EP4721174A1 - Baukastensystem und verfahren zur herstellung eines elektrischen energiespeichers für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Baukastensystem und verfahren zur herstellung eines elektrischen energiespeichers für ein kraftfahrzeug

Info

Publication number
EP4721174A1
EP4721174A1 EP24725090.5A EP24725090A EP4721174A1 EP 4721174 A1 EP4721174 A1 EP 4721174A1 EP 24725090 A EP24725090 A EP 24725090A EP 4721174 A1 EP4721174 A1 EP 4721174A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
struts
cooling
electrical energy
energy storage
storage device
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP24725090.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Stoll
Manuel Kainz
Manuel Lorenz
Andreas Ring
Martin Strasser
Marc Gebhard
Martin Gsottberger
Christian Wicker
Simon Wuerzinger
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.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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 Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP4721174A1 publication Critical patent/EP4721174A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/643—Cylindrical cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H01M10/6555—Rods or plates arranged between the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/291—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by their shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

Bereitgestellt wird ein Baukastensystem zur Herstellung eines elektrischen Energiespeichers (10-1; 10-2) für ein Kraftfahrzeug. Das Baukastensystem umfasst zylindrische Batteriezellen (1), die in mehreren Zellenreihen nebeneinander anordenbar oder angeordnet sind, und Streben (2, 3), die jeweils zwischen zwei der mehreren Zellenreihen anordenbar oder angeordnet sind. Die Streben (2, 3) sind in einer ersten Bauvariante des elektrischen Energiespeichers (10-1) ausschließlich als Kühlstreben (2) ausgeführt, wobei die Kühlstreben (2) jeweils einen in Längsrichtung (L) verlaufenden Kühlkanal zur Führung eines Kühlmediums aufweisen. Die Streben (2, 3) sind in einer zweiten Bauvariante des elektrischen Energiespeichers (10-2) alternierend als die Kühlstreben (2) und als Abstandsstreben (3) ausgeführt, wobei die Abstandsstreben (3) in Längsrichtung (L) kühlkanallos und/oder als Vollstreben ausgebildet sind. Die Kühlstreben (2) und die Abstandsstreben (3) weisen zumindest abschnittsweise die gleiche Außengeometrie auf.

Description

BAUKASTENSYSTEM UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES ELEKTRISCHEN ENERGIESPEICHERS FÜR EIN KRAFTFAHRZEUG
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Baukastensystem zur Herstellung eines elektrischen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug, ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug, einen elektrischen Energiespeicher, und/oder ein Kraftfahrzeug, das den elektrischen Energiespeicher umfasst.
Die entstehende thermische Verlustleistung beim Laden und Entladen eines elektrischen Energiespeichers, z. B. einer Traktionsbatterie, eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug bedingt ein möglichst performantes Kühlsystem für den jeweiligen elektrischen Energiespeicher, welches die Batteriezellen auch bei hoher Abwärme auf einem geringen Temperaturniveau hält. Hierzu bietet es sich an, möglichst viele Seiten der Batteriezellen zu kühlen, z. B. eine doppelseitige Kühlung, bei der jede zylindrische Batteriezelle (bzw. Rundzelle) von zwei Seiten (Mantelfläche vorne und hinten) gekühlt wird. Durch die hohe Anzahl an Batteriezellen, Zellreihen und Kühlflächen, führt dieses Design zu vergleichsweisen hohen Kosten. Demgegenüber würde eine einseitige Kühlung signifikant geringere Kosten verursachen, aber gleichzeitig zu einer Reduktion der elektrischen Leistung führen. Über die gesamte Produktpalette eines Fahrzeugherstellers gibt es jedoch Kraftfahrzeuge mit unterschiedlichen Kostenzielen und Leistungsanforderungen.
Mit den bekannten Konzepten ist es nicht möglich, voll flexibel ohne Änderung des Produktions- bzw. Montageprozesses ein- oder zweiseitige Seitenkühlungen aufzubauen. Nur einseitige Kühlungskonzepte sind bekannt. Im Vergleich zu den bekannten, einseitigen Kühlungen muss eine zweiseitige Kühlung im Produktionsprozess grundsätzlich anders aufgebaut werden, da beide Seiten der Batteriezellen mit einem Kühler verklebt werden müssen. Dies würde zwei grundsätzlich unterschiedliche Systemaufbauten zur Folge haben, welche Sachnummernvarianten der Bauteile und verschiedene Produktionsanlagen bedingt. Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, eine Vorrichtung anzugeben, die jeweils geeignet sind, den Stand der Technik zu bereichern.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die nebengeordneten Ansprüche und die Unteransprüche haben jeweils optionale Weiterbildungen der Offenbarung zum Inhalt.
Danach wird die Aufgabe durch ein Baukastensystem zur Herstellung eines elektrischen Energiespeichers, z. B. einer Traktionsbatterie, für ein Kraftfahrzeug gelöst.
Das Baukastensystem umfasst zylindrische Batteriezellen, die (z. B. bauvariantenübergreifend) in mehreren Zellenreihen nebeneinander anordenbar oder angeordnet sind.
Das Baukastensystem umfasst Streben, die jeweils zwischen zwei der mehreren Zellenreihen anordenbar oder angeordnet sind. Die Streben können z. B. parallel zueinander anordenbar oder angeordnet sein.
Die Streben sind in einer ersten Bauvariante des elektrischen Energiespeichers ausschließlich als Kühlstreben ausgeführt. Die Kühlstreben weisen jeweils einen in Längsrichtung (der Kühlstreben) verlaufenden Kühlkanal zur Führung eines Kühlmediums auf.
Die Streben sind in einer zweiten Bauvariante des elektrischen Energiespeichers alternierend als die Kühlstreben und als Abstandsstreben ausgeführt. Anders ausgedrückt, die Streben weisen in der zweiten Bauvariante die Kühlstreben und die Abstandsstreben auf, die alternierend zwischen jeweils zwei der mehreren Zellenreihen anordenbar oder angeordnet sind.
Die Abstandsstreben sind in Längsrichtung kühlkanallos und/oder als Vollstreben ausgebildet. Die Kühlstreben und die Abstandsstreben weisen zumindest abschnittsweise, optional vollständig, die gleiche Außengeometrie (und/oder die gleichen Außenmaße) auf.
