DE102022001486A1 - Electrical energy storage - Google Patents

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Karsten Propp
Stefan Wigger
Andres Pott
Felix Radeck
Johannes Janotta
Andreas Knupfer
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher (1) mit einem Gehäuse (2), in welchem eine Mehrzahl elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Einzelzellen (3) angeordnet ist, wobei zwischen den Einzelzellen (3) angeordnete Abstandselemente (11) zur Kompensation eines Zelldickenwachstums zumindest abschnittsweise elastisch verformbar ausgebildet sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die zwischen den Einzelzellen (3) angeordneten Abstandselemente (11)- als matten- oder plattenförmige Hohlkörper ausgebildet sind und- mit einem Phasenwechselmaterial (M) befüllt sind.The invention relates to an electrical energy store (1) with a housing (2) in which a plurality of individual cells (3) electrically connected in series and/or in parallel are arranged, with spacer elements (11) arranged between the individual cells (3) to compensate for a Cell thickness growth are at least partially formed elastically deformable. According to the invention, the spacer elements (11) arranged between the individual cells (3) are designed as hollow bodies in the form of mats or plates and are filled with a phase change material (M).

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher mit einem Gehäuse, in welchem eine Mehrzahl elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Einzelzellen angeordnet ist, wobei zwischen den Einzelzellen angeordnete Abstandselemente zur Kompensation eines Zelldickenwachstums zumindest abschnittsweise elastisch verformbar ausgebildet sind.The invention relates to an electrical energy store having a housing in which a plurality of individual cells electrically connected in series and/or parallel to one another is arranged, spacer elements arranged between the individual cells being designed to be elastically deformable at least in sections to compensate for cell thickness growth.

Aus der DE 10 2019 007 812 A1 ist eine Batteriezelle für einen elektrischen Energiespeicher, mit elektrochemisch aktiven Komponenten, welche jeweilige Elektroden der Batteriezelle umfassen bekannt. Die Batteriezelle umfasst weiterhin die jeweiligen Elektroden kontaktierende Ableiter, durch welche elektrische Anschlüsse der Batteriezelle bereitgestellt sind. Eine Hülleinrichtung bildet zumindest einen Teilbereich einer Außenseite der Batteriezelle. Die Hülleinrichtung weist eine Vielzahl von Strukturelementen auf, durch welche eine Oberfläche der Hülleinrichtung im Vergleich zu einer Hülleinrichtung ohne die Strukturelemente vergrößert ist. Zudem ist ein elektrischer Energiespeicher mit einer Mehrzahl derartiger Batteriezellen offenbart.From the DE 10 2019 007 812 A1 is a battery cell for an electrical energy store, with electrochemically active components, which comprise respective electrodes of the battery cell. The battery cell also includes conductors that make contact with the respective electrodes and that provide electrical connections for the battery cell. A covering device forms at least a partial area of an outside of the battery cell. The casing device has a multiplicity of structural elements, as a result of which a surface of the casing device is enlarged in comparison to a casing device without the structural elements. In addition, an electrical energy store with a plurality of such battery cells is disclosed.

Die DE 10 2018 128 562 A1 beschreibt eine Batteriekühlvorrichtung für ein Fahrzeug zum Kühlen einer Batteriezelle. Die Batteriekühlvorrichtung weist ein Phasenwechselmaterial (PCM) auf, welches die Batteriezelle kühlt und angeordnet ist, dass es Wärme mit der Batteriezelle austauscht. Ein Kühlwasser zum Kühlen des Phasenwechselmaterials ist angeordnet, dass es Wärme mit dem Phasenwechselmaterial austauscht. Das Phasenwechselmaterial wird durch die Wärmeerzeugung der Batteriezelle erwärmt und zur gleichen Zeit wird das Phasenwechselmaterial durch die Wärmeabsorption des Kühlwassers gekühlt, wodurch ein kontinuierlicher Phasenübergang des Phasenwechselmaterials ermöglicht ist.the DE 10 2018 128 562 A1 describes a battery cooling device for a vehicle for cooling a battery cell. The battery cooling device includes a phase change material (PCM) that cools the battery cell and is arranged to exchange heat with the battery cell. A cooling water for cooling the phase change material is arranged to exchange heat with the phase change material. The phase change material is heated by the heat generation of the battery cell, and at the same time the phase change material is cooled by the heat absorption of the cooling water, thereby enabling the phase change material to undergo continuous phase change.

