DE102022123940A1

DE102022123940A1 - Elektrischer Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102022123940A1
Application number: DE102022123940.3A
Authority: DE
Inventors: Attila Farkas; Michael Buhl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-09-19
Filing date: 2022-09-19
Publication date: 2024-03-21
Also published as: WO2024061586A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher (1) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Zellpaar (5), welches genau zwei zum Speichern von elektrischer Energie ausgebildeten Speicherzellen (2a, b) aufweist, die jeweils ein Zellgehäuse (3) mit einem Aufnahmeraum (6), in dem Aufnahmeraum (6) angeordnete Elektroden (8) und ein den Aufnahmeraum (6) durchsetzendes Zellleitungselement (11) aufweisen, welches einen den jeweiligen Aufnahmeraum (6) der jeweiligen Speicherzelle (2a, b) durchdringenden und von einem Temperiermittel zum Temperieren der jeweiligen Speicherzelle (2a, b) durchströmbaren Temperierkanal (12) aufweist, wobei dem Zellpaar (5) drei separat voneinander und separat von den Speicherzellen (2a, b) ausgebildete Verbindungsleitungselemente (13a-c) zugeordnet sind, welche jeweils drei paarweise schräg oder senkrecht zueinander verlaufende und von dem Temperiermittel durchströmbare Leitungsbereiche (14a-c) aufweisen, nämlich einen ersten Leitungsbereich (14a), einen zweiten Leitungsbereich (14b) und einen zwischen dem ersten Leitungsbereich (14a) und dem zweiten Leitungsbereich (14b) verlaufenden, dritten Leitungsbereich (14c).

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen elektrischen Energiespeicher.
Der DE 10 2008 009 041 A1 ist eine Antriebsbatteriebaugruppe eines Elektro-Brennstoffstellen- oder Hybrid-Fahrzeugs zum Transport von Personen und/oder Waren als bekannt zu entnehmen. Des Weiteren offenbart die DE 10 2016 009 910 A1 eine Batterievorrichtung, mit einem rohrförmigen Gehäuse, welches einen Batteriezellraum umgibt, in welchem wenigstens eine Batteriezelle oder wenigstens ein Batteriezellwickel aufgenommen oder zumindest aufnehmbar ist. Des Weiteren ist aus der WO 2019/043413 A1 ein Trägerelement für eine Mehrzahl von zylindrischen Batteriezellen bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen elektrischen Energiespeicher zu schaffen, so dass auf besonders einfache Weise eine besonders vorteilhafte Temperierung von Speicherzellen des elektrischen Energiespeichers realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektrischen Energiespeicher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher 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 oder in dem elektrischen Energiespeicher kann elektrische Energie, insbesondere elektrochemisch, gespeichert sein. Daher ist der elektrische Energiespeicher als eine Hochvolt-Komponente ausgebildet, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist, und ganz vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens eine elektrische Maschine aufweisen, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein elektrisch, angetrieben werden kann. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine eine Hochvolt-Komponente, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist, und ganz vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Beispielsweise kann die elektrische Maschine mit der in dem elektrischen Energiespeicher gespeicherten elektrischen Energie versorgt werden, wodurch die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben werden kann. Mittels des Elektromotors kann das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden. Somit ist das Kraftfahrzeug vorzugsweise ein Hybrid-Fahrzeug oder aber ein Elektrofahrzeug, insbesondere ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV). Insbesondere ist der elektrische Energiespeicher, welcher auch einfach als Speicher oder Energiespeicher bezeichnet wird, eine Batterie, insbesondere eine Sekundärbatterie.
Der elektrische Energiespeicher weist wenigstens ein Zellpaar auf, welches auch als Zellenpaar bezeichnet wird. Insbesondere weist der elektrische Energiespeicher mehrere Zellpaare auf, nämlich das wenigstens eine, zuvor genannte Zellpaar und wenigstens ein weiteres Zellpaar oder mehrere, weitere Zellpaare, wobei die vorigen und folgenden Ausführungen zu dem wenigstens einen Zellpaar ohne Weiteres auf das jeweilige, andere, weitere Zellpaar des elektrischen Energiespeichers übertragen werden können und umgekehrt. Wenn im Folgenden die Rede von dem Zellpaar ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, das wenigstens eine Zellpaar zu verstehen.
Das Zellpaar weist genau zwei Speicherzellen auf, mittels oder in welchen die elektrische Energie, insbesondere elektrochemisch, zu speichern oder gespeichert ist. Die Speicherzellen werden auch einfach als Zellen bezeichnet. Die jeweilige Speicherzelle weist ein jeweiliges Zellgehäuse mit einem jeweiligen Aufnahmeraum auf. Dies bedeutet, dass der jeweilige Aufnahmeraum der jeweiligen Speicherzelle durch das jeweilige Zellgehäuse der jeweiligen Speicherzelle, insbesondere direkt, begrenzt ist. Beispielsweise ist der jeweilige Aufnahmeraum durch eine jeweilige, innenumfangsseitige Mantelfläche des jeweiligen Zellgehäuses, insbesondere direkt, begrenzt. Beispielsweise weist der Energiespeicher ein Speichergehäuse auf, welches beispielsweise einen Speicheraufnahmeraum, insbesondere direkt, begrenzt. Dabei ist es denkbar, dass die Speicherzellen und somit das Zellpaar, insbesondere die mehreren Zellpaare, in dem Speichergehäuseaufnahmeraum, mithin im Speichergehäuse aufgenommen sind.
In dem jeweiligen, auch als Zellaufnahmeraum bezeichneten Aufnahmeraum der jeweiligen Speicherzelle sind Elektroden der jeweiligen Speicherzelle angeordnet. Beispielsweise ist eine erste der Elektroden eine Anode, durch welche beispielsweise ein jeweiliger, elektrischer Minus-Pol der jeweiligen Speicherzelle gebildet ist. Die zweite Elektrode ist beispielsweise eine jeweilige Katode, durch welche beispielsweise ein jeweiliger, elektrischer Plus-Pol der jeweiligen Speicherzelle gebildet ist. Insbesondere ist es denkbar, dass in dem jeweiligen Aufnahmeraum ein jeweiliger Elektrolyt der jeweiligen Speicherzelle angeordnet ist, wobei beispielsweise der jeweilige Elektrolyt in, insbesondere direktem, Kontakt mit den jeweiligen Elektroden der jeweiligen Speicherzelle steht. Bei einem Elektrolyten kann es sich um eine Flüssigkeit und somit um einen flüssigen Elektrolyten oder aber um einen festen Elektrolyten, mithin um einen als Festkörper ausgebildeten Elektrolyten handeln. Insbesondere bilden die jeweiligen Elektroden der jeweiligen Speicherzelle eine jeweilige, galvanische Zelle oder die jeweiligen Elektroden der jeweiligen Speicherzelle sind Bestandteile einer jeweiligen, galvanischen Zelle der jeweiligen Speicherzelle, wobei beispielsweise mittels der jeweiligen, galvanischen Zelle der jeweiligen Speicherzelle die elektrische Energie, insbesondere elektrochemisch, gespeichert werden kann. Dabei ist insbesondere denkbar, dass die jeweilige, galvanische Zelle den jeweiligen Elektroden der jeweiligen Speicherzelle umfasst.
