, for example.
Die Speicherzelle weist außerdem ein Zellgehäuse auf, welches mit, insbesondere wenigstens oder genau, einem Entlüftungselement zum gezielten Ablassen von Gas aus dem Zellgehäuse versehen ist. In dem Zellgehäuse ist beispielsweise wenigstens eine Elektrode der Speicherzelle angeordnet, deren Elektrode beispielsweise mit zumindest einem der Kontaktelemente elektrisch verbunden ist. Über die Kontaktelemente kann die in der Speicherzelle gespeicherte elektrische Energie von der Speicherzelle abgeführt und beispielsweise der elektrischen Maschine zugeführt werden. Insbesondere ist es denkbar, dass die elektrische Maschine in einem Generatorbetrieb und somit als Generator betreibbar ist. In dem Generatorbetrieb wird die elektrische Maschine beispielsweise von dem sich bewegenden Kraftfahrzeug und somit mittels kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs angetrieben, wobei der Generator die kinetische Energie in elektrische Energie umwandelt, welche von dem Generator bereitgestellt wird. Die von dem Generator bereitgestellte Energie kann beispielsweise über die Kontaktelemente in die Speicherzelle eingespeichert und dadurch in der Speicherzelle und somit in der Speichereinrichtung gespeichert werden. Die Elektrode kann dabei ein Aktivmaterial aufweisen, mittels welchem die elektrische Energie in der Speicherzelle gespeichert und aus der Speicherzelle ausgespeichert, das heißt von der Speicherzelle bereitgestellt werden kann.The storage cell also has a cell housing which is provided with, in particular at least or precisely, a ventilation element for the targeted venting of gas from the cell housing. At least one electrode of the storage cell is arranged in the cell housing, for example, the electrode of which is electrically connected, for example, to at least one of the contact elements. The electrical energy stored in the storage cell can be discharged from the storage cell via the contact elements and, for example, supplied to the electrical machine. In particular, it is conceivable that the electrical machine can be operated in generator mode and thus as a generator. In the generator mode, the electric machine is driven, for example, by the moving motor vehicle and thus by means of the kinetic energy of the motor vehicle, with the generator converting the kinetic energy into electrical energy, which is provided by the generator. The energy provided by the generator can, for example, be stored in the storage cell via the contact elements and thus stored in the storage cell and thus in the storage device. In this case, the electrode can have an active material, by means of which the electrical energy can be stored in the storage cell and withdrawn from the storage cell, that is to say can be made available by the storage cell.
Außerdem ist beispielsweise in dem Zellgehäuse ein, insbesondere flüssiger, Elektrolyt aufgenommen, in welchem die Elektrode bereichsweise zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend vollständig, eingetaucht ist.In addition, for example, an electrolyte, in particular a liquid electrolyte, is accommodated in the cell housing, in which the electrode is at least partially immersed in some areas, in particular at least predominantly completely.
Beispielsweise bei einer insbesondere unfallbedingten Beschädigung der Speicherzelle kann aus dem Elektrolyten ein Gas entstehen, welches sich zunächst beispielsweise in dem Zellgehäuse sammeln kann. Mit zunehmender Menge des in dem Zellgehäuse aufgenommenen Gases steigt ein in dem Zellgehäuse herrschender Druck. Überschreitet der Druck eine Druckschwelle, so gibt das Entlüftungselement das Zellgehäuse gezielt frei beziehungsweise das Entlüftungselement öffnet das Zellgehäuse gezielt, sodass das Gas aus dem Zellgehäuse entweichen kann. Hierdurch kann eine Explosion der Speicherzelle vermieden werden. Unter dem Merkmal, dass das Zellgehäuse mittels des Entlüftungselements gezielt entlüftet beziehungsweise dass mittels des Entlüftungselements das Gas gezielt aus dem Zellgehäuse abgelassen werden kann, ist insbesondere zu verstehen, dass dann, wenn der in dem Zellgehäuse herrschende Druck die Druckschwelle überschreitet, das Zellgehäuse zuerst und/oder ausschließlich durch das Entlüftungselement beziehungsweise an einer Stelle, an welcher das Entlüftungselement angeordnet ist, und nicht etwa unkontrolliert an einer anderen Stelle öffnet, sodass das Gas gezielt an der Stelle, an welcher das Entlüftungselement angeordnet ist, und nicht etwa unkontrolliert an einer anderen Stelle aus dem Zellgehäuse ausströmen kann. Hierzu umfasst das Entlüftungselement beispielsweise wenigstens oder genau eine auch als Entlüftungsöffnung oder Auslassöffnung bezeichnete Öffnung und ein beispielsweise als Berstscheibe ausgebildetes Berstelement, durch welches die Öffnung dann, wenn der in dem Zellgehäuse herrschende Druck geringer als die Druckschwelle ist, verschlossen wird. Überschreitet der Druck die Druckschwelle, so birst das Berstelement, wodurch das Berstelement die Öffnung freigibt. In der Folge kann das Gas über die freigegebene Öffnung aus dem Zellgehäuse ausströmen, sodass das Zellgehäuse gezielt entlüftet werden kann. Das Berstelement ist dabei derart ausgestaltet, dass es mit einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit birst beziehungsweise das Zellgehäuse öffnet, bevor an einer anderen Stelle unkontrolliert eine Öffnung des Zellgehäuses entsteht, über die das Gas aus dem Zellgehäuse entweichen könnte. Hierzu ist es insbesondere vorgesehen, dass das Berstelement beispielsweise eine geringere Wanddicke beziehungsweise eine geringere Stabilität oder Festigkeit als das übrige Zellgehäuse aufweist.For example, in the event of damage to the storage cell, particularly as a result of an accident, a gas can arise from the electrolyte, which gas can initially collect, for example, in the cell housing. As the amount of gas contained in the cell housing increases, the pressure prevailing in the cell housing increases. If the pressure exceeds a pressure threshold, the venting element releases the cell housing in a targeted manner or the venting element opens the cell housing in a targeted manner so that the gas can escape from the cell housing. As a result, an explosion of the storage cell can be avoided. The feature that the cell housing is vented in a targeted manner by means of the venting element or that the gas can be vented from the cell housing in a targeted manner by means of the venting element means in particular that when the pressure prevailing in the cell housing exceeds the pressure threshold, the cell housing is released first and /or exclusively through the venting element or at a point at which the venting element is arranged, and not uncontrolled at another point, so that the gas specifically opens at the point at which the venting element is arranged and not uncontrolled at another Body can flow out of the cell housing. For this purpose, the venting element comprises, for example, at least or exactly one opening, also referred to as a venting opening or outlet opening, and a bursting element designed, for example, as a bursting disk, through which the opening is closed when the pressure prevailing in the cell housing is lower than the pressure threshold. If the pressure exceeds the pressure threshold, the bursting element bursts, as a result of which the bursting element releases the opening. As a result, the gas can flow out of the cell housing via the released opening, so that the cell housing can be vented in a targeted manner. The bursting element is designed in such a way that there is a very high probability that it will burst or open the cell housing before an uncontrolled opening in the cell housing occurs at another point, through which the gas could escape from the cell housing. For this purpose, it is provided in particular that the bursting element at For example, it has a smaller wall thickness or a lower stability or strength than the rest of the cell housing.
