DE102019133417A1

DE102019133417A1 - Elektrischer Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Herstellen eines solchen Energiespeichers

Info

Publication number: DE102019133417A1
Application number: DE102019133417.9A
Authority: DE
Inventors: Korbinian Antwerpen
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2021-06-10

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher (10) für ein Kraftfahrzeug (12), mit einem Speichergehäuse (14), in dessen Innenraum (16) wenigstens eine Speicherzelle (18) ausgebildete Batteriezelle angeordnet ist, und mit zumindest einer Heizeinrichtung (20) zum Beheizen der Speicherzelle (18), wobei die Heizeinrichtung (20) als ein an sich flexibles Flächenelement (22) ausgebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Energiespeichers (10).

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen, elektrischen Energiespeichers.
Aus dem Kraftfahrzeugbau sind Kraftfahrzeuge bekannt, welche beispielsweise zumindest teilweise elektrisch betreibbar beziehungsweise antreibbar sind. Insbesondere können die Kraftfahrzeuge vollelektrisch betrieben, betreibbar, angetrieben oder antreibbar sein. Dies bedeutet, dass das jeweilige Kraftfahrzeug beispielsweise als ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildet sein kann. Dabei kann das jeweilige Kraftfahrzeug einen elektrischen Energiespeicher aufweisen, welcher auch einfach als Energiespeicher oder Speichereinrichtung bezeichnet werden kann. Der Energiespeicher kann elektrische Energie beziehungsweise elektrischen Strom speichern und beispielsweise für eine Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs bereitstellen, sodass die Antriebseinheit mittels der von dem Energiespeicher bereitgestellten, elektrischen Energie betreibbar ist. Hierdurch kann das Kraftfahrzeug mittels der Antriebseinheit, insbesondere elektrisch, angetrieben werden. Der elektrische Energiespeicher weist hierzu beispielsweise eine Vielzahl von beziehungsweise wenigstens zwei Batteriezellen auf, in beziehungsweise mittels welchen die elektrische Energie gespeichert ist oder werden kann. Hierbei sind insbesondere sowohl prismatische Batteriezellen als auch Rundzellen bekannt. Ferner kann der elektrische Energiespeicher eine Heizeinrichtung aufweisen, welche zum Heizen der Batteriezellen ausgebildet ist, um so einen vorteilhaften Betrieb des elektrischen Energiespeichers realisieren zu können.
Die WO 2009/103462 A1 betrifft eine Batterie mit einem Batteriegehäuse und einer Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie, wobei die Batterie mehrere parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen aufweist, die wärmeleitend mit der Wärmeplatte verbunden sind, wobei die Wärmeplatte im Bereich der Pole der Einzelzellen Aussparungen aufweist, durch welche die Pole hindurchragen, wobei die Einzelzellen und die Wärmeleitplatte thermisch miteinander gekoppelt und elektrisch voneinander isoliert sind. Es ist zwischen den Einzelzellen und der Wärmeplatte ein wärmeleitfähiges und elektrisch isolierendes Formteil angeordnet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zu schaffen, sodass eine besonders vorteilhafte Temperierung des elektrischen Energiespeichers realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Energiespeicher sowie durch ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen einfach auch als Energiespeicher oder Speichereinrichtung bezeichneten, elektrischen Energiespeicher für ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den Energiespeicher umfasst, in oder mittels welchem elektrische Energie beziehungsweise elektrischer Strom zu speichern oder gespeichert ist. Das Kraftfahrzeug ist dabei vorzugsweise ein zumindest teilweise elektrisch betreibbares, betriebenes, antreibbares oder angetriebenes Kraftfahrzeug. Hierzu umfasst das Kraftfahrzeug beispielsweise wenigstens eine elektrische Maschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch antreibbar ist. Hierzu ist die elektrische Maschine mit der in dem Energiespeicher gespeicherten elektrischen Energie versorgbar. Vorzugsweise sind die elektrische Maschine und der Energiespeicher als Hochvolt-Komponenten ausgebildet, wobei die jeweilige Hochvolt-Komponente vorzugsweise eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebs- oder Nennspannung, aufweist, welche vorzugsweise mindestens 48 Volt beträgt, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist oder vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Hierdurch können besonders große elektrische Leistungen zum, insbesondere rein, elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs realisiert werden.
Der Energiespeicher weist ein auch als Batteriezellengehäuse bezeichnetes Speichergehäuse auf, in dessen Innenraum wenigstens eine Speicherzelle zum Speichern der elektrischen Energie angeordnet ist. Insbesondere kann in dem Innenraum eine Vielzahl von Speicherzellen zum Speichern der elektrischen Energie angeordnet sein. Beispielsweise sind die Speicherzellen elektrisch miteinander verbunden. Die jeweilige Speicherzelle ist vorzugsweise eine galvanische Zelle zum, insbesondere galvanischen beziehungsweise elektrochemischen, Speichern der elektrischen Energie.
Beispielsweise ist die jeweilige Speicherzelle eine Batteriezelle, insbesondere eine Lithium-Ionen-Zelle, sodass beispielsweise der Energiespeicher als eine Batterie, insbesondere als eine Hochvolt-Batterie, ausgebildet sein kann. Dann wird das Speichergehäuse beispielsweise auch als Batteriegehäuse bezeichnet. Insbesondere kann der Energiespeicher ein Speichermodul eines Gesamtspeichers sein, welcher mehrere solcher Speichermodule, die vorzugsweise elektrisch miteinander verbunden sein können, umfassen kann. Die jeweilige Speicherzelle kann vorzugsweise als eine Rundzelle ausgebildet sein, welche außenumfangsseitig rund ist beziehungsweise außenumfangsseitig die Form eines geraden Kreiszylinders aufweist.
Der Energiespeicher weist außerdem zumindest eine Heizreinrichtung auf, mittels welcher die Speicherzelle beziehungsweise die Vielzahl von Speicherzellen beheizbar, das heißt erwärmbar und/oder warm zu halten ist. Vorzugsweise ist die Heizeinrichtung in dem Innenraum angeordnet. Vorzugsweise ist die Heizeinrichtung eine elektrisch betreibbare Heizeinrichtung oder ein elektrische betreibbares Heizelement, mittels welcher beziehungsweise welchem unter Nutzung von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom Wärme zum Erwärmen beziehungsweise Beheizen der Speicherzelle bereitstellbar ist. Hierunter kann insbesondere verstanden werden, dass zum Beheizen der Speicherzelle die Heizeinrichtung mit elektrischer Energie versorgbar ist oder versorgt wird, sodass die Heizeinrichtung unter Nutzung der elektrischen Energie, mit welcher die Heizeinrichtung versorgt wird, Wärme zum Beheizen der Speicherzelle bereitstellen kann. Insbesondere kann die Heizeinrichtung als Widerstandsheizelement ausgebildet sein oder wenigstens ein oder mehrere Widerstandsheizelemente umfassen, durch welches beziehungsweise welche der elektrische Strom, mit welchem die Heizeinrichtung versorgt wird, hindurchfließt. Hierdurch wird die Heizeinrichtung beziehungsweise das Widerstandsheizelement selbst erwärmt, mittels welcher in der Folge die Speicherzelle erwärmt werden kann. Bei dem Widerstandsheizelement kann es sich um einen insbesondere metallischen Heizdraht handeln.
Um nun eine besonders vorteilhafte Temperierung, insbesondere Erwärmung, des Energiespeichers realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Heizeinrichtung als ein an sich, das heißt zumindest für sich alleine betrachtet flexibles, das heißt biegeschlaffes beziehungsweise formlabiles Flächenelement ausgebildet ist. Unter dem Merkmal, dass das Flächenelement an sich biegeschlaff ist, kann insbesondere verstanden werden, dass bei alleiniger Betrachtung des Flächenelements, mittels welchem an sich die Wärme zum Beheizen der Speicherzelle bereitgestellt werden kann, und somit ohne Berücksichtigung von anderen Bauteilen oder Komponente des Energiespeichers das Flächenelement biegeschlaff, das heißt formlabil ist, sodass das Flächenelement an sich wie ein Stück Stoff nicht eigensteif ist. Unter dem Merkmal, dass die Heizeinrichtung als ein Flächenelement ausgebildet ist, ist insbesondere zu verstehen, dass das flexible Flächenelement beispielsweise dann, wenn es in flexiblem Zustand flach und eben auf einer horizontalen Ebene ausgebreitet ist oder wird, sich an die Ebene anschmiegt oder anpasst und dadurch selbst eine zumindest im Wesentlichen flache, ebene und zumindest im Wesentlichen zweidimensionale Form oder Erstreckung einnimmt oder aufweist, wie beispielsweise eine flache Scheibe oder Platte. Dabei ist es möglich, dass das Flächenelement in vollständig hergestelltem Zustand des Energiespeichers beziehungsweise des Kraftfahrzeugs in dem Innenraum eine zumindest im Wesentlichen dreidimensionale Form einnimmt, beispielsweise dadurch, dass das Flächenelement an wenigstens einem weiteren Bauelement des Energiespeichers, insbesondere in dem Innenraum, abgestützt und dadurch in der dreidimensionalen Form, beispielsweise in einer Wellen- oder Mäanderform, gehalten ist.
Dabei ist es denkbar, dass das Flächenelement beziehungsweise die Heizeinrichtung, insbesondere nicht nur während einer Herstellung des Energiespeichers sondern vorzugsweise auch, in fertig beziehungsweise vollständig hergestelltem Zustand des Energiespeichers beziehungsweise des Kraftfahrzeugs flexibel, das heißt biegeschlaff ist und somit nicht etwas durch wenigstens eine andere Komponente ausgesteift ist, sondern in dem vollständig hergestellten Zustand des Energiespeichers beziehungsweise des Kraftfahrzeugs in biegeschlaffem, das heißt flexiblem Zustand in dem Innenraum angeordnet ist. Dies bedeutet, dass das Flächenelement bei der Herstellung in flexiblem Zustand des Flächenelements in dem Innenraum angeordnet wird, woraufhin eine Weiterbildung oder Ergänzung des Flächenelements zu einer eigensteifen Baueinheit unterbleibt.
Ferner ist es denkbar, dass das Flächenelement beispielsweise nur während der Herstellung oder zumindest während eines Teils der Herstellung des Energiespeichers flexibel ist und dabei in flexiblem Zustand des Flächenelements in dem Innenraum angeordnet wird, woraufhin beispielsweise das an sich flexible Flächenelement mittels wenigstens einer weiteren Komponente des Energiespeichers ausgesteift wird, insbesondere derart, dass dadurch die Komponente und das durch die Komponente ausgesteifte Flächenelement eine an sich biegesteife und somit formstabile beziehungsweise eigensteife Baueinheit bilden. Somit ist in dem vollständig hergestellten Zustand das Flächenelement an sich zwar flexibel, jedoch ist dann das Flächenelement in dem vollständig hergestellten Zustand mittels der Komponente zu der insgesamt biegesteifen Baueinheit weitergebildet beziehungsweise ergänzt. Das an sich flexible Flächenelement kann beispielsweise eine an sich flexible Heizmatte oder Heizfolie sein, mittels welcher die beispielsweise als Rundzelle ausgebildete Speicherzelle zumindest bereichsweise beheizbar ist. Insbesondere ist es denkbar, dass das Flächenelement zumindest einen Teil einer außenumfangsseitigen Mantelfläche der Speicherzelle, insbesondere eine Zellgehäuses der Speicherzelle, insbesondere direkt, kontaktiert beziehungsweise berührt.
Dadurch, dass die Heizeinrichtung als an sich flexibles Flächenelement ausgebildet ist, ist es möglich, die Speicherzelle besonders vorteilhaft temperieren, insbesondere beheizen, zu können. Dadurch kann bedarfsgerecht eine besonders vorteilhafte Temperatur der Speicherzelle beziehungsweise des Energiespeichers realisiert, insbesondere eingestellt, werden, wodurch der elektrische Energiespeicher besonders vorteilhaft betrieben werden, insbesondere im Hinblick auf ein Einspeichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom in die Speicherzelle und im Hinblick auf ein Ausspeichern der in der Speicherzelle gespeicherten, elektrischen Energie.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die jeweiligen, beispielsweise als Batteriezellen ausgebildeten Speicherzellen des Energiespeichers seriell und/oder parallel miteinander verschaltet, das heißt elektrisch verbunden sind. Ferner ist es ermöglicht, dass bei der seriellen und/oder parallelen Verschaltung der Speicherzellen durch diese das zuvor genannte, auch als Modul oder Batteriemodul bezeichnete Speichermodul erzeugt ist. Der elektrische Energiespeicher kann dabei beispielsweise zwei oder mehr solcher Speichermodule aufweisen. Insbesondere ist dann wenigstens oder genau eine Heizeinrichtung je Modul vorgesehen, das heißt dem jeweiligen Batteriemodul zugeordnet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist das Flächenelement zumindest bereichsweise mit der Speicherzelle beziehungsweise mit den Speicherzellen oder mit der Vielzahl von Speicherzellen, insbesondere direkt. Beispielsweise ist das Flächenelement mit der Speicherzelle mittels eines Klebers verklebt. Der Kleber kann ein thermischer Kleber sein. Der Kleber kann beispielsweise als Carbonpaste mit selbstlimitierender Wirkung bereitgestellt werden oder ausgebildet sein. Dadurch kann ein Überhitzungsschutz bereitgestellt werden.
Insbesondere dann, wenn das Flächenelement als eine Heizfolie ausgebildet ist, kann vorgesehen sein, dass die Heizfolie beispielsweise auf die Speicherzelle, insbesondere zumindest auf den Teil der außenumfangsseitigen Mantelfläche, gedruckt wird oder ist. Insbesondere kann durch das Verkleben, insbesondere den Kleber, ein vorteilhafter Wärmeübergang realisiert werden.