Darüber hinaus offenbart die DE 10 2013 225 574 A1 einen Latentwärmespeicher für einen elektrischen Energiespeicher, welcher mindestens ein Phasenwechselmaterial mit einem Phasenübergang innerhalb des Einsatztemperaturbereiches des Energiespeichers umfasst. Das Phasenwechselmaterial ist ausgewählt aus der Gruppe der Alkane mit einer Kohlenstoffkettenlänge von ≥ 16 Kohlenstoffatomen bis ≤ 24 Kohlenstoffatomen und Mischungen davon, und/oder ist mit mindestens einem wärmeleitenden, elektrisch isolierenden, anorganischen Füllstoff gemischt.In addition, the DE 10 2013 225 574 A1 a latent heat store for an electrical energy store, which comprises at least one phase change material with a phase transition within the operating temperature range of the energy store. The phase change material is selected from the group of alkanes with a carbon chain length of ≧16 carbon atoms to ≦24 carbon atoms and mixtures thereof, and/or is mixed with at least one thermally conductive, electrically insulating, inorganic filler.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen elektrischen Energiespeicher mit einer Mehrzahl elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Einzelzellen anzugeben.The invention is based on the object of specifying a novel electrical energy store having a plurality of individual cells which are electrically connected to one another in series and/or in parallel.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektrischen Energiespeicher gelöst, welcher die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved according to the invention by an electrical energy store which has the features specified in claim 1 .

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent claims.

Ein elektrischer Energiespeicher weist ein Gehäuse auf, in welchem eine Mehrzahl elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Einzelzellen angeordnet ist, wobei zwischen den Einzelzellen angeordnete Abstandselemente zur Kompensation eines Zelldickenwachstums zumindest abschnittsweise elastisch verformbar ausgebildet sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die zwischen den Einzelzellen angeordneten Abstandselemente als matten- oder plattenförmige Hohlkörper ausgebildet und mit einem Phasenwechselmaterial befüllt sind.An electrical energy store has a housing in which a plurality of individual cells electrically connected in series and/or parallel to one another is arranged, wherein spacer elements arranged between the individual cells are designed to be elastically deformable at least in sections to compensate for cell thickness growth. According to the invention, it is provided that the spacer elements arranged between the individual cells are designed as hollow bodies in the form of mats or plates and are filled with a phase change material.

Mittels derart ausgebildeter Abstandselemente ist eine Zelllagerung und eine Kühlung der Einzelzellen kombiniert. Mittels des Phasenwechselmaterials ist eine im Betrieb der Einzelzellen entstehende Verlustwärme vergleichsweise großflächig aufnehmbar. Dadurch kann eine Kühlvorrichtung des Energiespeichers kleiner dimensioniert ausgebildet sein, wobei dennoch ein Temperaturgradient in den Einzelzellen verringert werden kann.Cell mounting and cooling of the individual cells is combined by means of spacer elements designed in this way. By means of the phase change material, heat loss occurring during operation of the individual cells can be absorbed over a comparatively large area. As a result, a cooling device of the energy store can be designed with smaller dimensions, while a temperature gradient in the individual cells can nevertheless be reduced.

Darüber hinaus kann mittels der Abstandselemente eine höhere Temperaturhomogenität und eine höhere Ladeleistung der Einzelzellen, insbesondere auch bei vergleichsweise großen Einzelzellformaten, aufgrund des Phasenwechselmaterials als Wärmespeicher erreicht werden. Eine Kühlleistung einer Temperiervorrichtung des elektrischen Energiespeichers kann verringert werden, da das Risiko eines Auftretens von Temperaturspitzen bezogen auf die Einzelzellen erheblich verringert ist.In addition, a higher temperature homogeneity and a higher charging capacity of the individual cells can be achieved by means of the spacer elements, in particular also in the case of comparatively large individual cell formats, due to the phase change material as a heat accumulator. A cooling capacity of a temperature control device of the electrical energy store can be reduced since the risk of temperature peaks occurring in relation to the individual cells is significantly reduced.

Durch einen Phasenübergang, insbesondere von flüssig zu gasförmig, kann im Fall eines thermischen Durchgehens einer Einzelzelle thermische Energie mittels des Phasenwechselmaterials aufgenommen werden, wodurch ein gegebenenfalls weiteres Propagieren zur benachbarten Einzelzelle weitestgehend verhindert werden kann.Due to a phase transition, in particular from liquid to gaseous, thermal energy can be absorbed by the phase change material in the event of a thermal runaway of an individual cell, as a result of which any further propagation to the adjacent individual cell can be largely prevented.

