DE102022107099B4 - Elektrischer Energiespeicher aufweisend zumindest ein Zellmodul mit mehreren Zellpaketen und hitzebeständiger Barriere zwischen den Zellpaketen - Google Patents

Elektrischer Energiespeicher aufweisend zumindest ein Zellmodul mit mehreren Zellpaketen und hitzebeständiger Barriere zwischen den Zellpaketen Download PDF

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Abstract

Elektrischer Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug aufweisend ein Speichergehäuse und zumindest ein in dem Speichergehäuse angeordnetes Zellmodul (1), wobei das Zellmodul (1) aufweist:- zumindest zwei miteinander verschaltete Zellpakete (2a, 2b), von welchen jedes Zellpaket (2a, 2b) als ein Zellstapel aus entlang einer Längsrichtung (L) aneinander gestapelten Speicherzellen (3, 3`) ausgebildet ist, wobei zumindest zwei Zellstapel zum Ausbilden eines mehrreihigen Zellmoduls (1) in einer Querrichtung (Q) nebeneinander angeordnet sind und wobei die Speicherzellen (3, 3') jeweils ein Entgasungselement (15) aufweisen,- einen Zellmodulrahmen (6) mit zumindest zwei, benachbart zueinander angeordneten Rahmenabschnitten (6a, 6b) zum Aufnehmen von jeweils einem Zellpaket (2a, 2b),- eine an dem Zellmodulrahmen (6) angeordnete Abdeckung (13) zum Abdecken der Rahmenabschnitte (6a, 6b), wobei die Entgasungselemente (15) der Speicherzellen (3, 3') an einer der Abdeckung (13) zugewandten Seite des jeweiligen Zellstapels in einem sich entlang der Längsrichtung (L) erstreckenden streifenförmigen Bereich angeordnet sind, und- zumindest eine hitzebeständige, brandwandartige Barriere (18), welche an der Abdeckung (13) überlappend mit einem Übergang (19) zwischen den zwei Zellpaketen (2a, 2b) angeordnet ist und sich in Querrichtung (Q) höchstens bis zu den streifenförmigen Bereichen und in Längsrichtung (L) über eine gesamte Länge der Zellstapel erstreckt und welche sich ausgehend von der Abdeckung (13) in Hochrichtung (H) bis zu einer Gehäusewand des Speichergehäuses erstreckt und sich an der Gehäusewand abstützt, wobei die zumindest eine Barriere (18) dazu ausgelegt ist, einen zwischen der Abdeckung (13) und der Gehäusewand gebildeten Freiraum in zumindest zwei Brandabschnitte (20a, 20b) zum Verhindern einer Ausbreitung eines in den Freiraum strömenden Heißgases (17) eines Zellpakets (2b) auf ein benachbartes Zellpaket (2a) zumindest über einen vorbestimmten Zeitraum zu unterteilen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug mit einem Speichergehäuse und zumindest einem in dem Speichergehäuse angeordneten Zellmodul. Die Erfindung betrifft außerdem einen elektrischen Energiespeicher.
  • Vorliegend richtet sich das Interesse auf elektrische Energiespeicher, welche insbesondere als Traktionsbatterien für elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge, also Hybrid- oder Elektrofahrzeuge, verwendet werden. Solche elektrischen Energiespeicher weisen üblicherweise eine Vielzahl von miteinander verschalteten Zellmodulen auf, welche in einem Aufnahmeraum eines Speichergehäuses des elektrischen Energiespeichers angeordnet sind. Die Zellmodule weisen wiederum eine Vielzahl von miteinander verschalteten Speicherzellen auf.
  • Dabei kann es vorkommen, dass eine fehlerhafte Speicherzelle aufgrund von einem thermischen Ereignis, beispielsweise einem zellinternen Kurzschluss, entgast und dadurch Hitze und Partikel in den Aufnahmeraum einbringt. Diese Partikel können sich an kritischen Stellen, beispielsweise an anderen Speicherzellen, ablagern und dort zu Isolationsfehlern, Lichtbögen und Kurzschlüssen führen. Um dies zu verhindern, ist es beispielsweise aus der DE 10 2018 213 066 A1 bekannt, ein brandhemmendes und elektrisch isolierendes Dichtmittel durch eine Injektionsöffnung in das geschlossene Speichergehäuse einzubringen, bis im Speichergehäuse vorhandene Zwischenräume vom Dichtmittel umgeben sind. Das komplette Auffüllen des Speichergehäuses mit einem solchen Dichtmittel erschwert eine Wartung und ein Recycling des elektrischen Energiespeichers.
