DE102021126802A1 - Elektrisches Speichermodul mit definierter Lasteinleitung - Google Patents

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Abstract

Es wird Speichermodul zur Speicherung von elektrischer Energie beschrieben. Das Speichermodul umfasst eine Mehrzahl von Speicherzellen, wobei die einzelnen Speicherzellen jeweils eine Gehäusewand aufweisen, die sich entlang einer Längsrichtung von einer ersten Stirnfläche bis zu einer gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche der jeweiligen Speicherzelle erstreckt. Die einzelnen Speicherzellen weisen an der ersten Stirnfläche jeweils ein erstes elektrisch leitendes Kontaktelement auf, das entlang der Längsrichtung über die erste Stirnfläche hinaussteht. Die Mehrzahl von Speicherzellen ist derart angeordnet, dass die ersten Stirnflächen der Speicherzellen in einer gemeinsamen ersten Ebene angeordnet sind. Das Speichermodul umfasst ferner ein Zellkontaktiersystem, das an der ersten Ebene angeordnet ist, und das ausgebildet ist, die ersten Kontaktelemente der Speicherzellen elektrisch leitend miteinander zu verbinden. Außerdem umfasst das Speichermodul zumindest ein Blockelement das ausgebildet ist, eine Kraft in Längsrichtung, insbesondere eine auf das Zellkontaktiersystem wirkende Kraft, an dem ersten Kontaktelement von zumindest einer Speicherzelle vorbei auf die Gehäusewand der zumindest einen Speicherzelle zu leiten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektrisches Speichermodul mit einer Mehrzahl von Speicherzellen. Insbesondere betrifft die Erfindung die Erhöhung der mechanischen Belastbarkeit eines elektrischen Speichermoduls.
  • Ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug weist zumindest ein elektrisches Speichermodul mit einer Vielzahl von Speicherzellen, z.B. Rundzellen oder prismatischen Zellen, auf. Die einzelnen Speicherzellen werden dabei über ein Zellkontaktiersystem elektrisch leitend miteinander verbunden, um ein elektrisches Speichermodul mit einer bestimmten Nennspannung und einer bestimmten Nenn-Speicherkapazität bereitzustellen. Ferner können die einzelnen Speicherzellen miteinander verklebt sein, um einen elektrischen Energiespeicher mit einer festen Struktur bereitzustellen.
  • Während des Betriebs eines Fahrzeugs sind die Speicherzellen eines Speichermoduls unterschiedlichen mechanischen Belastungen ausgesetzt, insbesondere bei einem Unfall.
  • Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein elektrisches Speichermodul bereitzustellen, das in besonders effizienter und zuverlässiger Weise vor einer Schädigung aufgrund von äußeren Kräften geschützt ist.
  • Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
  • Gemäß einem Aspekt wird ein Speichermodul zur Speicherung von elektrischer Energie beschrieben. Das Speichermodul kann zur Nutzung in einem Kraftfahrzeug ausgebildet sein, insbesondere um elektrische Energie für den Betrieb eines elektrischen Antriebsmotors des Kraftfahrzeugs zu speichern und bereitzustellen. Das Speichermodul kann z.B. eine Nennspannung von 300V oder mehr aufweisen. Ferner kann das Speichermodul eine Speicherkapazität von 10kW oder mehr aufweisen.
  • Das Speichermodul umfasst eine Mehrzahl von Speicherzellen. In einem bevorzugten Beispiel sind die Speicherzellen jeweils als Rundzellen ausgebildet. Alternativ können die Speicherzellen z.B. als prismatische Zellen oder als Pouchzellen ausgebildet sein.
  • Die einzelnen Speicherzellen weisen jeweils eine Gehäusewand auf, die sich entlang einer Längsrichtung von einer ersten Stirnfläche bis zu einer gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche der jeweiligen Speicherzelle erstreckt. Die Gehäusewand einer Rundzelle kann z.B. der Mantelfläche eines Kreiszylinders entsprechen. Die Gehäusewand weist typischerweise entlang der Längsachse eine relativ hohe Steifigkeit auf. An den Stirnflächen der einzelnen Speicherzellen kann jeweils eine (ggf. kreisförmige) Platte angeordnet sein. Durch die Platten und die Gehäusewand kann somit ein geschlossenes Gehäuse der jeweiligen Speicherzelle gebildet werden.