Über das Entlüftungselement können das Gas sowie beispielsweise zumindest ein Teil des Elektrolyten aus dem Zellgehäuse abgelassen werden. Beispielsweise bilden das Gas und der Elektrolyt ein auch als Gemisch bezeichneten Elektrolyt-Gas-Gemisch, welches über das Entlüftungselement aus dem Zellgehäuse abgelassen kann. Wenn zuvor und im Folgenden die Rede von dem Gas ist, so kann darunter auch das Gemisch verstanden werden.The gas and, for example, at least part of the electrolyte can be discharged from the cell housing via the ventilation element. For example, the gas and the electrolyte form an electrolyte-gas mixture, also referred to as a mixture, which can be discharged from the cell housing via the ventilation element. When the gas is mentioned above and below, it can also mean the mixture.
Die Speichereinrichtung umfasst außerdem eine Abdichteinrichtung, mittels welcher der Aufnahmeraum in einen Entlüftungsbereich und einen Kontaktierungsbereich unterteilt ist. Das Gas wird auch als Ventinggas bezeichnet, wobei der Entlüftungsbereich auch als Ventingbereich bezeichnet wird. Dabei ist das Ventinggas aus dem Zellgehäuse über das Entlüftungselement gezielt in den Ventingbereich einleitbar. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass das Entlüftungselement beispielsweise derart ausgerichtet ist, dass das die freigebende Öffnung durchströmende Ventinggas direkt in den Entlüftungsbereich strömt. Der Entlüftungsbereich ist dabei mittels der Abdichteinrichtung, insbesondere gezielt, gegen den Kontaktierungsbereich abgedichtet. Hierunter kann insbesondere verstanden werden, dass der Entlüftungsbereich und/oder der Kontaktierungsbereich bezüglich des Gases dicht ist, sodass das Gas nicht aus dem Entlüftungsbereich ausströmen und/oder nicht in den Kontaktierungsbereich einströmen kann. Dabei ist die Kontaktierungseinrichtung in dem Kontaktierungsbereich angeordnet, sodass beispielsweise die zuvor genannten Kontaktelemente in dem Kontaktierungsbereich angeordnet sind. Dadurch, dass der Entlüftungsbereich gegen den Kontaktierungsbereich abgedichtet ist beziehungsweise umgekehrt, kann das Gas aus dem Entlüftungsbereich nicht zu den Kontaktelementen beziehungsweise zu der Kontaktierungseinrichtung strömen und somit nicht die Kontaktierungseinrichtung direkt an- und umströmen. Die Kontaktierungseinrichtung beziehungsweise die Kontaktelemente wird beziehungsweise werden auch als Zellverbinder bezeichnet, sodass der Kontaktierungsbereich auch als Zellverbinderbereich bezeichnet wird.The storage device also includes a sealing device, by means of which the receiving space is divided into a venting area and a contacting area. The gas is also referred to as venting gas, with the ventilation area also being referred to as venting area. The venting gas from the cell housing can be introduced into the venting area in a targeted manner via the venting element. This is to be understood in particular as meaning that the venting element is aligned, for example, in such a way that the venting gas flowing through the releasing opening flows directly into the venting area. The venting area is sealed against the contacting area by means of the sealing device, in particular in a targeted manner. This can in particular be understood to mean that the venting area and/or the contacting area is sealed with respect to the gas, so that the gas cannot flow out of the venting area and/or cannot flow into the contacting area. In this case, the contacting device is arranged in the contacting area, so that, for example, the aforementioned contact elements are arranged in the contacting area. Because the venting area is sealed off from the contacting area or vice versa, the gas from the venting area cannot flow to the contact elements or to the contacting device and thus cannot flow directly onto and around the contacting device. The contacting device or the contact elements is or are also referred to as a cell connector, so that the contacting area is also referred to as a cell connector area.
Um nun einen besonders sicheren Betrieb und eine besonders vorteilhafte Kühlung der Speichereinrichtung realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Aufnahmeraum mittels der Abdichteinrichtung auch in einen Kühlbereich unterteilt ist, welcher mittels der Abdichteinrichtung sowohl gegen den Kontaktierungsbereich auch als gegen den Entlüftungsbereich abgedichtet ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass das Ventinggas aus dem Ventingbereich nicht in den Kühlbereich strömen kann. Dabei ist zumindest ein Teilbereich der Speicherzelle beziehungsweise des Zellgehäuses in dem Kühlbereich angeordnet.In order to be able to implement a particularly safe operation and a particularly advantageous cooling of the storage device, it is provided according to the invention that the receiving space is also divided by means of the sealing device into a cooling area, which is sealed by the sealing device both against the contacting area and against the venting area . This means in particular that the venting gas cannot flow from the venting area into the cooling area. At least a partial area of the storage cell or of the cell housing is arranged in the cooling area.
Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Speichereinrichtung eine Kühleinrichtung aufweist, welche insbesondere dazu ausgebildet ist, eine Direktkühlung der Speicherzelle durchzuführen. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass mittels der Kühleinrichtung in dem Kühlbereich ein vorzugsweise als Fluid ausgebildetes Kühlmittel einleitbar ist, mittels welchem die außenumfangsseitig direkt von dem Kühlmittel umströmbare Speicherzelle zu kühlen ist. Die Speichereinrichtung beziehungsweise die Kühleinrichtung kann dabei das Kühlmittel umfassen. Mit anderen Worten kann das Kühlmittel Bestandteil der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung sein. Unter dem Merkmal, dass die Speicherzelle außenumfangsseitig von dem Kühlmittel umströmbar ist oder umströmt wird, ist zu verstehen, dass das Kühlmittel, welches mittels der Kühleinrichtung in den Kühlbereich eingeleitet wird und in der Folge den Kühlbereich durchströmt, die Speicherzelle, insbesondere das Zellgehäuse, außenumfangsseitig direkt an- und umströmt und somit direkt kontaktiert beziehungsweise berührt. Insbesondere kann das in den Kühlbereich eingeleitete und den Kühlbereich durchströmende Kühlmittel den in dem Kühlbereich angeordneten Teilbereich der Speicherzelle, insbesondere des Zellgehäuses, direkt berühren, sodass ein direkter Wärmeübergang von der Speicherzelle, insbesondere von dem Zellgehäuse, an das die Speicherzelle direkt berührende Kühlmittel erfolgen kann. Dadurch kann eine effiziente und effektive Kühlung realisiert werden, welche auch als die zuvor genannte Direktkühlung bezeichnet wird.Furthermore, it is provided according to the invention that the storage device has a cooling device which is designed in particular to carry out direct cooling of the storage cell. This is to be understood in particular as meaning that a coolant, preferably in the form of a fluid, can be introduced into the cooling region by means of the cooling device, by means of which the storage cell around which the coolant can flow directly around the outer circumference can be cooled. The storage device or the cooling device can include the coolant. In other words, the coolant can be part of the storage device according to the invention. The feature that the coolant can flow or flows around the storage cell on the outer circumference means that the coolant, which is introduced into the cooling area by means of the cooling device and subsequently flows through the cooling area, the storage cell, in particular the cell housing, on the outer circumference flows directly against and around and thus directly contacted or touched. In particular, the coolant introduced into the cooling area and flowing through the cooling area can directly touch the partial area of the storage cell arranged in the cooling area, in particular the cell housing, so that heat can be transferred directly from the storage cell, in particular from the cell housing, to the coolant which is in direct contact with the storage cell . This enables efficient and effective cooling to be implemented, which is also referred to as the aforementioned direct cooling.
Beispielsweise umfasst die Kühleinrichtung eine Pumpeinrichtung, mittels welcher das Kühlmittel, insbesondere aus einem Reservoir, gefördert und in den Kühlbereich hineingefördert und somit in den Kühlbereich eingeleitet sowie vorzugsweise durch den Kühlbereich hindurchgefördert werden kann. Insbesondere ist die Pumpeinrichtung dazu ausgebildet, das Kühlmittel durch einen Kühlkreislauf der Kühleinrichtung zu fördern, wobei der Kühlbereich in dem Kühlkreislauf angeordnet und demzufolge von dem Kühlmittel durchströmbar ist. Dabei kann insbesondere unter dem Merkmal, dass der Kühlbereich gegen den Kontaktierungsbereich und gegen den Ventingbereich abgedichtet ist, verstanden werden, dass der Kühlbereich und somit der Ventingbereich und der Kontaktierungsbereich bezüglich des Kühlmittels dicht sind. Somit kann vorzugsweise kein Kühlmittel aus dem Kühlbereich in den Ventingbereich und in den Kontaktierungsbereich strömen.For example, the cooling device comprises a pumping device, by means of which the coolant, in particular from a reservoir, can be conveyed and conveyed into the cooling area and thus introduced into the cooling area and preferably conveyed through the cooling area. In particular, the pump device is designed to convey the coolant through a cooling circuit of the cooling device, wherein the cooling area is arranged in the cooling circuit and consequently the coolant can flow through it. In particular, the feature that the cooling area is sealed off from the contacting area and the venting area can be understood to mean that the cooling area and thus the venting area and the contacting area are sealed with respect to the coolant. Thus preferably no coolant can flow from the cooling area into the venting area and into the contacting area.