  • Die CN 2 10 535 737 U offenbart eine wärmeisolierte Baugruppe eines Batteriepakets, welche eine obere Modulabdeckung, ein Dichtungselement und ein Wattepad zum Brandschutz umfasst. Aus der CN 2 13 124 586 U ist eine Aufnahmevorrichtung für ein Batteriepaket bekannt, welches einen kastenförmigen Körper und eine Abdeckung umfasst. Dabei sind mehrere Schindeln in dem kastenförmigen Körper angeordnet, welche einen inneren Hohlraum des kastenförmigen Körpers in mehrere Hohlräume unterteilen. Jeder Hohlraum ist mit mindestens einem explosionssicheren Ventil versehen, welches ein thermisches Durchgehen durch Gasdiffusion zwischen den Hohlräumen verhindert.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine besonders einfache und wartungsfreundliche Lösung zum Schutz von Speicherzellen eines elektrischen Energiespeichers bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß einen elektrischen Energiespeicher mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
  • Ein erfindungsgemäßer elektrischen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug weist ein Speichergehäuse und zumindest ein Zellmodul auf. Das zumindest eine Zellmodul weist zumindest zwei miteinander verschaltete Zellpakete mit jeweils mehreren, miteinander verschalteten Speicherzellen auf. Auch umfasst das Zellmodul einen Zellmodulrahmen mit zumindest zwei, benachbart zueinander angeordneten Rahmenabschnitten zum Aufnehmen von jeweils einem Zellpaket auf. Außerdem weist das Zellmodul eine an dem Zellmodulrahmen angeordnete Abdeckung zum Abdecken der Rahmenabschnitte und zumindest eine hitzebeständige, brandwandartige Barriere auf. Diese Barriere ist an der Abdeckung überlappend mit einem Übergang zwischen den zwei Zellpaketen angeordnet und dazu ausgelegt, einen an die Abdeckung angrenzenden Freiraum in zumindest zwei Brandabschnitte zum Verhindern einer Ausbreitung eines in den Freiraum strömenden Heißgases eines Zellpakets auf ein benachbartes Zellpaket zu unterteilen.
  • Das zumindest eine Zellmodul ist in einem Aufnahmeraum des Speichergehäuses angeordnet, wobei sich die zumindest eine Barriere ausgehend von der Abdeckung bis zu einer Gehäusewand des Speichergehäuses erstreckt und sich an der Gehäusewand abstützt. Der elektrische Energiespeicher ist insbesondere ein Hochvoltenergiespeicher und bildet eine Traktionsbatterie für das elektrifizierte Kraftfahrzeug aus. Das Zellmodul weist die zumindest zwei Zellpakete auf, welche miteinander verschaltet sind. Jedes Zellpaket weist mehrere miteinander verschaltete Speicherzellen bzw. Batteriezellen auf, welche beispielsweise als Rundzellen, Pouchzellen oder prismatische Zellen ausgebildet sein können. Vorzugsweise sind die Speicherzellen als prismatische Zellen ausgebildet. Die Speicherzellen sind entlang einer Stapelrichtung zu einem Zellpaket in Form von einem Zellstapel bzw. Zellriegel gestapelt. Die Stapelrichtung entspricht dabei einer Längsrichtung des Zellstapels. In Querrichtung quer zur Stapelrichtung sind zumindest zwei Zellstapel nebeneinander angeordnet, sodass das Zellmodul als ein mehrreihiges Zellmodul ausgebildet ist. Vorzugsweise weist das Zellmodul zwei nebeneinander angeordnete Zellstapel auf, sodass das Zellmodul doppelreihig ausgebildet ist.
  • Die prismatischen Zellen weisen dabei ein flachquaderförmiges Zellgehäuse mit einer Zellgehäusefrontwand, einer Zellgehäuserückwand, Zellgehäuseseitenwänden, einem Zellgehäusedeckel und einem Zellgehäuseboden auf. Das Zellgehäuse weist außerdem Zellterminals bzw. Zellpole zum Kontaktieren eines galvanischen Elementes in dem Zellgehäuse auf. Die Zellterminals sind beispielsweise an dem Zellgehäusedeckel angeordnet. Außerdem weist das Zellgehäuse ein Entgasungselement, beispielsweise eine Berstmembran auf, welche dazu ausgelegt ist, ein in Fehlerfall innerhalb des Zellgehäuses entstehendes Heißgas zum Druckabbau aus dem Zellgehäuse auszulassen. Das Entgasungselement kann ebenfalls an dem Zellgehäusedeckel, beispielsweise zwischen den zwei Zellterminals, angeordnet sein.
  • Die Zellpakete sind dabei in Rahmenabschnitten eines Zellmodulrahmens angeordnet. Im Falle von Pouchzellen oder prismatischen Zellen werden die Speicherzellen mittels des Zellmodulrahmens außerdem in Stapelrichtung verpresst. Dazu weist der Zellmodulrahmen in einer ersten Variante für jeden Rahmenabschnitt zwei Druckplatten zum Anordnen an in Längsrichtung gegenüberliegenden Stirnseiten des Zellstapels und zwei mit den Druckplatten verbundene Zuganker zum Anordnen an in Querrichtung gegenüberliegenden Seitenbereichen des Zellstapels auf. Die zwei, an einander zugewandten inneren Seitenbereichen der Zellstapel angeordneten Zuganker sind zum Ausbilden des Zellmodulrahmens mechanisch miteinander verbunden. In einer zweiten Variante weist der Zellmodulrahmen zwei sich über die in Querrichtung nebeneinander angeordneten Stirnseiten der Zellstapel erstreckende Druckplatten und drei, mit den zwei Druckplatten verbundene Zuganker zum Anordnen an den Seitenbereichen der Zellstapel auf. Dabei ist ein Zuganker zwischen den zwei Zellstapeln an den inneren, einander zugewandten Seitenbereichen der Zellstapel angeordnet und zwei Zuganker sind an den äußeren Seitenbereichen der Zellstapel angeordnet sind.
  • Die Stirnseiten des Zellstapels werden dabei durch die Zellgehäusefrontwand einer ersten Speicherzelle in dem Zellstapel sowie die Zellgehäuserückwand einer letzten Speicherzelle in dem Zellstapel ausgebildet. Seitenbereiche des Zellstapels werden durch die Zellgehäuseseitenwände der Speicherzellen gebildet. Eine Oberseite des Zellstapels wird durch die Zellgehäusedeckel der Speicherzellen gebildet und eine Unterseite des Zellstapels wird durch die Zellgehäuseböden der Speicherzellen gebildet. In der ersten Variante wird dabei jeder Zellstapel in einem Zellpaketrahmen angeordnet, welcher den jeweiligen Rahmenabschnitt ausbildet und welcher zwei Druckplatten und zwei Zugankern aufweist. Die zwei Zellpaketrahmen werden dann mechanisch zu dem Zellmodulrahmen verbunden, beispielsweise indem die zwei einander zugewandten Zuganker der Zellpaketrahmen verklebt werden. In der zweiten Variante teilen sich die zwei Zellstapel die zwei Druckplatten sowie einen der Zuganker, welcher sich zwischen den zwei Zellstapeln erstreckt und an den innenliegenden Seitenbereichen beider Zellstapel anliegt. Der Zellmodulrahmen wird somit durch den mittig zwischen den Zellstapeln verlaufenden Zuganker in die Rahmenabschnitte unterteilt.
  • Der Zellmodulrahmen wird dabei von einer Abdeckung abgedeckt, welche insbesondere diejenigen Seiten der Zellstapel vollständig überdeckt, welche die Entgasungselemente aufweisen. Die Abdeckung kann beispielsweise aus mehreren Schichten gebildet sein und eine Kunststoffschicht sowie eine Hitzeschutzschicht, beispielsweise aus Glimmer, enthalten. Die Abdeckung ist insbesondere an dem Zellmodulrahmen befestigt.
