-
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere einen elektrischen Energiespeicher für den Einsatz in Fahrzeugen.
-
Während des Betriebs eines elektrischen Energiespeichers kann es aufgrund des auftretenden Stromflusses zu einer Wärmeentwicklung kommen. Insbesondere bei elektrischen Energiespeichern mit hoher Energiedichte und hohen Leistungsanforderungen, wie sie beispielsweise in Hochvoltspeichern für Fahrzeuge eingesetzt werden, ist daher eine möglichst effektive Kühlung der elektrischen Energiespeicher notwendig, um ein übermäßiges Erwärmen zu verhindern. Besonders effektive Kühlvorrichtungen benötigen jedoch meist viel Bauraum, wodurch die erzielbare Energiedichte bei einem vorgegebenen Maximalvolumen reduziert ist, und/oder sind aufwendig in der Herstellung und im Betrieb.
-
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen Energiespeicher anzugeben, der kompakt ist, eine hohe Energiedichte aufweist und eine effektive Kühlung des elektrischen Energiespeichers sicherstellt.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen elektrischen Energiespeicher, umfassend mehrere in einem Zellstrang seitlich nebeneinander angeordnete zylindrische, insbesondere kreiszylindrische Speicherzellen und wenigstens eine Kühlvorrichtung. Der Zellstrang hat zwei entgegengesetzt gerichtete, längliche Seitenflächen, eine Ober- und eine dazu entgegengesetzte Unterseite sowie zwei entgegengesetzte Stirnseiten, wobei an zumindest einer der Ober- und Unterseite elektrische Kontakte der Speicherzellen vorhanden sind. Die wenigstens eine Kühlvorrichtung weist ein flexibles Gehäuse aus zwei miteinander verschweißten und/oder verklebten Folien und einen innerhalb des Gehäuses verlaufenden Kühlmittelkanal auf und liegt an einer der Seitenflächen des Zellstrangs an. Der Kühlmittelkanal verläuft längs der zugeordneten Seitenfläche des Zellstrangs von einem Kühlmitteleinlass zu einem Kühlmittelauslass der Kühlvorrichtung in Form eines singulären U, dessen Schenkel sich längs der Seitenfläche erstrecken.
-
Mit dem Begriff „länglich“ ist gemeint, dass der Zellstrang länger als hoch und breit ist. Mit anderen Worten ist der Zellstrang entlang einer Längsrichtung länger als die einzelne Speicherzelle hoch und breit ist.
-
Ein elektrischer Energiespeicher ist ein Energiespeicher auf elektrochemischer Basis, der wiederaufladbar ist und angepasst ist, elektrische Energie zu speichern und Verbrauchern bereitzustellen, insbesondere Verbrauchern in einem Fahrzeug. Insbesondere ist der Energiespeicher dazu angepasst, elektrische Energie zum Antrieb des Fahrzeugs bereitzustellen. Das Spannungsniveau des Energiespeichers beträgt insbesondere mehr als 100 Volt, insbesondere mehr als 300 Volt. Der Energiespeicher könnte auch als wiederaufladbare Batterie bezeichnet werden.
-
Der Begriff „Speicherzelle“ bezeichnet eine elektrochemische Speicherzelle, die wiederaufladbar ist und angepasst ist, elektrische Energie zu speichern und Verbrauchern bereitzustellen, insbesondere Verbrauchern in einem Fahrzeug. Die Speicherzelle könnte auch als wiederaufladbare Batteriezelle bezeichnet werden.
-
Die Speicherzellen sind insbesondere kreiszylindrische Speicherzellen mit einer Größe mindestens des Typs 18650. Beispielsweise sind die Speicherzellen vom Typ 21700 und weisen entsprechend einen Durchmesser von 21 mm und eine Höhe von 70 mm auf.
-
Die Speicherzellen sind insbesondere Lithiumionen-Zellen.
