ES3057635T3 - Energy storage device and vehicle - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un dispositivo de almacenamiento de energía (1) con: - una carcasa (1a) que comprende dos paredes laterales opuestas (2), y - un módulo (3a) que comprende: - dos paredes de refrigeración opuestas (4a), dispuestas entre las paredes laterales (2), - un disipador de calor (5a) sobre el que se disponen las paredes de refrigeración (4a), - al menos dos unidades de almacenamiento de energía (6a), dispuestas entre las paredes de refrigeración (4a) y sobre el disipador de calor (5a), y - un elemento de presión (7a) dispuesto entre las dos unidades de almacenamiento de energía (6a), donde - el elemento de presión (7a) presiona las unidades de almacenamiento de energía (6a) contra la pared de refrigeración adyacente (4a). La invención se refiere además a un vehículo (15) con un dispositivo de almacenamiento de energía (1) de este tipo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Dispositivo de almacenamiento de energía y vehículo
[0003] Se indica un dispositivo de almacenamiento de energía. Además, se indica un vehículo.
[0004] Por el documento US 2016/164061 A1 se conoce un módulo de batería en el que un espaciador está dispuesto entre células de batería respectivamente contiguas, donde el espaciador se utiliza para absorber una presión interna o externa.
[0005] Un objeto que debe solucionarse consiste en proporcionar un dispositivo de almacenamiento de energía que sea especialmente compacto. Además, debe proporcionarse un vehículo con un dispositivo de almacenamiento de energía de esa clase.
[0006] El dispositivo de almacenamiento de energía, por ejemplo, se trata de una caja de batería, en particular de una caja de batería con capacidad autoportante.
[0007] Según la invención, el dispositivo de almacenamiento de energía comprende una carcasa, que comprende dos paredes laterales opuestas. Las paredes laterales se extienden en un espacio tridimensional con ejes x, y y z que, por ejemplo, se extienden perpendicularmente unos con respecto a otros. Los ejes x e y definen aquí y a continuación direcciones laterales y el eje z define una dirección vertical. Las paredes laterales respectivamente presentan un plano de extensión principal que, por ejemplo, se extiende respectivamente, al menos en algunos lugares o por completo, a lo largo de los ejes y y z. Las paredes laterales opuestas, por ejemplo, se extienden paralelamente unas con respecto a otras.
[0008] Según la invención, el dispositivo de almacenamiento de energía comprende un módulo que comprende dos paredes de refrigeración opuestas. Las paredes de refrigeración están dispuestas entre las paredes laterales. Las paredes de refrigeración, según al menos una forma de ejecución, se extienden esencialmente de forma perpendicular con respecto a las paredes laterales. Esencialmente de forma perpendicular, aquí y a continuación, significa que los planos de extensión principal de los elementos participantes comprenden un ángulo de al menos 85° y como máximo 95°, en particular de al menos 89° y como máximo 91°. Además, las paredes de refrigeración y las paredes laterales, por ejemplo, se encuentran en contacto directo unas con otras. Las paredes laterales presentan respectivamente un plano de extensión principal que, por ejemplo, se extiende a lo largo de los ejes x y z.
[0009] Según la invención, el módulo comprende una placa de refrigeración en la que están dispuestas las paredes de refrigeración. La placa de refrigeración, según al menos una forma de ejecución, está dispuesta entre las paredes laterales. La placa de refrigeración se extiende esencialmente de forma perpendicular con respecto a las paredes laterales y a las paredes de refrigeración. La placa de refrigeración, con ello, presenta un plano de extensión principal que, por ejemplo, se extiende a lo largo de los ejes x e y. Además, la placa de refrigeración, por ejemplo, se encuentra en contacto directo con las paredes de refrigeración y las paredes laterales.
[0010] Las paredes de refrigeración y/o la placa de refrigeración, por ejemplo, presentan una conductividad térmica especialmente grande. Por ejemplo, las paredes de refrigeración y/o la placa de refrigeración respectivamente comprenden un metal. La conductividad térmica, por ejemplo, es de al menos 10 W/(m*K), en particular de al menos 250 W/(m*K). Con ello, el calor que se produce en la disposición de almacenamiento de energía, ventajosamente, puede disiparse especialmente bien.
[0011] Según la invención, el módulo comprende al menos dos acumuladores de energía que están dispuestos entre las paredes de refrigeración y en la placa de refrigeración. Las superficies laterales, según al menos una forma de ejecución, presentan respectivamente un plano de extensión principal que, por ejemplo, se extiende a lo largo de los ejes x y z. Las superficies laterales de acumuladores de energía contiguos, en este caso, están dispuestas en dirección del eje y, distanciadas unas de otras.
[0012] Además, las superficies laterales de los acumuladores de energía respectivamente presentan una longitud que sólo es mínimamente más reducida que una distancia de las paredes laterales. La distancia de las paredes laterales, por ejemplo, corresponde a la distancia de las paredes laterales a lo largo del eje x. Mínimamente más reducida significa aquí que la longitud de las superficies laterales de los acumuladores de energía es como máximo 2 cm, en particular como máximo 0,2 más reducida que la distancia de las paredes laterales.
[0013] Además, es posible que el módulo comprenda más de dos acumuladores de energía. Los acumuladores de energía, por ejemplo, están dispuestos a lo largo de una línea que se extiende a lo largo del eje y. En este caso, al menos dos acumuladores de energía directamente contiguos están dispuestos distanciados uno de
otro en dirección del eje y. De manera alternativa, es posible que todos los acumuladores de energía directamente contiguos estén dispuestos distanciados unos de otros a lo largo del eje y.