Der Entlüftungsbereich (Ventingbereich), der Kontaktierungsbereich und der Kühlbereich werden zusammenfassend auch als Bereiche bezeichnet. Dadurch, dass die Bereiche mittels der Abdichteinrichtung gegeneinander abgedichtet sind, sodass weder das Venting Gas noch das Kühlmittel zwischen den Bereichen direkt überströmen kann, kann eine räumliche und fluidische Trennung der Bereiche voneinander realisiert werden. Hierdurch kann beispielsweise ein Übergriff eines bei einer der Speicherzellen auftretenden thermischen Ereignisses auf eine andere der Speicherzellen vermieden werden. Ein solches thermisches Ereignis, welches beispielsweise bei einer der Speicherzellen auftritt, resultiert beispielsweise aus einer insbesondere unfallbedingten Kraftbeaufschlagung beziehungsweise aus einer beispielsweise unfallbedingten Beschädigung der einen Speicherzelle und führt beispielsweise zu der zuvor beschriebenen Entstehung des Gases in dem Zellgehäuse der einen Speicherzelle. Grundsätzlich beziehungsweise technisch bedingt kann das thermische Ereignis, welches auch als thermisches Event oder thermal event bezeichnet wird und bei der einen Speicherzelle auftritt, auch ein thermisches Ereignis bei einer anderen der Speicherzellen bewirken, obwohl es bei der anderen Speicherzelle für sich alleine betrachtet nicht zu einer Beschädigung beziehungsweise nicht zu einem thermischen Ereignis kommen würde. Somit kann es zu einer Verbreitung des thermischen Ereignisses beziehungsweise zu einem Übergriff des thermischen Ereignisses von der einen Speicherzelle auf die andere Speicherzelle oder auf andere Speicherzellen kommen, wobei diese Verbreitung beziehungsweise dieser Übergriff auch als thermal propagation bezeichnet wird. Bei der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung ist es nun aufgrund der räumlichen und fluidischen Trennung der Bereiche möglich, die Wahrscheinlichkeit, dass es zu einer Verbreitung eines thermischen Ereignisses zwischen den Speicherzellen untereinander kommt, besonders gering gehalten werden, sodass sich ein besonders sicherer Betrieb der Speichereinrichtung realisieren lässt.The venting area (venting area), the contacting area and the cooling area are collectively also referred to as areas. Because the areas are sealed off from one another by means of the sealing device, so that neither the venting gas nor the coolant can flow directly between the areas, a spatial and fluidic separation of the areas from one another can be implemented. This makes it possible, for example, to prevent a thermal event occurring in one of the memory cells from spreading to another of the memory cells. Such a thermal event, which occurs, for example, in one of the storage cells, results, for example, from an application of force, in particular caused by an accident, or from damage, for example caused by an accident, to one storage cell and leads, for example, to the above-described formation of gas in the cell housing of one storage cell. Basically or for technical reasons, the thermal event, which is also referred to as a thermal event or thermal event and occurs in one memory cell, can also cause a thermal event in another of the memory cells, although it does not lead to one in the other memory cell alone Damage or would not come to a thermal event. The thermal event can therefore spread or the thermal event can spread from one memory cell to the other memory cell or to other memory cells, this spread or this spread also being referred to as thermal propagation. In the storage device according to the invention, the spatial and fluidic separation of the areas means that the probability of a thermal event spreading between the storage cells can be kept particularly low, so that particularly reliable operation of the storage device can be implemented.
Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Speichereinrichtungen beziehungsweise Akkumulatorensysteme weisen üblicherweise mehrere, zusammengeschaltete Module auf, welche selbst mehrere, zusammengeschaltete Speicherzellen umfassen beziehungsweise beherbergen. Üblicherweise ist eine indirekte Kühlung vorgesehen, wobei auf Modulebene nicht abgedichtet werden muss. Bei einer Direktkühlung jedoch ist eine Abdichtung auf Modulebene oder auf Systemebene vorteilhaft, um einen Austritt beziehungsweise Auslaufen des Kühlmittels verhindern zu können. Des Weiteren ist es wünschenswert, die zuvor beschriebene, auch als thermisches Durchgehen bezeichnete Verbreitung des thermischen Ereignisses zu vermeiden, sodass die anderen Speicherzellen nicht von dem thermischen Ereignis der einen Speicherzelle sozusagen angesteckt und selbst zu einem thermischen Ereignis angeregt werden. Hierzu wird das bei einem thermischen Ereignis der einen Speicherzelle entstehende Gas mittels des Entlüftungselements gezielt aus dem Zellgehäuse abgelassen und von der Speicherzelle weggeleitet und dabei in den Entlüftungsbereich eingeleitet. Außerdem kann mittels des Entlüftungselements der Elektrolyt aus dem Zellgehäuse gezielt abgelassen und in den Ventingbereich geleitet werden. Ferner kann bei dem thermischen Ereignis entstehende Wärme insbesondere über das Entlüftungselement gezielt von der Speicherzelle abgeführt und in den Ventingbereich eingeleitet werden.The invention is based in particular on the following findings: Storage devices or accumulator systems usually have a number of interconnected modules which themselves comprise or house a number of interconnected storage cells. Indirect cooling is usually provided, with no sealing required at module level. In the case of direct cooling, however, sealing at the module level or at the system level is advantageous in order to be able to prevent the coolant from escaping or leaking out. Furthermore, it is desirable to avoid the previously described propagation of the thermal event, also referred to as thermal runaway, so that the other memory cells are not, so to speak, infected by the thermal event of one memory cell and are themselves excited to a thermal event. For this purpose, the gas produced in the event of a thermal event in one storage cell is specifically vented from the cell housing by means of the venting element and conducted away from the storage cell and thereby introduced into the venting area. In addition, the electrolyte can be specifically drained from the cell housing and fed into the venting area by means of the venting element. Furthermore, heat generated during the thermal event can be dissipated from the storage cell in a targeted manner, in particular via the venting element, and introduced into the venting area.
Das Ablassen des Gases aus dem Zellgehäuse in den Entlüftungsbereich und das elektrische Verbinden der Speicherzelle über die Kontaktierungseinrichtung mit dem Bauelement sind jeweilige Funktionen, wobei durch das eindeutige, räumliche und fluidische Trennen der Bereiche eine eindeutige, räumliche Trennung dieser Funktionen dargestellt ist. Die auch als Ableiter bezeichneten Kontaktelemente sind beispielsweise thermisch gut leitend mit dem Aktivmaterial verbunden, wobei der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung ein thermisches Durchgehen vermieden wird oder zumindest lange Zeit hinausgezögert werden kann. Darüber hinaus ist es bei der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung möglich, das den Ventingbereich durchströmende Ventinggas, insbesondere über die Abdichteinrichtung, mittels des in dem Kühlbereich aufgenommenen Kühlmittels zu kühlen, sodass die Wahrscheinlichkeit beziehungsweise die Gefahr eines thermischen Durchgehens anderer Speicherzellen besonders gering gehalten werden kann.The venting of the gas from the cell housing into the ventilation area and the electrical connection of the storage cell to the component via the contacting device are respective functions, with the clear, spatial and fluidic separation of the areas representing a clear, spatial separation of these functions. The contact elements, also referred to as conductors, are connected to the active material with good thermal conductivity, for example, with thermal runaway of the memory device according to the invention being avoided or at least being able to be delayed for a long time. In addition, with the storage device according to the invention it is possible to cool the venting gas flowing through the venting area, in particular via the sealing device, by means of the coolant received in the cooling area, so that the probability or the risk of thermal runaway of other storage cells can be kept particularly low.