  • Die Mehrzahl von Speicherzellen des Speichermoduls kann an den Gehäusewänden miteinander verklebt sein, um einen zusammenhängenden Block von Speicherzellen bereitzustellen.
  • Die einzelnen Speicherzellen können an der ersten Stirnfläche jeweils ein erstes elektrisch leitendes Kontaktelement aufweisen, das entlang der Längsrichtung über die erste Stirnfläche hinaussteht. Ein erstes Kontaktelement kann z.B. die Form eines Bolzens oder Stiftes aufweisen, der an der ersten Stirnfläche aus der jeweiligen Speicherzelle heraussteht. Das erste Kontaktelement kann z.B. einem Pluspol der jeweiligen Speicherzelle entsprechen.
  • Ferner können die einzelnen Speicherzellen an der ersten Stirnfläche jeweils ein zweites Kontaktelement aufweisen (mit einer elektrischen Polarität, die entgegengesetzt zu der Polarität des ersten Kontaktelements ist). Das zweite Kontaktelement einer Speicherzelle kann flächig auf der ersten Stirnfläche der jeweiligen Speicherzelle angeordnet sein.
  • Die Mehrzahl von Speicherzellen des Speichermoduls kann derart angeordnet sein, dass die ersten Stirnflächen der Speicherzellen in einer gemeinsamen ersten Ebene angeordnet sind. Die Speicherzellen der Mehrzahl von Speicherzellen können dabei insbesondere gemäß einer Wabenstruktur (nebeneinander) angeordnet sein. Dabei können sich die Gehäusewände von direkt benachbarten Speicherzellen (z.B. paarweise) berühren.
  • Das Speichermodul kann ferner ein Zellkontaktiersystem umfassen, das an der ersten Ebene angeordnet ist, und das ausgebildet ist, die ersten Kontaktelemente der Speicherzellen elektrisch leitend miteinander zu verbinden. Ferner können auch die zweiten Kontaktelemente der Speicherzellen anhand des Zellkontaktiersystems elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Das Zellkontaktiersystem kann entlang der Längsrichtung neben den ersten Stirnflächen der Speicherzellen angeordnet sein. Das Zellkontaktiersystem kann als (planare) Gehäusewand des Gehäuses des Speichermoduls ausgebildet sein, die die erste Ebene bedeckt.
  • Das Zellkontaktiersystem kann eine Trägerplatte aufweisen. Die Trägerplatte kann dabei aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere aus einem Kunststoff, bestehen. Ferner kann das Zellkontaktiersystem ein an der Trägerplatte angeordnetes elektrisch leitendes Leitungselement umfassen, das ausgebildet ist, die ersten Kontaktelemente der Mehrzahl von Speicherzellen elektrisch leitend miteinander zu verbinden. So können die Speicherzellen in effizienter und zuverlässiger Weise elektrisch leitend miteinander verbunden werden (z.B. zumindest teilweise in Serie und/oder zumindest teilweise parallel zueinander).
  • Das Speichermodul umfasst ferner zumindest ein Blockelement das ausgebildet ist, eine Kraft in Längsrichtung, insbesondere eine auf das Zellkontaktiersystem wirkende Kraft, an dem ersten Kontaktelement von zumindest einer Speicherzelle vorbei auf die Gehäusewand der zumindest einen Speicherzelle zu leiten. Das Speichermodul kann somit ein oder mehrere Blockelemente umfassen, die ausgebildet sind, Kräfte in Längsrichtung an den ersten Kontaktelementen der Speicherzellen vorbei direkt auf die Gehäusewände der Speicherzellen zu leiten.
  • Die ein oder mehreren Blockelemente können zu diesem Zweck insbesondere als Abstandshalter ausgebildet sein, die eingerichtet sind, die ersten Kontaktelemente der Mehrzahl von Speicherzellen von einer parallel zu der ersten Ebene angeordneten Wand des Speichermoduls, insbesondere von einer Wand des Zellkontaktiersystems, zu beabstanden, sodass eine auf die Wand des Speichermoduls in Längsrichtung wirkende Kraft an den ersten Kontaktelementen der Mehrzahl von Speicherzellen vorbei auf die Gehäusewände der Mehrzahl von Speicherzellen geleitet wird.
  • Es wird somit ein Speichermodul beschrieben, das ein oder mehrere Blockelemente dazu verwendet, in Längsrichtung wirkende Kräfte in definierter Weise auf die Gehäusewände der Speicherzellen zu leiten. So kann das Speichermodul in effizienter und zuverlässiger Weise vor mechanischen Lasten in Längsrichtung geschützt werden.