Das oben beschriebene Baukastensystem bietet eine Reihe von Vorteilen. Unter anderem wird ein Konzept bereitgestellt, das eine flexible Integration einer ein- und zweiseitigen Kühlung für Batteriezellen eines elektrischen Energiespeichers ermöglicht. Die Möglichkeit, den elektrischen Energiespeicher mittels desselben Baukastensystems und mit identischer Systemarchitektur in der ersten Bauvariante (zweiseitige Kühlung) oder der zweiten Bauvariante (einseitige Kühlung) herstellen zu können, ermöglicht auf vorteilhafte Weise, wahlweise die erste oder zweite Bauvariante mit möglichst wenig Synergieverlust und möglichst geringen Gesamtkosten herstellen zu können als eine Umsetzung durch zwei separate Produktions- bzw. Montageprozesse. Eine wahlweise Herstellung einer der beiden Bauvarianten ist z. B. in denselben Produktionsanlage integrierbar bzw. umsetzbar.
Nachfolgend werden mögliche Weiterbildungen der oben beschriebenen Vorrichtung im Detail erläutert.
Die Streben (d. h., die Kühlstreben und die Abstandstreben) können unelastisch und/oder biegefest ausgebildet sein.
Die Kühlstreben können aus einem wärmeleitenden Material, z. B. Aluminium, ausgebildet sein oder dieses aufweisen.
Die Abstandsstreben können aus einem Kunststoff ausgebildet sein oder dieses aufweisen. Die Abstandsstreben können ohne eine zusätzliche Isolationsschicht zur elektrischen Isolation ausgeführt sein. Alternativ können die Abstandsstreben aus einem wärmeleitenden Material, z. B. Aluminium, und/oder aus dem gleichen Material wie die Kühlstreben ausgebildet sein oder dieses aufweisen.
Die Streben können derart beabstandet zueinander anordenbar oder angeordnet sein, dass die Batteriezellen an jeweils zwei der Streben anliegen, optional mit jeweils zwei der Streben verklebbar oder verklebt sind. Die Batteriezellen können in der ersten Bauvariante durch Anlage an zwei der Kühlstreben zweiseitig kühlbar sein. Die Batteriezellen können in der zweiten Bauvariante durch Anlage an einer der Kühlstreben (und an einer der Abstandsstreben) einseitig kühlbar sein. Zusätzlich zu der Kühlfunktion der Kühlstreben können die Kühl- und Abstandsstreben auf vorteilhafte Weise als mechanische Verbindung der Batteriezellen dienen, um die Batteriezellen an ihren vorgegebenen Positionen innerhalb der Zellenreihen zu halten bzw. die vorgegebene, z. B. kompakte, Anordnung der Batteriezellen sicherzustellen.
Die Streben können jeweils einen wellenförmigen Längsverlauf aufweisen. Durch den wellenförmigen Längsverlauf können konkave Anlageflächen zur jeweiligen Anlage von einem der Batteriezellen ausgebildet sein.
Die Streben können jeweils in Längsrichtung (der Streben bzw. der jeweiligen einen der Streben) eine erste Längsseitenfläche mit einem ersten Satz der konkaven Anlageflächen und eine zweite Längsseitenfläche mit einem zweiten Satz der konkaven Anlageflächen aufweisen. Die zweite Längsseitenfläche kann der ersten Längsseitenfläche gegenüberliegen.
Der erste Satz der konkaven Anlageflächen und der zweite Satz der konkaven Anlageflächen können in der Längsrichtung (der Streben bzw. der jeweiligen einen der Streben) versetzt zueinander ausgebildet sein. Alternativ, oder ergänzend, können der erste Satz der konkaven Anlageflächen zur Anlage einer ersten Reihe der mehreren Zellenreihen und der zweite Satz der konkaven Anlageflächen zur Anlage einer zweiten Reihe der mehreren Zellenreihen ausgebildet sein, wobei die erste Reihe und die zweite Reihe in der Längsrichtung (der Streben bzw. der jeweiligen einen der Streben) versetzt zueinander anordenbar oder angeordnet sein können. Eine derartige Anordnung der Batteriezellen kann auf vorteilhafte Weise eine möglichst kompakte Anordnung und eine möglichst effiziente Nutzung des Bauraums des elektrischen Energiespeichers, z. B. innerhalb eines Gehäuses, gewährleisten.
Die Kühlstreben (und optional die Abstandsstreben) können (baugleiche) Kopplungseinrichtungen aufweisen, die zum Bilden zumindest eines (gemeinsamen) Führungskanals, z. B. zwei Führungskanälen, zur Führung des Kühlmediums miteinander mechanisch und fluidisch koppelbar oder gekoppelt sein können.
Anders ausgedrückt, in der ersten Bauvariante können die Kühlstreben die Kopplungseinrichtungen (und/oder jede der Kühlstreben jeweils eine der Kopplungseinrichtungen) aufweisen.
In der zweiten Bauvariante können lediglich die Kühlstreben die Kopplungseinrichtungen (und/oder lediglich jede der Kühlstreben jeweils eine der Kopplungseinrichtungen) aufweisen. Die Abstandstreben können ohne Kopplungseinrichtungen ausgeführt sein. Alternativ können die Kühlstreben und die Abstandsstreben die Kopplungseinrichtungen (und/oder jede der Kühlstreben und der Abstandsstreben jeweils eine der Kopplungseinrichtungen) aufweisen.
Die Kopplungseinrichtungen können jeweils an einem Längsendbereich einer der Streben angeordnet sein. Die Kopplungseinrichtungen können jeweils mit zwei weiteren der Kopplungseinrichtungen (und/oder auf zwei gegenüberliegenden Seiten mit jeweils einer weiteren der Kopplungseinrichtungen) mechanisch und fluidisch koppelbar oder gekoppelt sein.
Die Streben können derart parallel zueinander anordenbar oder angeordnet sein, dass die Kopplungseinrichtungen auf einer gleichen Seite und/oder nebeneinander angeordnet sind.
Die Kopplungseinrichtungen der Kühlstreben können jeweils mit dem jeweiligen Kühlkanal fluidisch verbunden sein. Anders ausgedrückt, die Kühlstreben weisen jeweils eine der Kopplungseinrichtungen und einen Kühlkanal auf, die fluidisch (miteinander) verbunden sind.
Die Kopplungseinrichtungen können zum Bilden von zwei Führungskanälen zur Führung des Kühlmediums miteinander mechanisch und fluidisch koppelbar oder gekoppelt sein. Einer der Führungskanäle kann (im gekoppelten Zustand der Kopplungseinrichtungen) mit jeweils einem ersten Ende von jedem Kühlkanal der Kühlstreben fluidisch verbunden sein und/oder ausgestaltet sein, um das Kühlmedium in jeden Kühlkanal der Kühlstreben einzuleiten. Ein anderer der Führungskanäle kann (im gekoppelten Zustand der Kopplungseinrichtungen) mit jeweils einem zweiten Ende von jedem Kühlkanal der Kühlstreben fluidisch verbunden sein und/oder ausgestaltet sein, um das Kühlmedium aus jedem Kühlkanal der Kühlstreben aufzunehmen bzw. auszuleiten.
