WO2015121118A1 - Electric energy storage device and method for extracting the heat from an electric energy storage device - Google Patents

Electric energy storage device and method for extracting the heat from an electric energy storage device Download PDF

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WO2015121118A1
WO2015121118A1 PCT/EP2015/052247 EP2015052247W WO2015121118A1 WO 2015121118 A1 WO2015121118 A1 WO 2015121118A1 EP 2015052247 W EP2015052247 W EP 2015052247W WO 2015121118 A1 WO2015121118 A1 WO 2015121118A1
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energy storage
electrical energy
connection
storage cell
storage device
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PCT/EP2015/052247
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Holger WOLFSCHMIDT
Kai Ahrent
Uwe Baumbach
Wolfgang Weydanz
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an electrical energy storage device and a method for producing an electrical energy storage device.
  • Electrical energy storage such as a rechargeable battery
  • Such electrical energy storage devices are used in numerous technical applications. For example, find such electrical energy storage use in wholly or partially electrically powered vehicles, as storage systems to compensate for peak power in electrical energy supply networks, as storage for the buffering of renewable energy in a building and much more.
  • lithium ion batteries are known for storing the electrical energy.
  • a battery comprises a plurality of individual battery cells connected in parallel and / or in series with one another. The individual battery cells may be, for example, so-called pouche cells.
  • the individual battery cells For a long-term, problem-free operation over several years, the individual battery cells must be optimally installed in a long-term stable, mechanically strong, safe and thermally-efficient module. It is known that electrochemical processes in the interior of the battery cells may cause heating of the battery cells. In addition, due to a non-negligible ohmic resistance, a thermal power loss can also be produced at the electrical connections of the battery cells, which leads to heating of the battery cells. Depending on the ambient conditions of the cells, this leads to a more or less strong increase in temperature. In order to avoid irreversible damage to a battery cell, However, depending on the cell type of the battery cell, a predetermined temperature threshold during operation will not be exceeded.
  • German patent application DE 10 2008 010 813 A1 discloses a battery with a heat conducting plate for tempering the battery.
  • this battery several individual cells are interconnected and combined to form a cell network.
  • Each of the individual cells is surrounded by a cell housing, and each individual cell is assigned a heat conducting element.
  • the present invention provides an electrical energy storage device with an electrical energy storage cell with a connection element and a connection device with a cooling device, wherein the connection device is designed to thermally couple the cooling device with the connection element of the electrical energy storage cell. Furthermore, the present invention provides a method for warming up an electrical energy storage device with the steps of providing an electrical energy storage cell with a connection element, the providing a connection device with a cooling device, and the thermal coupling of the cooling device of the connection device with the connection element of the electrical energy storage cell.
  • the present invention is based on the finding that especially at the electrical connections of an energy storage cell, a particularly strong heating can occur.
  • a particularly strong heating can occur.
  • the heat generated within the battery cell during the electrochemical processes is conducted outward along these connecting elements.
  • the connection elements of the energy storage cell can also have an electrical resistance, which can likewise lead to heating during charging or discharging of the energy storage cell.
  • the present invention is therefore based on the idea to provide an electrical energy storage device in which the connection elements of the energy storage cells by means of a connecting device not only electrically and optionally also mechanically connected, but in the beyond also a thermal coupling of the connection elements of the energy storage cell with a Cooling device is done.
  • the cooling of the connection elements of the electrical energy storage cell can take place, for example, via a cooling device integrated in the connection device.
  • the connecting device can be equipped with a large surface. Thus, efficient dissipation of heat to the environment can be achieved through this large surface area of the connection device.
  • connection elements of the electrical energy storage cell can in each case be individually adapted to the connection elements of the energy storage cells used and to the additional framework conditions required for the installation. Therefore, in all cases an optimal Entwarmung the connection elements and thus the entire energy storage cell can be ensured. This makes it possible, the operating temperature of the electrical energy storage cells see as low as possible and for all
  • the electrical energy storage cell comprises a lithium-ion battery cell, preferably a Pouche cell.
  • a lithium-ion battery cell preferably a Pouche cell.
  • the electrical energy storage device further comprises a bus bar, wherein the connection device is adapted to the connection element electrically couple the electrical energy storage cell with the busbar.
  • the connecting device comprises a spring element or a clamping element.
  • connection elements of the electrical energy storage cells By using spring or clamping elements for coupling the connection elements of the electrical energy storage cells, a simple and reliable thermal and at the same time electrical and mechanical connection between the connection element and the connection element of the electrical energy storage cell can be achieved.
  • Spring elements allow a very simple and rapid installation of the electrical energy storage cell within the energy storage device. In this case, no further mechanical work, such as screwing, soldering, welding or the like is required. Thus, potential sources of error in further assembly can be avoided.
  • the surface of the spring element or of the clamping element is larger than the surface of the connection element of the electrical energy storage cell.
  • a cooling element is arranged on the spring element or the clamping element of the connecting device.
  • the spring element of the connecting device comprises at least two metal strips with different thermal expansion coefficients.
  • the two parallel arranged metal strips with different coefficients of thermal expansion form a bimetallic element.
  • the two metal strips with different coefficients of thermal expansion are preferably firmly connected to one another at the ends. Due to the different thermal expansion coefficients of the two metal strips, the overall arrangement bends depending on the temperature at the spring element.
  • the spring force of the spring on the connecting device is dependent on the temperature of the connecting device. In this way, it is possible that with increasing temperature of the contact pressure of the spring of the connecting device is increased.
  • the mechanical coupling and concomitantly also the thermal and electrical coupling between connecting device and connecting element of the energy storage cell can be increased.
  • connection device further comprises an electrically insulating support.
  • an electrically insulating carrier provides a stable basis for the construction and the inclusion of further components of the electrical energy storage device.
  • a bus bar can be arranged on this electrically insulating carrier.
  • the electrically insulating support can also be used for the arrangement of other components.
  • Such an electrically insulating carrier may be, for example, a plastic plate, a circuit board or another carrier made of an electrically non-conductive material.
  • the electrically insulating carrier has an opening.
  • the electrical energy storage cell is arranged on a first side of the electrically insulating support.
  • a heat sink is further arranged on a second side of the electrically insulating support.
  • the second side of the electrically insulating carrier lies opposite the first side.
  • the connection device of the electrical energy storage cell protrudes through the opening in the electrically insulating support through the carrier.
  • the electrically insulating carrier separates the electrical energy storage cell on the first side from the heat sink on the second side, so that a particularly secure operation becomes possible and the heat radiated from the heat sink is not emitted in the direction of the electrical energy storage cell.
  • connection element of the electrical energy storage cell is executed over its entire surface.
  • connection element of the electrical energy storage cell allows a particularly good Current leadership.
  • electrical resistance of the connection element can be kept low, which leads to relatively low losses and thus to the lowest possible heating of the connection element.
  • connection element of the electrical energy storage cell comprises a section with an opening.
  • the opening in the section of the connecting element is of a cooling medium
  • connection element of the electrical energy storage cell comprises a lamellar cooling structure.
  • Such a lamellar cooling structure allows a good release of heat to the environment.
  • the connection element of the electrical energy storage cell and thus the entire arrangement can be efficiently cooled, that is to say cooled.
  • connection element of the electrical energy storage cell further comprises a flow guiding device.
  • the flow guiding device is designed to influence the flow direction of the cooling medium.
  • the cooling medium By influencing the flow direction of the cooling medium, the cooling medium can be efficiently conducted past the connection elements of the electrical energy storage device. As a result, the heat dissipation can be further increased.
  • the step of providing the connection device provides a connection device with a spring element.
  • the method comprises a step of providing an electrically insulating carrier.
  • the carrier comprises an opening.
  • the method further includes a step of placing the electrical energy storage cell on a first side of the carrier.
  • the method comprises a step for passing the connection element from a first side of the carrier to a second side of the carrier opposite the first side.
  • the step of thermal coupling couples the cooling device of the connection device to the connection element of the electrical energy storage cell on the second side of the carrier.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the side view of an electrical energy storage cell according to an embodiment
  • FIG. 2 shows a further schematic representation of a side view of an electrical energy storage cell according to an embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a side view of an electrical energy storage device according to an embodiment
  • Energy storage device according to an alternative embodiment
  • 6 shows a schematic representation of an electrical energy storage device according to an exemplary embodiment
  • Energy storage device shows a schematic representation of a connection element of an energy storage cell according to a further embodiment
  • connection element 9 shows a schematic representation of a connection element of an electrical energy storage cell, which is coupled to a connection device.
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a flow chart for a method for the disarming of an electrical energy storage device, as it is based on an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an electrical energy storage cell 10.
  • the electrical energy storage cell 10 may be, for example, a battery cell. Such battery cells store the provided electrical energy by means of electrochemical processes inside the battery cell.
  • the electrical energy storage cell 10 may be a battery cell in the form of a lithium-ion battery.
  • the electrical energy storage cell 10 may be a so-called pouche cell.
  • the electrical energy storage cell 10 generally has two connection elements 11. These are usually the positive pole and the negative pole. In principle, however, electrical energy storage cells 10 are possible, which have a different number of electrical connection elements 11.
  • the electrical energy storage cell 10 it is possible for the electrical energy storage cell 10 to have only one connection element 11, and the circuit to be closed via a further point, for example an electrical contact on the outside of the electrical energy storage cell 10.
  • electrical energy storage cells 10 are possible, which have more than just two connection elements 11.
  • Electrical energy can be provided on the electrical energy storage cell 10 via the electrical connection elements 11, which energy is then stored in the interior of the electrical energy storage cell 10 by means of electrochemical processes. By reversing these electrochemical processes in the interior of the electrical energy storage cell 10, the electrical energy storage cell 10 can then at least partially be made available again at the connection elements 11 of the electrical energy storage cell 10 at a later time.
  • FIG. 2 shows a side view of an electrical energy storage cell 10 with the connection elements 11.
  • connection elements 11 are all arranged at the upper region of the electrical energy storage cell 10 in the examples shown here, other positions for the extraction of the connection elements 11 from FIG electrical energy storage cell 10 possible. Also, not all connection elements 11 must be arranged on the same side of the energy storage cell 10.
  • FIG. 3 shows a representation of an electrical energy storage device 1 with a plurality of electrical energy storage cells 10.
  • the number of three electrical energy storage cells 10 shown here serves only for better understanding. In addition, any is Further number of electrical energy storage cells 10 within an electrical energy storage device 1 also possible.