[0014] Cada uno de los acumuladores de energía, por ejemplo, está formado por una disposición compuesta por una pluralidad de células de batería. Las células de batería, por ejemplo, están dispuestas unas junto a otras a lo largo del eje x. Además, las células de batería directamente contiguas de una disposición se encuentran en contacto directo unas con otras.
[0015] Las células de batería de una disposición, en particular, están conectadas de forma eléctricamente conductora unas con otras.
[0016] Según la invención, el módulo comprende un elemento de presión que está dispuesto entre los dos acumuladores de energía. El elemento de presión, según una forma de ejecución, está diseñado para ejercer una presión mecánica en el acumulador de energía, en direcciones laterales y/o en dirección vertical. El elemento de presión, por ejemplo, se encuentra en contacto directo con las superficies laterales adyacentes de los acumuladores de energía. El elemento de presión se extiende esencialmente de forma perpendicular con respecto a las paredes laterales. El elemento de presión, con ello, presenta un plano de extensión principal que, por ejemplo, se extiende a lo largo de los ejes x y z. Además, el elemento de presión, por ejemplo, se encuentra en contacto directo con las superficies laterales adyacentes de los acumuladores de energía. De este modo, el calor que se produce en los acumuladores de energía puede disiparse especialmente bien. Si el módulo comprende más de dos acumuladores de energía, el módulo, en particular, comprende más de un elemento de presión. En este caso, entre dos acumuladores de energía directamente contiguos respectivamente está dispuesto un elemento de presión. De manera alternativa, es posible que el módulo con más de dos acumuladores de energía presente un elemento de presión individual. En este caso, los dos acumuladores de energía entre los que está dispuesto elemento de presión están dispuestos distanciados uno de otro. El resto de los acumuladores de energía, en este caso, se encuentran en contacto directo unos con otros.
[0017] Según la invención, el elemento de presión presiona los acumuladores de energía respectivamente contra la pared de refrigeración adyacente. El elemento de presión, según al menos una forma de ejecución, de este modo, ejerce una presión, por ejemplo, a lo largo del eje y, en los acumuladores de energía. La presión, en este caso, actúa sobre acumuladores de energía contiguos entre los que está dispuesto el elemento de presión, en direcciones opuestas. Con ello, los acumuladores de energía, debido a la presión, son presionados respectivamente contra las paredes de refrigeración adyacentes. Mediante la presión, los acumuladores de presión están conectados a las paredes de refrigeración de forma mecánicamente estable. Con ello, los acumuladores de energía están fijados de forma mecánicamente estable en direcciones laterales. Además, los acumuladores de energía, con ello, están fijados de forma mecánicamente estable en dirección vertical. El elemento de presión, con ello, fija los acumuladores de energía mediante una fijación por presión. De manera ventajosa, es posible que el elemento de presión o los elementos de presión formen el único medio para la fijación mecánica de los acumuladores de energía.
[0018] Según la invención, el dispositivo de almacenamiento de energía comprende una carcasa, que comprende dos paredes laterales opuestas. Además, el dispositivo de almacenamiento de energía comprende un módulo, que comprende dos paredes de refrigeración opuestas que están dispuestas entre las paredes laterales, una placa de refrigeración en la que están dispuestas las paredes de refrigeración, al menos dos acumuladores de energía que están dispuestos entre las paredes de refrigeración y en la placa de presión, y un elemento de presión que está dispuesto entre los dos acumuladores de energía. Además, el elemento de presión presiona los acumuladores de energía respectivamente contra la pared de refrigeración adyacente.
[0019] Una idea del dispositivo de almacenamiento de energía aquí descrito, entre otras, consiste en que al menos dos acumuladores de energía, mediante el elemento de presión, respectivamente sean presionados contra paredes de refrigeración adyacentes. Con ello, los acumuladores de energía, mediante el elemento de presión, están fijados de forma mecánicamente estable en direcciones verticales y en dirección vertical. Mediante una fijación de esa clase, la placa de refrigeración puede realizarse de forma especialmente delgada, ya que ésta apenas se carga mecánicamente. Además, en caso de que un acumulador de energía esté defectuoso, el acumulador de energía defectuoso puede cambiarse con especial facilidad, ya que no deben separarse otros medios para la fijación mecánica, como por ejemplo tornillos o remaches.
[0020] Además, los acumuladores de energía, mediante una fijación por presión de esa clase, están dispuestos especialmente cerca de las paredes de refrigeración. Esto permite una disipación de calor especialmente buena, desde los acumuladores de energía hacia las paredes de refrigeración. Además, la distancia de las paredes laterales es aproximadamente igual a la longitud de las superficies laterales de los acumuladores de
energía. Con ello, el dispositivo de almacenamiento de energía, de manera ventajosa, está diseñado especialmente compacto y ahorrando espacio.