  • Die ein oder mehreren Blockelemente sind an der ersten Stirnfläche der Speicherzellen angeordnet. Dabei können die einzelnen Blockelemente jeweils eine Höhe in Längsrichtung aufweisen, die größer als die Höhe der ersten Kontaktelemente der einzelnen Speicherzellen in Längsrichtung ist. So kann in zuverlässiger Weise bewirkt werden, dass in Längsrichtung auf das Zellkontaktiersystem wirkende Kräfte an den ersten Kontaktelemente vorbei auf die Gehäusewände der Speicherzellen geleitet werden.
  • Die Mehrzahl von Speicherzellen sind bevorzugt derart angeordnet, dass sich die Gehäusewände von zumindest zwei direkt benachbarten Speicherzellen an einer Berührstelle berühren. Ein Blockelement kann derart an der Berührstelle angeordnet sein, dass über das Blockelement eine Kraft in Längsrichtung auf die Gehäusewände von den zwei direkt benachbarten Speicherzellen geleitet wird. Ein Blockelement kann somit ausgebildet sein, eine in Längsrichtung wirkende Kraft auf die Gehäusewände von zumindest zwei direkt benachbarten Speicherzellen zu leiten. So kann die Belastbarkeit des Speichermoduls weiter erhöht werden.
  • Ein Blockelement ist typischerweise elektrisch isolierend ausgebildet. Beispielsweise kann ein Blockelement aus Kunststoff bestehen. So können die ein oder mehreren Bockelemente in besonders effizienter Weise in das Speichermodul integriert werden.
  • Alternativ oder ergänzend kann ein Blockelement eine in Längsrichtung verlaufende Blockelement-Wand aufweisen, die einen Hohlraum umschließt. Die Blockelement-Wand kann dabei vollständig um eine in Längsrichtung verlaufende Zentralachse des Blockelements verlaufen. Durch die Verwendung eines hohlen Blockelements können die Kosten und das Gewicht des Speichermoduls reduziert werden.
  • Die Mehrzahl von Speicherzellen kann derart angeordnet sein, dass das Speichermodul mehrere Teilgruppen von jeweils zumindest zwei direkt benachbarten Speicherzellen aufweist. Das Speichermodul kann für jede Teilgruppe jeweils zumindest ein Blockelement aufweisen, das ausgebildet ist, eine Kraft in Längsrichtung auf die Gehäusewände der Speicherzellen der jeweiligen Teilgruppe zu leiten.
  • Ferner kann das Speichermodul derart ausgebildet sein, dass an jedem Paar von direkt benachbarten (und sich typischerweise berührenden) Speicherzellen jeweils zumindest ein Blockelement angeordnet ist. Eine Speicherzelle kann z.B. N Berührstellen zu N direkt benachbarten Speicherzellen aufweisen (z.B. N=3 oder N=4). Das Speichermodul kann derart ausgebildet sein, dass an jeder der N Berührstellen der einzelnen Speicherzellen jeweils ein Blockelement angeordnet ist.
  • Durch eine durchgängige Anordnung von ein oder mehreren Blockelementen an den (insbesondere an allen) Berührstellen der Speicherzellen können Kräfte in Längsrichtung in besonders zuverlässiger Weise auf die Gehäusewände der Speicherzellen geleitet werden.
  • Die ein oder mehrere Blockelemente des Speichermoduls können an der Trägerplatte des Zellkontaktiersystems angeordnet, insbesondere befestigt, sein. Ferner können die ein oder mehreren Blockelemente des Speichermoduls aus dem gleichen Material bestehen wie die Trägerplatte. So können die ein oder mehreren Blockelemente in besonders effizienter Weise bereitgestellt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das den in diesem Dokument beschriebenen elektrischen Energiespeicher umfasst.
  • Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Ferner sind in Klammern aufgeführte Merkmale als optionale Merkmale zu verstehen.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
    • 1 ein beispielhaftes Fahrzeug mit einem elektrischen Speichermodul;
    • 2a eine beispielhafte Rundzelle;
    • 2b einen beispielhaften elektrischen Energiespeicher mit einer Vielzahl von Rundzellen;
    • 3a ein beispielhaftes Zellkontaktiersystem für einen elektrischen Energiespeicher in einer Ansicht von oben;
    • 3b ein beispielhaftes Zellkontaktiersystem für einen elektrischen Energiespeicher in einer Seitenansicht; und
    • 3c ein beispielhaftes elektrisches Speichermodul mit Blockelementen.
  • Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit dem effizienten und zuverlässigen Schutz der ein oder mehreren Speicherzellen eines elektrischen Speichermoduls vor Kräften, die von außen auf die einzelnen Speicherzellen einwirken. In diesem Zusammenhang zeigt 1 ein beispielhaftes Fahrzeug 100 mit einem elektrischen Speichermodul 110, das eingerichtet ist, elektrische Energie für den Betrieb eines elektrischen Antriebsmotors 102 des Fahrzeugs 100 zu speichern. Das elektrische Speichermodul 110 kann z.B. eine Nennspannung von 300V oder mehr und/oder eine Nenn-Speicherkapazität von 10kWh oder mehr aufweisen. Ein Speichermodul 110 wird in diesem Dokument auch als Energiespeicher bezeichnet.
  • 2a zeigt eine beispielhafte Speicherzelle 200, insbesondere eine Rundzelle, für einen elektrischen Energiespeicher 110. Die Speicherzelle 200 weist eine kreiszylindrische Form auf. An einer ersten Stirnfläche 205 der Speicherzelle 200 sind ein positives Kontaktelement 201 und ein negatives Kontaktelement 202 zur elektrischen Anbindung der Speicherzelle 200 angeordnet. Das positive Kontaktelement 201 kann als Bolzen und/oder Terminal ausgebildet sein, der über die erste Stirnfläche 205 der Speicherzelle 200 hinaussteht. Das negative Kontaktelement 202 kann flächig auf der ersten Stirnfläche 205 angeordnet sein (ggf. umlaufend um das positive Kontaktelement 201).
  • Die Speicherzelle 200 kann eine Gehäusewand 206 aufweisen, die sich zwischen den beiden Stirnflächen 205, 207 der Speicherzelle 200 erstreckt. In dem in 2a dargestellten Beispiel ist die Gehäusewand 206 hohlzylinderförmig ausgebildet. Die Gehäusewand 206 wird im Englischen auch als „can“ (d.h. als Dose) bezeichnet. An dem beiden Stirnflächen 205, 206 kann jeweils ein scheibenförmiges Element bzw. eine Platte 208 angeordnet sein, durch die die Gehäusewand 206 an der jeweiligen Stirnfläche 205, 207 bedeckt wird. Die scheibenförmigen Elemente 208 können sich dabei jeweils auf der Gehäusewand 206 abstützen. Durch die scheibenförmigen Elemente 208 und durch die Gehäusewand 206 kann ein Gehäuse der Speicherzelle 200 gebildet werden.
  • 2b zeigt einen beispielhaften elektrischen Energiespeicher 110, der eine Vielzahl von Speicherzellen 200 aufweist, die Seite an Seite, nebeneinander angeordnet sind, insbesondere derart, dass die Kontaktelemente 201, 202, der einzelnen Speicherzellen 200 auf einer einheitlichen Seite (in 2b an der Oberseite) angeordnet sind. Der Energiespeicher 110 kann z.B. 50 oder mehr Speicherzellen 200, oder 1000 oder mehr Speicherzellen 200 aufweisen.
  • Die einzelnen Speicherzellen 200 können über ein Zellkontaktiersystem 211 elektrisch leitend miteinander verbunden sein. Das Zellkontaktiersystem 211 kann z.B. einen Rahmen und/oder eine Trägerplatte mit Verbindungsleitungen zur elektrischen Kontaktierung der Kontaktelemente 201, 202 der einzelnen Speicherzellen 200 aufweisen. Das Zellkontaktiersystem 211 kann auf der Seite der Speicherzellen 200 angeordnet sein, an der auch die Kontaktelemente 201, 202 der Speicherzellen 200 angeordnet sind. Auf der gegenüberliegenden Seite der Speicherzellen 200 kann eine gegenüberliegende Gehäusewand 212 eines Gehäuses des Energiespeichers 110 angeordnet sein. Die gegenüberliegende Gehäusewand 212 kann z.B. als Kühlplatte zur Kühlung der einzelnen Speicherzellen 200 ausgebildet sein.
