DE102021107628A1

DE102021107628A1 - Elektrischer Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102021107628A1
Application number: DE102021107628.5A
Authority: DE
Inventors: Attila Farkas
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2022-09-29

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher (1) zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, mit mehreren, zum Speichern der elektrischen Energie ausgebildeten Speicherzellen (2), welche jeweils einen einen ersten elektrischen Pol der jeweiligen Speicherzelle (2) bildendenden, ersten Anschluss (4), und einen einen zweiten elektrischen Pol der jeweiligen Speicherzelle (2) bildendenden, zweiten Anschluss (5) aufweisen, über welche die in der jeweiligen Speicherzelle (2) gespeicherte, elektrische Energie von der jeweiligen Speicherzelle (2) bereitstellbar ist, und mit einer Kontaktierungseinrichtung (6), welche mit den jeweiligen Anschlüssen (4, 5) der jeweiligen Speicherzelle (2) elektrisch verbunden ist, wodurch die Speicherzellen (2) über die Kontaktierungseinrichtung (6) elektrisch miteinander verbunden sind.

Description

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.
Der DE 11 2012 007 185 B4 beziehungsweise der JP 607 9787 B2 ist eine elektrische Speichervorrichtung als bekannt zu entnehmen. Die Speichervorrichtung weist eine Mehrzahl an elektrischen Speicherelementen auf, wobei jedes der Elemente sich in eine vorbestimmte Richtung erstreckt und einen positiven Elektrodenanschluss und einen negativen Elektrodenanschluss an beiden Enden in der vorbestimmten Richtung hat. Des Weiteren offenbart die US 2011/0212356 A1 eine Kühleinrichtung für einen Batteriepack, welcher mehrere Zellen aufweist, die in einer ersten Zellreihe und in einer zweiten Zellreihe angeordnet sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen Energiespeicher zu schaffen, sodass Speicherzellen des Energiespeichers auf besonders vorteilhafte Weise elektrisch miteinander verbunden werden können.
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.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen einfach auch als Speicher bezeichneten, elektrischen Energiespeicher zum, insbesondere elektrochemischen, Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug. Vorzugsweise ist der elektrische Energiespeicher als eine Batterie, insbesondere als eine Sekundärbatterie, ausgebildet, sodass mittels des Energiespeichers die elektrische Energie elektrochemisch zu speichern oder gespeichert ist. Das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug weist in seinem vollständig hergestellten Zustand den elektrischen Energiespeicher auf. Vorzugsweise ist der elektrische Energiespeicher als eine Hochvolt-Komponente ausgebildet, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt ist und ganz vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Dadurch können beispielsweise besonders große elektrische Leistungen zum, insbesondere rein, elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs realisiert werden. Vorzugsweise ist das Kraftfahrzeug als Hybrid- oder Elektrofahrzeug, insbesondere als batterieelektrisches Fahrzeug (BEV), ausgebildet. Somit weist das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand beispielsweise wenigstens eine elektrische Maschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Hierfür wird die elektrische Maschine mit der in dem Energiespeicher gespeicherten, elektrischen Energie versorgt. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine eine Hochvolt-Komponente, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und ganz vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt.
Der Energiespeicher weist mehrere Speicherzellen auf, in beziehungsweise mittels welchen die elektrische Energie, insbesondere elektrochemisch, zu speichern oder gespeichert ist. Die Speicherzellen werden auch als Zellen bezeichnet und sind Einzelzellen, mithin separat voneinander ausgebildete Bauelemente. Insbesondere ist die jeweilige Speicherzelle eine Batteriezelle, mithin eine Sekundärzelle. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die jeweilige Speicherzelle als ein Akkumulator beziehungsweise als eine Akkumulatorzelle ausgebildet ist. Die jeweilige Speicherzelle weist, insbesondere genau, zwei Anschlüsse auf, welche auch als Terminals oder Elektrodenanschlüsse bezeichnet werden. Durch einen ersten der Anschlüsse ist ein erster elektrischer Pol der jeweiligen Speicherzelle gebildet, und durch einen zweiten der Anschlüsse beziehungsweise durch den zweiten Anschluss der jeweiligen Speicherzelle ist ein jeweiliger, zweiter elektrischer Pol der jeweiligen Speicherzelle gebildet. Vorzugsweise weist der erste Pol eine erste, elektrische Polarität auf, wobei der zweite Pol eine von der ersten elektrischen Polarität unterschiedliche, zweite elektrische Polarität aufweist. Beispielsweise ist der erste Pol ein elektrischer PlusPol, wobei der zweite Pol beispielsweise ein elektrischer Minus-Pol sein kann. Der erste Pol beziehungsweise der erste Anschluss wird beispielsweise auch als Kathode bezeichnet, wobei der zweite Pol beziehungsweise zweite Anschluss auch als Anode bezeichnet wird. Über die Anschlüsse kann die jeweilige Speicherzelle die in der jeweiligen Speicherzelle gespeicherte, elektrische Energie bereitstellen. Außerdem kann die jeweilige Speicherzelle über ihre Anschlüsse mit elektrischer Energie versorgt werden, welche somit in der jeweiligen Speicherzelle gespeichert werden kann. Insbesondere beispielsweise dann, wenn die Speicherzelle eine Längserstreckung und somit eine jeweilige Längserstreckungsrichtung aufweist, entlang welcher die jeweilige Längserstreckung der jeweiligen Speicherzelle verläuft, weist die Speicherzelle zwei gegenüberliegende beziehungsweise voneinander abgewandte Stirnseiten auf, welche vorzugsweise in Längserstreckungsrichtung der jeweiligen Speicherzelle voneinander abgewandt sind. Dabei ist es denkbar, dass der erste Anschluss an einer ersten der Stirnseiten und der zweite Anschluss an der zweiten Stirnseite angeordnet ist, oder beide Anschlüsse sind an derselben Stirnseite angeordnet. Besonders vorzugsweise ist die jeweilige Speicherzelle als eine Rundzelle ausgebildet, welche somit außenumfangsseitig zylindrisch ausgebildet sein kann.
Der elektrische Energiespeicher weist außerdem eine insbesondere separat von den Speicherzellen und somit separat von den Anschlüssen ausgebildete Kontaktierungseinrichtung auf, welche mit den jeweiligen Anschlüssen der jeweiligen Speicherzelle elektrisch verbunden, mithin elektrisch kontaktiert ist. Hierdurch sind die Speicherzellen über ihre Anschlüsse und über die Kontaktierungseinrichtung elektrisch miteinander verbunden, beispielsweise derart, dass die Speicherzellen in einer Parallelschaltung oder in einer Reihenschaltung elektrisch miteinander verbunden, mithin parallel oder in Reihe zueinander geschaltet sind.
Um nun die Speicherzellen besonders vorteilhaft, insbesondere besonders einfach, elektrisch miteinander verbinden, das heißt elektrisch verschalten zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kontaktierungseinrichtung ein vorzugsweise einstückig ausgebildetes, erstes Kontaktelement aufweist, welches vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen, insbesondere metallischen, Werkstoff wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium gebildet sein kann. Das erste Kontaktelement weist jeweilige, erste Kontaktierungsbereiche auf. Insbesondere weist das erste Kontaktelement je erstem Anschluss einen ersten Kontaktierungsbereich auf. Die ersten Kontaktierungsbereiche des ersten Kontaktelements sind, insbesondere vollständig beziehungsweise ausschließlich, in einer ersten Ebene direkt mit den ersten Anschlüssen der Speicherzellen elektrisch kontaktiert. Mit anderen Worten, zu dem jeweiligen ersten Anschluss der jeweiligen Speicherzelle gehört ein jeweiliger, erster Kontaktierungsbereich des ersten Kontaktelements, wobei der jeweilige erste Kontaktierungsbereich mit dem jeweiligen, zugehörigen ersten Anschluss in der ersten Ebene direkt elektrisch kontaktiert und somit elektrisch verbunden ist. Vorzugsweise verläuft die erste Ebene senkrecht zur jeweiligen Längserstreckungsrichtung in der jeweiligen Speicherzelle. Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die ersten Kontaktierungsbereiche in der ersten Ebene elektrisch miteinander verbunden sind. Hierunter ist insbesondere Folgendes zu verstehen: Vorzugsweise weist das erste Kontaktelement einen sich insbesondere in der ersten Ebene erstreckenden, ersten Verbindungsbereich auf, welcher mit den ersten Kontaktierungsbereichen, insbesondere direkt, elektrisch verbunden ist. Insbesondere ist der erste Verbindungsbereich des ersten Kontaktelements einstückig mit den ersten Kontaktierungsbereichen des ersten Kontaktelements ausgebildet. Somit sind die ersten Kontaktierungsbereiche über den ersten Verbindungsbereich elektrisch miteinander verbunden. Da sich der erste Verbindungsbereich in der ersten Ebene erstreckt, sind die ersten Kontaktierungsbereiche in der ersten Ebene elektrisch miteinander verbunden. Somit erfolgen sowohl die direkte elektrische Kontaktierung der ersten Kontaktierungsbereiche mit den ersten Anschlüssen als auch die elektrische Verbindung zwischen den ersten Kontaktierungsbereichen über den Verbindungsbereich in der ersten Ebene, sodass eine besonders einfache und somit kostengünstige Geometrie des ersten Kontaktelements gewährleistet werden kann.
Insbesondere können die ersten Anschlüsse der Speicherzellen derart elektrisch miteinander verbunden werden, dass beispielsweise das erste Kontaktelement derart auf die Speicherzellen, insbesondere auf die ersten Anschlüsse, aufgelegt wird oder dass beispielsweise die Speicherzellen derart auf das erste Kontaktelement aufgelegt werden, dass die ersten Anschlüsse in direkten elektrischen Kontakt mit den ersten Kontaktierungsbereichen kommen. Ferner ist es denkbar, dass das erste Kontaktelement ein Flächenelement ist, mithin eine zumindest im Wesentlichen zweidimensionale Erstreckung aufweist, sodass eine besonders einfache und somit kostengünstige Geometrie und Herstellung des ersten Kontaktelements geschaffen werden können.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kontaktierungseinrichtung ein insbesondere separat von dem ersten Kontaktelement ausgebildetes, zweites Kontaktelement aufweist, welches vorzugsweise einstückig ausgebildet ist. Beispielsweise ist das zweite Kontaktelement aus einem elektrisch leitfähigen, insbesondere metallischen, Werkstoff wie beispielsweise Kupfer gebildet. Das zweite Kontaktelement weist jeweilige, zweite Kontaktierungsbereiche auf, die, insbesondere vollständig beziehungsweise ausschließlich, in einer zweiten Ebene direkt mit den zweiten Anschlüssen der Speicherzellen elektrisch kontaktiert und in der zweiten Ebene elektrisch miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass je zweitem Anschluss ein jeweiliger, zugehöriger, zweiter Kontaktierungsbereich des zweiten Kontaktelements vorgesehen ist, wobei der jeweilige zweite Kontaktierungsbereich in der zweiten Ebene direkt mit dem jeweiligen, zugehörigen zweiten Anschluss elektrisch kontaktiert und somit elektrisch verbunden ist. Wie bereits im Hinblick auf das erste Kontaktelement beschrieben, kann bei dem zweiten Kontaktelement analog vorgesehen sein, dass das zweite Kontaktelement einen sich in der zweiten Ebene erstreckenden, zweiten Verbindungsbereich aufweist, welcher elektrisch mit den zweiten Kontaktierungsbereichen des zweiten Kontaktelements verbunden ist. Insbesondere ist es denkbar, dass der zweite Verbindungsbereich einstückig mit den zweiten Kontaktierungsbereichen des zweiten Kontaktelements ausgebildet ist. Somit sind die zweiten Kontaktierungsbereiche des zweiten Kontaktelements über den zweiten Verbindungsbereich des zweiten Kontaktelements elektrisch miteinander verbunden. Da der zweite Verbindungsbereich in der zweiten Ebene verläuft, sind die zweiten Kontaktierungsbereiche in der zweiten Ebene elektrisch miteinander verbunden. Somit erfolgen sowohl die direkte elektrische Kontaktierung der zweiten Kontaktierungsbereiche mit den zweiten Anschlüssen als auch die elektrische Verbindung der zweiten Kontaktierungsbereiche miteinander in der zweiten Ebene. Dadurch können auch eine besonders einfache Geometrie und somit Herstellung des zweiten Kontaktelements realisiert werden. Vorzugsweise ist somit das zweite Kontaktelement ein Flächenelement, welches eine zumindest im Wesentlichen zweidimensionale Erstreckung aufweist.
Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die erste Ebene mit der zweiten Ebene zusammenfällt, oder die zweite Ebene ist von der ersten Ebene beabstandet und verläuft parallel zu der ersten Ebene. Dadurch können die Anschlüsse besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig elektrisch mit der Kontaktierungseinrichtung verbunden werden, indem die Anschlüsse mit den jeweiligen Kontaktelementen elektrisch kontaktiert werden. Insgesamt kann der erfindungsgemäße, elektrische Energiespeicher besonders zeit- und kostengünstig hergestellt beziehungsweise montiert oder aufgebaut werden. Der Erfindung liegen dabei insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde:
Üblicherweise erfolgt eine elektrische Verschaltung der Speicherzellen über ihre Anschlüsse derart, dass je Anschluss eine zugehörige, auch als Kontaktfinger bezeichnete Kontaktfahne vorgesehen ist, die von einem Basisbereich winklig absteht. Die Kontaktfahnen sind über den Basisbereich elektrisch miteinander verbunden. Während sich der Basisbereich in einer Erstreckungsebene erstreckt, sind die Kontaktfahnen in einer Kontaktierungsebene mit den Anschlüssen elektrisch kontaktiert, wobei die Kontaktierungsebene von der Erstreckungsebene beabstandet ist. Die elektrische Kontaktierung der Anschlüsse mit den Kontaktfahnen ist eine aufwendige und somit zeit- und kostengünstige Arbeit, welche nun durch die Erfindung vermieden beziehungsweise stark vereinfacht werden kann. Die Erfindung ermöglicht es dabei auf besonders einfache Weise, die Speicherzellen über ihre Anschlüsse wahlweise in einer Parallelschaltung oder in einer Reihenschaltung elektrisch miteinander zu verbinden. Ferner ist es möglich, die einfach auch als Kontakte bezeichneten Kontaktelemente an sich zumindest im Wesentlichen eben beziehungsweise planar auszugestalten, sodass die Kosten der Kontaktelemente und somit des Energiespeichers insgesamt besonders gering gehalten werden können.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind der jeweilige, erste Anschluss und der jeweilige, zweite Anschluss der jeweiligen Speicherzelle an beziehungsweise auf der gleichen Stirnseite der jeweiligen Speicherzelle angeordnet. Dadurch können die Speicherzellen über ihre Anschlüsse und über die Kontaktierungseinrichtung besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig elektrisch miteinander verbunden werden.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der jeweilige erste Anschluss an der ersten Stirnseite und der jeweilige zweite Anschluss an der zweiten Stirnseite angeordnet sind. Dadurch können die Speicherzellen besonders einfach elektrisch miteinander verbunden werden und beispielsweise derart, dass zum Herstellen des Energiespeichers die Speicherzellen und die Kontaktelemente insbesondere auf folgende Weise aufeinander gestapelt werden: Zunächst werden beispielsweise die Speicherzellen auf das erste Kontaktelement gestapelt, woraufhin das zweite Kontaktelement auf die Speicherzellen gestapelt werden. Dadurch kann ein besonders einfacher und somit kostengünstiger Schichtaufbau des Energiespeichers dargestellt werden.
Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kontaktierungseinrichtung wenigstens ein zumindest einen der jeweiligen Anschlüsse der jeweiligen Speicherzelle, zumindest einen ersten Wandungsbereich eines der Kontaktelemente und zumindest einen zweiten Wandungsbereich des anderen Kontaktelements jeweils direkt berührendes Isolationselement aufweist, mittels welchem die Kontaktelemente elektrisch voneinander isoliert sind. Unter der elektrischen Isolierung beziehungsweise dem Isolationselement ist zu verstehen, dass das Isolationselement ein Nichtleiter ist, dessen elektrische Leitfähigkeit geringer als 10^-8 S*cm^-1 beträgt. Durch die Verwendung des Isolationselements kann ein besonders einfacher und somit kostengünstiger Aufbau des Energiespeichers realisiert werden, und die Speicherzellen können bedarfsgerecht und wahlweise parallel oder in Reihe zueinander verschaltet werden. Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass zu dem jeweiligen Kontaktierungsbereich zumindest eines der Kontaktelemente ein jeweiliger Übertragungsbereich gehört, welcher über einen jeweiligen Übergangsbereich des zumindest einen Kontaktelements elektrisch mit dem jeweiligen, zugehörigen Kontaktierungsbereich verbunden ist. Dem jeweiligen Übertragungsbereich ist eine jeweilige, elektrische Isolationsschicht zugeordnet, die einerseits direkt an dem jeweiligen, zu dem jeweiligen Kontaktierungsbereich gehörenden Anschluss und andererseits direkt an dem jeweiligen, zugeordneten Übertragungsbereich anliegt. Die Kontaktierungsbereiche des zumindest einen Kontaktelements sind über den jeweiligen Übertragungsbereich elektrisch miteinander verbunden. Die vorigen und folgenden Ausführungen zu dem Isolationselement können ohne Weiteres auch auf die Isolationsschicht übertragen werden. Mit anderen Worten ist die Isolationsschicht vorzugsweise ein Nichtleiter, dessen elektrische Leitfähigkeit weniger als 10^-8 S*cm^-1 beträgt. Dabei sind die Kontaktierungsbereiche des zumindest einen Kontaktelements über den jeweiligen Übertragungsbereich elektrisch miteinander verbunden, insbesondere derart, dass der jeweilige Übertragungsbereich einstückig mit den Kontaktierungsbereichen des zumindest einen Kontaktelements ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass der jeweilige Verbindungsbereich einstückig mit dem jeweiligen Kontaktierungsbereich und mit dem jeweiligen Übertragungsbereich ausgebildet ist. Hierdurch kann eine definierte und bedarfsgerechte elektrische Verbindung der Speicherzellen realisiert werden.
In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Übergangsbereich eine geringere Wanddicke als der jeweilige Kontaktierungsbereich und der jeweilige Übertragungsbereich aufweist. Der Übergangsbereich kann somit besonders bedarfsgerecht und gezielt zerstört, beispielsweise geschmolzen oder anderweitig getrennt, werden, um dadurch beispielsweise den jeweiligen Kontaktierungsbereich von dem Übertragungsbereich zu trennen. Dadurch kann diejenige der Speicherzellen von den übrigen Speicherzellen getrennt werden, deren zugehöriger Übergangsbereich zerstört, das heißt geschmolzen oder anderweitig getrennt wird.
In weiterer, besonders vorteilhafter Ausführungsform der Erfindung weist der elektrische Energiespeicher eine auch als Batteriemanagementsystem (BMS) bezeichnete, elektronische Recheneinrichtung auf. Die elektronische Recheneinrichtung (BMS) ist beispielsweise dazu ausgebildet, jeweilige elektrische Spannungen der jeweiligen Speicherzellen zu überwachen. Das Batteriemanagementsystem ist insbesondere dazu ausgebildet, die jeweilige Speicherzelle mit einem solch hohen elektrischen Strom zu laden oder entladen, dass der jeweilige Übergangsbereich versagt, das heißt zerstört, insbesondere geschmolzen, wird, wodurch der jeweilige Kontaktierungsbereich von dem jeweiligen Übertragungsbereich elektrisch zu trennen ist. Dadurch kann gezielt und bedarfsgerecht die jeweilige Speicherzelle von den übrigen Speicherzellen getrennt werden, während die übrigen Speicherzellen über die zugehörigen Kontaktierungsbereiche und den jeweiligen Verbindungsbereich elektrisch miteinander verbunden bleiben. Hierdurch können beispielsweise Kurzschlüsse und/oder anderweitige Effekte gezielt vermieden werden.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der elektrische Energiespeicher wenigstens eine separat von den Speicherzellen und separat von den Kontaktelementen ausgebildete, zusätzlich dazu vorgesehene und von einem Temperierfluid durchströmbare Temperierleitung aufweist. Vorzugsweise ist das Temperierfluid eine Flüssigkeit, welche zumindest teilweise oder ausschließlich Wasser umfasst. Zumindest einer der jeweiligen Anschlüsse der Speicherzellen ist in einer von dem zumindest einen Anschluss wegweisende und hin zu dem zu dem zumindest einen Anschluss gehörenden Kontaktelement weisende und senkrecht zu den Ebenen verlaufende Richtung zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch die Temperierleitung überlappt. Dadurch können die Speicherzellen über ihre beziehungsweise an ihren Anschlüssen effektiv und effizient temperiert, das heißt gekühlt und/oder erwärmt werden. Mit anderen Worten kann ein besonders vorteilhafter Wärmeaustausch zwischen der jeweiligen Speicherzelle und dem Temperierfluid über den jeweiligen Anschluss und die Temperierleitung erfolgen, wodurch die Speicherzellen besonders effektiv und effizient temperiert, das heißt gekühlt und/oder erwärmt werden können. Weist das Temperierfluid beispielsweise eine höhere Temperatur als der jeweilige Anschluss auf, so wird das Temperierfluid als ein Heizmedium genutzt. Über die Temperierleitung kann Wärme von dem Temperierfluid an den jeweiligen Anschluss und somit an die jeweilige Speicherzelle übergehen, wodurch die jeweilige Speicherzelle erwärmt beziehungsweise warmgehalten werden kann. Weist das Temperierfluid beispielsweise eine niedrigere Temperatur als der jeweilige Anschluss auf, so kann über die Temperierleitung Wärme von dem jeweiligen Anschluss an das Temperierfluid übergehen. Dadurch wird die jeweilige Speicherzelle gekühlt, sodass das Temperierfluid als ein Kühlfluid genutzt wird.
Um einen besonders vorteilhaften Wärmeaustausch zwischen dem jeweiligen Anschluss und dem Temperierfluid realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Temperierleitung direkt an einem Isolator anliegt, welcher direkt an dem zu dem zumindest einen Anschluss gehörenden Kontaktelement anliegt, welches mittels des Isolators elektrisch von der Temperierleitung isoliert ist. Somit ist vorzugsweise auch der Isolator ein Nichtleiter, dessen elektrische Leitfähigkeit geringer als 10^-8 S*cm^-1 beträgt. Vorzugsweise kann die Temperierleitung einen ovalen, von dem Temperierfluid durchströmbaren Querschnitt aufweisen.
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.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:

1 eine schematische Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug;
2 ausschnittsweise eine weitere schematische Explosionsansicht des Energiespeichers gemäß der ersten Ausführungsform;
3 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Energiespeichers gemäß der ersten Ausführungsform;
4 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Perspektivansicht des Energiespeichers;
5 ausschnittsweise eine weitere schematische und geschnittene Perspektivansicht des Energiespeichers;
6 ausschnittsweise eine weitere schematische und geschnittene Perspektivansicht des Energiespeichers; und
7 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht des Energiespeichers.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Explosionsansicht eine erste Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers 1 für ein Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den einfach auch als Speicher bezeichneten, elektrischen Energiespeicher aufweist. In dem Energiespeicher 1 beziehungsweise mittels des Energiespeichers 1 kann elektrische Energie beziehungsweise elektrischer Strom, insbesondere elektrochemisch, gespeichert werden, sodass vorzugsweise der elektrische Energiespeicher 1 eine Batterie, insbesondere eine Sekundärbatterie, ist. Insbesondere ist der Energiespeicher 1 eine Hochvolt-Batterie, das heißt ein Hochvolt-Speicher (HV-Speicher), dessen elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und ganz vorzugsweise mehrere 100 Volt beträgt. Der Energiespeicher 1 weist mehrere Speicherzellen 2 auf, welche bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform als Rundzelle und somit außenumfangsseitig zylindrisch ausgebildet sind. In den beziehungsweise mittels der Speicherzellen 2 kann die elektrische Energie, insbesondere elektrochemisch, gespeichert werden, sodass die jeweilige Speicherzelle 2 vorzugsweise als eine Sekundärzelle ausgebildet ist. Es ist erkennbar, dass die Speicherzellen 2 separat voneinander ausgebildete Bauelemente und somit Einzelzellen sind.