Insbesondere kann bei der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung ein Kontakt zwischen den beispielsweise als Heißgas ausgebildeten Gas und den Zellverbindern vermieden werden, und das Heißgas kann, insbesondere über die Abdichteinrichtung, mittels des Kühlmittels gekühlt werden. Ferner kann vermieden werden, dass das Gas in den auch als Hauptkühlbereich bezeichneten Kühlbereich eindringt, sodass ein auch als Angriffsfläche bezeichnete, von dem Gas direkt berührbare Fläche der Speicherzelle besonders gering gehalten werden kann. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung ist, dass das Kühlmittel die Speicherzelle außenumfangsseitig direkt an- und umströmen kann. Hierdurch kann Wärme direkt von der Speicherzelle abgeführt werden. Dies kann nicht nur in einem eigentlichen Kühlbetrieb, sondern auch im Falle eines thermischen Ereignisses zumindest einer der Speicherzellen realisiert werden, da beispielsweise das Kühlmittel in dem Kühlbereich aufgenommen ist. Hierdurch kann beispielsweise eine übermäßige oder übermäßig schnelle Erwärmung der Speicherzelle im Falle eines thermischen Ereignisses vermieden werden.In particular, in the storage device according to the invention, contact between the gas in the form of hot gas and the cell connectors can be avoided, and the hot gas can be cooled by means of the coolant, in particular via the sealing device. Furthermore, the gas can be prevented from penetrating into the cooling area, also referred to as the main cooling area, so that an area of the storage cell that can be directly touched by the gas, also referred to as the contact area, can be kept particularly small. A further advantage of the storage device according to the invention is that the coolant can flow directly onto and around the storage cell on the outer circumference. As a result, heat can be dissipated directly from the storage cell. This can be implemented not only in actual cooling operation, but also in the case of a thermal event in at least one of the storage cells, since the coolant is accommodated in the cooling area, for example. As a result, for example, a excessive or excessively rapid heating of the memory cell in the event of a thermal event can be avoided.
Gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Abdichteinrichtung, insbesondere das wenigstens eine Abdichtelement der Abdichteinrichtung, eine dem Entlüftungsbereich zugewandte Stirnseite des Zellgehäuses zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte, kontaktiert, das heißt berührt. Dadurch kann beispielsweise eine von dem Ventinggas direkt an- und umströmbar und somit direkt an- und umströmbar und somit direkt berührbare Fläche der Speicherzelle, insbesondere des Zellgehäuses, besonders gering gehalten werden. In der Folge kann beispielsweise ein thermisches Durchgehen vermieden oder zumindest verzögert werden oder die Wahrscheinlichkeit, dass es zu einem solchen thermischen Durchgehen kommt, kann besonders gering gehalten werden.According to the invention, it is provided that the sealing device, in particular the at least one sealing element of the sealing device, at least partially, in particular at least predominantly and thus at least more than half, contacts, i.e. touches, an end face of the cell housing facing the ventilation area. As a result, for example, an area of the storage cell, in particular of the cell housing, that can be directly flowed against and around by the venting gas and can therefore flow directly against and around and can therefore be directly touched can be kept particularly small. As a result, for example, a thermal runaway can be avoided or at least delayed, or the probability that such a thermal runaway will occur can be kept particularly low.
Dabei ist es die Erfindung kennzeichnend vorgesehen, dass die Abdichteinrichtung die gesamte Stirnseite bis auf einen Bereich kontaktiert, in welchem das Entlüftungselement angeordnet ist. Somit kann beispielsweise die zuvor genannte Fläche minimiert werden, sodass beispielsweise eine übermäßige oder übermäßig schnelle Erwärmung der Speicherzelle durch das Ventinggas vermeiden werden kann.It is characteristic of the invention that the sealing device contacts the entire end face except for an area in which the venting element is arranged. Thus, for example, the aforementioned area can be minimized so that, for example, excessive or excessively rapid heating of the storage cell by the venting gas can be avoided.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Kontaktierungsbereich auf einer ersten Seite des Kühlbereichs und der Entlüftungsbereich auf einer der ersten Seite abgewandten zweiten Seite des Kühlbereichs angeordnet ist, wobei der Kühlbereich, insbesondere in Längserstreckungsrichtung der Speicherzelle, zwischen dem Kontaktierungsbereich und dem Entlüftungsbereich angeordnet ist. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die zweite Seite entlang der Längserstreckungsrichtung der Speicherzelle von der ersten Seite abgewandt ist beziehungsweise umgekehrt. It has been shown to be particularly advantageous if the contacting area is arranged on a first side of the cooling area and the venting area is arranged on a second side of the cooling area facing away from the first side, with the cooling area being arranged between the contacting area and the venting area, in particular in the longitudinal direction of the storage cell is. It is preferably provided that the second side faces away from the first side or vice versa along the direction of longitudinal extension of the storage cell.