  • Das Gehäuse des elektrischen Energiespeicher 110 kann z.B. durch das Zellkontaktiersystem 211, durch die gegenüberliegende Gehäusewand 212 und durch ein oder mehrere Seitenwände 213 gebildet werden. Die Speicherzellen 200 können ggf. durch das Gehäuse vollständig, insbesondere fluiddicht, eingeschlossen sein.
  • Wie in 2b dargestellt, können die (kreiszylinderförmigen) Speicherzellen 200 derart angeordnet sein, dass sich die Mantelflächen von direkt benachbarten Speicherzellen 200 berühren. Die Speicherzellen 200 können z.B. wabenförmig nebeneinander angeordnet sein. Zwischen Teilgruppen von Speicherzellen 200 ergeben sich Hohlräume, die sich z.B. entlang der Längsachse bzw. der Längsrichtung der Speicherzellen 200 von der ersten Seite bzw. Stirnfläche 205 (mit dem Zellkontaktiersystem 211) zu der zweiten Seite bzw. Stirnfläche 207 (mit der gegenüberliegenden Gehäusewand 212) der einzelnen Speicherzellen 200 erstrecken können. Die Speicherzellen 200 können über die jeweiligen Mantelflächen (d.h. über die jeweiligen Gehäusewände 206) und/oder über die Hohlräume miteinander verklebt sein.
  • Wie in 2b dargestellt, können über die Oberseite des Energiespeichers 110, insbesondere über das Zellkontaktiersystem 211, Kräfte 220 auf die einzelnen Speicherzellen 200 einwirken. In entsprechender Weise können aufgrund von äußeren Kräften, die auf die gegenüberliegende Gehäusewand 212 einwirken, Gegenkräfte auf die ersten Stirnflächen 205 der Speicherzellen 200 bewirkt werden.
  • Die Speicherzellen 200 könnten typischerweise über die herausstehenden Kontaktelemente 201 nur relativ geringe Kräfte aufnehmen, bevor es zu einer Beschädigung der einzelnen Speicherzellen 200 kommt. Da die Kraft 220 über das Zellkontaktiersystem 211 auf die Kontaktelemente 201 der Speicherzellen 200 weitergeleitet wird, können nur relativ geringe äußere Kräfte 220 von dem Energiespeicher 110 aufgenommen werden.
  • Andererseits können die einzelnen Speicherzellen 200 über die Gehäusewand 206, d.h. über den „can“, relativ hohe Kräfte 220 aufnehmen. In den 3a bis 3c wird ein Energiespeicher 110 dargestellt, der an der ersten Stirnfläche 205 der einzelnen Speicherzellen 200 Blockelemente 310 aufweist, die eine Höhe entlang der Längsachse der einzelnen Speicherzellen 200 aufweisen, die größer als die Höhe der ersten Kontaktelemente 201 ist. Die Längsachse erstreckt sich dabei von der ersten bis zu der zweiten Stirnfläche 205, 207 der einzelnen Speicherzellen 200. In 3b entspricht die Längsachse der vertikal verlaufenden Achse. In 3b ist ersichtlich, dass die Blockelemente 310 eine größere Höhe entlang der Längsachse aufweisen als die ersten Kontaktelemente 201. Dies ist auch in der perspektivischen Ansicht in 3c zu erkennen.
  • Ein Blockelement 310 kann jeweils zwischen zumindest zwei Speicherzellen 200 angeordnet sein, sodass das Blockelement 310 auf den ersten Stirnflächen 205 von zumindest zwei direkt benachbarten Speicherzellen 200 aufliegt. Als Folge daraus wird eine Kraft 220, die auf das Blockelement 310 einwirkt, über die Stirnflächen 205 auf die Gehäusewände 206 von zumindest zwei direkt benachbarten Speicherzellen 200 geleitet.
  • In entsprechender Weise kann zwischen mehreren (insbesondere zwischen allen) Gruppen von direkt benachbarten Speicherzellen 200, z.B. an den Stellen der jeweiligen Hohlräume zwischen den Speicherzellen 200, jeweils ein Blockelement 310 angeordnet werden. Durch die einzelnen Blockelemente 310 können Kräfte 220 an den Kontaktelementen 201 vorbei auf die Gehäusewände 206 der einzelnen Speicherzellen 200 geleitet werden. So kann in effizienter und zuverlässiger Weise eine erhöhte Kraftaufnahme des Energiespeichers 110 ermöglicht werden.