[0021] Según la invención, el dispositivo de almacenamiento de energía comprende al menos otro módulo que comprende dos paredes de refrigeración opuestas. Las otras paredes de refrigeración, según al menos una forma de ejecución, están dispuestas entre las paredes laterales. Las otras paredes de refrigeración, por ejemplo, se extienden paralelamente con respecto a las paredes de refrigeración. Las paredes de refrigeración y las paredes laterales, por ejemplo, se encuentran en contacto directo unas con otras. El contacto directo de las paredes laterales con las paredes de refrigeración permite un transporte térmico especialmente bueno. Según la invención, el otro módulo comprende otra placa de refrigeración en la que están dispuestas las otras paredes de refrigeración. La otra placa de refrigeración, según al menos una forma de ejecución, en este caso, está dispuesta entre las paredes laterales. La otra placa de refrigeración, por ejemplo, se extiende paralelamente con respecto a la placa de refrigeración. La otra placa de refrigeración, por ejemplo, se encuentra en contacto directo con las otras paredes de refrigeración y las paredes laterales. Mediante el contacto directo de las paredes de refrigeración con la placa de refrigeración, ventajosamente, existe un contacto térmicamente conductor especialmente bueno entre las paredes de refrigeración y la placa de refrigeración.
[0022] Según la invención, el otro módulo comprende al menos otros dos acumuladores de energía que están dispuestos entre las otras paredes de refrigeración y en la otra placa de refrigeración. Las superficies laterales de otros acumuladores de energía contiguos, según al menos otra forma de ejecución, por ejemplo, están dispuestos distanciados unos de otros en dirección del eje y. Cada uno de los otros acumuladores de energía, por ejemplo, está formado por una disposición compuesta por una pluralidad de células de batería.
[0023] Según la invención, el otro módulo comprende otro elemento de presión que está dispuesto entre los otros dos acumuladores de energía. El otro elemento de presión, según al menos una forma de ejecución, por ejemplo, se extiende paralelamente con respecto al elemento de presión. Además, el otro elemento de presión, por ejemplo, se encuentra en contacto directo con las superficies laterales adyacentes de los otros acumuladores de energía. Con ello, el calor que se produce en los otros acumuladores de energía puede disiparse especialmente bien.
[0024] El otro módulo, en otra forma de ejecución, comprende más de otros dos acumuladores de energía. En este caso, el otro módulo comprende más de otro elemento de presión u otro único elemento de presión.
[0025] Según la invención, el otro elemento de presión presiona los otros acumuladores de energía respectivamente contra la otra pared de refrigeración adyacente. El otro elemento de presión, según al menos una forma de ejecución, de este modo, ejerce una presión, por ejemplo, a lo largo del eje y, en los otros acumuladores de energía. Mediante el otro elemento de presión, los otros acumuladores de energía están fijados de forma mecánicamente estable en direcciones laterales y en dirección vertical. Ventajosamente, el otro elemento de presión o los otros elementos de presión, por ejemplo, son los únicos medios para la fijación mecánica de los otros acumuladores de energía.
[0026] Según la invención, el otro módulo está conectado al módulo de forma mecánicamente estable mediante las paredes laterales. El otro módulo, según al menos una forma de ejecución, por ejemplo, está dispuesto en dirección vertical, por encima del módulo. Las paredes de refrigeración, las otras paredes de refrigeración, la placa de refrigeración, la otra placa de refrigeración, los acumuladores de energía y los otros acumuladores de energía en particular presentan las mismas dimensiones. Con ello, el módulo y el otro módulo, en una vista superior, se superponen por completo en un plano, en direcciones laterales. Los acumuladores de energía del módulo, en este caso, están dispuestos entre la placa de refrigeración del módulo y la otra placa de refrigeración del otro módulo. De manera ventajosa, los acumuladores de energía, con ello, son refrigerados desde dos lados. Gracias a esto, ventajosamente, se prolonga una vida útil de los acumuladores de energía, debido a lo cual los costes operativos de los acumuladores de energía son especialmente reducidos.
[0027] El módulo y el otro módulo respectivamente están dispuestos entre las paredes laterales. El módulo y el otro módulo aquí respectivamente están conectados a las paredes laterales de forma mecánicamente estable. Por ejemplo, el primer módulo y el segundo módulo están en contacto directo uno con otro. El contacto directo, ventajosamente, permite un transporte de calor especialmente bueno.
[0028] Además, el dispositivo de almacenamiento de energía puede comprender una pluralidad de otros módulos. Los otros módulos respectivamente presentan las otras paredes de refrigeración, la otra placa de refrigeración, los otros acumuladores de energía y el otro elemento de presión. El módulo y los otros módulos, en este caso, están conectados de forma mecánicamente estable mediante las paredes laterales. Por ejemplo, el módulo y los otros módulos están dispuestos unos sobre otros en dirección vertical. Por ejemplo, los otros acumuladores de energía de otro módulo están dispuestos entre la otra placa de refrigeración del otro módulo y otra placa de
refrigeración de otro módulo dispuesto encima. De manera ventajosa, los otros acumuladores de energía, con ello, son refrigerados desde dos lados. De este modo, ventajosamente, se prolonga una vida útil de los otros acumuladores de energía y, con ello, los costes operativos de los otros acumuladores de energía son especialmente reducidos.
[0029] Según al menos una forma de ejecución, el elemento de presión, al menos en algunos lugares, está diseñado en forma de cuña y/o al menos en algunos lugares, está diseñado en forma de un tubo. Si el elemento de presión está diseñado en forma de cuña al menos en algunos lugares, el elemento de presión en forma de cuña, en la sección transversal paralelamente a las superficies laterales, presenta una forma que disminuye en dirección de la placa de refrigeración. Si un elemento de presión de esa clase, por ejemplo, se presiona en dirección de la placa de refrigeración, los acumuladores de energía, ventajosamente se presionan contra la respectiva pared de refrigeración.
[0030] Además, es posible que el elemento de presión comprenda varias áreas que estén diseñadas en forma de cuña. Esas áreas están dispuestas unas junto a otras entre los acumuladores de energía. Ventajosamente, los acumuladores de energía, con ello, son presionados de forma especialmente homogénea contra la respectiva pared de refrigeración.
