EP2510567A1 - Electrochemical energy store and assembly of a plurality of such electrochemical energy stores - Google Patents

Electrochemical energy store and assembly of a plurality of such electrochemical energy stores

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Publication number
EP2510567A1
EP2510567A1 EP10787705A EP10787705A EP2510567A1 EP 2510567 A1 EP2510567 A1 EP 2510567A1 EP 10787705 A EP10787705 A EP 10787705A EP 10787705 A EP10787705 A EP 10787705A EP 2510567 A1 EP2510567 A1 EP 2510567A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
energy storage
electrochemical energy
joining
arrangement
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10787705A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Tim Schaefer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Li Tec Battery GmbH
Original Assignee
Li Tec Battery GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Li Tec Battery GmbH filed Critical Li Tec Battery GmbH
Publication of EP2510567A1 publication Critical patent/EP2510567A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/514Methods for interconnecting adjacent batteries or cells
    • H01M50/517Methods for interconnecting adjacent batteries or cells by fixing means, e.g. screws, rivets or bolts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to an electrochemical energy store and to an arrangement of a plurality of such electrochemical energy stores.
  • electrochemical energy storage in particular applications in connection with electrically or hybrid driven vehicles, require a compact and flexible arrangement of a plurality of electrochemical energy storage devices and their flexible electrical interconnection to series and / or parallel circuits, which in each case from the voltages of individual electrochemical energy storage can be provided for the application voltage required.
  • EP 0 575 060 B1 describes a modular battery compartment unit comprising a plurality of battery compartments stacked and interconnected, each compartment comprising a rear portion and opposite lateral portions arranged to overlie one another access is possible at the rear portion opposite open side, at least two of the portions containing at least one battery chamber, a holding device which is attached to the battery compartment and a battery in the battery chamber holds, and attachment means that belong to each of the battery compartments and the attachment of a Battery compartment to another of the battery compartments serve.
  • US 5,140,744 discloses a multi-cell storage battery, wherein the cells may be arranged so that different space and space conditions can be accommodated by means of standardized multi-cell modules.
  • the present invention has for its object to provide an electrochemical energy store, which is particularly suitable for the construction of an arrangement of a plurality of such electrochemical energy storage.
  • This task shall be performed by a product according to one of the independent nissol and solved by a method according to one of the independent method claims.
  • Dependent claims provide advantageous developments of the invention under protection.
  • the invention provides an electrochemical energy store with a housing and at least two electrical terminals, whose housing substantially has the shape of a space-filling polyhedron with at least one housing surface, on, or in which these electrical connections are arranged so that when joining and / or Aufmphegen a plurality of such electrochemical energy storage, an electrical interconnection of these energy storage to an electrical series and or parallel connection of such energy storage or by the production of an electrically conductive connection each opposite terminals of adjacent energy storage can be effected.
  • An electrochemical energy store should be understood to mean any type of energy storage device that can be removed from electrical energy, wherein an electrochemical reaction takes place in the interior of the energy storage device.
  • the term includes in particular galvanic cells of all kinds, in particular primary cells, secondary cells and interconnections of such cells to batteries from such cells.
  • Such electrochemical energy stores usually have negative and positive electrodes, which are separated by a so-called separator. Between the electrodes there is an ion transport through an electrolyte.
  • the electrodes, each having a polarity are conductively connected to electrical dischargers, which are led through the walls of the housing to the outside and connected to the electrical terminals of the energy store.
  • a (three-dimensional) polyhedron (also known as polyhedron, polyhedron, or plane) is a part of three-dimensional space that is bounded exclusively by straight surfaces (planes), such as a cube or an octant of a (three-dimensional) coordinate system.
  • planes straight surfaces
  • Examples of everyday polyhedrons are cabinets, pyramids, houses, crystals or dice (in their usual construction).
  • No polyhedra are balls, cones, bottles, pieces of cake, because they have curved edges.
  • the most important polyhedra in the geometric application are cuboids, prisms, pyramids and spades (parallelepipeds).
  • a space-filling polyhedron is to be understood as meaning a three-dimensional polyhedron which is shaped in such a way that, when a plurality of such polyhedra are joined and / or joined together, a three-dimensional body can be constructed without gaps or spaces between adjacent polyhedra.
  • Examples of space-filling polyhedra are the cuboid, in particular the cube or the so-called parallelepiped.
  • a parallelepiped (synonyms: spat, parallelepiped, parallelotope) means a geometric body that is bounded by six parallelograms that lie in pairs (congruent) in parallel planes.
  • Spar is derived from calcite (calcite, chemical: CaCO 3 ) whose crystals have the shape of a parallel flax.
  • room-filling polyhedra are those polyhedra which are suitable as so-called unit cells for characterizing a crystal lattice.
  • An elementary cell (sometimes called a unit cell) is a unit that becomes a unit through repeated translation in three directions
  • Crystal structure can be constructed. It is defined by six lattice parameters (lattice constants a, b and c as well as the intervening angles ⁇ , ß and ⁇ ) and contains all existing symmetry elements. For a given crystal structure, however, there are not just one, but an infinite number of ways to define an elementary cell.
  • a body having substantially the shape of a space-filling polyhedron is meant a three-dimensional body having the property that by joining and / or joining a plurality of such bodies, a first arrangement of such bodies can be made in which each individual body thereof first arrangement occupies substantially the same position, which would occupy such a space-filling polyhedron whose shape this body substantially or should have, in a second arrangement, by a corresponding joining and / or joining together a plurality of these space-filling polyhedron with no gaps or Spaces would arise.
  • Such a body does not necessarily have to be convex.
  • a body is called convex if, for every 2 points of the body, the connection between these points lies completely within the body.
  • Examples of such bodies are (in their usual construction) substantially cuboid bricks or substantially parallelepipedic clamping blocks with an array of a plurality of dimples on an outer surface (the "top") which are arranged so that these nubs are joined together and / or Aufraphegen the terminal blocks in a cavity in the "top" opposite outer surface engage.
  • Clamping stones or hollow bricks are (in their usual construction) examples of non-convex bodies, which essentially have the shape of a space-filling polyhedron.
  • these terminal blocks only "essentially” in the form of a space-filling polyhedra, which would be given in the case of substantially cuboidal clamping blocks just by the shape characterizing cuboid.
  • a housing which has substantially the shape of a space-filling polyhedron
  • a housing is to be understood, whose outer shape is substantially the shape of a body having substantially the shape of a space-filling polyhedron.
  • Such a joining and / or joining together of a plurality of bodies which essentially have the shape of a space-filling polyhedron, thus results in arrangements of such bodies, in particular of such housings, which correspond to a dense or space-filling pack of polyhedra, whose shape substantially comprises the bodies ,
  • Examples of such arrangements are walls (in their usual construction) or blocks (for example pyramids) made of bricks or clamping blocks.
  • the position of the bricks or clamping blocks in such (first, real) arrangements is determined by the position of each representing polyhedron (for example, a cuboid) in a corresponding (second, imaginary) arrangement of such polyhedra, in which these polyhedra with no gaps or spaces between their surfaces, but otherwise can be arranged in any way.
  • the housing has at least one first molded element which is designed such that a contraindicated joining and / or joining of a plurality of such electrochemical energy storage is not possible or leads to a non-space filling arrangement.
  • first form elements are symmetry-breaking shaped elements which cause a rotational symmetry of a housing without such first form elements, for example, to be broken, ie eliminated.
  • Such first form elements are preferably in the form of nubs or notches mounted on or on a housing surface.
  • these form elements can also be realized by the shape and / or arrangement of the terminals, if, for example, these terminals themselves have the shape of such nubs or notches, or if, for example, the arrangement of the terminals leads to the required symmetry breaking.
  • the polyhedron whose shape substantially comprises the housing itself is not rotationally symmetric, for example, symmetrical with rotations about 90 degrees about one of its axes, then these first shape elements can also be realized by choosing an asymmetrical polyhedron as the basic shape for the housing become.
  • the housing substantially in the form of a single-ended polyhedron the only in a single way, namely in a single spatial orientation relative to other adjacent polyhedra with a Plurality of such polyhedra can be assembled into a space-filling, so gapless and space-free structure.
  • the housing has at least one second mold element which is designed such that at least one fastening means can be pushed through the housing, which contributes to the mechanical stabilization of a space-filling arrangement of a plurality of electrochemical energy stores.
  • Such second form elements are preferably realized by recesses, holes or similar deviations of the housing form of the shape of an ideal polyhedron. By such recesses or holes, for example, tie rods or bolts or similar fastening means can be performed.
  • the housing has a clamping device for producing an electrically conductive connection of respectively opposing terminals of adjacent energy stores.
  • Such clamping devices preferably comprise elastic components, such as springs, which press the components used for the electrically conductive connection of the terminals against each other with a certain force, so that these components are protected against unintentional disconnection of their connection to a certain extent.
  • These elastic components are preferably stored in designated cavities of the housing and provided with clamping devices, for example with clamping levers, such that these elastic components when joining and / or joining adjacent housing by the fitter can be easily tensioned by operating the clamping devices. When the clamping devices are released, the electrically conductive clamping connection between the opposite terminals of adjacent energy stores is thus produced.
  • at least one cooling device is integrated into the housing.
  • the housing or a part of its walls is preferably made of a thermally conductive material which is preferably used to increase the heat transfer to the environment with channels for the
  • Flow of a liquid or gaseous coolant is equipped.
  • These channels are preferably arranged such that, when joining a plurality of such housings and / or joining them together, the openings of the channels of adjacent housings terminate as close together as possible, which in turn can preferably be achieved by means of elastic seals attached to these openings.
  • a network of such cooling channels is created, which preferably extends over the entire arrangement and enables effective cooling of all the energy storage devices of the arrangement.
  • recesses in preferably thermally conductive housing walls can preferably also be designed so that a network of flow ducts for a preferably gaseous coolant, for example air, forms when joining a plurality of such housings and / or.
  • At least one cooling device is attached to at least one housing surface.
  • the housing or a part of its walls is preferably made of a thermally conductive material.
  • this housing wall is preferably shaped so that it can be brought into a good réelleleitcard with a cooling device that can be attached to the outside of this wall.
  • the resulting structure of the original housing and the cooling device attached thereto can then be considered as a housing in the sense of the description of previous and other embodiments and according to the structure of an arrangement tion by joining and / or when joining a plurality of such housing can be used.
  • Figure 1 is a schematic representation of a first embodiment of an electrochemical energy storage device according to the invention with electrical connections on two housing surfaces.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a second exemplary embodiment of an electrochemical energy store according to the invention with electrical connections on three housing surfaces;
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of an exemplary arrangement of electrochemical energy stores according to the invention
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a further exemplary arrangement of electrochemical energy stores according to the invention.
  • 5 shows a schematic representation of a further exemplary arrangement of electrochemical energy stores according to the invention
  • 6 shows a schematic illustration of a third exemplary embodiment of an electrochemical energy store according to the invention with electrical connections on three housing surfaces and bores for fastening means
  • 7 shows a schematic illustration of a fourth exemplary embodiment of an electrochemical energy store according to the invention with electrical connections to three housing surfaces and a cooling device
  • Fig. 8 is a schematic representation of a fifth embodiment of an electrochemical energy storage device according to the invention with electrical connections to three housing surfaces, holes for fastening means and a cooling device.
  • the electrochemical energy store shown in FIG. 1 with a housing and two groups 102, 103 of knob-shaped electrical connections mounted on two housing surfaces essentially has the shape of a cube or a cuboid, thus essentially the shape of a space-filling polyhedron.
  • the deviations of the housing shape from the shape of an ideal space-filling polyhedron namely a cube or cuboid caused by the knob-shaped electrical connections.
  • other forms of housing are also conceivable in which these deviations of the housing shape from the shape of an ideal space-filling polyhedron are also due to further or other form elements, such as recesses or mounting structures.
  • these electrical connections are arranged such that, when a plurality of such electrochemical energy accumulators are joined and / or joined together, an electrical interconnection of these energy accumulators takes place in an electrical series and / or parallel connection as energy storage or by establishing an electrically conductive connection in each case opposite terminals adjacent energy storage can be effected.
  • Energy storage are included as soon as a plurality of such energy storage is joined together or stacked with the correct orientation.
  • FIG. 3 shows a possible arrangement of a plurality of such energy storages.
  • the connections of an energy accumulator 31 1 333 protrude respectively into the corresponding indentations, not shown in the figure, of the laterally or vertically adjacent energy accumulator and can thereby be in electrical contact occur in these wells applied connection elements of the respective adjacent energy storage.
  • a suitable electrical wiring of the connection elements of an energy storage device it is now possible, depending on the requirements of a technical application, to realize a required series and / or parallel connection of the energy storage device in the arrangement.
  • a pure series connection of energy stores results in an addition of the electrical voltage generated by these energy stores, while a pure parallel circuit leaves the voltage unchanged but correspondingly multiplies the electrical capacity.
  • the energy stores according to the invention are therefore preferably made available in different wiring variants, in which a joining or joining of such energy stores with the contacting of directly opposing connection elements, each with a series connection or a parallel connection, is directly effected. adjacent accumulated or superimposed energy storage is connected.
  • the electrical contacting when joining or when joining directly opposing connections can preferably be effected automatically, for example by simple telescoping, or with the aid of connecting elements.
  • connecting elements are preferably small conductor pieces, for example in the form of metallic terminals, tubes or electrically conductive, preferably a metal powder-containing silicone gaskets into consideration, which can be placed between the directly opposite terminals.
  • electrically conductive, preferably a metal powder-containing silicone gaskets are also associated with the advantage that they cause an elastic storage of the energy storage.
  • the electrochemical energy store shown in FIG. 2 has a housing which has at least one first mold element (205) designed in such a way that a plurality of such electrochemical energy stores can not be joined together and / or added to one another or result in a non-space-filling arrangement.
  • its housing has three non-coplanar housing surfaces with preferably knob-shaped terminals 202, 203, 204, which correspond to matching ports on the not visible in this figure, hidden housing surfaces.
  • the arrangements shown in Figures 4 and 5 of a plurality of such electrochemical energy storage devices can be constructed. All of these arrangements are space-filling in the sense that there are no gaps or gaps between the adjacent (imaginary) polyhedrons representing the housings, although between the real adjacent housings due to deviations from the ideal polyhedron shape, for example due to recesses in The housing surfaces or housing edges very well gaps and gaps may be present. These arrangements are not necessarily convex, as the example shown in FIG. 5 shows, because not every point on any connecting straight line of two points of these arrangements must necessarily be in the arrangement.
  • the first mold element (205) shown in FIG. 2 is, for example, a nub on one of the housing surfaces and a mating recess in an opposite, not shown, concealed housing surface, which are arranged such that they possibly break the otherwise existing symmetry properties of the housing. For example, an invariance of the housing under rotations about an axis by 90 degrees, for example.
  • FIGS. 6 and 8 in which the housing has at least one second mold element (605, 805) that is designed such that at least one a fastener can be pushed through the housing, which contributes to the mechanical stabilization of a space-filling arrangement of a plurality of electrochemical energy stores.
  • Such second form elements may be designed as bores through the housing, for example through peripheral parts of the housing, such as through the walls of the housing. Instead of drilling differently shaped recesses or hollow screws are conceivable. By such holes or recesses rods, bolts, tie rods or similar fasteners can be pushed through the housing and through the housing adjacent energy storage or screwed into it.
  • the housing has a clamping device for producing an electrically conductive connection of respectively opposing terminals of adjacent energy storage devices.
  • clamping devices preferably comprise elastic components, such as springs, which press the components used for the electrically conductive connection of the terminals against each other with a certain force, so that these components are protected against unintentional disconnection of their connection to a certain extent.
  • These elastic components are preferably mounted in designated cavities of the housing and provided with clamping devices, such as with clamping levers, such that these elastic components when joining and / or juxtaposing adjacent housing by the fitter can be easily tensioned by operating the clamping devices. When releasing the clamping devices thus the electrically conductive clamping connection between the opposite terminals of adjacent energy storage is made.
  • the housing or a part of its walls is preferably made of a thermally conductive material, which is preferably equipped with channels for the passage of a liquid or gaseous coolant to increase the heat transfer to the environment.
  • These channels are preferably arranged so that when joining and / or when joining a plurality of such housing, the openings of the channels of adjacent housing close together as closely as possible, which in turn can be preferably realized by means of these openings mounted elastic seals.
  • a network of such cooling channels is formed, which preferably extends over the entire arrangement and enables effective cooling of all the energy accumulators of the arrangement.
  • recesses in preferably thermally conductive housing walls can preferably also be designed such that when joining and / or joining a plurality of such housings, a network of flow channels for a preferably gaseous coolant, for example air, is formed.
  • the housing or a part of its walls is preferably made of a thermally conductive material.
  • this housing wall is preferably shaped so that it can be brought into a good réelleleitcard with a cooling device that can be attached to the outside of this wall.
  • the resulting structure of the original housing and the cooling device attached thereto can then be considered as a housing in the sense of the description of previous and other embodiments and used to construct an assembly by joining and / or joining a plurality of such housing.
  • the modules (batteries, cells) of an arrangement according to the invention can, for example, be stacked alternately with heat conducting plates.
  • the contacting of the modules is preferably carried out with the aid of contacting sleeves, which can preferably be guided through corresponding cutouts in the heat-conducting plates.
  • FIGS. 3, 4 and 5 show only a few exemplary possibilities for constructing an arrangement of a plurality of electrochemical devices according to the invention.
  • energy storage for example, according to one of the embodiments described above.
  • the construction of arrangements is possible, which adapt flexibly and space-saving the space conditions of a given application, for example, in the space-saving accommodation of traction batteries in design-related cavities of electric vehicles.
  • By an appropriate rows and stacking energy storage according to the invention so complex spaces of different application environments can be effectively used.
  • the invention enables a large variability in the grouping of the individual memory modules or the cells within a housing, for example a series and / or parallel connection in groups, whereby broad voltage ranges can be covered.
  • a method for producing an arrangement of a plurality of electrochemical energy stores according to the invention, for example according to one of the embodiments described above, in which, when joining and / or stacking one another Are a plurality of electrochemical energy storage, an electrical interconnection of this energy storage to an electrical series and or parallel connection of such energy storage or by the production of an electrically conductive connection each opposite terminals of adjacent energy storage is effected.
  • these energy stores are assembled so that the required depending on the requirements of a given application electrical series and or parallel circuits of such energy storage or by the establishment of an electrically conductive connection each opposite terminals of adjacent energy storage is effected.
  • the already mentioned clamp connections can be used advantageously.

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Abstract

The invention relates to an electrochemical energy store (101, 201, 601, 701, 801) comprising a housing and electrical connections (102, 103, 202, 203, 204, 602, 603, 604, 702, 703, 704, 802, 803, 804) having a housing in the shape of a space-filling polyhedron, has a housing surface on, at or in which said electrical connections are arranged such that, when joining a plurality of said electrochemical energy stores next to and/or on top of each other, an electrical interconnection of said energy stores to form an electric series and/or parallel connection of such energy stores is created or can be brought about by establishing an electrically conductive connection of two opposing connections of neighboring energy stores each.

Description

Elektrochemischer Energiespeicher und Anordnung einer  Electrochemical energy storage and arrangement of a
solcher elektrochemischen Energiespeicher  such electrochemical energy storage
B e s c h r e i b u n g  Description
Die Erfindung betrifft einen elektrochemischen Energiespeicher und eine Anordnung einer Mehrzahl solcher elektrochemischen Energiespeicher. The invention relates to an electrochemical energy store and to an arrangement of a plurality of such electrochemical energy stores.
Zahlreiche Anwendungen elektrochemischen Energiespeicher, insbesondere Anwendungen im Zusammenhang mit elektrisch oder hybrid angetriebenen Fahrzeugen, erfordern eine kompakte und gleichzeitig flexible Anordnung einer Mehrzahl von elektrochemischen Energiespeichern und deren flexible elektrische Zusammenschaltung zu Reihen- und/oder Parallelschaltungen, wodurch aus den Spannungen einzelner elektrochemischer Energiespeicher die jeweils für die Anwendung benötigte Spannung bereitgestellt werden kann. Numerous applications electrochemical energy storage, in particular applications in connection with electrically or hybrid driven vehicles, require a compact and flexible arrangement of a plurality of electrochemical energy storage devices and their flexible electrical interconnection to series and / or parallel circuits, which in each case from the voltages of individual electrochemical energy storage can be provided for the application voltage required.
Die räumliche Anordnung der einzelnen Energiespeicher in der Anordnung wird dabei häufig durch die konstruktiven Umstände, insbesondere die Verfügbarkeit von Bauraum in der jeweiligen Anwendung beeinflusst. Wünschenswert sind daher elektrochemische Energiespeicher, die räumlich flexibel so angeordnet werden können, wie es die jeweilige Anwendungssituation zulässt und dabei gleichzeitig auf möglichst einfache Weise zu einer Reihen- und/oder Parallelschaltungen zusammengeschaltet werden können, welche die von der jeweiligen Anwendung benötigte Spannung bereitstellt. Zum Stand der Technik gehören unterschiedliche Beschreibungen von Anordnungen einer Mehrzahl von elektrochemischen Energiespeichern mit unterschiedlichen Eigenschaften, Vorteilen und Beschränkungen. So offenbart bereits die DE 569865 von 1932 einen Batteriebehälter für den Betrieb in Räumen mit explosiven Stoffen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass derselbe durch eine oder mehre Zwischenwände in Schotten aufgeteilt wird, die gegeneinander schlagwettersicher abgeschlossen sind. Die EP 0 362 083 A1 beschreibt einen Batterieschrank, in dem mehrere Batterien nebeneinander in Zeilen und zeilenweise übereinander angeordnet sind. The spatial arrangement of the individual energy storage in the arrangement is often influenced by the structural circumstances, in particular the availability of space in the particular application. It is therefore desirable to have electrochemical energy stores that can be flexibly arranged in space, as the particular application situation permits, and at the same time can be connected together as simply as possible to form a series and / or parallel circuit which provides the voltage required by the respective application. The prior art includes various descriptions of arrangements of a plurality of electrochemical energy storage devices having different characteristics, advantages, and limitations. Thus, already DE 569865 of 1932 discloses a battery container for use in rooms with explosive substances, which is characterized in that the same is divided by one or more intermediate walls in bulkheads, which are completed against each other shock-proof. EP 0 362 083 A1 describes a battery cabinet in which a plurality of batteries are arranged next to one another in rows and line by line.
Die EP 0 575 060 B1 beschreibt eine modulare Batteriefacheinheit, die eine Vielzahl von Batteriefächern umfasst, die übereinander gestapelt und miteinan- der verbunden sind, wobei jedes Batteriefach einen hinteren Abschnitt und einander gegenüberliegende seitliche Abschnitte umfasst, die so angeordnet sind, dass über eine dem hinteren Abschnitt gegenüberliegende offene Seite ein Zugang möglich ist, wobei wenigstens zwei der Abschnitte wenigstens eine Batteriekammer enthalten, eine Halteeinrichtung, die an dem Batteriefach angebracht ist und eine Batterie in der Batteriekammer hält, sowie Anbringungseinrichtungen, die zu jedem der Batteriefächer gehören und der Anbringung eines Batteriefachs an einem anderen der Batteriefächer dienen. EP 0 575 060 B1 describes a modular battery compartment unit comprising a plurality of battery compartments stacked and interconnected, each compartment comprising a rear portion and opposite lateral portions arranged to overlie one another access is possible at the rear portion opposite open side, at least two of the portions containing at least one battery chamber, a holding device which is attached to the battery compartment and a battery in the battery chamber holds, and attachment means that belong to each of the battery compartments and the attachment of a Battery compartment to another of the battery compartments serve.
Die US 5,140,744 offenbart eine mehrere Zellen umfassende Speicherbatterie, wobei die Zellen so angeordnet werden können, dass verschiedene Raum- und Platzbedingungen mit Hilfe von standardisierten Multizell-Modulen berücksichtigt werden können. US 5,140,744 discloses a multi-cell storage battery, wherein the cells may be arranged so that different space and space conditions can be accommodated by means of standardized multi-cell modules.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrochemi- sehen Energiespeicher anzugeben, der sich besonders zum Aufbau einer Anordnung einer Mehrzahl solcher elektrochemischen Energiespeicher eignet. Diese Aufgabe wird durch ein Erzeugnis nach einem der unabhängigen Erzeug- nisansprüche und durch ein Verfahren nach einem der unabhängigen Verfahrensansprüche gelöst. Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung unter Schutz. Die Erfindung sieht einen elektrochemischer Energiespeicher mit einem Gehäuse und wenigstens zwei elektrischen Anschlüssen vor, dessen Gehäuse im Wesentlichen die Form eines raumfüllenden Polyeders mit wenigstens einer Gehäusefläche aufweist, auf, an oder in welcher diese elektrischen Anschlüsse so angeordnet sind, dass beim Aneinanderfügen und/oder Aufeinanderfügen einer Mehrzahl solcher elektrochemischen Energiespeicher eine elektrische Zusammenschaltung dieser Energiespeicher zu einer elektrischen Reihen- und oder Parallelschaltung solcher Energiespeicher erfolgt oder durch das Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung sich jeweils gegenüberliegender Anschlüsse benachbarter Energiespeicher bewirkt werden kann. The present invention has for its object to provide an electrochemical energy store, which is particularly suitable for the construction of an arrangement of a plurality of such electrochemical energy storage. This task shall be performed by a product according to one of the independent nisansprüche and solved by a method according to one of the independent method claims. Dependent claims provide advantageous developments of the invention under protection. The invention provides an electrochemical energy store with a housing and at least two electrical terminals, whose housing substantially has the shape of a space-filling polyhedron with at least one housing surface, on, or in which these electrical connections are arranged so that when joining and / or Aufeinanderfügen a plurality of such electrochemical energy storage, an electrical interconnection of these energy storage to an electrical series and or parallel connection of such energy storage or by the production of an electrically conductive connection each opposite terminals of adjacent energy storage can be effected.
Im Zusammenhang mit der Beschreibung der vorliegenden Erfindung werden Begriffe verwendet, die nachstehend erläutert werden: In the context of the description of the present invention terms are used, which are explained below:
Unter einem elektrochemischen Energiespeicher soll jede Art von Energiespei- eher verstanden werden, dem elektrische Energie entnommen werden kann, wobei eine elektrochemische Reaktion im Innern des Energiespeichers abläuft. Der Begriff umfasst insbesondere galvanische Zellen aller Art, insbesondere Primärzellen, Sekundärzellen und Zusammenschaltungen solcher Zellen zu Batterien aus solchen Zellen. Solche elektrochemischen Energiespeicher weisen üblicherweise negative und positive Elektroden auf, die durch einen sogenannten Separator getrennt sind. Zwischen den Elektroden findet ein lonentransport durch einen Elektrolyten statt. Die Elektroden jeweils einer Polarität werden mit elektrischen Abieitern leitend verbunden, die durch die Wandungen des Gehäuses nach außen geführt und mit den elektrischen Anschlüssen des Energiespei- chers verbunden werden. Ein (dreidimensionales) Polyeder (auch Vielflach, Vielflächner oder Ebenfläch- ner) ist ein Teil des dreidimensionalen Raumes, der ausschließlich von geraden Flächen (Ebenen) begrenzt wird, beispielsweise ein Würfel oder ein Oktant eines (dreidimensionalen) Koordinatensystems. Beispiele für Polyeder aus dem Alltag sind (in ihrer üblichen Bauweise) Schränke, Pyramiden, Häuser, Kristalle oder Spielwürfel. Keine Polyeder sind Kugeln, Kegel, Flaschen, Tortenstücke, da sie krumme Randflächen besitzen. Die wichtigsten Polyeder in der geometrischen Anwendung sind Quader, Prismen, Pyramiden und Spate (Parallelepipede). Unter einem raumfüllenden Polyeder soll ein dreidimensionales Polyeder verstanden werden, das so geformt ist, dass beim Aneinanderfügen und/oder Aneinanderfügen einer Mehrzahl solcher Polyeder ein dreidimensionaler Körper ohne Lücken oder Zwischenräume zwischen benachbarten Polyedern aufgebaut werden kann. Beispiele für raumfüllende Polyeder sind der Quader, insbeson- dere also der Würfel oder die sogenannten Parallelepipede. Unter einem Paral- lelepiped (Synonyme: Spat, Parallelflach, Parallelotop) versteht man einen geometrischen Körper, der von sechs paarweise kongruenten (deckungsgleichen) in parallelen Ebenen liegenden Parallelogrammen begrenzt wird. Die Bezeichnung Spar rührt vom Kalkspat (Calcit, chemisch: CaCO3) her, dessen Kristalle die Form eines Parallelflachs aufweisen. An electrochemical energy store should be understood to mean any type of energy storage device that can be removed from electrical energy, wherein an electrochemical reaction takes place in the interior of the energy storage device. The term includes in particular galvanic cells of all kinds, in particular primary cells, secondary cells and interconnections of such cells to batteries from such cells. Such electrochemical energy stores usually have negative and positive electrodes, which are separated by a so-called separator. Between the electrodes there is an ion transport through an electrolyte. The electrodes, each having a polarity, are conductively connected to electrical dischargers, which are led through the walls of the housing to the outside and connected to the electrical terminals of the energy store. A (three-dimensional) polyhedron (also known as polyhedron, polyhedron, or plane) is a part of three-dimensional space that is bounded exclusively by straight surfaces (planes), such as a cube or an octant of a (three-dimensional) coordinate system. Examples of everyday polyhedrons are cabinets, pyramids, houses, crystals or dice (in their usual construction). No polyhedra are balls, cones, bottles, pieces of cake, because they have curved edges. The most important polyhedra in the geometric application are cuboids, prisms, pyramids and spades (parallelepipeds). A space-filling polyhedron is to be understood as meaning a three-dimensional polyhedron which is shaped in such a way that, when a plurality of such polyhedra are joined and / or joined together, a three-dimensional body can be constructed without gaps or spaces between adjacent polyhedra. Examples of space-filling polyhedra are the cuboid, in particular the cube or the so-called parallelepiped. A parallelepiped (synonyms: spat, parallelepiped, parallelotope) means a geometric body that is bounded by six parallelograms that lie in pairs (congruent) in parallel planes. The term Spar is derived from calcite (calcite, chemical: CaCO 3 ) whose crystals have the shape of a parallel flax.
Weitere Beispiele für raumfüllende Polyeder sind diejenigen Polyeder, welche als sogenannte Elementarzellen zur Charakterisierung eines Kristallgitters geeignet sind. Eine Elementarzelle (manchmal auch Einheitszelle genannt) ist eine Einheit, aus der durch wiederholte Translation in drei Richtungen eine Further examples of room-filling polyhedra are those polyhedra which are suitable as so-called unit cells for characterizing a crystal lattice. An elementary cell (sometimes called a unit cell) is a unit that becomes a unit through repeated translation in three directions
Kristallstruktur aufgebaut werden kann. Sie wird durch sechs Gitterparameter (Gitterkonstanten a, b und c sowie die dazwischen liegenden Winkel α, ß und γ) definiert und enthält alle vorhandenen Symmetrieelemente. Für eine gegebene Kristallstruktur gibt es jedoch nicht nur eine, sondern unendlich viele Möglich- keiten, eine Elementarzelle zu definieren. Unter einem Körper, welcher im Wesentlichen die Form eines raumfüllenden Polyeders aufweist ist ein dreidimensionaler Körper zu verstehen mit der Eigenschaft, dass durch ein Aneinanderfügen und/oder Aufeinanderfügen einer Mehrzahl solcher Körper eine erste Anordnung solcher Körper hergestellt werden kann, in der jeder einzelne Körper dieser ersten Anordnung im Wesentlichen die gleiche Position einnimmt, die ein solches raumfüllendes Polyeder, dessen Form dieser Körper im Wesentlichen aufweist oder aufweisen soll, in einer zweiten Anordnung einnehmen würde, die durch ein entsprechendes Aneinanderfügen und/oder Aufeinanderfügen einer Mehrzahl dieser raumfüllenden Polyeder ohne Lücken oder Zwischenräume entstünde. Ein solcher Körper muss nicht notwendig konvex sein. Ein Körper heißt konvex, wenn für je 2 Punkte des Körpers die Verbindungsstrecke zwischen diesen Punkten vollständig im Körper liegt. Crystal structure can be constructed. It is defined by six lattice parameters (lattice constants a, b and c as well as the intervening angles α, ß and γ) and contains all existing symmetry elements. For a given crystal structure, however, there are not just one, but an infinite number of ways to define an elementary cell. By a body having substantially the shape of a space-filling polyhedron is meant a three-dimensional body having the property that by joining and / or joining a plurality of such bodies, a first arrangement of such bodies can be made in which each individual body thereof first arrangement occupies substantially the same position, which would occupy such a space-filling polyhedron whose shape this body substantially or should have, in a second arrangement, by a corresponding joining and / or joining together a plurality of these space-filling polyhedron with no gaps or Spaces would arise. Such a body does not necessarily have to be convex. A body is called convex if, for every 2 points of the body, the connection between these points lies completely within the body.
Beispiele für solche Körper sind (in ihrer üblichen Bauweise) im Wesentlichen quaderförmige Ziegelsteine oder im Wesentlichen quaderförmige Klemmbausteine mit einer Anordnung einer Mehrzahl von Noppen an einer Außenfläche (der„Oberseite"), die so angeordnet sind, dass diese Noppen beim Aneinanderfügen und/oder Aufeinanderfügen der Klemmbausteine in einen Hohlraum in der der„Oberseite" gegenüberliegenden Außenfläche eingreifen. Klemmbau- steine oder hohle Ziegelsteine sind (in ihrer üblichen Bauweise) Beispiele für nicht konvexe Körper, die im Wesentlichen die Form eines raumfüllenden Polyeders aufweisen. Unter anderem wegen dieser Noppen weisen solche Klemmbausteine nur„im Wesentlichen" die Form eines raumfüllenden Polyeders auf, der im Fall der im Wesentlichen quaderförmigen Klemmbausteine eben durch den ihre Form charakterisierenden Quader gegeben wäre. Examples of such bodies are (in their usual construction) substantially cuboid bricks or substantially parallelepipedic clamping blocks with an array of a plurality of dimples on an outer surface (the "top") which are arranged so that these nubs are joined together and / or Aufeinanderfügen the terminal blocks in a cavity in the "top" opposite outer surface engage. Clamping stones or hollow bricks are (in their usual construction) examples of non-convex bodies, which essentially have the shape of a space-filling polyhedron. Among other things, because of these pimples such terminal blocks only "essentially" in the form of a space-filling polyhedra, which would be given in the case of substantially cuboidal clamping blocks just by the shape characterizing cuboid.
Unter einem Gehäuse, welches im Wesentlichen die Form eines raumfüllenden Polyeders aufweist ist ein Gehäuse zu verstehen, dessen äußere Form im Wesentlichen die Form eines Körpers ist, der im Wesentlichen die Form eines raumfüllenden Polyeders aufweist. Unter dem Aneinanderfügen und/oder Aneinanderfügen einer Mehrzahl von Körpern, die im Wesentlichen die Form eines raumfüllenden Polyeders aufweisen, insbesondere einer Mehrzahl von solchen Gehäusen, soll der Aufbau einer ersten Anordnung von solchen Körpern verstanden werden, in der jeder einzelne Körper dieser ersten Anordnung im Wesentlichen die gleiche Position einnimmt, die ein solches raumfüllendes Polyeder, dessen Form dieser Körper im Wesentlichen aufweist oder aufweisen soll, in einer zweiten Anordnung einnehmen würde, die durch ein entsprechendes Aneinanderfügen und/oder Aneinanderfügen einer Mehrzahl dieser raumfüllenden Polyeder ohne Lücken oder Zwischen- räume entstünde. Durch ein derartiges Aneinanderfügen und/oder Aneinanderfügen einer Mehrzahl von Körpern, die im Wesentlichen die Form eines raumfüllenden Polyeders aufweisen, entstehen also Anordnungen solcher Körper, insbesondere solcher Gehäuse, die einer dichten oder raumfüllenden Packung der Polyeder entsprechen, deren Form die Körper im Wesentlichen aufweisen. Under a housing, which has substantially the shape of a space-filling polyhedron, a housing is to be understood, whose outer shape is substantially the shape of a body having substantially the shape of a space-filling polyhedron. By joining and / or joining together a plurality of bodies, which essentially have the shape of a space-filling polyhedron, in particular a plurality of such housings, the construction of a first arrangement of such bodies is to be understood, in which each individual body of this first arrangement in Substantially assumes the same position that such a space-filling polyhedron, the shape of which this body has or should have, would take in a second arrangement, by a corresponding joining and / or joining a plurality of these space-filling polyhedra without gaps or gaps would create. Such a joining and / or joining together of a plurality of bodies, which essentially have the shape of a space-filling polyhedron, thus results in arrangements of such bodies, in particular of such housings, which correspond to a dense or space-filling pack of polyhedra, whose shape substantially comprises the bodies ,
Beispiele für solche Anordnungen sind Wände (in ihrer üblichen Bauweise) oder Blöcke (beispielsweise Pyramiden) aus Ziegelsteinen oder Klemmbausteinen. Die Position der Ziegelsteine oder Klemmbausteine in solchen (ersten, realen) Anordnungen ist durch die Position des sie jeweils repräsentierenden Polyeders (beispielsweise eines Quaders) in einer entsprechenden (zweiten, gedachten) Anordnung solcher Polyeder bedingt, in der diese Polyeder ohne Lücken oder Zwischenräume zwischen ihren Flächen, aber ansonsten in beliebiger Weise angeordnet sein können. Durch ein Aneinanderfügen und/oder Aneinanderfügen - im hier definierten Sinn - einer Mehrzahl von Körpern, die im Wesentlichen die Form eines raumfüllenden Polyeders aufweisen, entsteht also eine reale (erste) Anordnung dieser Körper, die nicht unbedingt frei von Lücken oder Zwischenräumen ist. Frei von Lücken oder Zwischenräumen ist aber die entsprechende gedachte (zweite) An- Ordnung, die durch ein entsprechendes Aneinanderfügen und/oder Aneinanderfügen der raumfüllenden Polyeder entstünde, deren Form die Körper im Wesentlichen aufweisen. Bevorzugt sind insbesondere Ausführungsformen der Erfindung, bei denen das Gehäuse wenigstens ein erstes Formelement aufweist, das derart ausgestaltet ist, dass ein bestimmungswidriges Aneinanderfügen und/oder Aufeinanderfügen einer Mehrzahl solcher elektrochemischen Energiespeicher nicht möglich ist oder zu einer nicht raumfüllenden Anordnung führt. Beispiele für solche ersten Formelemente sind symmetriebrechende Formelemente, die bewirken, dass eine ohne solche ersten Formelemente beispielsweise vorhandene Drehsymmetrie eines Gehäuses gebrochen, also beseitigt wird. Hierdurch wird bei einem versehentlichen Verdrehen eines Gehäuses gegen seine bestimmungsgemäße Ausrichtung beim Aufbau einer Anordnung einer Mehrzahl solcher Gehäuse das Entstehen eines lückenlosen oder von Zwischenräumen freien Aufbaus verhindert. Dies bleibt regelmäßig nicht unbemerkt und kann dazu beitragen, ein bestimmungswidriges Aneinanderfügen und/oder Aufeinanderfügen einer Mehrzahl solcher elektrochemischen Energiespeicher und die daraus möglicherweise entstehenden Beschädigungen oder Gefahren zu vermeiden. Examples of such arrangements are walls (in their usual construction) or blocks (for example pyramids) made of bricks or clamping blocks. The position of the bricks or clamping blocks in such (first, real) arrangements is determined by the position of each representing polyhedron (for example, a cuboid) in a corresponding (second, imaginary) arrangement of such polyhedra, in which these polyhedra with no gaps or spaces between their surfaces, but otherwise can be arranged in any way. By a joining and / or joining together - in the sense defined here - a plurality of bodies, which have substantially the shape of a space-filling polyhedron, thus creating a real (first) arrangement of these bodies, which is not necessarily free of gaps or gaps. But free of gaps or gaps is the corresponding imaginary (second) order, which would result from a corresponding joining and / or joining together of the space-filling polyhedron whose shape the bodies have substantially. Embodiments of the invention are particularly preferred in which the housing has at least one first molded element which is designed such that a contraindicated joining and / or joining of a plurality of such electrochemical energy storage is not possible or leads to a non-space filling arrangement. Examples of such first form elements are symmetry-breaking shaped elements which cause a rotational symmetry of a housing without such first form elements, for example, to be broken, ie eliminated. As a result, in the case of an accidental rotation of a housing against its intended orientation when constructing an arrangement of a plurality of such housing, the emergence of a gapless or free of gaps structure is prevented. This does not go unnoticed on a regular basis and may help to avoid a contra-binding joining and / or joining together of a plurality of such electrochemical energy storage and the possible resulting damage or danger.
Solche ersten Formelemente haben vorzugsweise die Form von Noppen oder Kerben, die auf, an oder in einer Gehäusefläche angebracht sind. Diese Form- elemente können aber auch durch die Form und/oder Anordnung der Anschlüsse verwirklicht werden, sofern beispielsweise diese Anschlüsse selbst die Form solcher Noppen oder Kerben aufweisen, oder sofern beispielsweise die Anordnung der Anschlüsse zu der erforderlichen Symmetriebrechung führt. Ist beispielsweise bei anderen Ausführungsformen das Polyeder, dessen Form das Gehäuse im Wesentlichen aufweist, selbst nicht drehsymmetrisch, beispielsweise symmetrisch unter Drehungen um eine seiner Achsen um 90 Grad, dann können diese ersten Formelemente auch durch die Wahl eines unsymmetrischen Polyeders als Grundform für das Gehäuse verwirklicht werden. In diesen Fällen weist also das Gehäuse im Wesentlichen die Form eines unsymmetrischen Polyeders auf, der nur auf eine einzige Weise, nämlich in einer einzigen räumlichen Orientierung relativ zu anderen benachbarten Polyedern mit einer Mehrzahl solcher Polyeder zu einem raumfüllenden, also lückenlosen und zwischenraumfreien Gebilde zusammengesetzt werden kann. Such first form elements are preferably in the form of nubs or notches mounted on or on a housing surface. However, these form elements can also be realized by the shape and / or arrangement of the terminals, if, for example, these terminals themselves have the shape of such nubs or notches, or if, for example, the arrangement of the terminals leads to the required symmetry breaking. For example, in other embodiments, if the polyhedron whose shape substantially comprises the housing itself is not rotationally symmetric, for example, symmetrical with rotations about 90 degrees about one of its axes, then these first shape elements can also be realized by choosing an asymmetrical polyhedron as the basic shape for the housing become. In these cases, therefore, the housing substantially in the form of a single-ended polyhedron, the only in a single way, namely in a single spatial orientation relative to other adjacent polyhedra with a Plurality of such polyhedra can be assembled into a space-filling, so gapless and space-free structure.
Bevorzugt sind auch weitere Ausführungsformen der Erfindung, bei denen das Gehäuse wenigstens ein zweites Formelement aufweist, das derart ausgestaltet ist, dass wenigstens ein Befestigungsmittel durch das Gehäuse geschoben werden kann, welches zur mechanischen Stabilisierung einer raumfüllenden Anordnung einer Mehrzahl von elektrochemischen Energiespeichern beiträgt. Solche zweiten Formelemente werden vorzugsweise durch Ausnehmungen, Bohrungen oder ähnliche Abweichungen der Gehäuseform von der Form eines idealen Polyeders verwirklicht. Durch solche Ausnehmungen oder Bohrungen können beispielsweise Zuganker oder Bolzen oder ähnliche Befestigungsmittel geführt werden. Bevorzugt sind auch weitere Ausführungsformen der Erfindung, bei denen das Gehäuse eine Klemmeinrichtung zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung sich jeweils gegenüberliegender Anschlüsse benachbarter Energiespeicher aufweist. Solche Klemmeinrichtungen weisen vorzugsweise elastische Komponenten, wie beispielsweise Federn auf, welche die zur elektrisch leiten- den Verbindung der Anschlüsse verwendeten Komponenten mit einer gewissen Kraft gegeneinander drücken, so dass diese Komponenten gegen eine unbeabsichtigte Trennung ihrer Verbindung in einem gewissen Maße geschützt sind. Other embodiments of the invention are also preferred, in which the housing has at least one second mold element which is designed such that at least one fastening means can be pushed through the housing, which contributes to the mechanical stabilization of a space-filling arrangement of a plurality of electrochemical energy stores. Such second form elements are preferably realized by recesses, holes or similar deviations of the housing form of the shape of an ideal polyhedron. By such recesses or holes, for example, tie rods or bolts or similar fastening means can be performed. Other embodiments of the invention are also preferred in which the housing has a clamping device for producing an electrically conductive connection of respectively opposing terminals of adjacent energy stores. Such clamping devices preferably comprise elastic components, such as springs, which press the components used for the electrically conductive connection of the terminals against each other with a certain force, so that these components are protected against unintentional disconnection of their connection to a certain extent.
Diese elastischen Komponenten sind vorzugsweise in dafür vorgesehenen Hohl- räumen des Gehäuses gelagert und mit Spannvorrichtungen, beispielsweise mit Spannhebeln, derart versehen, dass diese elastischen Komponenten beim Aneinanderfügen und/oder Aufeinanderfügen benachbarter Gehäuse vom Monteur durch Betätigung der Spannvorrichtungen leicht gespannt werden können. Beim Freigeben der Spannvorrichtungen wird somit die elektrisch leitende Klemmver- bindung zwischen den gegenüberliegenden Anschlüssen benachbarter Energiespeicher hergestellt. Bevorzugt sind auch weitere Ausführungsformen der Erfindung, bei denen in das Gehäuse wenigstens eine Kühleinrichtung integriert ist. Zur Verwirklichung solcher Ausführungsformen wird das Gehäuse oder ein Teil seiner Wandungen vorzugsweise aus einem wärmeleitfähigen Material gefertigt, das zur Erhöhung des Wärmeübergangs an die Umgebung vorzugsweise mit Kanälen für denThese elastic components are preferably stored in designated cavities of the housing and provided with clamping devices, for example with clamping levers, such that these elastic components when joining and / or joining adjacent housing by the fitter can be easily tensioned by operating the clamping devices. When the clamping devices are released, the electrically conductive clamping connection between the opposite terminals of adjacent energy stores is thus produced. Also preferred are other embodiments of the invention, in which at least one cooling device is integrated into the housing. To achieve such embodiments, the housing or a part of its walls is preferably made of a thermally conductive material which is preferably used to increase the heat transfer to the environment with channels for the
Durchfluss eines flüssigen oder gasförmigen Kühlmittels ausgestattet ist. Diese Kanäle sind vorzugsweise so angeordnet, dass beim Aneinanderfügen und/oder beim Aufeinanderfügen einer Mehrzahl solcher Gehäuse die Öffnungen der Kanäle benachbarter Gehäuse möglichst dicht miteinander abschließen, was wie- derum vorzugsweise mit Hilfe von an diesen Öffnungen angebrachten elastischen Dichtungen verwirklicht werden kann. Flow of a liquid or gaseous coolant is equipped. These channels are preferably arranged such that, when joining a plurality of such housings and / or joining them together, the openings of the channels of adjacent housings terminate as close together as possible, which in turn can preferably be achieved by means of elastic seals attached to these openings.
Auf diese Weise entsteht beim Aneinanderfügen und/oder beim Aufeinanderfügen einer Mehrzahl solcher Gehäuse aus den Kühlkanälen einzelner Gehäuse ein Netz solcher Kühlkanäle, welches sich vorzugsweise über die gesamte Anordnung erstreckt und eine wirksame Kühlung aller Energiespeicher der Anordnung ermöglicht. Anstelle von Kühlkanälen in den Gehäusen können vorzugsweise auch Ausnehmungen in vorzugsweise wärmeleitfähigen Gehäusewänden so gestaltet sein, dass sich beim Aneinanderfügen und/oder beim Aufeinander- fügen einer Mehrzahl solcher Gehäuse ein Netz von Strömungskanälen für ein vorzugsweise gasförmiges Kühlmittel, beispielsweise Luft, ausbildet. In this way, when joining and / or when joining a plurality of such housing from the cooling channels of individual housings, a network of such cooling channels is created, which preferably extends over the entire arrangement and enables effective cooling of all the energy storage devices of the arrangement. Instead of cooling ducts in the housings, recesses in preferably thermally conductive housing walls can preferably also be designed so that a network of flow ducts for a preferably gaseous coolant, for example air, forms when joining a plurality of such housings and / or.
Bevorzugt sind auch weitere Ausführungsformen der Erfindung, bei denen an wenigstens einer Gehäusefläche wenigstens eine Kühleinrichtung angebracht ist. Auch bei diesen Ausführungsformen wird das Gehäuse oder ein Teil seiner Wandungen vorzugsweise aus einem wärmeleitfähigen Material gefertigt. Diese Gehäusewand ist jedoch vorzugsweise derart geformt, dass sie in einen guten Wärmeleitkontakt mit einer Kühleinrichtung gebracht werden kann, die von außen an dieser Wand angebracht werden kann. Das so entstehende Gebilde aus dem ursprünglichen Gehäuse und der daran angebrachten Kühleinrichtung kann dann als Gehäuse im Sinne der Beschreibung vorhergehender und anderer Ausführungsbeispiele angesehen und entsprechend zum Aufbau einer Anord- nung durch Aneinanderfügen und/oder beim Aneinanderfügen einer Mehrzahl solcher Gehäuse verwendet werden. Other embodiments of the invention are also preferred in which at least one cooling device is attached to at least one housing surface. Also in these embodiments, the housing or a part of its walls is preferably made of a thermally conductive material. However, this housing wall is preferably shaped so that it can be brought into a good Wärmeleitkontakt with a cooling device that can be attached to the outside of this wall. The resulting structure of the original housing and the cooling device attached thereto can then be considered as a housing in the sense of the description of previous and other embodiments and according to the structure of an arrangement tion by joining and / or when joining a plurality of such housing can be used.
Die Merkmale vorstehend beschriebener Ausführungsformen und weiterer Aus- führungsformen der Erfindung können auch in vorteilhafter Weise miteinander kombiniert werden. The features of the above-described embodiments and further embodiments of the invention can also be combined with each other in an advantageous manner.
Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und mit Hilfe der Figuren näher beschrieben. In the following the invention with reference to preferred embodiments and with reference to the figures will be described in more detail.
Dabei zeigt It shows
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichers mit elektrischen An- Schlüssen an zwei Gehäuseflächen; Figure 1 is a schematic representation of a first embodiment of an electrochemical energy storage device according to the invention with electrical connections on two housing surfaces.
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichers mit elektrischen Anschlüssen an drei Gehäuseflächen; FIG. 2 shows a schematic illustration of a second exemplary embodiment of an electrochemical energy store according to the invention with electrical connections on three housing surfaces; FIG.
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Anordnung von erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichern; 3 shows a schematic illustration of an exemplary arrangement of electrochemical energy stores according to the invention;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Anordnung von erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichern; 4 shows a schematic illustration of a further exemplary arrangement of electrochemical energy stores according to the invention;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Anordnung von erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichern; Fig. 6 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichers mit elektrischen Anschlüssen an drei Gehäuseflächen und Bohrungen für Befestigungsmittel; Fig. 7 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichers mit elektrischen Anschlüssen an drei Gehäuseflächen und einer Kühleinrichtung; 5 shows a schematic representation of a further exemplary arrangement of electrochemical energy stores according to the invention; 6 shows a schematic illustration of a third exemplary embodiment of an electrochemical energy store according to the invention with electrical connections on three housing surfaces and bores for fastening means; 7 shows a schematic illustration of a fourth exemplary embodiment of an electrochemical energy store according to the invention with electrical connections to three housing surfaces and a cooling device;
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichers mit elektrischen Anschlüssen an drei Gehäuseflächen, Bohrungen für Befestigungsmittel und einer Kühleinrichtung. Der in Fig. 1 gezeigte elektrochemische Energiespeicher mit einem Gehäuse und zwei, auf zwei Gehäuseflächen angebrachten Gruppen 102, 103 von nop- penförmigen elektrischen Anschlüssen hat im Wesentlichen die Form eines Würfels oder eines Quaders, somit im Wesentlichen die Form raumfüllenden Polyeders. In dem hier gezeigten Beispiel sind die Abweichungen der Gehäu- seform von der Form eines idealen raumfüllenden Polyeders, nämlich eines Würfels oder Quaders durch die noppenförmigen elektrischen Anschlüsse bedingt. Es sind aber auch andere Gehäuseformen denkbar, bei denen diese Abweichungen der Gehäuseform von der Form eines idealen raumfüllenden Polyeders auch durch weitere oder andere Formelemente, wie beispielsweise Aus- nehmungen oder Montagestrukturen bedingt sind. Fig. 8 is a schematic representation of a fifth embodiment of an electrochemical energy storage device according to the invention with electrical connections to three housing surfaces, holes for fastening means and a cooling device. The electrochemical energy store shown in FIG. 1 with a housing and two groups 102, 103 of knob-shaped electrical connections mounted on two housing surfaces essentially has the shape of a cube or a cuboid, thus essentially the shape of a space-filling polyhedron. In the example shown here, the deviations of the housing shape from the shape of an ideal space-filling polyhedron, namely a cube or cuboid caused by the knob-shaped electrical connections. However, other forms of housing are also conceivable in which these deviations of the housing shape from the shape of an ideal space-filling polyhedron are also due to further or other form elements, such as recesses or mounting structures.
Auf den Gehäuseflächen sind diese elektrischen Anschlüsse so angeordnet, dass beim Aneinanderfügen und/oder Aufeinanderfügen einer Mehrzahl solcher elektrochemischen Energiespeicher eine elektrische Zusammenschaltung dieser Energiespeicher zu einer elektrischen Reihen- und oder Parallelschaltung sol- eher Energiespeicher erfolgt oder durch das Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung sich jeweils gegenüberliegender Anschlüsse benachbarter Energiespeicher bewirkt werden kann. On the housing surfaces, these electrical connections are arranged such that, when a plurality of such electrochemical energy accumulators are joined and / or joined together, an electrical interconnection of these energy accumulators takes place in an electrical series and / or parallel connection as energy storage or by establishing an electrically conductive connection in each case opposite terminals adjacent energy storage can be effected.
Dazu sind auf in den in der Figur 1 nicht sichtbaren, verdeckten Gehäuseflächen, die den die noppenförmigen Anschlüsse 102, 103 tragenden Gehäuseflä- chen auf demselben Würfel oder Quader gegenüber liegen, zu diesen Anschlüssen 102, 103 passende Anschlüsse vorgesehen, die vorzugsweise die Form von zylindrischen Vertiefungen in diesen Gehäuseflächen aufweisen, und in welche die vorzugsweise zylindrisch noppenförmigen Anschlusselemente 102, 103 des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels eines elektrochemischenFor this purpose, in the invisible in the figure 1, hidden housing surfaces, which the the nub-shaped ports 102, 103 supporting Gehäuseflä- Chen on the same cube or cuboid opposite, provided to these terminals 102, 103 matching connections, which preferably have the form of cylindrical recesses in these housing surfaces, and in which the preferably cylindrical knob-shaped connection elements 102, 103 of the embodiment shown in Figure 1 of an electrochemical
Energiespeichers aufgenommen werden, sobald eine Mehrzahl solcher Energiespeicher mit der richtigen Ausrichtung aneinandergefügt oder aufeinandergefügt wird. Energy storage are included as soon as a plurality of such energy storage is joined together or stacked with the correct orientation.
Eine mögliche dabei entstehende Anordnung einer Mehrzahl von solchen Ener- giespeichern zeigt Figur 3. Die Anschlüsse eines Energiespeichers 31 1 333 ragen jeweils in die entsprechenden, in der Figur nicht dargestellten Vertiefungen des ihm seitlich oder vertikal benachbarten Energiespeichers hinein und können dabei elektrisch in Kontakt mit in diesen Vertiefungen angelegten Anschlusselementen des jeweils benachbarten Energiespeichers treten. Durch eine geeignete elektrische Verdrahtung der Anschlusselemente eines Energiespeichers ist es nun möglich, je nach den Anforderungen einer technischen Anwendung, eine benötigte Reihen- und/oder Parallelschaltung der Energiespeicher in der Anordnung zu verwirklichen. Dabei hat eine reine Reihenschaltung von Energiespeichern eine Addition der von diesen Energiespeichern erzeugten elektrischen Spannung zur Folge, während eine reine Parallelschaltung die Spannung unverändert lässt aber die elektrische Kapazität entspre- chend vervielfacht. Durch geeignete Kombinationen von Reihen- und/oder Parallelschaltungen kann somit praktisch jede benötigte Spannung mit der benötigten elektrischen Kapazität zur Verfügung gestellt werden. Die erfindungsgemäßen Energiespeicher werden daher vorzugsweise in unterschiedlichen Verdrahtungsvarianten zur Verfügung gestellt, bei denen ein Aneinanderfügen bzw. ein Aneinanderfügen solcher Energiespeicher mit der dadurch bewirkten Kontaktierung sich direkt gegenüberliegender Anschlusselemente jeweils mit einer Reihenschaltung bzw. einer Parallelschaltung direkt be- nachbarter aneinandergefügter oder aufeinandergefügter Energiespeicher verbunden ist. FIG. 3 shows a possible arrangement of a plurality of such energy storages. The connections of an energy accumulator 31 1 333 protrude respectively into the corresponding indentations, not shown in the figure, of the laterally or vertically adjacent energy accumulator and can thereby be in electrical contact occur in these wells applied connection elements of the respective adjacent energy storage. By a suitable electrical wiring of the connection elements of an energy storage device, it is now possible, depending on the requirements of a technical application, to realize a required series and / or parallel connection of the energy storage device in the arrangement. In this case, a pure series connection of energy stores results in an addition of the electrical voltage generated by these energy stores, while a pure parallel circuit leaves the voltage unchanged but correspondingly multiplies the electrical capacity. By suitable combinations of series and / or parallel circuits, virtually any required voltage with the required electrical capacity can thus be made available. The energy stores according to the invention are therefore preferably made available in different wiring variants, in which a joining or joining of such energy stores with the contacting of directly opposing connection elements, each with a series connection or a parallel connection, is directly effected. adjacent accumulated or superimposed energy storage is connected.
Die elektrische Kontaktierung sich beim Aneinanderfügen oder beim Aufeinanderfügen direkt gegenüberliegender Anschlüsse kann dabei vorzugsweise auto- matisch, also beispielsweise durch einfaches Ineinanderschieben erfolgen, oder mit Hilfe von Verbindungselementen hergestellt werden. Als solche Verbindungselemente kommen vorzugsweise kleine Leiterstücke, beispielsweise in der Form von metallischen Klemmen, Röhren oder von elektrisch leitfähigen, vorzugsweise ein Metallpulver enthaltenden Silikondichtungen in Betracht, die zwi- sehen die direkt gegenüberliegender Anschlüsse gelegt werden können. Diese elektrisch leitfähigen, vorzugsweise ein Metallpulver enthaltenden Silikondichtungen sind zudem mit dem Vorteil verbunden, dass sie eine elastische Lagerung der Energiespeicher bewirken. The electrical contacting when joining or when joining directly opposing connections can preferably be effected automatically, for example by simple telescoping, or with the aid of connecting elements. As such connecting elements are preferably small conductor pieces, for example in the form of metallic terminals, tubes or electrically conductive, preferably a metal powder-containing silicone gaskets into consideration, which can be placed between the directly opposite terminals. These electrically conductive, preferably a metal powder-containing silicone gaskets are also associated with the advantage that they cause an elastic storage of the energy storage.
Der in Figur 2 gezeigte elektrochemische Energiespeicher besitz ein Gehäuse, das wenigstens ein erstes Formelement (205) aufweist, das derart ausgestaltet ist, dass ein bestimmungswidriges Aneinanderfügen und/oder Aufeinanderfügen einer Mehrzahl solcher elektrochemischen Energiespeicher nicht möglich ist oder zu einer nicht raumfüllenden Anordnung führt. Außerdem weist sein Gehäuse drei nicht koplanare Gehäuseflächen mit vorzugsweise noppenförmigen Anschlüssen 202, 203, 204 auf, denen dazu passende Anschlüsse auf den in dieser Figur nicht sichtbaren, verdeckten Gehäuseflächen entsprechen. The electrochemical energy store shown in FIG. 2 has a housing which has at least one first mold element (205) designed in such a way that a plurality of such electrochemical energy stores can not be joined together and / or added to one another or result in a non-space-filling arrangement. In addition, its housing has three non-coplanar housing surfaces with preferably knob-shaped terminals 202, 203, 204, which correspond to matching ports on the not visible in this figure, hidden housing surfaces.
Durch ein Aneinanderfügen und/oder Aufeinanderfügen der in Figur 2 gezeigten elektrochemischen Energiespeicher können beispielsweise die in den Figuren 4 und 5 gezeigten Anordnungen einer Mehrzahl von solchen elektrochemischen Energiespeichern aufgebaut werden. Alle diese Anordnungen sind raumfüllend in dem Sinn, dass zwischen den die Gehäuse repräsentierenden benachbarten (gedachten) Polyedern keine Lücken oder Zwischenräume vorhanden sind, obwohl zwischen den realen benachbarten Gehäusen aufgrund von Abweichungen von der idealen Polyederform, beispielsweise aufgrund von Ausnehmungen in den Gehäuseflächen oder Gehäusekanten sehr wohl Lücken und Zwischenräume vorhanden sein können. Diese Anordnungen sind, wie das in Figur 5 gezeigte Beispiel zeigt, nicht notwendig konvex, denn nicht jeder Punkt auf jeder beliebigen Verbindungsgeraden zweier Punkte dieser Anordnungen muss not- wendig in der Anordnung liegen. By joining and / or stacking together the electrochemical energy store shown in Figure 2, for example, the arrangements shown in Figures 4 and 5 of a plurality of such electrochemical energy storage devices can be constructed. All of these arrangements are space-filling in the sense that there are no gaps or gaps between the adjacent (imaginary) polyhedrons representing the housings, although between the real adjacent housings due to deviations from the ideal polyhedron shape, for example due to recesses in The housing surfaces or housing edges very well gaps and gaps may be present. These arrangements are not necessarily convex, as the example shown in FIG. 5 shows, because not every point on any connecting straight line of two points of these arrangements must necessarily be in the arrangement.
Das in Figur 2 gezeigte erste Formelement (205) ist beispielsweise eine Noppe an einer der Gehäuseflächen sowie eine dazu passende Vertiefung in einer gegenüberliegenden, nicht dargestellten, verdeckten Gehäusefläche, die so angeordnet sind, dass sie möglicherweise ansonsten vorhandene Symmetrieeigen- schaffen des Gehäuses brechen, beispielsweise eine Invarianz des Gehäuses unter Drehungen um eine Achse um beispielsweise 90 Grad. Bei entsprechender symmetriebrechender Anordnung und Ausgestaltung der Anschlüsse eines erfindungsgemäßen Energiespeichers kann aber sogar auf eigens diesem Zweck dienende Formelemente verzichtet werden, weil die Anschlüsse selbst bereits ein solches erstes Formelement darstellen. The first mold element (205) shown in FIG. 2 is, for example, a nub on one of the housing surfaces and a mating recess in an opposite, not shown, concealed housing surface, which are arranged such that they possibly break the otherwise existing symmetry properties of the housing. For example, an invariance of the housing under rotations about an axis by 90 degrees, for example. With appropriate symmomentrechender arrangement and design of the terminals of an energy storage device according to the invention but can even be dispensed with specially designed for this purpose form elements, because the terminals themselves already represent such a first form of element.
Diese und andere Ausführungsformen der Erfindung können mit den Merkmalen weiterer, beispielsweise in den Figuren 6 und 8 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden, bei denen das Gehäuse wenigstens ein zweites Formelement (605, 805) aufweist, das derart ausgestaltet ist, dass wenigs- tens ein Befestigungsmittel durch das Gehäuse geschoben werden kann, welches zur mechanischen Stabilisierung einer raumfüllenden Anordnung einer Mehrzahl von elektrochemischen Energiespeichern beiträgt. Solche zweiten Formelemente können als Bohrungen durch das Gehäuse, beispielsweise durch periphere Teile des Gehäuses, wie beispielsweise durch die Wände des Gehäu- ses ausgeführt sein. Anstelle von Bohrungen sind auch anders geformte Ausnehmungen oder Hohlschrauben denkbar. Durch solche Bohrungen oder Ausnehmungen können Stangen, Bolzen, Zuganker oder ähnliche Befestigungsmittel durch das Gehäuse und durch die Gehäuse benachbarter Energiespeicher geschoben oder in sie eingeschraubt werden. Diese und andere Ausführungsformen der Erfindung können mit den Merkmalen weiterer Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden, bei denen das Gehäuse eine Klemmeinrichtung zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung sich jeweils gegenüberliegender Anschlüsse benachbarter Energiespei- eher aufweist. Solche Klemmeinrichtungen weisen vorzugsweise elastische Komponenten, wie beispielsweise Federn auf, welche die zur elektrisch leitenden Verbindung der Anschlüsse verwendeten Komponenten mit einer gewissen Kraft gegeneinander drücken, so dass diese Komponenten gegen eine unbeabsichtigte Trennung ihrer Verbindung in einem gewissen Maße geschützt sind. Diese elastischen Komponenten sind vorzugsweise in dafür vorgesehenen Hohlräumen des Gehäuses gelagert und mit Spannvorrichtungen, beispielsweise mit Spannhebeln, derart versehen, dass diese elastischen Komponenten beim Aneinanderfügen und/oder Aufeinanderfügen benachbarter Gehäuse vom Monteur durch Betätigung der Spannvorrichtungen leicht gespannt werden können. Beim Freigeben der Spannvorrichtungen wird somit die elektrisch leitende Klemmverbindung zwischen den gegenüberliegenden Anschlüssen benachbarter Energiespeicher hergestellt. These and other embodiments of the invention can be combined with the features of further embodiments of the invention shown, for example, in FIGS. 6 and 8, in which the housing has at least one second mold element (605, 805) that is designed such that at least one a fastener can be pushed through the housing, which contributes to the mechanical stabilization of a space-filling arrangement of a plurality of electrochemical energy stores. Such second form elements may be designed as bores through the housing, for example through peripheral parts of the housing, such as through the walls of the housing. Instead of drilling differently shaped recesses or hollow screws are conceivable. By such holes or recesses rods, bolts, tie rods or similar fasteners can be pushed through the housing and through the housing adjacent energy storage or screwed into it. These and other embodiments of the invention can be combined with the features of further embodiments of the invention, in which the housing has a clamping device for producing an electrically conductive connection of respectively opposing terminals of adjacent energy storage devices. Such clamping devices preferably comprise elastic components, such as springs, which press the components used for the electrically conductive connection of the terminals against each other with a certain force, so that these components are protected against unintentional disconnection of their connection to a certain extent. These elastic components are preferably mounted in designated cavities of the housing and provided with clamping devices, such as with clamping levers, such that these elastic components when joining and / or juxtaposing adjacent housing by the fitter can be easily tensioned by operating the clamping devices. When releasing the clamping devices thus the electrically conductive clamping connection between the opposite terminals of adjacent energy storage is made.
Diese und andere Ausführungsformen der Erfindung können mit den Merkmalen weiterer Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden, bei denen in das Gehäuse wenigstens eine Kühleinrichtung (706, 806) integriert ist. Zur Verwirklichung solcher Ausführungsformen wird das Gehäuse oder ein Teil seiner Wandungen vorzugsweise aus einem wärmeleitfähigen Material gefertigt, das zur Erhöhung des Wärmeübergangs an die Umgebung vorzugsweise mit Kanälen für den Durchfluss eines flüssigen oder gasförmigen Kühlmittels ausgestattet ist. Diese Kanäle sind vorzugsweise so angeordnet, dass beim Aneinanderfügen und/oder beim Aufeinanderfügen einer Mehrzahl solcher Gehäuse die Öffnungen der Kanäle benachbarter Gehäuse möglichst dicht miteinander abschließen, was wiederum vorzugsweise mit Hilfe von an diesen Öffnungen angebrachten elastischen Dichtungen verwirklicht werden kann. Auf diese Weise entsteht beim Aneinanderfügen und/oder beim Aneinanderfügen einer Mehrzahl solcher Gehäuse aus den Kühlkanälen einzelner Gehäuse ein Netz solcher Kühlkanäle, welches sich vorzugsweise über die gesamte Anordnung erstreckt und eine wirksame Kühlung aller Energiespeicher der Anord- nung ermöglicht. Anstelle von Kühlkanälen in den Gehäusen können vorzugsweise auch Ausnehmungen in vorzugsweise wärmeleitfähigen Gehäusewänden so gestaltet sein, dass sich beim Aneinanderfügen und/oder beim Aneinanderfügen einer Mehrzahl solcher Gehäuse ein Netz von Strömungskanälen für ein vorzugsweise gasförmiges Kühlmittel, beispielsweise Luft, ausbildet. Diese und andere Ausführungsformen der Erfindung können mit den Merkmalen weiterer Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden, bei denen an wenigstens einer Gehäusefläche wenigstens eine Kühleinrichtung (706, 806) angebracht ist. Auch bei diesen Ausführungsformen wird das Gehäuse oder ein Teil seiner Wandungen vorzugsweise aus einem wärmeleitfähigen Material gefertigt. Diese Gehäusewand ist jedoch vorzugsweise derart geformt, dass sie in einen guten Wärmeleitkontakt mit einer Kühleinrichtung gebracht werden kann, die von außen an dieser Wand angebracht werden kann. Das so entstehende Gebilde aus dem ursprünglichen Gehäuse und der daran angebrachten Kühleinrichtung kann dann als Gehäuse im Sinne der Beschreibung vorhergehender und ande- rer Ausführungsbeispiele angesehen und entsprechend zum Aufbau einer Anordnung durch Aneinanderfügen und/oder beim Aneinanderfügen einer Mehrzahl solcher Gehäuse verwendet werden. These and other embodiments of the invention may be combined with the features of further embodiments of the invention in which at least one cooling device (706, 806) is integrated in the housing. To achieve such embodiments, the housing or a part of its walls is preferably made of a thermally conductive material, which is preferably equipped with channels for the passage of a liquid or gaseous coolant to increase the heat transfer to the environment. These channels are preferably arranged so that when joining and / or when joining a plurality of such housing, the openings of the channels of adjacent housing close together as closely as possible, which in turn can be preferably realized by means of these openings mounted elastic seals. In this way, when joining and / or joining a plurality of such housings from the cooling channels of individual housings, a network of such cooling channels is formed, which preferably extends over the entire arrangement and enables effective cooling of all the energy accumulators of the arrangement. Instead of cooling passages in the housings, recesses in preferably thermally conductive housing walls can preferably also be designed such that when joining and / or joining a plurality of such housings, a network of flow channels for a preferably gaseous coolant, for example air, is formed. These and other embodiments of the invention can be combined with the features of further embodiments of the invention, wherein at least one cooling device (706, 806) is mounted on at least one housing surface. Also in these embodiments, the housing or a part of its walls is preferably made of a thermally conductive material. However, this housing wall is preferably shaped so that it can be brought into a good Wärmeleitkontakt with a cooling device that can be attached to the outside of this wall. The resulting structure of the original housing and the cooling device attached thereto can then be considered as a housing in the sense of the description of previous and other embodiments and used to construct an assembly by joining and / or joining a plurality of such housing.
Die Module (Batterien, Zellen) einer erfindungsgemäßen Anordnung können beispielsweise abwechselnd mit Wärmeleitplatten gestapelt werden. Die Kon- taktierung der Module wird dabei vorzugsweise mit Hilfe von Kontaktierungshül- sen vorgenommen, die vorzugsweise durch entsprechende Ausschnitte in den Wärmeleitplatten geführt werden können. The modules (batteries, cells) of an arrangement according to the invention can, for example, be stacked alternately with heat conducting plates. The contacting of the modules is preferably carried out with the aid of contacting sleeves, which can preferably be guided through corresponding cutouts in the heat-conducting plates.