Die Kopplungseinrichtungen können jeweils zumindest einen Durchgang (z. B. zwei Durchgänge) und beidseitig am zumindest einen Durchgang jeweils einen Stutzen aufweisen. Die Stutzen der Kopplungseinrichtungen können baugleich ausgebildet sein. Zum Koppeln der Kopplungseinrichtungen können jeweils zwei Stutzen von zwei der, z. B. benachbart angeordneten, Kopplungseinrichtungen mittels einer Muffe miteinander verbindbar oder verbunden sein. Im gekoppelten Zustand können die Durchgänge und die Stutzen der Kopplungseinrichtungen und die Muffen den zumindest einen Führungskanal ausbilden.
Die Kopplungseinrichtungen können jeweils zwei Durchgänge aufweisen, die gleichgerichtet und beabstandet zueinander, z. B. übereinander, ausgebildet sein können. An den zwei Durchgängen können jeweils ein erster Stutzen und ein zweiter Stutzen ausgebildet und/oder angeordnet sein. Die ersten Stutzen können an einer ersten Seitenfläche der jeweiligen Kopplungseinrichtung (der Kopplungseinrichtungen) und die zweiten Stutzen können an einer zweiten Seitenfläche der jeweiligen Kopplungseinrichtung (der Kopplungseinrichtungen) ausgebildet und/oder angeordnet sein. Die erste Seitenfläche kann eine Verlängerung einer ersten Längsseitenfläche der jeweiligen Strebe (der Streben) und die zweite Seitenfläche kann eine Verlängerung einer zweiten Längsseitenfläche der jeweiligen Strebe (der Streben) sein. Die ersten Stutzen und die zweiten Stutzen können baugleich sein.
Zum Koppeln der Kopplungseinrichtungen können z. B. jeweils ein erster Stutzen und ein zweiter Stutzen von zwei der, z. B. benachbart angeordneten, Kopplungseinrichtungen mittels einer Muffe miteinander verbindbar oder verbunden sein. Im gekoppelten Zustand können die Durchgänge und die (ersten und zweiten) Stutzen der Kopplungseinrichtungen und die Muffen die zwei, z. B. parallel zueinander verlaufenden, Führungskanäle (zur Führung des Kühlmediums) ausbilden.
Das Baukastensystem kann, z. B. baugleiche, Muffen zum jeweiligen Verbinden von zwei Stutzen von zwei der Kopplungseinrichtungen umfassen. Die Muffen können jeweils eine Länge aufweisen, dass in einem gekoppelten Zustand jeweils einer der Zellenreihen zwischen zwei der Streben, z. B. anliegend, angeordnet sind. Die Länge der Muffen kann z. B. jeweils (in etwa) einem Durchmesser (einer) der zylindrischen Batteriezellen entsprechen.
Alternativ können die Muffen in der zweiten Bauvariante, wenn lediglich die Kühlstreben die Kopplungseinrichtungen aufweisen, eine Länge aufweisen, dass in einem gekoppelten Zustand jeweils zwei der mehreren Zellenreihen und eine dazwischen angeordnete Abstandsstrebe (der Abstandsstreben) zwischen zwei der miteinander gekoppelten Kühlstreben, z. B. anliegend, angeordnet sind. Die Länge der Muffen kann z. B. jeweils (in etwa) zweimal einem Durchmesser (einer) der zylindrischen Batteriezellen und einer Breite (einer) der Abstandsstreben entsprechen.
Das Baukastensystem kann eine Stromschiene umfassen. Die Stromschiene kann an einer äußersten Kühlstrebe (der Kühlstreben) anordenbar oder angeordnet, z. B. anklebbar oder angeklebt, sein. In der zweiten Bauvariante können die Streben dazu derart alternierend angeordnet sein, dass eine der äußersten Streben eine Kühlstrebe (der Kühlstreben) ist.
Die Streben können zumindest abschnittsweise in zwei Längshälften geteilt sein. Die zwei Längshälften können z. B. in Längsrichtung der jeweiligen Strebe (der Streben) beanstandet zueinander, z. B. übereinander, verlaufen.
Das Baukastensystem kann ein (bauvariantenübergreifendes) Gehäuse umfassen, in der die mehreren Zellenreihen und die (jeweils zwischen zwei der mehreren Zellenreihen angeordneten) Streben anordenbar oder angeordnet sind. Das oben Beschriebene lässt sich mit anderen Worten und auf eine mögliche konkretere Ausgestaltung der Offenbarung wie nachfolgend beschrieben zusammenfassen, wobei die nachfolgende Beschreibung als für die Offenbarung nicht einschränkend auszulegen ist.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt ein Konzept, bei dem sowohl für die ein- als auch für die zweiseitige Kühlung die identische System arch itektur zur Basis liegt und zu deren Aufbau das gleiche Produktionsverfahren verwendet werden kann.
Dafür kann die komplette Batterie in einem Block aus Batteriezellen aufgebaut sein. Die Batteriezellen können beidseitig mit einem Kühler (d. h. einer Kühlstrebe) verklebt sein. Für Batterien mit reduzierten Performanceanforderungen wird jeder zweite Kühler (bzw. jede zweite Kühlstrebe) durch einen Spacer (d. h. eine Abstandsstrebe) ersetzt sein.
Der Spacer (d. h. die Abstandsstrebe) kann grundsätzlich geometrisch identisch zu dem Kühler (d. h. der Abstandsstrebe) ausgeführt sein, allerdings aus günstigeren Materialien, z. B. Kunststoff. Dadurch kann auch keine Isolation des Spacer nötig sein, da das Grundmaterial bereits isoliert. Der Spacer kann dabei zwei Funktionen übernehmen: Durchleitung des Kühlmediums und eine mechanische Verbindung der Batteriezellen (über die Verklebung).
Die Verbindung der einzelnen Elemente (Kühler/Kühler bzw. Kühler/Spacer) kann beispielsweise durch Muffen erfolgen.
Eine weitere Vereinfachung des Spacers kann durch den Entfall der Fluid- Durchleitungsfunktion möglich sein. Dazu kann die Kopplungseinrichtung (oder auch als Anschlussbaugruppe bezeichnet) des Spacers entfallen und z. B. eine verlängerte Muffe verwendet werden. Dadurch können Verbindungsstellen reduziert werden, und damit Kosten gespart und die Robustheit des Systems erhöht werden. Die Komplexität der Anlagentechnik wird dagegen leicht erhöht und eine zusätzliche Sachnummer generiert. Durch das Vorhandensein eines Kühlers (d. h. einer Kühlstrebe) in der ersten und letzten Reihe der Batterie kann dieser Kühler sowohl im einseitigen als auch zweiseitigen Kühlkonzept genutzt werden, um eine Stromschiene analog zu den Batteriezellen anzukleben. Dadurch kann die Stromschiene ebenfalls gekühlt werden, was eine Steigerung der Batterieperformance ermöglicht.