-
Erfindungsgemäß verläuft der Kühlmittelkanal in Form eines singulären U, sodass sich der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass am gleichen Ende des Zellstrangs befinden, wodurch sich eine besonders kompakte Bauweise des elektrischen Energiespeichers ergibt. Der Bogen des singulären U befindet sich am zum Kühlmitteleinlass und Kühlmittelauslass entgegengesetzten Ende des Zellstrangs, sodass das Kühlmittel innerhalb des Kühlmittelkanals über im Wesentlichen die gesamte Länge der Seitenfläche des Zellstrangs an diesem anliegt und so eine effektive Kühlung der Speicherzellen gewährleistet werden kann. Der Begriff „singuläres U“ bedeutet, dass nicht mehrere „U“s nacheinander vorhanden sind, um sich zu einem Mäander zu ergänzen, sondern nur ein einziges U die Form bestimmt.
-
Durch die Kühlung der Zellstränge über die Seitenflächen ist zudem keine Kühlung über eine Boden- oder Deckplatte notwendig. Dies ermöglicht eine flexiblere Ausgestaltung der elektrischen Kontaktierung der Speicherzellen des Zellstrangs. Insbesondere können bei Bedarf die elektrischen Kontakte sowohl an der Ober- als auch an der Unterseite verschweißt werden, beispielsweise um den elektrischen Energiespeicher besonders stabil gegen mechanische Belastungen auszulegen.
-
Das flexible Gehäuse kann sich an die Seitenfläche des Zellstrangs anpassen, um einen möglichst großen Kontakt und somit eine möglichst gute Kühlwirkung zu erzielen. Insbesondere kann sich das Gehäuse ausdehnen, sobald der Kühlmittelkanal von Kühlmittel durchströmt wird, und auf diese Weise einen engen Kontakt zur Seitenfläche des Zellstrangs herstellen.
-
Um die Kühlwirkung weiter zu verbessern, kann das Gehäuse zu den Speicherzellen komplementäre Ausformungen aufweisen, die mit die Seitenfläche definierenden Mantelflächenabschnitten der Speicherzellen in Flächenkontakt stehen. Insbesondere weisen Gehäuseabschnitte, in denen der Kühlmittelkanal verläuft, die komplementären Ausformungen auf.
-
Beispielsweise verlaufen die Ausformungen des Gehäuses wellenförmig entlang der Längsrichtung des Zellstrangs.
-
Bevorzugt steht das Gehäuse der Kühlvorrichtung über die gesamte Höhe der Mantelfläche mit der jeweiligen Speicherzelle in Kontakt.
-
In einer Variante weisen die Folien zur fluidischen Abgrenzung der Schenkel des Kühlmittelkanals in Form eines singulären U eine Verschweißung und/oder eine Verklebung in Längsrichtung der zugeordneten Seitenfläche auf.
-
In dieser Variante ist die Erzeugung des Kühlmittelkanals in Form eines singulären U auf besonders einfache Weise möglich.
-
Die Folien sind insbesondere Metallfolien und/oder Kunststofffolien oder mit einem Kunststoff beschichtete Metallfolien.
-
Die Metallfolien sind insbesondere aus Aluminium. Die Kühlvorrichtung kann in diesem Fall aus Aluminiumfolienbeuteln hergestellt sein, wie sie analog für sogenannte „Pouchzellen“ in Anwendungen für elektrische Energiespeicher bekannt und daher kostengünstig verfügbar sind.
-
In diesem Fall kann die Verschweißung zur fluidischen Abgrenzung der Schenkel des Kühlmittelkanals als zusätzliche Verschweißung eines Aluminium-Folienbeutels ausgeführt sein.
-
Der Bogen des U-förmigen Kühlmittelkanals kann zugleich kostengünstig erzeugt werden, indem die Verschweißung und/oder Verklebung in Längsrichtung der Kühlvorrichtung nur bis zu einem Endbereich ausgeführt wird, der sich am dem Kühlmittelein- und Kühlmittelauslass entgegengesetzten Ende der Kühlvorrichtung befindet.
-
Die beiden Schenkel des U-förmigen Kühlmittelkanals weisen insbesondere eine im Wesentlichen gleiche Höhe auf, wobei die Höhe parallel zu einer Höhenerstreckungsrichtung der Speicherzellen sowie senkrecht zur Längsrichtung des Zellstrangs ist. Mit anderen Worten wird die Verschweißung und/oder Verklebung insbesondere mittig parallel zur Längsrichtung des Zellstrangs angebracht.
-
Bevorzugt sind die Speicherzellen mittels eines, die Hohlräume zwischen den Speicherzellen vorzugsweise ausfüllenden, thermisch leitfähigen Füllmaterials miteinander verbunden.
-
Das thermisch leitfähige Füllmaterial sorgt zusätzlich für die Verteilung von auftretender Wärme, sodass diese schneller zu den und über die Seitenflächen des Zellstrangs an die Kühlvorrichtung abgegeben werden kann und auf diese Weise eine besonders effektive Kühlung der Speicherzellen des Zellstrangs ermöglicht.
-
Gleichzeitig dient das thermisch leitfähige Füllmaterial als Kleber zwischen den einzelnen Speicherzellen des Zellstrangs, sodass der Zellstrang als Ganzes während der Herstellung des elektrischen Energiespeichers gehandhabt werden kann. Mit anderen Worten ist der Zellstrang als Ganzes formstabil. Dies ermöglicht eine flexiblere Handhabung des Zellstrangs. Beispielsweise kann der Zellstrang als Ganzes kopfüber gestellt werden, um die elektrischen Kontakte der Speicherzellen nacheinander auf einfache Weise sowohl an der Ober- als auch an der Unterseite zu verschweißen.
-
Das thermisch leitfähige Füllmaterial füllt die Hohlräume zwischen den Speicherzellen an der Seitenfläche des Zellstrangs insbesondere so weit aus, dass die Kühlvorrichtung zusätzlich zu den Speicherzellen auch mit dem thermisch leitfähigen Füllmaterial in Kontakt steht, insbesondere in Flächenkontakt.
-
In einer weiteren Variante umfasst der Zellstrang zwei versetzt zueinander angeordnete Reihen von Speicherzellen, wobei die Reihen insbesondere um einen halben Durchmesser der kreiszylindrisch ausgebildeten Speicherzellen versetzt sind, so dass die Speicherzellen nebeneinander stehend ineinandergeschoben werden.
-
Eine solche Anordnung ermöglicht eine möglichst dichte Packung der zylindrischen, insbesondere kreiszylindrischen Speicherzellen, sodass sich die volumetrische Energiedichte des elektrischen Energiespeichers weiter erhöhen lässt.
-
Insbesondere füllt das thermisch leitfähige Füllmaterial auch die Zwischenräume zwischen den Reihen von Speicherzellen aus.
-
Der elektrische Energiespeicher kann mehrere Zellstränge umfassen, wobei zwischen je zwei Zellsträngen eine einzige Kühlvorrichtung angeordnet ist zur Kühlung beider Zellstränge.
-
Mit anderen Worten sind die Zellstränge senkrecht zur Längsrichtung des einzelnen Zellstrangs nebeneinander angeordnet, jeweils getrennt durch eine einzige Kühlvorrichtung.
-
An den jeweils äußersten Seitenflächen der nebeneinander angeordneten Zellstränge, also den Seitenflächen, die nicht einem weiteren Zellstrang gegenüberliegen, ist insbesondere eine zusätzliche Kühlvorrichtung angeordnet.
-
Über die Anzahl der Zellstränge des elektrischen Energiespeichers ist eine flexible Auslegung des elektrischen Energiespeichers an die jeweils angedachte Anwendung möglich, insbesondere hinsichtlich der benötigten Energiedichte als auch dem zur Verfügung stehenden Bauraum.
-
Am zum Kühlmitteleinlass entgegengesetzten Ende des Zellstrangs kann wenigstens eine Speicherzelle eine Dummy-Zelle sein, wobei die Dummy-Zelle kein elektrochemisches Aktivmaterial umfasst.
-
Als „elektrochemisches Aktivmaterial“ werden hier die für die Speicherung elektrischer Energie genutzten chemischen Substanzen verstanden, im Fall einer Lithiumionen-Zelle beispielsweise eine Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Verbindung (auch bekannt unter der Abkürzung „NMC“) als Kathoden-Aktivmaterial und Graphit als Anoden-Aktivmaterial.
-
Die Dummy-Zellen dienen zur zusätzlichen Ableitung von Wärme und verbessern somit das Temperaturmanagement, nicht jedoch die Energiedichte der erfindungsgemäßen Batterie.
-
Insbesondere werden so viele Dummy-Zellen eingesetzt, dass jede elektrochemisches Aktivmaterial enthaltende Speicherzelle mindestens drei benachbarte Speicherzellen und/oder Dummy-Zellen hat. Auf diese Weise wird die Ableitung von Wärme und das Temperaturmanagement noch weiter verbessert.
-
Eine Anordnung am zum Kühlmitteleinlass entgegengesetzten Ende des Zellstrangs ist besonders vorteilhaft, da dieses Ende in einem Randbereich des elektrischen Energiespeichers angeordnet ist, der im Kontakt mit weiteren Speicherzellen und/oder elektrischen Energiespeichern stehen kann. Indem in diesem Bereich die Wärmeableitung zur Kühlvorrichtung bzw. zu den Kühlvorrichtungen verbessert wird, kann ein Aufheizen der weiteren Speicherzellen und/oder elektrischen Energiespeichern noch effektiver unterbunden werden.
-
Bevorzugt umfasst der elektrische Energiespeicher eine Verteilerleiste für ein Kühlmittel, wobei der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass der Kühlvorrichtung bzw. Kühlvorrichtungen mit der Verteilerleiste strömungstechnisch verbunden ist bzw. sind.
-
Eine solche Ausgestaltung sorgt für eine noch kompaktere Bauweise des elektrischen Energiespeichers, da nur ein einzelner Verteilerleisteneinlass und ein Verteilerleistenauslass vorgesehen sein kann, um die Kühlvorrichtung bzw. Kühlvorrichtungen mit dem Kühlmittel zu versorgen.
-
Der Verteilerleisteneinlass und/oder der Verteilerleistenauslass können als Krümmer ausgeführt sein, insbesondere wenn der elektrische Energiespeicher in einem Fahrzeugboden eines wenigstens teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs verbaut werden soll.
-
Die Verteilerleiste hat insbesondere zwei Kammern, um den Zufluss und den Abfluss von Kühlmittel in die Verteilerleiste strömungstechnisch voneinander zu trennen. Es kann auch wenigstens eine Verbindungsleitung in der Verteilerleiste vorgesehen sein, die den Verteilerleisteneinlass mit dem Kühlmitteleinlass und/oder den Kühlmittelauslass mit dem Verteilerleistenauslass strömungstechnisch verbinden.
-
Die Kühlvorrichtungen sind fluidisch und nach außen flüssigkeitsdicht mit der Verteilerleiste gekoppelt, beispielsweise mittels eines Pressfit-Anschlusses.
-
In einer Variante sind auf entgegengesetzten Seiten der Verteilerleiste jeweils wenigstens ein Zellstrang und wenigstens eine Kühlvorrichtung angeordnet, die fluidisch mit der Verteilerleiste gekoppelt sind.
-
Auf diese Weise kann eine höhere Anzahl an Zellsträngen mittels einer einzelnen Verteilerleiste mit Kühlmittel versorgt werden, wodurch der erfindungsgemäße elektrische Energiespeicher bei gleichbleibenden Bauraum eine weiter erhöhte Energiedichte aufweisen kann.
-
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen sowie den Figuren. In diesen zeigen:
- - 1 eine Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers;
- - 2 eine Schnittansicht ausgewählter Teile des elektrischen Energiespeichers aus 1 entlang der Ebene A-A;
- - 3 eine Schnittansicht des elektrischen Energiespeichers aus 2 entlang der Ebene B-B;
- - 4 eine Explosionsansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers;
- - 5 eine perspektivische Ansicht von ausgewählten Teilen des elektrischen Energiespeichers aus 4; und
- - 6 eine Schnittansicht des Details C-C des elektrischen Energiespeichers aus 5.
-
In 1 ist eine Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers 10 gezeigt.
-
Der elektrische Energiespeicher 10 umfasst mehrere Zellstränge 12, in der gezeigten Ausführungsform insgesamt vier Zellstränge 12, die jeweils mehrere kreiszylindrische Speicherzellen 14 umfassen.
-
Grundsätzlich könnte der erfindungsgemäße elektrische Energiespeicher auch eine abweichende Zahl von Zellsträngen 12 aufweisen, auch lediglich einen einzelnen Zellstrang 12.
-
Die Speicherzellen 14 sind in der gezeigten Ausführungsform vom Typ 21700, weisen also einen Durchmesser von 21 mm und eine Höhe von 70 mm auf.
-
Die Zellstränge 12 weisen längliche Seitenflächen 16 auf, die sich entlang einer Längsrichtung L der Zellstränge 12 erstrecken.
-
Wie in 1 deutlich wird, bezeichnet der Begriff „länglich“, dass die Zellstränge 12 in der Längsrichtung L länger sind, als die einzelnen Speicherzellen 14 in einer zur Längsrichtung L senkrechten Höhenerstreckungsrichtung H hoch und Breite B breit sind.
-
Die Zellstränge 12 weisen zudem eine Oberseite 18 sowie eine zur Oberseite 18 entgegengesetzte Unterseite 19 auf.
-
Zudem haben die Zellstränge 12 zwei entgegengesetzte Stirnseiten 20 und 22.
-
Die Zellstränge 12 umfassen jeweils zwei versetzt zueinander angeordnete Reihen von Speicherzellen 14, wobei die beiden Reihen innerhalb jedem der Zellstränge 12 um einen halben Durchmesser der kreiszylindrisch ausgebildeten Speicherzellen 14 zueinander versetzt sind und damit maximal gestapelt sind.
-
Die Speicherzellen 14 jedes Zellstrangs 12 sind mittels eines thermisch leitfähigen Füllmaterials 24 miteinander verbunden, sodass jeder Zellstrang 12 formstabil und als Ganzes handhabbar ist.
-
Der elektrische Energiespeicher 10 umfasst ferner mehrere Kühlvorrichtungen 26, die fluidisch mit einer Verteilerleiste 28 verbunden sind.
-
Die Kühlvorrichtungen 26 weisen ein Gehäuse 29 aus zwei im Randbereich miteinander verschweißten Metallfolien aus Aluminium auf, wobei die verschweißten Metallfolien das Innere der Kühlvorrichtung 26 flüssigkeitsdicht nach außen abtrennen.
-
Grundsätzlich könnten statt Metallfolien aus Aluminiumfolien auch Kunststofffolien, Kombinationen hiervon oder mit Kunststoff beschichtete Metallfolien eingesetzt sein.
-
Zusätzlich weisen die Kühlvorrichtungen 26 jeweils eine Verschweißung 30 auf, die sich entlang der Längsrichtung L erstreckt.
-
Die Verschweißung 30 ist fluidisch abgedichtet, abgesehen von einem der Verteilerleiste 28 entgegengesetzten Ende der jeweiligen Kühlvorrichtung 26.
-
Die Verteilerleiste 28 umfasst eine erste Kammer 32 mit einem Verteilerleisteneinlass 34 und eine zweite Kammer 36 mit einem Verteilerleistenauslass 38.
-
Jede Kühlvorrichtung 26 weist einen Kühlmitteleinlass 40 sowie einen Kühlmittelauslass 42 auf (vgl. 3), wobei der Kühlmitteleinlass 40 strömungstechnisch mit der ersten Kammer 32 der Verteilerleiste 28 sowie der Kühlmittelauslass 42 strömungstechnisch mit der zweiten Kammer 36 der Verteilerleiste 28 verbunden ist.
-
Als Kühlmittel wird Wasser oder eine Wasser-Glykol-Mischung eingesetzt.
-
Der elektrische Energiespeicher 10 umfasst des Weiteren eine kastenartige Speicherzellenaufnahme 44, in welche die Zellstränge 12, die Kühlvorrichtungen 26 sowie die Verteilerleiste 28 aufgenommen sind, wobei die Speicherzellenaufnahme 44 zwei Aussparungen 46 und 48 aufweist, durch die der Verteilerleisteneinlass 34 bzw. der Verteilerleistenauslass 38 hindurchragen.
-
Am Boden der Speicherzellenaufnahme 44 befinden sich erste Aufnahme- oder Kontaktieröffnungen 50, wobei für jede der Speicherzellen 14 der Zellstränge 12 eine erste Kontaktieröffnung 50 vorgesehen ist, die in Einbauposition unter der jeweiligen Speicherzelle 14 angeordnet ist.
-
Unterhalb der Speicherzellenaufnahme 44 sind erste Sammelschienen 52 zur elektrischen Kontaktierung der Unterseiten der Speicherzellen 14 vorgesehen.
-
Nach unten schließt der elektrische Energiespeicher 10 mit einer Bodenplatte 54 ab.
-
Auf der Speicherzellenaufnahme 44 ist eine Speicherzellenabdeckung 56 mit zweiten Aufnahme- oder Kontaktieröffnungen 58 vorgesehen, wobei für jede der Speicherzellen 14 der Zellstränge 12 eine zweite Kontaktieröffnung 58 vorgesehen ist, die in Einbauposition über der jeweiligen Speicherzelle 14 angeordnet ist.
-
Oberhalb der Speicherzellenabdeckung 56 sind zweite Sammelschienen 60 zur elektrischen Kontaktierung der Oberseiten der Speicherzellen 14 vorgesehen.
-
Nach oben schließt der elektrische Energiespeicher 10 mit einem Deckel 62 ab.
-
Somit wird durch die Bodenplatte 54, die Speicherzellenaufnahme 44 und den Deckel 62 ein Gehäuse des elektrischen Energiespeichers 10 gebildet.
-
Die elektrische Kontaktierung des elektrischen Energiespeichers 10 erfolgt über Kontakte 64 und 66, die mit den ersten Sammelschienen 52 bzw. den zweiten Sammelschienen 60 elektrisch verbunden sind.
-
In 2 ist ein Schnitt entlang der in 1 eingezeichneten Ebene A-A des erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers 10 dargestellt, wenn die Verteilerleiste 28, die Zellstränge 12 sowie die Kühlvorrichtungen 26 in ihrer Einbauposition angeordnet sind.
-
In 2 ist deutlicher zu erkennen, dass die Zellstränge 12 entlang einer Breitenerstreckungsrichtung B senkrecht zur Längsrichtung L nebeneinander angeordnet sind, wobei zwischen je zwei Zellsträngen 12 eine einzige Kühlvorrichtung 26 vorgesehen ist.
-
Zusätzlich ist an den äußersten Zellsträngen 12 eine weitere Kühlvorrichtung 26 vorgesehen, die an der Seitenfläche 16 angeordnet ist, der kein weiterer Zellstrang 12 gegenüberliegt. Mit anderen Worten ist an jeder der Seitenflächen 16 jeder der Zellstränge 12 eine Kühlvorrichtung 26 vorgesehen, die mit dem jeweiligen Zellstrang in Flächenkontakt steht, insbesondere über die gesamte Höhe und Länge der Seitenfläche 16.
-
In 2 ist weiterhin zu erkennen, dass jeder Zellstrang 12 zwei zueinander versetzte Reihen aus Speicherzellen 14 umfasst, die über das thermisch leitfähige Füllmaterial 24 miteinander zum Zellstrang 12 verbunden sind, wobei sich das thermische leitfähige Füllmaterial 24 sowohl in den Hohlräumen zwischen den einzelnen Speicherzellen 14 als auch an den Seitenflächen 16 der Zellstränge 12 befindet.
-
In 3 ist der in 2 dargestellte Teil des elektrischen Energiespeichers 10 in einem Schnitt entlang der Ebene B-B dargestellt.
-
In 3 wird der Strömungsverlauf des durch die Kühlvorrichtung 26 fließenden Kühlmittels mittels des schematischen Pfeils P verdeutlicht.
-
Das Kühlmittel strömt über den Verteilerleisteneinlass 34 in die erste Kammer 32 der Verteilerleiste 28 und von diesem über den Kühlmitteleinlass 40 in den Kühlmittelkanal 68 der Kühlvorrichtung 26.
-
Der Kühlmittelkanal 68 verläuft zunächst in Form eines ersten Schenkels 70 entlang der Längsrichtung L bis zu einem dem Kühlmitteleinlass 40 gegenüberliegenden Endbereich 41 der Kühlvorrichtung 26. Im Endbereich 41 ist die Verschweißung 30 der Kühlvorrichtung 26 nicht angebracht, sodass das Kühlmittel über einen bogenförmigen Strömungsverlauf in einen zweiten Schenkel 72 des Kühlmittelkanals 68 strömen kann, der vom Endbereich 41 in Richtung des Kühlmittelauslasses 42 verläuft.
-
Über den Kühlmittelauslass 42 kann das Kühlmittel anschließend in die zweite Kammer 36 der Verteilerleiste 28 und aus diesem mittels des Verteilerleistenauslasses 38 abgeführt werden.
-
Mit anderen Worten ergibt sich ein Verlauf des Kühlmittelkanals 68 in Form eines singulären U, wobei das singuläre U in einer Ebene parallel zur Seitenfläche 16 verläuft.
-
In 4 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers 10 dargestellt. Die zweite Ausführungsform entspricht in wesentlichen Teilen der ersten Ausführungsform, sodass im Folgenden lediglich auf Unterschiede eingegangen wird. Gleiche Bauteile werden mit gleichen Bezugszeichen versehen und auf die obigen Ausführungen wird verwiesen.
-
In der zweiten Ausführungsform sind auf entgegengesetzten Seiten der Verteilerleiste 28 jeweils Zellstränge 12 und Kühlvorrichtungen 26 angeordnet. Die Kühlvorrichtungen 26 auf beiden Seiten der Verteilerleiste 28 sind jeweils über einen Kühlmitteleinlass 40 und einen Kühlmittelauslass 42 strömungstechnisch mit der Verteilerleiste 28 verbunden.
-
Des Weiteren sind am zum Kühlmitteleinlass 42 entgegensetzen Ende des jeweiligen Zellstrangs 12 mehrere Dummy-Zellen 76 angeordnet, die kein elektrochemisches Aktivmaterial umfassen.
-
Durch die Dummy-Zellen 76 wird ein übermäßiges Erhitzen im Randbereich des elektrischen Energiespeichers 10 nahe der jeweiligen Enden der Zellstränge 12 besonders effektiv verhindert.
-
In 5 ist eine perspektivische Darstellung der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers 10 gezeigt, wobei lediglich die Zellstränge 12, die Kühlvorrichtungen 26 sowie die Verteilerleiste 28 dargestellt sind.
-
In 5 ist deutlicher zu erkennen, dass in der zweiten Ausführungsform die Verteilerleiste 28 mehrere strömungstechnisch miteinander verbundene Verteilerleistensegmente 78 umfasst, wobei jedem Verteilerleistensegment 78 zwei Zellstränge 12 zugeordnet sind, die auf entgegengesetzten Seiten des jeweiligen Verteilerleistensegments 78 angeordnet sind.
-
Der Verteilerleisteneinlass 34 und der Verteilerleistenauslass 38 sind Bestandteil der äußersten der miteinander verbundenen Verteilerleistensegmente 78. Grundsätzlich könnten diese jedoch auch zusätzliche seitlich angeschlossene Segmente sein, sodass an jeden Zellstrang 12 die gleichen Verteilerleistensegmente 78 zum Einsatz kommen.
-
In 5 ist zudem der Strömungsverlauf des Kühlmittels mittels Pfeilen P1 und P2 schematisch eingezeichnet, mit anderen Worten die Form des Kühlmittelkanals 68, wie er in den Kühlvorrichtungen 26 vorliegt.
-
Wie zu erkennen ist, strömt das Kühlmittel in einem singulären U durch den jeweiligen Kühlmittelkanal 68, wobei die Strömungsrichtungen der von entgegengesetzten Seiten der Verteilerleiste 28 abgehenden Kühlvorrichtungen 26 gespiegelt sind, wobei die Spiegelebene durch die Verteilerleiste 28 verläuft.
-
In 6 wird der Aufbau der Verteilerleiste 28 der zweiten Ausführungsform weiter verdeutlicht. 6 zeigt eine Schnittansicht gemäß des Details C-C aus 5.
-
Es wird deutlich, dass jede der Kühlvorrichtungen 26 mit einem der Verteilerleistensegmente 78 über den Kühlmitteleinlass 40 verbunden ist.
-
Das Kühlmittel strömt über den Verteilerleisteneinlass 34 in eine erste Verbindungsleitung 80, die mit den Kühlmitteleinlässen 40 in Strömungsverbindung steht. Somit kann das Kühlmittel über den Kühlmittelkanal 68 in Form eines singulären U zu in 6 nicht näher gezeigten Kühlmittelauslässen 42 in eine (nicht dargestellte) zweite Verbindungsleitung überführt werden, die wiederum mit dem Verteilerleistenauslass 38 in Strömungsverbindung steht.
-
Somit ergibt sich eine besonders kompakte Ausgestaltung der zur Kühlung des elektrischen Energiespeichers 10 benötigten Bauteile des erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers.