Die Figuren 3, 4 und 5 zeigen nur einige wenige beispielhafte Möglichkeiten zum Aufbau einer Anordnung einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen elektrochemi- schen Energiespeichern, beispielsweise nach einer der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen. Je nach der verwendeten Ausführungsform von erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichern ist insbesondere der Aufbau von Anordnungen möglich, die sich flexibel und raumsparend den Platz- Verhältnissen einer gegebenen Anwendung anpassen, beispielsweise bei der raumsparenden Unterbringung von Traktionsbatterien in konstruktionsbedingt vorhandenen Hohlräumen von Elektrofahrzeugen. Durch ein entsprechendes reihen und Stapeln erfindungsgemäßer Energiespeicher können so auch komplexe Bauräume verschiedener Anwendungsumgebungen wirkungsvoll genutzt werden. Hierbei können mit Vorteil Gehäuse aus sogenannten Polygon-Strangprofilen eingesetzt werden, die vorzugsweise mit Klemmverbindungen ausgerüstet sind. Die Erfindung ermöglicht eine große Variabilität in der Gruppierung der einzelnen Speichermodule oder der Zellen innerhalb eines Gehäuses, beispielsweise eine Reihen- und/oder Parallelschaltung in Gruppen, wodurch breite Spannungsbereiche abgedeckt werden können. FIGS. 3, 4 and 5 show only a few exemplary possibilities for constructing an arrangement of a plurality of electrochemical devices according to the invention. energy storage, for example, according to one of the embodiments described above. Depending on the embodiment of electrochemical energy storage device according to the invention, in particular the construction of arrangements is possible, which adapt flexibly and space-saving the space conditions of a given application, for example, in the space-saving accommodation of traction batteries in design-related cavities of electric vehicles. By an appropriate rows and stacking energy storage according to the invention so complex spaces of different application environments can be effectively used. In this case can be used with advantage housing so-called polygon extruded profiles, which are preferably equipped with clamp connections. The invention enables a large variability in the grouping of the individual memory modules or the cells within a housing, for example a series and / or parallel connection in groups, whereby broad voltage ranges can be covered.
Bei einer Gruppierung der Zellen in ganzzahligen Zweierpotenzen, bei denen also die Anzahl der Zellen in einem Basismodul eine ganzzahlige Potenz von zwei ist, können durch unterschiedliche Reihen- und/oder Parallelschaltung unterschiedliche Spannungen zur Verfügung gestellt werden: Beispielsweise 28,8 V bei 8 Zellen in Reihe, 14,4 V bei einer Parallelschaltung von 2 Reihen von je 4With a grouping of the cells in integer powers of two, in which the number of cells in a base module is an integer power of two, different voltages can be provided by different series and / or parallel connection: for example, 28.8 V at 8 cells in series, 14.4 V in a parallel circuit of 2 rows of 4 each
Zellen, 7,2 V bei einer Reihenschaltung von 2 Gruppen von je 4 parallelen Zellen , und 3,6 V bei einer Parallelschaltung von 8 Zellen. Auf diese Weise sind Anordnungen möglich, die kompatibel mit den unterschiedlichsten industriellen oder fahrzeugtechnischen Anwendungen sind, wie beispielsweise mit den Anforde- rungen von Akku-Rasenmähern, einer Kraftfahrzeugelektrik, oder den Anforderungen von Gartengeräten. Cells, 7.2 V in a series arrangement of 2 groups of 4 parallel cells, and 3.6 V in a parallel circuit of 8 cells. In this way, arrangements are possible which are compatible with a wide variety of industrial or automotive applications, such as the requirements of cordless lawn mowers, a motor vehicle electrical system, or the requirements of gardening tools.
Erfindungsgemäß ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichern, beispielsweise nach einer der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen, bei dem beim Aneinanderfügen und/oder Aufeinanderfügen einer Mehrzahl von elektrochemischen Energiespeichern eine elektrische Zusammenschaltung dieser Energiespeicher zu einer elektrischen Reihen- und oder Parallelschaltung solcher Energiespeicher erfolgt oder durch das Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung sich jeweils gegenüberliegender Anschlüsse benachbarter Energiespeicher bewirkt wird. Dazu werden diese Energiespeicher so zusammengefügt, dass die je nach den Anforderungen einer gegebenen Anwendung benötigten elektrischen Reihen- und oder Parallelschaltungen solcher Energiespeicher entstehen oder durch das Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung sich jeweils gegenüberliegender Anschlüsse benachbarter Energie- Speicher bewirkt wird. Hier können auch die bereits erwähnten Klemmverbindungen vorteilhaft zum Einsatz kommen. According to the invention, a method is also provided for producing an arrangement of a plurality of electrochemical energy stores according to the invention, for example according to one of the embodiments described above, in which, when joining and / or stacking one another Are a plurality of electrochemical energy storage, an electrical interconnection of this energy storage to an electrical series and or parallel connection of such energy storage or by the production of an electrically conductive connection each opposite terminals of adjacent energy storage is effected. For this purpose, these energy stores are assembled so that the required depending on the requirements of a given application electrical series and or parallel circuits of such energy storage or by the establishment of an electrically conductive connection each opposite terminals of adjacent energy storage is effected. Here, the already mentioned clamp connections can be used advantageously.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e P a n t a n s p r e c h e
Elektrochemischer Energiespeicher (101 , 201 , 601 , 701 , 801 ) mit einem Gehäuse und wenigstens zwei elektrischen Anschlüssen (102, 103, 202, 203, 204, 602, 603, 604, 702, 703, 704, 802, 803, 804) dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse im Wesentlichen die Form eines raumfüllenden Polyeders mit wenigstens einer Gehäusefläche aufweist, auf, an oder in welcher diese elektrischen Anschlüsse so angeordnet sind, dass beim Aneinanderfügen und/oder Aufeinanderfügen einer Mehrzahl solcher elektrochemischen Energiespeicher eine elektrische Zusammenschaltung dieser Energiespeicher zu einer elektrischen Reihen- und oder Parallelschaltung solcher Energiespeicher erfolgt oder durch das Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung sich jeweils gegenüberliegender Anschlüsse benachbarter Electrochemical energy store (101, 201, 601, 701, 801) having a housing and at least two electrical connections (102, 103, 202, 203, 204, 602, 603, 604, 702, 703, 704, 802, 803, 804) characterized in that the housing has substantially the shape of a space-filling polyhedron with at least one housing surface, on, or in which these electrical connections are arranged so that when joining and / or joining a plurality of such electrochemical energy storage, an electrical interconnection of these energy storage to an electrical series and or parallel connection of such energy storage takes place or by the production of an electrically conductive connection each of adjacent terminals adjacent
Energiespeicher bewirkt werden kann. Energy storage can be effected.
Elektrochemischer Energiespeicher Anspruch 1 , dadurch Electrochemical energy storage claim 1, thereby
gekennzeichnet, dass das Gehäuse wenigstens ein erstes characterized in that the housing at least a first
Formelement (205) aufweist, das derart ausgestaltet ist, dass ein bestimmungswidriges Aneinanderfügen und/oder Aufeinanderfügen einer Mehrzahl solcher elektrochemischen Energiespeicher nicht möglich ist oder zu einer nicht raumfüllenden Anordnung führt. Shaped element (205) which is designed such that a contraindictive joining and / or superimposing a plurality of such electrochemical energy storage is not possible or leads to a non-space filling arrangement.
Elektrochemischer Energiespeicher einem der vorhergehenden Electrochemical energy storage one of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse wenigstens ein zweites Formelement (605, 805) aufweist, das derart ausgestaltet ist, dass wenigstens ein Befestigungsmittel durch das Gehäuse geschoben werden kann, welches zur mechanischen Claims, characterized in that the housing has at least one second mold element (605, 805) which is designed such that at least one fastening means can be pushed through the housing, which is for mechanical
Stabilisierung einer raumfüllenden Anordnung einer Mehrzahl von elektrochemischen Energiespeichern beiträgt. Elektrochemischer Energiespeicher einem der vorhergehenden Stabilization of a space-filling arrangement of a plurality of electrochemical energy storage contributes. Electrochemical energy storage one of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse eine Klemmeinrichtung zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung sich jeweils gegenüberliegender Anschlüsse benachbarter Claims, characterized in that the housing comprises a clamping device for producing an electrically conductive connection of respectively opposite terminals adjacent
Energiespeicher aufweist. Energy storage has.
Elektrochemischer Energiespeicher einem der vorhergehenden Electrochemical energy storage one of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Gehäuse wenigstens eine Kühleinrichtung (706, 806) integriert ist. Claims, characterized in that in the housing at least one cooling device (706, 806) is integrated.
Elektrochemischer Energiespeicher einem der vorhergehenden Electrochemical energy storage one of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einer Gehäusefläche wenigstens eine Kühleinrichtung (706, 806) angebracht ist. Claims, characterized in that at least one cooling device (706, 806) is attached to at least one housing surface.
Anordnung einer Mehrzahl von elektrochemischen Energiespeichern nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Arrangement of a plurality of electrochemical energy stores according to one of the preceding claims.
Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aneinanderfügen und/oder Aneinanderfügen einer Mehrzahl von elektrochemischen Energiespeichern eine elektrische Zusammenschaltung dieser Method for producing an arrangement according to the preceding claim, characterized in that when joining and / or joining a plurality of electrochemical energy stores, an electrical interconnection of these
Energiespeicher zu einer elektrischen Reihen- und oder Parallelschaltung solcher Energiespeicher erfolgt oder durch das Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung sich jeweils gegenüberliegender Anschlüsse benachbarter Energiespeicher bewirkt wird. Energy storage to an electrical series and or parallel connection of such energy storage is done or by the production of an electrically conductive connection each opposite terminals of adjacent energy storage is effected.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch Method according to the preceding claim, characterized
gekennzeichnet, dass wenigstens ein Befestigungsmittel durch die Gehäuse einer Mehrzahl von benachbarten Energiespeichern geschoben wird. characterized in that at least one fastening means is pushed through the housing of a plurality of adjacent energy stores.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadu rch gekennzeichnet, dass eine elektrisch leitende Verbindung sich jeweils gegenüberliegender Anschlüsse benachbarter Energiespeicher mit Hilfe einer Klemmeinrichtung hergestellt wird. 1 1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühleinrichtung in das Gehäuse integriert wird. 10. The method according to any one of the preceding claims, dadu rch in that an electrically conductive connection is made in each case opposite terminals of adjacent energy storage by means of a clamping device. 1 1. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that a cooling device is integrated into the housing.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühleinrichtung an dem Gehäuse angebracht wird. 12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a cooling device is attached to the housing.
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