Ferner geben Sicherheitsanforderungen vor, dass die durch das thermische Event einer Batteriezelle entstehende Wärme bestmöglich auf die umgebenden Batteriezellen verteilt werden sollte, um weitere thermische Events der Nachbarzellen bzw. eine thermische Propagation zu verhindern. Die äußersten Batteriezellen haben nur (sehr) wenige Nachbarzellen, im Falle einer einseitigen Kühlung wäre durch den Spacer (aus günstigem Material, z. B. Kunststoff) eine gute Wärmeleitung in die Nachbarzellen reduziert. Daher kann an den äußersten Batteriezellen ein wärmeleitender Spacer eingebaut werden. Dieser wärmeleitender Spacer kann eine Abstandsstrebe sein, die wie der Kühler (d. h. die Kühlstrebe) aus einem guten wärmeleitenden Material bestehen, z. B. Aluminium, und kann daher die Wärme gut verteilen. Um eine gleichmäßige Kühlung der Batterie zu ermöglichen, wird dieser allerdings, anders als der Kühler, nicht vom Kühlmedium durchströmt.
Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt.
Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen des oben beschriebenen Baukastensystems.
Das Verfahren umfasst ein Anordnen der zylindrischen Batteriezellen in mehreren, nebeneinander angeordneten Zellenreihen, und ein Festlegen, den elektrischen Energiespeicher in der ersten Bauvariante oder der zweiten Bauvariante herzustellen.
Das Verfahren umfasst ein Auswählen der Streben. Ausschließlich die als Kühlstreben ausgeführten Streben werden ausgewählt, wenn festgelegt worden ist, den elektrischen Energiespeicher in der ersten Bauvariante herzustellen. Die als Kühlstreben ausgeführten Streben und die als Abstandsstreben ausgeführten Streben werden ausgewählt, wenn festgelegt worden ist, den elektrischen Energiespeicher in der zweiten Bauvariante herzustellen;
Das Verfahren umfasst ein Anordnen und Verkleben der ausgewählten Streben zwischen jeweils zwei der mehreren Zellenreihen, wobei die Kühlstreben und die Abstandsstreben für die zweite Bauvariante alternierend angeordnet und verklebt werden.
Das oben mit Bezug zum Baukastensystem Beschriebene gilt analog auch für das Verfahren und umgekehrt.
Ferner wird ein elektrischer Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Der elektrische Energiespeicher ist mittels des oben beschriebenen Baukastensystems und/oder mittels des oben beschriebenen Verfahrens als elektrischer Energiespeicher der ersten Bauvariante oder der zweiten Bauvariante hergestellt.
Das oben mit Bezug zum Baukastensystem und Verfahren Beschriebene gilt analog auch für den elektrischen Energiespeicher und umgekehrt.
Ferner wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, wobei das Kraftfahrzeug den oben beschriebenen elektrischen Energiespeicher umfasst.
Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen, insbesondere ein Automobil, oder ein Nutzfahrzeug, wie z. B. einen Lastkraftwagen, handeln.
Das Kraftfahrzeug kann ein elektrisch antreibbares, optional fahrbares, Kraftfahrzeug sein.
Der elektrische Energiespeicher kann als Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs ausgeführt sein.
Das oben mit Bezug zum Baukastensystem, Verfahren und elektrischen Energiespeicher Beschriebene gilt analog auch für das Kraftfahrzeug und umgekehrt. Nachfolgend werden optionale Ausführungsformen mit Bezug zu Figuren 1 bis 7 beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematische Ausschnitte des offenbarungsgemäßen elektrischen Energiespeichers in der ersten und zweiten Bauvariante, der mittels des offenbarungsgemäßen Baukastensystems hergestellt ist;
Fig. 2 zeigt schematisch einen weiteren Ausschnitt des elektrischen
Energiespeichers in der ersten Bauvariante;
Fig. 3 zeigt schematisch einen weiteren Ausschnitt des elektrischen
Energiespeichers in der ersten Bauvariante mit einer angebrachten Stromschiene;
Fig. 4 zeigt schematisch die offenbarungsgemäße Kühlstrebe und die offenbarungsgemäße Abstandsstrebe;
Fig. 5 zeigt schematische Ausschnitte des elektrischen Energiespeichers in der zweiten Bauvariante mit verschiedenen Kupplungsvarianten der Streben;
Fig. 6 zeigt schematisch einen weiteren Ausschnitt des elektrischen Energiespeichers in der zweiten Bauvariante mit einem dargestellten thermischen Ereignis; und
Fig. 7 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines offenbarungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des elektrischen Energiespeichers.
Figur 1 zeigt lediglich schematisch einen Ausschnitt des elektrischen Energiespeichers 10-1 in der ersten Bauvariante und einen Ausschnitt des elektrischen Energiespeichers 10-2 in der zweiten Bauvariante, der mittels des Baukastensystems der vorliegenden Offenbarung hergestellt ist. Das Baukastensystem umfasst zylindrische Batteriezellen 1 , die in mehreren Zellenreihen nebeneinander anordenbar oder angeordnet sind, und Streben 2, 3, die jeweils zwischen zwei der mehreren Zellenreihen anordenbar oder angeordnet sind.
In der ersten Bauvariante sind die Streben ausschließlich als Kühlstreben 2 ausgeführt, wobei die Kühlstreben 2 jeweils einen in Längsrichtung verlaufenden Kühlkanal zur Führung eines Kühlmediums aufweisen.
In der zweiten Bauvariante sind die Streben alternierend als die Kühlstreben 2 und als Abstandsstreben 3 ausgeführt, wobei die Abstandsstreben 3 in Längsrichtung kühlkanallos und/oder als Vollstreben ausgebildet sind. Die Kühlstreben 2 und die Abstandsstreben 3 weisen zumindest abschnittsweise, optional vollständig, die gleiche Außengeometrie (und/oder die gleichen Außenmaße) auf.
Entsprechend umfasst der elektrische Energiespeicher 10-1 in der ersten Bauvariante mehrere Zellenreihen, wobei zwischen zwei benachbarten Zellenreihen jeweils eine Kühlstrebe 2 angeordnet ist. Diese Kühlstreben 2 weisen Kopplungseinrichtungen 2-1 auf, die zum Bilden zumindest eines Führungskanals zur Führung des Kühlmediums miteinander mechanisch und fluidisch koppelbar bzw. im hergestellten elektrischen Energiespeicher 10-1 gekoppelt sind.