  • Zum Verschalten der Speicherzellen der jeweiligen Zellpakete sowie zum Verschalten der Zellpakete ist zwischen der Abdeckung und den Zellpaketen ein Zellkontaktiersystem angeordnet. Das Zellkontaktiersystem kann einen elektrisch isolierenden Träger, beispielsweise einen Kunststoffträger, aufweisen, welcher zum Halten von elektrischen Verbindern bzw. Kontaktelementen ausgebildet ist. Diese Verbinder sind mit dem Zellpolen elektrisch und mechanisch verbunden, beispielsweise verschweißt. Beispielsweise kann das Zellkontaktiersystem mehrere Zellverbinder pro Zellpaket zum elektrischen Verbinden der Speicherzellen und einen Paketverbinder zum Verschalten der Zellpakete aufweisen. Beispielsweise kann die Verschaltung in dem doppelreihigen Zellmodul derart erfolgen, dass die zwei Zellstapel mittels einem in Querrichtung über den Übergang zwischen den Zellstapeln verlaufenden Verbinder, welcher eine Speicherzelle des einen Zellstapels mit einer Speicherzelle des benachbarten anderen Zellstapels elektrisch verbindet, verschaltet sind.
  • Die zumindest zwei Zellpakete, der Zellmodulrahmen, die Abdeckung und das Zellkontaktiersystem bilden dabei insbesondere eine montagefertige Baugruppe aus. Anders ausgedrückt ist das Zellmodul als eine konstruktive Einheit ausgebildet, welche in einem Montageschritt in dem Aufnahmeraum des Speichergehäuses des elektrischen Energiespeichers angeordnet werden kann. Das zumindest eine Zellmodul ist dabei derart in dem Aufnahmeraum, welcher durch Gehäusewände des Speichergehäuses begrenzt ist, angeordnet, dass ein Freiraum zwischen der Abdeckung und einer sich in Hochrichtung oberhalb des Zellmoduls befindlichen weiteren Speicherkomponente des Energiespeichers, beispielsweise einer der Gehäusewände des Speichergehäuses, gebildet wird. Die an den Freiraum angrenzende Gehäusewand kann beispielsweise ein Gehäusedeckel des Speichergehäuses oder ein Zwischenboden zum Unterteilen des Aufnahmeraums in mehrere, in Hochrichtung übereinander liegende Ebenen sein.
  • Dabei kann es vorkommen, dass eine Speicherzelle eines der Zellpakete fehlerbedingt entgast und dadurch Heißgas durch die Abdeckung hindurch in den sich über der Abdeckung befindlichen Freiraum des Speichergehäuses auslässt. Um zu verhindern, dass Hitze und Partikel, welche durch das Heißgas transportiert werden, das benachbarte Zellpaket schädigen, ist die zumindest eine hitzebeständige Barriere vorgesehen, welche den Freiraum oberhalb der Abdeckung im Bereich des Übergangs zwischen den zwei Zellpaketen in die Brandabschnitte bzw. Brandsektionen unterteilt. Die Barriere erstreckt sich dabei in Längsrichtung über eine gesamte Länge des Zellpakets und in Hochrichtung ausgehend von der Abdeckung bis zu der über dem Zellmodul angeordneten weiteren Speicherkomponente des Energiespeichers, beispielsweise der Gehäusewand. Die Entgasungselemente der Speicherzellen sind in jeweils einem sich in Längsrichtung erstreckenden streifenförmigen Bereich an der Oberseite des jeweiligen Zellstapels angeordnet und die Barriere erstreckt sich in Querrichtung höchstens bis zu den streifenförmigen Bereichen. Die Barriere bedeckt also die Abdeckung nicht vollständig, insbesondere nicht im Bereich der Entgasungselemente der darunter liegenden Speicherzellen. Dadurch bildet die Barriere eine brandmauerartige Trennwand zwischen der Zellpaketen aus, durch welche, zumindest über einen vorbestimmten Zeitraum, gewährleistet wird, dass die Hitze und Partikel in der jeweiligen, zu dem Zellpaket mit der entgasenden Speicherzelle gehörigen Brandsektion verbleiben.
  • Die hitzebeständige Barriere ist vorzugsweise aus einem kompressiblen Material ausgebildet und bildet somit ein Hilfsfügeteil für eine Pressverbindung zwischen der Abdeckung und der Gehäusewand des Speichergehäuses aus. Die Barriere wird also zwischen der Gehäusewand des Speichergehäuses und der Abdeckung eingepresst und drückt somit die Abdeckung an die Zellpakete an. Dadurch verpresst die Barriere zusätzlich auch die Schichten der Abdeckung, sodass beispielsweise verhindert werden kann, dass sich die Hitzeschutzschicht ablöst.