Die jeweilige Speicherzelle 2 weist eine jeweilige, in 1 durch einen Doppelpfeil 3 veranschaulichte Längserstreckungsrichtung und somit eine entlang der Längserstreckungsrichtung verlaufende Längserstreckung auf. Dabei weist die jeweilige Speicherzelle 2 eine jeweilige, erste Stirnseite S1 und eine jeweilige, zweite Stirnseite S2 auf, wobei die Stirnseiten S1 und S2 der jeweiligen Speicherzelle 2 in Längserstreckungsrichtung der jeweiligen Speicherzelle 2 voneinander abgewandt und dabei an jeweiligen, insbesondere freien, Enden der jeweiligen Speicherzelle 2 angeordnet sind. Die jeweilige Speicherzelle 2 weist genau zwei Anschlüsse 4 und 5 auf, welche auch als Terminals oder Elektrodenanschlüsse bezeichnet werden. Es ist erkennbar, dass beide Anschlüsse 4 und 5 der jeweiligen Speicherzelle 2 an beziehungsweise auf der gleichen Stirnseite S1 angeordnet sind. Die Anschlüsse 4 und 5 sind Anschlussbereiche, wobei die Speicherzellen 2 über ihre jeweiligen Anschlussbereiche elektrisch miteinander verbunden sind.
Der Energiespeicher 1 weist eine separat von den Speicherzellen 2 und somit separat von den Anschlüssen 4 und 5 ausgebildete Kontaktierungseinrichtung 6 auf, die, insbesondere direkt, mit den Anschlussbereichen elektrisch kontaktiert beziehungsweise verbunden ist, wodurch die Kontaktierungseinrichtung 6 über die Anschlussbereiche elektrisch mit den Speicherzellen 2 verbunden ist. Hierdurch sind die Speicherzellen 2 über die Kontaktierungseinrichtung 6, das heißt mittels der Kontaktierungseinrichtung 6, elektrisch miteinander verbunden. Der Anschluss 4 ist oder bildet beispielsweise einen ersten elektrischen Pol der jeweiligen Speicherzelle 2. Der jeweilige Anschluss 5 ist oder bildet beispielsweise einen zweiten elektrischen Pol der jeweiligen Speicherzelle 2. Der erste elektrische Pol weist eine erste elektrische Polarität auf, und der zweite elektrische Pol weist eine von der ersten elektrischen Polarität unterschiedliche und insbesondere der ersten elektrischen Polarität entgegengesetzte, zweite elektrische Polarität auf. Beispielsweise ist der erste elektrische Pol ein elektrischer Pluspol, sodass der Anschluss 4 beispielsweise auch als Kathodenanschluss oder Kathode bezeichnet wird. Beispielsweise ist der zweite elektrische Pol ein elektrischer Minuspol, sodass der Anschluss 5 beispielsweise auch als Anodenanschluss oder Anode bezeichnet wird. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die Kontaktierungseinrichtung 6 mit den an den jeweiligen Stirnseiten S1 der Speicherzellen 2 angeordneten Anschlüssen 4, insbesondere direkt, elektrisch verbunden, und die Kontaktierungseinrichtung 6 ist mit den an jeweiligen Stirnseiten S1 der Speicherzellen 2 angeordneten Anschlüssen 5, insbesondere direkt, elektrisch verbunden, wodurch die Speicherzellen 2 über die Kontaktierungseinrichtung 6 elektrisch miteinander verbunden sind.
Um nun die Speicherzellen 2 besonders einfach elektrisch miteinander verbinden und somit den Energiespeicher 1 besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig herstellen zu können, weist die Kontaktierungseinrichtung 6 wenigstens ein, vorzugsweise einstückig ausgebildetes, erstes Kontaktelement 7 und wenigstens ein, insbesondere einstückig ausgebildetes, zweites Kontaktelement 8 auf. Aus 1 ist erkennbar, dass beispielsweise mit Z1 bezeichnete, erste der Speicherzellen 2 in einer ersten Zellreihe R1 angeordnet sind und somit die erste Zellreihe R1 bilden. Mit Z2 bezeichnete, zweite der Speicherzellen 2 sind in einer zweiten Zellreihe R2 angeordnet und bilden somit die zweite Zellreihe R3. Die Zellreihen R1 und R2 sind nebeneinander angeordnet. Mit anderen Worten sind die ersten Speicherzellen Z1 entlang einer ersten Geraden hintereinander angeordnet, und die zweiten Speicherzellen Z2 sind entlang einer zweiten Geraden hintereinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnet. Die Geraden verlaufen parallel zueinander und sind voneinander beabstandet. Beispielsweise ist je Zellreihe R1 beziehungsweise R2 wenigstens oder genau ein erstes Kontaktelement 7 der Kontaktierungseinrichtung 6 vorgesehen, und je Zellreihe R1 beziehungsweise R2 ist, insbesondere genau, ein zweites Kontaktelement 8 der Kontaktierungseinrichtung 6 vorgesehen. Mittels des der jeweiligen Zellreihe R1 beziehungsweise R2 zugeordneten, ersten Kontaktelements 7 sind die Anschlüsse 4 der jeweiligen Zellreihe R1 beziehungsweise R2 elektrisch miteinander verbunden Mittels des der jeweiligen Zellreihe R1 beziehungsweise R2 zugeordneten, zweiten Kontaktelements 8 sind die jeweiligen Anschlüsse 5 der jeweiligen Zellreihe R1 beziehungsweise R2 elektrisch miteinander verbunden. Auf diese Weise sind die Speicherzellen Z1 elektrisch miteinander verbunden, und auf diese Weise sind die Speicherzellen Z2 elektrisch miteinander verbunden. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Zellreihen R1 und R2 elektrisch miteinander verbunden sind, insbesondere derart, dass die Zellreihen R1 und R2 in einer Reihenschaltung oder in einer Parallelschaltung elektrisch miteinander verbunden sind. Insbesondere können die Zellreihen an ihren jeweiligen Enden elektrisch miteinander verbunden werden oder sein, insbesondere derart, dass die Zellreihen untereinander in Serie oder parallel zueinander geschaltet sind.
Bei der in 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform sind vier Zellreihen vorgesehen, sodass - wie besonders gut aus 2 erkennbar ist - vier erste Kontaktelemente 7 vorgesehen sind. Dementsprechend sind auch wenigstens vier zweite Kontaktelemente 8 vorgesehen. Vorliegend sind je Zellreihe R1 beziehungsweise R2 wenigstens oder genau zwei zweite Kontaktelemente 8 vorgesehen, sodass beispielsweise acht zweite Kontaktelemente 8 vorgesehen sind. Das jeweilige, zu der jeweiligen Zellreihe R1 beziehungsweise R2 gehörende, erste Kontaktelement 7 bildet mit dem jeweiligen, zu der jeweiligen Zellreihe R1 beziehungsweise R2 gehörenden, zweiten Kontaktelement 8 eine Kontaktelementgruppe oder ein Kontaktelementpaar. In 2 ist der jeweilige erste Anschluss 4 mit einem Pluszeichen bezeichnet, und der jeweilige zweite Anschluss 5 ist mit einem jeweiligen Minuszeichen bezeichnet.
Um nun die Speicherzellen 2 besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig elektrisch miteinander verbinden und somit den Energiespeicher 1 besonders zeit- und kostengünstig herstellen beziehungsweise aufbauen zu können, weist das jeweilige, erste Kontaktelement 7 je Anschluss 4 der jeweiligen Zellreihe R1 einen jeweiligen, ersten Kontaktierungsbereich KB1 auf, wobei die ersten Kontaktierungsbereiche KB1 in einer gedachten, ersten Ebene direkt mit den ersten Anschlüssen 4 der Speicherzellen 2 elektrisch kontaktiert sind. Außerdem sind die ersten Kontaktierungsbereiche KB1 in der ersten Ebene elektrisch miteinander verbunden. Hierzu sind die ersten Kontaktierungsbereiche KB1 des jeweiligen ersten Kontaktelements 7 paarweise über einen jeweiligen, ersten Verbindungsbereich VB1 des jeweiligen ersten Kontaktelements 7 elektrisch miteinander verbunden, derart, dass die ersten Verbindungsbereiche VB1 einstückig mit den ersten Kontaktierungsbereichen KB1 ausgebildet sind. Dabei verlaufen die ersten Verbindungsbereiche VB1 in der ersten Ebene.
Das jeweilige, zweite Kontaktelement 8 weist, insbesondere je Anschluss 5, wenigstens einen jeweiligen, zweiten Kontaktierungsbereich KB2 auf. Die zweiten Kontaktierungsbereiche KB2 sind in einer gedachten, zweiten Ebene direkt mit den zweiten Anschlüssen 5 der Speicherzellen 2 elektrisch kontaktiert. Außerdem sind die zweiten Kontaktierungsbereiche KB2 in der zweiten Ebene elektrisch miteinander verbunden. Hierzu sind beispielsweise die zweiten Kontaktierungsbereiche KB2 des jeweiligen Kontaktelements 8 paarweise über einen jeweiligen, zweiten Verbindungsbereich VB2 elektrisch miteinander verbunden, wobei die zweiten Verbindungsbereiche VB2 in der gedachten, zweiten Ebene verlaufen. Bei der ersten Ausführungsform fällt die erste Ebene mit der zweiten Ebene zusammen, sodass die Kontaktelemente 7 und 8 in derselben Ebene direkt elektrisch mit den Anschlüssen 4 und 5 kontaktiert sind, und die Kontaktierungsbereiche KB1 sind in derselben Ebene elektrisch miteinander verbunden, in der auch die Kontaktierungsbereiche KB2 elektrisch miteinander verbunden sind.
Aus 1 ist erkennbar, dass der Energiespeicher 1 einen separat von der Kontaktierungseinrichtung 6 und separat von den Speicherzellen 2 ausgebildeten und einfach auch als Halter bezeichneten Zellhalter 9 aufweist. Der Zellhalter 9 (Halter) umfasst wenigstens oder genau zwei Halterteile 10 und 11. Vorzugsweise ist das jeweilige Halterteil 10 beziehungsweise 11 einstückig ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist das jeweilige Halterteil 10 beziehungsweise 11 aus einem Kunststoff gebildet. In vollständig hergestelltem Zustand des Energiespeichers 1 sind die Halterteile 10 und 11 zusammengebaut beziehungsweise aneinander angeordnet und miteinander verbunden. Somit sind die Halterteile 10 und 11 vorzugsweise separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Bauelemente. Vorzugsweise sind die Halterteile 10 und 11 miteinander verrastet und dadurch miteinander verbunden. Mit anderen Worten sind die Halterteile 10 und 11 miteinander verrastet und dadurch formschlüssig miteinander verbunden. Die Speicherzellen 2 sind an dem Zellhalter 9 gehalten, wodurch Relativbewegungen zwischen den Speicherzellen 2 zumindest begrenzt, insbesondere unterbunden, sind. Es ist erkennbar, dass mittels des Zellhalters 9 die Speicherzellen 2 in einem Muster gehalten werden.
Der Energiespeicher 1 weist eine erste Temperierleitung 12 auf, welche auf der Stirnseite S1 angeordnet und somit zwischen der jeweiligen Speicherzelle 2 und dem Halterteil 10, insbesondere einem Deckelement 13 des Halterteils 10, angeordnet ist. Die Temperierleitung 12 ist separat von dem Zellhalter 9, separat von den Speicherzellen 2 und separat von der Kontaktierungseinrichtung 6 ausgebildet. Der Energiespeicher 1 weist eine zweite Temperierleitung 14 auf, welche separat von der Temperierleitung 12, separat von den Speicherzellen 2, separat von der Kontaktierungseinrichtung 6 und separat von dem Zellhalter 9 ausgebildet ist. Die Temperierleitung 14 ist auf der jeweiligen, zweiten Stirnseite S2 angeordnet, sodass die Temperierleitung 14 zwischen der jeweiligen Speicherzelle 2 und dem Halterteil 11, insbesondere einem Deckelement 15 des Halterteils 11, angeordnet ist. Die jeweilige Temperierleitung 12 beziehungsweise 14 ist von einem vorzugsweise flüssigen Temperierfluid durchströmbar, sodass über die jeweilige Temperierleitung 12 beziehungsweise 14 die jeweilige Speicherzelle 2 mittels des Temperierfluids temperiert, das heißt gekühlt und/oder erwärmt werden kann.
Die jeweilige Speicherzelle 2, deren Längserstreckungsrichtung senkrecht zu den Ebenen verläuft, ist in eine senkrecht zu den Ebenen verlaufende, parallel zu der jeweiligen Längserstreckungsrichtung verlaufende oder mit der jeweiligen Längserstreckungsrichtung zusammenfallende, von der jeweiligen Speicherzelle wegweisende und hin zu dem Deckelement 15 weisende, erste Richtung zumindest teilweise durch die Temperierleitung 14 überlappt, wobei es denkbar ist, dass die jeweilige Speicherzelle 2 direkt an der Temperierleitung 14 anliegt oder zwischen der jeweiligen Speicherzelle 2 und der Temperierleitung 14 ist ein Isolationselement angeordnet, welches einerseits direkt an der jeweiligen Speicherzelle 2, insbesondere an der jeweiligen, zweiten Stirnseite S2, und andererseits direkt an der Temperierleitung 14 anliegt. Dadurch kann ein besonders vorteilhafter Wärmeaustausch zwischen der jeweiligen Speicherzelle 2 und dem die Temperierleitung 14 durchströmenden Temperierfluid über die Temperierleitung 14 erfolgen, sodass die jeweilige Speicherzelle 2 effektiv und effizient temperiert, das heißt gekühlt und/oder erwärmt werden kann.
Des Weiteren ist es vorgesehen, dass der jeweilige Anschluss 4 und/oder der jeweilige Anschluss 5 der jeweiligen Speicherzelle 2 in eine der ersten Richtung entgegengesetzte, senkrecht zu den Ebenen verlaufende, von der jeweiligen Speicherzelle 2 wegweisende und hin zu dem Deckelement 13 weisende, zweite Richtung zumindest teilweise durch die Temperierleitung 12 überlappt beziehungsweise überdeckt ist. Dadurch kann die jeweilige Speicherzelle 2 über ihren jeweiligen Anschluss 4 beziehungsweise 5 und über die Temperierleitung 12 mittels des die Temperierleitung 12 durchströmenden Temperierfluids besonders effektiv und effizient temperiert werden. Die Temperierleitung 12 erstreckt sich dabei mäanderförmig, insbesondere von Zellreihe zu Zellreihe. Somit weist beispielsweise die Temperierleitung 12 wenigstens einen oder mehrere Mäander 16 auf, der durch jeweilige Mäanderarme 17 und durch einen jeweiligen, auch als Mäanderbiegung bezeichneten Mäanderkopf 18 gebildet ist. Es ist erkennbar, dass das Halterteil 10 insbesondere je Mäanderarm 17 eine korrespondierende Aufnahme 40 aufweist, in welcher der jeweilige Mäanderarm 17 zumindest teilweise aufgenommen ist.
Des Weiteren weist das jeweilige Halterteil 10 beziehungsweise 11 mehrere Säulenteile 19 beziehungsweise 20 auf. Jeweils zwei der Säulenteile 19 und 20 bilden in zusammengebautem beziehungsweise zusammengesetztem Zustand der Halterteile 10 und 11 ein jeweiliges Säulenelement 21. Die jeweilige Temperierleitung 12 beziehungsweise 14 verläuft beispielsweise in einer jeweiligen, ersten Mäanderebene mäanderförmig. Je Halterteil 10 beziehungsweise 11 ist eine weitere Temperierleitung 22 beziehungsweise 23 vorgesehen, wobei die jeweilige Temperierleitung 22 beziehungsweise 23 separat von den Temperierleitungen 12 und 14 ausgebildet und von dem Temperierfluid oder einem weiteren Temperierfluid durchströmbar ist. Die jeweilige Temperierleitung 22 beziehungsweise 23 verläuft in einer jeweiligen, zweiten Mäanderebene mäanderförmig, welche parallel zu der ersten Mäanderebene verläuft. Außerdem weist die jeweilige Temperierleitung 22 beziehungsweise 23 mehrere Leitungsabschnitte 24 auf. Der jeweilige Leitungsabschnitt 24 an sich verläuft mäanderförmig in einer dritten Mäanderebene, welche senkrecht zu der ersten Mäanderebene und senkrecht zu der zweiten Mäanderebene verläuft. Somit weist der jeweilige Leitungsabschnitt 24 jeweilige zweite Mäander 25 auf, welche in der dritten Mäanderebene mäanderförmig verlaufen. Der jeweilige Mäander 25 ist in einem jeweiligen Säulenteil 19 beziehungsweise 20 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, aufgenommen, insbesondere derart, dass der jeweilige Mäander 25, insbesondere entlang der jeweiligen Längserstreckungsrichtung der jeweiligen Speicherzelle 2, in das jeweilige Säulenteil 19 beziehungsweise 20 eingesteckt ist. Während mittels der Temperierleitungen 12 und 14 eine jeweilige, stirnseitige Kühlung der jeweiligen Speicherzelle 2 realisierbar ist, da die jeweilige Speicherzelle 2 an ihren Stirnseiten S1 und S2 mittels der Temperierleitungen 12 und 14 temperiert werden kann, ist mittels der jeweiligen Temperierleitung 22 beziehungsweise 23 eine seitliche Temperierung der jeweiligen Speicherzelle 2 realisierbar. Es ist erkennbar, dass die Säulenelemente 21 die jeweilige Speicherzelle 2 entlang ihrer jeweiligen Umfangsrichtung umgeben, derart, dass die Säulenelemente 21 in Umfangsrichtung der jeweiligen Speicherzelle 2 voneinander beabstandet und aufeinanderfolgend angeordnet sind. Dabei berührt eine jeweilige, außenumfangsseitige Mantelfläche 26 der jeweiligen Speicherzelle 2 die die jeweilige Speicherzelle 2 entlang ihrer Umfangsrichtung umgebenden Säulenelemente 21 direkt. Somit kann ein besonders vorteilhafter Wärmeaustausch zwischen der jeweiligen, außenumfangsseitigen Mantelfläche 26 und dem jeweiligen Säulenelement 21, das heißt dem jeweiligen Säulenteil 19 beziehungsweise 20, erfolgen. Da in dem jeweiligen Säulenteil 19 beziehungsweise 20 der jeweilige Mäander 25 angeordnet ist, kann ein besonders vorteilhafter Wärmeaustausch zwischen den jeweiligen Säulenteilen 19 beziehungsweise 20 und dem jeweiligen Mäander 25 erfolgen, wodurch die jeweilige Speicherzelle 2 über ihre jeweilige, außenumfangsseitige Mantelfläche 26 vorteilhaft temperiert werden kann.
Aus 2 ist erkennbar, dass, insbesondere je Zellreihe, ein Isolationselement 27 vorgesehen sein kann, welches beispielsweise einerseits direkt an jeweiligen Teilbereichen des jeweiligen Anschlusses 5 und andererseits direkt an jeweiligen Teilbereichen des jeweiligen, zweiten Kontaktelements 8 anliegt, wodurch die jeweiligen Teilbereiche des jeweiligen Anschlusses 5 von den jeweiligen Teilbereichen des jeweiligen Kontaktelements 8 elektrisch isoliert sind. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass mittels des jeweiligen Isolationselements 27 die Kontaktelemente 7 und 8 elektrisch voneinander isoliert sind, sodass Kurzschlüsse vermieden sind. Insbesondere ist es denkbar, dass mittels der Isolationselemente 27 die Speicherzellen 2 bedarfsgerecht in einer Reihenschaltung oder in einer Parallelschaltung elektrisch miteinander verbunden sein können.
Besonders gut aus 3 ist erkennbar, dass zwischen der Temperierleitung 12, insbesondere dem jeweiligen Mäanderarm 17, und dem jeweiligen Anschluss 4 ein Isolationselement 28 angeordnet ist, mittels welchem der jeweilige Anschluss 4 von der Temperierleitung 12 elektrisch isoliert beziehungsweise getrennt ist. Das Isolationselement 28 ist somit ein Nichtleiter, mithin ein elektrischer Isolator. Das Isolationselement 28 liegt einerseits direkt an der Temperierleitung 12, insbesondere an dem jeweiligen Mäanderarm 17, und andererseits direkt an dem jeweiligen Anschluss 4 an, sodass ein besonders vorteilhafter Wärmeaustausch zwischen dem jeweiligen Anschluss 4 und dem den jeweiligen Mäanderarm 17 durchströmenden Temperierfluid, insbesondere über die Temperierleitung 12 und das Isolationselement 28, erfolgen kann.
Besonders gut aus 4 ist erkennbar, dass dadurch, dass die Temperierleitung 14 mäanderförmig verläuft, auch die Temperierleitung 14 wenigstens einen Mäander mit jeweiligen Mäanderarmen und einem jeweiligen Mäanderkopf aufweist. Dabei weist das Halterteil 10 eine Aufnahme 29 auf, insbesondere je Mäanderarm der Temperierleitung 14, wobei der jeweilige, in 3 mit 30 bezeichnete Mäanderarm der Temperierleitung 14 zumindest teilweise in der Aufnahme 29 des Halterteils 10 angeordnet ist. Dabei ist es denkbar, dass die Temperierleitung 14, insbesondere ohne zusätzlichen Isolator, galvanisch von der jeweiligen Speicherzelle 2 beziehungsweise dem jeweiligen Anschluss 5 getrennt ist, oder zwischen dem jeweiligen Mäanderarm 30 und der jeweiligen Speicherzelle 2 ist ein Isolator angeordnet, welcher einerseits direkt an der Speicherzelle 2, insbesondere an der Stirnseite S2, und andererseits direkt an dem jeweiligen Mäanderarm 30 (Temperierleitung 14) anliegt. Hierdurch kann eine besonders effektive und effiziente Temperierung der jeweiligen Speicherzelle 2 gewährleistet werden.
Aus 6 ist erkennbar, dass der jeweilige, erste Verbindungsbereich VB1 des jeweiligen Kontaktelements 7 der jeweiligen Zellreihe zwischen den zwei Kontaktelementen 8 der jeweiligen Zellreihe, mithin zwischen zwei gegenüberliegenden Wandungsbereichen W der Kontaktelemente 8 der jeweiligen Zellreihe hindurch verläuft. Des Weiteren ist aus 6 gut erkennbar, dass zu dem jeweiligen, ersten Kontaktierungsbereich KB1 des jeweiligen Kontaktelements 7 ein jeweiliger Übertragungsbereich UB1 über einen jeweiligen Übergangsbereich BB1 des Kontaktelements 7 elektrisch mit dem jeweiligen, zugehörigen Kontaktierungsbereich KB1 verbunden ist, insbesondere derart, dass der Übergangsbereich BB1 einstückig mit dem Kontaktierungsbereich KB1 und einstückig mit dem Übertragungsbereich UB ausgebildet ist. Die Übertragungsbereiche UB1 des jeweiligen Kontaktelements 7 der jeweiligen Zellreihe sind elektrisch miteinander verbunden, und zwar über die Verbindungsbereiche VB1 des jeweiligen Kontaktelements 7 der jeweiligen Zellreihe, insbesondere derart, dass die Übertragungsbereiche UB1 des jeweiligen Kontaktelements 7 der jeweiligen Zellreihe einstückig mit den Verbindungsbereichen VB1 des jeweiligen Kontaktelements 7 der jeweiligen Zellreihe ausgebildet sind.
Aus 4 und 5 ist besonders gut erkennbar, dass, insbesondere je Übertragungsbereich UB1, eine Isolationsschicht 31 vorgesehen ist. Die Isolationsschichten 31 der jeweiligen Zellreihe sind vorzugsweise einstückig miteinander ausgebildet. Insbesondere ist die jeweilige Isolationsschicht 31 durch ein insbesondere als Festkörper ausgebildetes Isolationselement gebildet, welches separat von dem Zellhalter 9 und separat von den Speicherzellen 2 ausgebildet ist.
Wie aus 4 und 5 erkennbar ist, ist dem jeweiligen Übertragungsbereich UB eine jeweilige, elektrisch isolierende, elektrische Isolationsschicht 31 zugeordnet. Die elektrische Isolationsschicht 31 ist ein Isolator beziehungsweise ein Nichtleiter und ist zwischen dem jeweiligen Übertragungsbereich UB1 und den jeweiligen Anschluss 4 angeordnet, der zu dem Kontaktierungsbereich KB1 gehört, mit welchem der jeweilige Übertragungsbereich UB1 über den jeweiligen Übergangsbereich BB1 elektrisch verbunden ist. Die jeweilige, dem jeweiligen Übertragungsbereich UB1 zugeordnete Isolationsschicht 31 liegt einerseits direkt an den jeweils zugeordneten Übertragungsbereich UB1 und andererseits direkt an den jeweiligen Anschluss 4 an, der zu dem jeweiligen Kontaktierungsbereich KB1 gehört beziehungsweise mit dem jeweiligen Kontaktierungsbereich KB1 direkt elektrisch kontaktiert ist, der über den jeweiligen Übergangsbereich BB1 elektrisch mit dem zugehörigen Übertragungsbereich UB1 verbunden ist. Die jeweilige Isolationsschicht 31 ist vorzugsweise durch einen Festkörper gebildet. Insbesondere ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Isolationsschichten 31 der jeweiligen Zellreihe einstückig miteinander ausgebildet, mithin durch ein einstückiges Isolationselement gebildet sind. Es ist erkennbar, dass der jeweilige Anschluss 4 zwar nicht direkt den jeweiligen Übertragungsbereich UB1 kontaktiert, jedoch ist der jeweilige Anschluss 4 über den jeweiligen, zugehörigen Kontaktierungsbereich KB1 und den zugehörigen Übergangsbereich BB1 elektrisch mit dem Übertragungsbereich UB1 verbunden, wodurch die Anschlüsse 4 der jeweiligen Zellreihe elektrisch miteinander verbunden sind. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der jeweilige Übergangsbereich BB1 eine geringere Wanddicke als der jeweils zugehörige Kontaktierungsbereich KB1 und der jeweils zugehörige Übergangsbereich UB1 aufweist.
Der elektrische Energiespeicher 1 weist nun vorzugsweise eine in 1 besonders schematisch dargestellte und auch als Batteriemanagementsystem (BMS) bezeichnete, elektronische Recheneinrichtung 39 auf. Die elektronische Recheneinrichtung 39 ist dazu ausgebildet, die jeweilige Speicherzelle 2 über ihre Anschlüsse 4 und 5 mit einem solch hohen elektrischen Strom zu laden oder zu entladen, dass bei dem Laden beziehungsweise Entladen der jeweilige Übergangsbereich BB1 versagt, insbesondere schmilzt. Hierdurch werden der jeweilige Kontaktierungsbereich KB1 und somit die zugehörige, jeweilige Speicherzelle 2 von dem zugehörigen Übertragungsbereich UB1 und somit von den übrigen Speicherzellen 2 der jeweiligen Zellreihe getrennt, während die übrigen Speicherzellen der jeweiligen Zellreihe elektrisch miteinander verbunden bleiben.
Aus 4 und 5 ist auch erkennbar, dass die Kontaktierungseinrichtung 6 ein vorzugsweise als Festkörper ausgebildetes Isolationselement 32 aufweist, welches vorliegend einstückig mit der jeweiligen Isolationsschicht 31 an der jeweiligen Zellreihe ausgebildet ist. Dies bedeutet insbesondere, dass die jeweilige Isolationsschicht 31 und das jeweilige Isolationselement 32 der jeweiligen Zellreihe durch ein als Festkörper und einstückig ausgebildetes Isolationselement gebildet sind, welches ein Nichtleiter ist. Das Isolationselement 32 liegt einerseits direkt an den Wandungsbereichen W der Kontaktelemente 8 der der jeweiligen Zellreihe und direkt an dem jeweiligen Verbindungsbereich VB1 des Kontaktelements 7 der jeweiligen Zellreihe, mithin an einem durch den jeweiligen Verbindungsbereich VB1 gebildeten, zweiten Wandungsbereich des jeweiligen Kontaktelements 7 der jeweiligen Zellreihe an. Andererseits liegt das jeweilige Isolationselement 32 an einem jeweiligen, weiteren Wandungsbereich des jeweiligen Anschlusses 5 der jeweiligen Speicherzelle 2 der jeweiligen Zellreihe an, sodass der jeweilige Anschluss 5 der jeweiligen Speicherzelle 2 der jeweiligen Zellreihe nicht das jeweilige Kontaktelement 7 der jeweiligen Zellreihe elektrisch kontaktiert.
Außerdem geht aus 4 und 5 besonders gut eine besonders vorteilhafte Befestigung beziehungsweise Halterung der Kontaktelemente 7 und 8 an dem Halterteil 10, mithin an dem Zellhalter 9, hervor. Das jeweilige Kontaktelement 7 beziehungsweise 8 weist jeweilige Durchgangsöffnungen 33 beziehungsweise 34 auf. Das Halterteil 10 weist jeweilige, auch als Stifte bezeichnete Bolzen 35 beziehungsweise 36 auf. Somit sind die Bolzen 35 und 36 vorzugsweise aus dem Kunststoff gebildet, aus welchem das Halterteil 10 gebildet ist. Um nun das jeweilige Kontaktelement 7 beziehungsweise 8 an dem Zellhalter 9 zu befestigen, werden die Kontaktelemente 7 und 8 derart an dem Halterteil 10 angeordnet, dass die Bolzen 35 und 36 durch die korrespondierenden Durchgangsöffnungen 33 und 34 der Kontaktelemente 7 und 8 hindurchgesteckt werden. Daraufhin werden die Bolzen 35 und 36 zumindest teilweise aufgeschmolzen beziehungsweise angeschmolzen und dadurch umgeschmolzen, sodass aus den Bolzen 35 und 36 Wandungsbereiche W2 des Halterteils 10 gebildet werden, derart, dass jeweilige Teilbereiche der Kontaktelemente 7 und 8 zwischen den Wandungsbereichen W2 und dem Deckelement 13 des Halterteils 10 angeordnet sind. Dadurch werden die Kontaktelemente 7 und 8 sozusagen zwischen dem Deckelement 13 und dem jeweiligen Wandungsbereich W2 geklemmt, wodurch die Kontaktelemente 7 und 8 sicher und fest an dem Halterteil 10 befestigt sind. Beispielsweise wird der jeweilige Bolzen 35 beziehungsweise 36 durch Schweißen, insbesondere durch Ultraschallschweißen, umgeschmolzen. Beispielsweise ist das Isolationselement 28 und/oder 32 als eine Isolatorfolie ausgebildet und/oder die Isolationsschicht 31 ist aus einer Isolatorfolie gebildet.
Aus 7 ist besonders gut erkennbar, dass beispielsweise das Deckelement 13 des Halterteils 10, insbesondere je Speicherzelle 2, wenigstens eine Durchgangsöffnung 37 und wenigstens eine zweite Durchgangsöffnung 38 aufweist. Die Durchgangsöffnung 37 kann kreisrund oder aber oval beziehungsweise als Langloch ausgebildet sein. Die Durchgangsöffnung 38 ist beispielsweise bogenförmig ausgebildet. Über die jeweilige Durchgangsöffnung 37 ist das jeweilige Kontaktelement 7, insbesondere der jeweilige Kontaktierungsbereich KB1 des jeweiligen Kontaktelements 7, der jeweiligen Zellreihe mit dem jeweiligen Anschluss 4 der jeweiligen Speicherzelle 2 der jeweiligen Zellreihe, insbesondere direkt, verschweißt und dadurch elektrisch verbunden. Über die jeweilige Durchgangsöffnung 38 ist beispielsweise das jeweilige Kontaktelement 8, insbesondere der jeweilige Kontaktierungsbereich KB2 des jeweiligen Kontaktelements 8, der jeweiligen Zellreihe, insbesondere direkt, mit dem jeweiligen Anschluss 5 der jeweiligen Speicherzelle 2 der jeweiligen Zellreihe verschweißt und dadurch elektrisch verbunden. Über die Durchgangsöffnungen 37 und 38 sind die Kontaktelemente 7 und 8 von einer einzigen, gemeinsamen Seite her zugänglich, um von dieser gemeinsamen Seite aus mit den Anschlüssen 4 und 5 verschweißt und dadurch elektrisch verbunden zu werden. Dadurch kann der Energiespeicher 1 besonders zeit- und kostengünstig hergestellt beziehungsweise aufgebaut werden.
Bezugszeichenliste

1: elektrischer Energiespeicher
2: Speicherzellen
3: Doppelpfeil
4: Anschluss
5: Anschluss
6: Kontaktierungseinrichtung
7: Kontaktelement
8: Kontaktelement
9: Zellhalter
10: Halterteil
11: Halterteil
12: Temperierleitung
13: Deckelement
14: Temperierleitung
15: Deckelement
16: Mäander
17: Mäanderarm
18: Mäanderkopf
19: Säulenteil
20: Säulenteil
21: Säulenelement
22: Temperierleitung
23: Temperierleitung
24: Leitungsabschnitt
25: Mäander
26: außenumfangsseitige Mantelfläche
27: Isolationselement
28: Isolationselement
29: Aufnahme
30: Mäanderarm
31: Isolationsschicht
32: Isolationselement
33: Durchgangsöffnung
34: Durchgangsöffnung
35: Bolzen
36: Bolzen
37: Durchgangsöffnung
38: Durchgangsöffnung
39: elektronische Recheneinrichtung
40: Aufnahme
S1: Stirnseite
S2: Stirnseite
R1: Zellreihe
R2: Zellreihe
Z1: erste Speicherzellen
Z2: zweite Speicherzellen
KB1: Kontaktierungsbereich
KB2: Kontaktierungsbereich
VB1: Verbindungsbereich
VB2: Verbindungsbereich
W: Wandungsbereich
BB1: Übergangsbereich

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

DE 112012007185 B4 [0002]
JP 6079787 B2 [0002]
US 2011/0212356 A1 [0002]

Claims

Elektrischer Energiespeicher (1) zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, mit mehreren, zum Speichern der elektrischen Energie ausgebildeten Speicherzellen (2), welche jeweils einen einen ersten elektrischen Pol der jeweiligen Speicherzelle (2) bildendenden, ersten Anschluss (4), und einen einen zweiten elektrischen Pol der jeweiligen Speicherzelle (2) bildendenden, zweiten Anschluss (5) aufweisen, über welche die in der jeweiligen Speicherzelle (2) gespeicherte, elektrische Energie von der jeweiligen Speicherzelle (2) bereitstellbar ist, und mit einer Kontaktierungseinrichtung (6), welche mit den jeweiligen Anschlüssen (4, 5) der jeweiligen Speicherzelle (2) elektrisch verbunden ist, wodurch die Speicherzellen (2) über die Kontaktierungseinrichtung (6) elektrisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungseinrichtung (6) wenigstens ein erstes Kontaktelement (7) aufweist, welches jeweilige, erste Kontaktierungsbereiche (KB1) aufweist, die in einer ersten Ebene direkt mit den ersten Anschlüssen (4) der Speicherzellen (2) elektrisch kontaktiert und in der ersten Ebene elektrisch miteinander verbunden sind.
Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungseinrichtung (6) wenigstens ein zweites Kontaktelement (8) aufweist, welches jeweilige, zweite Kontaktierungsbereiche (KB2) aufweist, die in einer zweiten Ebene direkt mit den zweiten Anschlüssen (5) der Speicherzellen (2) elektrisch kontaktiert und in der zweiten Ebene elektrisch miteinander verbunden sind, welche mit der ersten Ebene zusammenfällt oder von der ersten Ebene beabstandet ist und parallel zu der ersten Ebene verläuft.
Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige, erste Anschluss (4) und der jeweilige, zweite Anschluss (5) an der gleichen Stirnseite (S1) der jeweiligen Speicherzelle (2) angeordnet sind.
Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige erste Anschluss (4) an einer jeweiligen, ersten Stirnseite (S1) der jeweiligen Speicherzelle (2) und der jeweilige, zweite Anschluss (5) an einer jeweiligen, von der ersten Stirnseite (S1) abgewandten, zweiten Stirnseite (S2) der jeweiligen Speicherzelle (2) angeordnet ist.
Elektrischer Energiespeicher (1) einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungseinrichtung (6) wenigstens ein zumindest einen der jeweiligen Anschlüsse (4, 5) der jeweiligen Speicherzelle (2), zumindest einen ersten Wandungsbereich (VB1, W) eines der Kontaktelemente (7, 8) und zumindest einen zweiten Wandungsbereich (W, VB1) des anderen Kontaktelements (8, 7) jeweils direkt berührendes Isolationselement (32) aufweist, mittels welchem die Kontaktelemente (7, 8) elektrisch voneinander isoliert sind.
Elektrischer Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem jeweiligen Kontaktierungsbereich (KB1) zumindest eines der Kontaktelemente (7, 8) ein jeweiliger Übertragungsbereich (UB1) gehört, welcher über einen jeweiligen Übergangsbereich (BB1) des zumindest einen Kontaktelements (7) elektrisch mit dem jeweiligen, zugehörigen Kontaktierungsbereich (KB1) verbunden ist, wobei dem jeweiligen Übertragungsbereich (UB1) eine jeweilige, elektrische Isolationsschicht (31) zugeordnet ist, die einerseits direkt an dem jeweiligen, zu dem jeweiligen Kontaktierungsbereich (KB1) gehörenden Anschluss (4) und andererseits direkt an dem jeweiligen, zugeordneten Übertragungsbereich (UB1) anliegt, wobei die Kontaktierungsbereiche (KB1) des zumindest einen Kontaktelements (7) über den jeweiligen Übertragungsbereich (BB1) elektrisch miteinander verbunden sind.
Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (BB1) eine geringere Wanddicke als der jeweilige Kontaktierungsbereich (KB1) und der jeweilige Übertragungsbereich (UB1) aufweist.
Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher (1) eine elektronische Recheneinrichtung (39) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die jeweilige Speicherzelle (2) mit einem solch hohen elektrischen Strom zu laden oder entladen, dass der jeweilige Übergangsbereich (BB1) versagt, wodurch der jeweilige Kontaktierungsbereich (KB1) von dem jeweiligen Übertragungsbereich (UB1) elektrisch zu trennen ist.
Elektrischer Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine separat von den Speicherzellen (2) und separat von den Kontaktelementen (7, 8) ausgebildete und von einem Temperierfluid durchströmbare Temperierleitung (12), wobei zumindest einer der jeweiligen Anschlüsse (4, 5) in eine von dem zumindest einen Anschluss (4, 5) wegweisende und hin zu dem zu dem zumindest einen Anschluss (4, 5) gehörenden Kontaktelement (7, 8) weisende und senkrecht zu den Ebenen verlaufende Richtung zumindest teilweise durch die Temperierleitung (12) überlappt ist.
Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem elektrischen Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.