  • 3a zeigt eine Ansicht von oben auf das Zellkontaktiersystem 211 des Energiespeichers 110. Das Zellkontaktiersystem 211 umfasst zumindest ein Leitungselement 301 über die die Kontaktelemente 201 elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Das Leitungselement 301 kann über eine Isolationsschicht 302 gegenüber den ersten Stirnflächen 205 der Speicherzellen 200 isoliert sein. Die einzelnen Blockelemente 310 können in Zwischenräumen zwischen dem Verlauf des Leitungselements 301 angeordnet werden. Dabei können die einzelnen Blockelemente 310 fest mit dem Zellkontaktiersystem 211 verbunden sein, um eine effiziente Positionierung der einzelnen Blockelemente 310 zu ermöglichen.
  • Die einzelnen Blockelemente 310 können als elektrisch isolierende Kunststoffteile ausgebildet sein. Ferner können die Blockelemente 310 jeweils hohl ausgebildet sein, um den Materialaufwand und das Gewicht zu reduzieren.
  • Das in diesem Dokument beschriebene Speichermodul 110 weist Rundzellen 200 auf. Die beschriebenen Maßnahmen sind in entsprechender Weise auf Speichermodule 110 mit prismatischen Zellen 200 und/oder Pouchzellen 200 anwendbar.
  • Die der zweiten Stirnfläche 207 zugewandte gegenüberliegende Gehäusewand 212 des Energiespeichers bzw. Speichermoduls 110 kann ggf. als Bodenblech der Karosserie eines Fahrzeugs 100 verwendet werden. Als Folge daraus können während des Betriebs des Fahrzeugs 100 relativ hohe Kräfte auf die gegenüberliegende Gehäusewand 212 einwirken. Durch die Verklebung der einzelnen Speicherzellen 200 werden dadurch Reaktionskräfte 220 auf der Seite der ersten Stirnflächen 205 der Speicherzellen 200 bewirkt.
  • Die direkten Lasten von oben und/oder die Reaktionskräfte der Lasten, die von unten eingeleitet werden, können durch die in diesem Dokument beschriebenen Blockelemente 310 auf die einzelnen Zellzylinder 206 geleitet werden, durch die relativ hohe Lasten aufgenommen werden können (im Vergleich zu den Lasten, die von den Kontaktelementen 201 der Zellen 200 aufgenommen werden können).
  • Durch die Bereitstellung von ein oder mehreren Blockelementen 310, die in einem eindeutigen Bezug zu der Zellausrichtung stehen, kann ein gezieltes Durchschalten und/oder Abstützen von Kräften 220 auf dem Zellzylinder 206 der einzelnen Zellen 200 erreicht werden. Als Folge daraus kann die Belastung der zu schützenden Bereiche der einzelnen Zellen 200 (insbesondere der Kontaktelemente 201) wesentlich reduziert werden. Dies kann unabhängig davon erreicht werden, ob die Lasten von oben oder von unten auf den Energiespeicher 110 eingeleitet werden.
  • Die ein oder mehreren Blockelemente 310 können auf einem Trägerboard (d.h. auf einer Trägerplatte) des Zellkontaktiersystems 211 angeordnet werden. Das Trägerboard weist typischerweise einen eindeutigen Bezug zu den Zellzylindern 206 der einzelnen Zellen 200 auf, um den elektrischen Zellverbinder 301 (d.h. das Leitungselement 301) korrekt verbinden, insbesondere schweißen, zu können. Durch Einbringung der Blockelemente 310 können die ertragbaren Kräfte durch Einleitung dieser Kräfte in belastbare Bereiche der einzelnen Zellen 200 (d.h. in die Zellzylinder 206) ohne wesentlichen Bauraumbedarf signifikant gesteigert werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims (10)

  1. Speichermodul (110) zur Speicherung von elektrischer Energie; wobei das Speichermodul (110) umfasst, - eine Mehrzahl von Speicherzellen (200); wobei die einzelnen Speicherzellen (200) jeweils eine Gehäusewand (206) aufweisen, die sich entlang einer Längsrichtung von einer ersten Stirnfläche (205) bis zu einer gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche (207) der jeweiligen Speicherzelle (200) erstreckt; wobei die einzelnen Speicherzellen (200) an der ersten Stirnfläche (205) jeweils ein erstes elektrisch leitendes Kontaktelement (201) aufweisen, das entlang der Längsrichtung über die erste Stirnfläche (205) hinaussteht; wobei die Mehrzahl von Speicherzellen (200) derart angeordnet ist, dass die ersten Stirnflächen (205) der Speicherzellen (200) in einer gemeinsamen ersten Ebene angeordnet sind; - ein Zellkontaktiersystem (211), das an der ersten Ebene angeordnet ist, und das ausgebildet ist, die ersten Kontaktelemente (201) der Speicherzellen (200) elektrisch leitend miteinander zu verbinden; und - zumindest ein Blockelement (310) das ausgebildet ist, eine Kraft (220) in Längsrichtung, insbesondere eine auf das Zellkontaktiersystem (211) wirkende Kraft (220), an dem ersten Kontaktelement (201) von zumindest einer Speicherzelle (200) vorbei auf die Gehäusewand (206) der zumindest einen Speicherzelle (200) zu leiten.