Ferner kann mittels der derart ausgebildeten Abstandselemente ein Gewicht des elektrischen Energiespeichers verringert werden.Furthermore, the weight of the electrical energy store can be reduced by means of the spacer elements designed in this way.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

  • 1 schematisch eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Energiespeichers,
  • 2 schematisch eine perspektivische Ansicht von als Rundzellen ausgebildete Einzelzellen nach dem Stand der Technik,
  • 3 schematisch eine perspektivische Ansicht von quaderförmig ausgebildeten Einzelzellen nach dem Stand der Technik,
  • 4 schematisch eine Schnittdarstellung eines elektrischen Energiespeichers mit als Rundzellen ausgebildeten Einzelzellen nach dem Stand der Technik,
  • 5 schematisch einen vergrößerten Ausschnitt von zwei nebeneinander angeordneten Einzelzellen mit einem zwischen diesen angeordneten Abstandselement nach dem Stand der Technik,
  • 6 schematisch eine Schnittdarstellung eines elektrischen Energiespeichers mit zwischen den Einzelzellen angeordneten Abstandselementen mit einem Phasenwechselmaterial,
  • 7 schematisch einen vergrößerten Ausschnitt des elektrischen Energiespeichers gemäß 6 mit aufgeblähten Einzelzellen,
  • 8 schematisch eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform des Abstandselementes ohne Verformung und mit Verformung,
  • 9 schematisch eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform des Abstandselementes ohne Verformung und mit Verformung und
  • 10 schematisch eine Schnittdarstellung des elektrischen Energiespeichers mit für ein Aufsetzmanagement ausgebildeten Abstandselementen.
show:
  • 1 schematically a perspective view of an electrical energy storage device,
  • 2 a schematic perspective view of individual cells designed as round cells according to the prior art,
  • 3 a schematic perspective view of cuboid individual cells according to the prior art,
  • 4 a schematic sectional view of an electrical energy store with individual cells designed as round cells according to the prior art,
  • 5 schematically shows an enlarged section of two individual cells arranged next to one another with a spacer element arranged between them according to the prior art,
  • 6 schematically a sectional view of an electrical energy storage device with spacer elements arranged between the individual cells with a phase change material,
  • 7 schematically shows an enlarged section of the electrical energy storage device according to FIG 6 with bloated single cells,
  • 8th schematically a sectional view of an embodiment of the spacer element without deformation and with deformation,
  • 9 schematically shows a sectional view of a further embodiment of the spacer element without deformation and with deformation and
  • 10 schematically shows a sectional view of the electrical energy storage device with spacer elements designed for placement management.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Energiespeichers 1, insbesondere eines Gehäuses 2. In dem Gehäuse 2 ist eine Mehrzahl von elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschaltete Einzelzellen 3 angeordnet, wobei in 2 eine Anzahl von als Rundzellen ausgebildete Einzelzellen 3 und in 3 eine Anzahl von quaderförmig ausgebildeten Einzelzellen 3 gezeigt sind. Die quaderförmig ausgebildeten Einzelzellen 3 können sogenannte Hardcasezellen, welche vergleichsweise breit ausgebildet sind, oder so genannte Pouchzellen sein. 1 shows a perspective view of an electrical energy store 1, in particular a housing 2. A plurality of individual cells 3 electrically connected in series and/or in parallel with one another are arranged in the housing 2, wherein in 2 a number of individual cells 3 and 3 in the form of round cells 3 a number of cuboid individual cells 3 are shown. The cuboid individual cells 3 can be so-called hard case cells, which are comparatively wide, or so-called pouch cells.