Unter dem Flächenelement kann verstanden werden, dass das Flächenelement beispielsweise wenigstens ein oder vorzugsweise mehrere, insbesondere elektrische beziehungsweise elektrische betreibbare Heizelemente aufweist, welche beispielsweise als Widerstandsheizelemente, insbesondere als Heizdrähte, ausgebildet sein können. Die Heizelemente können separat voneinander oder aber einstückig miteinander ausgebildet sein. Ferner ist es denkbar, dass die Heizelemente elektrisch miteinander verbunden sind. Die Heizelemente sind beispielsweise zu dem flächigen, das heißt zu dem sich an sich flächig erstreckenden Flächenelement zusammengefasst, beispielsweise derart, dass die Heizelemente mittels eines Verbindungsmittels oder Verbindungselements, insbesondere mechanische, miteinander verbunden sind. Dadurch hängen sozusagen die Heizelemente zusammen oder aneinander, insbesondere derart, dass sich die Heizelemente aufeinanderfolgend mäanderförmig oder wellenförmig oder zickzackförmig oder gemäß einer anderen erstrecken und somit eine wellen- oder mäander- oder zickzackförmige oder anders geformte Heizstruktur bilden. Die Heizstruktur ist beispielsweise an dem Verbindungselement gehalten beziehungsweise das Verbindungselement trägt beispielsweise die Heizstruktur, derart, dass das Verbindungselement und die Heizstruktur das Flächenelement bilden. Beispielsweise ist die Heizstruktur zumindest teilweise in das insbesondere als Träger fungierende Verbindungselement eingebettet, sodass das Verbindungselement beispielsweise eine Art Matrix für Heizstruktur und somit die Heizelemente bildet.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn das Flächenelement an einem vorzugsweise separat von dem Flächenelement ausgebildeten Zwischenelement als Trägerelement angeordnet beziehungsweise gehalten ist. Das Zwischenelement ist dabei aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Leichtmetall und vorzugsweise aus Aluminium, gebildet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Flächenelement das Zwischenelement direkt berührt. Außerdem ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das beispielsweise als Blech, insbesondere als Aluminumträgerblech, ausgebildete Zwischenelement die Speicherzelle, insbesondere zumindest den Teil der außenumfangsseitigen Mantelfläche, insbesondere direkt, berührt. Dadurch kann ein vorteilhafter Wärmeübergang zwischen der Speicherzelle und dem Flächenelement gewährleistet werden. Das Zwischenelement kann beispielsweise, insbesondere mittels eines insbesondere thermisch leitenden, Klebers, mit der Speicherzelle verklebt werden oder sein. Dadurch kann eine robuste Struktur geschaffen werden.
Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn das Flächenelement, insbesondere direkt, auf einem Gehäuseboden des Speichergehäuses ausgebildet oder angeordnet ist. Ferner ist es alternativ oder zusätzlich denkbar, dass das Flächenelement, insbesondere direkt, an einem Deckelelement des Speichergehäuses ausgebildet oder angeordnet ist. Dadurch kann eine effektive Temperierung der Speicherzelle ermöglicht werden. Beispielsweise ist der Innenraum in Einbaulage des Energiespeichers in Fahrzeughochrichtung nach unten zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch den einfach auch als Boden bezeichneten Gehäuseboden begrenzt. Dabei nimmt der Energiespeicher seine Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs ein. Außerdem kann vorgesehen sein, dass der Innenraum in Einbaulage des Energiespeichers in Fahrzeughochrichtung nach oben zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch das Deckelelement begrenzt ist.
Insbesondere bei der Anordnung des Flächenelements an dem Gehäuseboden kann vorgesehen sein, dass das Flächenelement mit einem Zellboden der Speicherzellen, insbesondere des Zellgehäuses der Speicherzelle, wärmeübertragend gekoppelt ist. Hierbei kann das Flächenelement den Zellboden, insbesondere direkt, kontaktieren oder zwischen dem Zellboden und Flächenelement ist wenigstens oder genau ein Element angeordnet, welches beispielsweise separat von dem Zellboden und separat von dem Gehäuseboden ausgebildet ist und/oder einerseits den Zellboden und andererseits den Gehäuseboden direkt berührt. Das Element kann das zuvor genannte Zwischenelement oder ein oder der Kleber sein, mittels welchem das Flächenelement mit dem Zellboden verklebt ist.
Die Anordnung des Flächenelements an dem Gehäuseboden wird auch als Bodenapplikation oder Zellbodenapplikation bezeichnet. Es kann dann vorgesehen sein, dass das Flächenelement abhängig von einer Größe, insbesondere Modulgröße, des elektrischen Energiespeichers als Flächenelement, insbesondere als Heizmatte oder Heizfolie, bereitgestellt ist oder wird, wobei es vorzugsweise vorgesehen ist, dass das Flächenelement den gesamten Gehäuseboden beziehungsweise dessen gesamte, insbesondere der Speicherzelle zugewandte Bodenfläche überspannt, das heißt überdeckt. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass eine der Speicherzelle zugewandte und beispielsweise in Einbaulage des Energiespeichers in Fahrzeughochrichtung nach oben weisende Seite des Gehäusebodens zumindest überwiegend, das heißt zumindest zu mehr als zur Hälfte, insbesondere vollständig, durch das Flächenelement überdeckt ist, welches somit beispielsweise zwischen dem Gehäuseboden, insbesondere dessen Seite, und der Speicherzelle, insbesondere dem Zellboden, angeordnet ist. Abhängig von einer auch als elektrische Zellkontaktierung bezeichneten elektrischen Kontaktierung der Speicherzelle kann beispielsweise eine von der Heizeinrichtung bereitstellbare oder bereitgestellte Heizleistung, insbesondere zum Beheizen der Speicherzelle, angepasst die eingestellt werden, da die Heizleistung einen Einfluss auf einen thermischen Leitpfad einer Heizungsanbindung hat. Unter der Heizungsanbindung kann eine oder die wärmeübertragende Kopplung zwischen der Heizeinrichtung und der Speicherzelle verstanden werden, durch beispielsweise der Leitpfad geschaffen ist. Der Leitpfad ist beispielsweise ein Übertragungspfad, entlang welchem, insbesondere ausschließlich über Festkörper, Wärme von der Heizeinrichtung an die Speicherzelle übergehen kann, wodurch die Speicherzelle mittels der Heizeinrichtung beheizt wird beziehungsweise beheizbar ist. Das Flächenelement kann beispielsweise direkt auf oder gegen den Zellboden und/oder direkt auf oder gegen den Gehäuseboden geklebt werden oder sein.
Insbesondere bei der Anordnung des Flächenelements an dem Deckelelement kann vorgesehen sein, dass das Flächenelement mit einem Zelldeckel der Speicherzellen, insbesondere des Zellgehäuses der Speicherzelle, wärmeübertragend gekoppelt ist. Hierbei kann das Flächenelement den Zelldeckel, insbesondere direkt, kontaktieren oder zwischen dem Zelldeckel und Flächenelement ist wenigstens oder genau ein oder das zuvor genannte Element angeordnet, welches beispielsweise separat von dem Zelldeckel und separat von dem Deckelelement ausgebildet ist und/oder einerseits den Zelldeckel und andererseits das Deckelelement direkt berührt. Das Element kann das zuvor genannte Zwischenelement oder ein oder der Kleber sein, mittels welchem das Flächenelement mit dem Zelldeckel verklebt ist. Das Zellgehäuse begrenzt beispielsweise einen Aufnahmeraum, in welchem ein Elektrolyt und Elektroden, insbesondere zu einer galvanischen Zelle, angeordnet sind. In Einbaulage des Energiespeichers ist der Aufnahmeraum in Fahrzeughochrichtung nach unten zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch den Zellboden begrenzt. In Einbaulage des Energiespeichers ist der Aufnahmeraum in Fahrzeughochrichtung nach oben zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch den Zelldeckel begrenzt.