Die Kopplungseinrichtungen 2-1 sind jeweils an einem Längsendbereich einer der Kühlstreben 2 angeordnet und mit zwei weiteren der Kopplungseinrichtungen 2-1 mechanisch und fluidisch koppelbar bzw. im hergestellten elektrischen Energiespeicher 10-1 gekoppelt. Ferner können die Kopplungseinrichtungen 2-1 jeweils mit dem jeweiligen Kühlkanal der jeweiligen Kühlstrebe 2 fluidisch verbunden sein, um so das Kühlfluid aus dem zumindest einen Führungskanal in den Kühlkanal einzuleiten bzw. aus dem Kühlkanal in den zumindest einen Führungskanal auszuleiten.
Der Ausschnitt des elektrischen Energiespeichers 10-1 in Figur 1 zeigt zur vereinfachten Darstellung rein schematisch lediglich die jeweils erste zylindrische Batteriezelle 1 der jeweiligen Zellenreihe, jeweils einen Abschnitt der zwischen den Zellenreihen angeordneten Kühlstreben 2 und die Kopplungseinrichtungen 2-1 , mit denen die jeweils benachbarten Kühlstreben 2 miteinander gekoppelt sind. Die dargestellte Richtung L gibt dabei die Längsrichtung bzw. die Erstreckungsrichtung der Kühlstreben 2 sowie der Zellenreihen an.
Der elektrische Energiespeicher 10-2 in der zweiten Bauvariante weist entsprechend ebenfalls mehrere Zellenreihen auf, wobei hier zwischen zwei benachbarten Zellenreihen alternierend eine Kühlstrebe 2 oder eine Abstandsstrebe 3 angeordnet ist. Wie die Kühlstreben 2, weisen auch die Abstandsstreben 3 die Kopplungseinrichtungen 3-1 auf, die zusammen mit den Kopplungseinrichtungen 2-1 der Kühlstreben 2 mechanisch und fluidisch koppelbar sind und im hergestellten elektrischen Energiespeicher 10-2 den zumindest einen Führungskanal zur Führung des Kühlmediums bilden.
Die Kopplungseinrichtungen 3-1 sind jeweils an einem Längsendbereich einer der Abstandsstreben 3 angeordnet und können baugleich zu den Kopplungseinrichtungen 2-1 der Kühlstreben ausgebildet sein, mit der Ausnahme, dass bei den kühlkanallosen Abstandsstreben 3 keine fluidische Verbindung zu einem Kühlkanal vorgesehen ist.
Der Ausschnitt des elektrischen Energiespeichers 10-2 in Figur 1 zeigt ebenfalls zur vereinfachten Darstellung rein schematisch lediglich die jeweils erste zylindrische Batteriezelle 1 der jeweiligen Zellenreihe, jeweils einen Abschnitt der zwischen den Zellenreihen angeordneten Kühlstreben 2 bzw. Abstandsstreben 3 und die Kopplungseinrichtungen 2-1 , 3-1. Die dargestellte Richtung L gibt dabei die Längsrichtung bzw. die Erstreckungsrichtung der Kühlstreben 2, der Abstandsstreben 3 und der Zellenreihen an.
Figur 2 zeigt schematisch einen weiteren Ausschnitt des elektrischen Energiespeichers 10-1 in der ersten Bauvariante, wobei beispielhaft alle Zellenreihen der zylindrischen Batteriezellen 1 und die Kühlstreben 2 vollständig und in einer vorgesehenen, kompakten Anordnung dargestellt sind.
Die Kühlstreben 2 umfassen jeweils an einem Ende die Kopplungseinrichtungen 2-1 , die in dieser Ausführungsform im gekoppelten Zustand zwei Führungskanäle für das Kühlmedium bilden, z. B. einen Kanal zum Zuführen des Kühlmediums und einen weiteren Kanal zum Abführen des Kühlmediums. Entsprechend sind an der äußersten Kopplungseinrichtung 2-1 zwei Kühlanschlüsse 6 ausgebildet, an denen z. B. Leitungen angebracht werden können, um das Kühlmedium in einen der Führungskanäle einzuleiten und aus dem anderen der Führungskanäle wieder abzuleiten.
Anhand der dargestellten kompakten Anordnung der zylindrischen Batteriezellen 1 und der Kühlstreben 2 ist zu erkennen, dass die Kühlstreben 2 derart beabstandet zueinander angeordnet sind, dass die Batteriezellen 1 an jeweils zwei der Kühlstreben 2 anliegen und so in der dargestellten ersten Bauvariante zweiseitig kühlbar sind bzw. gekühlt werden.
Analog kann auch der elektrische Energiespeicher 10-2 in der zweiten Bauvariante aufgebaut sein, d. h. die alternierend angeordneten Kühlstreben 2 und Abstandsstreben 3 können derart beabstandet zueinander angeordnet sein, dass die Batteriezellen 1 an jeweils einer der Kühlstreben 2 anliegen und so einseitig kühlbar sind bzw. gekühlt werden.
Figur 3 zeigt einen weiteren Ausschnitt des elektrischen Energiespeichers 10-1 in der ersten Bauvariante, wobei eine Zellenkontaktierung 7 auf den Batteriezellen 1 angeordnet ist. Eine Stromschiene 6 ist anliegend an der äußersten Kühlstrebe 1 angeordnet und kann so durch die Kühlstrebe 1 ebenfalls kühlbar sein. Diese Anordnung der kühlbaren Stromschiene 6 ist auch für den elektrischen Energiespeicher 10-2 in der zweiten Bauvariante denkbar, wobei die Streben 2, 3 derart alternierend angeordnet sind, dass die äußerste Schiene eine Kühlstrebe 2 ist.
Figur 4 zeigt die Kühlstrebe 2 und die Abstandsstrebe 3 gemäß einer optionalen Ausführungsform, die jeweils einen wellenförmigen Längsverlauf aufweisen, wobei durch den wellenförmigen Längsverlauf konkave Anlageflächen 2-4, 3-4 zur jeweiligen Anlage von einem der Batteriezellen 1 ausgebildet sind.
Aufgrund wellenförmigen Längsverlauf weisen die Kühlstrebe 2 und die
Abstandsstäbe 3 jeweils in Längsrichtung L eine erste Längsseitenfläche 2-3, 3-3 mit einem ersten Satz der konkaven Anlageflächen 2-4, 3-4 und eine zweite Längsseitenfläche, die der ersten Längsseitenfläche 2-3, 3-3 gegenüberliegt, mit einem zweiten Satz der konkaven Anlageflächen auf. Der erste Satz der konkaven Anlageflächen 2-4, 3-4) und der zweite Satz der konkaven Anlageflächen sind in der Längsrichtung (L) versetzt zueinander ausgebildet.
