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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen Energiespeicher.
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Der
WO 2009/112501 A1 ist ein modulares Batteriesystem als bekannt zu entnehmen, mit zumindest zwei Batteriemodulen. Jedes Batteriemodul weist einen zumindest teilweise von einem Kühlmittel durchströmten Kühlkörper und eine Batteriezelle auf. Des Weiteren offenbart die
DE 10 2018 119 544 A1 ein für den Antrieb eines Fahrzeugs vorgesehenes Batteriemodul, mit mindestens einem Zellmodul, in welchem eine Vielzahl von Batteriezellen angeordnet sind. Außerdem ist aus der
US 2011/0212356 A1 eine Kühleinrichtung für einen Batteriepack bekannt, welcher mehrere Zellen umfasst, welche in einer ersten Reihe und in einer zweiten Reihe angeordnet sind. Weiterer Stand der Technik zum technologischen Hintergrund ist aus der
DE 10 2008 009 041 A1 , der
DE 10 2009 015 351 A1 , der
DE 10 2009 018 787 A1 und der
DE 10 2020 211 612 A1 bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen Energiespeicher zu schaffen, sodass eine besonders vorteilhafte Temperierung des Energiespeichers auf besonders einfache Weise realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektrischen Energiespeicher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher zum, insbesondere elektrochemischen, Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den Energiespeicher aufweist, mittels beziehungsweise in welchem die elektrische Energie, insbesondere elektrochemisch, zu speichern oder gespeichert ist. Vorzugsweise ist der elektrische Energiespeicher, welcher einfach auch als Speicher bezeichnet wird, eine Hochvolt-Komponente, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Dadurch können besonders große elektrische Leistungen zum, insbesondere rein, elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs realisiert werden. Beispielsweise ist das Kraftfahrzeug ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, insbesondere ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV). Das Kraftfahrzeug umfasst somit beispielsweise wenigstens eine elektrische Maschine, mittels welcher das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Hierfür wird die elektrische Maschine mit der elektrischen Energie beziehungsweise dem elektrischen Strom versorgt, die beziehungsweise der in dem Energiespeicher gespeichert ist. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine eine Hochvolt-Komponente, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- und Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und ganz vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Vorzugsweise ist der Energiespeicher eine Batterie beziehungsweise der Energiespeicher wird auch als Batterie bezeichnet. Insbesondere kann der Energiespeicher eine Hochvolt-Batterie (HV-Batterie) sein.
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Der elektrische Energiespeicher weist mehrere und somit wenigstens zwei Speicherzellen auf, in beziehungsweise mittels welchem die elektrische Energie, insbesondere elektrochemisch, zu speichern oder gespeichert ist. Die Speicherzellen werden auch einfach als Zellen bezeichnet und sind Einzelzellen. Dies bedeutet, dass die Speicherzellen an sich separat voneinander ausgebildete Bauelemente sind.
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Um nun eine besonders vorteilhafte Temperierung, das heißt Erwärmung und/oder Kühlung, der Speicherzellen und somit des Energiespeichers auf besonders einfache und somit kostengünstige Weise realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass auf einer jeweiligen, ersten Seite der jeweiligen Speicherzelle eine jeweilige, erste Aufnahme angeordnet ist. Die erste Aufnahme ist entlang einer ersten Richtung beidseitig durch jeweilige, vorzugsweise als Festkörper ausgebildete und ganz vorzugsweise eigensteife beziehungsweise formstabile, erste Wandungsbereiche begrenzt. Außerdem ist die erste Aufnahme an sich, das heißt für sich alleine betrachtet in eine senkrecht zur ersten Richtung verlaufende, erste Öffnungsrichtung offen. In Einbaulage des Energiespeichers kann die erste Öffnungsrichtung parallel zur Fahrzeughochrichtung oder parallel zur Fahrzeugquer- oder -längsrichtung verlaufen, wobei der Energiespeicher seine Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand des mit dem Energiespeicher ausgestatteten Kraftfahrzeugs einnimmt.
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Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass auf einer jeweiligen, der jeweiligen ersten Seite abgewandten, zweiten Seite der jeweiligen Speicherzelle eine jeweilige, zweite Aufnahme angeordnet ist. Unter dem Merkmal, dass die zweite Seite von der ersten Seite abgewandt ist, ist insbesondere zu verstehen, dass die Seiten in unterschiedliche, schräg oder vorzugsweise senkrecht zueinander verlaufende und voneinander weg verlaufende Richtungen weisen. Die jeweilige, zweite Aufnahme ist entlang einer schräg oder senkrecht zur ersten Richtung und senkrecht zur ersten Öffnungsrichtung verlaufenden, zweiten Richtung beidseitig durch jeweilige, vorzugsweise als Festkörper ausgebildete und ganz vorzugsweise eigensteif beziehungsweise formstabile, zweite Wandungsbereiche begrenzt. Außerdem ist die jeweilige, zweite Aufnahme an sich in eine senkrecht zur ersten Richtung und senkrecht zur zweiten Richtung verlaufende, zweite Öffnungsrichtung offen. Die zweite Öffnungsrichtung ist der ersten Öffnungsrichtung entgegengesetzt. Es ist denkbar, dass die zweite Öffnungsrichtung in Einbaulage des Energiespeichers parallel zur Fahrzeughochrichtung verläuft. Somit ist es beispielsweise denkbar, dass in Einbaulage des Energiespeichers eine der Öffnungsrichtungen in Fahrzeughochrichtung nach oben oder unten oder rechts oder links oder vorne oder hinten weist. Während die andere Öffnungsrichtung in Fahrzeughochrichtung nach unten weist. Somit ist beispielsweise die jeweilige, erste Aufnahme in Fahrzeughochrichtung nach oben oder unten offen, während die jeweilige, zweite Aufnahme in Fahrzeughochrichtung nach unten oder oben offen ist.
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Der erfindungsgemäße, elektrische Energiespeicher umfasst des Weiteren eine erste Temperierleitung, welche separat von den Wandungsbereichen, das heißt separat von den ersten Wandungsbereichen und separat von den zweiten Wandungsbereichen und vorzugsweise auch separat von den Speicherzellen ausgebildet ist. Die erste Temperierleitung weist wenigstens einen ersten Mäander auf. Außerdem ist die erste Temperierleitung von einem Temperierfluid durchströmbar, sodass der erste Mäander von dem Temperierfluid durchströmbar ist. Der erste Mäander der ersten Temperierleitung ist entlang einer der ersten Öffnungsrichtung entgegengesetzten, ersten Steckrichtung zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfe oder aber vollständig, in die erste Aufnahme eingesteckt. Der erfindungsgemäße Energiespeicher weist außerdem eine zweite Temperierleitung auf, welche separat von den ersten Wandungsbereichen, separat von den zweiten Wandungsbereichen und vorzugsweise auch separat von den Speicherzellen ausgebildet ist. Außerdem ist die zweite Temperierleitung separat von der ersten Temperierleitung ausgebildet. Die zweite Temperierleitung ist von einem beziehungsweise dem Temperierfluid durchströmbar. Mit anderen Worten kann die zweite Temperierleitung von dem gleichen Temperierfluid durchströmbar sein, von dem auch die erste Temperierleitung durchströmbar ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt kann beispielsweise ein erster Strom von Temperierfluid durch die erste Temperierleitung hindurchströmen, und ein zweiter Strom von Temperierfluid kann durch die zweite Temperierleitung hindurchströmen. Insbesondere können die Ströme beziehungsweise das Temperierfluid parallel beziehungsweise gleichzeitig durch die Temperierleitungen strömen, sodass es vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Temperierleitungen strömungstechnisch parallel zueinander geschaltet sind. Die Temperierleitungen können in dem gleichen beziehungsweise in einem den Temperierleitungen gemeinsamen und von dem Temperierfluid durchströmbaren Kreislauf angeordnet sein. In dem Kreislauf ist beispielsweise eine Pumpe angeordnet, mittels welcher das Temperierfluid durch den Kreislauf hindurch gefördert werden kann. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass die erste Temperierleitung ein erster Zweig des Kreislaufs und die zweite Temperierleitung ein zweiter Zweig des Kreislaufs ist, wobei die Zweige strömungstechnisch parallel zueinander geschaltet sind. Somit sind die Kreise beispielsweise parallel beziehungsweise gleichzeitig von den jeweiligen Strömungen des den Kreislauf durchströmenden Temperierfluids durchströmbar.
