DE102021133574A1 - Elektrische Energiespeichereinrichtung mit Terminaltemperierung und Gaskanal - Google Patents

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Martin Umbreit
Michael Klauke
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Abstract

Die Erfindung betrifft unter anderem einen elektrische Energiespeichereinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug. Die Energiespeichereinrichtung (10) weist dabei mehrere Batteriezellen (11) auf, die jeweils ein Überdruckventil (12) und Kontaktpole (13) umfassen. Ferner weist die Energiespeichereinrichtung (10) einen Entgasungskanal (20) auf, der die Überdruckventile (12) der mehreren Batteriezellen (11) fluidisch miteinander verbindet. Weiterhin umfasst die Energiespeichereinrichtung (10) eine Temperierplatte (30) zum Temperieren der mehreren Batteriezellen (11) sowie eine Wärmeleiteinrichtung (40), über die mehrere der Kontaktpole (13) der mehreren Batteriezellen (11) mit der Temperierplatte (30) wärmeleitend verbunden sind. Die Energiespeichereinrichtung (10) zeichnet sich dadurch aus, dass der Entgasungskanal (20) und die Wärmeleiteinrichtung (40) zwischen der Temperierplatte (30) und den mehreren Batteriezellen (11) angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Energiespeichereinrichtung, einen elektrischen Energiespeicher mit mehreren solchen Energiespeichereinrichtungen sowie ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Energiespeicher.
  • Im Stand der Technik sind elektrische Energiespeicher (z. B. Hochvoltbatterien) für Kraftfahrzeuge hinlänglich bekannt. Derartige Energiespeicher bestehen üblicherweise aus einer Vielzahl elektrisch miteinander verschalteter bzw. verschaltbarer Batteriezellen, die in der Regel thermisch konditioniert, d. h. gekühlt bzw. beheizt, werden müssen, um optimal und langfristig zu funktionieren. Zur Konditionierung der Batteriezellen weisen die Energiespeicher zumeist Temperiereinrichtungen, z. B. in Form einer von einem flüssigen Wärmeträger durchströmten Kanalstruktur, auf. Die Temperiereinrichtungen sollten dabei bevorzugt so ausgestaltet sein, dass die Batteriezellen möglichst gleichmäßig über einen weiten Betriebsbereich konditioniert werden können. Im Fall bekannter Energiespeicher werden die Batteriezellen meist einseitig, vorzugsweise von unten, temperiert. Oftmals werden die Batteriezellen und/oder Batteriezellenmodule dabei z. B. „von oben“ an die Temperiereinrichtung geschraubt bzw. über Toleranzausgleichselemente befestigt.
  • Neben der Konditionierung der Batteriezellen ist insbesondere bei der Verwendung von Lithium-lonen-Batteriezellen das Vorsehen von Sicherheitseinrichtungen zur Unterbindung einer thermischen Propagation relevant. So können äußere Einflüsse oder ein Fehler in einer der Batteriezellen (z. B. ein innerer Kurzschluss) zum thermischen Durchgehen führen. Dabei werden durch interne exotherme Reaktionen große Energiemengen freigesetzt, wobei zumindest ein Teil des Elektrolyten der Zelle in einen gasförmigen Zustand übergeht. Die Temperatur des Gases kann mehrere hundert °C und auch über 1000 °C erreichen. Der Gasstrom kann gegebenenfalls auch Partikel enthalten und zu einem Kurzschluss an den spannungsführenden Bauteilen führen. Im Energiespeicher kann dies zu Kettenreaktionen (thermische Propagation) führen, wodurch letztlich der gesamte Energiespeicher zerstört werden kann. Um in einem Fehlerfall den Gasstrom möglichst kontrolliert aus Batteriezellen abzuleiten, ist daher im Stand der Technik das Vorsehen entsprechender Überdruck- bzw. Sicherheitsventile, sog. „safety vents“, an den Batteriezellen bekannt. Beispielhaft sei hier auf die US 2006/0292437A1 verwiesen. Zur Vermeidung einer Schädigung weiterer Batteriekomponenten sollte der entsprechende Gasstrom möglichst abgetrennt von den restlichen Batteriekomponenten aus der Batterie geführt werden, was z. B. über entsprechende Kanalsysteme erfolgen kann.
  • Nachteilig an den bekannten Lösungen zur Temperierung und Gasausleitung ist der oftmals hohe Bauteil- und Platzbedarf der Temperier- bzw. Entgasungseinrichtungen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur Energiespeicherung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen. Bevorzugt ist es hierbei eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels derer eine einfache und/oder bauraumsparende Temperierung und zudem eine möglichst hohe Sicherheit gegenüber thermischer Propagation erreicht werden kann.
  • Diese Aufgaben können mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst werden. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
  • Kerngedanke der Erfindung ist hierbei, mehrere Funktionen, darunter z. B. die Zelltemperierung, die Gasführung, die Befestigung von Batteriezellen und gegebenenfalls einen Toleranzausgleich in einem Bauteil bzw. einer gemeinsamen Baugruppe zu integrieren. Neben der Vereinfachung der Montage können dabei auf vorteilhafte Weise auch Synergieeffekte, wie z. B. eine Doppelnutzung von Wandungsabschnitten zur thermischen und mechanischen Anbindung, genutzt werden, um insgesamt eine bauraumsparende Lösung bereitzustellen.
  • Gemäß einem ersten unabhängigen Aspekt wird hierbei eine elektrische Energiespeichereinrichtung für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Nutzfahrzeug (wie z. B. einen Lastkraftwagen oder Omnibus), bereitgestellt. Bevorzugt ist die Energiespeichereinrichtung hierbei eine Hochvolt-Energiespeichereinrichtung.
  • Die elektrische Energiespeichereinrichtung weist mehrere (z. B. miteinander verspannte) Batteriezellen auf. Bevorzugt sind die mehreren Batteriezellen dabei in einer Ebene angeordnet, z. B. in Form mehrerer nebeneinander angeordneter Batteriezellenstapel. Die mehreren Batteriezellen können dabei auch als Batteriezellengruppe bezeichnet werden. Die mehreren Batteriezellen weisen jeweils Kontaktpole (z. B. einen Pluspol und einen Minuspol) auf. Bevorzugt weisen die mehreren Batteriezellen jeweils auch ein Überdruckventil auf. Das Überdruckventil, welches auch als Sicherheitsventil bezeichnet werden kann, kann bevorzugt zur Entlüftung der jeweiligen Batteriezelle (im Fehlerfall) dienen.
  • Die elektrische Energiespeichereinrichtung umfasst ferner einen (z. B. röhrenförmigen) Entgasungskanal. Vorzugsweise verbindet der Entgasungskanal die Überdruckventile der mehreren Batteriezellen fluidisch miteinander. Bevorzugt dient der Entgasungskanal, welcher auch als Sammelkanal bezeichnet werden kann, dazu, aus den Batteriezellen (im Fehlerfall) austretende Gase aufzusammeln und vorzugsweise kontrolliert aus der elektrischen Energiespeichereinrichtung, d. h. nach außen, abzuführen. Hierzu kann der Entgasungskanal die Überdruckventile der mehreren Batteriezellen überspannen und/oder korrespondierend mit den Überdruckventilen verlaufend ausgebildet sein.
  • Die elektrische Energiespeichereinrichtung weist ferner eine Temperierplatte zum Temperieren (z. B. Heizen oder Kühlen) der mehreren Batteriezellen bzw. der Batteriezellengruppe auf. Bevorzugt ist die Temperierplatte dazu von einem Temperierfluid durchströmbar. Beispielsweise kann die Temperierplatte einen oder mehrere (z. B. mäanderförmig verlaufende) Kanäle aufweisen, durch die ein Temperierfluid (z. B. Wasser und/oder Glykol) strömen kann.
  • Weiterhin umfasst die elektrische Energiespeichereinrichtung eine Wärmeleiteinrichtung, über die mehrere, vorzugsweise alle, der Kontaktpole der mehreren Batteriezellen mit der Temperierplatte wärmeleitend verbunden sind. Bevorzugt dient die Wärmeleiteinrichtung somit dazu, die mehreren der Kontaktpole der Batteriezellengruppe bzw. der mehreren Batteriezellen thermisch an die Temperierplatte zu koppeln. Entsprechend kann in diesem Zusammenhang auch von einer direkten Temperierung der elektrischen Anschlüsse (z. B. Kontaktpol- bzw. Terminalkühlung) gesprochen werden. Lediglich beispielhaft kann die Wärmeleiteinrichtung dazu (z. B. an einem Ende) unmittelbar mit der Temperierplatte verbunden sein und (z. B. an einem anderen Ende) unmittelbar mit den mehreren Kontaktpolen oder einem Kontaktiersystem der Energiespeichereinrichtung verbunden sein. Bevorzugt kann die Wärmeleiteinrichtung somit mittels Wärmeleitung einen Austausch bzw. Transport von Wärme zwischen der Temperierplatte und den Kontaktpolen ermöglichen.
  • Die elektrische Energiespeichereinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Entgasungskanal und die Wärmeleiteinrichtung zwischen der Temperierplatte und den mehreren Batteriezellen angeordnet sind. Bevorzugt sind der Entgasungskanal und die Wärmeleiteinrichtung verspannt zwischen der Temperierplatte und den mehreren Batteriezellen angeordnet. Auf vorteilhafte Weise kann durch eine solche mechanische Verspannung ein Niederhalten der Batteriezellen erreicht werden und zudem eine möglichst gute thermische Anbindung der mehreren Batteriezellen an die Temperierplatte sichergestellt werden. Wie nachfolgend noch im Detail ausgeführt werden wird, ermöglicht diese Anordnung zudem auf vorteilhafte Weise, dass die jeweiligen Funktionen der Bauteile (Kühlung, Gasführung etc.) in gemeinsame Bauteile oder Baugruppen integriert werden können.
  • Gemäß einem Aspekt kann der Entgasungskanal zumindest abschnittsweise in die Wärmeleiteinrichtung integriert sein. Der Entgasungskanal kann somit abschnittsweise als ein Teil der Wärmeleiteinrichtung ausgebildet sein. Beispielsweise können der Entgasungskanal und die Wärmeleiteinrichtung fest miteinander verbaut sein und/oder nicht lösbar verbunden sein. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch, wie nachfolgend noch eingehender beschrieben werden wird, eine bauteileinsparende Doppelnutzung der Komponenten der Wärmeleiteinrichtung erreicht werden.
  • Nach einem Aspekt kann dabei die Wärmeleiteinrichtung Wandabschnitte aufweisen, die den Entgasungskanal zumindest abschnittsweise begrenzen. Entsprechend kann ein Teil der Wärmeleiteinrichtung zumindest abschnittsweise den Entgasungskanal ausbilden. Mit anderen Worten kann der Entgasungskanal zumindest teilweise in die Wärmeleiteinrichtung mitintegriert sein. Auf vorteilhafte Weise kann die Wärmeleiteinrichtung damit - neben ihrer wärmeleitenden Funktion - auch zur Begrenzung bzw. zum Ausbilden des Entgasungskanals genutzt werden. Der Vorteil davon ist, dass dadurch Bauteile (z. B. eine separate Wandung des Entgasungskanals) und damit Gewicht eingespart werden können und dadurch die Montage vereinfacht werden kann (weniger Bauteile, integrierter Toleranzausgleich).
  • Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Wärmeleiteinrichtung einen, vorzugsweise vertikalen, ersten Wandabschnitt umfassen. Ferner kann die Wärmeleiteinrichtung einen, vorzugsweise vertikalen, zweiten Wandabschnitt umfassen. Insbesondere können dabei die vorgenannten Wandabschnitte den ersten und/oder zweiten Wandabschnitt aufweisen. Bevorzugt ist der zweite Wandabschnitt hierbei parallel zum ersten Wandabschnitt angeordnet bzw. orientiert. Beispielsweise können der erste und zweite Wandabschnitt senkrecht zur Temperierplatte orientiert sein und die Temperierplatte mit den mehreren Batteriezellen wärmeleitend verbinden. Weiterhin können der erste und zweite Wandabschnitt den Entgasungskanal, vorzugsweise seitlich, begrenzen. Bevorzugt begrenzen der erste und zweite Wandabschnitt den Entgasungskanal somit an einander gegenüberliegenden Seiten des Entgasungskanals. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch wiederum der Entgasungskanal zumindest teilweise mit in die Wärmeleiteinrichtung integriert werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt kann die Wärmeleiteinrichtung eine (z. B. plattenförmige) erste Kontaktschiene aufweisen. Die erste Kontaktschiene kann mit dem ersten Wandabschnitt verbunden sein. Bevorzugt ist die erste Kontaktschiene mit dem ersten Wandabschnitt integral-einstückig verbunden. Alternativ kann die erste Kontaktschiene am ersten Wandabschnitt auch angeschraubt oder angeschweißt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die erste Kontaktschiene senkrecht zum ersten Wandabschnitt orientiert sein. Über die erste Kontaktschiene können ferner mehrere der Kontaktpole, die über die Wärmeleiteinrichtung mit der Temperierplatte wärmeleitend verbunden sind, mit dem ersten Wandabschnitt verbunden sein. Lediglich beispielhaft kann die erste Kontaktschiene dazu einen ersten Endbereich aufweisen, der mit dem ersten Wandabschnitt, vorzugsweise unmittelbar, verbunden ist, und einen zweiten Endbereich aufweisen, der mit den entsprechenden Kontaktpolen unmittelbar oder mittelbar über ein Kontaktiersystem verbunden ist. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch eine gezielte Temperierung der elektrischen Anschlüsse der Batteriezellen bereitgestellt werden.
  • Zudem oder alternativ kann die Wärmeleiteinrichtung auch eine (z. B. plattenförmige) zweite Kontaktschiene aufweisen. Die zweite Kontaktschiene kann mit dem zweiten Wandabschnitt verbunden sein. Bevorzugt ist die zweite Kontaktschiene mit dem zweiten Wandabschnitt integral-einstückig verbunden. Alternativ kann die zweite Kontaktschiene am zweiten Wandabschnitt auch angeschraubt oder angeschweißt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die zweite Kontaktschiene senkrecht zum zweiten Wandabschnitt orientiert sein. Über die zweite Kontaktschiene können ferner mehrere der Kontaktpole, die über die Wärmeleiteinrichtung mit der Temperierplatte wärmeleitend verbunden sind, mit dem zweiten Wandabschnitt verbunden sein. Vorzugsweise stehen die erste Kontaktschiene und die zweite Kontaktschiene hierbei mit unterschiedlichen Kontaktpolen in Kontakt. Lediglich bespielhaft kann auch die zweite Kontaktschiene einen ersten Endbereich aufweisen, der mit dem zweiten Wandabschnitt, vorzugsweise unmittelbar, verbunden ist, und einen zweiten Endbereich aufweisen, der mit den entsprechenden Kontaktpolen unmittelbar oder mittelbar über ein Kontaktiersystem verbunden ist. Auch hierdurch kann auf vorteilhafte Weise wiederum eine gezielte Temperierung der elektrischen Anschlüsse der Batteriezellen bereitgestellt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt können die erste Kontaktschiene und die zweite Kontaktschiene jeweils in entgegengesetzte Richtungen von der Wärmeleiteinrichtung abstehen. Beispielsweise können die erste und zweite Kontaktschiene jeweils senkrecht zu einer Längsmittelebene der Wärmeleiteinrichtung orientiert sein. Zudem oder alternativ können die erste und zweite Kontaktschiene auch jeweils im Wesentlichen identisch ausgebildet sein. Beispielsweise können die erste und zweite Kontaktschiene jeweils im Wesentlichen dieselben Abmessungen (Breite, Höhe, Länge) aufweisen. Zudem oder alternativ können die erste und zweite Kontaktschiene auch kollinear zueinander angeordnet sein. D. h., die erste und zweite Kontaktschiene können bevorzugt auf einer gemeinsamen (gedachten) Geraden liegend angeordnet sein. Auf vorteilhafte Weiser kann dadurch insgesamt eine möglichst symmetrische und damit einfach zu fertigende Wärmeleiteinrichtung bereitgestellt werden.
  • Um auf vorteilhafte Weise einen möglichst zuverlässigen thermischen Kontakt zwischen den mehreren Kontaktpolen der Batteriezellen und der Wärmeleiteinrichtung sicherzustellen (und gegebenenfalls Fertigungstoleranzen auszugleichen), kann nach einem weiteren Aspekt die erste Kontaktschiene zumindest abschnittsweise flexibel ausbildet sein. Beispielsweise kann die erste Kontaktschiene einen den entsprechenden Kontaktpolen zugewandten Endbereich umfassen, der flexibel ausgeführt sein kann. Zudem oder alternativ kann auch die zweite Kontaktschiene zumindest abschnittsweise flexibel ausbildet sein. Entsprechend kann auch die zweite Kontaktschiene einen den entsprechenden Kontaktpolen zugewandten Endbereich umfassen, der flexibel ausgeführt sein kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt kann die erste Kontaktschiene mit dem ersten Wandabschnitt integral-einstückig verbunden sein. Die erste Kontaktschiene und der erste Wandabschnitt können somit bevorzugt durchgehend nahtlos miteinander verbunden sein. Zudem oder alternativ kann auch die zweite Kontaktschiene mit dem zweiten Wandabschnitt integral-einstückig verbunden sein. Entsprechend können auch die zweite Kontaktschiene und der zweite Wandabschnitt bevorzugt durchgehend nahtlos miteinander verbunden sein. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch wiederum die Fertigung der Wärmeleiteinrichtung vereinfacht werden, da diese dadurch weniger (separate) Bauteile umfasst.
  • Nach einem weiteren Aspekt kann die erste Kontaktschiene von dem ersten Wandabschnitt elektrisch isoliert sein. Beispielsweise kann dazu zwischen der ersten Kontaktschiene und dem ersten Wandabschnitt eine elektrische Isolierung (z. B. ein Kunststoff) angeordnet sein. Zudem oder alternativ kann auch die zweite Kontaktschiene von dem zweiten Wandabschnitt elektrisch isoliert sein. Beispielsweise kann zwischen der zweiten Kontaktschiene und dem zweiten Wandabschnitt eine elektrische Isolierung (z. B. ein Kunststoff) angeordnet sein. Auf vorteilhafte Weise ermöglichst dies, die Kontaktschienen gegebenenfalls auch zur Kontaktierung der Batteriezellen zu verwenden.
  • Um auf vorteilhafte Weise neben der Temperierung der elektrischen Anschlüsse auch eine Kontaktierung der mehreren Batteriezellen zu ermöglichen, kann gemäß einem weiteren Aspekt die Wärmeleiteinrichtung zumindest einen elektrisch leitenden Abschnitt aufweisen. Beispielsweise können die Wärmeleiteinrichtung oder Teile der Wärmeleiteinrichtung aus einem elektrisch leitenden Material (z. B. Metall) gefertigt sein. Alternativ kann der zumindest eine elektrisch leitende Abschnitt an der Wärmeleiteinrichtung auch angebracht bzw. befestigt sein. Vorzugsweise weist der zumindest eine elektrisch leitende Abschnitt mehrere elektrisch leitende Abschnitte auf. Über den vorgenannten zumindest einen elektrisch leitenden Abschnitt können eine Mehrzahl der Kontaktpole, die über die Wärmeleiteinrichtung mit der Temperierplatte wärmeleitend verbunden sind, elektrisch kontaktiert sein. Beispielsweise können die mehreren Batteriezellen über den zumindest einen elektrisch leitenden Abschnitt paarweise miteinander elektrisch verbunden sein. Alternativ dazu kann die Wärmeleiteinrichtung auch von den mehreren der Kontaktpole der mehreren Batteriezellen elektrisch isoliert sein. Beispielsweise können die Kontaktpole der Batteriezellen mittels eines (separaten) Kontaktiersystems verbunden sein, sodass die Wärmeleiteinrichtung lediglich zur Temperierung der elektrischen Anschlüsse dienen kann. Hierbei kann zwischen der Wärmeleiteinrichtung und den mehreren der Kontaktpolen bzw. zwischen der Wärmeleiteinrichtung und dem Kontaktiersystem eine elektrische Isolierung (z. B. aus Kunststoff) angeordnet sein.
  • Um auf vorteilhafte Weise im Falle eines thermischen Durchgehens einer der Batteriezellen weitere Schäden in der Energiespeichereinrichtung (z. B. durch mitausgestoßene elektrisch leitende Partikel) zu vermeiden, kann nach einem weiteren Aspekt der Entgasungskanal von den Kontaktpolen der mehreren Batteriezellen fluidisch getrennt sein. Bevorzugt ist der Entgasungskanal somit gegenüber den Kontaktpolen (fluidisch) abgedichtet. Zudem oder alternativ kann der Entgasungskanal durch eine, vorzugsweise röhrenförmige, Wandung begrenzt werden. D. h., die Energiespeichereinrichtung kann eine, vorzugsweise röhrenförmige, Wandung (z. B. ein Hohlprofil) umfassen, welche den Entgasungskanal begrenzt. Bevorzugt weist die Wandung hierbei zu den Überdruckventilen korrespondierend angeordnete Öffnungen auf. Zudem oder alternativ kann der Entgasungskanal in Richtung der Überdruckventile offen ausgebildet sein. Lediglich beispielhaft kann der Entgasungskanal hierfür durch einen einseitig offenen, vorzugsweise U-förmigen, Hohlkanal begrenzt werden. Zudem oder alternativ kann der Entgasungskanal auch mittels der Temperierplatte temperierbar sein. Beispielsweise kann der Entgasungskanal hierzu zumindest abschnittsweise unmittelbar durch die Temperierplatte begrenzt sein. Weiterhin kann der Entgasungskanal zumindest abschnittsweise von Komponenten begrenzt werden (z. B. die Wärmeleiteinrichtung oder die Wandung), die mit der Temperierplatte wärmeleitend (mechanisch) verbunden sind. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch im Entgasungsfall das Gas zusätzlich gekühlt werden, sodass eine thermische Ansteckung weiterer Batteriezellen durch das heiße Gas vermieden oder vermindert werden kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Wärmeleiteinrichtung mehrere, vorzugsweise bügelförmige, Wärmeleitelemente umfassen. Bevorzugt sind die mehreren Wärmeleitelemente dabei voneinander beanstandet. D. h., die mehreren (separaten) Wärmeleitelemente können nicht in unmittelbarem mechanischen Kontakt zueinander stehen. Bevorzugt sind die mehreren Wärmeleitelemente dabei aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt. Ferner können die mehreren Wärmeleitelemente die mehreren Batteriezellen jeweils paarweise elektrisch miteinander verbinden. Auf vorteilhafte Weise kann die Wärmeleiteinrichtung - neben der Temperierung der elektrischen Anschlüsse - auch zur elektrischen Kontaktierung der Batteriezellen genutzt werden.