Insbesondere handelt es sich bei dem elektrischen Energiespeicher 1 um eine Traktionsbatterie für ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug und ist im Bereich eines Unterbodens des jeweiligen Fahrzeuges angeordnet. Dabei sind die Einzelzellen 3 in dem Gehäuse 2 angeordnet, welches flächig unter einem Fahrgastraum angeordnet ist. Da der elektrische Energiespeicher 1 im Bereich des Unterbodens des jeweiligen Fahrzeuges angeordnet ist, ist ein Bauraum, insbesondere in Bezug auf eine Höhe des elektrischen Energiespeichers 1, insbesondere des Gehäuses 2 begrenzt. Diese Begrenzung des zur Verfügung stehenden Bauraumes wirkt sich ebenfalls auf die Einzelzellen 3 des elektrischen Energiespeichers 1 aus, wobei mittels der als Rundzellen oder quaderförmig ausgebildeten Einzelzellen 3 Dimensionen des Gehäuses 2 bestmöglich genutzt werden.In particular, the electrical energy store 1 is a traction battery for an electric vehicle, a hybrid vehicle or a vehicle operated with fuel cells and is arranged in the area of an underbody of the respective vehicle. The individual cells 3 are arranged in the housing 2, which is arranged flat under a passenger compartment. Since the electrical energy store 1 is arranged in the area of the underbody of the respective vehicle, installation space is limited, in particular with regard to the height of the electrical energy store 1 , in particular the housing 2 . This limitation of the available installation space also has an effect on the individual cells 3 of the electrical energy store 1, with the individual cells 3 being designed as round cells or cuboids making the best possible use of the dimensions of the housing 2.

Die derart ausgebildeten Einzelzellen 3 stellen eine vergleichsweise weit verbreitete Standardform dar, wobei elektrische Pole P bildende Kontakte der jeweiligen Einzelzelle 3 auf einer Oberseite oder einer Unterseite eines Zellgehäuses 4 angeordnet oder ausgebildet sind, wie in den 2 und 3 gezeigt ist. Über diese elektrischen Pole P sind die Einzelzellen 3 miteinander elektrisch verbunden und somit verschaltet.The individual cells 3 formed in this way represent a comparatively widespread standard form, with electrical poles P-forming contacts of the respective individual cell 3 being arranged or formed on an upper side or an underside of a cell housing 4, as in FIGS 2 and 3 is shown. The individual cells 3 are electrically connected to one another via these electrical poles P and are therefore interconnected.

Die Einzelzellen 3 werden elektrisch und/oder seriell miteinander verschaltet und somit zu einer Gesamtbatterie zusammengefasst. Obwohl Bauformen für Zellmodule unterschiedlich sind, können standardmäßige Funktionsgruppen gebildet werden, wie in 4 gezeigt ist.The individual cells 3 are connected to one another electrically and/or in series and are thus combined to form an overall battery. Although designs for cell modules vary, standard function groups can be formed, as in 4 is shown.

Dabei bildet ein Rahmen 5 eine physikalische Halterung der Einzelzellen 3 und das Gehäuse 2 dient einem Schutz elektrischer Komponenten des elektrischen Energiespeichers 1 vor Umwelteinflüssen.A frame 5 forms a physical holder for the individual cells 3 and the housing 2 serves to protect electrical components of the electrical energy store 1 from environmental influences.

Nicht näher gezeigte Ventingkanäle und/oder ein Ventingraum 6 sind zum geführten Ablassen eines Ventinggases, insbesondere bei einem thermischen Durchgehen von Einzelzellen 3, vorgesehen.Venting channels and/or a venting space 6 (not shown in detail) are provided for the guided discharge of a venting gas, in particular in the event of a thermal runaway of individual cells 3 .

Eine Temperierung der Einzelzellen 3 und weiteren Komponenten des elektrischen Energiespeichers 1 erfolgt mittels einer Temperiervorrichtung 7, insbesondere in Form einer mittels eines Temperiermediums durchströmten Temperierplatte. Insbesondere werden die Einzelzellen 3 aktiv durch Wärmequellen oder -senken temperiert. Im Idealfall ist eine Temperatur homogen in dem elektrischen Energiespeicher 1 verteilt. Die elektrische Verschaltung der Einzelzellen 3 erfolgt beispielsweise mittels Zellverbindern 8 und/oder anderen geeigneten Kontaktelementen. Des Weiteren ist beispielhaft und stark vereinfacht eine Sensorik 9 dargestellt, die mit einer nicht näher dargestellten Auswerteeinheit gekoppelt ist, um die Einzelzellen 3 zu überwachen. Beispielsweise werden Ladezustände der Einzelzellen 3 als Messleistung erfasst. Darüber hinaus ist in dem Gehäuse 2 zumindest ein Isolationselement 10 zur elektrischen Isolation der Einzelzellen 3 gegenüber dem Gehäuse 2 und zur Trennung elektrischer Potentiale der Einzelzellen 3 angeordnet.The temperature of the individual cells 3 and other components of the electrical energy store 1 is controlled by means of a temperature control device 7, in particular in the form of a temperature control plate through which a temperature control medium flows. In particular, the individual cells 3 are actively tempered by heat sources or heat sinks. In the ideal case, a temperature is distributed homogeneously in the electrical energy store 1 . The individual cells 3 are electrically connected, for example, by means of cell connectors 8 and/or other suitable contact elements. Furthermore, a highly simplified example of a sensor system 9 is shown, which is coupled to an evaluation unit (not shown) in order to monitor the individual cells 3 . For example, the states of charge of the individual cells 3 are recorded as the measured power. In addition, there is at least one insulating element 10 in the housing 2 arranged to electrically insulate the individual cells 3 from the housing 2 and to separate electrical potentials of the individual cells 3 .