Die Anordnung des Flächenelements an dem Deckelelement wird auch als Deckenapplikation oder Zelldeckenapplikation bezeichnet. Hierbei ist beispielsweise das Flächenelement alternativ oder ergänzend auf oder an dem Deckelelement des Speichergehäuse Batteriezellengehäuses ausgebildet oder angeordnet. Es kann hierbei vorgesehen sein, dass das Flächenelement abhängig von einer oder der Größe, insbesondere Modulgröße, des elektrischen Energiespeichers als Flächenelement, insbesondere als Heizmatte oder Heizfolie, bereitgestellt ist oder wird, wobei es vorzugsweise vorgesehen ist, dass das Flächenelement das gesamte Deckelelement beziehungsweise dessen gesamte, insbesondere der Speicherzelle zugewandte Deckelfläche überspannt, das heißt überdeckt. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass eine der Speicherzelle zugewandte und beispielsweise in Einbaulage des Energiespeichers in Fahrzeughochrichtung nach unten weisende Seite des Deckelements zumindest überwiegend, das heißt zumindest zu mehr als zur Hälfte, insbesondere vollständig, durch das Flächenelement überdeckt ist, welches somit beispielsweise zwischen dem Deckelement, insbesondere dessen Seite, und der Speicherzelle, insbesondere dem Zelldeckel, angeordnet ist. Das Flächenelement kann beispielsweise direkt auf oder gegen den Zelldeckel und/oder direkt auf oder gegen das Deckelelement geklebt werden oder sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist das beispielsweise als an sich flexible Heizmatte ausgebildete Flächenelement an einer oder der Speicherzelle zumindest eine Aussparung auf, durch welche sich ein Anschlusselement der Speicherzelle zumindest bereichsweise hindurcherstreckt. Mit anderen Worten weist das Flächenelement beispielsweise wenigstens eine auch als Aussparung bezeichnete und beispielsweise als Durchgangsöffnung ausgebildete Ausnehmung auf, durch welche sich das Anschlusselement der Speicherzelle hindurcherstreckt. Das auch als Terminal bezeichnete Anschlusselement kann beispielsweise ein elektrischer Plus-Pol oder ein elektrischer Minus-Pol der Speicherzelle sein oder einen solchen, elektrischen Plus- oder Minus-Pol der Speicherzelle bilden. Insbesondere dann, wenn das Anschlusselement an oder auf einer Oberseite der Speicherzelle, insbesondere des Zellgehäuses, angeordnet ist, kann das, insbesondere daran angeordnete, Flächenelement Heizmatte an wenigstens einer entsprechenden Stelle ebenfalls eine oder die Aussparung aufweisen, sodass es zu keinem elektrischen Kontakt zwischen dem Flächenelement und dem Anschlusselement kommen kann. Somit sind beispielsweise das Anschlusselement und das Flächenelement voneinander elektrisch isoliert, insbesondere mittels eines Isolationselements und/oder dadurch, dass das Flächenelement von dem Anschlusselement beabstandet ist, mithin ein Kontakt zwischen dem Flächenelement und dem Anschlusselement unterbleibt. Hierdurch kann beispielsweise ein Kurzschluss verhindert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist das Flächenelement in einem Zellzwischenraum zwischen den jeweiligen Speicherzellen angeordnet und/oder das Flächenelement schlangenartig oder schlangenförmig, das heißt wellenartig oder wellenförmig oder mäanderförmig in dem auch als Zwischenraum bezeichneten Zellzwischenraum angeordnet. Dadurch kann eine effektive Applikationsmöglichkeit zur Integration der als Zellheizung ausgebildeten Heizeinrichtung in den Zwischenräumen zwischen den Speicherzellen innerhalb des beispielsweise als Energiespeichermodul ausgebildeten Energiespeichers realisiert werden.
Insbesondere kann beispielsweise das Flächenelement auf einer schon bestehenden Kühlstruktur angeordnet sein, insbesondere auf der schon bestehenden Kühlstruktur aufgeklebt, werden oder sein, und zwischen die einfach auch als Zellen bezeichneten Speicherzellen eingebracht werden. Die Kühlstruktur ist beispielsweise eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Zellen, wobei die Kühlstruktur in dem Innenraum angeordnet sein kann. Insbesondere kann ein direktes und/oder reihenweises Aufkleben des entsprechenden Flächenelements auf oder gegen die Zellen durchgeführt werden. Bei der schlangenartigen Ausgestaltungsform kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Flächenelement mäanderförmig, insbesondere als ein Band, an den Zellen und/oder in dem Zellzwischenraum oder in Zellzwischenräumen schlangenartig angeordnet ist. Insbesondere kann durch die schlangenartige Ausgestaltungsform eine besonders große Fläche der jeweiligen Speicherzelle durch die Heizeinrichtung kontaktiert werden, wodurch die Speicherzelle besonders vorteilhaft beheizt werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass das Flächenelement als eine Heizdrahtstruktur, die beispielsweise die zuvor genannten Heizstruktur ist, zum Eingießen zwischen die Speicherzellen beziehungsweise in den Zellzwischenraum ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass das Flächenelement, insbesondere als die Heizstruktur beziehungsweise Heizdrahtstruktur, in den Innenraum, insbesondere in den Zellzwischenraum beziehungsweise zwischen die Speicherzellen, eingegossen wird beziehungsweise ist. Hierzu wird beispielsweise die Heizstruktur in flüssigem Zustand in den Innenraum und dabei vorzugsweise in den Zwischenraum und somit zwischen die Speicherzellen eingegossen. Insbesondere ist es denkbar, dass das an sich flexible Flächenelement, insbesondere in flexiblem Zustand des Flächenelement, in dem Innenraum, insbesondere in dem Zwischenraum und somit zwischen den Speicherzellen angeordnet wird, woraufhin beispielsweise das an sich flexible Flächenelement mit einem Werkstoff, welcher beispielsweise ein Kunststoff ist, insbesondere in flüssigem Zustand des Werkstoffes, umgossen wird. Hierzu wird der Werkstoff in flüssigem Zustand des Werkstoffes in den Innenraum, insbesondere in den Zwischenraum und somit zwischen die Speicherzellen, eingegossen, insbesondere derart, dass das an sich flexible und bereits in dem Innenraum, insbesondere in dem Zwischenraum, angeordnete Flächenelement mit dem noch flüssigen Werkstoff umgossen wird. Daraufhin härtet beispielsweise der Werkstoff aus, wodurch die das Flächenelement und den ausgehärteten Werkstoff umfassende und eigensteife Baueinheit gebildet wird, das heißt wodurch das an sich flexible Flächenelement zu der eigensteifen Baueinheit weitergebildet oder ergänzt wird. Somit ist beispielsweise der Werkstoff die zuvor genannte Komponente.
Es hat sich weiter als vorteilhaft erwiesen, wenn das Flächenelement zum elektrischen Kontaktieren mit dem elektrischen Energiespeicher ausgebildet ist beziehungsweise mit dem Energiespeicher elektrisch kontaktiert ist. Hierunter kann insbesondere verstanden werden, dass das Flächenelement und somit die vorzugsweise elektrisch betreibbare Heizeinrichtung mit der Speicherzelle beziehungsweise mit wenigstens einer der Speicherzellen des Energiespeichers elektrisch verbunden ist, sodass die Heizeinrichtung mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom, die beziehungsweise der in der Speicherzelle gespeichert ist, mit der die Heizeinrichtung elektrisch verbunden ist, versorgbar ist. Hierdurch ist die Heizeinrichtung mittels der elektrischen Energie, mit welcher die Heizeinrichtung versorgbar ist beziehungsweise versorgt wird, betreibbar, sodass die Heizeinrichtung unter Nutzung der elektrischen Energie, mit welcher die Heizeinrichtung versorgbar ist beziehungsweise versorgt wird, Wärme zum Beheizen der Speicherzelle bereitstellt oder bereitstellen kann.
Alternativ oder zusätzlich kann das Flächenelement zumindest ein elektrisches Schaltelement aufweisen. Beispielsweise können das Flächenelement und somit die Heizeinrichtung auf eine elektrische Spannung, insbesondere auf eine elektrische Modulspannung, der Speichereinrichtung geschaltet werden. Hierdurch kann beispielsweise die Heizeinrichtung mit der elektrischen Energie, insbesondere aus der Speicherzelle beziehungsweise aus dem Energiespeicher, versorgt werden. Mit anderen Worten ist es dadurch möglich, dass die Heizeinrichtung, insbesondere direkt, elektrische Energie von dem beispielsweise als Batteriemodul ausgebildeten Energiespeicher und somit insbesondere aus der oder den Speicherzelle beziehungsweise Speicherzellen erhält. Eine zusätzliche Energieversorgungseinrichtung ist somit nicht notwendig.
Insbesondere kann durch das Schaltelement realisiert werden, dass die Heizeinrichtung zugeschaltet, das heißt aktiviert, beziehungsweise abgeschaltet, das heißt deaktiviert werden kann. Insbesondere kann die Heizeinrichtung mehrere, einzeln schaltbare Stränge aufweisen. Beispielsweise sind die Stränge mittels jeweiliger Schaltelemente schaltbar und somit beispielsweise einzeln beziehungsweise unabhängig voneinander aktivierbar und deaktivierbar. Dadurch kann beispielsweise in Abhängigkeit von einer gewünschten Temperierung mittels des Schaltelements oder mittels der Schaltelemente die Heizeinrichtung zu- beziehungsweise abgeschaltet werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem elektrischen Energiespeicher gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet. Ferner ist das Kraftfahrzeug insbesondere zumindest teilweise elektrisch, insbesondere vollelektrisch, ausgebildet beziehungsweise antreibbar. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug als Hybrid- oder Elektrofahrzeug, insbesondere als batterieelektrisches Fahrzeug, ausgebildet sein. Der elektrische Energiespeicher ist nicht auf ein Kraftfahrzeug beschränkt sondern kann auch in anderen System mit einem elektrischen Energiespeicher eingesetzt werden. Es ist auch unerheblich, ob die Energie für Fortbewegung oder andere Nutzarten verwendet wird. Beispielsweise kann der elektrische Energiespeicher in elektrisch angetrieben Passagier- und Lastenflugzeuge oder in Nutzfahrzeugen wie LKW, Betonmischer, Müllwagen, militärische Fahrzeuge, oder in der Raumfahrt beispielsweise zur Energieversorgung und Zwischenspeicherung, oder in stationären und mobilen Energiespeichern zur Energieversorgung oder in Wasserfahrzeugen eingesetzt werden.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug, bei welchem in einem Innenraum eines Speichergehäuses des elektrischen Energiespeichers wenigstens eine Speicherzelle angeordnet wird. Außerdem wird eine Heizeinrichtung zum Beheizen der Speicherzelle in dem Innenraum angeordnet. Dabei wird die Heizeinrichtung als an sich flexibles, das heißt biegeschlaffes Flächenelement bereitgestellt. Vorzugsweise wird das Flächenelement in flexiblem Zustand des Flächenelements in dem Innenraum angeordnet. Dadurch ist es möglich, auf einfache Art und Weise die Heizeinrichtung an und insbesondere in dem elektrischer Energiespeicher anzuordnen, wodurch eine besonders einrache Herstellung des elektrischen Energiespeichers realisierbar ist.
Insbesondere kann beispielsweise das Flächenelement auf die Speicherzelle geklebt beziehungsweise mit der Speicherzelle verklebt oder auf die Speicherzelle gedruckt werden. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten und zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform des Verfahrens werden bei einem ersten Schritt die Speicherzelle und wenigstens eine zweite Speicherzelle in dem Innenraum entlang einer ersten, insbesondere gedachten und/oder geraden, Anordnungslinie angeordnet. Die erste Anordnungslinie verläuft beispielsweise entlang einer ersten Richtung, welche beispielsweise zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse, Längsrichtung oder Längserstreckungsrichtung des Energiespeichers verläuft. Beispielsweise verläuft die erste Richtung in Einbaulage des Energiespeichers in Fahrzeuglängsrichtung oder in Fahrzeugquerrichtung. Bei einem zweiten Schritt wird ein, insbesondere an sich flexibler, erster Teils des Flächenelements, insbesondere in flexiblem Zustand des erstens Teils, an einer jeweiligen Seitenfläche der ersten und zweiten Speicherzelle angeordnet, wobei beispielsweise die Seitenfläche in Einbaulage des Energiespeichers in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne oder hinten oder in Fahrzeugquerrichtung nach links oder rechts weist. Bei einem dritten Schritt werden wenigstens eine dritten Speicherzelle und wenigstens eine vierte Speicherzelle des Energiespeichers in dem Innenraum entlang einer, insbesondere gedachten und/oder geraden, zweiten Anordnungslinie angeordnet. Die zweite Anordnungslinie ist beispielsweise von der ersten Anordnungslinie beabstandet, insbesondere entlang einer senkrecht zu der ersten Anordnungslinie verlaufenden Beabstandungsrichtung. Die zweite Anordnungslinie verläuft beispielsweise entlang einer zweiten Richtung, welche beispielsweise zumindest im Wesentlichen parallel zu der Längsachse, Längsrichtung oder Längserstreckungsrichtung des Energiespeichers und/oder parallel zu der ersten Anordnungslinie verläuft. Beispielsweise verläuft die zweite Richtung in Einbaulage des Energiespeichers in Fahrzeuglängsrichtung oder in Fahrzeugquerrichtung. Vorzugsweise verlaufen die Anordnungslinien nebeneinander. Somit ist es beispielsweise vorgesehen, dass die erste Speicherzelle und die zweite Speicherzelle eine erste Zellenreihe bilden, wobei die dritte und vierte Speicherzelle eine zweite Zellenreihe bilden. Die zweite Zellenreihe ist dabei, insbesondere entlang der Beabstandungsrichtung, neben der ersten Zellenreihe angeordnet.
Die dritte Speicherzelle und die vierte Speicherzelle werden, insbesondere bei dem dritten Schritt, derart in dem Innenraum angeordnet, dass die dritte Speicherzelle und die vierte Speicherzelle den ersten Teil des Flächenelements berühren. Beispielsweise berühren die erste und zweite Speicherzelle eine erste Seite des ersten Teils, während beispielsweise die dritte und vierte Speicherzelle eine der ersten Seite des ersten Teils abgewandte zweite Seite des ersten Teil berühren. Bei einem vierten Schritt. Wird ein, insbesondere an sich flexibler, zweiter Teil des Flächenelements, insbesondere in flexiblem Zustand des zweiten Teils des Flächenelements, an einer jeweiligen Seitenfläche der dritten und vierten Speicherzelle angeordnet. Die Teile des Flächenelements werden oder sind beispielsweise mechanisch und/elektrisch miteinander verbunden und/oder einstückig miteinander ausgebildet.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass bei dem Verfahren in einem ersten Herstellungsschritt ein Anordnen einer ersten Anzahl von Rundzellen von der Vielzahl von Rundzellen in dem Innenraum entlang einer ersten Anordnungslinie erfolgt, welche im Wesentlichen parallel zu einer Energiespeicherlängsachse des elektrischen Energiespeichers verläuft. In einem darauffolgenden Herstellungsschritt erfolgt ein Anordnen des ersten, beispielsweise als erster Heizmattenteil ausgebildeten ersten Teil des beispielsweise als flexible Heizmatte ausgebildeten Flächenelements an einer Seitenfläche der ersten Anzahl von Rundzellen. Darauf folgt ein Anordnen einer zweiten Anzahl von Rundzellen von der Vielzahl von Rundzellen in dem Innenraum entlang der einer zweiten Anordnungslinie, welche einen vorgegebenen Abstand zur ersten Anordnungslinie aufweist und im Wesentlichen parallel zur Energiespeicherlängsachse verläuft, wobei die zweite Anzahl von Rundzellen den ersten Teil berührt. Daraufhin erfolgt ein Anordnen des beispielsweise als zweiter Heizmattenteil ausgebildeten zweiten Teils des beispielsweise als flexible Heizmatte ausgebildeten Flächenelement an einer Seitenfläche der zweiten Anzahl von Rundzellen. Die Herstellungsschritte werden insbesondere wiederholt, sollten die Rundzellen entlang einer Vielzahl von Anordnungslinien angeordnet werden. Insbesondere erfolgt somit eine Anordnung derart, dass in einem Zellzwischenraum die flexible Heizmatte beziehungsweise das Flächenelement angeordnet wird.
Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn das Flächenelement mäanderförmig oder wellenbeziehungsweise schlangenförmig in dem Innenraum, insbesondere zwischen der Vielzahl von Rundzellen, insbesondere in dem Zellzwischenraum der Rundzellen, angeordnet wird und/oder das Flächenelement wird zwischen der Vielzahl von Rundzellen derart angeordnet wird, dass das Flächenelement in in dem Innenraum angeordnetem Zustand eine schlangen- oder wellenartige oder mäanderartige Form ausbildet. Dadurch kann auf besonders einfache Art und Weise der elektrische Energiespeicher hergestellt werden, und gleichzeitig kann das Heizelement großflächig die Speicherzellen berühren, so dass die Speicherzellen vorteilhaft beheizt werden können.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. 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.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers;
2 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers;
3 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers; und
4 in einer schematischen Draufsicht eine weitere Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers 10 für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes beziehungsweise antreibbares und rein beispielhaft schematisch dargestelltes Kraftfahrzeug 12. Das Kraftfahrzeug 12 ist insbesondere zumindest teilweise elektrisch betrieben oder angetrieben oder antreibbar, insbesondere vollelektrisch betrieben, antreibbar oder angetrieben. Mit anderen Worten ist der elektrische Energiespeicher 10 beispielsweise dazu ausgebildet, elektrische Energie für eine nicht gezeigte Antriebseinheit für das Kraftfahrzeug 12 bereitzustellen. Der elektrische Energiespeicher 10 weist zumindest ein auch als Batteriezellengehäuse bezeichnetes Speichergehäuse 14 auf, in dessen Innenraum 16 eine Vielzahl von als Rundzellen 18 ausgebildeten Speicherzellen, welche auch als Batteriezellen bezeichnet werden oder als Batteriezellen ausgebildete sind, angeordnet ist. Außerdem weist der Energiespeicher 10 wenigstens eine mehrere, insbesondere in dem Innenraum 16 angeordnete Heizeinrichtungen 20 zum Beheizen Rundzellen 18 auf. Mittels der Rundzellen 18 und somit mittels des Energiespeichers 10 ist die zuvor genannte Energie gespeichert oder zu speichern.
Die Heizeinrichtung 20 ist dabei vorzugsweise eine elektrische Heizeinrichtung, das heißt eine elektrisch betreibbare Heizeinrichtung, welche beispielsweise mit der in den Rundzellen 18 gespeicherten elektrischen Energie versorgbar ist. Hierdurch ist die Heizeinrichtung 20 betreibbar, wodurch mittels der Heizeinrichtung 20 unter Nutzung der elektrischen Energie, mit der die Heizeinrichtung 20 versorgt wird, Wärme zum Beheizen der Rundzellen 18 bereitstellbar ist.
Um nun eine besonders vorteilhafte Temperierung, insbesondere Errwärmung, des Energiespeichers 10 realisieren zu können, ist es vorgesehen, dass die Heizeinrichtung 20 als ein an sich flexibles Flächenelement vorliegend in Form einer an sich flexiblen Heizmatte 22 ausgebildet ist. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die flexible Heizmatte 22 die jeweilige Rundzelle 18 zumindest bereichsweise direkt kontaktiert. Dabei kann die Heizmatte 22 und/oder die Rundzelle 18 wenigstens ein insbesondere als Festkörper ausgebildetes Isolationselement aufweisen, mittels welchem die Heizmatte elektrisch von der jeweiligen Rundzelle 18 isoliert ist.
2 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine Ausführungsform des elektrischen Energiespeichers 10. Der elektrische Energiespeicher 10 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein erstes Speichermodul in Form eines ersten Batteriemoduls 28 und ein zweites Speichermodul in Form eines zweiten Batteriemoduls 30 auf. Wie am Beispiel des Batteriemoduls 28 erkennbar ist, weist das jeweilige Batteriemodul 28 beziehungsweise 30 die Rundzellen 18 beziehungsweise eine jeweilige, gegenüber 1 größere Teilmenge der Rundzellen 18 des Energiespeichers 10 insgesamt auf, wobei in 2 die Rundzellen 18 des Batteriemoduls gezeigt, während in 2 die Rundzellen 18 des Batteriemoduls 30 nicht dargestellt sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die die flexible Heizmatte 22, wie dies am beispielsweise des zweiten Batteriemoduls 30 gezeigt ist, auf einem Gehäuseboden 32 des Speichergehäuses 14 ausgebildet oder angeordnet. Hierbei ist insbesondere eine mäanderförmige Heizstruktur auf dem Gehäuseboden 32 realisiert. Mit anderen Worten kann die Heizmatte 22 selbst in dem Innenraum 16 mäanderförmig verlaufen, oder die Heizmatte 22 weist in dem Innenraum 16 eine zumindest im Wesentlichen flächige, flache und ebene Erstreckung auf. Es ist denkbar, dass die Heizmatte 22 eine schlangenbeziehungsweise wellenförmig oder mäanderförmige Heizstruktur aufweist, welche beispielsweise durch wellen- oder mäanderförmig verlaufende Widerstandsheizelemente, insbesondere Heizdrähte, gebildet sein kann. Beispielsweise sind die Widerstandsheizelemente elektrisch und/oder mechanisch miteinander verbunden und/oder einstückig miteinander ausgebildet.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die die flexible Heizmatte 22, insbesondere an der Rundzelle oder an wenigstens einer der Rundzellen 18 zumindest eine Aussparung aufweist, durch welche sich ein Anschlusselement, beispielsweise ein elektrischer Pol, der Rundzelle 18 zumindest bereichsweise hindurcherstreckt.
Die jeweilige Rundzelle 18 weist beispielsweise, insbesondere an oder auf ihrer Oberseite, wenigstens oder genau zwei auch als Terminals bezeichnete Anschlusselemente auf, welche beispielsweise als Metallbleche ausgebildet sein können. Eines der Anschlusselemente ist oder bildet beispielsweise einen elektrischen Plus-Pol der jeweiligen Rundzelle 18, und das andere Anschlusselement ist oder bildet beispielsweise einen elektrischen Minus-Pol der jeweiligen Rundzelle. Über die Anschlusselemente sind die Rundzellen, insbesondere zu einem oder dem logischen Energiespeicher 10 elektrisch miteinander verschaltet. Dabei ist beispielsweise die Heizmatte 22 auf den Metallblechen beziehungsweise auf den Anschlusselementen angeordnet. Dies gewährleistet einen direkten Wärmeleitpfad zur jeweiligen, auch als Zelle bezeichneten Rundzelle 18 beziehungsweise zwischen der jeweiligen Zelle und der Heizmatte 22. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Heizmatte 22 elektrische von der jeweiligen Zelle beziehungsweise von den Anschlusselementen isoliert ist.
Mit anderen Worten zeigt 2 eine oder mehrere Applikationsmöglichkeiten, wodurch eine effektive Temperierung der Rundzellen 18 möglich wird. Hierbei werden sowohl die Möglichkeiten als Zellbodenapplikation als auch als Zelldeckelapplikation gezeigt. Sollte die flexible Heizmatte 22 als Zellbodenapplikation ausgebildet sein, so kann, insbesondere abhängig von einer auch als Modulgröße bezeichneten Größe des jeweiligen Speichermoduls, die flexible Heizmatte 22 derart bereitgestellt werden, dass sie die gesamte Bodenfläche, mit anderen Worten den insbesondere gesamten Gehäuseboden 32, überspannt. Abhängig von einer elektrischen Zellkontaktierung wird beispielsweise eine Heizleistung der Heizmatte 22 angepasst, da die Heizleistung Einfluss auf einen thermischen Leitpfad einer sogenannten Heizanbindung hat, über deren Leitpfad die Wärme von der Heizeinrichtung an die Rundzellen 18 übertragen wird. Ferner kann die flexible Heizmatte 22 direkt auf oder gegen einen jeweiligen Zellboden der jeweiligen Rundzelle 18 geklebt werden. Beispielsweise ist die Heizmatte 22 von dem jeweiligen Zellboden und/oder von dem Gehäuseboden 32 elektrisch isoliert, insbesondere mittels eines Isolationselements, insbesondere des Gehäusebodens 32 und/oder der Heizmatte 22. Das Isolationselement ist beispielsweise ein Kleber, mittels welchem die Heizmatte 22 mit dem jeweiligen Zellboden und/oder mit dem Gehäuseboden 32 verklebt ist. Die flexible Heizmatte 22 kann auf oder gegen ein Aluminiumblech geklebt werden, welches wiederum über einen, insbesondere thermisch leitenden, Kleber mit den jeweiligen Zellböden der Rundzellen verklebt ist. Dann ist beispielsweise das Aluminiumblech zwischen den Zellböden und der Heizmatte 22 angeordnet, wobei über das Aluminiumblech ein besonders vorteilhafter Wärmeübergang erfolgen kann. Mit anderen Worten kann die flexible Heizmatte 22 an dem beispielsweise als Aluminiumträgerblech ausgebildeten oder fungierenden Aluminiumblech angeordnet sein, insbesondere derart, dass die Heizmatte mit dem Aluminiumblech verklebt ist. Es ist denkbar, dass die Heizmatte 22 von dem als Zwischenelement fungierenden Aluminiumblech elektrisch isoliert ist, insbesondere mittels eines Isolationselements, insbesondere des Zwischenelements oder der Heizmatte 22. Das Isolationselement kann beispielsweise ein oder der Kleber sein, mittels welchem beispielsweise die Heizmatte 22 mit dem Aluminiumblech verklebt ist.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die flexible Heizmatte 22 zumindest ein elektrisches Schaltelement 34 aufweisen kann. Ferner kann insbesondere vorgesehen sein, dass die flexible Heizmatte 22 direkt auf eine Modulspannung, insbesondere des jeweiligen Moduls, geschaltet werden kann. Insbesondere ist das Schaltelement 34 somit zwischen der Modulspannung und der flexiblen Heizmatte 22 geschaltet. Dadurch ist es ermöglicht, dass beispielsweise auf Basis eines Steuersignals das Schaltelement die flexible Heizmatte 22 zu- beziehungsweise abschalten kann.
3 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine Teilansicht einer Ausführungsform des elektrischen Energiespeichers 10. Insbesondere zeigt die 3, dass die flexible Heizmatte 22 in einem Zellzwischenraum 36 zwischen den jeweiligen Rundzellen 18 angeordnet ist. Insbesondere kann die flexible Heizmatte 22 schlangenartig oder wellenartig beziehungsweise wellenförmig in dem Zellzwischenraum 36 angeordnet sein. Insbesondere kann somit, wie in 3 dargestellt, eine effektive Applikationsmöglichkeit geschaffen werden, zur Integration einer Zellheizung in den Zellzwischenraum 36 zwischen den Rundzellen 18 innerhalb eines Moduls, insbesondere zwischen dem ersten Batteriemodul 28 und dem zweiten Batteriemodul 30, des elektrischen Energiespeichers 10. Insbesondere kann die flexible Heizmatte 22 auf eine schon bestehende Kühlstruktur aufgeklebt und in dieser Kombination zwischen den Zellen, insbesondere den Rundzellen 18, gebracht oder angeordnet werden. Es kann ein direktes reihenweises Aufkleben der flexiblen Heizmatte 22 auf die Rundzellen 18 erfolgen. Insbesondere ist somit die flexible Heizmatte 22 zumindest bereichsweise mit der Vielzahl von Rundzellen 18 verklebt. Es ist dann ein schlangenförmiges, zumindest teilweises Umschlingen der einzelnen Rundzellen 18 durch die Heizmatte 22 zur Vergrößerung einer Zellheizfläche vorgesehen, über die beispielsweise Wärme von der Heizmatte 22 an die jeweilige Rundzelle 18 übergehen kann. Die beispielsweise als Heizdrahtstruktur Heizstruktur beziehungsweise die beispielsweise als Heizdrahtstruktur ausgebildete oder wenigstens eine Heizdrahtstruktur aufweisende Heizmatte 22 kann zum Eingießen zwischen den Batteriezellen (Rundzellen 18) ausgebildet sein. Insbesondere kann beispielsweise zusätzlich vorgesehen sein, dass dann die flexible Heizmatte 22 weiterhin als Propagationsschutz zwischen den Rundzellen 18 dient. Unter einem Propagationsschutz ist insbesondere ein Schutzelement zu verstehen, mittels welchem ein sogenanntes thermisches Durchgehen vermieden oder verzögert werden kann. Unter dem thermischen Durchgehen ist zu verstehen, dass ein thermisches Ereignis zunächst nur an oder in einem der Module aufweist und dann ein weiteres thermisches Ereignis in oder an einem weiteren der Module auslöst, obwohl es zunächst nicht zu einem thermischen Ereignis in dem weiteren Modul gekommen ist. Insbesondere kann das thermische Ereignis eine sehr starke Erwärmung einer der Rundzellen 18 und/oder einen Brand einer der Rundzellen 18 und/oder einen Ausströmen eines heißen und/oder brennenden Gases aus einer der Rundzellen 18 umfassen. Das Gas entsteht beispielsweise aus einem insbesondere flüssigen Elektrolyten der einen Rundzelle 18 und resultiert aus einer sehr starken Erwärmung der einen Rundzelle 18.
4 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine weitere Ausführungsform des elektrischen Energiespeichers 10. Aus 4 ist insbesondere ein Verfahren zum Herstellen des elektrischen Energiespeichers 10 erkennbar. Bei dem Verfahren wird in dem Innenraum 16 des Speichergehäuses 14 des elektrischen Energiespeichers 10 die Vielzahl von als Rundzellen 18 ausgebildeten Batteriezellen angeordnet. Außerdem wird die Heizeinrichtung 20 zum Beheizen der Vielzahl von Rundzellen 18 in dem Innenraum 16 angeordnet. Es ist vorgesehen, dass die Heizeinrichtung 20 als flexible Heizmatte 22 bereitgestellt wird, welche, insbesondere in ihrem flexiblen Zustand, in dem Innenraum 16 angeordnet wird. Beispielsweise wird die flexible Heizmatte 22 derart in dem Innenraum 16 angeordnet, dass diese zumindest eine der Rundzellen 18 zumindest bereichsweise beheizt.
Insbesondre zeigt 4 ein Anordnen einer ersten Anzahl 50 beziehungsweise einer gegenüber 1 größeren ersten Teilmenge der Vielzahl von Rundzellen 18 in dem Innenraum 16 entlang einer ersten Anordnungslinie 38, welche zumindest im Wesentlichen parallel zu einer auch als Längsrichtung oder Längserstreckungsrichtung des Energiespeichers 10 bezeichneten Energiespeicherlängsachse 40 des elektrischen Energiespeichers 10 verläuft. Es erfolgt ein Anordnen eines als erster Heizmattenteil 42 ausgebildeten ersten Teils der flexiblen Heizmatte 22 an einer jeweiligen Seitenfläche der ersten Anzahl 50 der Rundzellen 18. Es erfolgt ein Anordnen einer zweiten Anzahl 44 beziehungsweise einer gegenüber 1 größeren zweiten Teilmenge der Vielzahl von Rundzellen 18 in dem Innenraum 16 entlang einer zweiten Anordnungslinie 46, welche einen insbesondere vorgegebenen Abstand zur ersten Anordnungslinie 38 aufweist und zumindest im Wesentlichen parallel zur Energiespeicherlängsachse 40 verläuft, wobei die zweite Anzahl 44 der Rundzellen 18 den ersten Heizmattenteil 42 berührt. Es erfolgt ein Anordnen eines als zweiter Heizmattenteil 48 ausgebildeten zweiten Teils der flexiblen Heizmatte 22 an einer jeweiligen Seitenfläche der zweiten Anzahl 44 der Rundzellen 18. Insbesondere erfolgt eine Verlegung des ersten Heizmattenteils 42 in eine erste Richtung, welche im Wesentlichen parallel zur Energiespeicherlängsachse 40 verläuft, wobei um die letzten Rundzelle 18 der ersten Anzahl 50 der Rundzellen 18 die flexible Heizmatte 22 herumgeführt wird, so dass der zweite Heizmattenteil 48 in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung verlegt wird. Die zweite Richtung verläuft beispielsweise ebenfalls parallel zur Energiespeicherlängsachse 40. Die Teile der Heizmatte 22 sind beispielsweise elektrisch und/oder mechanische miteinander verbunden und/oder einstückig miteinander ausgebildet. Als der beispielsweise vorgegebene Abstand ist insbesondere ein Durchmesser einer der Rundzellen 18 mit der Dicke der flexiblen Heizmatte 22 anzusehen, wobei vorzugsweise die Rundzellen 18 den gleichen Durchmesser aufweist. Unter dem Durchmesser ist insbesondere ein Außendurchmesser der jeweiligen Rundzelle 18 zu verstehen.
Insbesondere ist ferner in 4 gezeigt, dass die flexible Heizmatte 22 mäanderförmig zwischen der Vielzahl von Rundzellen 18, insbesondere in dem Zellzwischenraum 36 der Rundzellen 18, angeordnet wird und/oder die flexible Heizmatte 22 zwischen der Vielzahl von Rundzellen 18 derart angeordnet wird, dass die flexible Heizmatte 22 im angeordneten Zustand eine schlangenartige oder wellenartige oder -förmige Form aufweist. Der elektrische Energiespeicher 10 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Vielzahl an Anordnungslinien 38, 46 auf. Vorliegend sind 19 Anordnungslinien 38, 46 gezeigt. Dies ist rein beispielhaft und keinesfalls abschließend. Zwischen den Anordnungslinien 38, 46 ist jeweils die flexible Heizmatte 22 verlegt, insbesondere mäanderförmig entlang der Energiespeicherlängsachse 40 und insbesondere schlangenartig.
Bezugszeichenliste

10: elektrischer Energiespeicher
12: Kraftfahrzeug
14: Speichergehäuse
16: Innenraum
18: Rundzelle
20: Heizeinrichtung
22: Heizmatte
28: erstes Batteriemodul
30: zweites Batteriemodul
32: Gehäuseboden
34: elektrisches Schaltelement
36: Zellzwischenraum
38: erste Anordnungslinie
40: Energiespeicherlängsachse
42: erster Heizmattenteil
44: zweite Anzahl
46: zweite Anordnungslinie
48: zweiter Heizmattenteil
50: erste Anzahl

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2009/103462 A1 [0003]

Claims

Elektrischer Energiespeicher (10) für ein Kraftfahrzeug (12), mit einem Speichergehäuse (14), in dessen Innenraum (16) wenigstens eine Speicherzelle (18) ausgebildete Batteriezelle angeordnet ist, und mit zumindest einer Heizeinrichtung (20) zum Beheizen der Speicherzelle (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (20) als ein an sich flexibles Flächenelement (22) ausgebildet ist.
Elektrischer Energiespeicher (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (22) zumindest bereichsweise mit der Speicherzelle (18) verklebt ist.
Elektrischer Energiespeicher (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (22) an einem aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Aluminium, gebildeten Zwischenelement angeordnet ist, welches zumindest einen Teilbereich der Speicherzelle (18) berührt.
Elektrischer Energiespeicher (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (22) auf einem Gehäuseboden (32) des Speichergehäuses (14) und/oder an einem Deckelelement des Speichergehäuses (14) angeordnet ist.
Elektrischer Energiespeicher (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (22) zumindest eine Aussparung aufweist, durch welche sich ein Anschlusselement der Speicherzelle (18) zumindest bereichsweise hindurch erstreckt.
Elektrischer Energiespeicher (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (22) in einem Zellzwischenraum (36) zwischen der Speicherzelle (18) und wenigstens einer weiteren, in dem Innenraum (16) angeordneten Speicherzelle (18) des Energiespeichers (10) angeordnet ist.
Elektrischer Energiespeicher (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (22) zum elektrischen Kontaktieren mit dem elektrischen Energiespeicher (10) ausgebildet ist und/oder zumindest ein elektrisches Schaltelement (34) aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Energiespeichers (10) für ein Kraftfahrzeug (12), bei welchem wenigstens eine Speicherzelle (18) und zumindest eine Heizeinrichtung (20) zum Beheizen der Speicherzelle (18) in einem Innenraum (16) eines Speichergehäuses (14) des elektrischen Energiespeichers (10) angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (20) als an sich flexibles Flächenelement (22) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Schritte: - Anordnen der Speicherzelle (18) und wenigstens einer zweiten Speicherzelle (18) in dem Innenraum (16) entlang einer ersten Anordnungslinie (38); - Anordnen eines ersten Teils (42) des Flächenelements (22) an einer jeweiligen Seitenfläche der ersten und zweiten Speicherzelle (18); - Anordnen wenigstens einer dritten Speicherzelle (18) und wenigstens einer vierten Speicherzelle (18) in dem Innenraum (16) entlang einer zweiten Anordnungslinie (46), welche von der ersten Anordnungslinie (38) beabstandet ist, wobei die dritte Speicherzelle (18) und die vierte Speicherzelle (18) derart in dem Innenraum (16) angeordnet werden, dass die dritte Speicherzelle (18) und die vierte Speicherzelle (18) den ersten Teil (42) des Flächenelements (22) berühren; und - Anordnen eines zweiten Teils (48) des Flächenelements (22) an einer jeweiligen Seitenfläche der dritten und vierten Speicherzelle (18).
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (22) mäanderförmig oder wellenförmig in dem Innenraum (16) angeordnet wird.