Die jeweilige Speicherzelle weist ein jeweiliges, den jeweiligen Aufnahmeraum der jeweiligen Speicherzelle durchsetzendes und somit durchdringendes Zellleitungselement auf, welches einen in den jeweiligen Aufnahmeraum der jeweiligen Speicherzelle durchdringenden und somit durchsetzenden Temperierkanal aufweist. Der Temperierkanal wird auch einfach als Kanal bezeichnet. Der jeweilige Temperierkanal der jeweiligen Speicherzelle und somit das jeweilige Zellleitungselement der jeweiligen Speicherzelle sind entlang einer jeweiligen Strömungsrichtung von einem insbesondere flüssigen und vorzugsweise mit Flüssigkeit ausgebildeten Temperiermittel zum Temperieren der jeweiligen Speicherzelle durchströmbar.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass das Zellgehäuse und somit die Speicherzelle außenumfangsseitig jedwede Form aufweist. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch gezeigt, wenn die jeweilige Speicherzelle eine jeweilige Rundzelle ist, so dass das jeweilige Zellgehäuse beziehungsweise die jeweilige Speicherzelle außenumfangsseitig zylindrisch ausgebildet ist und somit die Form eines geraden Kreiszylinders aufweist. Beispielsweise weist die jeweilige Speicherzelle und somit das jeweilige Zellgehäuse eine jeweilige Längserstreckungsrichtung auf, entlang welcher sich die jeweilige Speicherzelle beziehungsweise das jeweilige Zellgehäuse länglich erstreckt. Beispielsweise fällt die jeweilige Längserstreckungsrichtung der jeweiligen Speicherzelle mit einer jeweiligen Zylinderachse des jeweiligen, geraden Kreiszylinders zusammen. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass die jeweilige Strömungsrichtung mit der Längserstreckungsrichtung zusammenfällt beziehungsweise parallel zur Längserstreckungsrichtung der jeweiligen Speicherzelle beziehungsweise des jeweiligen Zellgehäuses verläuft.
Insbesondere ist es denkbar, dass das jeweilige, einfach auch als Leitungselement bezeichnete Zellleitungselement entlang seiner jeweiligen Umfangsrichtung, zumindest teilweise, insbesondere vollständig, umlaufend von den jeweiligen Elektroden der jeweiligen Speicherzelle umgeben ist. Somit durchdringt beziehungsweise durchsetzt beispielsweise das jeweilige Zellleitungselement die jeweiligen Elektroden der jeweiligen Speicherzelle. Insbesondere ist es denkbar, dass die Elektroden, insbesondere um eine gedachte Wickelachse, zu einem Elektrodenwickel aufgewickelt sind, welcher auch als Jelly Roll bezeichnet wird. Insbesondere ist denkbar, dass die Wickelachse mit der Längserstreckungsrichtung zusammenfällt. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass das jeweilige Zellleitungselement entlang seiner jeweiligen Umfangsrichtung außenumfangsseitig zumindest teilweise, insbesondere vollständig, umlaufend von den Elektroden, insbesondere von dem Elektrodenwickel, umgeben ist, so dass das jeweilige Zellleitungselement die jeweiligen Elektroden, insbesondere die jeweiligen Elektrodenwickel, durchdringt, insbesondere in Längserstreckungsrichtung der jeweiligen Speicherzelle.
Mittels des Temperiermittels kann die jeweilige Speicherzelle, insbesondere über das jeweilige Zellleitungselement, temperiert, das heißt gekühlt und/oder erwärmt werden. Dies bedeutet, dass das Temperiermittel beispielsweise als ein Kühlmittel, insbesondere als eine Kühlflüssigkeit, verwendet werden kann, so dass mittels des Temperiermittels die jeweilige Speicherzelle gekühlt werden kann. Hierfür weist beispielsweise das Temperiermittel eine geringere Temperatur als die jeweilige Speicherzelle auf. Ferner ist es denkbar, dass mittels des Temperiermittels die jeweilige Speicherzelle erwärmt werden kann. Hierfür weist beispielsweise das Temperiermittel eine höhere Temperatur als die jeweilige Speicherzelle auf. Da das jeweilige Zellleitungselement den jeweiligen Aufnahmeraum durchsetzt beziehungsweise durchdringt, durchsetzt beziehungsweise durchdringt das jeweilige Zellleitungselement ein jeweiliges Inneres der jeweiligen Speicherzelle. Dadurch kann eine besonders effektive und effiziente Temperierung der jeweiligen Speicherzelle realisiert werden. Insbesondere kann besonders vorteilhaft über das Zellleitungselement mittels des Temperiermittels Wärme aus der Speicherzelle, insbesondere aus deren Inneren, abgeführt werden, so dass eine besonders effektive und effiziente Kühlung darstellbar ist. Insbesondere kann eine Kühlung realisiert werden, welche ebenso oder zumindest nahezu so effizient und effektiv wie eine Immersionskühlung ist.
Um nun eine besonders effektive und effiziente Temperierung, das heißt Kühlung und/oder Erwärmung der Speicherzellen auf besonders einfache und somit kosten-, bauraum- und gewichtsgünstige Weise realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass dem Zellpaar, insbesondere genau, drei separat voneinander und separat von den Speicherzellen ausgebildete Verbindungsleitungselemente zugeordnet sind. Vorzugsweise ist das jeweilige Verbindungsleitungselement ein jeweiliger Festkörper und eigensteif, mithin formstabil. Insbesondere ist vorzugsweise vorgesehen, dass das jeweilige Verbindungsleitungselement nicht-gummielastisch ist. Beispielsweise ist das jeweilige Verbindungsleitungselement aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Das jeweilige Verbindungsleitungselement weist, insbesondere genau, drei paarweise schräg oder senkrecht zueinander verlaufende und von dem Temperiermittel durchströmbare Leitungsbereiche auf, nämlich einen ersten Leitungsbereich, einen zweiten Leitungsbereich und einen zwischen dem ersten Leitungsbereich und dem zweiten Leitungsbereich verlaufenden, dritten Leitungsbereich auf, über welchen der jeweilige, erste Leitungsbereich und der jeweilige zweite Leitungsbereich des jeweiligen Verbindungsleitungselements fluidisch miteinander verbunden sind. Unter dem Merkmal, dass die Leitungsbereiche des jeweiligen Verbindungsleitungselements paarweise schräg oder senkrecht zueinander verlaufen, ist insbesondere Folgendes zu verstehen: Der jeweilige, erste Leitungsbereich und der jeweilige, dritte Leitungsbereich des jeweiligen Verbindungsleitungselements verlaufen schräg oder senkrecht zueinander, und der jeweilige, zweite Leitungsbereich und der jeweilige, dritte Leitungsbereich des jeweiligen Verbindungsleitungselements verlaufen schräg oder senkrecht zueinander. Insbesondere weist das jeweilige Verbindungsleitungselement einen jeweiligen Verbindungsleitungskanal auf, welcher jeweils teilweise durch die jeweiligen Leitungsbereiche des jeweiligen Verbindungsleitungselements begrenzt oder gebildet ist. Somit begrenzt oder bildet beispielsweise der erste Leitungsbereich einen ersten Teil des jeweiligen Verbindungsleitungskanals, wobei der jeweilige, zweite Leitungsbereich einen jeweiligen, zweiten Teil des jeweiligen Verbindungsleitungskanals bildet oder begrenzt, und wobei der jeweilige, dritte Leitungsbereich einen jeweiligen, dritten Teil des jeweiligen Verbindungsleitungskanals begrenzt oder bildet. Die Teile sind fluidisch miteinander verbunden, so dass das Temperiermittel durch die Teile und somit durch den jeweiligen Verbindungsleitungskanal und somit durch das jeweilige Verbindungsleitungselement hindurchströmen kann.
Dabei ist es vorgesehen, dass der erste Leitungsbereich eines ersten der Verbindungsleitungselemente auf einer ersten Seite des Zellpaares zumindest teilweise in das Zellleitungselement in einer ersten der Speicherzellen des Zellpaares und somit in den Temperierkanal der ersten Speicherzelle eingesteckt ist, wodurch die Leitungsbereiche des ersten Verbindungsleitungselements fluidisch mit dem Zellleitungselement der ersten Speicherzelle, das heißt mit dem Temperierkanal der ersten Speicherzelle verbunden sind. Dies bedeutet, dass der Verbindungsleitungskanal des ersten Verbindungsleitungselements fluidisch mit dem Zellleitungselement der ersten Speicherzelle, mithin mit dem Temperierkanal der ersten Speicherzelle fluidisch verbunden ist. Der zweite Leitungsbereich des ersten Verbindungsleitungselements ist auf der ersten Seite des Zellpaares zumindest teilweise in das Zellleitungselement der zweiten Speicherzelle des Zellpaares, mithin in den Temperierkanal der zweiten Speicherzelle des Zellpaares eingesteckt, wodurch die Leitungsbereiche des ersten Verbindungsleitungselements, mithin der Verbindungsleitungskanal des ersten Verbindungsleitungselements fluidisch mit dem Zellleitungselement der zweiten Speicherzelle, mithin mit dem Temperierkanal der zweiten Speicherzelle verbunden sind beziehungsweise ist. Der erste Leitungsbereich eines zweiten der Verbindungsleitungselemente ist auf einer, insbesondere in Längserstreckungsrichtung der jeweiligen Speicherzelle, von der ersten Seite abgewandten, zweiten Seite des Zellpaares zumindest teilweise in das Zellleitungselement der ersten Speicherzelle des Zellpaares, das heißt in den Temperierkanal der ersten Speicherzelle des Zellpaares eingesteckt, wodurch die Leitungsbereiche des zweiten Verbindungsleitungselements, mithin der Verbindungsleitungskanal des zweiten Verbindungsleitungselements fluidisch mit dem Zellleitungselement der ersten Speicherzelle, mithin mit dem Temperierkanal der ersten Speicherzelle verbunden sind beziehungsweise ist. Des Weiteren ist es vorgesehen, dass der erste Leitungsbereich des dritten Verbindungsleitungselements auf der zweiten Seite des Zellpaares zumindest teilweise in das Zellleitungselement der zweiten Speicherzelle des Zellpaares, mithin in den Temperierkanal der zweiten Speicherzelle eingesteckt ist, wodurch die Leitungsbereiche des dritten Verbindungsleitungselements, mithin der Verbindungsleitungskanal des dritten Verbindungsleitungselements fluidisch mit dem Zellleitungselement der zweiten Speicherzelle, mithin mit dem Temperierkanal der zweiten Speicherzelle fluidisch verbunden sind beziehungsweise ist. Die Verbindungsleitungselemente sind somit so genannte Steckverbinder, mittels welchen das Temperiermittel besonders einfach und strömungsgünstig von Speicherzelle zu Speicherzelle geführt werden kann. Die Verbindungsleitungselemente können dabei besonders einfach fluidisch mit den Speicherzellen verbunden werden, derart dass die Leitungsbereiche insbesondere in Längserstreckungsrichtung der jeweiligen Speicherzelle beziehungsweise in Strömungsrichtung des das jeweilige Zellleitungselement durchströmenden Temperiermittels in die Zellleitungselemente, das heißt in die Temperierkanäle der Speicherzellen einfach eingesteckt werden. Hierdurch ist insbesondere eine strömungsbeziehungsweise fluidtechnische Reihenschaltung der Speicherzellen auf besonders einfache Weise darstellbar, so dass das Temperiermittel beispielsweise die Speicherzellen nacheinander und somit sukzessive durchströmen kann. Die Erfindung ermöglicht somit eine effektive und effiziente Temperierung, ohne Nachteile einer Immersionskühlung hinnehmen zu müssen. Eine solche Immersionskühlung stellt hohe Herausforderungen im Hinblick auf Dichtigkeit, Korrosion, Kontaktierung und Gewicht, da bei einer solchen Immersionskühlung die Speicherzellen außenumfangsseitig direkt und zumindest überwiegend, insbesondere vollständig, in ein Kühlmittel eingetaucht sind. Daher weist das Kühlmittel eine hohe Masse auf, was nun durch die Erfindung vermieden werden kann. Beispielsweise ist das jeweilige Zellleitungselement separat von dem jeweilige Zellgehäuse der jeweiligen Speicherzelle ausgebildet und, insbesondere stoffschlüssig, mit dem jeweiligen Zellgehäuse verbunden, insbesondere verschweißt.
Um die Verbindungsleitungselemente beziehungsweise deren Verbindungsleitungskanäle besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig fluidisch mit den Zellleitungselementen und somit mit den Temperierkanälen verbinden zu können, so dass auf besonders zeit- und kostengünstige Weise eine besonders effiziente und effektive Temperierung realisiert werden kann, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Leitungsbereiche des jeweiligen Verbindungsleitungselements einstückig miteinander ausgebildet sind. Dies bedeutet, dass die Leitungsbereiche des jeweiligen Verbindungsleitungselements aus einem einzigen Stück gebildet und somit als ein Monoblock ausgebildet oder durch einen Monoblock gebildet sind. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Leitungsbereiche nicht aus mehreren, separat voneinander ausgebildeten und miteinander verbundenen Teilen zusammengesetzt sind, sondern vorzugsweise sind die Leitungsbereiche aus einem einzigen Stück gebildet und somit durch einen integral hergestellten, mithin integralen Körper gebildet. Grundsätzlich wäre es denkbar, dass die Leitungsbereiche separat voneinander ausgebildet und, insbesondere stoffschlüssig, miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt, sind. Durch die einstückige Ausbildung der Leitungsbereiche jedoch kann eine besonders einfache Herstellung des elektrischen Energiespeichers dargestellt werden. Beispielsweise ist das jeweilige Verbindungsleitungselement als ein Biegeteil ausgebildet.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der jeweilige, erste Leitungsbereich und der jeweilige, zweite Leitungsbereich des jeweiligen Verbindungsleitungselements parallel zueinander verlaufen. Dadurch kann der erste Leitungsbereich und der zweite Leitungsbereich besonders einfach in die jeweiligen, korrespondierenden Zellleitungselemente beziehungsweise Temperierkanäle eingesteckt werden. Insbesondere ist der jeweilige Leitungsbereich entlang einer jeweiligen Strömungsrichtung von dem Temperiermittel durchströmbar, insbesondere derart, dass der erste Leitungsbereich entlang einer ersten Strömungsrichtung, der zweite Leitungsbereich entlang einer zweiten Strömungsrichtung und der dritte Leitungsbereich entlang einer dritten Strömungsrichtung von dem Temperiermittel durchströmbar ist. Dabei ist unter dem Merkmal, dass die Leitungsbereiche paarweise schräg oder senkrecht zueinander verlaufen, insbesondere zu verstehen, dass die Strömungsrichtungen paarweise schräg oder senkrecht zueinander verlaufen, so dass die erste Strömungsrichtung schräg oder senkrecht zur dritten Strömungsrichtung verläuft und so dass die zweite Strömungsrichtung schräg oder senkrecht zur dritten Strömungsrichtung verläuft. Somit ist es denkbar, dass unter dem Merkmal, dass der erste Leitungsbereich und der zweite Leitungsbereich parallel zueinander verlaufen, zu verstehen ist, dass die erste Strömungsrichtung und die zweite Strömungsrichtung parallel zueinander verlaufen.
Um den elektrischen Energiespeicher besonders zeit- und kostengünstig montieren beziehungsweise herstellen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der jeweilige, dritte Leitungsbereich des jeweiligen Verbindungsleitungselements senkrecht zum jeweiligen, ersten Leitungsbereich und senkrecht zum jeweiligen, zweiten Leitungsbereich des jeweiligen Verbindungsleitungselements verläuft.