Der erste Satz der konkaven Anlageflächen 2-4, 3-4 kann zur Anlage einer ersten Reihe der mehreren Zellenreihen und der zweite Satz der konkaven Anlageflächen kann zur Anlage einer zweiten Reihe der mehreren Zellenreihen ausgebildet sein, wobei die erste Reihe und die zweite Reihe in der Längsrichtung L versetzt zueinander anordenbar oder angeordnet sein. Dadurch kann eine kompakte Anordnung erzielt werden, wie z. B. in Figur 2 gezeigt ist.
Figur 4 zeigt ferner, dass die Kopplungseinrichtungen 2-1 , 3-1 der Kühlstrebe 2 bzw. der Abstandsstrebe 3 jeweils zumindest einen Durchgang (nicht gezeigt) und beidseitig am zumindest einen Durchgang jeweils einen Stutzen 2-2, 3-2 aufweisen können. Zum Koppeln der Kopplungseinrichtungen 2-1 , 3-1 können jeweils zwei Stutzen 2-2, 3-2 von zwei der Kopplungseinrichtungen 2-1 , 3-1 mittels einer Muffe 4- 1 ; 4-2 (in Figur 5 gezeigt) miteinander verbindbar oder verbunden sein.
Genauer gesagt, die gezeigte Ausführungsform der Kopplungseinrichtungen 2-1 , 3-1 der Kühlstrebe 2 bzw. der Abstandsstrebe 3 weisen jeweils zwei Durchgänge aufweisen, die gleichgerichtet und beanstandet zueinander bzw. übereinander ausgebildet sind. An den zwei Durchgängen sind beidseitig jeweils ein Stutzen 2-2, 3-2 ausgebildet und/oder angeordnet, sodass zwei der insgesamt vier Stutzen an einer Seitenfläche der jeweiligen Kopplungseinrichtung 2-1 , 3-1 (bzw. einer ersten Längsseitenfläche der Strebe 2, 3) und die anderen zwei der vier Stutzen auf einer gegenüberliegenden Seitenfläche der jeweiligen Kopplungseinrichtung 2-1 , 3-1 (bzw. einer zweiten Längsseitenfläche der Strebe 2, 3) ausgebildet und/oder angeordnet sind. Diese Kopplungseinrichtungen 2-1 , 3-1 können z. B. mittels Muffen derart miteinander gekoppelt werden, um die zwei Führungskanäle für das Kühlmedium ausbilden, wobei die zwei Führungskanäle z. B. parallel zueinander verlaufen. Figur 5 zeigt Ausschnitte des elektrischen Energiespeichers 10-2 in der zweiten Bauvariante mit verschiedenen Kupplungsvarianten der Streben 2, 3.
Kupplungsvariante (a) sieht vor, dass neben den Kühlstreben 2 auch die Abstandsstreben 3 die Kopplungseinrichtungen 2-1 , 3-1 , die miteinander mechanisch und fluidisch koppelbar bzw. im hergestellten elektrischen Energiespeichers 10-2 gekoppelt sind. Entsprechend sind die Kopplungseinrichtungen 2-1 , 3-1 mit den direkt benachbarten Kopplungseinrichtungen 2-1 , 3-1 gekoppelt, wobei die Kopplungseinrichtungen 2-1 , 3-1 baugleich sind oder zumindest die gleichen Außenmaße aufweisen.
Jeweils ein Stutzen 2-2 einer Kopplungseinrichtung 2-1 einer Kühlstrebe 2 kann mit einem Stutzen 3-2 einer direkt benachbarten Kopplungseinrichtung 3-1 einer Abstandsstrebe 3 mittels einer Muffe 4-1 koppelbar bzw. gekoppelt sein. Die jeweilige Muffe 4-1 kann eine Länge aufweisen, dass eine Zellenreihe der Batteriezellen 1 zwischen der Kühlstrebe 2 und der Abstandsstrebe 3, die über die Kopplungseinrichtungen 2-1 , 3-1 miteinander gekoppelt sind, angeordnet werden kann, z. B. derart, dass die Batteriezellen 1 der Zellenreihe an beiden Streben 2, 3 anliegen.
Kupplungsvariante (b) sieht vor, dass ausschließlich die Kühlstreben 2 die Kopplungseinrichtungen 2-1 aufweisen. Entsprechend sind lediglich die Kühlstreben über ihre Kopplungseinrichtungen 2-1 miteinander koppelbar bzw. im hergestellten elektrischen Energiespeichers 10-2 gekoppelt, jedoch nicht die Abstandsstreben 3.
Das Koppeln kann wiederum mittels Muffen 4-2 erfolgen, wobei jeweils ein Stutzen 2-2 einer Kopplungseinrichtung 2-1 einer Kühlstrebe 2 mit einem Stutzen 2-2 der Kopplungseinrichtung 2-1 einer nächstgelegenen Kühlstrebe 2 mittels einer Muffe 4- 2 koppelbar bzw. gekoppelt sein kann. Aufgrund der alternierenden Anordnung der Kühlstreben 2 und der Abstandsstreben 3 in der zweiten Bauvariante, kann die jeweilige Muffe 4-2 eine Länge aufweisen, dass zwei Zellenreihen der Batteriezellen 1 und eine dazwischen angeordnete Abstandsstrebe 3 zwischen den beiden, miteinander gekoppelten Kühlstreben 2 angeordnet werden können, z. B. derart, dass die Batteriezellen 1 der beiden Zellenreihen jeweils an der Abstandstrebe 3 und Y1 einer der Kühlstreben 2 anliegen. Die Muffen 4-2 der Kupplungsvariante (b) können somit länger sein als die Muffen 4-1 der Kupplungsvariante (a), darüber hinaus aber die gleichen Maße, z. B. den gleichen Durchmesser, aufweisen.
Wie in Figur 5 ferner gezeigt ist, können die Kühlstrebe 2 und die Abstandsstrebe 3 zumindest abschnittsweise in zwei Längshälften geteilt sein, die in Längsrichtung der Kühlstrebe 2 bzw. der Abstandsstrebe 3 beanstandet übereinander verlaufen.
Figur 6 zeigt beispielhaft einen Ausschnitt des elektrischen Energiespeichers 10-2 in der zweiten Bauvariante mit einem thermischen Ereignis einer Batteriezelle 1. Die eingezeichneten Pfeile geben einen Wärmefluss aus der Batteriezelle 1 mit dem thermischen Ereignis in benachbarte Batteriezellen 1 an. Um die Wärme, die bei dem thermischen Ereignis entsteht, bestmöglich auf die umgebenden Batteriezellen 1 zu verteilen und so weitere thermische Ereignisse der benachbarten Batteriezellen 1 bzw. eine thermische Propagation zu verhindern, können die Abstandsstreben 3 aus einem wärmeleitenden Material, z. B. Aluminium und/oder aus dem gleichen Material wie die Kühlstreben ausgebildet sein.