[0031] Además, es posible que un área ampliada del elemento de presión, apartada de la placa de refrigeración, en direcciones laterales, esté diseñada más grande que una distancia de los acumuladores de energía. Esa área ampliada, por ejemplo, en una unión positiva, está dispuesta sobre una superficie de cubierta de los acumuladores de energía, apartada de la placa de refrigeración. Si un elemento de presión de esa clase, por ejemplo, se presiona en dirección de la placa de refrigeración, los acumuladores de energía, ventajosamente se presionan contra la respectiva pared de refrigeración y mediante el área ampliada, ventajosamente, también contra la placa de refrigeración.
[0032] Si el elemento de presión está diseñado en forma de un tubo, al menos en algunas partes, el elemento de presión en forma de un tubo puede llenarse con un gas o un líquido. Si el elemento de presión en forma de un tubo fue llenado, el elemento de presión en forma de un tubo, ventajosamente, presiona los acumuladores de energía contra las paredes de refrigeración adyacentes. Además, el elemento de presión en forma de un tubo, llenado, puede vaciarse, de manera que ninguna presión actúe en los acumuladores de energía. Ventajosamente, con ello, es posible un cambio especialmente sencillo de acumuladores de energía individuales.
[0033] Si el dispositivo de almacenamiento de energía, por ejemplo, presenta el módulo y el otro módulo, entonces el elemento de presión para cada módulo preferentemente está diseñado idéntico.
[0034] Según al menos una forma de ejecución, los acumuladores de energía, parcialmente, están rodeados por un elemento de aislamiento eléctricamente aislante. Por ejemplo, un primer elemento de aislamiento está dispuesto sobre una superficie interna de las paredes de refrigeración. Además, por ejemplo, un segundo elemento de aislamiento está dispuesto sobre una superficie interna de las paredes laterales. Con ello, los acumuladores de energía dentro de un módulo, por ejemplo en direcciones laterales, están rodeados por completo por el elemento de aislamiento. En este caso, el primer elemento de aislamiento y el segundo elemento de aislamiento están diseñados superpuestos en un área de un borde entre las paredes laterales y las paredes de refrigeración. El primer elemento de aislamiento y el segundo elemento de aislamiento, en esa área, se encuentran en contacto directo uno con otro, aumentando ventajosamente una resistencia a corrientes de fuga del dispositivo de almacenamiento de energía.
[0035] Un tercer elemento de aislamiento, por ejemplo, está dispuesto sobre una superficie interna de la placa de refrigeración. El tercer elemento de aislamiento, por ejemplo, está diseñado de manera que se superpone con el segundo elemento de aislamiento en un área de un borde entre la placa de refrigeración y las paredes laterales. El tercer elemento de aislamiento, en esas áreas, está en contacto directo con el segundo elemento de aislamiento. Además, el tercer elemento de aislamiento, por ejemplo, está diseñado de manera que se superpone con los primeros elementos de aislamiento en un área de un borde entre la placa de refrigeración y las paredes de refrigeración. El tercer elemento de aislamiento, en esas áreas, está en contacto directo con el primer elemento de aislamiento. Con ello, ventajosamente, una resistencia a corrientes de fuga del dispositivo de almacenamiento de energía es especialmente elevada.
[0036] La superficie interna de la pared lateral, la superficie interna de la pared de refrigeración y/o la superficie interna de la placa de refrigeración, en este ejemplo de ejecución, están orientadas hacia los acumuladores de energía. Si el dispositivo de almacenamiento de energía presenta el otro módulo, los otros acumuladores de energía están rodeados parcialmente por otro elemento de aislamiento eléctricamente aislante.
[0037] Según al menos una forma de ejecución, el elemento de aislamiento presenta una lámina eléctricamente aislante. La lámina eléctricamente aislante, por ejemplo, comprende materiales eléctricamente aislantes y/o materiales dieléctricos. La lámina eléctricamente aislante, por ejemplo, comprende polimidas y/o poliamidas. La lámina eléctricamente aislante, por ejemplo, presenta un grosor de como máximo 1 mm, en particular de al menos 0,2 mm. Debido al grosor reducido, de manera ventajosa, el calor que se produce en los acumuladores de energía puede disiparse especialmente bien hacia las paredes de refrigeración, la placa de refrigeración y/o las paredes laterales.
[0038] Según al menos una forma de ejecución, el elemento de aislamiento presenta una espuma eléctricamente aislante. La espuma eléctricamente aislante comprende un material eléctricamente aislante. Por ejemplo, si el módulo y el otro módulo están dispuestos uno sobre otro, una espuma eléctricamente aislante de esa clase, ventajosamente, puede colocarse con especial facilidad entre los acumuladores de energía y la otra placa de refrigeración.
[0039] Según al menos una forma de ejecución, una superficie interna de la pared lateral, una superficie interna de la pared de refrigeración y/o una superficie interna de la placa de refrigeración están diseñadas de forma eléctricamente aislante. La superficie interna de la pared lateral, la superficie interna de la pared de refrigeración y/o la superficie interna de la placa de refrigeración, por ejemplo, comprenden un material eléctricamente aislante. Por ejemplo, la pared lateral, la pared de refrigeración y/o la placa de refrigeración, al menos en algunos lugares, pueden estar formadas por el material eléctricamente aislante. En este caso, ventajosamente, al menos en algunos lugares, puede prescindirse de la lámina eléctricamente aislante.
[0040] Según al menos una forma de ejecución, la placa de refrigeración comprende elementos de refrigeración. Por ejemplo, la placa de refrigeración comprende canales de refrigeración o tubos intercambiadores de calor. Los elementos de refrigeración, por ejemplo, están incorporados en la placa de refrigeración. Incorporado puede significar aquí que los elementos de refrigeración se apoyan contra la placa de refrigeración, están dispuestos parcialmente dentro de la placa de refrigeración, están dispuestos completamente por dentro de la placa de refrigeración y/o están rodeados por la placa de refrigeración en al menos una parte de su superficie externa. Si la placa de refrigeración presenta canales de refrigeración, una entrada de refrigeración y una salida de refrigeración están dispuestas en la placa de refrigeración.
[0041] Además, las paredes de refrigeración pueden comprender otros elementos de refrigeración, como por ejemplo otros canales de refrigeración u otros tubos intercambiadores de calor. Los otros canales de refrigeración de las paredes de refrigeración o los otros tubos intercambiadores de calor de las paredes de refrigeración, por ejemplo, están conectados de forma térmicamente conductora a los canales de refrigeración de la placa de refrigeración o a los tubos intercambiadores de calor de la placa de refrigeración. Por ejemplo, los canales de refrigeración y los otros canales de refrigeración, o los tubos intercambiadores de calor y los otros tubos intercambiadores de calor, están diseñados de una pieza. Ventajosamente, los otros tubos intercambiadores de calor, con ello, también pueden funcionar con la entrada de refrigeración y la salida de refrigeración en la placa de refrigeración.
[0042] Además, es posible que el otro elemento de refrigeración de las paredes de refrigeración comprenda una pluralidad de nervaduras de refrigeración que aumentan la superficie de las paredes de refrigeración y, con ello, ventajosamente, permiten una disipación del calor especialmente buena.
[0043] Según al menos una forma de ejecución, la pared de refrigeración comprende un elemento de posicionamiento. El elemento de posicionamiento, por ejemplo, está diseñado para posicionar el otro módulo sobre el módulo, en direcciones laterales. El elemento de posicionamiento, por ejemplo, presenta la forma de un cilindro. El elemento de posicionamiento, por ejemplo, está dispuesto en una superficie lateral de la pared de refrigeración, opuesta a la placa de refrigeración. Además, el elemento de posicionamiento, por ejemplo, se extiende a lo largo del eje z.
[0044] Según al menos una forma de ejecución, la pared de refrigeración comprende un alojamiento para otro elemento de posicionamiento. El alojamiento para otro elemento de posicionamiento, por ejemplo, es una escotadura que se extiende hacia la pared de refrigeración. La escotadura, por ejemplo, presenta la forma de un cilindro. En este caso, un diámetro de la escotadura es mayor que un diámetro del elemento de posicionamiento. La escotadura, por ejemplo, se extiende desde la superficie lateral de la pared de refrigeración, opuesta a la placa de refrigeración, hacia la pared de refrigeración, en dirección vertical. El alojamiento para otro elemento de posicionamiento, por ejemplo en direcciones laterales, está dispuesto distanciado con respecto al elemento de posicionamiento.
[0045] Además, la otra placa de refrigeración del otro módulo puede comprender otro elemento de posicionamiento y un alojamiento para un elemento de posicionamiento. El otro elemento de posicionamiento, por ejemplo, está dispuesto en una superficie principal de la otra placa de refrigeración, orientada hacia la pared de refrigeración.
[0046] Además, el alojamiento para un elemento de posicionamiento, por ejemplo, es una escotadura, y el alojamiento para un elemento de posicionamiento está dispuesto en una superficie principal de la otra placa de refrigeración, orientada hacia la pared de refrigeración.
[0047] Si el dispositivo de almacenamiento de energía presenta el módulo y el otro módulo, el elemento de posicionamiento está introducido en el alojamiento para el elemento de posicionamiento, Además, el otro elemento de posicionamiento está introducido en el alojamiento para el otro elemento de posicionamiento. El primer módulo y el otro módulo, de este modo, ventajosamente, pueden apilarse uno sobre otro de forma especialmente sencilla, sin que los módulos se resbalen en direcciones laterales durante un proceso de fabricación.
[0048] Según al menos una forma de ejecución, las paredes laterales, las paredes de refrigeración y la placa de refrigeración forman un espacio interno del módulo. Si el dispositivo de almacenamiento de energía presenta el otro módulo, las paredes laterales, las otras paredes de refrigeración y la otra placa de refrigeración forman otro espacio interno del otro módulo.
[0049] Según al menos una forma de ejecución, los acumuladores de energía del módulo llenan el espacio interno en al menos un 90 %. Es decir, que casi todo el volumen que está rodeado por la placa de refrigeración, las paredes de refrigeración y las paredes laterales, está llenado con los acumuladores de energía. Si el dispositivo de almacenamiento de energía presenta el otro módulo, los otros acumuladores de energía del otro módulo llenan el otro espacio interno en al menos el 90%, en particular en al menos el 95%. Ventajosamente, el dispositivo de almacenamiento de energía, con ello, está diseñado especialmente compacto. Mediante un dispositivo de almacenamiento de energía compacto de esa clase, una densidad de la capacidad de energía de los acumuladores de energía puede diseñarse especialmente grande. Mediante la densidad especialmente grande, el dispositivo de almacenamiento de energía con los acumuladores de energía puede estar diseñado especialmente ligero.