Um auf besonders einfache Weise eine besonders effektive und effiziente Temperierung, das heißt Kühlung und/oder Erwärmung des elektrischen Energiespeichers realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der elektrische Energiespeicher eine zum, insbesondere elektrochemischen, Speichern von elektrischer Energie ausgebildete, dritte Speicherzelle aufweist, die ein drittes Zellgehäuse mit einem dritten Aufnahmeraum aufweist. Die dritte Speicherzelle weist außerdem in dem dritten Aufnahmeraum angeordnete, dritte Elektroden sowie ein den dritten Aufnahmeraum durchsetzendes, drittes Zellleitungselement auf, welches einen den dritten Aufnahmeraum der dritten Speicherzelle durchdringenden und somit durchsetzenden und von dem Temperiermittel zum Temperieren der dritten Speicherzelle durchströmbaren, dritten Temperierkanal aufweist. Vorgesehen ist auch eine zum, insbesondere elektrochemischen, Speichern von elektrischer Energie ausgebildete, vierte Speicherzelle, die ein viertes Zellgehäuse mit einem vierten Aufnahmeraum, in dem vierten Aufnahmeraum angeordnete, vierte Elektroden und ein den vierten Aufnahmeraum durchsetzendes beziehungsweise durchdringendes, viertes Zellleitungselement aufweist, welches einen den vierten Aufnahmeraum der vierten Speicherzelle durchdringenden und von dem Temperiermittel zum Temperieren der vierten Speicherzelle durchströmbaren, vierten Temperierkanal aufweist. Dabei sind die Verbindungsleitungselemente separat von der dritten Speicherzelle und separat von der vierten Speicherzelle ausgebildet. Die vorigen und folgenden Ausführungen zur ersten Speicherzelle und zur zweiten Speicherzelle können ohne Weiteres auch auf die dritte Speicherzelle und die vierte Speicherzelle übertragen werden und umgekehrt. Insbesondere ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die erste Speicherzelle, die zweite Speicherzelle, die dritte Speicherzelle und die vierte Speicherzelle identisch, das heißt baugleich ausgebildet sind.
Um dabei auch die vierte Speicherzelle und die dritte Speicherzelle besonders effektiv, effizient sowie auf einfache und somit zeit- und kostengünstige Weise temperieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der zweite Leitungsbereich des zweiten Verbindungsleitungselements auf der zweiten Seite des Zellpaares zumindest teilweise in das dritte Zellleitungselement der dritten Speicherzelle und somit in den Temperierkanal der dritten Speicherzelle eingesteckt ist, wodurch die Leitungsbereiche des zweiten Verbindungsleitungselements fluidisch mit dem dritten Zellleitungselement der dritten Speicherzelle, mithin mit dem Temperierkanal der dritten Speicherzelle verbunden sind. Außerdem ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der zweite Leitungsbereich des dritten Verbindungselements auf der zweiten Seite des Zellpaares zumindest teilweise in das vierte Zellleitungselement der vierten Speicherzelle und somit in den Temperierkanal der vierten Speicherzelle eingesteckt ist, wodurch die Leitungsbereiche des dritten Verbindungsleitungselements fluidisch mit dem vierten Zellleitungselement der vierten Speicherzelle, mithin mit dem Temperierkanal der vierten Speicherzelle verbunden sind.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass ein auf der ersten Seite des Zellpaares angeordnetes, separat von den Speicherzellen und separat von den Verbindungsleitungselementen ausgebildetes, erstes Halteelement vorgesehen ist, welches in Richtung der zweiten Seite und dabei insbesondere in Längserstreckungsrichtung der jeweiligen Speicherzelle zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem ersten Verbindungsleitungselement abgestützt und gegen das erste Verbindungsleitungselement gespannt ist, wodurch der erste Leitungsbereich des ersten Verbindungsleitungselements in dem Zellleitungselement der ersten Speicherzelle und der zweite Leitungsbereich des ersten Verbindungsleitungselements in dem Zellleitungselement der zweiten Speicherzelle gehalten ist. Des Weiteren ist vorzugsweise ein auf der zweiten Seite des Zellpaares angeordnetes, separat von den Speicherzellen, separat von den Verbindungsleitungselementen und separat von dem ersten Halteelement ausgebildetes, zweites Halteelement vorgesehen, welches in Richtung der ersten Seite und dabei insbesondere in Längserstreckungsrichtung der jeweiligen Speicherzelle zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem zweiten Verbindungsleitungselement und zumindest mittelbar an dem dritten Verbindungsleitungselement abgestützt und gegen das zweite Verbindungsleitungselement und gegen das dritte Verbindungsleitungselement gespannt ist, wodurch der erste Leitungsbereich des zweiten Verbindungsleitungselements in dem Zellleitungselement der ersten Speicherzelle und der erste Leitungsbereich des dritten Verbindungsleitungselements in dem Zellleitungselement der zweiten Speicherzelle gehalten ist. Insbesondere kann hierdurch eine einfache, zeit- und kostengünstige Montage der Verbindungsleitungselemente und somit des Energiespeichers insgesamt realisiert werden. Da die jeweiligen Leitungsbereiche des jeweiligen Verbindungsleitungselements paarweise betrachtet schräg oder senkrecht zueinander verlaufen, kann beispielsweise das jeweilige Verbindungsleitungselement nur so weit in den jeweiligen Temperierkanal beziehungsweise in das jeweilige Zellleitungselement gesteckt werden, insbesondere in Längserstreckungsrichtung der jeweiligen Speicherzelle, bis der jeweilige, dritte Leitungsbereich des jeweiligen Verbindungsleitungselements in zumindest mittelbare, direkte Stützanlage mit der jeweiligen Speicherzelle kommt. Mittels der Halteelemente können die Verbindungsleitungselemente in den Zellleitungselementen und somit an den Speicherzellen gesichert werden, da mittels der Halteelemente ein unerwünschtes Herausrutschen der Verbindungsleitungselemente aus den Zellleitungselementen beziehungsweise aus den Temperierkanälen sicher vermieden werden kann.
Um die Teileanzahl und die Kosten besonders gering halten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das jeweilige Halteelement einstückig, mithin aus einem einzigen Stück gebildet ist. Insbesondere ist es denkbar, dass das jeweilige Halteelement aus einem Kunststoff gebildet ist. Beispielsweise ist das jeweilige Halteelement durch Gießen, insbesondere durch Spritzgießen und ganz insbesondere durch Kunststoff-Spritzgießen, hergestellt.
Um mittels der Halteelemente die Verbindungsleitungselemente auf besonders einfache und sichere Weise in den Zellleitungselementen zu sichern und hierfür die Halteelemente besonders einfach gegen die Verbindungsleitungselemente zu spannen, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Halteelemente direkt miteinander verrastet sind, wodurch die Halteelemente gegen die Verbindungsleitungselemente gespannt sind.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet ist und wenigstens einen elektrischen Energiespeicher gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:

1 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug;
2 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht der ersten Ausführungsform des elektrischen Energiespeichers;
3 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des elektrischen Energiespeichers gemäß der ersten Ausführungsform; und
4 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform des elektrischen Energiespeichers.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und perspektivischen Explosionsansicht eine erste Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers 1 für ein Kraftfahrzeug. Das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug umfasst in seinem vollständig hergestellten Zustand den vorzugsweise als Hochvolt-Komponente ausgebildeten, elektrischen Energiespeicher 1. Mittels des elektrischen Energiespeichers 1 kann elektrische Energie, insbesondere elektrochemisch, gespeichert werden. Der elektrische Energiespeicher 1 weist mehrere Speicherzellen 2 auf, in beziehungsweise mittels welchen die elektrische Energie, insbesondere elektrochemisch, zu speichern oder gespeichert ist. Aus 1 ist gut erkennbar, dass die jeweilige Speicherzelle 2 bei der ersten Ausführungsform als Rundzelle ausgebildet ist, so dass die jeweilige Speicherzelle 2, insbesondere ihr jeweiliges Zellgehäuse 3, zumindest entlang eines überwiegenden Teils ihrer entlang ihrer Längserstreckungsrichtung verlaufenden Länge außenumfangsseitig zylindrisch ausgebildet ist und somit die Form eines geraden Kreiszylinders aufweist. Die jeweilige Längserstreckungsrichtung der jeweiligen Speicherzelle 2 ist durch einen Doppelpfeil 4 veranschaulicht. Jeweils genau zwei der Speicherzellen 2 bilden ein jeweiliges Zellpaar 5 des Energiespeichers 1. Mit anderen Worten, der elektrische Energiespeicher 1 weist mehrere Zellpaare 5 auf, wobei das jeweilige Zellpaar 5 genau zwei der Speicherzellen 2 umfasst, mithin durch genau zwei der Speicherzellen 2 gebildet ist. Im Folgenden wird der elektrische Energiespeicher 1 am Beispiel eines der Zellpaare 5 erläutert, wobei die vorigen und folgenden Ausführungen zu dem einen Zellpaar 5 selbstverständlich ohne Weiteres auch auf die anderen Zellpaare 5 übertragbar sind. Im Folgenden werden die Speicherzellen 2 des einen Zellpaares 5, anhand dessen im Folgen der Energiespeicher 1 näher erläutert wird, auch mit 2a und 2b bezeichnet, wobei die vorigen und folgenden Ausführungen zu den Speicherzellen 2a und 2b des einen Zellpaares 5 selbstverständlich ohne Weiteres auch auf die anderen Speicherzellen 2 der anderen Zellpaare 5 übertragbar sind und umgekehrt.
Es ist erkennbar, dass die jeweilige Speicherzelle 2 das jeweilige Zellgehäuse 3 aufweist, welches, wie beispielsweise aus 3 erkennbar ist, einen jeweiligen Aufnahmeraum 6 der jeweiligen Speicherzelle 2, insbesondere direkt, begrenzt. Insbesondere weist das jeweiligen Zellgehäuse 3 eine jeweilige, innenumfangsseitige Mantelfläche 7 auf, durch welche der jeweilige Aufnahmeraum 6, insbesondere direkt, begrenzt ist. Die jeweilige Speicherzelle 2 weist auch wenigstens oder genau zwei in 3 besonders schematisch dargestellte Elektroden 8 auf, die im Aufnahmeraum 6 der jeweiligen Speicherzelle 2 angeordnet sind. Eine der Elektroden ist beispielsweise eine Anode, durch welche ein jeweiliger, elektrischer Minus-Pol der jeweiligen Speicherzelle 2 gebildet ist. Die jeweilige, zweite Elektrode 8 ist beispielsweise eine jeweilige Katode, durch welche beispielsweise ein jeweiliger, elektrischer Plus-Pol der jeweiligen Speicherzelle 2 gebildet ist. Insbesondere ist es erkennbar, dass das jeweilige Zellgehäuse 3 ein erstes Gehäuseteil 9 als Gehäusemantel, ein zweites Gehäuseteil 10 als Deckel und ein drittes Gehäuseteil 23 als Boden aufweist. Dabei ist der jeweilige Aufnahmeraum 6 in Längserstreckungsrichtung der jeweiligen Speicherzelle 2 beidseitig durch die Gehäuseteile 10 und 23, insbesondere direkt, begrenzt. In einer senkrecht zur jeweiligen Längserstreckungsrichtung (Doppelpfeil 4) der jeweiligen Speicherzelle 2 verlaufenden Ebene und somit vorliegend in radialer Richtung der jeweiligen Speicherzelle 2 ist der jeweilige Aufnahmeraum 6, insbesondere direkt, durch den jeweiligen Gehäusemantel (Gehäuseteil 9) begrenzt.
Beispielsweise ist in dem jeweiligen Aufnahmeraum 6 ein jeweiliger Elektrolyt der jeweiligen Speicherzelle 2 aufgenommen, wobei der Elektrolyt flüssig oder aber als Festkörper ausgebildet sein kann. Insbesondere ist es denkbar, dass die jeweiligen Elektroden 8 der jeweiligen Speicherzelle 2, insbesondere um eine gedachte Wickelachse, zu einem jeweiligen Elektrodenwickel aufgewickelt sind. Der Elektrodenwickel wird auch als Jelly Roll bezeichnet. Insbesondere fällt die Wickelachse mit der jeweiligen Längserstreckungsrichtung der jeweiligen Speicherzelle 2 zusammen.
Die jeweilige Speicherzelle 2 weist auch ein jeweiliges Zellleitungselement 11 auf, welches den jeweiligen Aufnahmeraum 6 insbesondere in Längserstreckungsrichtung der jeweiligen Speicherzelle 2 durchdringt, mithin durchsetzt. Dabei weist das jeweilige Zellleitungselement 11 einen jeweiligen Temperierkanal 12 auf, welcher entlang einer Strömungsrichtung von einem vorzugsweise flüssigen Temperiermittel zum Temperieren, das heißt zum Kühlen und/oder der Erwärmen der jeweiligen Speicherzelle 2 durchströmbar ist. Die Strömungsrichtung, entlang welcher das Temperiermittel durch den jeweiligen Temperierkanal 12 hindurchströmen kann, verläuft in Längserstreckungsrichtung des jeweiligen Zellleitungselements 11, dessen Längserstreckungsrichtung vorliegend mit der jeweiligen Längserstreckungsrichtung der jeweiligen Speicherzelle 2 zusammenfällt. Dabei durchdringt beziehungsweise durchsetzt der jeweilige Temperierkanal 12 den jeweiligen Aufnahmeraum 6. Insbesondere ist es denkbar, dass das Zellleitungselement 11 und somit der Temperierkanal 12 die jeweiligen Elektroden 8, insbesondere den jeweiligen Elektrodenwickel durchdringt, insbesondere derart, dass die Elektroden 8, insbesondere der Elektrodenwickel, in um die Längserstreckungsrichtung des jeweiligen Zellleitungselements verlaufender Umfangsrichtung des jeweiligen Zellleitungselements 11 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, um das jeweilige Zellleitungselement 11 herum verlaufen. Dadurch kann über das jeweilige Zellleitungselement 11 ein besonders vorteilhafter, effektiver und effizienter Wärmeaustausch zwischen dem Temperiermittel und der jeweiligen Speicherzelle 2 realisiert werden, so dass die jeweilige Speicherzelle 2 effektiv und effizient temperiert, das heißt, gekühlt und/oder erwärmt werden kann.
Um nun die Speicherzellen 2 und somit den elektrischen Energiespeicher 1 auf besonders einfache Weise effektiv und effizient temperieren zu können, sind dem jeweiligen Zellpaar 5, mithin den Speicherzellen 2a und 2b des einen Zellpaares 5, insbesondere genau, drei separat voneinander ausgebildete und separat von den Speicherzellen 2 ausgebildete Verbindungsleitungselemente 13a-c zugeordnet. Besonders aus 1 ist erkennbar, dass das jeweilige Verbindungsleitungselement 13a-c, insbesondere genau, drei paarweise schräg oder vorliegend senkrecht zueinander verlaufende und von dem Temperiermittel durchströmbare Leitungsbereiche aufweist, nämlich einen ersten Leitungsbereich 14a, einen zweiten Leitungsbereich 14b und einen dritten Leitungsbereich 14c. Das jeweilige Verbindungsleitungselement 13a-c weist einen jeweiligen Verbindungsleitungskanal auf, welcher von dem Temperiermittel durchströmbar ist. Dabei ist ein jeweiliger, erster Teil des jeweiligen Verbindungsleitungskanals durch den ersten Leitungsbereich 14a, ein jeweiliger zweiter Teil des jeweiligen Verbindungsleitungskanals durch den jeweiligen Leitungsbereich 14b und ein jeweiliger, dritter Teil des jeweiligen Verbindungsleitungskanal durch den jeweiligen Leitungsbereich 14c, insbesondere direkt, begrenzt. Bei der ersten Ausführungsform sind die Leitungsbereiche 14a-c des jeweiligen Verbindungsleitungselements 13a-c einstückig miteinander ausgebildet. Das jeweilige Verbindungsleitungselement 13a-c kann aus einem nicht-metallischen Werkstoff, insbesondere Kunststoff, gebildet sein, oder aber das jeweilige Verbindungsleitungselement 13a-c ist aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Insbesondere kann das jeweilige Verbindungsleitungselement 13a-c, welches auch als Segment bezeichnet wird, durch ein Rohr oder als ein Rohr ausgebildet sein. Es ist denkbar, dass das jeweilige Verbindungsleitungselement 13a-c elektrisch leitend, mithin elektrisch leitfähig ist, oder aber das jeweilige Verbindungsleitungselement 13a-c ist als ein Nichtleiter ausgebildet, dessen elektrische Leitfähigkeit vorzugsweise weniger als 10^-8 S·cm^-1 ist. Insbesondere ist es denkbar, dass das jeweilige Verbindungsleitungselement 13a-c einen Grundkörper aufweist, welcher beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material oder aber aus einem elektrisch nicht leifähigen Material gebildet ist, so dass der Grundkörper ein elektrischer Leiter oder aber ein Nichtleiter sein kann. Dabei ist es denkbar, dass der jeweilige Grundkörper mit einer Beschichtung versehen ist, welche insbesondere dann, wenn der Grundkörper ein Nichtleiter ist, ebenfalls ein Nichtleiter ist oder einen Nichtleiter bildet oder aber elektrisch leitfähig ist. Ferner kann die Beschichtung dann, wenn der Grundkörper ein elektrischer Leiter ist, elektrisch nicht leitend sein und somit ein Nichtleiter sein oder einen Nichtleiter bilden oder aber die Beschichtung kann elektrisch leitfähig sein.
Aus 1 bis 3 ist erkennbar, dass der erste Leitungsbereich 14a des ersten Verbindungsleitungselements 13a auf einer ersten Seite S1 des Zellpaares 5 zumindest teilweise in das Zellleitungselement 11 und somit in den Temperierkanal 12 der ersten Speicherzelle 2a des Zellpaares 5 eingesteckt ist, wodurch die Leitungsbereiche 14a-c des Verbindungsleitungselements 13a, mithin der mit 15 bezeichnete Zellleitungskanal des Verbindungsleitungselements 13a fluidisch mit dem Zellleitungselement 11, mithin mit dem Temperierkanal 12 der Speicherzelle 2a verbunden ist. Der zweite Leitungsbereich 14b des ersten Verbindungsleitungselements 13a ist auf der ersten Seite S1 des Zellpaares 5 zumindest teilweise in das Zellleitungselement 11 und somit in den Temperierkanal 12 der zweiten Speicherzelle 2b des Zellpaares 5 eingesteckt, wodurch die Leitungsbereiche 14a-c des ersten Verbindungsleitungselements 13a, mithin der Zellleitungskanal des ersten Verbindungsleitungselements 13a fluidisch mit dem Zellleitungselement 11 und somit mit dem Temperierkanal 12 der zweiten Speicherzelle 2b des Zellpaares 5 verbunden sind. Der erste Leitungsbereich 14a des zweiten Verbindungsleitungselements 13b ist auf einer in Längserstreckungsrichtung der jeweiligen Speicherzelle 2 von der ersten Seite S1 abgewandten, zweiten Seite S1 des Zellpaares 5 zumindest teilweise in das Zellleitungselement 11 und somit in den Temperierkanal 12 der ersten Speicherzelle 2a des Zellpaares 5 eingesteckt, wodurch die Leitungsbereiche 14a-c des zweiten Verbindungsleitungselements 13b, mithin der mit 15 bezeichnete Zellleitungskanal des zweiten Verbindungsleitungselements 13b fluidisch mit dem Zellleitungselement 11 und somit mit dem Temperierkanal 12 der ersten Speicherzelle 2a des Zellpaares 5 verbunden sind. Der erste Leitungsbereich 14a des dritten Verbindungsleitungselements 13c ist auf der zweiten Seite S2 zumindest teilweise in das Zellleitungselement 11 und somit in den Temperierkanal 12 der zweiten Speicherzelle 2b des Zellpaares 5 eingesteckt, wodurch die Leitungsbereiche 14a-c des dritten Verbindungsleitungselements 13c, mithin der mit 15 bezeichnete Zellleitungskanal des dritten Verbindungsleitungselements 13c fluidisch mit dem Zellleitungselement 11 und somit mit dem Temperierkanal 12 der zweiten Speicherzelle 2b des Zellpaares 5 verbunden sind. Bei der ersten Ausführungsform verlaufen der jeweilige, erste Leitungsbereich 14a und der jeweilige, zweite Leitungsbereich 14b des jeweiligen Verbindungsleitungselements 13a-c parallel zueinander. Außerdem ist es bei dem jeweiligen Verbindungsleitungselement 13a-c vorgesehen, dass der jeweilige, dritte Leitungsbereich 14c zwischen den jeweiligen Leitungsbereichen 14a und 14b angeordnet ist, mithin verläuft. Dabei verläuft der jeweilige, dritte Leitungsbereich 14c senkrecht sowohl zu dem jeweiligen, ersten Leitungsbereich 14a als auch zu dem jeweiligen, zweiten Leitungsbereich 14b, so dass bei der ersten Ausführungsform das jeweilige Verbindungsleitungselement 13a-c U-förmig oder C-förmig ausgebildet ist. Mittels der Verbindungsleitungselemente 13a-c kann das Temperiermittel besonders einfach, zeit- und kostengünstig sowie gewichts- und bauraumsparend, insbesondere seriell, durch die Speicherzellen 2 hindurchgeleitet werden, wodurch eine effektive und effiziente Temperierung, das heißt Kühlung und/oder Erwärmung der Speicherzellen 2 darstellbar ist. Insbesondere können die Verbindungsleitungselemente 13a-c insbesondere in Längserstreckungsrichtung der jeweiligen Speicherzelle 2 einfach so weit und somit so lange in das jeweilige Zellleitungselement 11 hineingesteckt werden, bis der jeweilige, dritte Leitungsbereich 14c in zumindest mittelbare, insbesondere direkte Stützanlage mit der jeweiligen Speicherzelle 2 kommt. Dadurch kann eine besonders einfache und somit zeit- und kostengünstig durchführbare Montage realisiert werden.
Eine dritte der Speicherzellen 2 wird auch mit 2c bezeichnet, und eine vierte der Speicherzellen 2 wird auch mit 2d bezeichnet. Die Speicherzellen 2c und 2d können ihrerseits Speicherzellen eines Zellpaares 5 sein, insbesondere derart, dass die Speicherzelle 2c eine Speicherzelle eines zweiten Zellpaares 5 und die Speicherzelle 2d eine Speicherzelle eines dritten Zellpaares 5 ist. Dabei sind die Verbindungsleitungselemente 13a-c separat von den Speicherzellen 2 ausgebildet. Besonders gut aus 3 ist erkennbar, dass der zweite Leitungsbereich 14b des zweiten Verbindungsleitungselements 13b auf der zweiten Seite S2 zumindest teilweise in das Zellleitungselement 11 und somit in den Temperierkanal 12 der dritten Speicherzelle 2c eingesteckt ist, wodurch die Leitungsbereiche 14a-c und somit der Zellleitungskanal 15 des zweiten Verbindungsleitungselements 13b fluidisch mit dem Zellleitungselement 11 und somit dem Temperierkanal 12 der dritten Speicherzelle 2c verbunden sind. Der zweite Leitungsbereich 14b des dritten Verbindungsleitungselements 13c ist auf der zweiten Seite S2 des Zellpaares 5 zumindest teilweise in das Zellleitungselement 11 und somit in den Temperierkanal 12 der vierten Speicherzelle 2d eingesteckt, wodurch die Leitungsbereiche 14a-c und somit der Zellleitungskanal 15 des dritten Verbindungsleitungselements 13c fluidisch mit dem Zellleitungselement 11 und somit dem Temperierkanal 12 der vierten Speicherzelle 2d verbunden sind. Dadurch kann das Temperiermittel besonders vorteilhaft und auf einfache Weise und dabei insbesondere seriell durch die Speicherzellen 2 hindurchgeleitet werden.
Des Weiteren ist aus 3 erkennbar, dass der jeweilige, in das jeweilige Zellleitungselement 11 eingesteckte Leitungsbereich 14a-c mittels wenigstens oder genau eines jeweiligen Dichtungselements 16 gegen das jeweilige Zellleitungselement 11 abgedichtet ist. Das jeweilige Dichtungselement 16 ist separat von den Speicherzellen 2 und separat von den Verbindungsleitungselementen 13a-c ausgebildet. Beispielsweise ist das jeweilige Dichtungselement 16 aus Gummi gebildet. Bei der ersten Ausführungsform ist das jeweilige Dichtungselement 16, welches auch einfach als Dichtung bezeichnet wird, als ein Dichtring, insbesondere als ein O-Ring ausgebildet. Beispielsweise ist das jeweilige Dichtungselement 16 in einer jeweiligen, korrespondierenden Ausnehmung des jeweiligen Zellleitungselements 11 angeordnet. Die jeweilige Ausnehmung ist beispielsweise als eine Nut, insbesondere als eine Ringnut, ausgebildet. Das jeweilige Dichtungselement 16 liegt an dem jeweilige Leitungsbereich 14a-c und an dem jeweiligen Zellleitungselement 11, insbesondere direkt, an. Dadurch können unerwünschte Leckagen des Temperiermittels vermieden werden.
Der Energiespeicher 1 weist außerdem eine separat von den Speicherzellen 2 und separat von den Verbindungsleitungselementen 13a-c ausgebildete Halteeinrichtung 17 auf, welche auch als Halter oder Zellhalter bezeichnet wird. Die Halteeinrichtung 17 weist zwei separat voneinander ausgebildete Halteelemente 18 und 19 auf. Das jeweilige Halteelement 18, 19 ist beispielsweise einstückig und/oder aus einem Kunststoff gebildet. Aus 3 ist erkennbar, dass das erste Halteelement 18 auf der ersten Seite S1 des Zellpaares 5 angeordnet und in Richtung der zweiten Seite S2 zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem ersten Verbindungsleitungselement 13a abgestützt ist. Außerdem ist das erste Halteelement 18 zu der Seite S2 hin gegen das erste Verbindungsleitungselement 13a gespannt, wodurch die Leitungsbereiche 14a und 14c des Verbindungsleitungselements 13a in den Zellleitungselementen 11 der Speicherzellen 2a und 2b gehalten ist. Das Halteelement 19 ist auf der zweiten Seite S2 angeordnet und zu der Seite S1 hin zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an den Verbindungsleitungselementen 13b und 13c abgestützt. Außerdem ist das Halteelement 19 zu der Seite S1 hin gegen das Verbindungsleitungselemente 13b und 13c gespannt, wodurch die Leitungsbereiche 14a und 14b der Verbindungsleitungselemente 13b und 13c in den Zellleitungselementen 11 gehalten sind. Obwohl somit die Verbindungsleitungselemente 13a-c im Hinblick auf die Verbindungsleitungselemente 13a-c und die Speicherzellen 2 jeweils für sich alleine betrachtet ohne Fixierelemente und somit lose in die Zellleitungselemente 11 eingesteckt sind, kann ein unerwünschtes Herausrutschen der Verbindungsleitungselemente 13a-c aus den Zellleitungselementen 11 vermieden werden, da die Verbindungsleitungselemente 13a-c mittels der Halteelemente 18 und 19 in den Zellleitungselementen 11 gehalten, das heißt gesichert werden. Hierfür sind beispielsweise die Halteelemente 18 und 19 direkt miteinander verbunden, insbesondere direkt formschlüssig miteinander verbunden und dabei insbesondere direkt miteinander verrastet. Hierzu weisen die Halteelemente 18 und 19, wie besonders gut aus 1 erkennbar ist, wenigstens eine oder mehrere Säulen 20 auf, welche neben den Speicherzellen 2 angeordnet sind und sich jeweils von der Seite S1 auf die Seite S2 und umgekehrt erstrecken. Dabei sind die Säulen 20 der Halteelemente 18 und 19 direkt miteinander verbunden, insbesondere direkt formschlüssig miteinander verbunden und somit direkt miteinander verrastet.
Es ist erkennbar, dass die Leitungsbereiche 14a und 14b der Verbindungsleitungselemente 13a-c wie Vaterstücke sind oder zu betrachten sind, die in die als Mutterstücke fungierenden Zellleitungselemente 11 eingesteckt sind. Weder an dem Vaterstück noch an den Mutterstücken sind Fixierelemente oder dergleichen von Nöten, um die Leitungsbereiche 14a und 14b in den Zellleitungselementen 11 zu halten, da die Leitungsbereiche 14a und 14b in den Zellleitungselementen 11 mittels der Halteelemente 18 und 19 gehalten werden. Bei dem Energiespeicher 1 kann eine effektive und effiziente Temperierung, insbesondere Kühlung erreicht werden, ohne eine Immersionskühlung mit deren Nachteilen realisieren zu müssen.
4 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Perspektivansicht eine zweite Ausführungsform des Energiespeichers 1.
Wie in 3 durch Pfeile 21 und 22 dargestellt ist, kann beispielsweise den Temperierkanälen 12 und den Leitungselementkanälen 15 das Temperiermittel auf folgende Weise zugeführt werden: Bezogen auf alle Zellpaare 5 und bezogen auf alle Verbindungsleitungselemente 13a-c des Energiespeichers sind beispielsweise wenigstens zwei der Leitungsbereiche 14a-c der Verbindungsleitungselemente 13a-c nicht in korrespondierende Zellleitungselemente 11 eingesteckt, wobei es sich vorliegend bei diesen wenigstens oder genau zwei Leitungsbereichen um zweite Leitungsbereiche 14b handelt. Diese nicht in Zellleitungselemente 11 eingesteckten Leitungsbereiche 14b werden auch als freie Leitungsbereiche bezeichnet. Ein erster der freien Leitungsbereiche ist beispielsweise fluidisch mit einer insbesondere separat von den Verbindungsleitungselementen 13a-c ausgebildeten, ersten Leitung verbunden, die von dem Temperiermittel durchströmbar ist. Über die erste Leitung kann beispielsweise das Temperiermittel in den ersten freien Leitungsbereich eingeleitet oder aus dem ersten freien Leitungsbereich abgeführt werden. Der zweite freie Leitungsbereich ist beispielsweise fluidisch mit einer insbesondere separat von dem Verbindungsleitungselement 13a-c ausgebildeten, zweiten Leitung verbunden, welche von dem Temperiermittel durchströmbar ist. Über die zweite Leitung kann beispielsweise das Temperiermittel aus dem zweiten freien Leitungsbereich abgeführt werden, oder über die zweite Leitung kann das die zweite Leitung durchströmende Temperiermittel in den zweiten freien Leitungsbereich und somit über diese in die Temperierkanäle 12 und in die Verbindungsleitungskanäle 15 eingeleitet werden. Dadurch ist eine vorteilhafte Zufuhr des Temperiermittels in die Temperierkanäle 12 und in die Verbindungsleitungskanäle 15 darstellbar, und es kann eine vorteilhafte Abfuhr des Temperiermittels aus den Temperierkanälen 12 und aus den Verbindungsleitungskanälen 15 realisiert werden.
Bezugszeichenliste

1: elektrischer Energiespeicher
2: Speicherzellen
2a: Speicherzelle
2b: Speicherzelle
3: Zellgehäuse
4: Doppelpfeil
5: Zellpaar
6: Aufnahmeraum
7: innenumfangsseitige Mantelfläche
8: Elektroden
9: Gehäuseteil
10: Gehäuseteil
11: Zellleitungselement
12: Temperierkanal
13a-c: Verbindungsleitungselement
14a-c: Leitungsbereich
15: Verbindungsleitungskanal
16: Dichtungselement
17: Halteeinrichtung
18: Halteelement
19: Halteelement
20: Säulen
21: Pfeile
22: Pfeile
23: Gehäuseteil
S1: erste Seite
S2: zweite Seite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008009041 A1 [0002]
DE 102016009910 A1 [0002]
WO 2019043413 A1 [0002]

Claims

Elektrischer Energiespeicher (1) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Zellpaar (5), welches genau zwei zum Speichern von elektrischer Energie ausgebildeten Speicherzellen (2a, b) aufweist, die jeweils ein Zellgehäuse (3) mit einem Aufnahmeraum (6), in dem Aufnahmeraum (6) angeordnete Elektroden (8) und ein den Aufnahmeraum (6) durchsetzendes Zellleitungselement (11) aufweisen, welches einen den jeweiligen Aufnahmeraum (6) der jeweiligen Speicherzelle (2a, b) durchdringenden und von einem Temperiermittel zum Temperieren der jeweiligen Speicherzelle (2a, b) durchströmbaren Temperierkanal (12) aufweist, wobei dem Zellpaar (5) drei separat voneinander und separat von den Speicherzellen (2a, b) ausgebildete Verbindungsleitungselemente (13a-c) zugeordnet sind, welche jeweils drei paarweise schräg oder senkrecht zueinander verlaufende und von dem Temperiermittel durchströmbare Leitungsbereiche (14a-c) aufweisen, nämlich einen ersten Leitungsbereich (14a), einen zweiten Leitungsbereich (14b) und einen zwischen dem ersten Leitungsbereich (14a) und dem zweiten Leitungsbereich (14b) verlaufenden, dritten Leitungsbereich (14c), wobei: - der erste Leitungsbereich (14a) eines ersten der Verbindungsleitungselemente (13a-c) auf einer ersten Seite (S1) des Zellpaares (5) zumindest teilweise in das Zellleitungselement (11) einer ersten der Speicherzellen (2a, b) des Zellpaares (5) eingesteckt ist, wodurch die Leitungsbereiche (14a-c) des ersten Verbindungsleitungselements (13a) fluidisch mit dem Zellleitungselement (11) der ersten Speicherzelle (2a) verbunden sind; - der zweite Leitungsbereich (14b) des ersten Verbindungsleitungselements (13a) auf der ersten Seite (S1) des Zellpaares (5) zumindest teilweise in das Zellleitungselement (11) der zweiten Speicherzelle (2b) des Zellpaares (5) eingesteckt ist, wodurch die Leitungsbereiche (14a-c) des ersten Verbindungsleitungselements (13a) fluidisch mit dem Zellleitungselement (11) der zweiten Speicherzelle (2b) verbunden sind; - der erste Leitungsbereich (14a) eines zweiten der Verbindungsleitungselemente (13a-c) auf einer von der ersten Seite (S1) abgewandten, zweiten Seite (S2) des Zellpaares (5) zumindest teilweise in das Zellleitungselement (11) der ersten Speicherzelle (2a) des Zellpaares (5) eingesteckt ist, wodurch die Leitungsbereiche (14a-c) des zweiten Verbindungsleitungselements (13b) fluidisch mit dem Zellleitungselement (11) der ersten Speicherzelle (2a) verbunden sind; und - der erste Leitungsbereich (14a) des dritten Verbindungsleitungselements (13c) auf der zweiten Seite (S2) des Zellpaares (5) zumindest teilweise in das Zellleitungselement (11) der zweiten Speicherzelle (2b) des Zellpaares (5) eingesteckt ist, wodurch die Leitungsbereiche (14a-c) des dritten Verbindungsleitungselements (13c) fluidisch mit dem Zellleitungselement (11) der zweiten Speicherzelle (2b) verbunden sind.
Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsbereiche (14a-c) des jeweiligen Verbindungsleitungselements (13a-c) einstückig miteinander ausgebildet sind.
Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige, erste Leitungsbereich (14a) und der jeweilige, zweite Leitungsbereich (14b) des jeweiligen Verbindungsleitungselements (13a-c) parallel zueinander verlaufen.
Elektrischer Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige, dritte Leitungsbereich (14c) des jeweiligen Verbindungsleitungselements (13a-c) senkrecht zum jeweiligen, ersten Leitungsbereich (14a) und senkrecht zum jeweiligen, zweiten Leitungsbereich (14b) des jeweiligen Verbindungsleitungselements (13a-c) verläuft.
Elektrischer Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: - eine zum Speichern von elektrischer Energie ausgebildete, dritte Speicherzelle (2c), die ein drittes Zellgehäuse (3) mit einem dritten Aufnahmeraum (6), in dem dritten Aufnahmeraum (6) angeordnete, dritte Elektroden (8) und ein den dritten Aufnahmeraum (6) durchsetzendes, drittes Zellleitungselement (11) aufweist, welches einen den dritten Aufnahmeraum (6) der dritten Speicherzelle (2c) durchdringenden und von dem Temperiermittel zum Temperieren der dritten Speicherzelle (2c) durchströmbaren, dritten Temperierkanal (12) aufweist; und - eine zum Speichern von elektrischer Energie ausgebildete, vierte Speicherzelle (2d), die ein viertes Zellgehäuse (3) mit einem vierten Aufnahmeraum (6), in dem vierten Aufnahmeraum (6) angeordnete, vierte Elektroden (8) und ein den vierten Aufnahmeraum (6) durchsetzendes, viertes Zellleitungselement (11) aufweist, welches einen den vierten Aufnahmeraum (6) der vierten Speicherzelle (2d) durchdringenden und von dem Temperiermittel zum Temperieren der vierten Speicherzelle (2d) durchströmbaren, vierten Temperierkanal (12) aufweist, wobei die Verbindungsleitungselemente (13a-c) separat von der dritten Speicherzelle (2c) und separat von der vierten Speicherzelle (2d) ausgebildet sind.
Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass: - der zweite Leitungsbereich (14b) des zweiten Verbindungsleitungselements (13b) auf der zweiten Seite (S2) des Zellpaares (5) zumindest teilweise in das dritte Zellleitungselement (11) der dritten Speicherzelle (2c) eingesteckt ist, wodurch die Leitungsbereiche (14a-c) des zweiten Verbindungsleitungselements (13b) fluidisch mit dem dritten Zellleitungselement (11) der dritten Speicherzelle (2c) verbunden sind; und - der zweite Leitungsbereich (14b) des dritten Verbindungsleitungselements (13c) auf der zweiten Seite (S2) des Zellpaares (5) zumindest teilweise in das vierte Zellleitungselement (11) der vierten Speicherzelle (2d) eingesteckt ist, wodurch die Leitungsbereiche (14a-c) des dritten Verbindungsleitungselements (13c) fluidisch mit dem vierten Zellleitungselement (11) der vierten Speicherzelle (2d) verbunden sind.
Elektrischer Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: - ein auf der ersten Seite (S1) des Zellpaares (5) angeordnetes, separat von den Speicherzellen (2a, b) und separat von den Verbindungsleitungselementen (13a-c) ausgebildetes, erstes Halteelement (18), welches in Richtung der zweiten Seite (S2) zumindest mittelbar an dem ersten Verbindungsleitungselement (13a) abgestützt und gegen das erste Verbindungsleitungselement (13) gespannt ist, wodurch der erste Leitungsbereich (14a) des ersten Verbindungsleitungselements (13a) in dem Zellleitungselement (11) der ersten Speicherzelle (2a) und der zweite Leitungsbereich (14b) des ersten Verbindungsleitungselements (13a) in dem Zellleitungselement (11) der zweiten Speicherzelle (2b) gehalten ist; und - ein auf der zweiten Seite (S2) des Zellpaares (5) angeordnetes, separat von den Speicherzellen (2a, b), separat von den Verbindungsleitungselementen (13a-c) und separat von dem ersten Halteelement (18) ausgebildetes, zweites Halteelement (19), welches in Richtung der ersten Seite (S1) zumindest mittelbar an dem zweiten Verbindungsleitungselement (13b) und zumindest mittelbar an dem dritten Verbindungsleitungselement (13c) abgestützt und gegen das zweite Verbindungsleitungselement (13b) und gegen das dritte Verbindungsleitungselement (13c) gespannt ist, wodurch der erste Leitungsbereich (14a) des zweiten Verbindungsleitungselements (13b) in dem Zellleitungselement (11) der ersten Speicherzelle (2a) und der erste Leitungsbereich (14a) des dritten Verbindungsleitungselements (13c) in dem Zellleitungselement (11) der zweiten Speicherzelle (2b) gehalten ist.
Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Halteelement (18, 19) einstückig ausgebildet ist.
Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (18, 19) direkt miteinander verrastet sind.
Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem elektrischen Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.