Ein jeweiliger Aufbau der Funktionsgruppen variiert in Abhängigkeit von einem jeweiligen Zelltyp, zellspezifischer Anforderungen und/oder einem Bauraum. Im Folgenden wird eine Konfiguration dieser Funktionsgruppen gewählt, bei welcher quaderförmige Einzelzellen 3 kopfüber an der plattenförmigen Temperiervorrichtung 7 befestigt werden.A particular structure of the functional groups varies depending on a particular cell type, cell-specific requirements and/or installation space. A configuration of these functional groups is selected below, in which cuboid individual cells 3 are fastened upside down to the plate-shaped temperature control device 7 .

Bei diesen quaderförmigen Einzelzellen 3, das heißt bei Hardcasezellen und Pouchzellen, besteht die Besonderheit, dass diese mit zunehmender Zellalterung ihr Volumen vergrößern, wobei dies als Zelldickenwachstum bezeichnet wird. Insbesondere blähen die Einzelzellen 3 auf, wie anhand eines vergrößerten Ausschnittes in 5 gezeigt ist. Üblicherweise sind zwischen benachbarten Einzelzellen 3 Abstandselemente 11 in Form von Abstandsplatten oder Abstandsmatten angeordnet. Mittels der Abstandselemente 11, welche insbesondere in horizontaler Richtung zumindest abschnittsweise elastisch verformbar sind, kann dieses Zelldickenwachstum zumindest teilweise kompensiert werden.The special feature of these cuboid individual cells 3, ie hard case cells and pouch cells, is that they increase in volume with increasing cell aging, this being referred to as cell thickness growth. In particular, the individual cells 3 swell, as shown by an enlarged detail in 5 is shown. Spacer elements 11 in the form of spacer plates or spacer mats are usually arranged between adjacent individual cells 3 . This increase in cell thickness can be at least partially compensated for by means of the spacer elements 11, which are elastically deformable at least in sections, in particular in the horizontal direction.

Aufgrund einer asymmetrischen Wärmezu- oder -ableitung entsteht ein Temperaturgradient. Im Folgenden wird eine Konfiguration dieser Funktionsgruppen gewählt, bei welcher quaderförmige Einzelzellen 3 kopfüber an der plattenförmigen Temperiervorrichtung 7 befestigt werdenA temperature gradient occurs due to an asymmetrical heat supply or dissipation. A configuration of these functional groups is selected below, in which cuboid individual cells 3 are fastened upside down to the plate-shaped temperature control device 7

Eine Leistung der jeweiligen Einzelzelle 3 wird durch einen kältesten und heißesten Punkt in dieser bestimmt. Basierend darauf wird also eine Leistung des elektrischen Energiespeichers 1 durch die kältesten und heißesten Punkte in den Einzelzellen 3 des elektrischen Energiespeichers 1 bestimmt. Eine Temperatur sollte deshalb möglichst homogen in den Einzelzellen 3 verteilt sein.A performance of the respective individual cell 3 is determined by a coldest and hottest point in this. Based on this, the power of the electrical energy store 1 is determined by the coldest and hottest points in the individual cells 3 of the electrical energy store 1 . A temperature should therefore be distributed in the individual cells 3 as homogeneously as possible.

Um ein Wärmemanagement der Einzelzellen 3 zu optimieren und das Zelldickenwachstum der prismatischen oder quaderförmigen Einzelzellen 3 weitestgehend auszugleichen, ist vorgesehen, dass eine in den Einzelzellen 3 beim Laden und Entladen entstehende Verlustwärme sowohl von der Temperiervorrichtung 7 als auch von den Abstandselementen 11 zwischen den Einzelzellen 3 aufgenommen wird.In order to optimize thermal management of the individual cells 3 and to largely compensate for the increase in cell thickness of the prismatic or cuboid individual cells 3, it is provided that heat loss occurring in the individual cells 3 during charging and discharging is removed both from the temperature control device 7 and from the spacer elements 11 between the individual cells 3 is recorded.