  • Nach einer Ausführungsform können die Wärmeleitelemente jeweils zwei flache, vorzugsweise in einer Ebene angeordnete, Seitenteile umfassen. Die die jeweiligen Seitenteile können dabei jeweils mit einem Kontaktpol verschiedener Batteriezellen verbunden sein. Ferner können die Wärmeleitelemente jeweils einen bogenförmigen, vorzugsweise U-förmigen, Mittelteil aufweisen. Dieser kann die zwei flachen Seitenteile, miteinander verbindet. Bevorzugt sind die zwei flachen Seitenteile und der Mittelteil integral-einstückig, d. h. durchgehend nahtlos, miteinander verbunden. Die jeweiligen Mittelteile der jeweiligen Wärmeleitelemente können dabei mit der Temperierplatte verbunden sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt können die mehreren Batteriezellen als zumindest zwei Batteriezellenstapel angeordnet sein. Die zumindest zwei Batteriezellenstapel können dabei jeweils eine gleiche Stapelrichtung aufweisen. Bevorzugt sind die zumindest zwei Batteriezellenstapel dabei senkrecht zur Stapelrichtung versetzt, d. h. parallel, zueinander angeordnet. Weiterhin kann der Entgasungskanal zumindest zwei gerade Hauptkanalabschnitte aufweisen. Die zumindest zwei geraden Hauptkanalabschnitte können dabei jeweils einem der zumindest zwei Batteriezellenstapel zugeordnet sein. Beispielsweise können die zumindest zwei geraden Hauptkanalabschnitte jeweils an einer Seitenfläche jeweils eines der zumindest zwei Batteriezellenstapel angeordnet sein. Ferner können die zumindest zwei geraden Hauptkanalabschnitte entlang der gleichen Stapelrichtung orientiert sein. D. h., die zumindest zwei geraden Hauptkanalabschnitte können parallel zueinander orientiert sein. Weiterhin kann der Entgasungskanal zumindest einen Stichkanalabschnitt aufweisen, der zwei der zumindest zwei geraden Hauptkanalabschnitte miteinander fluidisch verbindet. Bevorzugt ist der zumindest einen Stichkanalabschnitt dabei senkrecht zu den zumindest zwei geraden Hauptkanalabschnitten orientiert.
  • Um auf vorteilhafte Weise die mechanische Festigkeit der Anordnung zu erhöhen, kann gemäß einem weiteren Aspekt die elektrische Energiespeichereinrichtung ferner eine Stützplatte (z. B. eine Stahlplatte) aufweisen. Die Stützplatte kann hierbei zwischen der Temperierplatte und dem Entgasungskanal und/oder zwischen der Temperierplatte und der Wärmeleiteinrichtung angeordnet sein. Bevorzugt ist die Temperierplatte auf der Stützplatte abgestützt. Besonders bevorzugt ist die Stützplatte im Wesentlichen flächengleich zur Temperierplatte ausgebildet. Bei der Stützplatte kann es sich um ein separates Bauteil handeln. Bevorzugt ist die Stützplatte jedoch, wie nachfolgend noch im Detail ausgeführt werden wird, mit in die Wärmeleiteinrichtung integriert.
  • In einer Ausführungsform können die Stützplatte und die Wärmeleiteinrichtung dabei integral-einstückig verbunden sein. Zudem oder alternativ können die Stützplatte und die Wärmeleiteinrichtung nicht lösbar verbunden sein. D. h. die Stützplatte und die Wärmeleiteinrichtung können derart miteinander verbunden sein, dass durch ein Trennen der jeweiligen Komponenten das Bauteil zerstört wird.
  • Nach einem weiteren Aspekt können zumindest zwei der folgenden Komponenten als ein gemeinsames Bauteil ausgebildet sein: der Entgasungskanal, die Temperierplatte, die Wärmeleiteinrichtung und die Stützplatte. Mit andern Worten können zwei oder mehr der vorgenannten Komponenten eine bauliche (z. B. vorfertigbare) Einheit bilden. Beispielsweise kann der Entgasungskanal mit in die Wärmeleiteinrichtung integriert sein. Zudem oder alternativ kann z. B. die Temperierplatte mit der Wärmeleiteinrichtung integral-einstückig verbunden sein. Auf vorteilhafte Weise können dadurch mehrere Funktionen (z. B. Gasführung, Temperierung, mechanisches Verspannen, Toleranzausgleich) in einem Bauteil integriert werden, welches z. B. „quasi als ein Teil“ auf die mehreren Batteriezellen bzw. die Batteriezellengruppe aufgesetzt werden kann. Insgesamt kann dadurch auf vorteilhafte Weise der vorhandene Bauraum möglichst optimal genutzt werden und durch den Entfall separater Komponenten das Gewicht und die Komplexität der Vorrichtung reduziert werden. Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines kombinierten Bauteils ist zudem, dass weniger Toleranzen ausgeglichen werden müssen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Entgasungskanal durch, vorzugsweise zumindest abschnittsweise, durch die mehreren Batteriezellen, die Wärmeleiteinrichtung und die Temperierplatte begrenzt werden. D. h. Teile der Batteriezellen, der Wärmeleiteinrichtung und der Temperierplatte können eine äußere Begrenzung für den Entgasungskanal bilden. Beispielsweise können die mehreren Batteriezellen den Entgasungskanal nach unten begrenzen, die Wärmeleiteinrichtung den Entgasungskanal seitlich begrenzen und/oder die Temperierplatte den Entgasungskanal nach oben begrenzen. Zudem oder alternativ kann der Entgasungskanal durch, vorzugsweise zumindest abschnittsweise, durch die mehreren Batteriezellen, die Wärmeleiteinrichtung und die Stützplatte begrenzt werden. D. h. Teile der Batteriezellen, der Wärmeleiteinrichtung und der Stützplatte können eine äußere Begrenzung für den Entgasungskanal bilden. Beispielsweise können die mehreren Batteriezellen den Entgasungskanal nach unten begrenzen, die Wärmeleiteinrichtung den Entgasungskanal seitlich begrenzen und/oder die Stützplatte den Entgasungskanal nach oben begrenzen.
  • Nach einem weiteren Aspekt kann die elektrische Energiespeichereinrichtung einen Behälter aufweisen. In dem Behälter können die mehreren Batteriezellen angeordnet bzw. aufgenommen sein. Der Behälter kann eine Behälteraußenwand aufweisen. Die Behälteraußenwand kann im Wesentlichen rahmenförmig, vorzugsweise im Wesentlichen mehreckrahmenförmig, besonders bevorzugt im Wesentlichen rechteckrahmenförmig, sein. Bevorzugt ist die Behälteraußenwand vollständig umlaufend bzw. bildet einen geschlossenen, mehrseitigen (z. B. vierseitigen) Rahmen.
  • Weiterhin wird ein elektrischer Energiespeicher (z. B. eine Hochvolt-Batterie) für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Nutzfahrzeug (wie z. B. einen Lastkraftwagen oder Omnibus), bereitgestellt. Der elektrische Energiespeicher weist mehrere elektrische Energiespeichereinrichtungen, wie in diesem Dokument beschrieben, auf. Hierbei sollen alle im Zusammenhang mit den Energiespeichereinrichtungen selbst beschriebenen Merkmale auch im Zusammenhang mit dem elektrischen Energiespeicher offenbart und beanspruchbar sein. Entsprechendes soll auch umgekehrt gelten. Die mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen des Energiespeichers sind dabei (z. B. aufeinander) gestapelt, vorzugsweise ausgerichtet bzw. fluchtend miteinander. Eine Stapelrichtung der elektrischen Energiespeichereinrichtungen ist bevorzugt vertikal. Der elektrische Energiespeicher kann somit aus sich wiederholenden Einheiten aufgebaut sein, wodurch auf vorteilhafte Weise die Fertigung des Energiespeichers vereinfacht werden kann.
  • Nach einem Aspekt können die mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen des Energiespeichers wärmeleitend miteinander verbunden sein. Hierzu können die mehreren Energiespeichereinrichtungen paarweise in direktem mechanischen Kontakt miteinander stehen oder paarweise über einen Lückenfüller (z. B. in Form einer Wärmeleitpaste) miteinander verbunden sein. Bevorzugt sind dabei die Batteriezellen einer der gestapelten Energiespeichereinrichtungen mit der Temperierplatte einer weiteren gestapelten Energiespeichereinrichtung unmittelbar oder mittelbar über einen Lückenfüller bzw. Gapfiller verbunden. Zudem oder alternativ können die mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen jeweils gleich orientiert sein. D. h., die mehreren Energiespeichereinrichtungen können zueinander jeweils planparallel versetzt angeordnet sein. Beispielsweise können die Energiespeichereinrichtungen mit der Temperierplatte nach oben ausgerichtet sein. Hierdurch können die Batteriezellen der jeweiligen Energiespeichereinrichtungen sowohl (mittelbar über die Wärmeleiteinrichtung) „von oben“ mittels der ihnen zugehörigen Temperierplatte temperiert werden als auch (unmittelbar) „von unten“ mittels einer Temperierplatte einer weiteren Energiespeichereinrichtung des Stapels temperiert werden. Insgesamt kann dadurch auf vorteilhafte Weise eine zuverlässige Temperierung der Batteriezellen ermöglicht werden.
  • Weiterhin wird ein Kraftfahrzeug (z. B. ein Lastkraftwagen) bereitgestellt, wobei das Kraftfahrzeug zumindest eine elektrische Energiespeichereinrichtung, wie in diesem Dokument offenbart, aufweist und/oder einen elektrischen Energiespeicher, wie in diesem Dokument offenbart, aufweist. Hierbei sollen wiederum alle im Zusammenhang mit der Energiespeichereinrichtung bzw. dem Energiespeicher beschriebenen Merkmale auch im Zusammenhang mit dem Kraftfahrzeug offenbart und beanspruchbar sein. Entsprechendes soll auch umgekehrt gelten. Bevorzugt handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug dabei um ein Nutzfahrzeug. Unter dem Ausdruck „Nutzfahrzeug“ kann hierbei insbesondere ein Kraftfahrzeug verstanden werden, das durch seine Bauart und Einrichtung speziell zum Transport von Gütern und/oder zum Ziehen eines oder mehrerer (z. B. landwirtschaftlicher) Anhängerfahrzeuge ausgelegt ist. Beispielsweise kann das Nutzfahrzeug ein Lastkraftwagen, ein Sattelzugmaschine, ein Baustellenfahrzeug und/oder eine landwirtschaftliche Maschine (z. B. ein Traktor) sein. Vorzugsweise ist der elektrische Energiespeicher an, auf oder zwischen einem Rahmen des Kraftfahrzeugs oder auf einem Dach des Kraftfahrzeugs angeordnet.