  • Die zumindest eine Barriere kann beispielsweise als ein Fertigteil ausgebildet sein, welches an der Abdeckung befestigt ist. Beispielsweise kann das Fertigteil eine Brandschutzmatte sein. Diese kann beispielsweise aus Glasfaser oder Aramitfaser gebildet sein. Auch kann das Fertigteil eine Keramikplatte sein. Ein solches Fertigteil kann an der Abdeckung vormontiert, beispielsweise angeklebt, sein, sodass das gesamte Zellmodul inklusive Barriere als eine montagefertige Baugruppe ausgebildet ist. Alternativ dazu kann die zumindest eine Barriere als eine feste Schaumwand, beispielsweise aus einem PU-Schaum, ausgebildet sein, welche beispielsweise erst bei der Endmontage des Energiespeichers auf die Abdeckung aufgebracht wird. Dazu wird das Zellmodul beispielsweise in dem Aufnahmeraum angeordnet und die Barriere wird auf die Abdeckung aufgebracht. Beispielsweise wird die Abdeckung dazu partiell mit dem Schaum beschichtet, beispielsweise besprüht. Anschließend wird die Gehäusewand des Speichergehäuses über dem Zellmodul an der Barriere angeordnet.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 eine Perspektivdarstellung eines Zellmoduls für einen elektrischen Energiespeicher; und
    • 2 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf Zellpakete des Zellmoduls.
  • In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 und 2 zeigen ein Zellmodul 1 für einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs. Das Zellmodul 1 weist hier zwei Zellpakete 2a, 2b mit mehreren Speicherzellen 3, 3` auf. Die Speicherzellen 3, 3' sind hier prismatische Batteriezellen, sodass die Zellpakete 2a, 2b als Zellstapel bzw. Zellriegel ausgebildet sind. Die Speicherzellen 3, 3' sind hier in Längsrichtung L gestapelt, wobei hier Isolationsschichten 4 zwischen den Speicherzellen 3, 3' zum Isolieren von metallischen Zellgehäusen 5 der Speicherzellen 3, 3' angeordnet sind. Die zwei Zellpakete 2a, 2b sind in Querrichtung Q nebeneinander angeordnet. Die Zellpakete 2a, 2b sind in Rahmenabschnitten 6a,6b eines Zellmodulrahmens 6 angeordnet. Hier weist der Zellmodulrahmen 6 zwei Druckplatten 7 auf, welche an in Längsrichtung L gegenüberliegenden Stirnseiten der Zellpakete 2a, 2b angeordnet sind. Dabei wird eine Druckplatte 7 an den vorderen Stirnseiten beider Zellpakete 2a, 2b angeordnet und eine Druckplatte 7 wird an den hinteren Stirnseiten beider Zellpakete 2a, 2b angeordnet. Jede Druckplatte 7 erstreckt sich somit in Querrichtung Q über beide Zellpakete 2a, 2b und somit über beide Rahmenabschnitte 6a, 6b.
  • Außerdem weist der Zellmodulrahmen 6 hier drei Zuganker 8 auf, welche sich in Längsrichtung L erstrecken und an Seitenbereichen 9, 10 der Zellpakete 2a, 2b angeordnet sind. Jeder Zuganker 8 ist mit beiden Druckplatten 7 mechanisch verbunden, beispielsweise verschweißt. Hier ist ein Zuganker 8 an einem äußeren Seitenbereich 9 des ersten Zellpakets 2a angeordnet. Ein Zuganker 8 ist an einem inneren Seitenbereich 10 des ersten Zellpakets 2a und einem inneren Seitenbereich 10 des zweiten Zellpakets 2b angeordnet und verläuft somit mittig zwischen den zwei Zellpaketen 2a, 2b. Ein Zuganker 8 ist an einem äußeren Seitenbereich 9 des zweiten Zellpakets 2b angeordnet. Der erste Rahmenabschnitt 6a wird somit durch die eine Hälfte der beiden Druckplatten 7 sowie zwei Zuganker 7 begrenzt und der zweite Rahmenabschnitt 6b wird durch die zweite Hälfte der beiden Druckplatten 7 sowie zwei Zuganker 7 begrenzt.
  • Zum Verschalten der Speicherzellen 3, 3' des jeweiligen Zellpakets 2a, 2b kann ein hier nicht gezeigtes Zellkontaktiersystem auf Oberseiten 11 der Zellpakete 2a, 2b angeordnet sein, an welcher sich auch Zellterminals 12 der Speicherzellen 3, 3' befinden. Das Zellkontaktiersystem ist von einer Abdeckung 13 bedeckt, welche die Oberseiten 11 der Zellpakete 2a, 2b und damit die Rahmenabschnitte 6a, 6b vollständig abdeckt. Die Abdeckung 13 ist hier mittels Schrauben 14 an dem Zellmodulrahmen 6 befestigt. Außerdem befinden sich an den Oberseiten 11 der Zellpakete 2a, 2b Entgasungselemente 15 der Speicherzellen 3, 3, über welche im Fehlerfall 16, wie anhand der Speicherzelle 3` des zweiten Zellpakets 2b gezeigt, ein Heißgas 17 aus dem Zellgehäuse 5 der Speicherzelle 3' entweichen kann. Dieses Heißgas 17, welches die Abdeckung 13 durchdringt, transportiert Hitze und Partikel aus dem Zellgehäuse 5 in einen Freiraum über der Abdeckung 13.
  • Um zu verhindern, dass das Heißgas 17 der fehlerhaften Speicherzelle 3` des zweiten Zellpakets 2b das erste Zellpaket 2a schädigt, beispielsweise indem die Partikel Kurzschlüsse zwischen den Speicherzellen 3, 3` der beiden Zellpakete 2a, 2b verursachen, weist das Zellmodul 1 eine hitzebeständige Barriere 18 auf, welche sich ausgehend von der Abdeckung 13 in Hochrichtung H erstreckt. Insbesondere erstreckt sich die Barriere 18 in Hochrichtung H bis zu einer Gehäusewand eines Speichergehäuses des elektrischen Energiespeichers, welche beabstandet zu der Abdeckung 13 und überlappend mit der Abdeckung 13 angeordnet ist, wenn sich das Zellmodul 1 in dem Speichergehäuse befindet. Die Barriere 18 ist insbesondere aus einem kompressiblen Material ausgebildet und ist somit zwischen den Abdeckung 13 und die Gehäusewand eingepresst. Die Barriere 18 kann beispielsweise eine Matte aus Glasfaser oder Aramitfaser, ein PU-Schaum, eine Keramikscheibe oder auch mittels eines sprühfähigen Brandschutzschaums ausgebildet sein. In Querrichtung Q erstreckt sich die Barriere 18 höchstens bis zu den Entgasungselementen 15 der Zellpakete 2a, 2b. Die Barriere 18 überdeckt also die Abdeckung 13 nicht vollständig, sondern bildet eine Art Brandschutzmauer im Bereich eines Übergangs 19 zwischen den Zellpaketen 2a, 2b. In Längsrichtung L erstreckt sich die Barriere 18 über eine gesamte Länge der Zellmoduls 1.
  • Die Barriere 18 unterteilt den Freiraum in zwei Brandabschnitte 20a, 20b, wobei der erste Brandabschnitt 20a oberhalb des ersten Zellpakets 2a angeordnet ist und somit einen Entgasungsraum für die Speicherzellen 3 des ersten Zellpakets 2a ausbildet und wobei der zweite Brandabschnitt 20b oberhalb des zweiten Zellpakets 2b angeordnet ist und somit einen Entgasungsraum für die Speicherzellen 3, 3' des zweiten Zellpakets 2b ausbildet. Die Brandabschnitte 20a, 20b sind dabei derart abgeschlossen, dass sie, zumindest für einen vorbestimmten Zeitraum keinen Heißgasübertritt von dem einen Brandabschnitt 20a, 20b in den jeweils anderen Brandabschnitt 20b, 20a zulassen.

Claims (10)

  1. Elektrischer Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug aufweisend ein Speichergehäuse und zumindest ein in dem Speichergehäuse angeordnetes Zellmodul (1), wobei das Zellmodul (1) aufweist: - zumindest zwei miteinander verschaltete Zellpakete (2a, 2b), von welchen jedes Zellpaket (2a, 2b) als ein Zellstapel aus entlang einer Längsrichtung (L) aneinander gestapelten Speicherzellen (3, 3`) ausgebildet ist, wobei zumindest zwei Zellstapel zum Ausbilden eines mehrreihigen Zellmoduls (1) in einer Querrichtung (Q) nebeneinander angeordnet sind und wobei die Speicherzellen (3, 3') jeweils ein Entgasungselement (15) aufweisen, - einen Zellmodulrahmen (6) mit zumindest zwei, benachbart zueinander angeordneten Rahmenabschnitten (6a, 6b) zum Aufnehmen von jeweils einem Zellpaket (2a, 2b), - eine an dem Zellmodulrahmen (6) angeordnete Abdeckung (13) zum Abdecken der Rahmenabschnitte (6a, 6b), wobei die Entgasungselemente (15) der Speicherzellen (3, 3') an einer der Abdeckung (13) zugewandten Seite des jeweiligen Zellstapels in einem sich entlang der Längsrichtung (L) erstreckenden streifenförmigen Bereich angeordnet sind, und - zumindest eine hitzebeständige, brandwandartige Barriere (18), welche an der Abdeckung (13) überlappend mit einem Übergang (19) zwischen den zwei Zellpaketen (2a, 2b) angeordnet ist und sich in Querrichtung (Q) höchstens bis zu den streifenförmigen Bereichen und in Längsrichtung (L) über eine gesamte Länge der Zellstapel erstreckt und welche sich ausgehend von der Abdeckung (13) in Hochrichtung (H) bis zu einer Gehäusewand des Speichergehäuses erstreckt und sich an der Gehäusewand abstützt, wobei die zumindest eine Barriere (18) dazu ausgelegt ist, einen zwischen der Abdeckung (13) und der Gehäusewand gebildeten Freiraum in zumindest zwei Brandabschnitte (20a, 20b) zum Verhindern einer Ausbreitung eines in den Freiraum strömenden Heißgases (17) eines Zellpakets (2b) auf ein benachbartes Zellpaket (2a) zumindest über einen vorbestimmten Zeitraum zu unterteilen.
  2. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Abdeckung (13) und den Zellpaketen (2a, 2b) ein Zellkontaktiersystem zum Verschalten der Speicherzellen (3, 3`) der Zellpakte (2a, 2b) sowie zum Verschalten der Zellpakete (2a, 2b) angeordnet ist.
  3. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Zellpakete (2a, 2b), der Zellmodulrahmen (6), die Abdeckung (13) und das Zellkontaktiersystem eine montagefertige Baugruppe ausbilden.
  4. Elektrischer Energiespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherzellen (3, 3`) als prismatische Speicherzellen ausgebildet sind.
  5. Elektrischer Energiespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellmodulrahmen (6) für jeden Rahmenabschnitt (6a, 6b) zwei Druckplatten (7) zum Anordnen an in Längsrichtung (L) gegenüberliegenden Stirnseiten des jeweiligen Zellstapels und zwei mit den Druckplatten (7) verbundene Zuganker (8) zum Anordnen an in Querrichtung (Q) gegenüberliegenden Seitenbereichen (9, 10) des jeweiligen Zellstapels aufweist, wobei die zwei, an den einander zugewandten inneren Seitenbereichen (10) der Zellstapel angeordneten Zuganker (8) zum Ausbilden des Zellmodulrahmens (6) mechanisch miteinander verbunden sind.
  6. Elektrischer Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellmodulrahmen (6) zwei sich über die zwei Rahmenabschnitte (6a, 6b) erstreckende Druckplatten (7) zum Anordnen an in Längsrichtung (L) gegenüberliegenden Stirnseiten der Zellstapel und drei, mit den zwei Druckplatten (7) verbundene Zuganker (8) zum Anordnen an in Querrichtung (Q) gegenüberliegenden Seitenbereichen (9, 10) der Zellstapel aufweist, von welchen ein Zuganker (8) zwischen zwei Zellstapeln an den inneren, einander zugewandten Seitenbereichen (10) der Zellstapel angeordnet ist und zwei Zuganker (8) an den äußeren Seitenbereichen (9) der Zellstapel angeordnet sind.
  7. Elektrischer Energiespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hitzebeständige Barriere (18) aus einem kompressiblen Material ausgebildet ist und ein Hilfsfügeteil für eine Pressverbindung zwischen der Abdeckung (13) und der Gehäusewand eines Speichergehäuses des elektrischen Energiespeichers ausbildet.
  8. Elektrischer Energiespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Barriere (18) als ein Fertigteil ausgebildet ist, welches an der Abdeckung (13) befestigt ist.
  9. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fertigteil eine Brandschutzmatte ist.
  10. Elektrischer Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Barriere (18) als eine feste Schaumwand ausgebildet ist.
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