Dazu weisen die Abstandselemente 11 zusätzlich zu ihrer zumindest abschnittsweise elastischen Verformbarkeit ein wärmespeicherndes Material auf, insbesondere ein Phasenwechselmaterial M (PCM). Insbesondere ist eine Materialpaarung derart gewählt, dass das Zelldickenwachstum und eine Wärmespeicherung kombiniert sind. Ein Ausführungsbeispiel hierzu ist in den 6 und 7 gezeigt. Insbesondere sind die Abstandselemente 11 mit dem Phasenwechselmaterial M befüllt. Die Abstandselemente 11 sind also als matten- oder plattenförmige Hohlkörper ausgebildet.For this purpose, the spacer elements 11 have a heat-storing material, in particular a phase change material M (PCM), in addition to their at least partially elastic deformability. In particular, a pairing of materials is selected in such a way that cell thickness growth and heat storage are combined. An embodiment of this is in the 6 and 7 shown. In particular, the spacer elements 11 are filled with the phase change material M. The spacer elements 11 are thus designed as mat-like or plate-like hollow bodies.

6 zeigt eine Schnittdarstellung des elektrischen Energiespeichers 1 mit zwischen den Einzelzellen 3 angeordneten Abstandselementen 11, beispielsweise in Form von Abstandsplatten oder Abstandsmatten. 7 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des elektrischen Energiespeichers 1, wobei zwei benachbarte Einzelzellen 3 ein erhöhtes Zelldickenwachstum aufweisen, welches durch Verformung des zwischen diesen angeordneten Abstandselementes 11 aufgenommen wird, wobei eine Temperierung, insbesondere eine Kühlung, der Einzelzellen 3 mittels des Phasenwechselmaterials M weitestgehend konstant bleibt. 6 shows a sectional view of the electrical energy store 1 with spacer elements 11 arranged between the individual cells 3, for example in the form of spacer plates or spacer mats. 7 shows an enlarged section of the electrical energy store 1, with two adjacent individual cells 3 exhibiting increased cell thickness growth, which is absorbed by deformation of the spacer element 11 arranged between them, with temperature control, in particular cooling, of the individual cells 3 using the phase change material M remaining largely constant.

8 zeigt zwei Abbildungen A1, A2, wobei in einer Abbildung A1 eine Schnittdarstellung des Abstandselementes 11 in seiner Ausgangsform, also ohne Verformung, und in einer weiteren Abbildung A2 aufgrund des erhöhten Zelldickenwachstums mit Verformung gezeigt ist. 8th FIG. 12 shows two images A1, A2, one image A1 showing a sectional view of the spacer element 11 in its original form, ie without deformation, and another image A2 showing the increased cell thickness growth with deformation.

9 zeigt zwei Abbildungen A1, A2 einer Schnittdarstellung des Abstandselementes 11 einer weiteren Ausführungsform, wobei eine Abbildung A1 das Abstandselement 11 ohne Verformung und eine weitere Abbildung A2 das Abstandselement 11 mit zelldickenwachstumsbedingter Verformung zeigt. 9 shows two images A1, A2 of a sectional view of the spacer element 11 of a further embodiment, one image A1 showing the spacer element 11 without deformation and another image A2 showing the spacer element 11 with cell thickness growth-related deformation.

Das Phasenwechselmaterial M kann in verschiedenen Formen in das jeweilige Abstandselement 11 eingebracht sein. Beispielsweise kann das Phasenwechselmaterial M in fester Form, als Pulver oder in fest-flüssiger Form in das Abstandselement 11 eingebracht, insbesondere eingefüllt, sein.The phase change material M can be introduced into the respective spacer element 11 in various forms. For example, the phase change material M can be introduced, in particular filled, into the spacer element 11 in solid form, as a powder or in solid-liquid form.

Wie in den Abbildungen A1, A2 in 8 gezeigt ist, ist das Phasenwechselmaterial M in ein Trägermaterial T integriert, mittels dessen sowohl eine elastische Verformung als auch eine Wärmespeicherung optimiert möglich ist.As shown in Figures A1, A2 in 8th is shown, the phase change material M is integrated into a carrier material T, by means of which both elastic deformation and heat storage is possible in an optimized manner.

In den in 9 gezeigten Abbildungen A1, A2 ist das Phasenwechselmaterial M in einer druckfesten Hülle 12 angeordnet, welche ebenfalls zur elastischen Verformung als auch zur Wärmespeicherung geeignet ist.in the in 9 Figures A1, A2 shown, the phase change material M is arranged in a pressure-resistant shell 12, which is also suitable for elastic deformation and for heat storage.

In einer in 10 gezeigten Ausführungsform der Abstandselemente 11 ist vorgesehen, dass diese für ein Aufsetzmanagement ausgebildet sind. Dabei weisen die Abstandselemente 11 mit dem integrierten Phasenwechselmaterial M insbesondere in Bezug auf ihre Höhe Abmessungen auf, so dass sich Abstandselemente 11 von einem Gehäuseboden bis zu einem Gehäusedeckel des Gehäuses 2 des elektrischen Energiespeichers 1 erstrecken. Dadurch können die zumindest abschnittsweise elastisch verformbaren Abstandselemente 11 zur Energieabsorption, insbesondere bei einem Aufsetzen des Fahrzeuges, insbesondere des elektrischen Energiespeichers 1 auf einen Fahrzeuguntergrund, und nach anschließender vergleichsweise wenig ausgeprägter Deformation dienen. Die Abstandselemente 11 können also dazu beitragen das Gehäuse 2 des elektrischen Energiespeichers 1 zu versteifen.in a 10 shown embodiment of the spacer elements 11 is provided that these are designed for a Aufsetzmanagement. In this case, the spacer elements 11 with the integrated phase change material M have dimensions, in particular in relation to their height, so that spacer elements 11 extend from a housing base to a housing cover of the housing 2 of the electrical energy store 1 . As a result, the at least partially elastically deformable spacer elements 11 can be used for energy absorption, in particular when the vehicle, in particular the electrical energy storage device 1, is placed on a vehicle base and after subsequent comparatively less pronounced deformation. The spacer elements 11 can therefore contribute to stiffening the housing 2 of the electrical energy store 1 .

BezugszeichenlisteReference List

11
elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
22
GehäuseHousing
33
Einzelzellesingle cell
44
Zellgehäusecell case
55
Rahmenframe
66
Ventingraumventing room
77
Temperiervorrichtungtemperature control device
88th
Zellverbindercell connector
99
Sensoriksensors
1010
Isolationselementisolation element
1111
Abstandselementspacer element
1212
Hülle Covering
MM
Phasenwechselmaterialphase change material
PP
elektrischer Polelectric pole
TT
Trägermaterialcarrier material

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102019007812 A1 [0002]DE 102019007812 A1 [0002]
  • DE 102018128562 A1 [0003]DE 102018128562 A1 [0003]
  • DE 102013225574 A1 [0004]DE 102013225574 A1 [0004]

Claims (3)

Elektrischer Energiespeicher (1) mit einem Gehäuse (2), in welchem eine Mehrzahl elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Einzelzellen (3) angeordnet ist, wobei zwischen den Einzelzellen (3) angeordnete Abstandselemente (11) zur Kompensation eines Zelldickenwachstums zumindest abschnittsweise elastisch verformbar ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Einzelzellen (3) angeordneten Abstandselemente (11) - als matten- oder plattenförmige Hohlkörper ausgebildet sind und - mit einem Phasenwechselmaterial (M) befüllt sind.Electrical energy store (1) with a housing (2) in which a plurality of individual cells (3) electrically connected in series and/or in parallel with one another are arranged, wherein spacer elements (11) arranged between the individual cells (3) are elastic at least in sections to compensate for cell thickness growth are designed to be deformable, characterized in that the spacer elements (11) arranged between the individual cells (3) - are designed as mat or plate-shaped hollow bodies and - are filled with a phase change material (M). Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandselemente (11) Abmessungen in Bezug auf ihre Höhe aufweisen, so dass sich die Abstandselemente (11) über eine Höhe des Gehäuses (2) erstrecken.Electrical energy storage device (1) according to claim 1 , characterized in that the spacer elements (11) have dimensions in relation to their height, so that the spacer elements (11) extend over a height of the housing (2). Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (M) in ein Trägermaterial (T) integriert ist.Electrical energy storage device (1) according to claim 1 or 2 , characterized in that the phase change material (M) is integrated into a carrier material (T).
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