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Die zweite Temperierleitung weist wenigstens einen zweiten Mäander auf, sodass der zweite Mäander von dem Temperierfluid durchströmbar ist. Der zweite Mäander ist entlang einer der zweiten Öffnungsrichtung entgegengesetzten und somit auch der ersten Steckrichtung entgegengesetzten, zweiten Steckrichtung zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in die zweite Aufnahme eingesteckt.
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Unter dem jeweiligen Mäander ist eine Windung, Schleife oder Schlinge wie bei einem Wasserlauf zu verstehen. Somit ist der jeweilige Mäander beispielsweise durch, insbesondere genau, zwei Mäanderarme und, insbesondre genau, einen auch als Biegung oder Mäanderbiegung bezeichneten Mäanderkopf gebildet, über welchen die jeweiligen Mäanderarme fluidisch und mechanisch miteinander verbunden sind. Auf seinem Weg durch den jeweiligen Mäander kann das Temperierfluid in eine erste Strömungsrichtung durch einen ersten der Mäanderarme und in eine zweite Strömungsrichtung durch den zweiten Mäanderarm strömen, wobei die zweite Strömungsrichtung der ersten Strömungsrichtung entgegengesetzt ist beziehungsweise umgekehrt. Somit wird das Temperierfluid, wenn es von dem einen Mäanderarm über den Mäanderkopf zu dem anderen Mäanderarm strömt, mittels des Mäanderkopfes umgelenkt, insbesondere von der ersten Strömungsrichtung in die zweite Strömungsrichtung. Die Mäanderarme weisen jeweilige Längserstreckungsrichtungen auf, welche schräg oder aber parallel zueinander verlaufen. Insbesondere sind die jeweiligen Mäanderarme an sich beabstandet, wobei beispielsweise die Mäanderarme des ersten Mäanders entlang der ersten Richtung und die Mäanderarme des zweiten Mäanders entlang der zweiten Richtung voneinander beabstandet sind.
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Mittels der Mäander kann die jeweilige Speicherzelle auf den Seiten besonders vorteilhaft temperiert werden, insbesondere dadurch, dass über die jeweiligen Mäander ein besonders vorteilhafter Wärmeaustausch zwischen der jeweiligen Speicherzelle und dem Temperierfluid erfolgen kann. Somit kann die jeweilige Speicherzelle über die jeweiligen Mäander mittels des Temperierfluids besonders vorteilhaft temperiert, das heißt gekühlt und/oder erwärmt werden. Weist beispielsweise das Temperierfluid eine geringere Temperatur als die jeweilige Speicherzelle auf, so kann über den jeweiligen Mäander Wärme von der jeweiligen Speicherzelle an das Temperierfluid übergehen, wodurch die jeweilige Speicherzelle gekühlt wird. Weist beispielsweise das Temperierfluid eine höhere Temperatur als die jeweilige Speicherzelle auf, so kann über den jeweiligen Mäander Wärme von dem Temperierfluid an die jeweilige Speicherzelle übergehen, wodurch die jeweilige Speicherzelle erwärmt wird. Es ist erkennbar, dass sich bei dem elektrischen Energiespeicher eine besonders vorteilhafte, seitliche Temperierung der jeweiligen Speicherzelle realisieren lässt, dadurch, dass die jeweilige Speicherzelle zumindest auf ihrer jeweiligen ersten Seite und auf ihre jeweilen zweiten Seite vorteilhaft temperiert werden kann.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn zumindest der jeweilige Mäander einstückig ausgebildet ist. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die jeweilige Temperierleitung an sich einstückig ausgebildet ist. Dadurch kann die Teileanzahl der Temperierleitung gering gehalten werden, sodass aufwändige und somit zeit- und kostenintensive Fügevorgänge zum Fügen von mehreren Leitungsteilen vermieden werden können. Außerdem kann dadurch auf besonders einfache Weise eine vorteilhafte Dichtheit der jeweiligen Temperierleitung gewährleistet werden. Ferner kann der Energiespeicher besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig hergestellt werden. Dabei werden die Temperierleitungen beispielsweise derart translatorisch relativ zu den Speicherzellen bewegt, dass die Mäander entlang der jeweiligen Steckrichtungen in die Aufnahmen eingesteckt werden.
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Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Insbesondere bei einer zellenweisen Temperierung, das heißt bei einer Temperierung der jeweiligen Speicherzelle auf den wenigstens zwei voneinander abgewandten Seiten der jeweiligen Speicherzelle kann es zu hohen Druckverlusten kommen. Außerdem können aufwändige und somit kostenintensive Konstruktionen erforderlich sein, was eine volumetrische Effizienz eines durch die Speicherzellen gebildeten Zell- oder Batteriepacks negativ beeinträchtigen kann. Eine zellenweise Temperierung ist jedoch vorteilhaft, um die Speicherzellen mit hohen Ladeleistungen, das heißt in kurzer Zeit mit einer hohen Menge an elektrischer Energie laden zu können, und um starke und wiederholte Beschleunigungen des Kraftfahrzeugs realisieren zu können. Hierbei hilft eine zellenweise Temperierung, insbesondere Kühlung, um eine Überhitzung der Speicherzellen zu vermeiden. Eine seitliche Temperierung der Speicherzellen ist auch vorteilhaft, um in kurzer Zeit eine besonders hohe Wärmemenge von der jeweiligen Speicherzelle abtransportieren zu können.
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Die Erfindung ermöglicht nun einerseits, eine seitliche Temperierung der jeweiligen Speicherzelle zu realisieren, derart, dass die jeweilige Speicherzelle zumindest auf ihren zwei voneinander abgewandten beziehungsweise voneinander wegweisenden Seiten mittels der Mäander effektiv und effizient temperiert, das heißt erwärmt und/oder gekühlt werden kann. Anderseits ermöglicht es die Erfindung, diese seitliche, zellenweise Temperierung der Speicherzellen auf besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Weise zu realisieren, da beispielsweise bei einer Herstellung des Energiespeichers die Mäander auf einfache und somit zeit- und kostengünstige Weise in die Aufnahmen eingesteckt werden können. Außerdem können die Temperierleitungen und somit die Namen der an sich besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig hergestellt werden. Des Weiteren ermöglicht es die Erfindung, die Speicherzelle auf besonders einfache Weise in einem gewünschten Muster anordnen und insbesondere miteinander verbinden und/oder aneinander halten zu können, um dadurch beispielsweise aus den Speicherzellen einen Zell- oder Batteriepack bilden zu können. Dabei kann eine besonders günstige Bauweise des Batteriepacks realisiert werden, insbesondere im Hinblick auf eine außenumfangsseitige Form und/oder auf äußere Abmessungen des Batteriepacks. Insbesondere ist es möglich, die Temperierleitungen unabhängig von den Batteriezellen an sich zu montieren. Beispielsweise können zunächst die Batteriezellen in dem gewünschten Muster angeordnet werden, woraufhin die Mäander in die Aufnahmen eingesteckt werden können. Dadurch kann der Energiespeicher zeit- und kostengünstig hergestellt werden.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die jeweilige Temperierleitung und somit der jeweilige Mäander aus einem wärmeleitfähigen Material wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium gebildet sind. Insbesondere weist das Material, aus welchem die Temperierleitung gebildet ist, eine Wärmeleitfähigkeit auf, welche mindestens 0,2 W*m-1*K-1 beträgt, insbesondere größer als 0,2 W*m-1*K-1 ist. Insbesondere ist die Wärmeleitfähigkeit größer als 1,0 W*m-1*K-1
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Eine besonders effektive und effiziente Temperierung der Speicherzellen kann insbesondere dadurch auf besonders einfache Weise realisiert werden, dass die jeweilige Speicherzelle außenumfangsseitig zumindest im Wesentlichen prismatisch, insbesondere rechteckig beziehungsweise quaderförmig, ausgebildet ist. Insbesondere kann hierdurch eine besonders vorteilhafte und kompakte, außenumfangsseitige Bauform des Batteriepacks insgesamt dargestellt werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die jeweilige Speicherzelle ein jeweiliges Zellgehäuse auf. Das jeweilige Zellgehäuse begrenzt beispielsweise einen jeweiligen Aufnahmeraum, insbesondere direkt. In dem jeweiligen Aufnahmeraum sind wenigsten oder genau zwei Elektroden der jeweiligen Speicherzelle angeordnet. Ferner ist es denkbar, dass in dem jeweiligen Aufnahmeraum ein jeweiliger Elektrolyt der jeweiligen Speicherzelle angeordnet ist. Die Elektroden und der Elektrolyt sind Speichermittel, mittels welchem die elektrische Energie in der jeweiligen Speicherzelle gespeichert und von der jeweiligen Speicherzelle bereitgestellt werden kann.