  • the electrical energy storage cells 10 can be interconnected both serially and in parallel. A combination of serial and parallel connection of a plurality of electrical energy storage cells 10 within the electrical energy storage device 1 is also possible. In the case of a parallel connection, all connection elements 11 of one polarity of the electrical energy storage cell 10 are in each case connected together by means of a busbar 30. Alternatively, another connection of the connecting elements 11 of the electrical energy storage cell 10 by means of one or more bus bars 30 is possible.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of an electrical energy storage device 1.
  • a connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 is coupled to a connection device 20.
  • the connection device 20 is a spring element or a clamping element.
  • the spring or clamping element exerts a force on the connecting element 11 in the direction of the arrow.
  • the contact pressure of the spring or clamping element of the connecting device 20 produces a thermal coupling between the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 and the connection device 20. In this way, the electrical energy storage cell 10 and the connection element 11 of the electrical system
  • Energy storage cell 10 overcoupling resulting thermal energy to the connecting device 20. This results in a cooling of the connection element 11 and thus also a Heat dissipation of the electrical energy storage cell 10.
  • the electrical energy storage cell 10 is also mechanically held at its predetermined position.
  • the electrical connection to the connection elements 11 of the electrical energy storage cell 10 can also be made possible at the same time by the connection device 20. Alternatively, however, an additional mechanical support for the cells can be provided. Thus, there is also an electrical contact of the energy storage cell 10.
  • the connecting element 20 is a spring element
  • the force for contacting is obtained from this spring element.
  • the force for contacting is provided by an additional element.
  • this may be an additional clamp 23a or a screw 23b.
  • this additional element 23a, 23b can also be used to attach an additional cooling element 22.
  • connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 is held by two sides in each case by a spring element or a clamping element of the connection device 20.
  • one side provides a rigid, non-resilient thermal, electrical and / or mechanical contacting, while only the other side is configured as a spring element to provide the required contact pressure.
  • At least part of the connecting device 20 is configured as a cooling device 21.
  • Cooling device 21 designed part of the connecting device 20 allows a release of thermal energy into the environment.
  • the heat energy from the electrical see energy storage cell 10 and the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10, which couples via the connecting device 20 are discharged through the cooling device 21 to the environment.
  • the connecting device 20 may have an area with a large smooth or structured surface over which the thermal energy can be released into the environment.
  • the connection element 11 of the energy storage cell 10 may have the same or the same structure as the connection device 20 in order to maximize the contact surfaces.
  • the surface of the part of the connecting device 20 serving as cooling device 21 or the surface of the spring element is preferably larger than the surface of the connecting element 11 of the electrical energy storage cell 10.
  • an additional cooling element 22 can also be arranged on the connecting device 20.
  • a cooling element 22 can be arranged either on one or alternatively on both sides of the connecting device 20.
  • the cooling element 22 may be, for example, a cooling nozzle, cooling fins, or any other structure having a preferably large surface area for heat dissipation to the surroundings.
  • the spring element of the connecting device 20 can also be designed as a bimetal.
  • a bimetal is preferably a structure of two interconnected metal strips, the two metal strips having different thermal expansion coefficients. As the temperature varies, one of the two metal strips expands more than the other. In this way, with increasing temperature, an increasing contact pressure of the spring elements on the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 can be achieved. This makes it possible, for example, to design the spring element in this way. design that the spring element can be very easily opened when mounted at relatively low temperature, while at a higher operating temperature of the contact pressure of the spring elements on the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 is seen increases and thus increased thermal, mechanical and electrical coupling ,
  • FIG. 5 shows a further embodiment of an electrical energy storage device 1.
  • the electrical energy storage device 1 comprises an electrically insulating carrier 25.
  • the electrically insulating carrier 25 has an opening 26.
  • the electrical energy storage cell 10 is arranged on the underside 25a of the electrically insulating support 25, the electrical energy storage cell 10 is arranged.
  • the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 projects through the opening 26 of the electrically insulating carrier 25.
  • the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 is thermally coupled to a heat sink 27.
  • the heat sink 27 can be arranged in a suitable manner over the opening 26 of the electrically insulating support 25, so that a thermal contact between the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 and the heat sink 27 is formed.
  • the heat sink 27 is connected to the electrically insulating carrier 25, wherein a part of the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 is clamped between the heat sink 27 and the electrically insulating carrier 25.
  • the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 is connected in another way with the heat sink 27, for example by means of screwing, welding, or an alternative connection method.
  • connection between the electrically insulating carrier 25 and the heat sink 27 can also be effected by means of an arbitrary fastening method.
  • the heat sink 27 are bolted to the electrically insulating support 25.
  • gluing, welding, bonding or any other connection method is possible.
  • the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 can also be contacted electrically with a busbar 30.
  • the heat sink 27 and the busbar 30 as a common
  • the heat sink 27 serves as a busbar at the same time, or by the busbar is also a cooling of the connection elements 11 allows.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of an electrical energy storage device 1 with a plurality of electrical energy storage cells 10.
  • the connection elements 11 of one polarity of the electrical energy storage cells 10 are each not only thermally but also electrically connected to one another via the heat sink 27.
  • the heat sink 27 also serves as a busbar for transporting the electrical energy.
  • a series connection of the individual electrical energy storage cells 10 can also be realized by a suitable configuration of the heat sink 27.
  • an electrically insulating element 28 between connection element 11 and heat sink 27 can be provided. Combinations of series or parallel circuits of individual electrical energy storage cells 10 is possible in this way.
  • FIG. 7 shows an illustration of a connection element 11 of an electrical energy storage cell 10.
  • the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 has a section IIa with one or more openings 12. These openings are of a cooling medium, for example Air, permeable.
  • a dehumidification of the connection elements 11 of the electrical energy storage cell 10 can be achieved by means of a cooling medium flowing past.
  • the cooling medium does not only have to flow past the outer sides of the connection elements 11 between the energy storage cell 10, but due to the openings 12 it can enable a particularly efficient dehumidification of the connection elements 11.
  • the cross-section of the contact element 11 can be increased, in particular in the section IIa, in order to compensate for an increased electrical resistance which possibly occurs through the opening 12.
  • FIG. 8 shows a plan view of a connection element 11 of an electrical energy storage cell 10 according to a further embodiment.
  • the connection element 11 in this case has one or more deflection devices 13, which are designed to set a predetermined flow direction S of the cooling medium through the openings 12.
  • deflection devices 13 By means of the deflection devices 13, it is thus possible to achieve the most homogeneous and uniform flow of coolant through a plurality of connection elements 11 arranged one behind the other.
  • the section IIa may preferably have a lamellar structure.
  • a lamellar structure By means of such a lamellar structure, an efficient cooling of the connection elements 11 is possible with simultaneous control of the flow direction S of the coolant flow.
  • FIG. 9 shows a schematic illustration of a connection element 11 of an electrical energy storage cell which is connected to a connection device 20 of the electrical energy storage device.
  • cher worn 1 is coupled.
  • the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 is initially executed in the entire area in the region of the electrical energy storage cell 10.
  • the connection element 11 is subdivided into a plurality of subelements. For example, this subdivision can take place by means of suitable stampings in the connection element 11.
  • the individual partial elements of the connecting element 11 in the region IIa are then respectively rotated at the end remote from the electrical energy storage cell 10. Preferably, a rotation takes place by about 90 °. Other angles are also possible.
  • connection element 11 can in this case be thermally coupled to the connection device 20.
  • the remaining heat can be released by a cooling device on the connecting device 20 to the environment.
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a method for the disarming of an electrical energy storage device, as it is an embodiment of the present invention.
  • step S1 an electrical
  • Energy storage cell 10 is provided with a connection element 11. Furthermore, in step S2, a connection device 20 is provided with a cooling device. In step S3, the cooling device of the connecting device 20 is thermally coupled to the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10. Preferably, the connecting device 20 provided in step S2 has a spring element.
  • the method according to the invention can provide an electrically insulating support in a further step.
  • the electrically insulating carrier preferably has an opening 26.
  • the electrical energy storage cell 10 is arranged on a first side of the electrically insulating support.
  • the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 is led from the first side 25a to a second side 25b of the electrically insulating support structure opposite the first side 25a.
  • the cooling device of the connection device 20 is coupled to the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 on the second side 25b of the electrically insulating support.
  • the present invention relates to an electrical energy storage device for improved heating of energy storage cells, such as, for example, lithium ion cells, in particular pouch cells.
  • energy storage cells such as, for example, lithium ion cells, in particular pouch cells.
  • the cooling takes place, that is, the cooling of the electrical energy storage cells via the electrical connections of the energy storage cells.
  • the connecting device for the terminals of the electrical energy storage cell in this case has a cooling device, via which an efficient heat release is made possible in the environment.

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Abstract

The present invention relates to an electric energy storage device that allows better extraction of heat therefrom, for example from lithium-ion cells, more particularly pouch cells. The heat extraction, that is the cooling of the electric energy storage cells, is achieved via the electric terminals of the energy storage cells. The connection device for the terminals of the electric energy storage cells comprises a cooling device, which allows the efficient dissipation of heat into the surroundings.

Description

Beschreibung description
Elektrische Energiespeichereinrichtung und Verfahren zum Entwärmen einer elektrischen Energiespeichereinrichtung An electrical energy storage device and method for defrosting an electrical energy storage device
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Energiespeichereinrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Energiespeichereinrichtung . Elektrische Energiespeicher, wie zum Beispiel eine aufladbare Batterie, sind bekannt. Solche elektrischen Energiespeicher werden in zahlreichen technischen Anwendungen eingesetzt. Beispielsweise finden solche elektrischen Energiespeicher Verwendung in ganz oder teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen, als Speichersysteme zur Kompensation von Spitzenleistungen in elektrischen Energieversorgungsnetzen, als Speicher für die Pufferung von regenerativer Energie in einem Gebäude und vielem mehr. Zur Speicherung der elektrischen Energie sind dabei unter anderem beispielsweise Lithi- um- Ionen-Batterien bekannt. Eine Batterie umfasst dabei in der Regel mehrere parallel und/oder seriell miteinander verschaltete einzelne Batteriezellen. Bei den einzelnen Batteriezellen kann es sich dabei beispielsweise um sogenannte Pouche-Zellen handeln. The present invention relates to an electrical energy storage device and a method for producing an electrical energy storage device. Electrical energy storage, such as a rechargeable battery, are known. Such electrical energy storage devices are used in numerous technical applications. For example, find such electrical energy storage use in wholly or partially electrically powered vehicles, as storage systems to compensate for peak power in electrical energy supply networks, as storage for the buffering of renewable energy in a building and much more. Amongst others, lithium ion batteries are known for storing the electrical energy. As a rule, a battery comprises a plurality of individual battery cells connected in parallel and / or in series with one another. The individual battery cells may be, for example, so-called pouche cells.
Für einen langfristigen, problemfreien Betrieb über mehrere Jahre müssen die einzelnen Batteriezellen dabei in einem Modul langzeitstabil , mechanisch belastbar, sicher und wärmetechnisch optimal eingebaut werden. Dabei ist es bekannt, dass es durch elektrochemische Vorgänge im Inneren der Batteriezellen zu einer Erwärmung der Batteriezellen kommen kann. Darüber hinaus kann an den elektrischen Anschlüssen der Batteriezellen aufgrund eines nicht zu vernachlässigenden ohm- schen Widerstandes ebenfalls eine thermische Verlustleistung entstehen, die zur Erwärmung der Batteriezellen führt. Je nach Umgebungsbedingung der Zellen kommt es dadurch zu einer mehr oder weniger starken Temperaturerhöhung. Um einen irreversiblen Schaden einer Batteriezelle zu vermeiden, darf da- bei je nach Zelltyp der Batteriezelle eine vorgegebene Temperaturschwelle während des Betriebs jedoch nicht überschritten werden . Die Deutsche Patentanmeldung DE 10 2008 010 813 AI offenbart beispielsweise eine Batterie mit einer Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie. Bei dieser Batterie sind dabei mehrere Einzelzellen miteinander verschaltet und zu einem Zellenverbund zusammengefasst . Jede der Einzelzellen ist dabei von einem Zellengehäuse umgeben, und jeder Einzelzelle ist ein Wärmeleitelement zugeordnet. For a long-term, problem-free operation over several years, the individual battery cells must be optimally installed in a long-term stable, mechanically strong, safe and thermally-efficient module. It is known that electrochemical processes in the interior of the battery cells may cause heating of the battery cells. In addition, due to a non-negligible ohmic resistance, a thermal power loss can also be produced at the electrical connections of the battery cells, which leads to heating of the battery cells. Depending on the ambient conditions of the cells, this leads to a more or less strong increase in temperature. In order to avoid irreversible damage to a battery cell, However, depending on the cell type of the battery cell, a predetermined temperature threshold during operation will not be exceeded. For example, German patent application DE 10 2008 010 813 A1 discloses a battery with a heat conducting plate for tempering the battery. In this battery, several individual cells are interconnected and combined to form a cell network. Each of the individual cells is surrounded by a cell housing, and each individual cell is assigned a heat conducting element.
Die Ausgestaltung von elektrischen Energiespeichereinrichtungen bewegt sich daher in einem ingenieurtechnischen Span- nungsfeld, bei dem es gilt einen möglichst guten Kompromiss zwischen mechanischer Stabilität, elektrischer Isolation und einer möglichst guten Entwärmung der Batteriezellen zu finden . Es besteht daher ein Bedarf nach einer elektrischen Energiespeichereinrichtung und einem Verfahren zum Entwärmen einer elektrischen Energiespeichereinrichtung, das eine effiziente Entwärmung der Energiespeicherzellen ermöglicht. Offenbarung der Erfindung The configuration of electrical energy storage devices therefore moves in an engineering field of voltage, in which it is important to find the best possible compromise between mechanical stability, electrical insulation and the best possible cooling of the battery cells. There is therefore a need for an electrical energy storage device and a method for warming up an electrical energy storage device, which enables efficient heat dissipation of the energy storage cells. Disclosure of the invention
Hierzu schafft die vorliegende Erfindung eine elektrische Energiespeichereinrichtung mit einer elektrischen Energiespeicherzelle mit einem Anschlusselement und einer Verbin- dungsvorrichtung mit einer Kühlvorrichtung, wobei die Verbindungsvorrichtung dazu ausgelegt ist, die Kühlvorrichtung mit dem Anschlusselement der elektrischen Energiespeicherzelle thermisch zu koppeln. Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Entwärmen einer elektrischen Energiespeichereinrichtung mit den Schritten des Bereitstellens einer elektrischen Energiespeicherzelle mit einem Anschlusselement, des Bereitstellens einer Verbindungsvorrichtung mit einer Kühlvorrichtung, und dem thermischen Koppeln der Kühlvorrichtung der Verbindungs- vorrichtung mit dem Anschlusselement der elektrischen Energiespeicherzelle . For this purpose, the present invention provides an electrical energy storage device with an electrical energy storage cell with a connection element and a connection device with a cooling device, wherein the connection device is designed to thermally couple the cooling device with the connection element of the electrical energy storage cell. Furthermore, the present invention provides a method for warming up an electrical energy storage device with the steps of providing an electrical energy storage cell with a connection element, the providing a connection device with a cooling device, and the thermal coupling of the cooling device of the connection device with the connection element of the electrical energy storage cell.
Der vorliegenden Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass gerade an den elektrischen Anschlüssen einer Energiespeicherzelle eine besonders starke Erwärmung auftreten kann. Beispielsweise wird dabei die innerhalb der Batterie- zelle während der elektrochemischen Vorgänge entstehende Wärme entlang dieser Anschlusselemente nach außen geführt. Darüber hinaus können die Anschlusselemente der Energiespeicherzelle auch einen elektrischen Widerstand aufweisen, der beim Laden bzw. Entladen der Energiespeicherzelle ebenfalls zu ei- ner Erwärmung führen kann. The present invention is based on the finding that especially at the electrical connections of an energy storage cell, a particularly strong heating can occur. For example, the heat generated within the battery cell during the electrochemical processes is conducted outward along these connecting elements. In addition, the connection elements of the energy storage cell can also have an electrical resistance, which can likewise lead to heating during charging or discharging of the energy storage cell.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Idee zugrunde, eine elektrische Energiespeichereinrichtung bereitzustellen, bei der die Anschlusselemente der Energiespeicherzellen mit- tels einer Verbindungsvorrichtung nicht nur elektrisch und gegebenenfalls auch mechanisch verbunden werden, sondern bei der darüber hinaus auch eine thermische Kopplung der Anschlusselemente der Energiespeicherzelle mit einer Kühlvorrichtung erfolgt. Dabei kann die Entwärmung der Anschlussele- mente der elektrischen Energiespeicherzelle dabei beispielsweise über eine in der Verbindungsvorrichtung integrierte Kühlvorrichtung erfolgen. Hierzu kann die Verbindungsvorrichtung mit einer großen Oberfläche ausgestattet werden. Somit kann über diese große Oberfläche der Verbindungsvorrichtung eine effiziente Abgabe von Wärme an die Umgebung erfolgen.The present invention is therefore based on the idea to provide an electrical energy storage device in which the connection elements of the energy storage cells by means of a connecting device not only electrically and optionally also mechanically connected, but in the beyond also a thermal coupling of the connection elements of the energy storage cell with a Cooling device is done. In this case, the cooling of the connection elements of the electrical energy storage cell can take place, for example, via a cooling device integrated in the connection device. For this purpose, the connecting device can be equipped with a large surface. Thus, efficient dissipation of heat to the environment can be achieved through this large surface area of the connection device.
Ferner ist es auch möglich, ein zusätzliches Kühlelement auf der Verbindungsvorrichtung anzuordnen. In diesem Fall kann durch dieses zusätzliche Kühlelement auf der Verbindungsvorrichtung eine gute Wärmeabgabe an die Umgebung erfolgen. In allen Fällen wird eine effiziente Entwärmung der Anschlusselemente der elektrischen Energiespeicherzelle durch die mit den Anschlusselementen thermisch gekoppelten Verbindungselementen ermöglicht. Die Verbindungselemente zur Entwarmung der Anschlusselemente der elektrischen Energiespeicherzelle können dabei jeweils individuell an die Anschlusselemente der verwendeten Energie- Speicherzellen und an die für den Einbau erforderlichen weiteren Rahmenbedingungen angepasst werden. Daher kann in allen Fällen eine optimale Entwarmung der Anschlusselemente und somit der kompletten Energiespeicherzelle gewährleistet werden. Hierdurch ist es möglich, die Betriebstemperatur der elektri- sehen Energiespeicherzellen möglichst gering und für alleFurthermore, it is also possible to arrange an additional cooling element on the connecting device. In this case, by this additional cooling element on the connecting device, a good heat transfer to the environment. In all cases, efficient cooling of the connection elements of the electrical energy storage cell is made possible by the connecting elements thermally coupled to the connecting elements. The connecting elements for the dehumidification of the connection elements of the electrical energy storage cell can in each case be individually adapted to the connection elements of the energy storage cells used and to the additional framework conditions required for the installation. Therefore, in all cases an optimal Entwarmung the connection elements and thus the entire energy storage cell can be ensured. This makes it possible, the operating temperature of the electrical energy storage cells see as low as possible and for all
Zellen gleich zu halten. Dies ermöglicht einerseits eine kompakte Bauform, wodurch der erforderliche Raumbedarf für die Energiespeichereinrichtung reduziert werden kann. Darüber hinaus kann durch das Senken der Betriebstemperatur der Ener- giespeicherzelle auch die Lebensdauer der Energiespeicherzelle bzw. durch eine gleichmäßige Verteilung der Wärmebelastung die Lebensdauer des Gesamtsystems gesteigert werden. Somit steigt auch die Langzeitverfügbarkeit der erfindungsgemäßen Energiespeichereinrichtung . Keep cells equal. This allows on the one hand a compact design, whereby the required space required for the energy storage device can be reduced. In addition, by lowering the operating temperature of the energy storage cell and the lifetime of the energy storage cell or by a uniform distribution of the heat load, the life of the entire system can be increased. Thus, the long-term availability of the energy storage device according to the invention also increases.
In einer Ausführungsform umfasst die elektrische Energiespeicherzelle eine Lithium-Ionen-Batteriezelle, vorzugsweise eine Pouche-Zelle . Solche elektrischen Energiespeicherzellen ermöglichen dieIn one embodiment, the electrical energy storage cell comprises a lithium-ion battery cell, preferably a Pouche cell. Such electrical energy storage cells allow the
Speicherung einer großen Menge elektrischer Energie bei relativ geringem Volumen. Die dabei ablaufenden Lade- bzw. Entladevorgänge führen aufgrund der oben beschriebenen Widerstände in den Anschlusselementen, sowie der innerhalb der Energiespeicherzelle ablaufenden elektrochemischen Prozesse zu einer Erwärmung. Diese Erwärmung kann durch die erfindungsgemäße elektrische Energiespeichereinrichtung sehr gut an die Umgebung abgegeben werden. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die elektrische Energiespeichervorrichtung ferner eine Stromschiene, wobei die Verbindungsvorrichtung dazu ausgelegt ist, das Anschlusselement der elektrischen Energiespeicherzelle mit der Stromschiene elektrisch zu koppeln. Storage of a large amount of electrical energy at a relatively low volume. Due to the above-described resistors in the connection elements, as well as the electrochemical processes taking place within the energy storage cell, the charging or discharging processes which take place in this process lead to heating. This heating can be delivered very well to the environment by the electrical energy storage device according to the invention. According to one embodiment, the electrical energy storage device further comprises a bus bar, wherein the connection device is adapted to the connection element electrically couple the electrical energy storage cell with the busbar.
Durch eine Stromschiene ist es möglich, mehrere elektrische Energiespeicherzellen seriell bzw. parallel miteinander zu verbinden. Darüber hinaus kann durch die Stromschiene auch eine effiziente, niederohmige Verbindung der Anschlusselemente der Energiespeicherzellen mit den Außenanschlüssen der elektrischen Energiespeichervorrichtung bereitgestellt wer- den. Darüber hinaus ermöglicht die Stromschiene bei geeigneter Ausgestaltung eine weitere Wärmeabgabe an die Umgebung. Somit kann die Entwärmung der Energiespeichervorrichtung zusätzlich gesteigert werden. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Verbindungsvorrichtung ein Federelement oder ein Klemmelement . By a busbar, it is possible to connect a plurality of electric energy storage cells in series or in parallel. In addition, an efficient, low-resistance connection of the connection elements of the energy storage cells to the external connections of the electrical energy storage device can also be provided by the busbar. In addition, the busbar allows a suitable design, a further heat transfer to the environment. Thus, the heat dissipation of the energy storage device can be additionally increased. According to one embodiment, the connecting device comprises a spring element or a clamping element.
Durch die Verwendung von Feder- bzw. Klemmelementen zur Kopplung der Anschlusselemente der elektrischen Energiespeicher- zellen kann eine einfache und zuverlässige thermische und gleichzeitig auch elektrische, sowie mechanische Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem Anschlusselement der elektrischen Energiespeicherzelle erreicht werden. Federelemente ermöglichen dabei eine sehr einfache und rasche Montage der elektrischen Energiespeicherzelle innerhalb der Energiespeichereinrichtung. Hierbei sind keine weiteren mechanischen Arbeiten, wie beispielsweise Verschrauben, Löten, Schweißen oder ähnliches erforderlich. Somit können auch potentielle Fehlerquellen bei der weiteren Montage vermieden werden. By using spring or clamping elements for coupling the connection elements of the electrical energy storage cells, a simple and reliable thermal and at the same time electrical and mechanical connection between the connection element and the connection element of the electrical energy storage cell can be achieved. Spring elements allow a very simple and rapid installation of the electrical energy storage cell within the energy storage device. In this case, no further mechanical work, such as screwing, soldering, welding or the like is required. Thus, potential sources of error in further assembly can be avoided.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Oberfläche des Federelements bzw. des Klemmelements größer als die Oberfläche des Anschlusselements der elektrischen Energiespeicherzelle. Durch eine derart große Oberfläche des Feder- oder Klemmelements kann eine besonders effiziente Abgabe der thermischen Energie an die Umgebung erreicht werden. Somit ist eine be- sonders effiziente Entwärmung der Anschlusselemente der elektrischen Energiespeicherzellen möglich. According to one embodiment, the surface of the spring element or of the clamping element is larger than the surface of the connection element of the electrical energy storage cell. By such a large surface of the spring or clamping element, a particularly efficient delivery of the thermal energy to the environment can be achieved. Thus, a particularly efficient cooling of the connection elements of the electrical energy storage cells possible.
Gemäß einer Ausführungsform ist auf dem Federelement bzw. dem Klemmelement der Verbindungsvorrichtung ein Kühlelement angeordnet . According to one embodiment, a cooling element is arranged on the spring element or the clamping element of the connecting device.
Ein solches Kühlelement auf dem Feder- oder Klemmelement der Verbindungsanordnung ermöglicht eine sehr gute Abgabe der thermischen Energie. Hierdurch ist eine effiziente Entwärmung der Anschlusselemente der elektrischen Energiespeicherzelle möglich. Solche Kühlelemente können zum Beispiel Kühligel, Kühlkörper, großflächige Platten, etc. sein. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Federelement der Verbindungsvorrichtung mindestens zwei Metallstreifen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Such a cooling element on the spring or clamping element of the connection arrangement allows a very good release of the thermal energy. As a result, efficient cooling of the connection elements of the electrical energy storage cell is possible. Such cooling elements may be for example Kühligel, heatsink, large-scale plates, etc. According to one embodiment, the spring element of the connecting device comprises at least two metal strips with different thermal expansion coefficients.
Die zwei parallel zueinander angeordneten Metallstreifen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten bilden ein Bimetall -Element . Die beiden Metallstreifen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten sind dabei vorzugsweise an den Enden fest miteinander verbunden. Aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffi - zienten der beiden Metallstreifen verbiegt sich dabei die Gesamtanordnung in Abhängigkeit der Temperatur an dem Federelement. Somit ist die Federkraft der Feder an der Verbindungsvorrichtung abhängig von der Temperatur der Verbindungsvorrichtung. Auf diese Weise ist es möglich, dass mit zunehmen- der Temperatur der Anpressdruck der Feder der Verbindungsvorrichtung gesteigert wird. Somit kann bei steigender Temperatur die mechanische Kopplung und damit einhergehend auch die thermische und elektrische Kopplung zwischen Verbindungsvorrichtung und Anschlusselement der Energiespeicherzelle ge- steigert werden. The two parallel arranged metal strips with different coefficients of thermal expansion form a bimetallic element. The two metal strips with different coefficients of thermal expansion are preferably firmly connected to one another at the ends. Due to the different thermal expansion coefficients of the two metal strips, the overall arrangement bends depending on the temperature at the spring element. Thus, the spring force of the spring on the connecting device is dependent on the temperature of the connecting device. In this way, it is possible that with increasing temperature of the contact pressure of the spring of the connecting device is increased. Thus, with increasing temperature, the mechanical coupling and concomitantly also the thermal and electrical coupling between connecting device and connecting element of the energy storage cell can be increased.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Verbindungsvorrichtung ferner einen elektrisch isolierenden Träger. Ein solcher elektrisch isolierender Träger stellt eine stabile Basis für den Aufbau und die Aufnahme weiterer Komponenten der elektrischen Energiespeichervorrichtung dar. Beispiels- weise kann auf diesem elektrisch isolierenden Träger eine Stromschiene angeordnet werden. Darüber hinaus kann der elektrisch isolierende Träger auch für die Anordnung weiterer Komponenten genutzt werden. Ein derartiger elektrisch isolierender Träger kann zum Beispiel eine Kunststoffplatte , eine Platine oder ein anderer Träger aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material sein. According to one embodiment, the connection device further comprises an electrically insulating support. Such an electrically insulating carrier provides a stable basis for the construction and the inclusion of further components of the electrical energy storage device. For example, a bus bar can be arranged on this electrically insulating carrier. In addition, the electrically insulating support can also be used for the arrangement of other components. Such an electrically insulating carrier may be, for example, a plastic plate, a circuit board or another carrier made of an electrically non-conductive material.
Gemäß einer Ausführungsform weist der elektrisch isolierende Träger eine Öffnung auf. Die elektrische Energiespeicherzelle ist dabei auf einer ersten Seite des elektrisch isolierenden Trägers angeordnet. Ein Kühlkörper ist weiterhin auf einer zweiten Seite des elektrisch isolierenden Trägers angeordnet. Die zweite Seite des elektrisch isolierenden Trägers liegt dabei der ersten Seite gegenüber. Die Anschlussvorrichtung der elektrischen Energiespeicherzelle ragt durch die Öffnung in dem elektrisch isolierenden Träger durch den Träger hindurch . According to one embodiment, the electrically insulating carrier has an opening. The electrical energy storage cell is arranged on a first side of the electrically insulating support. A heat sink is further arranged on a second side of the electrically insulating support. The second side of the electrically insulating carrier lies opposite the first side. The connection device of the electrical energy storage cell protrudes through the opening in the electrically insulating support through the carrier.
Durch einen separaten Kühlkörper auf dem elektrisch isolie- renden Träger kann eine sehr gute Entwärmung der Anschluss- elemente der elektrischen Energiespeicherzelle ermöglicht werden. Der elektrisch isolierende Träger trennt dabei die elektrische Energiespeicherzelle auf der ersten Seite von dem Kühlkörper auf der zweiten Seite, so dass ein besonders si- cherer Betrieb möglich wird und dabei auch die von dem Kühlkörper abgestrahlte Wärme nicht in die Richtung der elektrischen Energiespeicherzelle abgegeben wird. By means of a separate heat sink on the electrically insulating support, a very good heat dissipation of the connection elements of the electrical energy storage cell can be made possible. In this case, the electrically insulating carrier separates the electrical energy storage cell on the first side from the heat sink on the second side, so that a particularly secure operation becomes possible and the heat radiated from the heat sink is not emitted in the direction of the electrical energy storage cell.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Anschlusselement der elektrischen Energiespeicherzelle vollflächig ausgeführt. According to one embodiment, the connection element of the electrical energy storage cell is executed over its entire surface.
Ein derartiges vollflächiges Anschlusselement der elektrischen Energiespeicherzelle ermöglicht eine besonders gute Stromführung. Somit kann der elektrische Widerstand des Anschlusselementes gering gehalten werden, was zu relativ geringen Verlusten und somit zu einer möglichst geringen Erwärmung des Anschlusselements führt. Such a full-surface connection element of the electrical energy storage cell allows a particularly good Current leadership. Thus, the electrical resistance of the connection element can be kept low, which leads to relatively low losses and thus to the lowest possible heating of the connection element.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfasst das Anschlusselement der elektrischen Energiespeicherzelle einen Abschnitt mit einer Öffnung. Die Öffnung in dem Abschnitt des Anschlusselements ist dabei von einem Kühlmedium According to an alternative embodiment, the connection element of the electrical energy storage cell comprises a section with an opening. The opening in the section of the connecting element is of a cooling medium
durchströmbar. flow through.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Anschlusselement der elektrischen Energiespeicherzelle eine lamellenförmige Kühlstruktur . According to one embodiment, the connection element of the electrical energy storage cell comprises a lamellar cooling structure.
Eine solche lamellenförmige Kühlstruktur ermöglicht eine gut Abgabe von Wärme an die Umgebung. Auf diese Weise kann das Anschlusselement der elektrische Energiespeicherzelle und damit die gesamte Anordnung effizient entwärmt, das heißt ge- kühlt, werden. Such a lamellar cooling structure allows a good release of heat to the environment. In this way, the connection element of the electrical energy storage cell and thus the entire arrangement can be efficiently cooled, that is to say cooled.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Anschlusselement der elektrischen Energiespeicherzelle ferner eine Strömungsleitvorrichtung. Die Strömungsleitvorrichtung ist dabei dazu aus- gelegt, die Strömungsrichtung des Kühlmediums zu beeinflussen . According to one embodiment, the connection element of the electrical energy storage cell further comprises a flow guiding device. The flow guiding device is designed to influence the flow direction of the cooling medium.
Durch die Beeinflussung der Strömungsrichtung des Kühlmediums kann das Kühlmedium effizient an den Anschlusselementen der elektrischen Energiespeichervorrichtung vorbeigeleitet werden. Hierdurch kann die Entwärmung weiter gesteigert werden. By influencing the flow direction of the cooling medium, the cooling medium can be efficiently conducted past the connection elements of the electrical energy storage device. As a result, the heat dissipation can be further increased.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens zum Entwärmen der elektrischen Energiespeichereinrichtung stellt der Schritt zum Bereitstellen der Verbindungsvorrichtung eine Verbindungsvorrichtung mit einem Federelement bereit. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt zum Bereitstellen eines elektrisch isolierenden Trägers. Der Träger umfasst dabei eine Öffnung. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt zum Anordnen der elektrischen Energiespeicherzelle auf einer ersten Seite des Trägers. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt zum Hindurchführen des Anschlusselements von einer ersten Seite des Trägers zu einer der ersten Seite gegenüber liegenden zweiten Seite des Trägers. Der Schritt zum thermischen Koppeln koppelt die Kühlvorrichtung der Verbindungsvorrichtung mit dem Anschlusselement der elektrischen Energiespeicherzelle auf der zweiten Seite des Trägers. According to one embodiment of the method for warming up the electrical energy storage device, the step of providing the connection device provides a connection device with a spring element. According to a further embodiment, the method comprises a step of providing an electrically insulating carrier. The carrier comprises an opening. The method further includes a step of placing the electrical energy storage cell on a first side of the carrier. Furthermore, the method comprises a step for passing the connection element from a first side of the carrier to a second side of the carrier opposite the first side. The step of thermal coupling couples the cooling device of the connection device to the connection element of the electrical energy storage cell on the second side of the carrier.
Weitere Ausführungsformen und Vorteile der nachfolgenden Er- findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Further embodiments and advantages of the following invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.
Dabei zeigen: FIG 1 eine schematische Darstellung der Seitenansicht auf eine elektrische Energiespeicherzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel ; 1 shows a schematic representation of the side view of an electrical energy storage cell according to an embodiment;
FIG 2 eine weitere schematische Darstellung einer Seitenansicht auf eine elektrische Energiespeicherzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel; 2 shows a further schematic representation of a side view of an electrical energy storage cell according to an embodiment;
FIG 3 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer elektrischen Energiespeichereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 3 shows a schematic representation of a side view of an electrical energy storage device according to an embodiment;
FIG 4 eine schematische Darstellung einer elektrischen 4 shows a schematic representation of an electrical
Energiespeichereinrichtung gemäß einem Ausführungs- beispiel ;  Energy storage device according to an embodiment example;
FIG 5 eine schematische Darstellung einer elektrischen 5 shows a schematic representation of an electrical
Energiespeichereinrichtung gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ; FIG 6 eine schematische Darstellung einer elektrischen Energiespeichereinrichtung gemäß einem Ausführungs- beispiel ; Energy storage device according to an alternative embodiment; 6 shows a schematic representation of an electrical energy storage device according to an exemplary embodiment;
FIG 7 eine schematische Darstellung einer elektrischen 7 shows a schematic representation of an electrical
Energiespeichereinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ; FIG 8 eine schematische Darstellung eines Anschlusselements einer Energiespeicherzelle gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;  Energy storage device according to another embodiment; 8 shows a schematic representation of a connection element of an energy storage cell according to a further embodiment;
FIG 9 eine schematische Darstellung eines Anschlussele- ments einer elektrischen Energiespeicherzelle, das mit einer Verbindungsvorrichtung gekoppelt ist; und 9 shows a schematic representation of a connection element of an electrical energy storage cell, which is coupled to a connection device; and
FIG 10 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms für ein Verfahren zum Entwärmen einer elektrischen Energiespeichereinrichtung, wie es einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt . 10 shows a schematic representation of a flow chart for a method for the disarming of an electrical energy storage device, as it is based on an embodiment of the present invention.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen Description of exemplary embodiments
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle 10. Bei der elektrischen Energiespeicherzelle 10 kann es sich beispielsweise um eine Batteriezelle handeln. Solche Batteriezellen speichern die bereit- gestellte elektrische Energie mittels elektrochemischer Vorgänge im Inneren der Batteriezelle. Beispielsweise kann es sich bei der elektrischen Energiespeicherzelle 10 um eine Batteriezelle in Form einer Lithium- Ionen-Batterie handeln. Insbesondere kann es sich bei der elektrischen Energiespei- cherzelle 10 um eine sogenannte Pouche-Zelle handeln. Die elektrische Energiespeicherzelle 10 weist dabei in der Regel zwei Anschlusselemente 11 auf. Hierbei handelt es sich in der Regel um den Pluspol und den Minuspol . Grundsätzlich sind jedoch auch elektrische Energiespeicherzellen 10 möglich, die eine andere Anzahl von elektrischen Anschlusselementen 11 aufweisen. So ist es beispielsweise möglich, dass die elektrische Energiespeicherzelle 10 nur ein Anschlusselement 11 aufweist, und der Stromkreis über einen weiteren Punkt, beispielsweise einen elektrischen Kontakt an der Außenseite der elektrischen Energiespeicherzelle 10, geschlossen wird. Ferner sind grundsätzlich auch elektrische Energiespeicherzellen 10 möglich, die mehr als nur zwei Anschlusselemente 11 aufweisen. FIG. 1 shows a schematic representation of an electrical energy storage cell 10. The electrical energy storage cell 10 may be, for example, a battery cell. Such battery cells store the provided electrical energy by means of electrochemical processes inside the battery cell. For example, the electrical energy storage cell 10 may be a battery cell in the form of a lithium-ion battery. In particular, the electrical energy storage cell 10 may be a so-called pouche cell. The electrical energy storage cell 10 generally has two connection elements 11. These are usually the positive pole and the negative pole. In principle, however, electrical energy storage cells 10 are possible, which have a different number of electrical connection elements 11. Thus, for example, it is possible for the electrical energy storage cell 10 to have only one connection element 11, and the circuit to be closed via a further point, for example an electrical contact on the outside of the electrical energy storage cell 10. Furthermore, in principle, electrical energy storage cells 10 are possible, which have more than just two connection elements 11.
Über die elektrischen Anschlusselemente 11 kann an der elektrischen Energiespeicherzelle 10 elektrische Energie bereitge- stellt werden, die daraufhin mittels elektrochemischer Prozesse im Inneren der elektrischen Energiespeicherzelle 10 gespeichert wird. Durch Umkehrung dieser elektrochemischen Prozesse im Inneren der elektrischen Energiespeicherzelle 10 kann dann zu einem späteren Zeitpunkt an den Anschlusselemen- ten 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 diese elektrische Energie zumindest teilweise wieder bereitgestellt werden . Electrical energy can be provided on the electrical energy storage cell 10 via the electrical connection elements 11, which energy is then stored in the interior of the electrical energy storage cell 10 by means of electrochemical processes. By reversing these electrochemical processes in the interior of the electrical energy storage cell 10, the electrical energy storage cell 10 can then at least partially be made available again at the connection elements 11 of the electrical energy storage cell 10 at a later time.
Figur 2 zeigt eine Seitenansicht einer elektrischen Energie- Speicherzelle 10 mit den Anschlusselementen 11. Auch wenn in den hier dargestellten Beispielen die Anschlusselemente 11 alle am oberen Bereich der elektrischen Energiespeicherzelle 10 angeordnet sind, so sind auch andere Positionen für das Herausführen der Anschlusselemente 11 aus der elektrischen Energiespeicherzelle 10 möglich. Auch müssen nicht alle Anschlusselemente 11 an der gleichen Seite der Energiespeicherzelle 10 angeordnet sein. FIG. 2 shows a side view of an electrical energy storage cell 10 with the connection elements 11. Although the connection elements 11 are all arranged at the upper region of the electrical energy storage cell 10 in the examples shown here, other positions for the extraction of the connection elements 11 from FIG electrical energy storage cell 10 possible. Also, not all connection elements 11 must be arranged on the same side of the energy storage cell 10.
Figur 3 zeigt eine Darstellung einer elektrischen Energie- speichereinrichtung 1 mit einer Mehrzahl von elektrischen Energiespeicherzellen 10. Die hier dargestellte Anzahl von drei elektrischen Energiespeicherzellen 10 dient dabei nur zum besseren Verständnis. Darüber hinaus ist jede beliebige weitere Anzahl von elektrischen Energiespeicherzellen 10 innerhalb einer elektrischen Energiespeichereinrichtung 1 ebenso möglich. Die elektrischen Energiespeicherzellen 10 können dabei sowohl seriell als auch parallel miteinander verschal- tet werden. Auch eine Kombination von serieller und paralleler Verschaltung von mehreren elektrischen Energiespeicherzellen 10 innerhalb der elektrischen Energiespeichereinrichtung 1 ist möglich. Bei einer Parallelschaltung werden dabei alle Anschlusselemente 11 einer Polarität der elektrischen Energiespeicherzelle 10 jeweils mittels einer Stromschiene 30 gemeinsam miteinander verbunden. Alternativ ist auch eine andere Verschaltung der Anschlusselemente 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 mittels einer oder mehrerer Stromschienen 30 möglich. Auf diese Weise kann eine flexible pa- rallele bzw. serielle Verschaltung der Mehrzahl von elektrischen Energiespeicherzellen 10 erreicht werden. Hierdurch kann die Ausgangspannung und/oder der Ausgangsstrom der gesamten Anordnung erweitert bzw. angepasst werden. Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Energiespeichereinrichtung 1. Ein Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 ist dabei mit einer Verbindungsvorrichtung 20 gekoppelt. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Verbindungs- Vorrichtung 20 um ein Federelement oder ein Klemmelement. Das Feder- bzw. Klemmelement übt dabei auf das Anschlusselement 11 in Pfeilrichtung eine Kraft aus. Durch dieses Feder- bzw. Klemmelement der Verbindungsvorrichtung 20 wird das Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 eingeklemmt. Durch den Anpressdruck des Feder- bzw. Klemmelements der Verbindungsvorrichtung 20 entsteht dabei eine thermische Kopplung zwischen Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 und der Verbindungsvorrichtung 20. Auf diese Weise kann die in der elektrischen Energiespeicher- zelle 10 und in dem Anschlusselement 11 der elektrischenFIG. 3 shows a representation of an electrical energy storage device 1 with a plurality of electrical energy storage cells 10. The number of three electrical energy storage cells 10 shown here serves only for better understanding. In addition, any is Further number of electrical energy storage cells 10 within an electrical energy storage device 1 also possible. The electrical energy storage cells 10 can be interconnected both serially and in parallel. A combination of serial and parallel connection of a plurality of electrical energy storage cells 10 within the electrical energy storage device 1 is also possible. In the case of a parallel connection, all connection elements 11 of one polarity of the electrical energy storage cell 10 are in each case connected together by means of a busbar 30. Alternatively, another connection of the connecting elements 11 of the electrical energy storage cell 10 by means of one or more bus bars 30 is possible. In this way, a flexible parallel or serial connection of the plurality of electrical energy storage cells 10 can be achieved. As a result, the output voltage and / or the output current of the entire arrangement can be expanded or adapted. FIG. 4 shows a schematic representation of an electrical energy storage device 1. A connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 is coupled to a connection device 20. In the embodiment illustrated here, the connection device 20 is a spring element or a clamping element. The spring or clamping element exerts a force on the connecting element 11 in the direction of the arrow. By this spring or clamping element of the connecting device 20, the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 is clamped. The contact pressure of the spring or clamping element of the connecting device 20 produces a thermal coupling between the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 and the connection device 20. In this way, the electrical energy storage cell 10 and the connection element 11 of the electrical system
Energiespeicherzelle 10 entstehende thermische Energie auf die Verbindungsvorrichtung 20 überkoppeln. Hierdurch erfolgt eine Entwärmung des Anschlusselements 11 und somit auch eine Entwärmung der elektrischen Energiespeicherzelle 10. Gleichzeitig erfolgt durch die Verbindungsvorrichtung 20 auch eine mechanische Fixierung des Anschlusselements 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10. Somit wird die elektrische Energiespeicherzelle 10 auch mechanisch an ihrer vorbestimmten Position gehalten. Weiterhin kann durch die Verbindungsvorrichtung 20 auch gleichzeitig die elektrische Verbindung zu den Anschlusselementen 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 ermöglicht werden. Alternativ kann jedoch auch eine zusätzliche mechanische Halterung für die Zellen bereitgestellt werden. Somit erfolgt auch eine elektrische Kontak- tierung der Energiespeicherzelle 10. Energy storage cell 10 overcoupling resulting thermal energy to the connecting device 20. This results in a cooling of the connection element 11 and thus also a Heat dissipation of the electrical energy storage cell 10. At the same time carried by the connecting device 20 and a mechanical fixation of the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10. Thus, the electrical energy storage cell 10 is also mechanically held at its predetermined position. Furthermore, the electrical connection to the connection elements 11 of the electrical energy storage cell 10 can also be made possible at the same time by the connection device 20. Alternatively, however, an additional mechanical support for the cells can be provided. Thus, there is also an electrical contact of the energy storage cell 10.
Handelt es sich bei dem Verbindungselement 20 um ein Feder- element, so wird dabei die Kraft für die Kontaktierung aus diesem Federelement bezogen. Im Falle eines Klemmelements dagegen wird die Kraft für die Kontaktierung durch einem zusätzlichen Element bereitgestellt. Beispielsweise kann es sich dabei um eine zusätzliche Klemme 23a oder eine Schraube 23b handeln. Gleichzeitig kann durch dieses zusätzliche Element 23a, 23b auch die Befestigung eines zusätzlichen Kühlelements 22 erfolgen. If the connecting element 20 is a spring element, then the force for contacting is obtained from this spring element. In the case of a clamping element, however, the force for contacting is provided by an additional element. For example, this may be an additional clamp 23a or a screw 23b. At the same time, this additional element 23a, 23b can also be used to attach an additional cooling element 22.
In dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 dabei von zwei Seiten jeweils durch ein Federelement bzw. ein Klemmelement der Verbindungsvorrichtung 20 gehalten. Darüber hinaus ist es jedoch ebenso möglich, dass eine Seite eine starre, nicht federnde thermische, elektrische und/oder me- chanische Kontaktierung bereitstellt, während nur die jeweils andere Seite als Federelement ausgestaltet ist, um den erforderlichen Anpressdruck bereitzustellen. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 4, the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 is held by two sides in each case by a spring element or a clamping element of the connection device 20. In addition, however, it is also possible that one side provides a rigid, non-resilient thermal, electrical and / or mechanical contacting, while only the other side is configured as a spring element to provide the required contact pressure.
Vorzugsweise ist dabei zumindest ein Teil der Verbindungsvor- richtung 20 als Kühlvorrichtung 21 ausgestaltet. Der alsPreferably, at least part of the connecting device 20 is configured as a cooling device 21. The as
Kühlvorrichtung 21 ausgestaltete Teil der Verbindungsvorrichtung 20 ermöglicht dabei eine Abgabe von thermischer Energie in die Umgebung. Somit kann die Wärmeenergie aus der elektri- sehen Energiespeicherzelle 10 und dem Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10, die über die Verbindungsvorrichtung 20 einkoppelt, durch die Kühlvorrichtung 21 an die Umgebung abgegeben werden. Auf diese Weise ist eine effiziente Entwärmung möglich. Hierzu kann beispielsweise die Verbindungsvorrichtung 20 einen Bereich mit einer großen glatten oder auch strukturierten Oberfläche aufweisen, über den die thermische Energie in die Umgebung abgegeben werden kann. Dabei kann das Anschlusselement 11 der Energiespeicher- zelle 10 eine gleiche oder gegengleiche Struktur wie die Verbindungsvorrichtung 20 aufweisen, um die die Kontaktflächen zu maximieren. Vorzugsweise ist dabei die Oberfläche des als Kühlvorrichtung 21 dienenden Teils der Verbindungsvorrichtung 20 bzw. die Oberfläche des Federelements größer als die Ober- fläche des Anschlusselements 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10. Cooling device 21 designed part of the connecting device 20 allows a release of thermal energy into the environment. Thus, the heat energy from the electrical see energy storage cell 10 and the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10, which couples via the connecting device 20 are discharged through the cooling device 21 to the environment. In this way, efficient heat dissipation is possible. For this purpose, for example, the connecting device 20 may have an area with a large smooth or structured surface over which the thermal energy can be released into the environment. In this case, the connection element 11 of the energy storage cell 10 may have the same or the same structure as the connection device 20 in order to maximize the contact surfaces. In this case, the surface of the part of the connecting device 20 serving as cooling device 21 or the surface of the spring element is preferably larger than the surface of the connecting element 11 of the electrical energy storage cell 10.
Für eine weitere Verbesserung der Wärmeabgabe in die Umgebung kann an der Verbindungsvorrichtung 20 auch ein zusätzliches Kühlelement 22 angeordnet werden. Ein solches Kühlelement 22 kann entweder auf einer oder alternativ auf beiden Seiten der Verbindungsvorrichtung 20 angeordnet werden. Bei dem Kühlelement 22 kann es sich beispielsweise um einen Kühligel, um Kühlrippen, oder um eine beliebige weitere Struktur mit einer vorzugsweise großen Oberfläche zur Wärmeabgabe an die Umgebung handeln. For a further improvement of the heat dissipation into the environment, an additional cooling element 22 can also be arranged on the connecting device 20. Such a cooling element 22 can be arranged either on one or alternatively on both sides of the connecting device 20. The cooling element 22 may be, for example, a cooling nozzle, cooling fins, or any other structure having a preferably large surface area for heat dissipation to the surroundings.
Das Federelement der Verbindungsvorrichtung 20 kann dabei auch als Bimetall ausgeführt werden. Bei einem Bimetall han- delt es sich dabei vorzugsweise um eine Struktur aus zwei miteinander verbundenen Metallstreifen, wobei die beiden Metallstreifen unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten haben. Bei Variation der Temperatur dehnt sich somit einer der beiden Metallstreifen stärker aus als der andere. Auf diese Weise kann mit steigender Temperatur ein steigender Anpressdruck der Federelemente auf das Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 erreicht werden. Dies ermöglicht es beispielsweise das Federelement so auszu- gestalten, dass sich das Federelement bei einer Montage bei relativ niedriger Temperatur sehr leicht öffnen lässt, während bei einer höheren Betriebstemperatur der Anpressdruck der Federelemente auf das Anschlusselement 11 der elektri- sehen Energiespeicherzelle 10 erhöht wird und somit eine gesteigerte thermische, mechanische und elektrische Kopplung erfolgt . The spring element of the connecting device 20 can also be designed as a bimetal. A bimetal is preferably a structure of two interconnected metal strips, the two metal strips having different thermal expansion coefficients. As the temperature varies, one of the two metal strips expands more than the other. In this way, with increasing temperature, an increasing contact pressure of the spring elements on the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 can be achieved. This makes it possible, for example, to design the spring element in this way. design that the spring element can be very easily opened when mounted at relatively low temperature, while at a higher operating temperature of the contact pressure of the spring elements on the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 is seen increases and thus increased thermal, mechanical and electrical coupling ,
Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer elektrischen Energiespeichereinrichtung 1. Die elektrische Energiespeichereinrichtung 1 umfasst dabei einen elektrisch isolierenden Träger 25. Der elektrisch isolierende Träger 25 weist eine Öffnung 26 auf. Auf der Unterseite 25a des elektrisch isolierenden Trägers 25 ist die elektrische Energiespeicherzelle 10 angeordnet. Dabei ragt das Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 durch die Öffnung 26 des elektrisch isolierenden Trägers 25 hindurch. Auf der der Unterseite 25a gegenüberliegenden Oberseite 25b des elektrisch isolierenden Trägers 25 ist das Anschlusselement 11 der elektri- sehen Energiespeicherzelle 10 mit einem Kühlkörper 27 thermisch gekoppelt. Beispielsweise kann hierzu der Kühlkörper 27 in geeigneter Weise über der Öffnung 26 des elektrisch isolierenden Trägers 25 angeordnet werden, so dass ein thermischer Kontakt zwischen Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 und dem Kühlkörper 27 entsteht. In dem dargestellten Beispiel in Figur 5 wird hierzu der Kühlkörper 27 mit dem elektrisch isolierenden Träger 25 verbunden, wobei ein Teil des Anschlusselements 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 zwischen Kühlkörper 27 und elektrisch isolierendem Träger 25 eingeklemmt wird. Ebenso ist es möglich, dass das Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 auf andere Weise mit dem Kühlkörper 27 verbunden wird, beispielsweise mittels Verschraubung, Verschweißen, oder einem alternativen Verbindungsverfahren. FIG. 5 shows a further embodiment of an electrical energy storage device 1. The electrical energy storage device 1 comprises an electrically insulating carrier 25. The electrically insulating carrier 25 has an opening 26. On the underside 25a of the electrically insulating support 25, the electrical energy storage cell 10 is arranged. In this case, the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 projects through the opening 26 of the electrically insulating carrier 25. On the underside 25a opposite top 25b of the electrically insulating support 25, the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 is thermally coupled to a heat sink 27. For example, for this purpose, the heat sink 27 can be arranged in a suitable manner over the opening 26 of the electrically insulating support 25, so that a thermal contact between the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 and the heat sink 27 is formed. For this purpose, in the illustrated example in FIG. 5, the heat sink 27 is connected to the electrically insulating carrier 25, wherein a part of the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 is clamped between the heat sink 27 and the electrically insulating carrier 25. It is also possible that the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 is connected in another way with the heat sink 27, for example by means of screwing, welding, or an alternative connection method.
Auch die Verbindung zwischen elektrisch isolierendem Träger 25 und Kühlkörper 27 kann mittels eines beliebigen Befestigungsverfahrens erfolgen. Beispielsweise kann der Kühlkörper 27 mit dem elektrisch isolierenden Träger 25 verschraubt werden. Alternativ ist auch ein Kleben, ein Schweißen, Bonden oder ein beliebiges weiteres Verbindungsverfahren möglich. Für eine elektrische Verbindung des Anschlusselements 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 mit einem Außenanschluss der elektrischen Energiespeichereinrichtung 1 kann das Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 auch elektrisch mit einer Stromschiene 30 kontaktiert werden. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, dass der Kühlkörper 27 und die Stromschiene 30 als ein gemeinsamesThe connection between the electrically insulating carrier 25 and the heat sink 27 can also be effected by means of an arbitrary fastening method. For example, the heat sink 27 are bolted to the electrically insulating support 25. Alternatively, gluing, welding, bonding or any other connection method is possible. For an electrical connection of the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 to an external connection of the electrical energy storage device 1, the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 can also be contacted electrically with a busbar 30. Additionally or alternatively, it is also possible that the heat sink 27 and the busbar 30 as a common
Bauelement ausgeführt sind. In diesem Fall dient der Kühlkörper 27 gleichzeitig als Stromschiene, bzw. durch die Stromschiene wird gleichzeitig auch eine Kühlung der Anschlusselemente 11 ermöglicht. Component are executed. In this case, the heat sink 27 serves as a busbar at the same time, or by the busbar is also a cooling of the connection elements 11 allows.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Energiespeichereinrichtung 1 mit einer Mehrzahl von elektrischen Energiespeicherzellen 10. Die Anschlusselemente 11 einer Polarität der elektrischen Energiespeicherzellen 10 sind dabei jeweils über den Kühlkörper 27 nicht nur thermisch, sondern auch elektrisch miteinander verbunden. Somit dient der Kühlkörper 27 auch gleichzeitig als Stromschiene zum Transport der elektrischen Energie. Alternativ zu der hier dargestellten Parallelschaltung der einzelnen elektri- sehen Energiespeicherzellen 10 kann darüber hinaus durch eine geeignete Konfiguration der Kühlkörper 27 auch eine Serienschaltung der einzelnen elektrischen Energiespeicherzellen 10 realisiert werden. Hierbei kann ein elektrisch isolierendes Element 28 zwischen Anschlusselement 11 und Kühlkörper 27 vorgesehen werden. Auch Kombinationen von Serien- bzw. Parallelschaltungen einzelner elektrischer Energiespeicherzellen 10 ist auf diese Weise möglich. FIG. 6 shows a schematic representation of an electrical energy storage device 1 with a plurality of electrical energy storage cells 10. The connection elements 11 of one polarity of the electrical energy storage cells 10 are each not only thermally but also electrically connected to one another via the heat sink 27. Thus, the heat sink 27 also serves as a busbar for transporting the electrical energy. As an alternative to the parallel connection of the individual electrical energy storage cells 10 shown here, a series connection of the individual electrical energy storage cells 10 can also be realized by a suitable configuration of the heat sink 27. In this case, an electrically insulating element 28 between connection element 11 and heat sink 27 can be provided. Combinations of series or parallel circuits of individual electrical energy storage cells 10 is possible in this way.
Figur 7 zeigt eine Darstellung eines Anschlusselements 11 ei- ner elektrischen Energiespeicherzelle 10. Das Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 weist dabei einen Abschnitt IIa mit einer oder mehreren Öffnungen 12 auf. Diese Öffnungen sind von einem Kühlmedium, beispielsweise Luft, durchströmbar. Auf diese Weise kann eine Entwarmung der Anschlusselemente 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 mittels eines vorbeiströmenden Kühlmediums erreicht werden. Das Kühlmedium muss dabei nicht nur an den Außenseiten der Anschlusselemente 11 zwischen Energiespeicherzelle 10 vorbeiströmen, sondern kann aufgrund der Öffnungen 12 eine besonders effiziente Entwarmung der Anschlusselemente 11 ermöglichen. Zur Verbesserung der Stromtragfähigkeit kann insbesondere in dem Abschnitt IIa dabei der Querschnitt des An- Schlusselements 11 vergrößert werden, um einen gegebenenfalls durch die Öffnung 12 auftretenden erhöhten elektrischen Widerstand zu kompensieren. FIG. 7 shows an illustration of a connection element 11 of an electrical energy storage cell 10. The connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 has a section IIa with one or more openings 12. These openings are of a cooling medium, for example Air, permeable. In this way, a dehumidification of the connection elements 11 of the electrical energy storage cell 10 can be achieved by means of a cooling medium flowing past. The cooling medium does not only have to flow past the outer sides of the connection elements 11 between the energy storage cell 10, but due to the openings 12 it can enable a particularly efficient dehumidification of the connection elements 11. In order to improve the current-carrying capacity, the cross-section of the contact element 11 can be increased, in particular in the section IIa, in order to compensate for an increased electrical resistance which possibly occurs through the opening 12.
Figur 8 zeigt eine Draufsicht auf ein Anschlusselement 11 ei- ner elektrischen Energiespeicherzelle 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform . Das Anschlusselement 11 weist dabei eine oder mehrere Ablenkvorrichtungen 13 auf, die dazu ausgelegt sind, eine vorbestimmte Strömungsrichtung S des Kühlmediums durch die Öffnungen 12 einzustellen. Beispielsweise kann durch die Ablenkvorrichtungen 13 somit ein möglichst homogener und gleichmäßiger Kühlmittelstrom durch mehrere hintereinander angeordnete Anschlusselemente 11 erreicht werden. Es ist jedoch auch möglich, die Ablenkvorrichtungen 13 in Abhängigkeit eines einzustellenden Kühlmittelstroms zu variieren, um so eine effizientere Kühlung der Anschlusselemente 11 zu erreichen . FIG. 8 shows a plan view of a connection element 11 of an electrical energy storage cell 10 according to a further embodiment. The connection element 11 in this case has one or more deflection devices 13, which are designed to set a predetermined flow direction S of the cooling medium through the openings 12. For example, by means of the deflection devices 13, it is thus possible to achieve the most homogeneous and uniform flow of coolant through a plurality of connection elements 11 arranged one behind the other. However, it is also possible to vary the deflection devices 13 as a function of a coolant flow to be set so as to achieve a more efficient cooling of the connection elements 11.
Für eine besonders effiziente Entwärmung der Anschlusselemente 11 der elektrischen Energiespeicherzellen 10 kann dabei der Abschnitt IIa vorzugsweise eine lamellenförmige Struktur aufweisen. Durch eine solche lamellenförmige Struktur ist eine effiziente Entwärmung der Anschlusselemente 11 bei gleichzeitiger Steuerung der Strömungsrichtung S des Kühlmittelstroms möglich. For a particularly efficient cooling of the connection elements 11 of the electrical energy storage cells 10, the section IIa may preferably have a lamellar structure. By means of such a lamellar structure, an efficient cooling of the connection elements 11 is possible with simultaneous control of the flow direction S of the coolant flow.
Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung eines Anschlusselements 11 einer elektrischen Energiespeicherzelle, das mit einer Verbindungsvorrichtung 20 der elektrischen Energiespei- chereinrichtung 1 gekoppelt ist. Wie in diesem Ausführungsbeispiel dargestellt ist, ist das Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 im Bereich der elektrischen Energiespeicherzelle 10 zunächst vollflächig ausge- führt. Im Bereich des Abschnitts IIa für die Kühlung des Anschlusselements 11 wird daraufhin das Anschlusselement 11 in mehrere Teilelemente unterteilt. Beispielsweise kann diese Unterteilung durch geeignete Einstanzungen in dem Anschlusselement 11 erfolgen. Die einzelnen Teilelemente des An- Schlusselements 11 in dem Bereich IIa werden daraufhin jeweils an dem von der elektrischen Energiespeicherzelle 10 abgewandten Ende verdreht. Vorzugsweise erfolgt dabei eine Verdrehung um etwa 90°. Andere Winkel sind jedoch ebenfalls möglich. Auf diese Weise entsteht zwischen den einzelnen Teilen jeweils eine Öffnung 12, durch die ein Kühlmittel hindurchströmen kann. Die Verbindungsvorrichtung 20 ist dabei so ausgestaltet, dass sie die einzelnen Teilelemente des Anschlusselements 11 jeweils thermisch, elektrisch und/oder mechanisch koppeln kann. Auf diese Weise kann die elektrische Energie- Speicherzelle 10 mechanisch fixiert werden. Weiterhin kann ein elektrischer Anschluss erfolgen und das Anschlusselement 11 kann hierbei thermisch mit der Verbindungsvorrichtung 20 gekoppelt werden. Durch eine thermische Kopplung kann die verbleibende Wärme durch eine Kühlvorrichtung an der Verbin- dungsvorrichtung 20 an die Umgebung abgegeben werden. FIG. 9 shows a schematic illustration of a connection element 11 of an electrical energy storage cell which is connected to a connection device 20 of the electrical energy storage device. chereinrichtung 1 is coupled. As shown in this exemplary embodiment, the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 is initially executed in the entire area in the region of the electrical energy storage cell 10. In the area of section IIa for the cooling of the connection element 11, the connection element 11 is subdivided into a plurality of subelements. For example, this subdivision can take place by means of suitable stampings in the connection element 11. The individual partial elements of the connecting element 11 in the region IIa are then respectively rotated at the end remote from the electrical energy storage cell 10. Preferably, a rotation takes place by about 90 °. Other angles are also possible. In this way arises between the individual parts in each case an opening 12 through which a coolant can flow. The connecting device 20 is designed such that it can each thermally, electrically and / or mechanically couple the individual sub-elements of the connection element 11. In this way, the electrical energy storage cell 10 can be mechanically fixed. Furthermore, an electrical connection can take place and the connection element 11 can in this case be thermally coupled to the connection device 20. By means of a thermal coupling, the remaining heat can be released by a cooling device on the connecting device 20 to the environment.
Figur 10 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Entwärmen einer elektrischen Energiespeichereinrichtung, wie es eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu- gründe liegt. In Schritt Sl wird zunächst eine elektrischeFIG. 10 shows a schematic representation of a method for the disarming of an electrical energy storage device, as it is an embodiment of the present invention. In step S1, an electrical
Energiespeicherzelle 10 mit einem Anschlusselement 11 bereitgestellt. Weiterhin wird in Schritt S2 eine Verbindungsvorrichtung 20 mit einer Kühlvorrichtung bereitgestellt. In Schritt S3 wird die Kühlvorrichtung der Verbindungsvorrich- tung 20 mit dem Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 thermisch gekoppelt. Vorzugsweise weist die in Schritt S2 bereitgestellte Verbindungsvorrichtung 20 ein Federelement auf. Energy storage cell 10 is provided with a connection element 11. Furthermore, in step S2, a connection device 20 is provided with a cooling device. In step S3, the cooling device of the connecting device 20 is thermally coupled to the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10. Preferably, the connecting device 20 provided in step S2 has a spring element.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem weiteren Schritt einen elektrisch isolierenden Träger bereitstellen. Der elektrisch isolierende Träger weist dabei vorzugsweise eine Öffnung 26 auf. Die elektrische Energiespeicherzelle 10 wird dabei auf einer ersten Seite des elektrisch isolierenden Trägers angeordnet. Das Anschlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 wird von der ersten Seite 25a zu einer der ersten Seite 25a gegenüber liegenden zweiten Seite 25b der elektrisch isolierenden Trägerstruktur hindurchgeführt. Dabei wird in dem Schritt S3 zum thermischen Koppeln die Kühlvorrichtung der Verbindungsvorrichtung 20 mit dem An- Schlusselement 11 der elektrischen Energiespeicherzelle 10 auf der zweiten Seite 25b des elektrisch isolierenden Trägers gekoppelt . The method according to the invention can provide an electrically insulating support in a further step. The electrically insulating carrier preferably has an opening 26. The electrical energy storage cell 10 is arranged on a first side of the electrically insulating support. The connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 is led from the first side 25a to a second side 25b of the electrically insulating support structure opposite the first side 25a. In this case, in step S3 for thermal coupling, the cooling device of the connection device 20 is coupled to the connection element 11 of the electrical energy storage cell 10 on the second side 25b of the electrically insulating support.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Energiespeichereinrichtung zur verbesserten Ent- wärmung von Energiespeicherzellen, wie beispielsweise Lithi- um-Ionen-Zellen, insbesondere Pouch-Zellen. Hierzu erfolgt die Entwärmung, das heißt die Kühlung der elektrischen Energiespeicherzellen über die elektrischen Anschlüsse der Ener- giespeicherzellen . Die Verbindungsvorrichtung für die Anschlüsse der elektrischen Energiespeicherzelle weist dabei eine Kühlvorrichtung auf, über die eine effiziente Wärmeabgabe in die Umgebung ermöglicht wird. In summary, the present invention relates to an electrical energy storage device for improved heating of energy storage cells, such as, for example, lithium ion cells, in particular pouch cells. For this purpose, the cooling takes place, that is, the cooling of the electrical energy storage cells via the electrical connections of the energy storage cells. The connecting device for the terminals of the electrical energy storage cell in this case has a cooling device, via which an efficient heat release is made possible in the environment.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrische Energiespeichereinrichtung (1), umfassend: eine Energiespeicherzelle (10) mit einem Anschlusselement (11) ; An electrical energy storage device (1), comprising: an energy storage cell (10) having a connection element (11);
eine Verbindungsvorrichtung (20) , mit einer Kühlvorrichtung (21) , wobei die Verbindungsvorrichtung (20) dazu ausgelegt ist, die Kühlvorrichtung (21) mit dem  a connection device (20) having a cooling device (21), wherein the connection device (20) is adapted to connect the cooling device (21) to the cooling device (21)
Anschlusselement (11) der Energiespeicherzelle (10) thermisch zu koppeln.  Connection element (11) of the energy storage cell (10) to couple thermally.
2. Elektrische Energiespeichereinrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Energiespeicherzelle (10) eine Pouche-Zelle umfasst . 2. An electrical energy storage device (1) according to claim 1, wherein the energy storage cell (10) comprises a Pouche cell.
3. Elektrische Energiespeichereinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine Stromschiene (30), wobei die Verbindungsvorrichtung (20) dazu ausgelegt ist, das 3. An electrical energy storage device (1) according to claim 1 or 2, further comprising a bus bar (30), wherein the connecting device (20) is adapted to the
Anschlusselement (11) mit der Stromschiene (30) elektrisch zu koppeln. Connection element (11) to the power rail (30) to electrically couple.
4. Elektrische Energiespeichereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verbindungsvorrichtung (20) ein Federelement oder Klemmelement umfasst. 4. Electrical energy storage device (1) according to one of claims 1 to 3, wherein the connecting device (20) comprises a spring element or clamping element.
5. Elektrische Energiespeichereinrichtung (1) nach Anspruch5. Electrical energy storage device (1) according to claim
4, wobei die Oberfläche des Federelements oder des Klemmelements größer ist als die Oberfläche des Anschlusselements (11) der Energiespeicherzelle (10) . 4, wherein the surface of the spring element or of the clamping element is greater than the surface of the connection element (11) of the energy storage cell (10).
6. Elektrische Energiespeichereinrichtung (1) nach Anspruch6. Electrical energy storage device (1) according to claim
5, wobei auf dem Federelement oder dem Klemmelement ein Kühl- element (22) angeordnet ist. 5, wherein on the spring element or the clamping element, a cooling element (22) is arranged.
7. Elektrische Energiespeichereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Federelement mindestens zwei Metallstreifen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten umfasst. 7. Electrical energy storage device (1) according to one of claims 4 to 6, wherein the spring element comprises at least two metal strips with different thermal expansion coefficients.
8. Elektrische Energiespeichereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Verbindungsvorrichtung (20) ferner eine elektrisch isolierende Trägerstruktur (25) umfasst. 8. Electrical energy storage device (1) according to one of claims 1 to 7, wherein the connecting device (20) further comprises an electrically insulating support structure (25).
9. Elektrische Energiespeichereinrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei die Trägerstruktur (25) eine Öffnung (26) aufweist, und 9. An electrical energy storage device (1) according to claim 8, wherein the support structure (25) has an opening (26), and
wobei die Energiespeicherzelle (10) auf einer ersten Seite (25a) der elektrisch isolierenden Trägerstruktur (25) angeordnet ist, einen Kühlkörper (27) auf einer zweiten Seite (25b) der elektrisch isolierenden Trägerstruktur (25) angeordnet ist und die Anschlussvorrichtung (11) durch die wherein the energy storage cell (10) is arranged on a first side (25a) of the electrically insulating support structure (25), a heat sink (27) is arranged on a second side (25b) of the electrically insulating support structure (25) and the connection device (11) through the
Öffnung (26) in der Trägerstruktur (25) durch die Trägerstruktur (26) hindurch ragt. Opening (26) in the support structure (25) through the support structure (26) projects therethrough.
10. Elektrische Energiespeichereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Anschlusselement (11) der 10. Electrical energy storage device (1) according to one of claims 1 to 9, wherein the connecting element (11) of the
Energiespeicherzelle (10) vollflächig ausgeführt ist. Energy storage cell (10) is executed over its entire surface.
11. Elektrische Energiespeichereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Anschlusselement (11) der 11. Electrical energy storage device (1) according to one of claims 1 to 9, wherein the connecting element (11) of the
Energiespeicherzelle (10) einen Abschnitt (IIa) mit einer Öffnung umfasst, und die Öffnung von einem Kühlmedium durchströmbar ist. Energy storage cell (10) comprises a portion (IIa) having an opening, and the opening of a cooling medium can be flowed through.
12. Elektrische Energiespeichereinrichtung (1) nach Anspruch 11, wobei das Anschlusselement (11) der Energiespeicherzelle (10) eine lamellenförmige Kühlstruktur umfasst. 12. Electrical energy storage device (1) according to claim 11, wherein the connection element (11) of the energy storage cell (10) comprises a lamellar cooling structure.
13. Elektrische Energiespeichereinrichtung (1) nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Anschlusselement (11) ferner eine 13. Electrical energy storage device (1) according to claim 11 or 12, wherein the connection element (11) further comprises a
Strömungsleitvorrichtung umfasst, die dazu ausgelegt ist, die Strömungsrichtung des Kühlmediums zu beeinflussen. Flow guiding device, which is designed to influence the flow direction of the cooling medium.
14. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Energiespeichervorrichtung (1) mit den Schritten: Bereitstellen (Sl) einer Energiespeicherzelle (10) mit einem Anschlusselement (11) ; 14. A method of manufacturing an electrical energy storage device (1) comprising the steps of: Providing (Sl) an energy storage cell (10) with a connection element (11);
Bereitstellen (S2) einer Verbindungsvorrichtung (20), mit einer Kühlvorrichtung (21) ; und  Providing (S2) a connection device (20) with a cooling device (21); and
- thermisches Koppeln (S3) der Kühlvorrichtung (21) der - Thermal coupling (S3) of the cooling device (21) of the
Verbindungsvorrichtung (20) mit dem Anschlusselement (11) der Energiespeicherzelle (10) .  Connecting device (20) with the connection element (11) of the energy storage cell (10).
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt (S2) zum Bereitstellen der Verbindungsvorrichtung (20) eine Verbindungsvorrichtung (20) mit einem Federelement bereitstellt. 15. The method of claim 14, wherein the step (S2) of providing the connection device (20) provides a connection device (20) with a spring element.
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