Dadurch kann eine besonders vorteilhafte, räumliche Trennung der Bereiche und somit der Funktionen realisiert werden, sodass sich ein besonders sicherer Betrieb und eine besonders vorteilhafte Kühlung darstellen lassen.As a result, a particularly advantageous spatial separation of the areas and thus of the functions can be implemented, so that particularly safe operation and particularly advantageous cooling can be achieved.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Kühleinrichtung dazu ausgebildet ist, das Kühlmittel auch in den Kontaktierungsbereich und/oder in den Entlüftungsbereich einzuleiten. Beispielsweise weist die Kühleinrichtung wenigstens eine erste Einleitöffnung auf, über welche das Kühlmittel in dem Kühlbereich einleitbar ist. Vorzugsweise weist die Kühleinrichtung wenigstens eine zweite Einlassöffnung auf, über welche das Kühlmittel in den Kontaktierungsbereich einleitbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Kühleinrichtung wenigstens eine dritte Einleitöffnung, über welche das Kühlmittel in den Ventingbereich einleitbar ist. Dadurch können beispielsweise übermäßige Temperaturen beziehungsweise ein übermäßig schnelles Erwärmen der Speichereinrichtung, insbesondere im Fall eines thermischen Ereignisses, vermieden werden, sodass ein besonders sicherer Betrieb darstellbar ist.A further embodiment is characterized in that the cooling device is designed to also introduce the coolant into the contacting area and/or into the venting area. For example, the cooling device has at least one first introduction opening, via which the coolant can be introduced into the cooling area. The cooling device preferably has at least one second inlet opening, via which the coolant can be introduced into the contacting area. Alternatively or additionally, the cooling device can have at least one third inlet opening, via which the coolant can be introduced into the venting area. As a result, for example, excessive temperatures or excessively rapid heating of the storage device, in particular in the case of a thermal event, can be avoided, so that particularly safe operation can be achieved.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Kühleinrichtung das Kühlmittel. Mit anderen Worten ist das Kühlmittel Bestandteil der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung. Dabei ist das Kühlmittel vorzugsweise als eine Flüssigkeit und/oder als ein dielektrisches Kühlmittel, das heißt beispielsweise als ein elektrisch nicht-leitendes Kühlmittel ausgebildet. Hierdurch kann ein besonders sicherer Betrieb dargestellt werden. Vorzugsweise umfasst das Kühlmittel zumindest teilweise oder ausschließlich ein Öl, insbesondere ein elektrisch nicht-leitendes Öl.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the cooling device includes the coolant. In other words, the coolant is part of the storage device according to the invention. In this case, the coolant is preferably designed as a liquid and/or as a dielectric coolant, that is to say, for example, as an electrically non-conductive coolant. As a result, particularly safe operation can be achieved. The coolant preferably comprises at least partially or exclusively an oil, in particular an electrically non-conductive oil.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Entlüftungselement die zuvor genannte, zum Entlüften des Zellgehäuses freigebbare Öffnung auf, welche in ihrem freigegebenen Zustand, das heißt beispielsweise dann, wenn das Berstelement geborsten ist, direkt in den Entlüftungsbereich mündet. Dadurch kann das Gas aus dem Zellgehäuse über die Öffnung direkt in den Entlüftungsbereich strömen, sodass eine gezielte Führung des Ventinggases darstellbar ist. Dadurch kann beispielsweise das Ventinggas gezielt von der Speicherzelle abgeführt beziehungsweise von anderen Bereichen der Speicherzelle ferngehalten werden, sodass die Wahrscheinlichkeit eines thermischen Durchgehens besonders gering gehalten werden kann.In a further embodiment of the invention, the venting element has the aforementioned opening that can be released for venting the cell housing, which opens directly into the venting area in its released state, ie for example when the bursting element has burst. As a result, the gas can flow from the cell housing directly into the venting area via the opening, so that the venting gas can be guided in a targeted manner. As a result, for example, the venting gas can be removed from the storage cell in a targeted manner or kept away from other areas of the storage cell, so that the probability of a thermal runaway can be kept particularly low.
Um eine besonders vorteilhafte Kühlung und einen besonders sicheren Betrieb zu realisieren, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Entlüftungsbereich ein erstes Volumen, der Kontaktierungsbereiche ein zweites Volumen und der Kühlbereich ein drittes Volumen, insbesondere jeweils in dem Gehäuse, aufweist. Dabei ist das dritte Volumen größer als das erste Volumen. Außerdem ist das dritte Volumen größer als das zweite Volumen. Insbesondere ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das dritte Volumen mindestens doppelt so groß ist wie das erste Volumen und/oder das zweite Volumen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das dritte Volumen größer als die Summe des ersten Volumens und des zweiten Volumens ist. Beispielsweise ist das dritte Volumen mindestens doppelt so groß wie die Summe des ersten Volumens und des zweiten Volumens.In order to achieve particularly advantageous cooling and particularly safe operation, a further embodiment of the invention provides that the venting area has a first volume, the contacting area has a second volume and the cooling area has a third volume, in particular in each case in the housing. The third volume is larger than the first volume. In addition, the third volume is larger than the second volume. In particular, it is preferably provided that the third volume is at least twice as large as the first volume and/or the second volume. In particular, it can be provided that the third volume is greater than the sum of the first volume and the second volume. For example, the third volume is at least twice the sum of the first volume and the second volume.
Um die Bereiche besonders vorteilhaft gegeneinander abdichten und somit eine besonders hohe Sicherheit realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Abdichteinrichtung eine außenumfangsseitige Mantelfläche des Zellgehäuses direkt kontaktiert.In order to seal the areas from one another in a particularly advantageous manner and thus to be able to achieve a particularly high level of security, it is provided in a further embodiment of the invention that the sealing device makes direct contact with an outer peripheral lateral surface of the cell housing.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches wenigstens eine erfindungsgemäße Speichereinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltung des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.A second aspect of the invention relates to a motor vehicle, preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, which has at least one storage device according to the invention according to the first aspect of the invention. Advantages and advantageous configurations of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous configurations of the second aspect of the invention and vice versa.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention.