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Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Zellgehäuse der Speicherzellen separat voneinander ausgebildet sind. Dabei ist es denkbar, dass die Zellgehäuse zumindest mittelbar, insbesondere direkt, miteinander verbunden sind und/oder die Zellgehäuse sind zumindest mittelbar, insbesondere direkt aneinander abgestützt und/oder aneinander gehalten.
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Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die jeweilige, erste Aufnahme in eine senkrecht zur ersten Richtung und senkrecht zur ersten Öffnungsrichtung verlaufende, erste Begrenzungsrichtung direkt durch eine jeweilige, erste Wandung des jeweiligen Zellgehäuses begrenzt ist. Hierdurch kann ein besonders vorteilhafter Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und der jeweiligen Speicherzelle über den jeweiligen, ersten Mäander erfolgen, sodass eine besonders vorteilhafte Temperierung der jeweiligen Speicherzelle darstellbar ist.
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Dabei hat es sich ferner als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die jeweilige, zweite Aufnahme in eine senkrecht zur zweiten Richtung und senkrecht zur zweiten Öffnungsrichtung verlaufende, zweite Begrenzungsrichtung direkt durch eine jeweilige, zweite Wandung des jeweiligen Zellgehäuses begrenzt ist. Hierdurch kann ein besonders vorteilhafter Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und der jeweiligen Speicherzelle über den zweiten Mäander gewährleistet werden, sodass die jeweilige Speicherzelle besonders vorteilhaft temperiert werden kann.
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Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Wandungen einstückig miteinander ausgebildet, das heißt durch einen einstückigen Körper gebildet sind. Dadurch kann der elektrische Energiespeicher besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig hergestellt werden. Außerdem kann ein besonders vorteilhafter Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und der jeweiligen Speicherzelle gewährleistet werden.
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Um einen besonders vorteilhaften Wärmeaustausch zwischen der jeweiligen Speicherzelle und dem Temperierfluid, insbesondere zwischen dem jeweiligen Zellgehäuse und dem Temperierfluid, gewährleisten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Wandungen einstückig miteinander und einstückig mit den Wandungsbereichen ausgebildet sind, sodass es vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Wandungen und auch die Wandungsbereiche durch den zuvor genannten, einstückigen Körper gebildet sind. Durch die einstückige Ausgestaltung können unerwünschte, als Wärmeübergangsbarrieren fungierende Fügestellen und/oder Fugen und/oder Spalte vermieden werden, wodurch eine besonders vorteilhafte Temperierung realisiert werden kann.
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In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste Mäander die erste Wandung direkt berührt. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der zweite Mäander die zweite Wandung direkt berührt. Hierdurch kann ein besonders guter Wärmeaustausch zwischen dem jeweiligen Zellgehäuse und dem Temperierfluid über den jeweiligen Mäander realisiert werden, sodass die jeweilige Speicherzelle besonders vorteilhaft temperiert werden kann.
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Alternativ ist es denkbar, dass zwischen dem jeweiligen Mäander und der ersten beziehungsweise zweiten Wandung eine beispielsweise aus einem Kunststoff gebildete und/oder durch den Klebstoff gebildete Schicht angeordnet ist, mit welcher beispielsweise der jeweilige Mäander mit der ersten beziehungsweise zweiten Wandung verklebt sein kann. Somit ist der jeweilige Mäander beispielsweise über die Schicht an der ersten beziehungsweise zweiten Wandung abgestützt.
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Es ist denkbar, dass die Schicht nicht oder nicht nur zwischen der jeweiligen Wandung und dem jeweiligen Mäander angeordnet ist. Alternativ oder zulässig ist denkbar, dass der Mäander mit der Wandung verklebt ist, insbesondere durch einen Klebstoff, welcher zwischen dem jeweiligen Mäander und dem jeweiligen Mäander angeordnet sein kann und/oder Klebstoff ist neben dem Mäander angeordnet. Durch die Verklebung des jeweiligen Mäanders mit der jeweiligen Wandung kann ein besonders großflächiger Wärmeaustausch zu dem jeweiligen Zellgehäuse und dem Temperierfluid realisiert werden, sodass eine besonders vorteilhafte Temperierung darstellbar ist.
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Um einen besonders vorteilhaften Wärmeaustausch zwischen der jeweiligen Speicherzelle und dem Temperierfluid und somit eine besonders vorteilhafte Temperierung realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die jeweiligen Wandungsbereiche einstückig mit dem jeweiligen Zellgehäuse ausgebildet sind.
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Alternativ dazu ist es denkbar, dass die jeweiligen Wandungsbereiche separat von dem jeweiligen Zellgehäuse ausgebildet und, insbesondere direkt, mit dem jeweiligen Zellgehäuse verbunden, insbesondere verschweißt und/oder verklebt, sind. Dadurch kann der Energiespeicher besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig hergestellt werden, wobei eine hinreichend gute Temperierung dargestellt werden kann.
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Hat beispielsweise eine jeweilige, insbesondere außenumfangsseitige Mantelfläche der jeweiligen Speicherzelle eine elektrische Polarität, sodass die Mantelfläche beispielsweise ein Minus-Pol beziehungsweise eine Anode oder aber ein Plus-Pol beziehungsweise eine Kathode ist, dann können die einfach auch als Zellen bezeichneten Speicherzellen beispielsweise mittels eine elektrisch leitfähigen Klebers so geklebt beziehungsweise miteinander verklebt werden oder sein, dass die Zellen über den Kleber elektrisch miteinander verbunden und dabei beispielsweise parallel geschaltet sind. Dabei berührt beispielsweise der Kleber die jeweilige Mantelfläche der jeweiligen Zelle direkt.
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Wenn dies der Fall ist, dann kann zwischen Leitungen zum Übertragen der elektrischen Energie und Wandungen beziehungsweise den Mantelflächen der Zellen eine elektrische Isolation vorgesehen sein, welche beispielsweise als eine Folie oder Beschichtung ausgebildet sein kann. Dabei ist es beispielsweise vorgesehen, dass eine der Leitungen mit dem jeweiligen Plus-Pol und eine andere der Leitungen mit dem jeweiligen Minus-Pol elektrische verbunden ist. Ist eine elektrische Verbindung der Mantelflächen, beispielsweise über den Kleber, nicht vorgesehen oder nicht erwünscht, sind beispielsweise zwischen den Zellen beziehungsweise zwischen den Mantelflächen Isolationselemente, insbesondere Isolationsfolien, angeordnet, wodurch die Mantelflächen an sich nicht direkt elektrisch miteinander verbunden sind.