  2. Speichermodul (110) gemäß Anspruch 1, wobei - das Blockelement (310) an der ersten Stirnfläche (200) der zumindest einen Speicherzelle (200) angeordnet ist; und - das Blockelement (310) eine Höhe in Längsrichtung aufweist, die größer als eine Höhe der ersten Kontaktelemente (201) der einzelnen Speicherzellen (200) in Längsrichtung ist.
  3. Speichermodul (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Mehrzahl von Speicherzellen (200) derart angeordnet ist, dass sich die Gehäusewände (206) von zumindest zwei direkt benachbarten Speicherzellen (200) an einer Berührstelle berühren; und - das Blockelement (310) derart an der Berührstelle angeordnet ist, dass über das Blockelement (310) eine Kraft (220) in Längsrichtung auf die Gehäusewände (206) von den zwei direkt benachbarten Speicherzellen (200) geleitet wird.
  4. Speichermodul (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das Blockelement (310) elektrisch isolierend ausgebildet ist; und/oder - das Blockelement (310) aus einem Kunststoff besteht; und/oder - das Blockelement (310) eine in Längsrichtung verlaufende Blockelement-Wand aufweist, die einen Hohlraum umschließt.
  5. Speichermodul (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Mehrzahl von Speicherzellen (200) derart angeordnet ist, dass das Speichermodul (110) mehrere Teilgruppen von jeweils zumindest zwei direkt benachbarten Speicherzellen (200) aufweist; und - das Speichermodul (110) für jede Teilgruppe jeweils zumindest ein Blockelement (310) aufweist, das ausgebildet ist, eine Kraft (220) in Längsrichtung auf die Gehäusewände (206) der Speicherzellen (200) der jeweiligen Teilgruppe zu leiten.
  6. Speichermodul (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das Zellkontaktiersystem (211) eine Trägerplatte aufweist; und - die ein oder mehrere Blockelemente (310) des Speichermoduls (110) an der Trägerplatte angeordnet, insbesondere befestigt, sind.
  7. Speichermodul (110) gemäß Anspruch 6, wobei - die Trägerplatte aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere aus einem Kunststoff, besteht; und - die ein oder mehreren Blockelemente (310) des Speichermoduls (110) aus dem gleichen Material bestehen wie die Trägerplatte.
  8. Speichermodul (110) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei das Zellkontaktiersystem (211) ein an der Trägerplatte angeordnetes elektrisch leitendes Leitungselement (301) umfasst, das ausgebildet ist, die ersten Kontaktelemente (201) der Mehrzahl von Speicherzellen (200) elektrisch leitend miteinander zu verbinden.
  9. Speichermodul (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Speicherzellen (200) jeweils Rundzellen mit einer kreiszylinderförmigen Gehäusewand (206) sind; und - die Speicherzellen (200) der Mehrzahl von Speicherzellen (200) insbesondere gemäß einer Wabenstruktur angeordnet sind.
  10. Speichermodul (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ein oder mehreren Blockelemente (310) als Abstandshalter ausgebildet sind, die eingerichtet sind, die ersten Kontaktelemente (201) der Mehrzahl von Speicherzellen (200) von einer parallel zu der ersten Ebene angeordneten Wand des Speichermoduls (110), insbesondere des Zellkontaktiersystems (211), zu beabstanden, sodass eine auf die Wand des Speichermoduls (110) in Längsrichtung wirkende Kraft (220) an den ersten Kontaktelementen (201) der Mehrzahl von Speicherzellen (200) vorbei auf die Gehäusewände (206) der Mehrzahl von Speicherzellen (200) geleitet wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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