Der elektrische Energiespeicher 10-1 , 10-2 kann z. B. in der ersten oder zweiten Bauvariante gemäß dem in Figur 7 dargestellten Verfahren 100 herstellbar sein.
In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird das Baukastensystem bereitgestellt.
In einem zweiten Verfahrensschritt S2 werden die zylindrischen Batteriezellen 1 in mehreren, Zellenreihen nebeneinander angeordnet.
In einem dritten Verfahrensschritt S3 wird festgelegt, den elektrischen Energiespeicher 10-1 , 10-2 in der ersten Bauvariante oder der zweiten Bauvariante herzustellen.
In einem vierten Verfahrensschritt S4 werden die Streben 2, 3 ausgewählt. Ausschließlich die als Kühlstreben ausgeführten Streben 2 werden ausgewählt, wenn festgelegt worden ist, den elektrischen Energiespeicher 10-1 in der ersten Bauvariante herzustellen. Die als Kühlstreben ausgeführten Streben 2 und die als Abstandsstreben ausgeführten Streben 3 werden ausgewählt, wenn festgelegt worden ist, den elektrischen Energiespeicher 10-2 in der zweiten Bauvariante herzustellen. In einem fünften Verfahrensschritt S5 werden die ausgewählten Streben 2 ,3 zwischen jeweils zwei der mehreren Zellenreihen angeordnet und verklebt. Die Kühlstreben 2 und die Abstandsstreben 3 werden für die zweite Bauvariante alternierend angeordnet und verklebt.
Bezugszeichenliste
1 zylindrische Batteriezellen
2 Kühlstrebe
2-1 Kopplungseinrichtung der Kühlstrebe
2-2 Stutzen der Kopplungseinrichtung der Kühlstrebe
2-3 erste Längsseitenfläche der Kühlstrebe
2-4 konkave Anlageflächen der Kühlstrebe
3 Abstandsstrebe
3-1 Kopplungseinrichtung der Abstandsstrebe
3-2 Stutzen der Kopplungseinrichtung der Abstandsstrebe
3-3 erste Längsseitenfläche der Abstandsstrebe
3-4 konkave Anlageflächen der Abstandsstrebe
4 Muffe
5 Stromschiene
6 Kühlanschlüsse
7 Zellenkontaktierung
10-1 elektrischer Energiespeicher gemäß der ersten Bauvariante
10-2 elektrischer Energiespeicher gemäß der zweiten Bauvariante
L Längsrichtung
100 Verfahren
S1-S5 Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche
1. Baukastensystem zur Herstellung eines elektrischen Energiespeichers (10-1 ; 10-2) für ein Kraftfahrzeug, umfassend:
- zylindrische Batteriezellen (1), die in mehreren Zellenreihen nebeneinander anordenbar oder angeordnet sind; und
- Streben (2, 3), die jeweils zwischen zwei der mehreren Zellenreihen anordenbar oder angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Streben (2, 3) in einer ersten Bauvariante des elektrischen Energiespeichers (10-1 ) ausschließlich als Kühlstreben (2) ausgeführt sind, wobei die Kühlstreben (2) jeweils einen in Längsrichtung (L) verlaufenden Kühlkanal zur Führung eines Kühlmediums aufweisen, und
- die Streben (2, 3) in einer zweiten Bauvariante des elektrischen Energiespeichers (10-2) alternierend als die Kühlstreben (2) und als Abstandsstreben (3) ausgeführt sind, wobei die Abstandsstreben (3) in Längsrichtung (L) kühlkanallos und/oder als Vollstreben ausgebildet sind, und wobei die Kühlstreben (2) und die Abstandsstreben (3) zumindest abschnittsweise die gleiche Außengeometrie aufweisen.
2. Baukastensystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Streben (2, 3) derart beabstandet zueinander anordenbar oder angeordnet sind, dass die Batteriezellen (1 ) an jeweils zwei der Streben (2,3) anliegen, wobei die Batteriezellen (1 )
- in der ersten Bauvariante durch Anlage an zwei der Kühlstreben (2) zweiseitig kühlbar sind, und
- in der zweiten Bauvariante durch Anlage an einer der Kühlstreben (2) einseitig kühlbar sind.
3. Baukastensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Streben (2, 3) jeweils einen wellenförmigen Längsverlauf aufweisen, wobei durch den wellenförmigen Längsverlauf konkave Anlageflächen (2-4, 3-4) zur jeweiligen Anlage von einem der Batteriezellen (1 ) ausgebildet sind.
4. Baukastensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Streben (2, 3) jeweils in Längsrichtung (L) eine erste Längsseitenfläche (2-3, 3-3) mit einem ersten Satz der konkaven Anlageflächen (2-4, 3-4) und eine zweite Längsseitenfläche mit einem zweiten Satz der konkaven Anlageflächen aufweisen, wobei
- der erste Satz der konkaven Anlageflächen (2-4, 3-4) und der zweite Satz der konkaven Anlageflächen in der Längsrichtung (L) versetzt zueinander ausgebildet sind, und/oder
- der erste Satz der konkaven Anlageflächen (2-4, 3-4) zur Anlage einer ersten Reihe der mehreren Zellenreihen und der zweite Satz der konkaven Anlageflächen zur Anlage einer zweiten Reihe der mehreren Zellenreihen ausgebildet sind, wobei die erste Reihe und die zweite Reihe in der Längsrichtung (L) versetzt zueinander anordenbar oder angeordnet sind.
5. Baukastensystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlstreben (2) und optional die Abstandstreben (3) Kopplungseinrichtungen (2-1 , 3-1 ) aufweisen, die zum Bilden zumindest eines Führungskanals zur Führung des Kühlmediums miteinander mechanisch und fluidisch koppelbar oder gekoppelt sind.
6. Baukastensystem nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kopplungseinrichtungen (2-1 , 3-1 ) jeweils an einem Längsendbereich einer der Streben (2, 3) angeordnet sind und mit zwei weiteren der Kopplungseinrichtungen (2-1 , 3-1 ) mechanisch und fluidisch koppelbar oder gekoppelt sind, und/oder
- die Kopplungseinrichtungen (2-1 ) der Kühlstreben (2) jeweils mit dem jeweiligen Kühlkanal fluidisch verbunden sind.
7. Baukastensystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtungen (2-1 , 3-1 ) jeweils zumindest einen Durchgang und beidseitig am zumindest einen Durchgang jeweils einen Stutzen (2-2, 3- 2) aufweisen, wobei zum Koppeln der Kopplungseinrichtungen (2-1 , 3-1 ) jeweils zwei Stutzen (2-2, 3-2) von zwei der Kopplungseinrichtungen (2-1 , 3- 1 ) mittels einer Muffe (4-1 ; 4-2) miteinander verbindbar oder verbunden sind.
8. Verfahren (100) zur Herstellung eines elektrischen Energiespeichers (10-1 ; 10-2) für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst:
- Bereitstellen (S1 ) des Baukastensystems nach einem der vorherigen Ansprüche;
- Anordnen (S2) der zylindrischen Batteriezellen (1 ) in mehreren, nebeneinander angeordneten Zellenreihen;
- Festlegen (S3), den elektrischen Energiespeicher (10-1 ; 10-2) in der ersten Bauvariante oder der zweiten Bauvariante herzustellen;
- Auswahlen (S4) der Streben (2, 3), wobei
- ausschließlich die als Kühlstreben ausgeführten Streben (2) ausgewählt werden, wenn festgelegt worden ist, den elektrischen Energiespeicher (10-1) in der ersten Bauvariante herzustellen, und,
- die als Kühlstreben ausgeführten Streben (2) und die als Abstandsstreben ausgeführten Streben (3) ausgewählt werden, wenn festgelegt worden ist, den elektrischen Energiespeicher (10-2) in der zweiten Bauvariante herzustellen;
- Anordnen und Verkleben (S5) der ausgewählten Streben (2, 3) zwischen jeweils zwei der mehreren Zellenreihen, wobei die Kühlstreben (2) und die Abstandsstreben (3) für die zweite Bauvariante alternierend angeordnet und verklebt werden.
9. Elektrischer Energiespeicher (10-1 ; 10-2) für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher (10-1 ; 10-2) mittels des Baukastensystems gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder mittels des Verfahrens (100) nach Anspruch 8 als elektrischer Energiespeicher (10- 1 ; 10-2) der ersten Bauvariante oder der zweiten Bauvariante hergestellt ist.
10. Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug den elektrischen Energiespeicher (10-1 ; 10-2) gemäß Anspruch 9 umfasst.
EP24725090.5A 2023-05-30 2024-05-06 Baukastensystem und verfahren zur herstellung eines elektrischen energiespeichers für ein kraftfahrzeug Pending EP4721174A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023114059.0A DE102023114059A1 (de) 2023-05-30 2023-05-30 Baukastensystem und verfahren zur herstellung eines elektrischen energiespeichers für ein kraftfahrzeug
PCT/EP2024/062383 WO2024245691A1 (de) 2023-05-30 2024-05-06 Baukastensystem und verfahren zur herstellung eines elektrischen energiespeichers für ein kraftfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4721174A1 true EP4721174A1 (de) 2026-04-08

Family

ID=91070163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24725090.5A Pending EP4721174A1 (de) 2023-05-30 2024-05-06 Baukastensystem und verfahren zur herstellung eines elektrischen energiespeichers für ein kraftfahrzeug

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4721174A1 (de)
KR (1) KR20250153832A (de)
CN (1) CN120917600A (de)
DE (1) DE102023114059A1 (de)
WO (1) WO2024245691A1 (de)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2022005982A (es) * 2019-11-21 2022-09-02 Tesla Inc Sistema de almacenamiento de energia integrado.
DE102020206985A1 (de) * 2020-06-04 2021-12-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Batteriemodul und Verwendung eines solchen Batteriemoduls
CN217589270U (zh) * 2021-12-29 2022-10-14 湖北亿纬动力有限公司 一种电池模块及电池模组
EP4358234B1 (de) * 2022-10-17 2025-07-23 Borgwarner Inc. Kühlmodul für batterien eines elektro- oder hybridfahrzeugs
CN218919145U (zh) * 2022-11-14 2023-04-25 上海稊米汽车科技有限公司 一种适用电动汽车的电池模组

Also Published As

Publication number Publication date
DE102023114059A1 (de) 2024-12-05
KR20250153832A (ko) 2025-10-27
CN120917600A (zh) 2025-11-07
WO2024245691A1 (de) 2024-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2599153B1 (de) Vorrichtung zur spannungsversorgung mit einer kühlanordnung
EP3192109B1 (de) Energiebereitstellungsmodul für eine in einem fahrzeug angeordnete spannungsversorgungsvorrichtung
DE102010038600B4 (de) Vorrichtung zur Spannungsversorgung mit einer Kühlanordnung
DE102018133006A1 (de) Elektrospeicher und fahrzeug mit einem elektrospeicher
DE102017110578A1 (de) Kraftfahrzeug-Hochspannungs-Energiespeicher
DE102012012891A1 (de) Vorrichtung zur Verbindung von Batteriemodulen
DE102017118519A1 (de) Temperiereinrichtung für ein Batteriegehäuse
DE102008034875A1 (de) Batterie, insbesondere Fahrzeugbatterie
DE112015004053T5 (de) Erweiterbarer wärmetauscher mit gestapelten platten für eine batterieeinheit
DE102018206800A1 (de) System zum Herstellen einer Batterieanordnung
DE102019105133A1 (de) Temperierstruktur
DE102019207356A1 (de) Modulgehäuse, Batteriemodul, Hochvoltbatterie, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Einbringen eines Wärmeleitmittels zwischen ein Batteriemodul und einen Kühlboden
DE102021116605A1 (de) Elektrischer Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug
EP4162559A1 (de) Energiespeichermodul, fahrzeug mit einem solchen sowie verfahren zum herstellen eines energiespeichermoduls
DE102021118643A1 (de) Verfahren zum Einbringen einer Wärmeleitmasse zwischen ein Batteriemodul und einen Gehäuseboden, Batterie und Kraftfahrzeug
DE102017117696A1 (de) Kühlstruktur zum Kühlen eines Batteriestacks eines Elektrofahrzeugs
DE102017215083A1 (de) Batteriegehäuse und Verfahren zur Herstellung eines Batteriegehäuses
DE102022211203A1 (de) Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem verklebten Element sowie Verfahren zum Lösen eines verklebten Elements eines Batteriesystems
EP4721174A1 (de) Baukastensystem und verfahren zur herstellung eines elektrischen energiespeichers für ein kraftfahrzeug
DE102018222574A1 (de) Energiespeicheranordnung
DE102021125359A1 (de) Kühleinrichtung, Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Herstellen einer Kühleinrichtung
WO2025082690A1 (de) Hochvoltspeicher für ein kraftfahrzeug
DE102019209155A1 (de) Energiespeicheranordnung
DE102019118392A1 (de) Batterie für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug
WO2024120921A1 (de) Energiespeichervorrichtung für ein kraftfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20251202

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR