DE102022122784A1 - Electrical energy storage for a motor vehicle and motor vehicle - Google Patents

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Sebastian Hoelle
Simon Haberl
Patrick Osswald
Alexander Rheinfeld
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Bayerische Motoren Werke AG
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Bayerische Motoren Werke AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher (1) für ein Kraftfahrzeug, mit mehreren, entlang einer Stapelrichtung (3) aufeinanderfolgend angeordneten und dadurch wenigstens einen Zellstapel (9) bildenden Speicherzellen (2) zum Speichern von elektrischer Energie, und mit einer zwei Druckplatten (6, 7) und wenigstens ein mit den Druckplatten (6, 7) verbundenes Zugelement (7, 8) aufweisenden Verspanneinrichtung (4), mittels welcher die entlang der Stapelrichtung (3) zwischen den Druckplatten (6, 7) angeordneten Speicherzellen (2) entlang der Stapelrichtung (3) miteinander verspannt und dadurch aneinander gehalten sind, wobei das Zugelement (7, 8) wenigstens eine gezielt hergestellte Soll-Bruchstelle (11) aufweist.The invention relates to an electrical energy storage device (1) for a motor vehicle, with a plurality of storage cells (2) arranged one after the other along a stacking direction (3) and thereby forming at least one cell stack (9) for storing electrical energy, and with two pressure plates (6 , 7) and at least one tensioning element (7, 8) connected to the pressure plates (6, 7) and by means of which the storage cells (2) arranged along the stacking direction (3) between the pressure plates (6, 7) along the stacking direction (3) are clamped together and thereby held together, the tension element (7, 8) having at least one specifically manufactured predetermined breaking point (11).

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, 2, 3 beziehungsweise 8. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen elektrischen Energiespeicher.The invention relates to an electrical energy storage device for a motor vehicle according to the preamble of patent claims 1, 2, 3 or 8. The invention further relates to a motor vehicle with at least one such electrical energy storage device.

Der EP 2 795 713 B1 ist ein Batteriemodul als bekannt zu entnehmen, mit einem Batteriemodulgehäuse mit Teilen aus Kunststoff. Vorgesehen sind auch mehrere, prismatische Batteriezellen, die ein Zellgehäuse mit vier Seitenwänden aufweisen. Des Weiteren offenbart die AT 518 161 B1 eine Batterie, mit einer Vielzahl von in einem Rahmen oder Gehäuse angeordneten Batteriezellen, wobei zumindest zwei benachbarte Batteriezellen durch ein intumeszentes Schutzmaterial ab einer vorgegebenen Temperatur thermisch isolierbar sind.The EP 2 795 713 B1 A battery module can be seen as known, with a battery module housing with parts made of plastic. Several prismatic battery cells are also planned, which have a cell housing with four side walls. Furthermore, the reveals AT 518 161 B1 a battery, with a plurality of battery cells arranged in a frame or housing, with at least two adjacent battery cells being thermally insulated from a predetermined temperature by an intumescent protective material.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen Energiespeicher zu schaffen, sodass eine besonders hohe Sicherheit realisiert werden kann.The object of the present invention is to create an electrical energy storage device for a motor vehicle and a motor vehicle with at least one such energy storage device, so that a particularly high level of safety can be achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektrischen Energiespeicher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch einen elektrischen Energiespeicher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2, durch einen elektrischen Energiespeicher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3, durch einen elektrischen Energiespeicher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved according to the invention by an electrical energy storage with the features of patent claim 1, by an electrical energy storage with the features of patent claim 2, by an electrical energy storage with the features of patent claim 3, by an electrical energy storage with the features of patent claim 8 and by a Motor vehicle solved with the features of patent claim 10. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher zum, insbesondere elektrochemischen, Speichern von elektrischer Energie für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den elektrischen Energiespeicher aufweist. Mittels des elektrischen Energiespeichers kann elektrische Energie, insbesondere elektrochemisch, gespeichert werden. Vorzugsweise ist der elektrische Energiespeicher eine Hochvolt-Komponente, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise mehr als 50 Volt, insbesondere mehr als 60 Volt, beträgt und ganz vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt.A first aspect of the invention relates to an electrical energy storage device for storing electrical energy, in particular electrochemically, for a motor vehicle, also simply referred to as a vehicle. This means that the motor vehicle, which is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, has the electrical energy storage in its completely manufactured state. By means of the electrical energy storage, electrical energy can be stored, in particular electrochemically. Preferably, the electrical energy storage is a high-voltage component whose electrical voltage, in particular electrical operating or nominal voltage, is preferably more than 50 volts, in particular more than 60 volts, and most preferably is several hundred volts.

Der elektrische Energiespeicher weist mehrere, entlang einer Stapelrichtung aufeinanderfolgend angeordnete Speicherzellen zum, insbesondere elektrochemischen, Speichern der elektrischen Energie auf. Vorzugsweise sind die Speicherzellen separat voneinander ausgebildet und somit jeweilige, voneinander separat ausgebildete, einzelne Komponenten, sodass die Speicherzellen auch als Zellen oder Einzelzellen bezeichnet werden. In Einbaulage des elektrischen Energiespeichers verläuft die Sperrrichtung beispielsweise in einer durch die Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs und die Fahrzeuglängsrichtung des Kraftfahrzeugs aufgespannten Ebene. Dabei nimmt der elektrische Energiespeicher seine Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs ein. Die entlang der Stapelrichtung aufeinanderfolgend angeordneten Speicherzellen bilden einen einfach auch Stapel bezeichneten Zellstapel. Beispielsweise verläuft die Stapelrichtung in Fahrzeuglängsrichtung beziehungsweise parallel zur Fahrzeuglängsrichtung, insbesondere bezogen auf die Einbaulage des elektrischen Energiespeichers. Der elektrische Energiespeicher, insbesondere ein auch die Speicherzellen umfassendes, auch als Speichermodul bezeichnetes Modul, weist außerdem eine Verspanneinrichtung auf, welche zwei auch als Endplatten bezeichnete oder als Endplatten ausgebildete Druckplatten umfasst. Die Verspanneinrichtung weist auch wenigstens ein auch als Zuganker bezeichnetes Zugelement auf, welches mit den Druckplatten verbunden ist. Insbesondere ist das Zugelement separat von den Druckplatten ausgebildet und mit den Druckplatten verbunden. Beispielsweise ist das Zugelement mit den Druckplatten stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt und/oder verklebt. Mittels der Verspanneinrichtung sind die entlang der Stapelrichtung zwischen den Druckplatten angeordneten Speicherzellen entlang der Stapelrichtung miteinander verspannt und dadurch aneinander gehalten. Mit anderen Worten ist der Zellstapel entlang der Stapelrichtung zwischen den Druckplatten angeordnet, welche entlang der Stapelrichtung voneinander beabstandet sind. Insbesondere sind die Druckplatten entlang der Stapelrichtung zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Zellstapel abgestützt. Um die entlang der Stapelrichtung zwischen den Druckplatten angeordneten Speicherzellen entlang der Stapelrichtung miteinander zu verspannen und dadurch aneinanderzuhalten, ist beispielsweise das Zugelement entlang der Stapelrichtung gespannt beziehungsweise verspannt, sodass in dem beziehungsweise über das Zugelement eine Zugkraft wirkt. Diese Zugkraft wird von dem Zugelement auf die Druckplatten und somit von einer der Druckplatten auf die jeweils andere Druckplatte übertragen, sodass die Druckplatten mittels der als Vorspannkraft fungierenden Zugkraft entlang der Stapelrichtung gegen die beziehungsweise in Richtung der Speicherzellen gezogen und somit gegen die Speicherzellen gespannt, insbesondere gedrückt, werden. Hierdurch werden die entlang der Stapelrichtung zwischen den Druckplatten angeordneten Speicherzellen entlang der Stapelrichtung zusammengedrückt und somit aneinander gehalten. Da die Vorspannkraft zum Verspannen der Speicherzellen in dem Zugelement als Zugkraft wirkt, ist das Zugelement, insbesondere ausschließlich, auf Zug belastet.The electrical energy storage has a plurality of storage cells arranged one after the other along a stacking direction for storing the electrical energy, in particular electrochemically. Preferably, the memory cells are formed separately from one another and are therefore respective individual components that are formed separately from one another, so that the memory cells are also referred to as cells or individual cells. In the installed position of the electrical energy storage device, the blocking direction runs, for example, in a plane spanned by the vehicle transverse direction of the motor vehicle and the vehicle longitudinal direction of the motor vehicle. The electrical energy storage device assumes its installed position when the motor vehicle is fully manufactured. The memory cells arranged one after the other along the stacking direction form a cell stack, also known as a stack. For example, the stacking direction runs in the longitudinal direction of the vehicle or parallel to the longitudinal direction of the vehicle, in particular in relation to the installation position of the electrical energy storage device. The electrical energy storage, in particular a module which also includes the storage cells and is also referred to as a storage module, also has a clamping device which comprises two pressure plates, also referred to as end plates or designed as end plates. The bracing device also has at least one tension element, also known as a tie rod, which is connected to the pressure plates. In particular, the tension element is designed separately from the pressure plates and is connected to the pressure plates. For example, the tension element is cohesively connected to the pressure plates, in particular welded and/or glued. By means of the clamping device, the storage cells arranged between the printing plates along the stacking direction are clamped together along the stacking direction and are thereby held together. In other words, the cell stack is arranged along the stacking direction between the printing plates, which are spaced apart from one another along the stacking direction. In particular, the printing plates are supported at least indirectly, in particular directly, on the cell stack along the stacking direction. In order to clamp the storage cells arranged along the stacking direction between the pressure plates together along the stacking direction and thereby hold them together, for example, the tension element is tensioned or tensioned along the stacking direction, so that a tensile force acts in or via the tension element. This tensile force is transmitted from the tensile element to the pressure plates and thus from one of the pressure plates to the other pressure plate, so that the pressure plates are pulled along the stacking direction against or in the direction of the memory cells by means of the tensile force acting as a pretensioning force and are thus tensioned against the memory cells, in particular pressed. This means that they are arranged between the printing plates along the stacking direction Net memory cells are compressed along the stacking direction and thus held together. Since the prestressing force for clamping the storage cells in the tension element acts as a tensile force, the tension element is, in particular, exclusively subject to tension.

Um nun eine besonders hohe Sicherheit des elektrischen Energiespeichers realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Zugelement wenigstens eine gezielt hergestellte Soll-Bruchstelle aufweist, an welcher das Zugelement beispielsweise dann, wenn die in dem Zugelement wirkende Zugkraft ein insbesondere vorgebbares oder vorgegebenes Niveau überschreitet, versagt, insbesondere bricht oder reißt. Das Niveau kann beispielsweise durch konstruktive Gestaltung der Soll-Bruchstelle, welche auch als Soll-Versagenstelle bezeichnet wird, eingestellt, das heißt vorgegeben werden. Unter der Soll-Bruchstelle ist insbesondere eine solche Stelle zu verstehen, an welcher das Zugelement dann, wenn die in dem Zugelement wirkende Zugkraft das Niveau überschreitet, bezogen auf das Zugelement insgesamt zuerst versagt, insbesondere reißt oder bricht. Infolge des Versagens des Zugelements werden die Speicherzellen mittels der Verspanneinrichtung nicht mehr zusammengespannt, sodass das Zugelement infolge seines Versagens beispielsweise eine entlang der Stapelrichtung erfolgende Bewegung wenigstens zwei der Speicherzellen derart ermöglicht, dass sich die wenigstens zwei Speicherzellen entlang der Stapelrichtung bei der genannten Bewegung voneinander wegbewegen. Hierdurch nimmt beispielsweise ein entlang der Stapelrichtung verlaufender Abstand zwischen den wenigstens zwei Speicherzellen zu, wodurch beispielsweise ein Übergriff oder ein Übergang eines thermischen Ereignisses oder eines thermischen Durchgehens (Thermal Runaway) von einer der zwei Speicherzellen auf die andere der zwei Speicherzellen vermieden oder zumindest zeitlich hinausgezögert werden kann. Dadurch kann eine auch als thermische Propagation bezeichnete Kettenreaktion, in deren Rahmen das thermische Ereignis oder thermische Durchgehen von der einen Speicherzelle auf die andere Speicherzelle übergreift, vermieden werden.In order to be able to realize a particularly high level of safety for the electrical energy storage device, it is provided according to the invention that the tension element has at least one specifically manufactured predetermined breaking point, at which the tension element can be used, for example when the tensile force acting in the tension element reaches a particularly predeterminable or predetermined level exceeds, fails, especially breaks or tears. The level can be set, i.e. specified, for example, through the structural design of the target breaking point, which is also referred to as the target failure point. The target breaking point is to be understood in particular as a point at which the tension element first fails, in particular tears or breaks, when the tensile force acting in the tension element exceeds the level, relative to the tension element as a whole. As a result of the failure of the tension element, the storage cells are no longer clamped together by means of the clamping device, so that the tension element, as a result of its failure, for example enables at least two of the storage cells to move along the stacking direction in such a way that the at least two storage cells move away from one another along the stacking direction during the said movement . As a result, for example, a distance running along the stacking direction between the at least two memory cells increases, whereby, for example, an encroachment or a transition of a thermal event or a thermal runaway from one of the two memory cells to the other of the two memory cells is avoided or at least delayed can be. This makes it possible to avoid a chain reaction, also known as thermal propagation, in which the thermal event or thermal runaway spreads from one memory cell to the other memory cell.

Wenn zuvor und im Folgenden die Rede von einem thermischen Ereignis ist, so ist darunter insbesondere ein thermisches Durchgehen zu verstehen. Zu einem thermischen Ereignis in oder einer der Speicherzellen kommt es beispielsweise bei einem insbesondere unfallbedingten Kurzschluss der einen Speicherzelle. Durch das thermische Ereignis erwärmt sich die eine Speicherzelle sehr stark, sodass beispielsweise zunächst in der einen Speicherzelle ein sehr heißes Gas entsteht. In der Folge dehnt oder bläht sich die eine Speicherzelle stark aus, und die eine Speicherzelle, insbesondere deren Zellgehäuse, kann beispielsweise bersten, sodass beispielsweise das genannte heiße Gas sowie heiße Partikel aus der einen Speicherzelle austreten können. Falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind, kann insbesondere durch das heiße, austretende Gas aus der einen Speicherzelle zumindest eine andere der Speicherzellen erwärmt werden, wodurch an der anderen Speicherzelle ebenfalls ein thermisches Ereignis bewirkt werden kann, obwohl es an der anderen Speicherzelle alleine nicht zu einem thermischen Ereignis gekommen wäre. Die Erfindung ermöglicht es nun, dass sich dann, wenn es an einer der Speicherzellen zu einem thermischen Ereignis kommt, die Speicherzellen entlang der Stapelrichtung vorteilhaft weit voneinander wegbewegen können. Dadurch kann beispielsweise eine Wahrscheinlichkeit, dass das an oder in der einen Speicherzelle auftretende thermische Ereignis auf eine andere der Speicherzellen übergreift, gering gehalten werden, sodass eine thermische Propagation vermieden oder im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen zeitlich vorteilhaft hinausgezögert werden kann. Dadurch kann eine besonders hohe Sicherheit gewährleistet werden.If we talk about a thermal event before and below, this is to be understood in particular as a thermal runaway. A thermal event in or in one of the memory cells occurs, for example, in the event of a short circuit in one memory cell, in particular due to an accident. The thermal event causes one storage cell to heat up very strongly, so that, for example, a very hot gas initially forms in one storage cell. As a result, one memory cell expands or expands significantly, and one memory cell, in particular its cell housing, can burst, for example, so that, for example, the hot gas mentioned and hot particles can escape from one memory cell. If no appropriate countermeasures are taken, at least one other of the storage cells can be heated, in particular by the hot gas escaping from one storage cell, whereby a thermal event can also be caused on the other storage cell, although there is not one on the other storage cell alone thermal event would have occurred. The invention now makes it possible for the memory cells to advantageously move far away from one another along the stacking direction if a thermal event occurs on one of the memory cells. This makes it possible, for example, to keep the probability that the thermal event occurring on or in one memory cell will spread to another of the memory cells low, so that thermal propagation can be avoided or advantageously delayed compared to conventional solutions. This ensures a particularly high level of security.

Die in dem Zugelement wirkende Zugkraft kann insbesondere dadurch das Niveau überschreiten, dass dann, wenn es in oder an der einen der zwei Speicherzellen zu dem thermischen Ereignis oder dem thermischen Durchgehen kommt, sich die eine Speicherzelle insbesondere entlang der Stapelrichtung vergrößert, insbesondere aufbläht, wodurch die in dem Zugelement wirkende Zugkraft zunimmt. Bläht sich die eine Speicherzelle infolge des thermischen Ereignisses beziehungsweise thermischen Durchgehens immer weiter auf, so nimmt die in dem Zugelement wirkende Zugkraft immer weiter zu, bis die in dem Zugelement wirkende Zugkraft das Niveau überschreitet, woraufhin das Zugelement an der Soll-Bruchstelle versagt, insbesondere bricht. Das Versagen des Zugelements ist eine passive Maßnahme, um die zuvor genannte Bewegung der Speicherzellen voneinander weg entlang der Stapelrichtung zu ermöglichen. In der Folge kann eine thermische Propagation vermieden oder zumindest vorteilhaft zeitlich hinausgezögert werden. Somit kann eine besonders hohe Sicherheit realisiert werden.The tensile force acting in the tension element can in particular exceed the level in that when the thermal event or thermal runaway occurs in or on one of the two storage cells, the one storage cell increases, in particular inflates, in particular along the stacking direction, whereby the tensile force acting in the tension element increases. If one storage cell continues to inflate as a result of the thermal event or thermal runaway, the tensile force acting in the tensile element continues to increase until the tensile force acting in the tensile element exceeds the level, whereupon the tensile element fails at the predetermined breaking point, in particular breaks. The failure of the tension element is a passive measure to enable the aforementioned movement of the memory cells away from each other along the stacking direction. As a result, thermal propagation can be avoided or at least advantageously delayed. This means that a particularly high level of security can be achieved.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für ein auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Der elektrische Energiespeicher gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung weist mehrere, entlang einer Stapelrichtung aufeinanderfolgend angeordnete und dadurch wenigstens einen Zellstapel bildende Speicherzellen zum, insbesondere elektrochemischen, Speichern von elektrischer Energie auf. Der elektrische Energiespeicher gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung weist auch eine Verspanneinrichtung mit zwei auch als Endplatten bezeichneten oder als Endplatten ausgebildeten Druckplatten und wenigstens einem Zugelement auf, welches mit den Druckplatten verbunden ist. Mittels der Verspanneinrichtung sind die entlang der Stapelrichtung zwischen den Endplatten angeordneten Speicherzellen entlang der Stapelrichtung miteinander verspannt und dadurch aneinander gehalten.A second aspect of the invention relates to an electrical energy storage device for a motor vehicle, also known as a vehicle. The electrical energy storage according to the second aspect of the invention has a plurality of storage cells arranged one after the other along a stacking direction and thereby forming at least one cell stack for, in particular electrochemically, storing electrical energy. The electrical energy storage according to the second aspect of the invention also has a bracing device with two pressure plates, also referred to as end plates or designed as end plates, and at least one tension element, which is connected to the pressure plates. By means of the clamping device, the storage cells arranged along the stacking direction between the end plates are clamped together along the stacking direction and thereby held together.

Um nun eine besonders hohe Sicherheit realisieren zu können, ist es bei dem zweiten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass das Zugelement aus einem intumeszenten Material gebildet ist und dadurch sein Volumen durch eine Erwärmung des Materials beziehungsweise des Zugelements vergrößert, insbesondere während das Zugelement ein Festkörper und somit das Material ein fester Stoff bleibt. Insbesondere kommt es durch eine Erwärmung des Materials und somit des Zugelements zu einem Aufblähen und somit einem Ausdehnen, insbesondere einem Aufschäumen, des intumeszenten Materials, wodurch eine besonders starke Volumenvergrößerung des Zugelements stattfindet, insbesondere entlang der Stapelrichtung. Dadurch, dass das Zugelement infolge seiner Erwärmung sein Volumen zumindest entlang der Stapelrichtung vergrößert, gibt auch bei dem zweiten Aspekt der Erfindung das Zugelement eine solche entlang der Stapelrichtung verlaufende Bewegung von wenigstens zwei der Speicherzellen frei, dass sich die wenigstens zwei Speicherzellen entlang der Stapelrichtung voneinander wegbewegen. Hierdurch kann ein Übergriff oder ein Übergang eines thermischen Durchgehens oder eines thermischen Ereignisses von einer der zwei Speicherzellen auf die andere der zwei Speicherzellen vermieden oder zeitlich vorteilhaft hinausgezögert werden, sodass eine thermische Propagation vorteilhaft vermieden oder zeitlich hinausgezögert werden kann. Dadurch kann ein besonders sicherer Betrieb gewährleistet werden. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter „Intumeszenz“ eine Ausdehnung oder Anschwellung, mithin eine Volumenzunahme eines festen Körpers ohne chemische Umwandlung zu verstehen, sodass das intumeszente Material einen Festkörper in Form des Zugelements bildet, welches infolge seiner Erwärmung eine Volumenzunahme ohne chemische Umwandlung und insbesondere ohne Aggregatzustandsänderung vollführt und somit ein fester Körper verbleibt.In order to be able to realize a particularly high level of safety, it is provided in the second aspect of the invention that the tension element is formed from an intumescent material and thereby increases its volume by heating the material or the tension element, in particular while the tension element is a solid body and so the material remains a solid substance. In particular, heating of the material and thus of the tension element causes the intumescent material to swell and thus expand, in particular foaming, which results in a particularly strong increase in volume of the tension element, in particular along the stacking direction. Because the tension element increases its volume at least along the stacking direction as a result of its heating, in the second aspect of the invention the tension element also releases such a movement of at least two of the storage cells along the stacking direction that the at least two storage cells move apart from one another along the stacking direction move away. As a result, an encroachment or a transition of a thermal runaway or a thermal event from one of the two memory cells to the other of the two memory cells can be avoided or advantageously delayed in time, so that thermal propagation can advantageously be avoided or delayed in time. This ensures particularly safe operation. Advantages and advantageous refinements of the first aspect of the invention are to be viewed as advantages and advantageous refinements of the second aspect of the invention and vice versa. In the context of the present disclosure, “intumescence” is to be understood as an expansion or swelling, i.e. an increase in volume of a solid body without chemical conversion, so that the intumescent material forms a solid in the form of the tensile element, which, as a result of its heating, increases in volume without chemical conversion and in particular carried out without a change in the state of aggregation and thus a solid body remains.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Der elektrische Energiespeicher gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung weist mehrere, entlang einer Stapelrichtung aufeinanderfolgend angeordnete und dadurch wenigstens einen Zellstapel bildende Speicherzellen zum, insbesondere elektrochemischen, Speichern von elektrischer Energie auf. Der elektrische Energiespeicher gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung weist außerdem eine Verspanneinrichtung auf, welche zwei auch als Endplatten bezeichnete oder als Endplatten ausgebildete Druckplatten und wenigstens ein mit den Druckplatten verbundenes Zugelement aufweist. Mittels der Verspanneinrichtung sind die entlang der Stapelrichtung zwischen den Endplatten angeordneten Speicherzellen entlang der Stapelrichtung miteinander verspannt und dadurch aneinander gehalten.A third aspect of the invention relates to an electrical energy storage device for a motor vehicle, also simply referred to as a vehicle. The electrical energy storage device according to the third aspect of the invention has a plurality of storage cells arranged one after the other along a stacking direction and thereby forming at least one cell stack for, in particular electrochemically, storing electrical energy. The electrical energy storage device according to the third aspect of the invention also has a bracing device which has two pressure plates, also referred to as end plates or designed as end plates, and at least one tension element connected to the pressure plates. By means of the clamping device, the storage cells arranged along the stacking direction between the end plates are clamped together along the stacking direction and thereby held together.

Um nun eine besonders hohe Sicherheit realisieren zu können, ist es bei dem dritten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass das Zugelement mit den Speicherzellen und/oder mit den jeweiligen Druckplatten mittels eines auch als Kleber bezeichneten Klebstoffes verklebt ist, welcher bis zu einer Temperatur von 80 Grad Celsius seine das Zugelement mit den Speicherzellen und/oder den jeweiligen Druckplatten verbindende Eigenschaft beibehält und erst ab einer aus einer Erwärmung des Klebstoffes resultierenden Temperatur von 80 Grad Celsius versagt, mithin seine das Zugelement mit den Speicherzellen und/oder mit den jeweiligen Druckplatten verbindende Eigenschaft verliert. Mit anderen Worten, durch den Kleber ist eine Klebeverbindung geschaffen, mittels welcher das Zugelement mit den Speicherzellen und/oder mit den jeweiligen Druckplatten verklebt ist. Die Klebeverbindung ist beispielsweise ausgehend von einer Ausgangstemperatur bis zu 80 Grad Celsius stabil, wobei die Ausgangstemperatur beispielsweise geringer als 0 Grad und größer als -50 Grad Celsius, insbesondere größer als -30 Grad Celsius, sein kann. Weist somit der Klebstoff eine Temperatur auf, welche größer oder gleich der Ausgangstemperatur und kleiner als 80 Grad Celsius ist, so weist der Klebstoff seine das Zugelement mit den Speicherzellen und/oder mit den jeweiligen Druckplatten verbindende Eigenschaft bei, wodurch die Klebeverbindung stabil ist beziehungsweise existiert. Wird der Klebstoff jedoch beispielsweise infolge eines an oder in einer der Speicherzellen auftretenden, thermischen Ereignisses auf eine Temperatur von 80 Grad Celsius oder höher erwärmt, so verliert der Klebstoff dann, wenn er eine Temperatur von 80 Grad Celsius aufweist, seine das Zugelement mit den Speicherzellen und/oder mit den jeweiligen Druckplatten verbindende Eigenschaft, sodass die Klebeverbindung aufgehoben oder gelöst wird. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt wird die Klebeverbindung ab einer Lösetemperatur des Klebstoffes aufgelöst, wobei die Lösetemperatur 80 Grad Celsius beträgt. Da der Klebstoff bei weniger als 80 Grad Celsius seine das Zugelement mit den Speicherzellen und/oder den Druckplatten verbindende Eigenschaft beibehält, das heißt da die Klebeverbindung bei einer Temperatur von weniger als 80 Grad Celsius stabil ist und existiert, verliert der Klebstoff seine das Zugelement mit den Speicherzellen und/oder mit den Druckplatten verbindende Eigenschaft erst ab 80 Grad Celsius, mithin wird die Klebeverbindung erst ab einer Temperatur von 80 Grad Celsius gelöst. Infolge des Lösens der Klebeverbindung wird eine entlang der Stapelrichtung verlaufende Bewegung der Speicherzellen ermöglicht, wobei bei der Bewegung sich zumindest zwei der Speicherzellen entlang der Stapelrichtung voneinander wegbewegen können. Dadurch kann beispielsweise eine thermische Propagation, mithin ein Übergreifen oder Übergehen des thermischen Ereignisses von der einen Speicherzelle an eine andere der Speicherzellen vermieden oder zumindest vorteilhaft zeitlich hinausgezögert werden, sodass eine besonders hohe Sicherheit darstellbar ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts und des zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. Um eine besonders hohe Sicherheit realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung vorgesehen, dass das Zugelement wenigstens eine gezielt hergestellte Soll-Bruchstelle aufweist. Somit kann eine entlang der Stapelrichtung erfolgende Bewegung der Speicherzellen voneinander weg besonders gut zugelassen werden, sodass eine thermische Propagation vermieden oder im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen vorteilhaft hinausgezögert werden kann. In der Folge kann eine hohe Sicherheit gewährleistet werden.In order to be able to achieve a particularly high level of security, it is provided in the third aspect of the invention that the tension element is glued to the storage cells and/or to the respective pressure plates using an adhesive, also known as glue, which is bonded to a temperature of up to 80 Degrees Celsius, its property connecting the tension element to the storage cells and / or the respective printing plates and only fails from a temperature of 80 degrees Celsius resulting from heating of the adhesive, thus its property connecting the tension element to the storage cells and / or to the respective pressure plates loses. In other words, the adhesive creates an adhesive connection by means of which the tension element is glued to the storage cells and/or to the respective pressure plates. The adhesive connection is, for example, stable starting from an initial temperature of up to 80 degrees Celsius, whereby the initial temperature can be, for example, less than 0 degrees and greater than -50 degrees Celsius, in particular greater than -30 degrees Celsius. If the adhesive therefore has a temperature that is greater than or equal to the initial temperature and less than 80 degrees Celsius, the adhesive has its property that connects the tensile element to the storage cells and/or to the respective pressure plates, whereby the adhesive connection is stable or exists . However, if the adhesive is heated to a temperature of 80 degrees Celsius or higher, for example as a result of a thermal event occurring on or in one of the storage cells, the adhesive loses its tension element with the storage cells when it has a temperature of 80 degrees Celsius and/or property that connects to the respective printing plates, so that the adhesive connection is removed or released. In other words, the adhesive bond is dissolved starting from a release temperature of the adhesive, the release temperature being 80 degrees Celsius. Since the adhesive retains its properties connecting the tension element to the storage cells and/or the pressure plates at less than 80 degrees Celsius, that is the adhesive connection If the adhesive is stable and exists at a temperature of less than 80 degrees Celsius, the adhesive only loses its properties connecting the tension element to the storage cells and/or to the pressure plates from 80 degrees Celsius onwards, and therefore the adhesive bond only becomes effective from a temperature of 80 degrees Celsius solved. As a result of the loosening of the adhesive connection, a movement of the memory cells along the stacking direction is made possible, with at least two of the memory cells being able to move away from one another along the stacking direction during the movement. As a result, for example, thermal propagation, i.e. a spread or transfer of the thermal event from one memory cell to another of the memory cells, can be avoided or at least advantageously delayed in time, so that a particularly high level of security can be achieved. Advantages and advantageous embodiments of the first aspect and the second aspect of the invention are to be viewed as advantages and advantageous embodiments of the third aspect of the invention and vice versa. In order to be able to achieve a particularly high level of security, in one embodiment of the third aspect of the invention it is provided that the tension element has at least one specifically manufactured predetermined breaking point. This means that movement of the memory cells away from one another along the stacking direction can be permitted particularly well, so that thermal propagation can be avoided or advantageously delayed compared to conventional solutions. As a result, a high level of security can be guaranteed.

Eine weitere Ausführungsform des ersten Aspekts, des zweiten Aspekts und des dritten Aspekts der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass entlang der Stapelrichtung zwischen wenigstens zwei der Speicherzellen des Zellstapels ein aus einem intumeszenten Material gebildetes Zwischenelement angeordnet ist, dessen Volumen durch eine Erwärmung des Zwischenelements zunimmt. Die vorigen und folgenden Ausführungen zu dem intumeszenten Material, aus welchem das Zugelement gebildet sein kann, können ohne Weiteres auch auf das intumeszente Material übertragen werden, aus welchem das Zwischenelement gebildet ist und umgekehrt, sodass die vorigen und folgenden Ausführungen zum Zugelement ohne Weiteres auch auf das Zwischenelement übertragen werden können und umgekehrt. Das Zwischenelement und somit dessen intumeszentes Material werden beispielsweise durch ein thermisches Ereignis an oder in einer der Speicherzellen erwärmt. In der Folge dehnt sich das Zwischenelement aus, insbesondere zumindest entlang der Stapelrichtung, sodass das Zwischenelement die wenigstens zwei Speicherzellen entlang der Stapelrichtung voneinander weg bewegt. Dadurch kann beispielsweise eine thermische Propagation vermieden oder im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen zeitlich besonders vorteilhaft hinausgezögert werden, sodass eine besonders hohe Sicherheit gewährleistet werden kann. Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der elektrische Energiespeicher wenigstens ein separat von den Speicherzellen ausgebildetes und von einem vorzugsweise flüssigen Temperiermittel durchströmbares Temperierelement auf, über welches die Speicherzellen mittels des Temperiermittels zu temperieren, das heißt zu kühlen und/oder zu erwärmen sind. Insbesondere kann mittels des Temperiermittels über das Temperierelement eine Kühlung der Speicherzellen realisiert werden, insbesondere derart, dass ein Wärmeübergang von den Speicherzellen über das Temperierelement auf das das Temperierelement durchströmende Temperiermittel stattfinden kann. Hierdurch kann eine vorteilhafte Kühlung der Speicherzellen dargestellt werden, sodass ein besonders sicherer Betrieb realisierbar ist.A further embodiment of the first aspect, the second aspect and the third aspect of the invention is characterized in that an intermediate element formed from an intumescent material is arranged along the stacking direction between at least two of the storage cells of the cell stack, the volume of which increases as a result of heating of the intermediate element . The previous and following statements on the intumescent material from which the tension element can be formed can easily also be transferred to the intumescent material from which the intermediate element is formed and vice versa, so that the previous and following statements on the tension element can also be easily applied the intermediate element can be transferred and vice versa. The intermediate element and thus its intumescent material are heated, for example, by a thermal event on or in one of the storage cells. As a result, the intermediate element expands, in particular at least along the stacking direction, so that the intermediate element moves the at least two memory cells away from each other along the stacking direction. In this way, for example, thermal propagation can be avoided or delayed in a particularly advantageous manner compared to conventional solutions, so that a particularly high level of safety can be guaranteed. In a further, particularly advantageous embodiment of the invention, the electrical energy storage has at least one temperature control element which is formed separately from the storage cells and through which a preferably liquid temperature control medium can flow, via which the storage cells are to be tempered by means of the temperature control medium, that is to say to be cooled and/or heated . In particular, cooling of the storage cells can be realized by means of the temperature control means via the temperature control element, in particular in such a way that heat transfer can take place from the storage cells via the temperature control element to the temperature control means flowing through the temperature control element. This can provide advantageous cooling of the memory cells, so that particularly safe operation can be achieved.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Temperierelement mit den Speicherzellen mittels eines Klebstoffes verklebt ist, welcher erst bei einer aus einer Erwärmung des Klebstoffes, mit welchem das Temperierelement mit dem Spannelement verklebt ist, resultierenden Temperatur von 80 Grad Celsius versagt. In der Folge kann beispielsweise das Temperierelement, insbesondere schwerkraftbedingt, von den Speicherzellen abfallen. Dadurch kann eine insbesondere entlang der Stapelrichtung erfolgende Bewegung zugelassen werden, bei der sich die Speicherzellen entlang der Stapelrichtung voneinander wegbewegen. Dadurch kann beispielsweise eine thermische Propagation vermieden oder zeitlich vorteilhaft hinausgezögert werden. Die vorigen und folgenden Ausführungen zu dem Klebstoff, mittels welchem das Zugelement mit den Speicherzellen und/oder mit den Druckplatten verklebt sein kann, können ohne Weiteres auch auf den Klebstoff, mit welchem das Temperierelement mit den Speicherzellen verklebt sein können, übertragen und umgekehrt.It has proven to be particularly advantageous if the temperature control element is bonded to the storage cells using an adhesive, which only fails at a temperature of 80 degrees Celsius resulting from heating of the adhesive with which the temperature control element is bonded to the clamping element. As a result, for example, the temperature control element can fall off the storage cells, particularly due to gravity. As a result, a movement that occurs in particular along the stacking direction can be permitted, in which the memory cells move away from one another along the stacking direction. This means, for example, that thermal propagation can be avoided or advantageously delayed. The previous and following statements regarding the adhesive with which the tension element can be bonded to the storage cells and/or to the pressure plates can easily also be transferred to the adhesive with which the temperature control element can be bonded to the storage cells and vice versa.

Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Der elektrische Energiespeicher gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung weist mehrere Speicherzellen zum, insbesondere elektrochemischen, Speichern von elektrischer Energie auf. Der elektrische Energiespeicher gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung weist außerdem wenigstens ein Temperierelement auf, welches von einem vorzugsweise flüssigen Temperiermittel durchströmbar ist. Über das Temperierelement können die Speicherzellen mittels des das Temperierelement durchströmenden Temperiermittels temperiert, das heißt gekühlt und/oder erwärmt werden.A fourth aspect of the invention relates to an electrical energy storage device for a motor vehicle, also simply referred to as a vehicle. The electrical energy storage according to the fourth aspect of the invention has a plurality of storage cells for storing electrical energy, in particular electrochemically. The electrical energy storage device according to the fourth aspect of the invention also has at least one temperature control element through which a preferably liquid temperature control medium can flow. Via the temperature control element, the storage cells can be tempered, that is, cooled and/or heated, by means of the temperature control agent flowing through the temperature control element.

Um nun eine besonders hohe Sicherheit realisieren zu können, ist es bei dem vierten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass das separat von den Speicherzellen ausgebildete Temperierelement mit den Speicherzellen mittels eines Klebstoffes verklebt ist, welcher erst bei einer aus einer Erwärmung des Klebstoffes resultierenden Temperatur von 80 Grad Celsius versagt. Durch das Versagen des Klebstoffes wird das Temperierelement von den Speicherzellen gelöst. Beispielsweise kann infolge des Versagens des Klebstoffes das Temperierelement, insbesondere schwerkraftbedingt, von den Speicherzellen abfallen. Durch Versagen des Klebstoffes wird ermöglicht, dass sich die Speicherzellen beispielsweise bei einem thermischen Ereignis entlang der Stapelrichtung vorteilhaft voneinander wegbewegen können, wodurch eine thermische Propagation vermieden oder im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen zeitlich besonders vorteilhaft hinausgezögert werden kann. Dabei können die vorigen und folgenden Ausführungen zu dem Klebstoff, mit welchem das Zugelement mit den Speicherzellen und/oder mit den Druckplatten verbunden ist, ohne Weiteres auch auf den Klebstoff übertragen werden, mittels welchem das Temperierelement mit den Speicherzellen gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung verbunden ist und umgekehrt. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts, des zweiten Aspekts und des dritten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des vierten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.In order to be able to achieve a particularly high level of security, it is provided in the fourth aspect of the invention that the temperature control element, which is designed separately from the memory cells, is glued to the memory cells using an adhesive which is only bonded at a temperature of 80° resulting from heating of the adhesive Degrees Celsius failed. If the adhesive fails, the temperature control element is detached from the storage cells. For example, as a result of the failure of the adhesive, the temperature control element can fall off the storage cells, particularly due to gravity. Failure of the adhesive makes it possible for the storage cells to advantageously move away from one another along the stacking direction, for example in the event of a thermal event, whereby thermal propagation can be avoided or delayed in a particularly advantageous manner compared to conventional solutions. The previous and following statements regarding the adhesive with which the tension element is connected to the storage cells and/or to the pressure plates can also easily be transferred to the adhesive by means of which the temperature control element is connected to the storage cells according to the fourth aspect of the invention is and vice versa. Advantages and advantageous embodiments of the first aspect, the second aspect and the third aspect of the invention are to be viewed as advantages and advantageous embodiments of the fourth aspect of the invention and vice versa.

Um eine besonders hohe Sicherheit realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform des vierten Aspekts der Erfindung vorgesehen, dass die Speicherzellen entlang einer Stapelrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind und dadurch wenigstens einen Zellstapel bilden, wobei auch eine zwei Druckplatten und wenigstens ein mit den Druckplatten verbundenes Zugelement aufweisende Verspanneinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher die entlang der Stapelrichtung zwischen den Druckplatten angeordneten Speicherzellen entlang der Stapelrichtung miteinander verspannt und dadurch aneinandergehalten sind.In order to be able to achieve a particularly high level of security, it is provided in an embodiment of the fourth aspect of the invention that the memory cells are arranged one after the other along a stacking direction and thereby form at least one cell stack, with two pressure plates and at least one tension element connected to the pressure plates having clamping device is provided, by means of which the memory cells arranged along the stacking direction between the printing plates are clamped together along the stacking direction and thereby held together.

Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Zugelement wenigstens eine gezielt hergestellte Soll-Bruchstelle aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist das Zugelement aus einem intumeszenten Material gebildet und vergrößert dabei sein Volumen durch eine Erwärmung des Materials und somit des Zugelements. Alternativ oder zusätzlich ist das Zugelement mit den Speicherzellen und/oder mit den Druckplatten mittels eines Klebstoffes verklebt, welcher erst bei einer aus einer Erwärmung des Klebstoffes resultierenden Temperatur von 80 Grad Celsius versagt. Alternativ oder zusätzlich ist entlang der Stapelrichtung zwischen wenigstens zwei der Speicherzellen ein aus einem intumeszenten Material gebildetes Zwischenelement angeordnet, dessen Volumen durch eine Erwärmung des Zwischenelements zunimmt. Kommt es beispielsweise zu einem thermischen Ereignis in oder an einer Speicherzellen, so ermöglicht der vierte Aspekt der Erfindung eine solche Bewegung der Speicherzellen, dass sich die Speicherzellen infolge des thermischen Ereignisses, infolgedessen sich die eine Speicherzelle beispielsweise entlang der Stapelrichtung, aufbläht, entlang der Stapelrichtung voneinander wegbewegen werden können. Dadurch kann beispielsweise zwischen den Speicherzellen eine entlang der Stapelrichtung verlaufender, vorteilhaft großer Abstand realisiert werden, sodass ein Übergreifen oder Übergehen des thermischen Ereignisses von der einen Speicherzelle auf eine andere der Speicherzellen und somit eine thermische Propagation vermieden oder zumindest zeitlich vorteilhaft hinausgezögert werden kann. Dadurch kann ein besonders sicherer Betrieb des elektrischen Energiespeichers gewährleistet werden.It is preferably provided that the tension element has at least one specifically manufactured predetermined breaking point. Alternatively or additionally, the tension element is formed from an intumescent material and increases its volume by heating the material and thus the tension element. Alternatively or additionally, the tension element is glued to the storage cells and/or to the pressure plates using an adhesive, which only fails at a temperature of 80 degrees Celsius resulting from heating of the adhesive. Alternatively or additionally, an intermediate element formed from an intumescent material is arranged along the stacking direction between at least two of the storage cells, the volume of which increases due to heating of the intermediate element. For example, if a thermal event occurs in or on a memory cell, the fourth aspect of the invention enables such a movement of the memory cells that the memory cells inflate as a result of the thermal event, as a result of which one memory cell expands along the stacking direction, for example can be moved away from each other. As a result, for example, an advantageously large distance running along the stacking direction can be realized between the memory cells, so that a spread or transfer of the thermal event from one memory cell to another of the memory cells and thus thermal propagation can be avoided or at least advantageously delayed in time. This ensures particularly safe operation of the electrical energy storage device.

Die Verspanneinrichtung wird auch als Rahmen oder Modulrahmen bezeichnet, da die Verspanneinrichtung beispielsweise den Zellstapel umgibt. Vorzugsweise wird der Modulrahmen bei erhöhten Temperaturen und somit infolge einer Erwärmung des Modulrahmens weich und dehnt sich auf und/oder bricht, insbesondere dadurch, dass das Zugelement aus dem intumeszenten Material gebildet ist und/oder die Soll-Bruchstelle aufweist. Das intumeszente Material, aus welchem das Zwischenelement gebildet ist, wird auch als Zwischenmaterial bezeichnet, welches sich bei steigender Temperatur stark ausdehnt. Durch die Volumenvergrößerung des Zwischenelements wird beispielsweise die Speicherzelle, in oder an der es zu dem thermischen Ereignis gekommen ist, zusammendrücken, um dadurch einen besonders vorteilhaft großen, entlang der Stapelrichtung verlaufenden Abstand zwischen der Speicherzelle, in oder an der es zu dem thermischen Ereignis gekommen ist, und den übrigen, anderen Speicherzellen zu schaffen.The clamping device is also referred to as a frame or module frame, since the clamping device surrounds the cell stack, for example. Preferably, the module frame becomes soft at elevated temperatures and thus as a result of heating of the module frame and expands and/or breaks, in particular because the tension element is formed from the intumescent material and/or has the predetermined breaking point. The intumescent material from which the intermediate element is formed is also referred to as an intermediate material, which expands significantly as the temperature increases. By increasing the volume of the intermediate element, for example, the memory cell in or on which the thermal event occurred will compress, thereby creating a particularly advantageously large distance, running along the stacking direction, between the memory cell in or on which the thermal event occurred is, and the rest, to create other memory cells.

In Einbaulage des elektrischen Energiespeichers ist beispielsweise das als Kühler ausgebildete oder als Kühler fungierende oder als Kühler betreibbare Temperierelement in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs unterhalb der Speicherzellen angeordnet, sodass beispielsweise die Speicherzellen an ihrem jeweiligen Boden mittels des Klebstoffes mit dem Temperierelement verklebt sind. Dadurch, dass der Klebstoff ab 80 Grad Celsius versagt, behindert das Temperierelement nicht mehr ein entlang der Stapelrichtung verlaufendes Bewegen der Speicherzellen voneinander weg. Insbesondere ist es denkbar, dass durch das Versagen des Klebstoffes das Temperierelement von den Speicherzellen abfällt. In der Folge können sich beispielsweise die Speicherzellen bei einem thermischen Ereignis in oder an einer der Speicherzellen entlang der Stapelrichtung vorteilhaft voneinander wegbewegen, sodass ein Übergreifen oder Übergehen des thermischen Ereignisses von der einen Speicherzelle auf eine andere der Speicherzellen vermieden oder zumindest vorteilhaft zeitlich hinausgezögert werden kann. Gleiches gilt für das auch als Zuganker bezeichnete Zugelement, welches infolge des Versagens des Klebstoffes eine entlang der Stapelrichtung verlaufene Bewegung der Speicherzellen voneinander weg nicht mehr behindert. Kommt es somit an oder in einer der Speicherzellen zu einem thermischen Ereignis, infolgedessen der Klebstoff, mit welchem der Zuganker mit den Speicherzellen und/oder den Druckplatten verklebt ist, auf eine Temperatur von 80 Grad Celsius oder mehr erwärmt wird, so versagt der Klebstoff ab 80 Grad Celsius, sodass der Zuganker nicht mehr mit den Speicherzellen und/oder den Druckplatten verklebt ist. In der Folge können sich die Speicherzellen bei dem thermischen Ereignis entlang der Stapelrichtung voneinander wegbewegen, sodass ein Übergreifen oder Übergehen des thermischen Ereignisses von der einen Speicherzelle auf eine andere der Speicherzellen vermieden oder zumindest vorteilhaft zeitlich hinausgezögert werden kann. Somit kann eine besonders hohe Sicherheit dargestellt werden.In the installed position of the electrical energy storage, for example, the temperature control element designed as a cooler or functioning as a cooler or operable as a cooler is arranged in the vehicle vertical direction of the motor vehicle below the storage cells, so that, for example, the storage cells are glued to the temperature control element on their respective bases by means of the adhesive. Because the adhesive fails above 80 degrees Celsius, the temperature control element no longer hinders the storage cells from moving away from each other along the stacking direction. In particular, it is conceivable that the temperature control element falls off the storage cells due to the failure of the adhesive. As a result, for example, In the event of a thermal event in or on one of the memory cells, memory cells advantageously move away from one another along the stacking direction, so that a spread or transfer of the thermal event from one memory cell to another of the memory cells can be avoided or at least advantageously delayed in time. The same applies to the tension element, also known as a tie rod, which, as a result of the failure of the adhesive, no longer hinders movement of the storage cells away from one another along the stacking direction. If a thermal event occurs on or in one of the storage cells, as a result of which the adhesive with which the tie rod is bonded to the storage cells and/or the pressure plates is heated to a temperature of 80 degrees Celsius or more, the adhesive fails 80 degrees Celsius, so that the tie rod is no longer glued to the storage cells and/or the pressure plates. As a result, during the thermal event, the memory cells can move away from one another along the stacking direction, so that a spread or transfer of the thermal event from one memory cell to another of the memory cells can be avoided or at least advantageously delayed in time. This means that a particularly high level of security can be achieved.

Insgesamt ist erkennbar, dass das Versagen des Klebstoffes durch seine Erwärmung, das Ausdehnen, insbesondere Aufblähen oder Aufschäumen, des intumeszenten Materials durch dessen Erwärmung sowie das Versagen des Zugankers an der Soll-Bruchstelle passive Maßnahmen sind, mittels welchen ein entlang der Stapelrichtung verlaufender Abstand zwischen den Speicherzellen vergrößert beziehungsweise eine solche, entlang der Stapelrichtung verlaufende Vergrößerung eines jeweiligen Abstands zwischen den Speicherzellen zugelassen werden kann. Dadurch kann eine unerwünschte, thermische Propagation vermieden oder zeitlich vorteilhaft hinausgezögert werden.Overall, it can be seen that the failure of the adhesive due to its heating, the expansion, in particular swelling or foaming, of the intumescent material due to its heating and the failure of the tie rod at the predetermined breaking point are passive measures by means of which a distance running along the stacking direction between the memory cells can be increased or such an increase in the respective distance between the memory cells can be permitted along the stacking direction. As a result, undesirable thermal propagation can be avoided or advantageously delayed.

Ein fünfter Aspekt der Erfindung betrifft ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes und vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches wenigstens einen elektrischen Energiespeicher gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung und/oder gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung und/oder gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts, des zweiten Aspekts, des dritten Aspekts und des vierten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des fünften Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.A fifth aspect of the invention relates to a motor vehicle, also referred to simply as a vehicle and preferably designed as a motor vehicle, in particular a passenger car, which has at least one electrical energy storage device according to the first aspect of the invention and/or according to the second aspect of the invention and/or according to the third aspect of the invention and/or according to the fourth aspect of the invention. Advantages and advantageous embodiments of the first aspect, the second aspect, the third aspect and the fourth aspect of the invention are to be viewed as advantages and advantageous embodiments of the fifth aspect of the invention and vice versa.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn die jeweilige Speicherzelle als Lithiumlonen-Speicherzelle ausgebildet ist. Dabei liegt der Erfindung insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass ein thermisches Durchgehen einer insbesondere als Lithiumlonen-Zelle ausgebildeten Speicherzelle ein Ereignis ist, für welches Gegenmaßnahmen vorgesehen werden sollten. Bei einem solchen thermischen Durchgehen insbesondere einer Lithium-Ionen-Zelle wird in kurzer Zeit eine hohe Menge an Energie frei. Dabei wird die Speicherzelle sehr heiß, sodass die Speicherzelle Temperaturen von mehr als 600 Grad Celsius aufweisen kann. Die Speicherzelle stößt heißes Gas sowie Partikel aus. Diese frei gewordene Energie kann sich in dem Energiespeicher verteilen und umliegende, andere Speicherzellen beeinträchtigen, sodass an einer anderen der Speicherzellen ebenfalls ein thermisches Durchgehen ausgelöst werden kann. Es kann eine Kettenreaktion, mithin eine thermische Propagation entstehen. Eine solche thermische Propagation kann verhindert oder zeitlich vorteilhaft hinausgezögert werden, wenn ein Wärmeübertragungsprozess von der einen Speicherzelle, an oder in der es zu dem thermischen Ereignis oder thermischen Durchgehen gekommen ist, eine jeweils andere Speicherzelle so beeinflusst, insbesondere gesteuert, werden kann, dass keine der anderen, umliegenden Speicherzellen eine kritische Temperatur übersteigt, ab der es zu einem thermischen Ereignis beziehungsweise einem thermischen Durchgehen kommt. Eine Gegenmaßnahme, um eine thermische Propagation zu vermeiden, kann somit sein, die Wärmeübertragung zu verlangsamen und beispielsweise über ein Kühlsystem wie beispielsweise das Temperierelement abzuführen. Das zuvor beschriebene Vergrößern des entlang der Stapelrichtung verlaufenden Abstands zwischen den Speicherzellen ist eine besonders effektive und effiziente sowie passive Gegenmaßnahme, um einen übermäßigen oder übermäßig schnellen Wärmeübergang von einer Speicherzelle, an oder in der es zu einem thermischen Ereignis gekommen ist, auf die anderen Speicherzellen zu vermeiden oder zu verlangsamen, sodass eine thermische Propagation vermieden oder zumindest zeitlich hinausgezögert werden kann. Somit kann eine hohe Sicherheit realisiert werden.The invention is particularly advantageous if the respective memory cell is designed as a lithium ion memory cell. The invention is based in particular on the knowledge that a thermal runaway of a memory cell designed in particular as a lithium ion cell is an event for which countermeasures should be provided. During such a thermal runaway, particularly of a lithium-ion cell, a large amount of energy is released in a short period of time. The memory cell becomes very hot, so that the memory cell can have temperatures of more than 600 degrees Celsius. The storage cell emits hot gas and particles. This released energy can be distributed in the energy storage and affect other surrounding storage cells, so that a thermal runaway can also be triggered in another of the storage cells. A chain reaction, i.e. thermal propagation, can occur. Such thermal propagation can be prevented or advantageously delayed if a heat transfer process from one storage cell on or in which the thermal event or thermal runaway occurred can influence, in particular control, another storage cell in such a way that no of the other, surrounding storage cells exceeds a critical temperature above which a thermal event or a thermal runaway occurs. A countermeasure to avoid thermal propagation can therefore be to slow down the heat transfer and, for example, dissipate it via a cooling system such as the temperature control element. The previously described increase in the distance between the memory cells running along the stacking direction is a particularly effective and efficient as well as passive countermeasure to prevent excessive or excessively rapid heat transfer from a memory cell on or in which a thermal event has occurred to the other memory cells to avoid or slow down so that thermal propagation can be avoided or at least delayed. A high level of security can therefore be achieved.

Die Soll-Bruchstelle ist beispielsweise durch eine Ausnehmung des Zugankers gebildet, wobei die Ausnehmung beispielsweise eine Durchgangsöffnung sein kann. Ferner kann die Ausnehmung ein insbesondere als Festkörper ausgebildeter, erster Wandungsbereich des Zugelements sein, dessen erster Wandungsbereich eine erste Wanddicke aufweist. Beispielsweise ist der erste Wandungsbereich zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, von zweiten Wandungsbereichen des Zugelements umgeben, dessen zweite Wandungsbereiche sich beispielsweise direkt an den ersten Wandungsbereich anschließen. Der jeweilige, zweite Wandungsbereich weist beispielsweise eine jeweilige, zweite Wanddicke auf, wobei die zweite Wanddicke größer als die erste Wanddicke ist. Somit ist die Soll-Bruchstelle beispielsweise durch eine lokale Wanddickenreduzierung gebildet.The predetermined breaking point is formed, for example, by a recess in the tie rod, wherein the recess can be, for example, a through opening. Furthermore, the recess can be a first wall region of the tension element, in particular designed as a solid body, the first wall region of which has a first wall thickness. For example, the first wall area is at least partially, in particular at least predominantly and therefore at least more than half or completely, of the second wall area chen of the tension element, the second wall areas of which, for example, directly adjoin the first wall area. The respective, second wall region has, for example, a respective, second wall thickness, wherein the second wall thickness is greater than the first wall thickness. The predetermined breaking point is therefore formed, for example, by a local reduction in wall thickness.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:

  • 1 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug; und
  • 2 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des elektrischen Energiespeichers in einem Normalzustand; und
  • 3 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht des Energiespeichers gemäß 2 in einem Zustand, in welchem es zu einem thermischen Ereignis in oder an wenigstens einer Speicherzelle des elektrischen Energiespeichers gekommen ist.
Further details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments with the associated drawings. This shows:
  • 1 a detail of a schematic perspective view of a first embodiment of an electrical energy storage device for a motor vehicle; and
  • 2 a detail of a schematic and sectioned side view of a second embodiment of the electrical energy storage in a normal state; and
  • 3 a section of a schematic and sectioned side view of the energy storage according to 2 in a state in which a thermal event has occurred in or on at least one storage cell of the electrical energy storage.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Perspektivansicht einen elektrischen Energiespeicher 1 für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den elektrischen Energiespeicher 1 aufweist, mittels oder in welchem elektrische Energie, insbesondere elektrochemisch, gespeichert werden kann. 1 shows a detail in a schematic perspective view of an electrical energy storage device 1 for a motor vehicle, also simply referred to as a vehicle. This means that the motor vehicle, which is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, in its fully manufactured state has the electrical energy storage 1, by means of or in which electrical energy, in particular electrochemically, can be stored.

Der Energiespeicher 1 weist mehrere, einfach auch als Zellen bezeichnete Speicherzellen 2 auf, die entlang einer Stapelrichtung aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnet sind. Die Stapelrichtung ist durch einen Doppelpfeil 3 veranschaulicht. Mittels der Speicherzellen 2, das heißt in den Speicherzellen 2, kann die elektrische Energie, insbesondere elektrochemisch, gespeichert werden.The energy storage 1 has a plurality of storage cells 2, also referred to simply as cells, which are arranged one after the other along a stacking direction and thus one behind the other. The stacking direction is illustrated by a double arrow 3. By means of the memory cells 2, that is to say in the memory cells 2, the electrical energy can be stored, in particular electrochemically.

Der elektrische Energiespeicher 1 weist außerdem eine Verspanneinrichtung 4 auf, welche zwei auch Endplatten bezeichnete Druckplatten 5 und 6 sowie zwei seitliche Zugelemente 7 und 8 aufweist. Die Zugelemente 7 und 8 werden auch als Zuganker bezeichnet. Es ist erkennbar, dass die Speicherzellen 2 einen einfach auch als Stapel bezeichneten Zellstapel 9 bilden, welcher entlang der Stapelrichtung zwischen den Druckplatten 5 und 6 angeordnet ist. Außerdem ist der Zellstapel 9 entlang einer senkrecht zu der Stapelrichtung verlaufenden und in 1 durch einen Doppelpfeil 10 veranschaulichten Richtung zwischen den seitlichen Zugankern angeordnet. Mittels der Verspanneinrichtung 4 sind die Speicherzellen 2 entlang der Stapelrichtung miteinander verspannt und dadurch aneinander gehalten. Hierfür sind die insbesondere separat von den Druckplatten 5 und 6 ausgebildeten Zuganker (Zugelemente 7 und 8) mit den Druckplatten 5 und 6 verbunden. In dem jeweiligen Zuganker wirkt eine Zugkraft, sodass der jeweilige Zuganker, insbesondere ausschließlich, auf Zug belastet ist. Mittels der Zugkraft werden die Druckplatten 5 und 6 entlang der Stapelrichtung gegen den Zellstapel 9 gespannt und somit gedrückt, sodass die Zugkraft als Verspannkraft wirkt, mittels welcher die Speicherzellen 2 unter Vermittlung der Druckplatten 5 und 6 entlang der Stapelrichtung aneinandergedrückt werden.The electrical energy storage 1 also has a bracing device 4, which has two pressure plates 5 and 6, also known as end plates, and two lateral tension elements 7 and 8. The tension elements 7 and 8 are also referred to as tie rods. It can be seen that the memory cells 2 form a cell stack 9, also simply referred to as a stack, which is arranged along the stacking direction between the printing plates 5 and 6. In addition, the cell stack 9 runs along a path perpendicular to the stacking direction and in 1 arranged between the side tie rods in the direction illustrated by a double arrow 10. By means of the clamping device 4, the memory cells 2 are clamped together along the stacking direction and thereby held together. For this purpose, the tie rods (tension elements 7 and 8), which are designed separately from the pressure plates 5 and 6, are connected to the pressure plates 5 and 6. A tensile force acts in the respective tie rod, so that the respective tie rod is, in particular, exclusively subject to tension. By means of the tensile force, the pressure plates 5 and 6 are tensioned along the stacking direction against the cell stack 9 and thus pressed, so that the tensile force acts as a clamping force, by means of which the storage cells 2 are pressed together along the stacking direction through the mediation of the pressure plates 5 and 6.

Um nun eine besonders hohe Sicherheit realisieren zu können, weist das jeweilige Zugelement 7, 8 wenigstens eine gezielt hergestellte Soll-Bruchstelle 11 auf, welche beispielsweise durch eine lokale Wanddickenreduzierung des Zugelements 7, 8 gebildet ist.In order to be able to achieve a particularly high level of security, the respective tension element 7, 8 has at least one specifically manufactured predetermined breaking point 11, which is formed, for example, by a local reduction in the wall thickness of the tension element 7, 8.

Kommt es beispielsweise an oder in wenigstens einer der Speicherzellen 2 zu einem auch als thermisches Durchgehen bezeichneten, thermischen Ereignis, sodass sich die eine Speicherzelle aufbläht, so wird durch das entlang der Stapelrichtung erfolgende Aufblähen der einen Speicherzelle die in dem jeweiligen Zugelement 7, 8 wirkende Zugkraft erhöht. Überschreitet durch zunehmendes Aufblähen der einen Speicherzelle die Zugkraft ein Niveau, so versagt, insbesondere reißt oder bricht, das Zugelement 7, 8 an der Soll-Bruchstelle 11. Dadurch werden die Speicherzellen 2 mittels der Verspanneinrichtung 4 nicht mehr entlang der Stapelrichtung zusammengedrückt, sodass eine entlang der Stapelrichtung erfolgende Bewegung freigegeben wird, bei der sich die Speicherzellen 2 entlang der Stapelrichtung voneinander wegbewegen können. Insbesondere können sich hierdurch die anderen Speicherzellen 2 von der einen Speicherzelle, an oder in der es zu dem thermischen Ereignis gekommen ist, wegbewegen, sodass beispielsweise ein Übergreifen oder Übergehen des thermischen Ereignisses von der einen Speicherzelle zu den anderen Speicherzellen 2 vermieden oder zumindest zeitlich vorteilhaft hinausgezögert werden kann. Dadurch kann eine thermische Propagation vermieden oder zeitlich hinausgezögert werden. In der Folge ist eine hohe Sicherheit darstellbar.If, for example, a thermal event, also referred to as thermal runaway, occurs on or in at least one of the memory cells 2, so that one memory cell inflates, the inflation of the one memory cell along the stacking direction causes the one acting in the respective tension element 7, 8 Traction force increased. If the tensile force exceeds a level due to increasing inflation of one storage cell, the tension element 7, 8 fails, in particular tears or breaks, at the predetermined breaking point 11. As a result, the storage cells 2 are no longer compressed along the stacking direction by means of the clamping device 4, so that a Movement occurring along the stacking direction is released, in which the memory cells 2 can move away from one another along the stacking direction. In particular, this allows the other memory cells 2 to move away from the one memory cell on or in which the thermal event occurred, so that, for example, a spillover or transfer of the thermal event from one memory cell to the other memory cells 2 is avoided or at least advantageous in terms of time can be delayed. This allows thermal propagation to be avoided or delayed. As a result, a high level of security can be achieved.

2 und 3 zeigen ausschnittsweise in einer schematischen und geschnittenen Seitenansicht eine zweite Ausführungsform des Energiespeichers 1. Bei der zweiten Ausführungsform sind entlang der Stapelrichtung zwischen den Speicherzellen paarweise Zwischenelemente 12 angeordnet. Mit anderen Worten ist entlang der Stapelrichtung zwischen jeweils zwei benachbarten der Speicherzellen 2 ein jeweiliges Zwischenelement 12 angeordnet. Das jeweilige Zwischenelement 12 ist aus einem intumeszenten Material gebildet, sodass das Zwischenelement 12 ab einer aus einer Erwärmung des Zwischenelements 12 resultierenden Ausdehnungstemperatur des Zwischenelements 12 eine Volumenvergrößerung durchführt, bei der das Zwischenelement 12 sein Volumen stark vergrößert. Beispielsweise beträgt die Ausdehnungstemperatur 80 Grad Celsius. Bei der Volumenvergrößerung vergrößert beispielsweise das Zwischenelement 12 sein Volumen zumindest um das 1,5-Fache, insbesondere zumindest um das 2-Fache. Die Volumenvergrößerung erfolgt zumindest entlang der Stapelrichtung, sodass infolge der Volumenvergrößerung des Zwischenelements 12 die Speicherzellen 2, zwischen welchen das Zwischenelement 12 angeordnet ist, entlang der Stapelrichtung voneinander wegbewegt werden. Zu der genannten Erwärmung des Zwischenelements 12 kommt es beispielsweise dann, wenn es an oder in einer der Speicherzellen 2 zu einem thermischen Ereignis kommt. Die eine Speicherzelle, an oder in der es zu dem thermischen Ereignis kommt, wird auch mit Z bezeichnet. Dabei zeigt 2 einen Normalzustand des Energiespeichers 1, in dessen Normalzustand keine der Speicherzellen 2 ein thermisches Ereignis aufweist. 3 zeigt den Energiespeicher 1 in einem Zustand, in welchem es an oder in der einen Speicherzelle Z zu dem auch als thermisches Durchgehen bezeichneten thermischen Ereignis gekommen ist, wobei das thermische Ereignis abläuft. Es ist erkennbar, dass sich bei dem thermischen Ereignis die eine Speicherzelle Z stark erwärmt. Hierdurch werden die Zwischenelemente 12 erwärmt, wodurch die Zwischenelemente 12 ihr jeweiliges Volumen stark vergrößern, insbesondere um zumindest das 1,5-Fache. Dadurch werden die anderen Speicherzellen 2 entlang der Stapelrichtung von der einen Speicherzelle Z wegbewegt, sodass ein Übergriff oder Übergehen des thermischen Ereignisses von der Speicherzelle Z auf eine andere der Speicherzellen 2 vermieden oder zeitlich hinausgezögert wird. Außerdem ist erkennbar, dass durch die jeweilige Volumenvergrößerung des jeweiligen Zwischenelements 12 die eine Speicherzelle Z insbesondere entlang der Stapelrichtung komprimiert, mithin zusammengedrückt wird. Außerdem ist aus 3 erkennbar, dass der elektrische Energiespeicher 1 beispielsweise ein von einem vorzugsweise flüssigen Temperiermittel durchströmbares Temperierelement 13 aufweist, über welches die Speicherzellen 2 mittels des das Temperierelement 13 durchströmenden Temperiermittels zu temperieren, insbesondere zu kühlen sind. Dies bedeutet, dass das Temperierelement 13 beispielsweise als ein Kühler betreibbar ist oder ein Kühler ist, über welchen die Speicherzellen 2 mittels des als Kühlmittel fungierenden Temperiermittels gekühlt werden können. 2 and 3 show a detail in a schematic and sectioned side view of a second embodiment of the energy storage device 1. In the second embodiment, intermediate elements 12 are arranged in pairs along the stacking direction between the storage cells. In other words, a respective intermediate element 12 is arranged between two adjacent memory cells 2 along the stacking direction. The respective intermediate element 12 is formed from an intumescent material, so that the intermediate element 12 increases the volume from an expansion temperature of the intermediate element 12 resulting from heating of the intermediate element 12, at which the intermediate element 12 greatly increases its volume. For example, the expansion temperature is 80 degrees Celsius. When increasing the volume, the intermediate element 12, for example, increases its volume by at least 1.5 times, in particular at least 2 times. The volume increase occurs at least along the stacking direction, so that as a result of the volume increase of the intermediate element 12, the memory cells 2, between which the intermediate element 12 is arranged, are moved away from one another along the stacking direction. The above-mentioned heating of the intermediate element 12 occurs, for example, when a thermal event occurs on or in one of the memory cells 2. The one memory cell on or in which the thermal event occurs is also referred to as Z. This shows 2 a normal state of the energy storage 1, in whose normal state none of the storage cells 2 has a thermal event. 3 shows the energy storage 1 in a state in which the thermal event, also referred to as thermal runaway, has occurred on or in one storage cell Z, the thermal event taking place. It can be seen that one storage cell Z heats up significantly during the thermal event. As a result, the intermediate elements 12 are heated, as a result of which the intermediate elements 12 greatly increase their respective volume, in particular by at least 1.5 times. As a result, the other memory cells 2 are moved away from one memory cell Z along the stacking direction, so that an encroachment or transfer of the thermal event from the memory cell Z to another of the memory cells 2 is avoided or delayed. It can also be seen that due to the respective increase in volume of the respective intermediate element 12, the one memory cell Z is compressed, in particular along the stacking direction, and is therefore compressed. Besides, it's over 3 It can be seen that the electrical energy storage 1 has, for example, a temperature control element 13 through which a preferably liquid temperature control medium can flow, via which the storage cells 2 are to be tempered, in particular cooled, by means of the temperature control medium flowing through the temperature control element 13. This means that the temperature control element 13 can be operated, for example, as a cooler or is a cooler via which the storage cells 2 can be cooled by means of the temperature control agent functioning as a coolant.

Das separat von den Speicherzellen 2 ausgebildete Temperierelement 13 ist mit den Speicherzellen 2 mittels eines Klebstoffes 14 verklebt, durch welchen eine jeweilige Klebeverbindung 15 gebildet ist. Mittels der jeweiligen Klebeverbindung ist die jeweilige Speicherzelle 2 mit dem Temperierelement 13 verklebt und dadurch verbunden. Der Klebstoff 14 versagt erst bei einer aus einer Erwärmung des Klebstoffes 14 resultierenden Temperatur von 80 Grad Celsius. Zu der Erwärmung des Klebstoffes 14 kommt es beispielsweise durch das genannte, thermische Ereignis in oder an der einen Speicherzelle Z. Durch das Versagen des Klebstoffes 14 versagt die jeweilige Klebeverbindung 15, sodass das Temperierelement 13 nicht mehr mit den Speicherzellen 2 verbunden ist. Aus 3 ist erkennbar, dass in Einbaulage des Energiespeichers 1 das Temperierelement 13 in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs unterhalb der Speicherzellen 2 angeordnet ist. Dabei ist die Fahrzeughochrichtung durch einen Doppelpfeil 16 veranschaulicht, wobei der Energiespeicher 1 seine Einbaulage, die in 1 bis 3 gezeigt ist, in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs einnimmt. Da die Klebeverbindungen 15 versagen, kann beispielsweise das Temperierelement 13 sich, insbesondere ausschließlich, schwerkraftbedingt in Fahrzeughochrichtung nach unten hin von den Speicherzellen 2 wegbewegen, insbesondere von den Speicherzellen 2 abfallen. Durch das Versagen der Klebeverbindungen 15 wird eine solche, entlang der Stapelrichtung verlaufene Bewegung der Speicherzellen 2 zugelassen, dass die Speicherzellen 2 entlang der Stapelrichtung voneinander wegbewegt werden, insbesondere derart, dass die Speicherzellen 2, an denen es (noch) nicht zu einem thermischen Ereignis gekommen ist, entlang der Stapelrichtung von der einen Speicherzelle Z wegbewegt werden. Dadurch kann ein Übergreifen oder Übergehen des thermischen Ereignisses von der einen Speicherzelle Z auf die anderen, übrigen Speicherzellen 2 vermieden oder zumindest zeitlich hinausgezögert werden, wodurch ein besonders sicherer Betrieb darstellbar ist.The temperature control element 13, which is designed separately from the memory cells 2, is glued to the memory cells 2 by means of an adhesive 14, through which a respective adhesive connection 15 is formed. By means of the respective adhesive connection, the respective storage cell 2 is glued to the temperature control element 13 and thereby connected. The adhesive 14 only fails at a temperature of 80 degrees Celsius resulting from heating of the adhesive 14. The heating of the adhesive 14 occurs, for example, as a result of the aforementioned thermal event in or on one memory cell Z. Due to the failure of the adhesive 14, the respective adhesive connection 15 fails, so that the temperature control element 13 is no longer connected to the memory cells 2. Out of 3 It can be seen that in the installed position of the energy storage 1, the temperature control element 13 is arranged below the storage cells 2 in the vertical direction of the motor vehicle. The vehicle vertical direction is illustrated by a double arrow 16, with the energy storage 1 in its installation position, which is in 1 to 3 is shown, in the completely manufactured state of the motor vehicle. Since the adhesive connections 15 fail, the temperature control element 13, for example, can move downwards away from the storage cells 2 in the vertical direction of the vehicle, in particular exclusively due to gravity, and can in particular fall away from the storage cells 2. Due to the failure of the adhesive connections 15, such a movement of the memory cells 2 along the stacking direction is permitted that the memory cells 2 are moved away from one another along the stacking direction, in particular in such a way that the memory cells 2 on which there is not (yet) a thermal event has come, can be moved away from the one memory cell Z along the stacking direction. As a result, a spread or transfer of the thermal event from one memory cell Z to the other, remaining memory cells 2 can be avoided or at least delayed, which means that particularly safe operation can be achieved.

Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass das jeweilige Zugelement 7, 8 aus einem intumeszenten Material gebildet ist und dadurch sein Volumen durch eine Erwärmung des intumeszenten Materials, aus welchem das jeweilige Zugelement 7, 8 gebildet ist, vergrößert. Zu der Erwärmung des intumeszenten Materials, aus welchem das jeweilige Zugelement 7, 8 gebildet ist, kommt es beispielsweise infolge des thermischen Ereignisses in oder an der einen Speicherzelle Z. Das Zugelement 7, 8 führt seine aus der Erwärmung des Zugelements 7, 8 resultierende Volumenvergrößerung insbesondere zumindest entlang der Stapelrichtung aus, wodurch die zuvor beschriebene, entlang der Stapelrichtung erfolgende Bewegung der Speicherzellen 2 zugelassen wird, die sich bei der Bewegung entlang der Stapelrichtung voneinander wegbewegen. Hierdurch werden die übrigen Speicherzellen 2, an denen es nicht zu einem thermischen Ereignis gekommen ist, entlang der Stapelrichtung von der einen Speicherzelle Z wegbewegt, sodass eine thermische Propagation vermieden oder zumindest zeitlich vorteilhaft hinausgezögert werden kann.Alternatively or additionally, it is conceivable that the respective tension element 7, 8 is formed from an intumescent material and thereby increases its volume by heating the intumescent material from which the respective tension element 7, 8 is formed. The intumescent material from which the respective tension element 7, 8 is formed is heated, for example as a result of the thermal event in or on the one storage cell Z. The tension element 7, 8 carries out its volume increase resulting from the heating of the tension element 7, 8, in particular at least along the stacking direction, whereby the previously described movement of the storage cells 2 along the stacking direction which move away from each other when moving along the stacking direction. As a result, the remaining memory cells 2, in which a thermal event has not occurred, are moved away from the one memory cell Z along the stacking direction, so that thermal propagation can be avoided or at least advantageously delayed in time.

Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass das jeweilige Zugelement 7, 8, welches separat von den Speicherzellen 2 ausgebildet ist, mit den Speicherzellen 2 und/oder mit den Druckplatten 5 und 6 mittels des zuvor genannten Klebstoffs verklebt ist, welcher erst ab einer aus einer Erwärmung des Klebstoffes resultierenden Temperatur von 80 Grad Celsius versagt. Der Klebstoff bildet somit auch eine jeweilige Klebeverbindung, mittels welcher das Zugelement 7, 8 mit der jeweiligen Speicherzelle 2 und/oder der jeweiligen Druckplatte 5, 6 verklebt ist. Da der Klebstoff erst ab 80 Grad Celsius versagt und bei einer gegenüber 80 Grad Celsius geringeren Temperatur seine das Zugelement 7, 8 mit der jeweiligen Speicherzelle 2 und/oder der jeweiligen Druckplatte 5, 6 verbindende Eigenschaft beibehält, kommt es erst dann, wenn der Klebstoff eine Temperatur von 80 Grad Celsius aufweist, zu einem Lösen oder Aufheben der jeweiligen Klebeverbindung, sodass sich das Zugelement 7, 8 von den Speicherzellen 2 und/oder von der Druckplatte 5, 6 löst. Auch hierdurch kann die zuvor beschriebene, entlang der Stapelrichtung verlaufende Bewegung der Speicherzellen 2 zugelassen werden, sodass die anderen, übrigen Speicherzellen 2 von der Speicherzelle Z entlang der Stapelrichtung wegbewegt werden. Dadurch kann ein Übergreifen des thermischen Ereignisses von der einen Speicherzelle Z auf die übrigen, anderen Speicherzellen 2 vermieden oder hinausgezögert werden, sodass eine thermische Propagation vermieden oder eine übermäßig schnell ablaufende, thermische Propagation vermieden werden kann. Dadurch kann eine besonders hohe Sicherheit des elektrischen Energiespeichers 1 gewährleistet werden.Alternatively or additionally, it is conceivable that the respective tension element 7, 8, which is formed separately from the storage cells 2, is glued to the storage cells 2 and/or to the pressure plates 5 and 6 by means of the aforementioned adhesive, which is only from one out of one Heating the adhesive resulting in a temperature of 80 degrees Celsius fails. The adhesive thus also forms a respective adhesive connection, by means of which the tension element 7, 8 is glued to the respective storage cell 2 and/or the respective pressure plate 5, 6. Since the adhesive only fails at temperatures above 80 degrees Celsius and maintains its property connecting the tension element 7, 8 with the respective storage cell 2 and/or the respective pressure plate 5, 6 at a lower temperature than 80 degrees Celsius, this only occurs when the adhesive has a temperature of 80 degrees Celsius, to loosen or break the respective adhesive connection, so that the tension element 7, 8 detaches from the storage cells 2 and / or from the pressure plate 5, 6. This also allows the previously described movement of the memory cells 2 running along the stacking direction, so that the other, remaining memory cells 2 are moved away from the memory cell Z along the stacking direction. As a result, a spread of the thermal event from one memory cell Z to the remaining, other memory cells 2 can be avoided or delayed, so that thermal propagation can be avoided or excessively fast thermal propagation can be avoided. This makes it possible to ensure a particularly high level of safety for the electrical energy storage device 1.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
22
SpeicherzelleMemory cell
33
DoppelpfeilDouble arrow
44
VerspanneinrichtungBracing device
55
Druckplatteprinting plate
66
Druckplatteprinting plate
77
ZugelementTension element
88th
ZugelementTension element
99
ZellstapelCell stack
1010
DoppelpfeilDouble arrow
1111
Soll-BruchstelleTarget breaking point
1212
ZwischenelementIntermediate element
1313
TemperierelementTemperature control element
1414
Klebstoffadhesive
1515
KlebeverbindungAdhesive connection
ZZ
SpeicherzelleMemory cell

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2795713 B1 [0002]EP 2795713 B1 [0002]
  • AT 518161 B1 [0002]AT 518161 B1 [0002]

Claims (10)

Elektrischer Energiespeicher (1) für ein Kraftfahrzeug, mit mehreren, entlang einer Stapelrichtung (3) aufeinanderfolgend angeordneten und dadurch wenigstens einen Zellstapel (9) bildenden Speicherzellen (2) zum Speichern von elektrischer Energie, und mit einer zwei Druckplatten (6, 7) und wenigstens ein mit den Druckplatten (6, 7) verbundenes Zugelement (7, 8) aufweisenden Verspanneinrichtung (4), mittels welcher die entlang der Stapelrichtung (3) zwischen den Druckplatten (6, 7) angeordneten Speicherzellen (2) entlang der Stapelrichtung (3) miteinander verspannt und dadurch aneinander gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (7, 8) wenigstens eine gezielt hergestellte Soll-Bruchstelle (11) aufweist.Electrical energy storage (1) for a motor vehicle, with a plurality of storage cells (2) arranged one after the other along a stacking direction (3) and thereby forming at least one cell stack (9) for storing electrical energy, and with two pressure plates (6, 7) and at least one tension element (7, 8) connected to the pressure plates (6, 7) with a tensioning device (4), by means of which the storage cells (2) arranged along the stacking direction (3) between the pressure plates (6, 7) along the stacking direction (3 ) are clamped together and thereby held together, characterized in that the tension element (7, 8) has at least one specifically manufactured predetermined breaking point (11). Elektrischer Energiespeicher (1) für ein Kraftfahrzeug, mit mehreren, entlang einer Stapelrichtung (3) aufeinanderfolgend angeordneten und dadurch wenigstens einen Zellstapel (9) bildenden Speicherzellen (2) zum Speichern von elektrischer Energie, und mit einer zwei Druckplatten (6, 7) und wenigstens ein mit den Druckplatten (6, 7) verbundenes Zugelement (7, 8) aufweisenden Verspanneinrichtung (4), mittels welcher die entlang der Stapelrichtung (3) zwischen den Druckplatten (6, 7) angeordneten Speicherzellen (2) entlang der Stapelrichtung (3) miteinander verspannt und dadurch aneinander gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (7, 8) aus einem intumeszenten Material gebildet ist und dadurch sein Volumen durch eine Erwärmung des Materials vergrößert.Electrical energy storage (1) for a motor vehicle, with a plurality of storage cells (2) arranged one after the other along a stacking direction (3) and thereby forming at least one cell stack (9) for storing electrical energy, and with two pressure plates (6, 7) and at least one tension element (7, 8) connected to the pressure plates (6, 7) with a tensioning device (4), by means of which the storage cells (2) arranged along the stacking direction (3) between the pressure plates (6, 7) along the stacking direction (3 ) are clamped together and thereby held together, characterized in that the tension element (7, 8) is formed from an intumescent material and thereby increases its volume by heating the material. Elektrischer Energiespeicher (1) für ein Kraftfahrzeug, mit mehreren, entlang einer Stapelrichtung (3) aufeinanderfolgend angeordneten und dadurch wenigstens einen Zellstapel (9) bildenden Speicherzellen (2) zum Speichern von elektrischer Energie, und mit einer zwei Druckplatten (6, 7) und wenigstens ein mit den Druckplatten (6, 7) verbundenes Zugelement (7, 8) aufweisenden Verspanneinrichtung (4), mittels welcher die entlang der Stapelrichtung (3) zwischen den Druckplatten (6, 7) angeordneten Speicherzellen (2) entlang der Stapelrichtung (3) miteinander verspannt und dadurch aneinander gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (7, 8) mit den Speicherzellen (2) und/oder mit den Druckplatten (5, 6) mittels eines Klebstoffes verklebt ist, welcher erst ab einer aus einer Erwärmung des Klebstoffes resultierenden Temperatur von 80 Grad Celsius versagt.Electrical energy storage (1) for a motor vehicle, with a plurality of storage cells (2) arranged one after the other along a stacking direction (3) and thereby forming at least one cell stack (9) for storing electrical energy, and with two pressure plates (6, 7) and at least one tension element (7, 8) connected to the pressure plates (6, 7) with a tensioning device (4), by means of which the storage cells (2) arranged along the stacking direction (3) between the pressure plates (6, 7) along the stacking direction (3 ) are clamped together and thereby held together, characterized in that the tension element (7, 8) is glued to the storage cells (2) and / or to the pressure plates (5, 6) by means of an adhesive, which only starts from heating the resulting adhesive temperature of 80 degrees Celsius fails. Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (7, 8) wenigstens eine gezielt hergestellte Soll-Bruchstelle (11) aufweist.Electrical energy storage (1) according to Claim 3 , characterized in that the tension element (7, 8) has at least one specifically manufactured predetermined breaking point (11). Elektrischer Energiespeicher (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Stapelrichtung (3) zwischen wenigstens zwei der Speicherzellen (2) ein aus einem intumeszenten Material gebildetes Zwischenelement (12) angeordnet ist, dessen Volumen durch Erwärmung des Zwischenelements (12) zunimmt.Electrical energy storage (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an intermediate element (12) formed from an intumescent material is arranged along the stacking direction (3) between at least two of the storage cells (2), the volume of which is increased by heating the intermediate element (12 ) increases. Elektrischer Energiespeicher (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein separat von den Speicherzellen (2) ausgebildetes und von einem Temperiermittel durchströmbares Temperierelement (13), über welches die Speicherzellen (2) mittels des Temperiermittels zu temperieren sind.Electrical energy storage (1) according to one of the preceding claims, characterized by a temperature control element (13) which is designed separately from the storage cells (2) and through which a temperature control medium can flow, via which the storage cells (2) are to be tempered by means of the temperature control medium. Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierelement (13) mit den Speicherzellen (2) mittels eines Klebstoffes (14) verklebt ist, welcher erst bei einer aus einer Erwärmung des Klebstoffes (14) resultierenden Temperatur von 80 Grad Celsius versagt.Electrical energy storage (1) according to Claim 6 , characterized in that the temperature control element (13) is glued to the storage cells (2) using an adhesive (14), which only fails at a temperature of 80 degrees Celsius resulting from heating of the adhesive (14). Elektrischer Energiespeicher (1) für ein Kraftfahrzeug, mit mehreren Speicherzellen (2) zum Speichern von elektrischer Energie, und mit wenigstens einem von einem Temperiermittel durchströmbaren Temperierelement (13), über welches die Speicherzellen (2) mittels des Temperiermittels zu temperieren sind, dadurch gekennzeichnet, dass das separat von den Speicherzellen (2) ausgebildete Temperierelement (13) mit den Speicherzellen (2) mittels eines Klebstoffes (14) verklebt ist, welcher erst bei einer aus einer Erwärmung des Klebstoffes (14) resultierenden Temperatur von 80 Grad Celsius versagt.Electrical energy storage (1) for a motor vehicle, with a plurality of storage cells (2) for storing electrical energy, and with at least one temperature control element (13) through which a temperature control medium can flow, via which the storage cells (2) are to be tempered by means of the temperature control medium, characterized that the temperature control element (13), which is designed separately from the storage cells (2), is glued to the storage cells (2) using an adhesive (14), which only fails at a temperature of 80 degrees Celsius resulting from heating of the adhesive (14). Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherzellen (2) entlang einer Stapelrichtung (3) aufeinanderfolgend angeordnet sind und dadurch wenigstens einen Zellstapel (9) bilden, wobei eine zwei Druckplatten (5, 6) und wenigstens ein mit den Druckplatten (5, 6) verbundenes Zugelement (7, 8) aufweisende Verspanneinrichtung (4) vorgesehen ist, mittels welcher die entlang der Stapelrichtung (3) zwischen den Druckplatten (5, 6) angeordneten Speicherzellen (2) entlang der Stapelrichtung (3) miteinander verspannt und dadurch aneinander gehalten sind, und wobei: - das Zugelement (7, 8) wenigstens eine gezielt hergestellte Soll-Bruchstelle (11) aufweist; und/oder - das Zugelement (7, 8) aus einem intumeszenten Material gebildet ist und dadurch sein Volumen durch Erwärmung des Materials vergrößert; - das Zugelement (7, 8) mit den Speicherzellen (2) und/oder mit den Druckplatten (5, 6) mittels eines Klebstoffes verklebt ist, welcher erst bei einer aus einer Erwärmung des Klebstoffes resultierenden Temperatur von 80 Grad Celsius versagt; und/oder - entlang der Stapelrichtung (3) zwischen wenigstens zwei der Speicherzellen (2) ein aus einem intumeszenten Material gebildetes Zwischenelement (12) angeordnet ist, dessen Volumen durch eine Erwärmung des Zwischenelements (12) zunimmt.Electrical energy storage (1) according to Claim 8 , characterized in that the memory cells (2) are arranged one after the other along a stacking direction (3) and thereby form at least one cell stack (9), one being two printing plates (5, 6) and at least one connected to the printing plates (5, 6). A tensioning device (4) having a tension element (7, 8) is provided, by means of which the storage cells (2) arranged between the pressure plates (5, 6) along the stacking direction (3) are clamped together along the stacking direction (3) and thereby held together, and wherein: - the tension element (7, 8) has at least one specifically manufactured predetermined breaking point (11); and/or - the tension element (7, 8) is formed from an intumescent material and thereby increases its volume by heating the material; - The tension element (7, 8) is glued to the storage cells (2) and/or to the pressure plates (5, 6) by means of an adhesive, which only comes off when a heating of the adhesive resulting in a temperature of 80 degrees Celsius fails; and/or - an intermediate element (12) formed from an intumescent material is arranged along the stacking direction (3) between at least two of the storage cells (2), the volume of which increases as the intermediate element (12) is heated. Kraftfahrzeug, mit einem elektrischen Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Motor vehicle, with an electrical energy storage (1) according to one of the preceding claims.
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