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Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die ersten Wandungsbereiche, welche auf der ersten Seite einer ersten der Speicherzellen die der ersten Speicherzelle zugeordnete, erste Aufnahme begrenzen, mit den ersten Wandungsbereichen direkt stoffschlüssig verbunden, insbesondere direkt verklebt, sind, die auf der der ersten Seite der ersten Speicherzelle zugewandten, ersten Seite einer zweiten der Speicherzelle die der zweiten Speicherzelle zugeordnete erste Aufnahme begrenzen, wobei der erste Mäander entlang der ersten Steckrichtung jeweils teilweise in die ersten Aufnahmen, das heißt in die der ersten Speicherzelle zugeordnete, erste Aufnahme und in die der zweiten Speicherzelle zugeordnete, zweite Aufnahme eingesteckt ist. Hierdurch können die erste Speicherzelle und die zweite Speicherzelle mittels des der ersten Speicherzelle und der zweiten Speicherzelle gemeinsamen, ersten Mäanders effektiv und effizient temperiert werden, wobei die Teilanzahl, das Gewicht, die Kosten und der Bauraumbedarf des Energiespeichers in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden kann. Da die ersten Aufnahmen der ersten Speicherzelle und der zweiten Speicherzelle einander zugewandt sind, bilden die ersten Aufnahmen beispielsweise eine Gesamtaufnahme, in welcher der erste Mäander zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, aufgenommen ist. Hierdurch kann eine besonders effektive und effiziente Temperierung gewährleistet werden. Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die jeweilige, erste Aufnahme in eine senkrecht zur ersten Richtung verlaufende und der ersten Öffnungsrichtung entgegengesetzte, erste Schließrichtung durch einen jeweiligen, dritten Wandungsbereich begrenzt ist. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die jeweilige, zweite Aufnahme in eine senkrecht zur zweiten Richtung verlaufende und der zweiten Öffnungsrichtung entgegengesetzte, zweite Schließrichtung durch einen jeweiligen, vierten Wandungsbereich begrenzt ist. Die erste beziehungsweise zweite Aufnahme ist somit vorzugsweise eine Tasche. Ist somit beispielsweise in Einbaulage des Energiespeichers die erste Aufnahme in Fahrzeughochrichtung nach oben hin offen, so ist die erste Aufnahme in Fahrzeughochrichtung nach unten hin geschlossen. Dabei ist beispielsweise die zweite Aufnahme in Fahrzeughochrichtung nach unten hin offen und in Fahrzeughochrichtung nach oben hin geschlossen. Hierdurch kann eine vorteilhafte Temperierung der Speicherzellen dargestellt werden.
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Vorzugsweise ist der dritte beziehungsweise vierte Wandungsbereich als ein Festkörper ausgebildet und ganz vorzugsweise eigenstabil beziehungsweise vorraumstabil. Der dritte Wandungsbereich und der vierte Wandungsbereich können einstückig miteinander ausgebildet sein. Beispielsweise sind der dritte Wandungsbereich und der vierte Wandungsbereich einstückig miteinander und einstückig mit den ersten Wandungsbereichen und einstückig mit den zweiten Wandungsbereichen ausgebildet. Ferner ist es denkbar, dass der dritte Wandungsbereich und der vierte Wandungsbereich einstückig mit den Wandungen und/oder einstückig mit dem Zellgehäuse ausgebildet sind. Dadurch kann ein besonders vorteilhafter Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und der jeweiligen Speicherzelle realisiert werden.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches wenigstens einen elektrischen Energiespeicher gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen: Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Explosionsansicht eines elektrischen Energiespeichers gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine schematische Perspektivansicht des Energiespeichers gemäß der ersten Ausführungsform;
- 3 eine schematische Schnittansicht des Energiespeichers gemäß 2;
- 4 eine weitere schematische Schnittansicht des Energiespeichers gemäß der ersten Ausführungsform;
- 5 eine schematische Perspektivansicht einer Speicherzelle des Energiespeichers gemäß der ersten Ausführungsform;
- 6 eine schematische Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform des Energiespeichers;
- 7 eine schematische Schnittansicht des Energiespeichers gemäß der zweiten Ausführungsform; und
- 8 eine schematische Perspektivansicht einer Speicherzelle des Energiespeichers gemäß der zweiten Ausführungsform.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichem Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Explosionsansicht eine erste Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers 1 zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom für ein Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den Energiespeicher 1 aufweist. Mittels des Energiespeichers 1 ist die elektrische Energie insbesondere elektrochemisch zu speichern oder gespeichert. Hierfür weist der elektrische Energiespeicher 1 mehrere Speicherzellen 2a-d auf in beziehungsweise mittels welchem die elektrische Energie, insbesondere elektrochemisch, zu speichern oder gespeichert ist.
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Um nun die Speicherzellen 2a-d und somit den Energiespeicher 1 auf besonders effektiv und effizient sowie auf besonders kostengünstige Weise temperieren, das heißt kühlen und/oder erwärmen zu können, ist auf einer jeweiligen, ersten Seite S1 der jeweiligen Speicherzelle 2a-d eine jeweilige, erste Aufnahme 3 angeordnet. Die jeweilige erste Aufnahme 3 ist entlang einer jeweiligen, in 3 und 5 durch einen Doppelpfeil 4 veranschaulichten Richtung beidseitig durch jeweilige, erste Wandungsbereiche 5 begrenzt. Außerdem ist die jeweilige erste Aufnahme 3 an sich in eine senkrecht zur ersten Richtung (Doppelpfeil 4) verlaufende, erste Öffnungsrichtung offen. Die erste Öffnungsrichtung ist durch einen Pfeil 6 veranschaulicht.
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Auf einer jeweiligen, der jeweiligen ersten Seite S1 abgewandten, zweiten Seite S2 der jeweiligen Speicherzelle 2a-d ist eine jeweilige, zweite Aufnahme 7 angeordnet. Insbesondere am Anfang 5 ist erkennbar, dass die Seiten S1 und S2 in voneinander wegverlaufende und senkrecht zueinander verlaufende Richtungen weisen, die in 5 durch Pfeile 8 und 9 veranschaulicht sind. Dabei veranschaulicht der Pfeil 8 die Richtung, in die die Seite S1 weist, und der Pfeil 9 veranschaulicht die Richtung, in die die Seite S2 weist. Insbesondere verläuft die Seite S1 in einer ersten Ebene, und die Seite S2 verläuft in einer zweiten Ebene, wobei die erste Ebene und die zweite Ebene schräg oder vorliegend senkrecht zueinander verlaufen, derart, dass die durch den Pfeil 6 veranschaulichte, erste Öffnungsrichtung parallel zur ersten Ebene und parallel zur zweiten Ebene verläuft, oder die erste Öffnungsrichtung verläuft in der ersten Ebene und/oder in der zweiten Ebene.
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Die jeweilige, zweite Aufnahme 7 ist entlang einer durch einen Doppelpfeil 10 veranschaulichten, zweiten Richtung beidseitig durch jeweilige zweite Wandungsbereiche 11 begrenzt, wobei die die durch den Doppelpfeil 10 veranschaulichte, zweite Richtung vorliegend senkrecht zu der durch den Doppelpfeil 4 veranschaulichten ersten Richtung und senkrecht zu der durch den Pfeil 6 veranschaulichten, ersten Öffnungsrichtung verläuft. Die erste Richtung verläuft in oder parallel zu der ersten Ebene, und die zweite Richtung verläuft in oder parallel zu der zweiten Ebene. Die jeweilige zweite Aufnahme 7 an sich ist in eine durch einen Pfeil 12 veranschaulichte, zweite Öffnungsrichtung offen. Dabei ist erkennbar, dass die zweite Öffnungsrichtung senkrecht zur ersten Richtung (Doppelpfeil 4) und senkrecht zur zweiten Richtung (Doppelpfeil 10) verläuft. Außerdem ist die zweite Öffnungsrichtung (Pfeil 12) der ersten Öffnungsrichtung (Pfeil 6) entgegengesetzt. Somit verläuft die zweite Öffnungsrichtung parallel zu oder in der ersten und/oder zweiten Ebene.
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Besonders gut aus 1 ist erkennbar, dass der Energiespeicher 1 eine erste Temperierleitung 13 aufweist, welche separat von den Speicherzellen 2a-d und separat von den Wandungsbereichen 5 und 11 ausgebildet und von einem vorzugsweise flüssigen Temperierfluid durchströmbar ist. Die Temperierleitung 13 an sich ist vorzugsweise einstückig ausgebildet. Die Temperierleitung 13 weist erste Leitungsstränge 14 auf, welche an sich beziehungsweise bezogen auf eine Projektion der Temperierleitung 13 in eine durch die erste Richtung und die zweite Richtung aufgespannte Ebene mäanderförmig verlaufen. Der jeweilige Leitungsstrang 14 weist wenigstens eine oder vorliegend mehrere, erste Mäandergruppen 15 auf, sodass die Temperierleitung 13 die ersten Mäandergruppen 15 aufweist. Die jeweilige, erste Mäandergruppe 15 weist wenigstens einen ersten Mäander 16 auf. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die jeweilige, erste Mäandergruppe 15 wenigstens oder genau zwei erste Mäander 16 auf, sodass die Temperierleitung 13 die jeweiligen Mäander 16 aufweist. Die Temperierleitung 13 ist von dem vorzugsweise flüssigen Temperierfluid durchströmbar, sodass die ersten Mäander 16 von dem Temperierfluid durchströmbar sind. Vorzugsweise ist das Temperierfluid eine Flüssigkeit. Mit anderen Worten kann ein erster Strom des Temperierfluids durch die Temperierleitung 13 und somit durch die ersten Mäander 16 hindurchströmen. Besonders gut aus 1 ist außerdem erkennbar, dass in die jeweilige erste Aufnahme 3, insbesondere genau, eine der ersten Mäandergruppen 15 entlang einer der ersten Öffnungsrichtung (Pfeil 6) entgegengesetzten, durch einen Pfeil 21b veranschaulichten, ersten Steckrichtung eingesteckt ist. Mit anderen Worten, die jeweilige, erste Mäandergruppe 15 und somit die jeweiligen, ersten Mäander 16 der jeweiligen, ersten Mäandergruppe 15 sind entlang der beziehungsweise in die der ersten Öffnungsrichtung entgegengesetzten beziehungsweise entgegengesetzte, ersten beziehungsweise erste Steckrichtung zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in eine jeweilige der ersten Aufnahmen 3 eingesteckt.
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Aus 1 ist auch besonders gut erkennbar, dass der Energiespeicher 1 eine zweite Temperierleitung 17 aufweist, welche separat von der Temperierleitung 13, separat von den Speicherzellen 2a-d und separat von den Wandungsbereichen 5 und 11 ausgebildet ist. Die Temperierleitung 17 ist von einem beziehungsweise dem Temperierfluid durchströmbar. Mit anderen Worten kann beispielsweise ein zweiter Strom oder eine zweite Strömung des Temperierfluids durch die Temperierleitung 17 hindurchströmen. Die jeweilige Temperierleitung 13 beziehungsweise 17 ist vorzugsweise eigenstabil beziehungsweise formstabil. Alternativ oder zusätzlich ist die jeweilige Temperierleitung 13 beziehungsweise 17 außer dem insbesondere metallischen Werkstoff gebildet. Die Temperierleitung 17 weist wenigstens zwei zweite Leitungsstränge 18 auf, welche insbesondere bezogen auf eine Projektion der Temperierleitung 17 in die durch die erste Richtung und die zweite Richtung aufgespannte Ebene mäanderförmig verlaufen. Der jeweilige Leitungsstrang 18 weist wenigstens eine vorliegend mehrere, zweite Mäandergruppen 19. Die jeweilige, zweite Mäandergruppe 19 weist wenigstens einen zweiten Mäander 20 auf. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die jeweilige, zweite Mäandergruppe 19 wenigstens oder genau zwei zweite Mäander 20 auf, sodass die Temperierleitung 17 die Mäandergruppen 19 und somit die Mäander 20 aufweist. Somit sind die zweiten Mäander 20 von dem Temperierfluid beziehungsweise von dem zweiten Strom des Temperierfluids durchströmbar. Vorzugsweise ist die Temperierleitung 17 einstückig ausgebildet. Besonders gut aus 1 und 2 ist erkennbar, dass in die jeweilige, zweite Aufnahme 7 eine jeweilige der zweiten Mäandergruppen 19 und somit die jeweiligen, zweiten Mäander 20 der jeweiligen, zweiten Mäandergruppe 19 entlang einer zweiten Steckrichtung eingesteckt sind, welche durch einen Pfeil 21a veranschaulicht ist. Es ist erkennbar, dass die zweite Steckrichtung der zweiten Öffnungsrichtung entgegengesetzt ist. Insgesamt ist erkennbar, dass die erste Öffnungsrichtung der zweiten Öffnungsrichtung entgegengesetzt ist beziehungsweise umgekehrt, und die erste Steckrichtung ist der zweiten Steckrichtung entgegengesetzt beziehungsweise umgekehrt. Mit anderen Worten, die jeweilige, zweite Mäandergruppe 19 und somit die jeweiligen, zweiten Mäander 20 der jeweiligen, zweiten Mäandergruppe 19 sind entlang der beziehungsweise in die der zweiten Öffnungsrichtung entgegengesetzten beziehungsweise entgegengesetzte, zweiten beziehungsweise zweite Steckrichtung zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in eine jeweilige der zweiten Aufnahme 7 eingesteckt. Hierdurch kann eine besonders effektive und effiziente, seitliche Temperierung der jeweiligen Speicherzelle 2a-d realisiert werden, da die jeweilige Speicherzelle 2a-d zumindest auf ihren zwei Seiten S1 und S2 über die Mäander 16 und 20 mittels des die Mäander 16 und 20 durchströmenden Temperierfluids temperiert werden können. Diese besonders effektive und effiziente, seitliche Kühlung ist auch eine zellenweise Kühlung, da zumindest bezogen auf die Speicherzellen 2a-d jede der Speicherzellen 2a-d auf ihren zumindest zwei Seiten S1 und S2 mittels der Mäander 16 und 20 temperiert wird. Diese effektive und effiziente, seitliche und zellenweise Temperierung der jeweiligen Speicherzelle 2a-d ist auf besonders einfache und somit kostengünstige Weise realisierbar, da die Mäander 16 und 20 auf besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Weise in die jeweiligen Aufnahmen 3 und 7 eingesteckt werden.
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Besonders gut aus 3 ist erkennbar, dass die jeweilige Speicherzelle 2a-d außenumfangsseitig prismatisch ausgebildet ist. Hierdurch können die Speicherzellen 2a-d besonders vorteilhaft, insbesondere besonders bauraumgünstig, angeordnet werden, sodass eine außenumfangsseitig besonders kompakte, mit dem Bauraum sparende Bauweise des Energiespeichers 1 beziehungsweise eines durch die Speicherzellen 2a-d gebildeten Batteriepacks realisiert werden kann. Besonders gut aus 5 ist erkennbar, dass die jeweilige Speicherzelle 2a-d ein jeweiliges Zellgehäuse 22 aufweist. Das jeweilige Zellgehäuse 22 bildet beziehungsweise begrenzt einen jeweiligen Aufnahmeraum, insbesondere direkt, der jeweiligen Speicherzelle 2a-d. Vorzugsweise weist die jeweilige Speicherzelle 2a-d wenigstens oder genau zwei Elektroden und vorzugsweise auch einen Elektrolyten auf, welcher beispielsweise die Elektroden der jeweiligen Speicherzelle 2a-d, insbesondere direkt, berührt.
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Die jeweilige, erste Aufnahme 3 ist in eine senkrecht zur ersten Richtung (Doppelpfeil 4) und senkrecht zur ersten Öffnungsrichtung (Pfeil 6) verlaufende, in 5 durch einen Pfeil 23 veranschaulichte erste Begrenzungsrichtung direkt durch eine jeweilige, erste Wandung 24 des jeweiligen Zellgehäuses 22 begrenzt. Die jeweilige, zweite Aufnahme 7 ist in eine senkrecht zur zweiten Richtung (Doppelpfeil 10) und senkrecht zur zweiten Öffnungsrichtung (Pfeil 12) verlaufende, durch einen Pfeil 25 veranschaulichte, zweite Begrenzungsrichtung direkt durch eine jeweilige, zweite Wandung 26 des jeweiligen Zellgehäuses 22 direkt begrenzt. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Wandungen 24, 26 einstückig miteinander ausgebildet sind. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Wandungsbereiche 5 einstückig miteinander ausgebildet sind und/oder die Wandungsbereiche 11 können wann einstückig miteinander ausgebildet sein. Insbesondere sind die Wandungsbereiche 5 einstückig miteinander und einstückig mit den Wandungsbereichen 11 ausgebildet. Ferner ist es denkbar, dass die Wandungsbereiche 5 einstückig mit der Wandung 24 ausgebildet sind. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass die Wandungsbereiche 11 einstückig mit der Wandung 26 ausgebildet sind. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Wandungsbereiche 5 einstückig miteinander, einstückig mit den Wandungsbereichen 11, einstückig mit der Wandung 24 und einstückig mit der Wandung 26 ausgebildet sind. Es ist jedoch denkbar, dass die Wandungsbereiche 5 und 11 durch einen separat von dem Zellgehäuse 22 ausgebildeten und mit dem Zellgehäuse 22 verbundenen Grundkörper gebildet sind, sodass es denkbar ist, dass der Grundkörper einstückig ausgebildet ist, mithin ist es denkbar, dass die Wandungsbereiche 5 einstückig miteinander und einstückig mit den Wandungsbereichen 11 ausgebildet sind. Der vorzugsweise einstückig ausgebildete und die Wandungsbereiche 5 und 11 bildende Grundkörper ist separat von dem Zellgehäuse 22 ausgebildet und mit dem Zellgehäuse 22, insbesondere direkt, verbunden, wobei der Grundkörper, beispielsweise, insbesondere direkt, mit dem Zellgehäuse 22 stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt und/oder verschweißt, sein kann.
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Aus 3 ist erkennbar, dass vorzugsweise der jeweilige, erste Mäander 16 die jeweilige erste Wandung 24 direkt berührt. Alternativ oder zusätzlich ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der jeweilige zweite Mäander 20 direkt die jeweilige zweite Wandung 26 berührt. Dadurch kann über die Mäander 16 und 20 ein besonders vorteilhafter Wärmeaustausch zwischen dem die Mäander 16 und 20 durchströmenden Temperierfluid und dem Zellgehäuse 22 erfolgen. In jeweiligen Zwischenräumen kann ein Material angeordnet sein, wobei der jeweilige Zwischenraum beispielsweise teilweise durch den jeweiligen Mäander 16 beziehungsweise 20 und teilweise durch die jeweilige Wandung 24 beziehungsweise 26 und/oder teilweise durch den jeweiligen Mäander 16 beziehungsweise 20 und teilweise durch den jeweiligen Wandungsbereich 5 beziehungsweise 11 begrenzt sein kann. Insbesondere kann es sich bei dem Material um eine Vergussmasse handeln, welche beispielsweise in flüssigem Zustand der Vergussmasse in den jeweiligen Zwischenraum eingebracht, insbesondere eingefüllt, wird und daraufhin aushärtet und in der Folge einen insbesondere eigensteifen beziehungsweise formstabilen Festkörper bildet. Insbesondere ist das Material, insbesondere die Vergussmasse, ein Kunststoff. Beispielsweise kann die Vergussmasse ein Klebstoff sein oder als Klebstoff fungieren, mittels welchem beispielsweise der jeweilige Mäander 16 beziehungsweise 20 mit der jeweiligen Wandung 24 beziehungsweise 26 und/oder mit dem jeweiligen Wandungsbereich 5 beziehungsweise 11 verklebt sein kann. Mit anderen Worten kann das Material in der jeweiligen Aufnahme 3 beziehungsweise 7 angeordnet sein, wobei das Material beispielsweise den jeweiligen Mäander 16 beziehungsweise 20 und/oder die jeweilige Wandung 24 beziehungsweise 26 und/oder den jeweiligen Wandungsbereich 5 beziehungsweise 11, insbesondere direkt, berühren kann. Das Material kann für einen großflächigen und somit vorteilhaften Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und dem Zellgehäuse 22 sorgen. Außerdem können mittels des Materials die Speicherzellen 2a-d besonders vorteilhaft fixiert beziehungsweise aneinandergehalten werden.
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Wie ferner besonders gut aus 5 erkennbar ist, bilden beispielsweise die Wandungsbereiche 5 jeweilige, erste Oberflächenbereiche 27, und die Wandungsbereiche 11 bilden jeweilige, zweite Oberflächenbereiche 28. Während die Oberflächenbereiche 27 auf der Seite S1 angeordnet sind, sind die Oberflächenbereiche 28 auf der Seite S2 angeordnet. Somit weisen die Oberflächenbereiche 27 in die durch den Pfeil 8 veranschaulichte Richtung, und die Oberflächenbereiche 28 weisen in die durch den Pfeil 9 veranschaulichte Richtung. Insbesondere verlaufen die Oberflächenbereiche 27 in einer Ebene, welche durch die erste Richtung (Doppelpfeil 4) und durch die erste Öffnungsrichtung (Pfeil 6) aufgespannt ist. Beispielsweise verlaufen die Oberflächenbereiche 28 in einer Ebene, welche durch die zweite Richtung (Doppelpfeil 10) und durch die erste Öffnungsrichtung (Pfeil 12) aufgespannt ist. Aus 3 ist erkennbar, dass beispielsweise die Oberflächenbereiche 27 auf der Seite S1 der Speicherzelle 2a den Oberflächenbereichen 27 auf der Seite S1 der Speicherzelle 2d zugewandt sind beziehungsweise umgekehrt. Die Oberflächenbereiche 27 auf der Seite S1 der Speicherzelle 2b sind den Oberflächenbereichen 27 auf der Seite S1 der Speicherzelle 2c zugewandt beziehungsweise umgekehrt. Die Oberflächenbereiche 28 auf der zweiten Seite S2 der Speicherzelle 2a sind den Oberflächenbereichen 28 auf der Seite S2 der Speicherzelle 2b zugewandt, und die Oberflächenbereiche 28 auf der Seite S2 der Speicherzelle 2d sind den Oberflächenbereichen 28 auf der Seite S2 der Speicherzelle 2c zugewandt beziehungsweise umgekehrt. Mit anderen Worten ist die Seite S1 der Speicherzelle 2a der Seite S1 der Speicherzelle 2d zugewandt, die Seite S1 der Speicherzelle 2b ist der Seite S1 der Speicherzelle 2c zugewandt, die Seite S2 der Speicherzelle 2a ist der Seite S2 der Speicherzelle 2b zugewandt, und die Seite S2 der Speicherzelle 2d ist der Seite S2 der Speicherzelle 2c zugewandt. Dies bedeutet auch, dass die Aufnahmen 3 der Speicherzellen 2a,d einander zugewandt sind, und die Aufnahmen 3 der Speicherzellen 2b,c sind einander zugewandt. Die Aufnahmen 7 der Speicherzellen 2a,b sind einander zugewandt, und die Aufnahmen 7 der Speicherzellen 2d,c sind einander zugewandt. Somit bilden die jeweiligen, einander zugewandten Aufnahmen 3 eine jeweilige, erste Gesamtaufnahme, in welcher die jeweilige Mäandergruppe 15 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, aufgenommen ist. Dementsprechend bilden die jeweiligen, einander zugewandten Aufnahmen 7 eine jeweilige zweite Gesamtaufnahme, in welcher die jeweilige, zweite Mäandergruppe 19 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, aufgenommen ist.
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Es ist denkbar, dass die direkt einander zugewandten Oberflächenbereiche 27, beispielsweise der Speicherzellen 2a,d beziehungsweise der Speicherzellen 2b,c, direkt aneinander anliegen, sodass es dementsprechend denkbar ist, dass die einander direkt zugewandten Oberflächenbereiche 28 vorliegend beispielsweise der Speicherzellen 2a,b beziehungsweise Speicherzellen 2b,c, direkt aneinander anliegen.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch gezeigt, wenn die einander zugewandten Oberflächenbereiche 27 direkt stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere direkt miteinander verklebt, sind, wobei es alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein kann, dass die einander zugewandten Oberflächenbereiche 28 direkt miteinander stoffschlüssig verbunden, insbesondere direkt miteinander verklebt, sein können. Bezogen auf das das in 1 bis 5 gezeigte Ausführungsbeispiel bedeutet dies beispielsweise, dass die Oberflächenbereiche 27 der Speicherzelle 2a mit den Oberflächenbereichen 27 der Speicherzelle 2d direkt stoffschlüssig verbunden sind, und die Oberflächenbereiche 27 der Speicherzelle 2b sind direkt stoffschlüssig mit den Oberflächenbereichen 27 der Speicherzelle 2c verbunden. Die Oberflächenbereiche 28 der Speicherzelle 2a sind direkt stoffschlüssig mit den Oberflächenbereichen 28 der Speicherzelle 2b verbunden, und die Oberflächenbereiche 28 der Speicherzelle 2d sind direkt stoffschlüssig mit den Oberflächenbereichen 28 der Speicherzelle 2c verbunden. Hierdurch sind die Speicherzellen 2a-d bauraumgünstig und fest miteinander verbunden, sodass eine besonders hohe Stabilität des Batteriepacks geschaffen werden kann. Außerdem kann eine außenumfangsseitig besonders kompakte Bauweise des Batteriepacks realisiert werden. Insbesondere ist beispielsweise aus 5 erkennbar, dass die Wandung 24 gegenüber den Oberflächenbereichen 27 und die Wandung 26 gegenüber den Oberflächenbereichen 28 zurückversetzt ist, sodass die einander direkt zugewandten Oberflächenbereiche 27 beziehungsweise 28 direkt aneinander anliegen beziehungsweise direkt stoffschlüssig miteinander verbunden sein können, während die Mäander 16 und 20 in den Gesamtaufnahmen angeordnet sind. Somit sind die Mäander 16 entlang der durch den Doppelpfeil 10 veranschaulichten, zweiten Richtung zwischen den einander zugewandten Wandungen 24 angeordnet, und die Mäander 20 sind entlang der durch den Doppelpfeil 4 veranschaulichten, ersten Richtung zwischen den einander zugewandten Wandungen 26 angeordnet.
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4 zeigt den Energiespeicher 1 in einer schematischen und geschnittenen Unteransicht, wobei in 4 die Temperierleitungen 13 und 17 nicht gezeigt sind. Um eine besonders effektive und effiziente Temperierung zu realisieren, ist die jeweilige, erste Aufnahme 3 in eine senkrecht zur ersten Richtung (Doppelpfeil 4) verlaufende und der ersten Öffnungsrichtung (Pfeil 6) entgegengesetzte, in 5 durch einen Pfeil 29 veranschaulichte, erste Schließrichtung durch einen jeweiligen, dritten Wandungsbereich 30, insbesondere vollständig, begrenzt. Der Wandungsbereich 30 ist vorzugsweise einstückig mit dem Zellgehäuse 22 und/oder mit der Wandung 24 und/oder mit den Wandungsbereichen 5 ausgebildet. Die jeweilige, zweite Aufnahme 7 ist in eine senkrecht zur zweiten Richtung (Doppelpfeil 10) verlaufende, der zweiten Öffnungsrichtung (Pfeil 12) entgegengesetzte, und in 5 durch einen Pfeil 31 veranschaulichte, zweite Schließrichtung durch einen jeweiligen, vierten Wandungsbereich 32, insbesondere vollständig, begrenzt beziehungsweise geschlossen. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Wandungsbereich 32 einstückig mit der Wandung 26 und/oder einstückig mit dem Zellgehäuse 22 und/oder einstückig mit den Wandungsbereichen 11 ausgebildet ist. Somit ist es denkbar, dass der Wandungsbereich 30 und/oder 32 durch den zuvor genannten, vorzugsweise einstückig ausgebildeten Grundkörper gebildet sein kann. Da die jeweilige Aufnahme 3 beziehungsweise 7 in die jeweilige Schließrichtung begrenzt beziehungsweise geschlossen ist, ist die jeweilige Aufnahme 3 beziehungsweise 7 eine Tasche.
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1 bis 5 zeigen die erste Ausführungsform des Energiespeichers 1. Bei der ersten Ausführungsform ist die jeweilige Aufnahme 3 beziehungsweise 7 an sich zur jeweils gegenüberliegenden Aufnahme 3 beziehungsweise 7 hin offen.
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6 bis 8 zeigen einen zweite Ausführungsform des Energiespeichers 1. Bei der zweiten Ausführungsform ist die jeweilige Aufnahme 3 beziehungsweise 7 in die jeweilige, durch den Pfeil 8 beziehungsweise 9 veranschaulichte Richtung, insbesondere vollständig, begrenzt, und zwar durch eine jeweilige, besonders gut aus 8 erkennbare, dritte beziehungsweise vierte Wandung 33 beziehungsweise 34. Die Wandung 33 ist entlang der durch den Pfeil 8 veranschaulichten Richtung von der Wandung 24 beabstandet, und die Wandung 34 ist entlang der durch den Pfeil 9 veranschaulichten Richtung von der Wandung 26 beabstandet, sodass dem vollständig hergestellten Zustand des Energiespeichers 1 gemäß der zweiten Ausführungsform die jeweilige erste Mäandergruppe 15 zwischen den Wandungen 24 und 33 und die jeweilige, zweite Mäandergruppe 19 zwischen den Wandungen 26 und 34 angeordnet und dabei in die jeweilige Tasche eingesteckt ist. Aus 7 ist erkennbar, dass beispielsweise die Seiten S1 der Speicherzellen 2a,d in dieselbe Richtung weisen, sodass die Seite S1 der Speicherzelle 2d von der Seite S1 der Speicherzelle 2a abgewandt ist, und sodass die Seite S1 der Speicherzelle 2c von der Seite S1 der Speicherzelle 2b abgewandt ist. Auch die Seiten S2 der Speicherzellen 2a-d weisen in dieselbe Richtung, sodass die Seite S2 der Speicherzelle 2a der Seite S2 der Speicherzelle 2b abgewandt ist, und sodass die Seite S2 der Speicherzelle 2d der Seite S2 der Speicherzelle 2c abgewandt ist.