[0050] Según al menos una forma de ejecución, los acumuladores de energía están interconectados unos con otros eléctricamente, como batería de tracción. En particular, cada acumulador de energía y cada otro acumulador de energía está interconectado eléctricamente, como batería de tracción. Una batería de tracción, por ejemplo, está formada por una pluralidad de células de batería conectadas juntas de forma paralela y en serie. En comparación con un acumulador de energía individual que está formado por la disposición de células de batería, la batería de tracción presenta una tensión de salida comparativamente elevada. Si el dispositivo de almacenamiento de energía presenta el módulo y el otro módulo, o los otros módulos, los acumuladores de energía y los otros acumuladores de energía están interconectados eléctricamente unos con otros, como batería de tracción. Ventajosamente, de este modo pueden proporcionarse tensiones especialmente elevadas. Según al menos una forma de ejecución, las paredes de refrigeración están conectadas de forma mecánicamente estable a las paredes laterales mediante primeros elementos de conexión. Los primeros elementos de conexión, por ejemplo, están formados por una unión por tornillos, una unión positiva, adhesión o unión por soldadura.
[0051] Según al menos una forma de ejecución, la placa de refrigeración está conectada de forma mecánicamente estable a las paredes laterales mediante segundos elementos de conexión. Los segundos elementos de conexión, por ejemplo, están formados por una unión por tornillos, una unión positiva, adhesión o unión por soldadura.
[0052] Según al menos una forma de ejecución, la placa de refrigeración está conectada de forma mecánicamente estable a las paredes de refrigeración mediante terceros elementos de conexión. Los terceros elementos de conexión, por ejemplo, están formados por una unión por tornillos, una unión positiva, adhesión o unión por soldadura.
[0053] Si el dispositivo de almacenamiento de energía presenta el otro módulo, las otras paredes de refrigeración están conectadas de forma mecánicamente estable a las paredes laterales, mediante otros primeros elementos de conexión. Además, en este caso, la otra placa de refrigeración está conectada de forma mecánicamente estable a las paredes laterales, mediante otros segundos elementos de conexión. La placa de refrigeración puede estar conectada de forma mecánicamente estable a las otras paredes de refrigeración, mediante otros terceros elementos de conexión.
[0054] Además, se indica un vehículo que comprende un dispositivo de almacenamiento de energía aquí descrito. Todas las características descritas con relación al dispositivo de almacenamiento de energía, por tanto, también se describen con relación al vehículo, y de forma inversa. Puesto que el dispositivo de almacenamiento de energía con los acumuladores de energía, que por ejemplo está instalado en el vehículo, está diseñado de forma especialmente ligera, también una carga axial está diseñada especialmente reducida. De este modo, un
consumo de energía del vehículo, ventajosamente, es especialmente reducido. El vehículo, por ejemplo, puede tratarse de un vehículo ferroviario o de un vehículo de motor.
[0055] Además, una utilización de dispositivos de almacenamiento de energía de esa clase, junto a un almacenamiento de energía móvil, también está prevista para un almacenamiento de energía estacionario. El dispositivo de almacenamiento de energía, por ejemplo, puede utilizarse en viviendas, como acumulador de energía solar.
[0056] Las propiedades, características y ventajas de la invención, descritas anteriormente, así como el modo de alcanzar las mismas, se explican además mediante la siguiente descripción de los ejemplos de ejecución, en combinación con las figuras correspondientes.
[0057] Muestran:
[0058] Figuras 1, 2, 3, 4 y 5 representaciones esquemáticas de un dispositivo de almacenamiento de energía según un ejemplo de ejecución,
[0059] Figuras 6, 7 y 8 representaciones esquemáticas de un dispositivo de almacenamiento de energía según un ejemplo de ejecución según la invención, y
[0060] Figura 9 una representación esquemática de un vehículo ferroviario, según un ejemplo de ejecución. El dispositivo de acumulación de energía 1 según el ejemplo de ejecución de las Figuras 1, 2, 3, 4 y 5 comprende una carcasa 1a con dos paredes laterales 2 entre las que está dispuesto un módulo 3a. Las paredes laterales 2 que se extienden paralelamente presentan respectivamente un plano de extensión principal que se extiende a lo largo de los ejes y y z.
[0061] El módulo 3a dispuesto en el medio comprende dos paredes de refrigeración 4a opuestas. Las paredes de refrigeración 4a opuestas respectivamente están dispuestas entre las paredes laterales 2. Además, las paredes de refrigeración 4a respectivamente presentan un plano de extensión principal que respectivamente se extiende a lo largo de los ejes x y z. Las paredes de refrigeración 4a están conectadas de forma mecánicamente estable a las paredes laterales 2 mediante primeros elementos de conexión 12a.
[0062] Además, el módulo 3a comprende una placa de refrigeración 5a en la que están dispuestas las paredes de refrigeración 4a. La placa de refrigeración 5a igualmente está dispuesta entre las paredes laterales 2. Además, la placa de refrigeración 5a presenta un plano de extensión principal que, por ejemplo, se extiende a lo largo de los ejes x e y. La placa de refrigeración 5a está conectada de forma mecánicamente estable a las paredes laterales 2 mediante segundos elementos de conexión 13a. La placa de refrigeración 5a se encuentra aquí en contacto directo con las paredes laterales 2 y las paredes de refrigeración 4a. Además, las paredes laterales 2 y las paredes de refrigeración 4a se encuentran en contacto directo. Las paredes laterales 2, las paredes de refrigeración 4a y la placa de refrigeración 5b forman aquí un espacio interno del módulo 3a.
[0063] El módulo 3a comprende al menos dos acumuladores de energía 6a que están dispuestos entre las paredes de refrigeración 4a y en la placa de refrigeración 5b. Además, los acumuladores de energía 6a están dispuestos entre las superficies laterales 2. Es decir, que los acumuladores de energía 6a están dispuestos en el espacio interno del módulo 3a.
[0064] En las superficies internas de las paredes de refrigeración 4a, en una superficie interna de la placa de refrigeración 5a y en las superficies internas de las paredes laterales 2 respectivamente está dispuesto un elemento de aislamiento 8 eléctricamente aislante. Las superficies internas de las paredes de refrigeración 4a, la superficie interna de la placa de refrigeración 5a y las superficies internas de las paredes laterales 2 están orientadas hacia el espacio interno del módulo 3a. El elemento de aislamiento 8 eléctricamente aislante, por ejemplo, se trata de una lámina 8c eléctricamente aislante. De manera alternativa, el elemento de aislamiento 8 eléctricamente aislante se trata de una espuma 8d eléctricamente aislante.
[0065] Entre los acumuladores de energía 6a está dispuesto un elemento de presión 7a. El elemento de presión 7a, al menos en algunos lugares, está diseñado en forma de cuña y/o en forma de un tubo. Si el elemento de presión 7a está diseñado en forma de cuña, el elemento de presión 7a en forma de cuña ejerce una presión mecánica sobre los acumuladores de energía 6a, a lo largo del eje y. El elemento de presión 7a presiona los acumuladores de energía 6a respectivamente contra la pared de refrigeración 4a adyacente, a lo largo del eje y. Mediante la presión, los acumuladores de energía 6a están conectados de forma mecánicamente estable a las paredes de refrigeración 4a.
[0066] Además, la placa de refrigeración 5a está conectada de forma mecánicamente estable a las paredes de refrigeración 4a mediante terceros elementos de conexión 14a, como se representa en las Figuras 2 y 3. Como se representa en las Figuras 4 y 5, la placa de refrigeración 5a se proyecta sobre el espacio interno que está delimitado por las paredes de refrigeración 4a, en un plano a lo largo de los ejes x e y. En las dos áreas sobresalientes respectivamente está dispuesta una entrada 9a y una salida 9b para, por ejemplo, líquido de refrigeración en la placa de refrigeración 5a. La entrada 9a y la salida 9b, según la vista superior de la Figura 4, están dispuestas con simetría de puntos en la placa base. Alternativamente, es posible que las entradas 9a y las salidas 9b, según la vista superior de la Figura 4, estén dispuestas con simetría especular en la placa base.
[0067] El dispositivo de almacenamiento de energía 1 según el ejemplo de ejecución de las Figuras 6, 7 y 8, a diferencia del ejemplo de ejecución de las Figuras 1, 2, 3, 4 y 5, comprende otros módulos 3b. Los otros módulos respectivamente comprenden otras dos paredes de refrigeración opuestas 4b que están dispuestas entre las paredes laterales 2. Las otras paredes de refrigeración 4b, en cada lado, están dispuestas en un plano en común con las paredes de refrigeración 4a que se extiende a lo largo de los ejes x y z. Las otras paredes de refrigeración 4b están conectadas de forma mecánicamente estable a las paredes laterales 2 mediante otros primeros elementos de conexión 12b.
[0068] Además, cada otro módulo 3b comprende otra placa de refrigeración 5b en la que respectivamente están dispuestas las otras paredes de refrigeración 4b. Las otras placas de refrigeración 5b están conectadas de forma mecánicamente estable a las paredes laterales 2 mediante otros segundos elementos de conexión 13b. Las paredes laterales 2, las otras paredes de refrigeración 4b y la otra placa de refrigeración 5b de otro módulo forman respectivamente otro espacio interno 3b. En esos otros espacios internos 3b respectivamente están dispuestos otros dos acumuladores de energía 6b.
[0069] En superficies internas de las otras paredes de refrigeración 4b, en superficies internas de la placa de refrigeración 5b y en superficies internas de las paredes laterales 2 respectivamente está dispuesto otro elemento de aislamiento 8b eléctricamente aislante.
[0070] Además, los otros módulos 3b respectivamente presentan otro elemento de presión 7b que está dispuesto entre los acumuladores de energía 6b. Los otros elementos de presión 7b presentan la misma forma que el elemento de presión 7a según el ejemplo de ejecución de las Figuras 1, 2, 3, 4 y 5. Mediante las presiones generadas por los otros elementos de presión 7b, los otros acumuladores de energía 6b respectivamente están conectados de forma estable a las otras respectivas paredes de refrigeración 4b.
[0071] En las otras placas de refrigeración 5b respectivamente están dispuestas entradas 9a y salidas 9b, como se representa en la Figura 7. Las entradas 9a y salidas 9b, por ejemplo, están dispuestas igual que en el ejemplo de ejecución de la Figura 4.
[0072] Como se representa en la Figura 8, la pared de refrigeración 4a y las otras paredes de refrigeración 4b respectivamente comprenden un elemento de posicionamiento 10a. La placa de refrigeración 5b y las otras placas de refrigeración 5b respectivamente comprenden otro elemento de posicionamiento 10b. Además, la pared de refrigeración 4a y las otras paredes de refrigeración 4b, frente a cada otro elemento de posicionamiento 10b, respectivamente comprenden un alojamiento para otro elemento de posicionamiento 11b. La placa de refrigeración 5a y las otras placas de refrigeración 5b, frente a cada elemento de posicionamiento 10a, respectivamente comprenden un alojamiento para un elemento de posicionamiento 11a. Cada elemento de posicionamiento 10a aquí está introducido, al menos parcialmente, en el respectivo alojamiento para un elemento de posicionamiento 11a, y cada otro elemento de posicionamiento 10b está introducido, al menos parcialmente, en el respectivo alojamiento para otro elemento de posicionamiento 11b.
[0073] Un espacio intermedio entre otra placa de refrigeración 5b y los acumuladores de energía 6a está llenado con un elemento aislante 8a. Otros espacios intermedios entre las otras placas de refrigeración 5b y los otros acumuladores de energía 6b, por ejemplo, respectivamente están llenados con otro elemento aislante 8b. Según el ejemplo de ejecución de la Figura 9, un vehículo 15, en particular un vehículo ferroviario, comprende al menos un dispositivo de almacenamiento de energía 1 aquí descrito.
Claims (13)
1. REIVINDICACIONES
1. Dispositivo de almacenamiento de energía (1), con:
- una carcasa (1a) que comprende dos paredes laterales (2) opuestas,
- un módulo (3a) que comprende:
- dos paredes de refrigeración (4a) opuestas que están dispuestas entre las paredes laterales (2),
- una placa de refrigeración (5a) en la que están dispuestas las paredes de refrigeración (4a), - al menos dos acumuladores de energía (6a) que están dispuestos entre las paredes de refrigeración (4a) y están dispuestos en la placa de refrigeración (5a), y
- un elemento de presión (7a) que está dispuesto entre los dos acumuladores de energía (6a), donde
- el elemento de presión (7a) presiona los acumuladores de energía (6a) respectivamente contra la pared de refrigeración (4a) adyacente, y
- al menos otro módulo (3b) que comprende:
- otras dos paredes de refrigeración (4b) opuestas,
- otra placa de refrigeración (5b) en la que están dispuestas las otras paredes de refrigeración (4b),
- al menos otros dos acumuladores de energía (6b) que están dispuestos entre las otras paredes de refrigeración (4b) y están dispuestos en la otra placa de refrigeración (5b), y - otro elemento de presión (7b) que está dispuesto entre los otros dos acumuladores de energía (6b), donde
- el otro elemento de presión (7b) presiona los otros acumuladores de energía (6b) respectivamente contra la otra pared de refrigeración (4b) adyacente del otro módulo (3b), y - el otro módulo (3b) está conectado de forma mecánicamente estable al módulo (3a) mediante las paredes laterales (2).
2. Dispositivo de almacenamiento de energía (1) según una de las reivindicaciones precedentes, en el que el elemento de presión (7a) está diseñado en forma de cuña al menos en algunos lugares y/o en forma de un tubo al menos en algunos lugares.
3. Dispositivo de almacenamiento de energía (1) según una de las reivindicaciones precedentes, en el que los acumuladores de energía (6a) están rodeados parcialmente por un elemento de aislamiento (8a) eléctricamente aislante.
4. Dispositivo de almacenamiento de energía (1) según la reivindicación 4,
en el que el elemento de aislamiento (8a) comprende una lámina (8c) eléctricamente aislante.
5. Dispositivo de almacenamiento de energía (1) según una de las reivindicaciones 3 y 4,
en el que el elemento de aislamiento (8a) comprende una espuma (8d) eléctricamente aislante.
6. Dispositivo de almacenamiento de energía (1) según una de las reivindicaciones precedentes,
en el que una superficie interna de la pared lateral (2a) y/o una superficie interna de la pared de refrigeración (4c) y/o una superficie interna de la placa de refrigeración (5c) está/están diseñada/s de forma eléctricamente aislante.
7. Dispositivo de almacenamiento de energía (1) según una de las reivindicaciones precedentes, en el que la placa de refrigeración (5a) comprende elementos de refrigeración (9, 9a, 9b).
8. Dispositivo de almacenamiento de energía (1) según una de las reivindicaciones precedentes, en el que - las paredes de refrigeración (4a) respectivamente comprenden un elemento de posicionamiento (10a), y
- las paredes de refrigeración (4a) respectivamente comprenden un alojamiento para otro elemento de posicionamiento (11b).
9. Dispositivo de almacenamiento de energía (1) según una de las reivindicaciones precedentes, en el que - las paredes laterales (2), las paredes de refrigeración (4a) y la placa de refrigeración (5b) determinan un espacio interno del módulo (3a), y
- los acumuladores de energía (6a) del módulo (3a) llenan el espacio interno al menos en un 90 %. 10. Dispositivo de almacenamiento de energía (1) según una de las reivindicaciones precedentes, en el que los acumuladores de energía (6b) están interconectados eléctricamente unos con otros, como una batería de tracción.
11. Dispositivo de almacenamiento de energía (1) según una de las reivindicaciones precedentes, en el que - las paredes de refrigeración (4a) están conectadas de forma mecánicamente estable a las paredes laterales (2) mediante primeros elementos de conexión (12a),
- la placa de refrigeración (5b) está conectada de forma mecánicamente estable a las paredes laterales (2) mediante segundos elementos de conexión (13a),
- la placa de de refrigeración (5a) está conectada de forma mecánicamente estable a las paredes de refrigeración (4a) mediante terceros elementos de conexión (14a).
12. Vehículo (15) con un dispositivo de almacenamiento de energía (1) según una de las reivindicaciones precedentes.
13. Vehículo según la reivindicación 12, que es un vehículo ferroviario.
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