  • Die zuvor beschriebenen Aspekte und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    • 1A eine perspektivische Darstellung einer Energiespeichereinrichtung gemäß einer Ausführungsform;
    • 1B eine perspektivische Detail-Darstellung einer Energiespeichereinrichtung gemäß einer Ausführungsform;
    • 2A eine Schnitt-Darstellung einer Energiespeichereinrichtung gemäß einer Ausführungsform;
    • 2B eine schematische Schnitt-Darstellung einer Energiespeichereinrichtung gemäß einer Ausführungsform;
    • 3A eine schematische Schnitt-Darstellung einer Energiespeichereinrichtung gemäß einer Ausführungsform;
    • 3B eine schematische Schnitt-Darstellung einer Energiespeichereinrichtung gemäß einer Ausführungsform;
    • 3C eine schematische Schnitt-Darstellung einer Energiespeichereinrichtung gemäß einer Ausführungsform;
    • 4A eine perspektivische Detail-Darstellung einer Energiespeichereinrichtung gemäß einer Ausführungsform;
    • 4B eine schematische Schnitt-Darstellung einer Energiespeichereinrichtung gemäß einer Ausführungsform;
    • 5A eine perspektivische Detail-Darstellung einer Energiespeichereinrichtung gemäß einer Ausführungsform;
    • 5B eine Schnitt-Darstellung einer Energiespeichereinrichtung gemäß einer Ausführungsform;
    • 5C eine perspektivische Darstellung einer Energiespeichereinrichtung gemäß einer Ausführungsform; und
    • 6 eine schematische Schnitt-Darstellung eines Energiespeichers gemäß einer Ausführungsform.
  • Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, sodass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
  • Die 1A bis 5C zeigen jeweils eine elektrische Energiespeichereinrichtung 10 für ein Kraftfahrzeug (nicht gesondert dargestellt), wobei in den Figuren teilweise verschiedene räumlichen Ansichten bzw. Ausschnittsansichten der elektrischen Energiespeichereinrichtung 10 dargestellt sind. Ferner sind die in den Figuren gezeigten Komponenten teilweise abgeschnitten bzw. unvollständig gezeigt, um dadurch auch darunterliegende Komponenten darzustellen.
  • Das Kraftfahrzeug ist bevorzugt als ein Lastkraftwagen ausgeführt. Es ist auch möglich, dass das Kraftfahrzeug beispielsweise als ein Omnibus, eine Baumaschine, eine Landmaschine oder als ein Personenkraftwagen ausgebildet ist.
  • Die Energiespeichereinrichtung 10 kann als Traktionsbatterie elektrische Energie für mindestens eine elektrische Antriebseinheit zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug mittels eines zentralen Elektroantriebs, mittels mehrerer Elektroradnabenantriebe oder mehrerer radnaher Elektroantriebe angetrieben sein. Die Energiespeichereinrichtung 10 kann beispielsweise extern über ein an einer Ladesteckdose des Kraftfahrzeugs angeschlossenes elektrisches Ladekabel geladen werden.
  • Die Energiespeichereinrichtung 10 kann an einem Fahrzeugrahmen oder Dach des Kraftfahrzeugs angebracht sein. Vorzugsweise kann die Energiespeichereinrichtung 10 an einer Außenlängsseite eines der Hauptlängsträger eines als Leiterrahmen ausgeführten Fahrzeugrahmens des Kraftfahrzeugs angebracht sein. Alternativ kann die Energiespeichereinrichtung 10 beispielsweise. zwischen den beiden Hauptlängsträgern eines als Leiterrahmen ausgeführten Fahrzeugrahmens des Kraftfahrzeugs angebracht sein.
  • Die elektrische Energiespeichereinrichtung 10 weist hierbei mehrere, vorzugsweise identische, Batteriezellen 11 auf. Die mehreren Batteriezellen 11 können auch als Batteriezellengruppe bezeichnet werden. Bei den Batteriezellen 11 kann es sich beispielsweise um prismatische Batteriezellen, Rundzellen und/oder Pouch-Batteriezellen handeln. Die mehreren Batteriezellen 11 können z. B. in Form mindestens eines Batteriezellstapels angeordnet sein. Lediglich beispielhaft können die mehreren Batteriezellen 11 in Form von drei nebeneinander angeordneten Batteriezellenstapeln (z. B. mit jeweils sechszehn Batteriezellen 11) angeordnet sein. Die Batteriezellen 11 eines Batteriezellstapels sind bevorzugt miteinander verspannt. Die mehreren Batteriezellen 11 eines Batteriezellstapels sind vorzugsweise in Reihe miteinander geschaltet. Eine Parallelschaltung der mehreren Batteriezellen 11 eines Batteriezellstapels ist jedoch auch möglich.
  • Bevorzugt sind die mehreren Batteriezellen 11 in einer Ebene, z. B. Horizontalebene, angeordnet. Beispielsweise können die mehreren Batteriezellen 11 nebeneinander oder in einem Raster angeordnet sein. Eine Anzahl der mehreren Batteriezellen 11 kann dabei frei wählbar an die jeweiligen Anforderungen angepasst sein.
  • Die mehreren Batteriezellen 11 weisen ferner jeweils Kontaktpole 13 (z. B. einen Pluspol und einen Minuspol) auf. Auch die Kontaktpole 13 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit vorliegend nicht in allen Figuren jeweils einzeln referenziert. Die Kontaktpole 13, welche auch als Terminals bezeichnet werden können, können dabei jeweils auf einer gleichen Seitenfläche der jeweiligen Batteriezellen 11 angeordnet sein. Die Kontaktpole 13 können beispielsweise auf einer Oberseite der Batteriezellen 11 angeordnet sein bzw. nach oben orientiert sein. Ferner kann das Überdruckventil 12 zwischen den Kontaktpolen 13 angeordnet sein. Die Kontaktpole 13 der mehreren Batteriezellen 11 können über ein Kontaktiersystem (z. B. in Reihe) miteinander verbunden sein. Das Kontaktiersystem kann dabei z. B. mehrere, vorzuweisen plattenförmige, Kontaktbrücken umfassen, welche z. B. jeweils einen Kontaktpol 13 einer Batteriezelle 11 mit einem Kontaktpol 13 einer benachbarten Batteriezelle 11 verbinden.
  • Weiterhin können die mehreren Batteriezellen 11 jeweils ein Überdruckventil 12 aufweisen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden vorliegend nicht in allen Figuren die jeweiligen Überdruckventile 12 einzeln mit Bezugszeichen versehen. Die jeweiligen Überdruckventile 12 können z. B. in Form einer Sollbruchstelle bzw. Materialschwächung in einer Umhausung der jeweiligen Batteriezellen 11 ausgebildet sein. Die Sollbruchstelle bzw. Materialschwächung kann selbsttätig bei Überschreiten eines Druckschwellenwertes im Inneren der Batteriezelle 11 öffnen. Die Überdruckventile 12 können jeweils mittig auf einer Seitenfläche der jeweiligen Batteriezelle 11 angeordnet sein. Die jeweiligen Überdruckventile 12 der Batteriezellen 11 können in vertikaler Richtung (z. B. nach oben) ausgerichtet sein.
  • Die elektrische Energiespeichereinrichtung 10 kann ferner einen Behälter 70 aufweisen. In dem Behälter 70 können die mehreren Batteriezellen 11 angeordnet bzw. aufgenommen sein. Der Behälter 70 kann eine Behälteraußenwand 71 aufweisen. Die Behälteraußenwand 71 kann im Wesentlichen rahmenförmig, vorzugsweise im Wesentlichen mehreckrahmenförmig, besonders bevorzugt im Wesentlichen rechteckrahmenförmig, sein. Bevorzugt ist die Behälteraußenwand 71 vollständig umlaufend bzw. bildet einen geschlossenen, mehrseitigen (z. B. vierseitigen) Rahmen. Die Behälteraußenwand 71 kann zwei einander entgegensetzte Stirnflächen aufweisen, z. B. an einer Oberseite und an einer Unterseite der Behälteraußenwand 71 bzw. des Behälters 70. Die Stirnflächen können umlaufend bzw. geschlossen sein. Die Stirnflächen können im Wesentlichen rahmenförmig, vorzugsweise im Wesentlichen mehreckrahmenförmig, besonders bevorzugt im Wesentlichen rechteckrahmenförmig, sein. Die Behälteraußenwand 71 bzw. der Behälter 70 kann ferner eine Durchgangsöffnung zum Durchführen elektrischer Verbinder und/oder fluidischer Leitungen aufweisen.
  • Um die Batteriezellengruppe bzw. die mehreren Batteriezellen 11 zu temperieren, weist die elektrische Energiespeichereinrichtung 10 ferner eine Temperierplatte 30 (z. B. eine Kühl- und/oder Heizplatte) auf. Unter dem Ausdruck Temperierplatte 30 kann dabei bevorzugt ein, vorzugsweise flaches, plattenförmiges (z. B. rechteckförmiges und/oder quaderförmiges) Bauteil zur Temperierung verstanden werden. Die Temperierplatte 30 kann die gesamte Batteriezellengruppe überspannen bzw. überdecken. Beispielsweise kann die Temperierplatte 30 aus Stahl und/oder Aluminium gefertigt sein.
  • Die Temperierplatte 30 kann die mehreren Batteriezellen 11 im Betrieb kühlen und/oder heizen. Hierzu kann die Temperierplatte 30 von einem, vorzugsweise flüssigen, Temperierfluid (z. B. Wasser und/oder Glykol) durchströmbar sein. Beispielsweise kann die Temperierplatte 30 einen oder mehrere (z. B. mäanderförmig verlaufende) Kanäle aufweisen, durch die das Temperierfluid strömen kann. Die Temperierplatte 30 kann ferner auch Anschlüsse zum Verbinden mit einem Heiz- und/oder Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs aufweisen. Beispielsweise können Anschlüsse zum Zuführen und Abführen des Temperierfluids in der Behälteraußenwand 71 des Behälters 70 angeordnet sein.
  • Die Temperierplatte 30 kann ferner an der Behälteraußenwand 71 befestigt (z. B. mit der Behälteraußenwand 71 verschraubt) sein. Lediglich beispielhaft kann eine Innenseite der Behälteraußenwand 71 dazu mehrere Vorsprünge umfassen, die jeweils ein Sackloch oder ein Durchgangsgewinde aufweisen. Ferner kann die Temperierplatte 30 korrespondierend zu den mehreren Vorsprüngen angeordnete Durchgangslöcher aufweisen, durch die sich Befestigungsmittel (z. B. eine Schraube oder eine Gewindestange) hindurcherstrecken und in den Sacklöchern bzw. Durchgangsgewinden der Vorsprünge eingeschraubt sein können. Die Durchgangslöcher der Temperierplatte 30 können dabei an laschenförmigen Ausbuchten an Rändern der Temperierplatte 30 angeordnet sein.
  • Weiterhin weist die elektrische Energiespeichereinrichtung 10 einen, vorzugsweise länglichen, Entgasungskanal 20 auf. Beispielsweise kann der Entgasungskanal 20 als Entgasungsrohr und/oder Entgasungsleitung ausgebildet sein. Der Entgasungskanal 20 kann entlang einer Längsachse des Entgasungskanals 20 durchströmbar sein. Der Entgasungskanal 20 kann zum Abführen von (z. B. über die Überdruckventile 12) in den Entgasungskanal eingetretenen Gases dienen. Hierzu kann der Entgasungskanal 20 die Überdruckventile 12 der mehreren Batteriezellen 11 fluidisch miteinander verbinden.
  • Der Entgasungskanal 20 kann ausgebildet sein, von den Überdruckventilen 12 austretende Gase in ein gemeinsames Volumen zu bündeln. Die Überdruckventile 12 können in den Entgasungskanal 20 münden. Bevorzugt ist der Entgasungskanal 20 ausgebildet, von den Überdruckventilen 12 austretende Gase (zielgerichtet) aus der elektrischen Energiespeichereinrichtung 10 in die Umgebung abzuführen. Hierbei kann die Behälteraußenwand 71 zumindest einen Durchlass aufweisen, durch den der Entgasungskanal 20 nach Außen geführt ist oder über den der Entgasungskanal 20 in Verbindung mit der Umgebung steht. Im Durchlass kann z. B. ein Ventil angeordnet sein, das bei Überschreiten eines vorbestimmen Drucks im Entgasungskanal 20 öffnet.
  • Weiterhin kann der Entgasungskanal 20 oberhalb der Überdruckventile 12 angeordnet sein. Der Entgasungskanal 20 kann ferner an die Größe der Überdruckventile 12 angepasst sein. D. h., eine, vorzugsweise laterale, Ausdehnung des Entgasungskanals 20 kann im Wesentlichen einer, vorzugsweise lateralen, Ausdehnung der Überdruckventile 12 entsprechen. Um auf vorteilhafte Weise zu vermeiden, dass ein im Entgasungskanal 20 geführter Gasstrom (der gegebenenfalls auch Partikel enthalten kann) zu einem Kurzschluss an weiteren spannungsführenden Bauteilen führt, kann der Entgasungskanal 20 ferner so ausgeführt sein, dass er von den Kontaktpolen 13 der mehreren Batteriezellen 11 fluidisch getrennt ist. Der Entgasungskanal 20 kann dazu äußere Begrenzungen aufweisen, die eine Abdichtung des Entgasungskanals 20 sicherstellen. Beispielsweise kann der Entgasungskanal 20 dazu geschlossen bzw. röhrenförmig ausgebildet sein und zu den Überdruckventilen 12 korrespondierend angeordnete Öffnungen umfassen. Der Entgasungskanal 20 kann jedoch eine (z. B. U-förmige) äußere Begrenzung aufweisen, die in Richtung der Überdruckventile 12 offen ausgebildet ist. Die Begrenzung kann dabei auf den mehreren Batteriezellen 11 aufliegen.
  • Die elektrische Energiespeichereinrichtung 10 umfasst ferner eine Wärmeleiteinrichtung 40. Über die Wärmeleiteinrichtung 40 sind mehrere der Kontaktpole 13 der mehreren Batteriezellen 11 mit der Temperierplatte 30 wärmeleitend verbunden. D. h., über die Wärmeleiteinrichtung 40 kann eine thermisch leitfähige Verbindung zwischen den mehreren Kontaktpolen 13 und der Temperierplatte 30 bestehen. Bevorzugt ist die Wärmeleiteinrichtung 40 dazu aus einem gut wärmeleitenden Material (z. B. einem Metall) gefertigt. Die Wärmeleiteinrichtung 40 kann ein vom Entgasungskanal 20 und der Temperierplatte 30 separates Bauteil sein. Wie nachfolgend noch eingehender beschrieben werden wird, können die Wärmeleiteinrichtung 40 und der Entgasungskanal 20 (gegebenenfalls zusammen mit der Temperierplatte 30) auch als ein gemeinsames Bauteil ausgebildet sein.
  • In allen Fällen zeichnet sich die elektrische Energiespeichereinrichtung 10 jedoch dadurch aus, dass der Entgasungskanal 20 und die Wärmeleiteinrichtung 40 zwischen der Temperierplatte 30 und der Batteriezellengruppe angeordnet sind. Die entsprechende Geometrie kann hierbei auch als eine „Sandwichstruktur“ verstanden werden, bei der der Entgasungskanal 20 und die Wärmeleiteinrichtung 40 zwischen der Temperierplatte 30 und der Batteriezellengruppe bzw. den mehreren Batteriezellen 11 liegt. Um auf vorteilhafte Weise eine möglichst gute thermische Anbindung der mehreren Batteriezellen 11 an die Temperierplatte 30 zu erreichen, können der Entgasungskanal 20 und die Wärmeleiteinrichtung 40 bevorzugt verspannt zwischen der Temperierplatte 30 und der Batteriezellengruppe angeordnet sein. Beispielsweise kann durch die vorgenannte Schraubbefestigung der Temperierplatte 30 ein Anpressen der entsprechenden Komponenten an die mehreren Batteriezellen 11 erfolgen. Dieses mechanische Verspannen kann hierbei auf vorteilhafte Weise ein zusätzliches Niederhalten der mehreren Batteriezellen 11 bewirken und so zu einer zusätzlichen Verbesserung der Festigkeit der Anordnung führen.
  • Nachdem vorstehend die prinzipielle Anordnung und Funktion der Komponenten der elektrischen Energiespeichereinrichtung 10 beschrieben wurden, soll im Folgenden auf die speziellen Merkmale der in den 1A bis 3C dargestellten Ausführungsform eingegangen werden. So kann gemäß dieser beispielhaften Variante der Entgasungskanal 20 in die Wärmeleiteinrichtung 40 integriert sein. Bevorzugt sind der Entgasungskanal 20 und die Wärmeleiteinrichtung 40 somit nicht als separate Komponenten ausgebildet, sondern deren Funktionen in einem gemeinsamen Bauteil kombiniert. Hierzu kann die Wärmeleiteinrichtung 40 Wandabschnitte aufweisen, die den Entgasungskanal 20 zumindest abschnittsweise begrenzen.
  • Beispielsweise kann die Wärmeleiteinrichtung 40 einen ersten Wandabschnitt 41a und einen zweiten Wandabschnitt 41b aufweisen, die den Entgasungskanal 20 seitlich begrenzen. D. h., der Entgasungskanal 20 kann seitlich durch den Verlauf des ersten und zweiten Wandabschnitts 41a, 41b definiert sein. Der erste Wandabschnitt 41a und/oder der zweite Wandabschnitt kann/können dabei vertikal orientiert sein. Der erste und zweite Wandabschnitt 41a, 41b können parallel zueinander orientiert sein. Der erste und zweite Wandabschnitt 41a, 41b können den Entgasungskanal 20 an einander gegenüberliegenden Seiten begrenzen.
  • Weiterhin kann der erste Wandabschnitt 41a ein, vorzugsweise oberes, erstes Ende aufweisen, das mit der Temperierplatte 30, vorzugsweise integral-einstückig, verbunden sein kann. Ferner kann der erste Wandabschnitt 41 a ein, vorzugsweise unteres, zweites Ende aufweisen, das bevorzugt entgegengesetzt zum ersten Ende angeordnet ist. Das zweite Ende des ersten Wandabschnitts 41 a kann mit den mehreren Batteriezellen 11 verbunden sein. Beispielsweise kann das zweite Ende auf den mehreren Batteriezellen 11 aufliegen und/oder gegen die mehreren Batteriezellen 11 verspannt sein.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung kann das zweite Ende des ersten Wandabschnitts 41a dabei flexibel ausgeführt sein, um eine dichte Anbindung des ersten Wandabschnitts 41a an die mehreren Batteriezellen 11 zu ermöglichen und gegebenenfalls vorhandene Fertigungstoleranzen auszugleichen. Alternativ kann auch ein flexibles Ausgleichselement (z. B. in Form einer Dichtlippe) zwischen dem zweiten Ende des ersten Wandabschnitts 41a und den mehreren Batteriezellen 11 angeordnet sein. Weiterhin kann auch der zweite Wandabschnitt 41 b - unabhängig von der Ausführung des ersten Wandabschnitts 41a - die vorstehend im Zusammenhang mit dem ersten Wandabschnitt 41a beschriebenen Merkmale umfassen. So kann auch der zweite Wandabschnitt 41 b ein (oberes) erstes Ende und ein (unteres) zweites Ende aufweisen, welche die vorgenannten Merkmale aufweisen können.
  • Neben dem Begrenzen des Entgasungskanal 20 und dem Niederhalten der mehreren Batteriezellen 11 kann durch die Wärmeleiteinrichtung 40 ferner eine gezielte Temperierung der mehreren Kontaktpole 13 der mehreren Batteriezellen 11 erreicht werden. Hierzu kann die Wärmeleiteinrichtung 40 ferner eine erste Kontaktschiene 42a aufweisen. Die erste Kontaktschiene 42a kann bevorzugt integral-einstückig mit dem ersten Wandabschnitt 41a verbunden sein. Beispielsweise kann die erste Kontaktschiene 42a senkrecht auf dem ersten Wandabschnitt 41a stehend mit dem ersten Wandabschnitt 41a verbunden sein. D. h., der erste Wandabschnitt 41a kann horizontal orientiert sein bzw. in einer Horizontalebene liegen. Ferner kann die erste Kontaktschiene 42a im Wesentlichen plattenförmig sein und/oder planparallel zur Temperierplatte 30 angeordnet sein. Über die erste Kontaktschiene 42a können mehrere der Kontaktpole 13, die über die Wärmeleiteinrichtung 40 mit der Temperierplatte 30 wärmeleitend verbunden sind, mit dem ersten Wandabschnitt 41a (mechanisch) verbunden sein. Um dabei einen möglichst flächigen Kontakt zwischen den entsprechenden Kontaktpolen 13 und der erste Kontaktschiene 42a sicherzustellen (und gegebenenfalls Fertigungstoleranzen auszugleichen), kann die erste Kontaktschiene 42a bzw. ein den entsprechenden Kontaktpolen 13 zugewandter Endbereich der ersten Kontaktschiene 42a flexibel ausgeführt sein.
  • Weiterhin kann die erste Kontaktschiene 42a unmittelbar mit den mehreren Kontaktpolen 13 verbunden sein, d. h. in direktem Kontakt mit den mehreren Kontaktpolen 13 stehen (vgl. 3A und 3B). Alternativ können jedoch - wie z. B. in 1B dargestellt - auch weitere Elemente zwischen der ersten Kontaktschiene 42a und den mehreren Kontaktpolen 13 angeordnet sein. Beispielsweise kann die elektrische Energiespeichereinrichtung 10 eine Isolierung 60 und/oder ein Kontaktiersystem 80 umfassen. Während mittels des Kontaktiersystems 80 die mehreren Batteriezellen elektrisch miteinander verschalten sein können (z. B. in einer Reihenschaltung), kann durch die Isolierung 60 eine galvanische Trennung zwischen Komponenten erreicht werden, beispielsweise falls die Wärmeleiteinrichtung 40 bzw. der erste Wandabschnitt 41a aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt sind.
  • Lediglich beispielhaft kann das Kontaktiersystem 80 dabei mehrere, vorzugsweise flache, Platten umfassen, die jeweils einen der Kontaktpole 13 einer der Batteriezellen 11 mit einem der Kontaktpole 13 einer hierzu benachbarten Batteriezelle 11 verbinden. Ferner kann die Isolierung 60 mehrere, vorzugsweise plattenförmige, Isolierelemente (z. B. in Form eines flexiblen Lückenfüllers bzw. Gapfillers) umfassen, die zur besseren Unterscheidung als erste Isolierelemente 61 bezeichnet werden können. Die ersten Isolierelemente 61 können dabei jeweils zwischen der erste Kontaktschiene 42a und einer der vorgenannten Platten des Kontaktiersystems 80 angeordnet sein.
  • Zusätzlich oder alternativ zur ersten Kontaktschiene 42a kann die Wärmeleiteinrichtung 40 ferner auch eine zweite Kontaktschiene 42b aufweisen. Die zweite Kontaktschiene 42b kann bevorzugt integral-einstückig mit dem zweiten Wandabschnitt 41b verbunden sein. Lediglich beispielhaft kann die zweite Kontaktschiene 42b senkrecht auf dem zweiten Wandabschnitt 41b stehend mit dem zweiten Wandabschnitt 41b verbunden sein. Die zweite Kontaktschiene 42b kann dabei - unabhängig von der Ausführung der ersten Kontaktschiene 42a - die vorstehend im Zusammenhang mit der ersten Kontaktschiene 42a beschriebenen Merkmale aufweisen. So kann auch die zweite Kontaktschiene 42b z. B. horizontal orientiert sein und/oder im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet sein, wobei für den Fachmann sofort ersichtlich ist, dass die im Zusammenhang mit der ersten Kontaktschiene 42a in Bezug zum ersten Wandabschnitt 41a beschriebenen Merkmale in Fall der zweiten Kontaktschiene 42b auf den zweiten Wandabschnitt 41b zu beziehen sind.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Wärmeleiteinrichtung 40 (inkl. Entgasungskanal 20) symmetrisch bezüglich einer Längsmittelebene der Wärmeleiteinrichtung 40 ausgeführt. Bevorzugt verläuft die Längsmittelebene dabei durch die Überdruckventile 12. Entsprechend können die erste Kontaktschiene 42a und die zweite Kontaktschiene 42b identisch ausgestaltet sein, z. B. dieselben Abmessungen aufweisen. Ferner können die erste und zweite Kontaktschiene 42a, 42b kollinear zueinander angeordnet sind und/oder den jeweils selben Abstand zu den mehreren Batteriezellen 11 aufweisen. Weiterhin können die erste und zweite Kontaktschiene 42a, 42b jeweils in entgegengesetzten Richtungen von der Wärmeleiteinrichtung 40 abstehen.
  • Neben der vorstehend bereits beschriebenen Art der elektrischen Isolierung 60 mittels zwischen der ersten und/oder zweiten Kontaktschiene 42a, 42b und den jeweiligen Kontaktpolen bzw. einem Kontaktiersystem 80 angeordneten ersten Isolierelemente 61 (vgl. schraffierte Komponenten in 2B) kann die Isolierung 60 zudem oder alternativ auch weitere Isolierelemente umfassen, was im Folgenden unter Bezugnahme auf die 3A bis 3C näher beschrieben werden wird.
  • Gemäß der in 3A dargestellten Variante kann die Isolierung 60 zweite Isolierelemente 62 aufweisen. Die zweiten Isolierelemente 62 können dabei zwischen dem ersten Wandabschnitt 41a und der Temperierplatte 30 und zwischen dem zweiten Wandabschnitt 41b und der Temperierplatte 30 angeordnet sein. Bevorzugt weisen die zweiten Isolierelemente 62 bzw. die Isolierung 60 eine möglichst hohe thermische Leitfähigkeit auf, um eine möglichst effiziente Temperierung der mehreren Batteriezellen 11 sicherzustellen. Ein Vorteil dieser Variante ist, dass die Wärmeleiteinrichtung 40 bzw. die erste und zweite Kontaktschiene 42a, 42b ferner auch zur Kontaktierung von Batteriezellen 11 genutzt werden können, sodass gegebenenfalls ein (separates) Kontaktiersystem 80 eingespart werden kann. Bevorzugt sind die erste Kontaktschiene 42a und/oder die zweite Kontaktschiene 42b hierzu jeweils unmittelbar mit den mehreren der Kontaktpolen 13 der Batteriezellen 11 verbunden.
  • Um dabei auf vorteilhafte Weise die Möglichkeiten der Verschaltung der mehreren Batteriezellen 11 zu erweitern, kann die Isolierung 60, wie in 3B dargestellt, neben den zweiten Isolierelementen 62 zusätzlich auch dritte Isolierelemente 63 umfassen. Die dritten Isolierelemente 63 können dabei zwischen dem ersten Wandabschnitt 41a und der ersten Kontaktschiene 42a und/oder zwischen dem zweiten Wandabschnitt 41b und der zweiten Kontaktschiene 42b angeordnet sein. Um die Kontaktpolen 13 dabei selektiv (z. B. paarweise) miteinander zu verbinden, kann die erste und/oder zweite Kontaktschiene 42a, 42b ferner auch mehrere Unterbrechungen (z. B. in Form von Schlitzen) umfassen. D. h., sowohl die erste Kontaktschiene 42a als auch die zweite Kontaktschiene 42b kann segmentiert sein bzw. mehrere elektrisch voneinander isolierte Abschnitte aufweisen. Insgesamt kann dadurch auf vorteilhafte Weise eine weitere Funktionalität (Kontaktierung) in die Wärmeleiteinrichtung 40 mitintegriert werden.
  • 3C zeigt eine weitere beispielhafte Art der elektrischen Isolierung. Zusätzlich zu den vorgenannten zweiten und dritten Isolierelementen 62, 63 kann die Isolierung 60 hierbei - vorstehend bereits erwähnte - erste Isolierelemente 61 umfassen. Diese können hierbei zwischen der ersten Kontaktschiene 42a und den Kontaktpolen 13 oder zwischen der ersten Kontaktschiene 42a und einem (nicht dargestellten) Kontaktiersystem 80 angeordnet sein. Zudem oder alternativ können die ersten Isolierelemente 61 auch zwischen der zweiten Kontaktschiene 42b und den Kontaktpolen 13 oder zwischen der zweiten Kontaktschiene 42b und einem (nicht dargestellten) Kontaktiersystem 80 angeordnet sein.
  • Vorstehend wurde bereits erwähnt, dass gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Entgasungskanal 20 in die Wärmeleiteinrichtung 40 integriert sein kann. Wie insbesondere durch die Darstellung in 2B ersichtlich ist, kann ferner auch die Temperierplatte 30 zusammen mit der Wärmeleiteinrichtung 40 (inkl. Entgasungskanal 20) als ein gemeinsames Bauteil ausgebildet sein. Beispielsweise können die Temperierplatte 30 und die Wärmeleiteinrichtung 40 integral-einstückig miteinander verbunden sein. Alternativ können die entsprechenden Komponenten auch derart aneinander befestigt (z. B. verschraubt) sein, dass die Komponenten eine bauliche (z. B. vorfertigbare) Einheit bilden, die z. B. „quasi als ein Teil“ auf die mehreren Batteriezellen 11 aufgesetzt werden kann. Hierbei kann der Entgasungskanal 20, vorzugsweise oben, von der Temperierplatte 30 begrenzt werden. Der Entgasungskanal 20 kann somit einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt und/oder ein quaderförmiges Volumen aufweisen. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch insgesamt ein temperierter Entgasungskanal 20 bereitgestellt werden, der im Entgasungsfall neben dem Abführen des Gases zusätzlich ein Kühlen des Gases ermöglicht, sodass eine thermische Ansteckung weiterer Batteriezellen 11 durch das heiße Gas vermieden oder vermindert werden kann.
  • Weiterhin kann die elektrische Energiespeichereinrichtung 10 eine Stützplatte 50 aufweisen (vgl. 4A und 4B). Die Stützplatte 50 kann dabei zwischen der Temperierplatte 30 und der Wärmeleiteinrichtung 40 bzw. zwischen der Temperierplatte 30 und dem Entgasungskanal 20 angeordnet sein. Die Stützplatte 50 kann im Wesentlichen flächengleich zur Temperierplatte 30 ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Stützplatte 50 ein, vorzugsweise flaches, plattenförmiges (z. B. rechteckförmiges und/oder quaderförmiges) Bauteil sein, auf dem die Temperierplatte 30 abgestützt ist. D. h., die Stützplatte 50 kann die Temperierplatte 30 stützen. Die Stützplatte 50 kann den Behälter 70 versteifen und/oder Betriebslasten aufnehmen und ableiten. Die Temperierplatte 30 kann an der Stützplatte 50, vorzugsweise verspannt, flächig anliegen. Die Stützplatte 50 kann ferner planparallel zur Temperierplatte 30 angeordnet sein.
  • Eine Oberseite der Stützplatte 50 kann zum Aufnehmen der Temperiervorrichtung 30 geformt sein. Beispielsweise. kann die Oberseite der Stützplatte 50 zum Positionieren bzw. Einlegen von Temperierwendeln der Temperiervorrichtung 30 geformt sein. Wie die Temperierplatte 30 kann auch die Stützplatte 50 die gesamte Batteriezellengruppe überspannen bzw. überdecken. Neben der Aufnahme von Kräften und der Versteifung der elektrischen Energiespeichereinrichtung 10 kann die Stützplatte 50 hierbei auf vorteilhafte Weise auch als Hitzeschild dienen, um z. B. im Fehlerfall eine Hitzeausbreitung in der elektrischen Energiespeichereinrichtung 10 zu behindern und dadurch darüber angeordnete Komponenten zu schützen. Bevorzugt ist die Stützplatte 50 aus einem hitzebeständigen Material (z. B. Stahl) gefertigt.
  • Die Stützplatte 50 kann hierbei ein separates bzw. eigenständiges Bauteil sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Stützplatte 50 jedoch zusammen mit der Wärmeleiteinrichtung 40 und/oder dem Entgasungskanal 20 als ein gemeinsames Bauteil ausgebildet. Beispielsweise kann die Stützplatte 50 hierzu integral-einstückig mit der Wärmeleiteinrichtung 40 mit integriertem Entgasungskanal 20 ausgebildet sein (vgl. 4B). D. h., die Stützplatte 50 und die Wärmeleiteinrichtung 40 können eine bauliche Einheit bilden, in der ein entsprechender Entgasungskanal 20 vorgesehen ist.
  • Wie in 4B beispielhaft dargestellt ist, kann der Entgasungskanal 20 dabei z. B. seitlich von Wandabschnitten der Wärmeleiteinrichtung 40 (erster und zweiter Wandabschnitt 41a, 41b) und oben von der Stützplatte 50 begrenzt werden. Auch hier kann der Entgasungskanal 20 somit einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt und/oder ein quaderförmiges Volumen aufweisen. Analog zu den vorstehend im Zusammenhang mit den 3A bis 3C diskutieren Fällen kann auch die Stützplatte 50 - wie vormals die Temperierplatte 30 -von der Wärmeleiteinrichtung 40 und/oder dem Entgasungskanal 20 elektrisch isoliert sein. Entsprechend können zwischen der Stützplatte 50 und der Wärmeleiteinrichtung 40 und/oder dem Entgasungskanal 20 zweite Isolierelemente 62 angeordnet sein. Ferner können auch im Fall der mit der Wärmeleiteinrichtung 40 verbundenen Stützplatte 50 weitere Isolierelemente (erste und dritte Isolierelemente 61, 63) an der Wärmeleiteinrichtung 40 angeordnet sein.
  • Nachdem vorstehend vorrangig Varianten diskutiert wurden, bei welchen zumindest Teile der Komponenten der elektrischen Energiespeichereinrichtung 10 ineinander integriert bzw. als ein gemeinsames Bauteil ausgeführt waren, soll im Folgenden nochmals speziell auf eine separate Ausführung von Entgasungskanal 20, Temperierplatte 30, Wärmeleiteinrichtung 40 und gegebenenfalls Stützplatte 50 eingegangen werden.
  • Beispielsweise kann der Entgasungskanal 20, wie z. B. in 5A bis 5C dargestellt ist, auch als von der Wärmeleiteinrichtung 40 getrenntes Bauteil ausgeführt sein. Beispielsweise kann der Entgasungskanal 20 durch eine, vorzugsweise röhrenförmige, Wandung 21 begrenzt werden, die nicht unmittelbar mit der Wärmeleiteinrichtung 40 verbunden ist. Die Wandung kann als ein (geschlossenes) Hohlprofil, z. B. mit rechteckigem Querschnitt, ausgebildet sein. Die Wandung 21 kann den Entgasungskanal 20 in zumindest vier verschiede Richtungen begrenzen. Die Wandung 21 kann zu den Überdruckventilen 12 korrespondierend angeordnete Öffnungen umfassen. Die Wandung 21 kann mit den mehreren Batteriezellen 11 unmittelbar verbunden sein (z. B. auf diesen aufliegen). Hierzu kann die Wandung 21 einen, vorzugsweise unteren, ersten Wandungsabschnitt umfassen, der mit den mehreren Batteriezellen 11 verbunden ist. Ferner kann die Wandung 21 einen, vorzugsweise oberen, zweiten Wandungsabschnitt aufweisen, der unmittelbar oder mittelbar über ein (zweites) Isolierelement 62 mit der Temperierplatte 30 verbunden sein kann. Alternativ kann die elektrische Energiespeichereinrichtung 10 auch eine zwischen Entgasungskanal 20 und Temperierplatte 30 angeordnete Stützplatte 50 umfassen. In diesem Fall kann der (obere) zweite Wandungsabschnitt unmittelbar oder mittelbar über ein (zweites) Isolierelement 62 mit der Stützplatte 50 verbunden sein.
  • Ferner kann die Wärmeleiteinrichtung 40, wie z. B. in 5A und 5B dargestellt ist, mehrere, vorzugsweise bügelförmige, Wärmeleitelemente 43 umfassen. Beispielsweise können die Wärmeleitelemente 43 einen im Wesentlichen hutförmigen Querschnitt aufweisen. Die Wärmeleitelemente 43 können jeweils als Profilstreifen ausgebildet sein. Die Wärmeleitelemente 43 können aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen. Die Wärmeleitelemente 43 können jeweils zwei flache, vorzugsweise in einer Ebene angeordnete, Seitenteile umfassen, die über einen bogenförmigen, vorzugsweise U-förmigen, Mittelteil verbunden sein können. Bevorzugt sind die Seitenteile und der Mittelteil integral-einstückig, d. h. durchgehend nahtlos, miteinander verbunden. Die Mittelteile der jeweiligen Wärmeleitelemente 43 können dabei mit der Temperierplatte 30 oder einer gegebenenfalls vorhandenen Stützplatte 50 (gegebenenfalls über ein (zweites) Isolierelement 62) verbunden sein. Die jeweiligen Seitenteile können jeweils mit einem Kontaktpol 13 verschiedener Batteriezellen 11 verbunden sein. Beispielsweise können die (aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigten) Wärmeleitelemente 43 die mehreren Batteriezellen 11 jeweils paarweise elektrisch verbinden. Hierzu kann jeweils eines der beiden Seitenteile mit einem der Kontaktpole 13 einer ersten Batteriezelle der mehreren Batteriezellen 11 verbunden sein, während das jeweils andere Seitenteil mit einem der Kontaktpole 13 einer, zur ersten Batteriezelle benachbarten, zweiten Batteriezelle der mehreren Batteriezellen 11 verbunden ist. Neben der Temperierung der Batteriezellen 11 kann über die Wärmeleitelemente 43 der Wärmeleiteinrichtung 40 somit auf vorteilhafte Weise auch eine entsprechende Kontaktierung der Batteriezellen erfolgen, sodass ein zusätzliches Kontaktiersystem 80 eingespart werden kann.
  • 5C zeigt einen beispielhaften Verlauf des Entgasungskanals 20 für eine exemplarische Batteriezellengruppe. Aufgrund der besseren Darstellbarkeit ist der Entgasungskanal 20 hierbei in der Variante mit eigener, vorzugsweise röhrenförmiger, Wandung 21 gezeigt (die Wärmeleitelemente 43 bzw. Wärmeleiteinrichtung 40 ist hierbei nicht dargestellt). Allerdings ist die entsprechende Lehre nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, sondern ist ebenso auf die weiteren Ausführungsformen, z. B. die Variante mit dem in die Wärmeleiteinrichtung 40 integrierten Entgasungskanal 20, übertragbar.
  • Die mehreren, vorzugsweise identischen, Batteriezellen 11 können hierbei als mehrere (z. B. drei) Batteriezellenstapel (z. B. mit jeweils fünfzehn Batteriezellen 11) angeordnet sein. Eine Anzahl der Batteriezellenstapel sowie eine Anzahl an Batteriezellen 11 je Batteriezellenstapel kann dabei frei wählbar an die jeweiligen Anforderungen angepasst sein. Die Batteriezellen 11 eines jeweiligen Batteriezellenstapels können miteinander verspannt sein. Die Batteriezellen 11 eines Batteriezellstapels sind vorzugsweise in Reihe miteinander geschaltet. Die mehreren Batteriezellenstapel können dabei jeweils eine gleiche Stapelrichtung aufweisen. Die gleiche Stapelrichtung der Batteriezellenstapel kann dabei bevorzugt horizontal sein. Lediglich beispielhaft können die Batteriezellen 11 eines Batteriezellstapels jeweils stehend nebeneinander angeordnet sein. Bevorzugt sind die Überdruckventile 12 und/oder die Kontaktpole 13 der Batteriezellen 11 dabei nach oben orientiert. Bevorzugt sind die Batteriezellen 11 prismatische Batteriezellen 11. Die mehreren Batteriezellenstapel können dabei nebeneinander angeordnet sein. Bevorzugt sind die mehreren Batteriezellenstapel dabei senkrecht zur Stapelrichtung versetzt, d. h. parallel, zueinander angeordnet.
  • Der Entgasungskanal 20 kann mehrere (z. B. drei) gerade Kanalabschnitte aufweisen, die im Folgenden als Hauptkanalabschnitte bezeichnet werden können. Die mehreren geraden Hauptkanalabschnitte können dabei jeweils einem der mehreren Batteriezellenstapel zugeordnet sein. Beispielsweise können die mehreren geraden Hauptkanalabschnitte jeweils an einer Seitenfläche jeweils eines der mehreren Batteriezellenstapel angeordnet sein. Ferner können die mehreren geraden Hauptkanalabschnitte entlang der gleichen Stapelrichtung orientiert sein. D. h., die mehreren geraden Hauptkanalabschnitte können zueinander parallel angeordnet sein. Die mehreren geraden Hauptkanalabschnitte können über - die mehreren geraden Hauptkanalabschnitte jeweils paarweise verbindende - Stichkanalabschnitte fluidisch miteinander verbunden sein. Bevorzugt sind die Stichkanalabschnitte senkrecht zu den geraden Hauptkanalabschnitten orientiert. Vorzugsweise sind die Stichkanalabschnitte jeweils an einem Endbereich der geraden Hauptkanalabschnitte mit diesen fluidisch verbunden.
  • 6 zeigt eine schematische Schnitt-Darstellung eines elektrischen Energiespeichers 100 gemäß einer Ausführungsform. Der elektrische Energiespeicher 100 weist dabei mehrere (z. B. zwei, drei oder vier) elektrische Energiespeichereinrichtungen 10, wie in diesem Dokument beschrieben, auf. Bevorzugt sind die mehreren Energiespeichereinrichtungen 10 dabei identisch ausgebildet. Die mehreren Energiespeichereinrichtungen 10 können jedoch auch unterschiedlich ausgebildet sein. Weiterhin kann der elektrische Energiespeicher 100 auch weitere, vorzugsweise in einer Ebene angeordnete, mehrere Batteriezellen bzw. eine weitere Batteriezellengruppe 11' umfassen. Die weitere Batteriezellengruppe 11' ist dabei bevorzugt nicht Teil einer vorgenannten Energiespeichereinrichtung 10.
  • Die mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen 10 sind ferner gestapelt angeordnet, vorzugsweise ausgerichtet bzw. fluchtend miteinander. Eine Stapelrichtung der Energiespeichereinrichtungen 10 ist bevorzugt vertikal, d. h., die mehreren Energiespeichereinrichtungen 10 können aufeinandergestapelt sein. Die mehreren Energiespeichereinrichtungen 10 können somit jeweils in verschiedenen, vorzugsweise planparallel zueinander versetzten, Ebenen angeordnet sein. Bevorzugt ist auch die weitere Batteriezellengruppe 11' gestapelt, vorzugsweise ausgerichtet bzw. fluchtend, zu den mehreren Energiespeichereinrichtungen 10 angeordnet. Vorzugsweise weisen die Energiespeichereinrichtungen 10 jeweils einen Behälter 70 auf. Bevorzugt ist auch die weitere Batteriezellengruppe 11' in einem weiteren Behälter 70' angeordnet oder aufgenommen, der vorzugsweise identisch zu den Behältern 70 der Energiespeichereinrichtungen 10 ausgebildet ist. Bevorzugt sind die Behälter 70 und der weitere Behälter 70' mittels der Behälteraußenwände 71, besonders bevorzugt an Stirnflächen der Behälteraußenwände 71, gestapelt. Dementsprechend kann es beispielsweise. einen obersten und einen untersten Behälter geben.
  • Die jeweiligen Batteriezellengruppen der mehreren Energiespeichereinrichtungen 10 können (über die Behälter 70 hinweg) miteinander elektrisch verbunden sein. Ferner können die jeweiligen Entgasungskanäle 20 der mehreren Energiespeichereinrichtungen 10 (über die Behälter 70 hinweg) miteinander fluidisch verbunden sein. Die jeweiligen Temperierplatten 30 der mehreren Energiespeichereinrichtungen 10 können über eine gemeinsame Temperierfluid-Zuflussleitung und/oder eine gemeinsame Temperierfluid-Abflussleitung miteinander verbunden sein. Die Temperierfluid-Zuflussleitung und/oder die Temperierfluid-Abflussleitung kann außerhalb der Behälter 70 angeordnet sein.
  • Der Energiespeicher 100 kann eine (obere) Abdeckung 72 aufweisen. Die Abdeckung 72 kann den obersten Behälter von oben abdecken. Die Abdeckung 72 kann plattenförmig sein. Die Abdeckung 72 kann mehreckig, vorzugsweise rechteckig, sein. Die Abdeckung 72 kann bevorzugt mittels Befestigungselementen am obersten Behälter befestigt sein. Bevorzugt ist in die Abdeckung 72 ein weiterer Entgasungskanal integriert. Der weitere Entgasungskanal kann hierbei Überdruckventile der weiteren mehreren Batteriezellen 11' fluidisch miteinander verbinden.
  • Der Energiespeicher 100 kann ferner einen Boden 73 aufweisen. Der Boden 73 kann den untersten Behälter von unten abdecken. Der Boden 73 kann plattenförmig sein. Der Boden 73 kann mehreckig, vorzugsweise rechteckig, sein. Der Boden 73 kann mittels mehrerer an dem untersten Behälter befestigt sein. Zwischen dem Boden 73 und einer untersten Energiespeichereinrichtung 10 kann eine weitere Temperierplatte 30' angeordnet sein. Es ist möglich, dass zum Überbrücken einer Lücke zwischen der weiteren Temperierplatte 30' und den untersten mehreren Batteriezellen ein Lückenfüller bzw. Gapfiller, z. B. in Form einer Wärmeleitpaste, die Batteriezellen mit der weiteren Temperierplatte 30' verbindet.
  • Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Elektrische Energiespeichereinrichtung
    11, 11'
    Batteriezellen
    12
    Überdruckventil
    13
    Kontaktpol
    20
    Entgasungskanal
    21
    Wandung
    30, 30'
    Temperierplatte
    40
    Wärmeleiteinrichtung
    41a
    Erster Wandabschnitt
    41b
    Zweiter Wandabschnitt
    42a
    Erste Kontaktschiene
    42b
    Zweite Kontaktschiene
    43
    Wärmeleitelemente
    50
    Stützplatte
    60
    Isolierung
    61
    Erstes Isolierelement
    62
    Zweites Isolierelement
    63
    Drittes Isolierelement
    70, 70'
    Behälter
    71
    Behälteraußenwand
    72
    Abdeckung
    73
    Boden
    80
    Kontaktiersystem
    100
    Elektrischer Energiespeicher
  • 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
    • US 20060292437 A1 [0003]

Claims (20)

  1. Elektrische Energiespeichereinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise Nutzfahrzeug, aufweisend: mehrere, vorzugsweise in einer Ebene angeordnete, Batteriezellen (11), die jeweils und Kontaktpole (13) und vorzugsweise ein Überdruckventil (12) aufweisen; einen Entgasungskanal (20), der vorzugsweise die Überdruckventile (12) der mehreren Batteriezellen (11) fluidisch miteinander verbindet; eine, vorzugsweise von einem Temperierfluid durchströmbare, Temperierplatte (30) zum Temperieren der mehreren Batteriezellen (11); und eine Wärmeleiteinrichtung (40), über die mehrere der Kontaktpole (13) der mehreren Batteriezellen (11) mit der Temperierplatte (30) wärmeleitend verbunden sind; wobei der Entgasungskanal (20) und die Wärmeleiteinrichtung (40) zwischen der Temperierplatte (30) und den mehreren Batteriezellen (11), vorzugsweise verspannt, angeordnet sind.
  2. Elektrische Energiespeichereinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei: der Entgasungskanal (20) zumindest abschnittsweise in die Wärmeleiteinrichtung (40) integriert ist.
  3. Elektrische Energiespeichereinrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die Wärmeleiteinrichtung (40) Wandabschnitte aufweist, die den Entgasungskanal (20) zumindest abschnittsweise begrenzen.
  4. Elektrische Energiespeichereinrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die Wärmeleiteinrichtung (40) einen, vorzugsweise vertikalen, ersten Wandabschnitt (41a) und einen, vorzugsweise zum ersten Wandabschnitt (41a) parallel angeordneten, zweiten Wandabschnitt (41 b) umfasst; und der erste und zweite Wandabschnitt (41 a, 41 b) den Entgasungskanal (20) seitlich begrenzen.
  5. Elektrische Energiespeichereinrichtung (10) nach Anspruch 4, wobei die Wärmeleiteinrichtung (40): eine erste Kontaktschiene (42a) aufweist, die mit dem ersten Wandabschnitt (41a), vorzugsweise integral-einstückig, verbunden ist und über die mehrere der Kontaktpole (13), die über die Wärmeleiteinrichtung (40) mit der Temperierplatte (30) wärmeleitend verbunden sind, mit dem ersten Wandabschnitt (41a) verbunden sind; und/oder eine zweite Kontaktschiene (42b) aufweist, die mit dem zweiten Wandabschnitt (41b), vorzugsweise integral-einstückig, verbunden ist und über die mehrere der Kontaktpole (13), die über die Wärmeleiteinrichtung (40) mit der Temperierplatte (30) wärmeleitend verbunden sind, mit dem zweiten Wandabschnitt (41b) verbunden sind.
  6. Elektrische Energiespeichereinrichtung (10) nach Anspruch 5, wobei die erste Kontaktschiene (42a) und die zweite Kontaktschiene (42b): - jeweils in entgegengesetzte Richtungen von der Wärmeleiteinrichtung (40) abstehen; und/oder - jeweils im Wesentlichen identisch ausgebildet sind; und/oder - kollinear zueinander angeordnet sind; und/oder - jeweils zumindest abschnittsweise flexibel ausbildet sind.
  7. Elektrische Energiespeichereinrichtung (10) nach Anspruch 5 oder 6, wobei: die erste Kontaktschiene (42a) von dem ersten Wandabschnitt (41 a) elektrisch isoliert ist; und/oder die zweite Kontaktschiene (42b) von dem zweiten Wandabschnitt (41 b) elektrisch isoliert ist.
  8. Elektrische Energiespeichereinrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die Wärmeleiteinrichtung (40) zumindest einen elektrisch leitenden Abschnitt aufweist, über den eine Mehrzahl der Kontaktpole (13), die über die Wärmeleiteinrichtung (40) mit der Temperierplatte (30) wärmeleitend verbunden sind, elektrisch kontaktiert ist; oder die Wärmeleiteinrichtung (40) von den mehreren der Kontaktpole (13) der mehreren Batteriezellen (11) elektrisch isoliert ist.
  9. Elektrische Energiespeichereinrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Entgasungskanal (20): - von den Kontaktpolen (13) der mehreren Batteriezellen (11) fluidisch getrennt ist; und/oder - durch eine, vorzugsweise röhrenförmige, Wandung (21) begrenzt wird, die zu den Überdruckventilen (12) korrespondierend angeordnete Öffnungen aufweist; und/oder - in Richtung der Überdruckventile (12) offen ausgebildet ist; und/oder - mittels der Temperierplatte (30) temperierbar ist.
  10. Elektrische Energiespeichereinrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die Wärmeleiteinrichtung (40) mehrere, vorzugsweise bügelförmige, Wärmeleitelemente (43) umfasst, die die mehreren Batteriezellen (11) jeweils paarweise elektrisch miteinander verbinden.
  11. Elektrische Energiespeichereinrichtung (10) nach Anspruch 10, wobei die Wärmeleitelemente (43) jeweils aufweisen: zwei flache, vorzugsweise in einer Ebene angeordnete, Seitenteile; und einen bogenförmigen, vorzugsweise U-förmigen, Mittelteil, der die zwei flachen Seitenteile, vorzugsweise integral-einstückig, miteinander verbindet.
  12. Elektrische Energiespeichereinrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die mehreren Batteriezellen (11) als zumindest zwei Batteriezellenstapel angeordnet sind, die jeweils eine gleiche Stapelrichtung aufweisen; und der Entgasungskanal (20) zumindest zwei gerade Hauptkanalabschnitte aufweist, die jeweils einem der zumindest zwei Batteriezellenstapel zugeordnet sind und entlang der gleichen Stapelrichtung orientiert sind.
  13. Elektrische Energiespeichereinrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend eine, vorzugsweise zur Temperierplatte (30) im Wesentlichen flächengleiche, Stützplatte (50) der Temperierplatte (30), wobei die Stützplatte (50) zwischen der Temperierplatte (30) und dem Entgasungskanal (20) und/oder zwischen der Temperierplatte (30) und der Wärmeleiteinrichtung (40) angeordnet ist.
  14. Elektrische Energiespeichereinrichtung (10) nach Anspruch 13, wobei: die Stützplatte (50) und die Wärmeleiteinrichtung (40) integral-einstückig verbunden sind und/oder nicht lösbar verbunden sind.
  15. Elektrische Energiespeichereinrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest zwei der folgenden Komponenten als ein gemeinsames Bauteil ausgebildet sind: - der Entgasungskanal (20); - die Temperierplatte (30); - die Wärmeleiteinrichtung (40); - die Stützplatte (50).
  16. Elektrische Energiespeichereinrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: der Entgasungskanal (20) durch die mehreren Batteriezellen (11), die Wärmeleiteinrichtung (40), die Temperierplatte (30) und/oder die Stützplatte (50) begrenzt wird.
  17. Elektrische Energiespeichereinrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend: einen Behälter (70), in dem die mehreren Batteriezellen (11) aufgenommen sind, wobei der Behälter (70) eine rahmenförmige, vorzugsweise im Wesentlichen mehreckrahmenförmige, Behälteraußenwand (71) umfasst.
  18. Elektrischer Energiespeicher (100) für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise Nutzfahrzeug, aufweisend: mehrere elektrische Energiespeichereinrichtungen (10) nach einem der vorherigen Ansprüche; wobei die mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen (10), vorzugsweise aufeinander, gestapelt angeordnet sind.
  19. Elektrischer Energiespeicher (100) nach Anspruch 18, wobei: die mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen (10) wärmeleitend miteinander verbunden sind und/oder jeweils gleich orientiert sind.
  20. Kraftfahrzeug, vorzugsweise Nutzfahrzeug, aufweisend zumindest eine elektrische Energiespeichereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 und/oder einen elektrischen Energiespeicher (100) nach Anspruch 18 oder 19.
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