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Die Wandung 33 beziehungsweise 34 ist somit beispielsweise eine dünne Trennwand, welche seine Platte oder seine Platte mit Aussparung ausgebildet und gegebenenfalls an dem Zellgehäuse 22 befestigt, insbesondere an das Zellgehäuse 22 angeklebt, sein kann und/oder zwischen zwei der Speicherzellen 2a-d angeordnet ist, um beispielsweise durch die Speicherzellen 2a-d gebildete Speicherzellenreihen zu trennen. Besonders gut aus 7 ist erkennbar, dass die Speicherzellen 2a-d gleich, das heißt identisch beziehungsweise baugleich ausgebildet sind. Der jeweiligen Seite S1 einer jeweiligen der Speicherzellen 2a-d ist eine jeweilige, dritte Seite einer jeweils anderen der Speicherzellen 2a-d zugewandt, und beispielsweise der jeweiligen Seite S2 einer jeweiligen der Speicherzellen 2a-d ist eine jeweilige vierte Seite einer jeweils anderen der Speicherzellen 2a-d zugewandt. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass die Oberflächenbereiche 27 direkt an der jeweiligen dritten Seite anliegen oder direkt mit der dritten Seite stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt, sind. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass die jeweiligen Oberflächenbereiche 28 direkt an der jeweiligen vierten Seite anliegen oder direkt mit der jeweiligen vierten Seite, insbesondere stoffschlüssig, verbunden, insbesondere direkt verklebt, sind. Hierdurch kann eine zellindividuelle, effektive und effiziente Temperierung auf einfache und kostengünstige Weise geschaffen werden. Bei dem Energiespeicher 1 kann ein vorteilhafter Kontakt zwischen dem jeweiligen Zellgehäuse 22 beziehungsweise der jeweiligen Speicherzelle 2a-d und der jeweiligen Temperierleitung 13 beziehungsweise 17 sichergestellt werden, weil die Gesamtaufnahmen in vollständig hergestelltem Zustand des Energiespeichers 1 ein vorteilhaftes, definiertes Maß aufweisen. Außerdem können sich die Speicherzellen 2a-d gegenseitig über ihre nicht ausgesparten Bereiche insbesondere in Form der Oberflächenbereiche 27 und 28 abstützen. Außerdem ist es - wie zuvor beschrieben - möglich, die Speicherzellen 2a-d zusammenzukleben und dadurch ein oder mehrere Batteriepacks zu bilden, was im Gegensatz zur Verwendung von Wannen Zeit, Teile und Gewicht einsparen kann. Die Zellgehäuse 22 sind außerdem gleichzeitig Strukturelemente, welche zu einer vorteilhaften Festigkeit beziehungsweise Stabilität des Energiespeichers 1 beitragen. Dabei können die Teileanzahl und somit die Kosten, das Gewicht und der Bauraumbedarf des Energiespeichers 1 besonders gering gehalten werden.
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Das zuvor genannte Material ist beispielsweise in die jeweilige Aufnahme 3 beziehungsweise 7 beziehungsweise in die jeweilige Gesamtaufnahme eingespritzt und/oder eingegossen und, insbesondere derart, dass beispielsweise die jeweiligen Mäander 16 und 20 mit dem Material umgossen und/oder von dem Material angespritzt sind. Die Temperierleitungen 13 und 17 können insbesondere so gestaltet werden, dass eine besonders große Kontaktfläche zwischen den Temperierleitungen 13 und 17 und den Speicherzellen 2a-d entsteht beziehungsweise dass Wärme über eine besonders große Fläche zwischen dem Temperierfluid und den Speicherzellen 2a-d über die Temperierleitungen 13 und 17 ausgetauscht werden kann.
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Insgesamt ist aus den Figuren erkennbar, dass die Aufnahmen 3 und 7 seitliche Aussparungen sind, welche paarweise wechselnd auf den Seiten S1 und S2 angeordnet sind. Dadurch kann mittels der Temperierleitungen 13 und 17 ein Kühlnetz aufgebaut werden, insbesondere in zwei Hauptrichtungen, von denen eine längs und die andere quer verläuft. Diese Hauptrichtungen beziehungsweise das Kühlnetz, mithin die Temperierleitungen 13 und 17 kreuzen sich gegenseitig nicht, wodurch das Kühlnetz besonders einfach aufgebaut werden kann, mithin wodurch die Temperierleitungen 13 und 17 einfach montiert und demontiert werden können. Gleichzeitig ist dabei möglich, die Speicherzellen 2a-d einzeln und seitlich zu kühlen.
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Ferner ist es möglich, die Temperierleitungen 13 und 17 so zu verlegen, dass sie eine Kontaktierungsebene nicht überragen. Unter der Kontaktierungsebene ist insbesondere folgendes zu verstehen: Die jeweilige Speicherzelle 2a-d weist beispielsweise wenigstens oder genau zwei auch als Terminals bezeichnete Anschlüsse auf, wobei ein erster der Anschlüsse beispielsweise einen elektrischen Plus-Pol und der zweite Anschluss einen elektrischen Minus-Pol bildet. Der Plus-Pol wird auch als Kathode bezeichnet, und der Minus-Pol wird auch als Anode bezeichnet. In der Kontaktierungsebene sind die Terminals beispielsweise elektrisch mit einem Zellkontaktierungssystem kontaktiert beziehungsweise verbunden, wobei das Zellkontaktierungssystem (ZKS) separat von den Speicherzellen 2a-d ausgebildet ist. Über das Zellkontaktierungssystem können die Speicherzellen 2a-d elektrisch miteinander verbunden sein. Da die Temperierleitungen 13 und 17 die Kontaktierungsebene nicht überragen, können die auch als Batteriezellen bezeichneten oder als Batteriezellen ausgebildeten Speicherzellen 2a-d beispielsweise auf dem Zellkontaktierungssystem und/oder auf einem Speichergehäuse des Energiespeichers 1, insbesondere direkt, aufliegen, ohne dass die Temperierleitungen 13 und 17 extra geschützt werden müssen, weil letztere schon durch die Speicherzellen 2a-d geschützt sind. Insbesondere dadurch, dass die Temperierleitungen 13 und 17 jede einzelne Speicherzelle 2a-d temperieren kann, insbesondere sowohl auf Seiten der An oder als auch auf Seiten der Kathode, wobei die An oder in die Kathode auf derselben Seite oder auf voneinander abgewandten Seiten angeordnet sein können, eignen sich die Temperierleitungen 13 und 17 auch als Halter oder Führungen zum Führen von Leitungen oder auch als Elektrokabel bezeichneten Kabel, welche beispielsweise mit den Terminals elektrisch verbunden sind, wodurch die Speicherzellen 2a-d beispielsweise in Serie oder parallel geschaltet sind.
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Insbesondere durch entsprechende und vorteilhafte elektrische Isolierung kann ferner denkbar sein, die Temperierleitungen 13 und 17 als Elektrokabel, mithin als elektrische Leiter zu verwenden, insbesondere derart, dass die Temperierleitungen 13 und 17 mit den Terminals der Speicherzellen 2a-d und über diese mit den Elektroden der Speicherzellen 2a-d elektrisch kontaktiert beziehungsweise verbunden sind, sodass es insbesondere denkbar ist, dass die Speicherzellen 2a-d über die Temperierleitungen 13 und 17 elektrisch miteinander verbunden und dabei beispielsweise seriell oder parallel geschaltet sind. Ein weiterer Vorteil des Energiespeichers ist, dass die einzelnen Bauteile des Energiespeichers 1 einfach voneinander getrennt und entsorgt oder aber wiederverwertet werden können, sodass ein besonders vorteilhaftes Recycling des Energiespeichers 1 darstellbar ist. Aus 1 ist erkennbar, dass die jeweilige Speicherzelle 2a-d eine jeweilige dritte Seite S3 aufweisen kann, welche von der jeweiligen zweiten Seite S2 beziehungsweise von der jeweiligen ersten Seite S1 abgewandt ist. Dabei kann die Seite S3 wie die Seite S1 beziehungsweise S2 ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Energiespeicher
- 2a-d
- Speicherzelle
- 3
- Aufnahme
- 4
- Doppelpfeil
- 5
- erster Wandungsbereich
- 6
- Pfeil
- 7
- zweite Aufnahme
- 8
- Pfeil
- 9
- Pfeil
- 10
- Doppelpfeil
- 11
- zweiter Wandungsbereich
- 12
- Pfeil
- 13
- Temperierleitung
- 14
- Leitungsstrang
- 15
- erste Mäandergruppe
- 16
- erster Mäander
- 17
- zweite Temperierleitung
- 18
- Leitungsstrang
- 19
- zweite Mäandergruppe
- 20
- zweiter Mäander
- 21a
- Pfeil
- 21b
- Pfeil
- 22
- Zellgehäuse
- 23
- Pfeil
- 24
- erste Wandung
- 25
- Pfeil
- 26
- zweite Wandung
- 27
- erster Oberflächenbereich
- 28
- zweiter Oberflächenbereich
- 29
- Pfeil
- 30
- dritter Wandungsbereich
- 31
- Pfeil
- 32
- vierter Wandungsbereich
- 33
- dritte Wandung
- 34
- vierte Wandung
- S1
- erste Seite
- S2
- zweite Seite
- S3
- dritte Seite