Die Zeichnung zeigt in:
-
1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Speichereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform; und -
2 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Speichereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
-
1 a schematic sectional view of a memory device according to the invention according to a first embodiment; and -
2 a fragmentary schematic sectional view of the memory device according to a second embodiment.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.Elements that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols in the figures.
Die Speichereinrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 12, welches einen Aufnahmeraum 14 aufweist beziehungsweise begrenzt. In dem Aufnahmeraum 14 sind mehrere, einfach auch als Zellen oder Einzelzellen bezeichnete Speicherzellen 16, insbesondere zumindest teilweise, zumindest überwiegend oder vollständig, aufgenommen. Die jeweilige Speicherzelle 16 kann eine Batteriezelle, insbesondere eine Lithium-Ionen-Zelle, sein, sodass die Speichereinrichtung 10 beispielsweise als eine Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet sein kann. In beziehungsweise mittels der jeweiligen Speicherzelle 16 kann ein Teil der mittels der Speichereinrichtung 10 insgesamt zu speichernden elektrischen Energie gespeichert werden.The
Die jeweilige Speicherzelle 16 weist, insbesondere genau, eine Kontaktierungseinrichtung 18 auf, welche, insbesondere genau, zwei Kontaktelemente 20 und 22 umfasst. Die Kontaktelemente 20 und 22 werden auch als Zellverbinder, Terminals oder Stromabgriffe bezeichnet. Wie aus
Die jeweilige Speicherzelle 16 weist ein jeweiliges Zellgehäuse 24 mit einer außenumfangsseitigen Mantelfläche 26 auf. In dem Zellgehäuse 24 ist beispielsweise ein, insbesondere flüssiger Elektrolyt aufgenommen. Wie in Zusammenschau mit
Die Speichereinrichtung 10 umfasst außerdem eine Abdichteinrichtung 36, welche beispielsweise in dem Aufnahmeraum 14 angeordnet ist. Mittels der Abdichteinrichtung 36 ist der Aufnahmeraum 14 in einen Entlüftungsbereich 38 und einen Kontaktierungsbereich 40 unterteilt. Außerdem ist der Entlüftungsbereich 38 mittels der Abdichteinrichtung 36 gegen den Kontaktierungsbereich 40 abgedichtet beziehungsweise umgekehrt, sodass beispielsweise das Gas 30 aus dem Entlüftungsbereich 38 nicht in den Kontaktierungsbereich 40 einströmen kann. Somit ist beispielsweise der Entlüftungsbereich 38 und/oder der Kontaktierungsbereich 40 für das Gas 30 dicht. Dabei ist das Gas 30 aus dem Zellgehäuse 24, insbesondere direkt, in den Entlüftungsbereich 38 einleitbar. Dies bedeutet insbesondere, dass - wie aus
Um nun einen besonders sicheren Betrieb und eine besonders vorteilhafte Kühlung der Speichereinrichtung 1 realisieren zu können, weist die Speichereinrichtung 10 eine Kühleinrichtung 42 auf. Außerdem ist der Aufnahmeraum 14 mittels der Abdichteinrichtung 36 auch in einem auch als Hauptkühlbereich bezeichneten Kühlbereich 44 unterteilt, welcher mittels der Abdichteinrichtung 36 sowohl gegen den auch als Ventingbereich bezeichneten Entlüftungsbereich 38 als auch gegen den Kontaktierungsbereich 40 abgedichtet ist. Dabei ist erkennbar, dass die Kontaktierungseinrichtungen 18 der Speicherzellen 16 in dem Kontaktierungsbereich 40 angeordnet sind. Dadurch kann das Gas 30 aus dem jeweiligen Zellgehäuse 24 und somit aus dem Entlüftungsbereich 38 nicht die Kontaktierungseinrichtung 18 direkt anströmen und umströmen. Unter dem Merkmal, dass der Kühlbereich 44 gegen den Entlüftungsbereich 38 und den Kontaktierungsbereich 40 abgedichtet ist, kann insbesondere verstanden werden, dass das Gas 30 beispielsweise nicht von dem Entlüftungsbereich 38 in den Kühlbereich 44 beziehungsweise nicht von dem Kühlbereich 44 in den Kontaktierungsbereich 40 strömen kann.In order to now be able to implement a particularly safe operation and a particularly advantageous cooling of the storage device 1 , the
Die Kühleinrichtung 42 ist dabei dazu ausgebildet, die Speicherzellen 16 mittels einer Direktkühlung zu kühlen. Hierzu ist beziehungsweise wird mittels der Kühleinrichtung 42 in den Kühlbereich 44 ein Kühlmittel 46 einleitbar beziehungsweise eingeleitet, mittels welchem die außenumfangsseitig direkt von dem Kühlmittel 46 umströmbaren oder umströmten Speicherzellen 16 zu kühlen sind beziehungsweise gekühlt werden. Die Kühleinrichtung 42 weist beispielsweise einen von in dem Kühlmittel 46 durchströmenden Kühlkreislauf auf. Dabei ist der Kühlbereich 44 in dem Kühlkreislauf angeordnet, sodass das vorzugsweise als Flüssigkeit, insbesondere als dielektrische Flüssigkeit, ausgebildete Kühlmittel 46 durch den Kühlbereich 44 hindurchströmen kann. Dabei veranschaulicht in
Die Kühleinrichtung 42 weist dabei einen Vorlauf 48 auf, über welchen das Kühlmittel 46 und der Kühlbereich 42 einleitbar ist. Außerdem umfasst die Kühleinrichtung 44 einen Nachlauf 50, in welchem das Kühlmittel 46 aus dem Kühlbereich 44 einleitbar ist. Somit ist der Vorlauf 48 in Strömungsrichtung des dem Kühlkreislauf und somit dem Kühlbereich 44 durchströmenden Kühlmittels 46 stromauf des Kühlbereichs 44 angeordnet, und der Nachlauf 50 ist stromab des Kühlbereichs 44 angeordnet. Die Kühleinrichtung 42, insbesondere der Vorlauf 48, weist beispielsweise wenigstens eine erste Einleitöffnung auf, über welche das Kühlmittel 46 aus dem Vorlauf 48 in den Kühlbereich 44 einleitbar ist beziehungsweise eingeleitet wird.The
Aus
Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Kühleinrichtung 42 dazu ausgebildet ist, das Kühlmittel auch in den Kontaktierungsbereich 40 einzuleiten. Hierzu weist die Kühleinrichtung 42, insbesondere der Vorlauf 48, beispielsweise wenigstens eine zweite Einleitöffnung auf, über welche das Kühlmittel 46 aus dem Vorlauf 48 in den Kontaktierungsbereich 40 einleitbar ist beziehungsweise eingeleitet wird. Entsprechendes ist auf den Entlüftungsbereich 38 übertragbar, sodass die Kühleinrichtung 42 beispielsweise auch dazu ausgebildet ist, das Kühlmittel 46, insbesondere aus dem Vorlauf 48, in den Entlüftungsbereich 38 einzuleiten. Vorzugsweise ist es auch vorgesehen, dass ein Einleiten des Kühlmittels 46 in den Entlüftungsbereich 38 unterbleibt.In principle, it is conceivable that the
Vorzugsweise ist das Kühlmittel 46 eine Flüssigkeit, insbesondere ein Öl, wobei das Kühlmittel 46 vorzugsweise ein dielektrisches Kühlmittel, insbesondere eine dielektrische Flüssigkeit, ist. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Direktkühlung der Speicherzellen 16 und insbesondere der Kontaktierungseinrichtung 18 in den Kontaktierungsbereich 40 realisiert werden.Preferably, the
Aus
Besonders gut aus
Außerdem ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Abdichteinrichtung 36, insbesondere das Abdichtelement 52 und/oder 54, jeweils zumindest einen Teil der außenumfangsseitigen Mantelfläche 26 direkt kontaktieren. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Abdichtung realisiert werden. Des Weiteren weist der Entlüftungsbereich 38 ein erstes Volumen, der Kontaktierungsbereich 40 ein zweites Volumen und der Kühlbereich 44 ein drittes Volumen auf. Dabei sind beispielsweise die zuvor genannten Volumina jeweilige Teilvolumen eines Gesamtvolumens des Aufnahmeraums 14 insgesamt. Dabei ist das dritte Volumen wesentlich größer als das erste Volumen und wesentlich größer als das zweite Volumen. Vorzugsweise ist das dritte Volumen mindestens doppelt so groß wie die Summe aus erstem Volumen und zweiten Volumen. Dadurch kann eine vorteilhafte Kühlung realisiert werden. Insbesondere kann beispielsweise das Gas 30 in dem Entlüftungsbereich 38 gekühlt werden.In addition, it is preferably provided that the sealing
Aus
Über diese Durchgangsöffnung kann dann das Gas 30 aus dem Entlüftungsbereich 38 ausströmen und an die Umgebung 60 strömen. Dadurch kann das Gehäuse 12 gezielt entlüftet werden, und ein unkontrolliertes Explodieren des Gehäuses 12 kann vermieden werden.The
Um eine vorteilhafte räumliche und fluidische Trennung zu realisieren, ist eine einseitige Kontaktierung der jeweiligen, einfach auch als Zelle bezeichneten Speicherzelle vorgesehen. Hierzu ist die jeweilige Kontaktierungseinrichtung 18 an genau einer jeweiligen Seite S3 der Speicherzelle 16 beziehungsweise des Zellgehäuses 24 angeordnet. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass die beziehungsweise alle Kontaktelemente 20 und 22 der jeweiligen Speicherzelle 16 auf der einen, den Kontaktelementen 20 und 22 gemeinsamen beziehungsweise auf derselben Seite S3 angeordnet sind.In order to realize an advantageous spatial and fluidic separation, one-sided contacting of the respective storage cell, also referred to simply as a cell, is provided. For this purpose, the respective contacting device 18 is arranged on precisely one respective side S3 of the
Um beispielsweise ein Kontakt des in den Entlüftungsbereich 38 einströmenden und somit in den Entlüftungsbereich 38 aufgenommenen Gases 30 mit dem Kühlmittel 46 zu vermeiden, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass ein gezieltes Einleiten des Kühlmittels 46 in den Entlüftungsbereich 38 unterbleibt. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Entlüftungsbereich 38, insbesondere stets, frei von dem Kühlmittel 46 ist. Beispielsweise ist der Entlüftungsbereich 38 mit Luft gefüllt. Dadurch kann ein besonders sicherer Betrieb gewährleistet werden.For example, in order to avoid contact of the
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Speichereinrichtungstorage device
- 1212
- Gehäusehousing
- 1414
- Aufnahmeraumrecording room
- 1616
- Speicherzellestorage cell
- 1818
- Kontaktierungseinrichtungcontacting device
- 2020
- Kontaktelementcontact element
- 2222
- Kontaktelementcontact element
- 2424
- Zellgehäusecell case
- 2626
- außenumfangsseitige Mantelflächeouter peripheral lateral surface
- 2828
- Entlüftungselementventilation element
- 3030
- Gasgas
- 3232
- Öffnungopening
- 3434
- Berstelementbursting element
- 3636
- Abdichteinrichtungsealing device
- 3838
- Entlüftungsbereichvent area
- 4040
- Kontaktierungsbereichcontacting area
- 4242
- Kühleinrichtungcooling device
- 4444
- Kühlbereichcooling area
- 4646
- Kühlmittelcoolant
- 4747
- Pfeilarrow
- 4848
- Vorlaufleader
- 5050
- Nachlauftrailing
- 5252
- Abdichtelementsealing element
- 5454
- Abdichtelementsealing element
- 5656
- Stirnseiteface
- 5858
- Entlüftungselementventilation element
- 6060
- UmgebungSurroundings
- BB
- BereichArea
- SS
- StelleJob
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