WO2016128180A1 - Elektrischer energiespeicher - Google Patents

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WO2016128180A1 PCT/EP2016/050963 EP2016050963W WO2016128180A1 WO 2016128180 A1 WO2016128180 A1 WO 2016128180A1 EP 2016050963 W EP2016050963 W EP 2016050963W WO 2016128180 A1 WO2016128180 A1 WO 2016128180A1
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electrical
electrical energy
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Roland Reichenbacher
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to an electrical energy store, comprising a plurality of electrical cells and one of a
  • Tempering fluid for temperature control of the electrical cells istuatbares energy storage housing, in which the elec ⁇ cal cells are arranged.
  • Such electrical energy storage are known per se. In such electrical energy storage, the formation or ensuring a sufficient and reliable temperature control, in particular cooling, or
  • Temperability of the electrical cells regularly represents a challenge ⁇ .
  • electrical high-temperature energy storage ⁇ ie electrical energy storage with comparatively high, typically above 200 ° C, Be ⁇ operating temperatures.
  • An example of such a high-temperature electrical energy storage is a high-temperature energy storage device, also known as Na-NiCl battery, which has an operating temperature of between 260 ° C. and 350 ° C. and comprises electric cells based on a Na-NiCl compound.
  • Corresponding electrical energy storage device capable of releasing ready for operation ⁇ dingt large amounts of heat, which obligations thermal Belas- or a reduction in the lifetime and thus calls causes a corresponding temperature, in particular cooling or Temperierraj of the electric cells.
  • Previous electrical energy storage devices are in need of further development in terms of their temperature, in particular cooling, or temperature control.
  • the invention has for its object to provide a contrast, in particular with regard to its temperature, in particular cooling, or temperature control, improved electrical energy storage.
  • an electrical energy store of the type mentioned above which are arranged lying on top of each other by a plurality of plate-shaped separating elements, each at least partially along at least one outer or side surface of at least one electric cell lying in several superposed planes, wherein they at least partially spirally at least one the Energyspei ⁇ chergeophuse or wendelar ⁇ tig passing through flow path for the temperature-control fluid or a limit for the temperature of the electric cells from distinguished.
  • the herein described electric energy storage hereinafter referred to Wei ⁇ direct as energy stores, sev- eral comprises electrical cells, abbreviated to as cells ⁇ be distinguished.
  • the energy store can also be called or considered a module.
  • the cells are arranged in a Energyspei ⁇ chergephaseuse or added.
  • the energy storage housing may also be referred to or considered as a module housing.
  • the arrangement of the cells in the energy storage housing is typically packetized or stacked, that is, the cells are typically arranged in a plurality of adjacent rows and / or columns.
  • an exemplary packet or stack-like ⁇ An order may comprise five adjacently disposed rows, each row comprises four adjacently arranged cells.
  • Be ⁇ seeks to an arrangement in columns, a of example exemplary packet or stack-like arrangement at four adjacent ⁇ ordered columns, where each column consists of five adjacently arranged cells.
  • In the energy storage includes THEREFORE each twenty Cells.
  • the number of twenty cells is of course purely exemplary; the energy storage device may also comprise fewer, ie at least four, cells or (considerably) more, ie for example up to 300, cells.
  • the cells are electrically interconnected, in particular via a series connection. Consequently, the electrical properties, in particular the operating or nominal voltage, of the energy store result, in particular, from the number of electrically interconnected cells.
  • the energy storage housing defines at least one, typi cally ⁇ cuboid receiving space for the arrangement or accommodating of the cells.
  • the energy storage housing or by this limited receiving space is dimensioned suitable in view of number, shape and arrangement of the cells to be arranged or to be accommodated in these.
  • the energy storage ⁇ housing may be formed in one or more parts and thus one (n) or more, in particular angled, typi ⁇ schish rectangular, mutually arranged wall (s) or wall section (s).
  • Corresponding walls or wall sections can be surrounded on their outer surfaces facing away from the receiving space, at least in sections, by an outer housing having one (s) or a plurality of wall (s) or wall section (s).
  • the energy storage housing can be flowed through by a tempering fluid for temperature control of the cells.
  • the energy storage housing has at least one inflow section, in particular in the form of or including at least one inflow opening, for the inflow of the tempering fluid into the receiving space bounded by the energy storage housing for receiving the electrical cells and at least one outflow section, in particular in the form one or comprising at least one outflow opening for discharging the tempering fluid from the area bounded by the Energyspei ⁇ chergephaseuse receiving space for receiving the electric cells on.
  • a tempering fluid may be a tempering gas, such as. As air, or to a tempering gas, such as. As air, or to a tempering gas, such as. As air, or to a tempering gas, such as. As air, or to a tempering gas, such as. As air, or to a tempering gas, such as. As air, or to a tempering gas, such as. As air, or to a tempering gas, such as. As air, or to a tempering gas
  • Tempering liquid such as. As oil, act. Since that
  • Tempering fluid flows around the cells to be tempered directly, this has expediently no electrically conductive or electrically conductive properties.
  • the energy storage described herein includes several
  • the separators each have a plate-like or elongated -shaped, typically rectangular (in Wesentli ⁇ chen), geometric shape, and thus a longitudinal axis ⁇ or longitudinal extension and at right angles thereto running transverse axis or transverse extension.
  • the separators are arranged in a particular manner relative to each other and relative to the cells. According to the arrangement, the separator elements extend at least one cell on the one hand depending ⁇ wells at least in sections, in particular completely, along at least one outer or side surface.
  • Each separating element extends THEREFORE, typi cally ⁇ in the direction of its longitudinal extension, along at least one outer or side surface of at least one, ty ⁇ pisch enough, multiple, cell (s).
  • Respective separating elements lie ⁇ gen thereby typically directly to the respective outer or side surfaces of respective cells. Considering a plurality of cells arranged adjacent to each other, each separating element extends along respective parallel aligned and therefore aligned outer or side surfaces of the adjacently arranged cells.
  • the cells are preferably of parallelepipedal or rectangular shape with a rectangular, in particular square, cross-sectional geometry are.
  • the cells are therefore preferably prismatic cells.
  • the cells - as well as the separating elements - in all cases an elongated geometric shape and thus a longitudinal axis or longitudinal extent and a perpendicular thereto transverse axis or transverse extent.
  • the longitudinal extension of the separating elements is typically perpendicular to the longitudinal extent of respective cells, and vice versa.
  • each at least partially along at least one outer or side surface of at least one cell arranged extending separating elements are in
  • the superimposed arrangement of the separating elements is such is that these we ⁇ ilias define an energy storage housing at least in sections, in particular completely, spiral or Wends ⁇ shaped penetrating flow path for an appropriate thermal treatment. Due to the special arrangement of separating elements in superimposed planes a defined spiral or helical flow path is limited, which extends at least partially, in particular fully ⁇ constantly, through the energy storage housing.
  • the ⁇ be sondere arrangement of separator elements forms THEREFORE areas in which the thermal treatment on its way through the Ener ⁇ gie Grandegephinuse, z.
  • the cells to be tempered are, as mentioned, flowing around directly.
  • the flow path typically extends along a plurality of exposed outer or side surfaces of respective cells and due to a concomitant uniform flow (sver republic) or a concomitant improved heat exchange improved tempering, in particular cooling, or temperature of jeweili ⁇ ger cells , Particularly expedient of Strö ⁇ mung path extends along THEREFORE exposed outer or side surfaces of each cell in a spiral or helical manner by the energy storage device housing.
  • the flow path extends - in a plane be ⁇ seeks - typically along three of the four Au ⁇ determination or side surfaces of cells.
  • a separation element along the respective fourth outer or side surface of the cells, a separation element, the "path free flow" to that the blocking separating element with each servelie ⁇ constricting plane extends as described blocked and the flow around the cell performs. Since ⁇ by, is offset by a cell side surface, resulting in the described spiral or helical flow ⁇ path.
  • the described arrangement of the separating elements opens up further advantages.
  • the described arrangement of the separating elements makes it possible to achieve a positionally fixed mechanical fixing of the cells as well as an electrical insulation of the cells relative to one another.
  • the position-fixed fixation of the cells results from the fact that each outer or side surface of a cell by at least one, in particular two or more, separating element (s) of a neighboring cell "separated" arranged and thus a respective cell by appropriate separation elements in their position is fixed.
  • separating element (s) of a neighboring cell "separated" arranged and thus a respective cell by appropriate separation elements in their position is fixed.
  • Separating elements are provided. For a particularly stable mechanical fixation, twelve or sixteen planes of respective separating elements lying above one another should be provided.
  • the electrically insulating properties of respective separating elements can be realized by forming the separating elements from an electrically insulating material or by coating the separating elements with an electrically insulating material.
  • a suitable electrically insulating material may be, for example, an electrically insulating ceramic or plastic material.
  • electrically insulating plastic materials for the formation of respective separating elements is particularly preferred with regard to weight and production engineering aspects.
  • Thermoplastic plastics having a comparatively high thermal resistance or stability ie in particular engineering plastics, such as, for example, are suitable as suitable electrically insulating plastic materials.
  • a particularly suitable electrically insulating plastic material is a fiber ⁇ composite plastic material, short fiber composite material comprising a plurality of embedded in a plastic matrix angeordne- Therein, consideration is given to reinforcing fibers or a plurality of textile-like composite reinforcing fiber structures embedded in a plastic matrix.
  • thermoplastic material having a relatively high thermal stability or sta ⁇ ity ie in particular a technical plastic, such as PA, PES, PSU.
  • a technical plastic such as PA, PES, PSU.
  • an identical or an unequal number of separating elements can be arranged in respective superimposed planes.
  • a first number of plate-shaped separating elements it may be expedient for a first number of plate-shaped separating elements to be arranged in a first plane and a number unequal to the first number in a further plane lying above the first plane is arranged further plate-shaped separating elements.
  • a first plane z. B. be arranged three separating elements.
  • a lying directly above the first level second level can also z.
  • three Trennelemen- te in a rotated by 90 ° offset arrangement with respect to arranged in the first level separating elements.
  • two separating elements can be arranged in a rotated by 90 ° offset arrangement with respect to arranged in the second level separating elements.
  • two separating elements can be arranged in a rotated by 90 ° offset arrangement with respect to the arranged in the third level separating elements.
  • the electric cell can, as mentioned, be integrally ⁇ belongs to packet or stack-like arrangement in the energy storage device housing.
  • ab ⁇ section stack-like support directly superimposed separating elements arranged successively it is expedient if the separating elements by a certain excess on the packet or stack-like arrangement of the cells.
  • About the packet or stack-like arrangement of Cells protruding part of respective separating elements in a respective plane can serve as a support surface for a arranged in a lying above this level further level further separating element.
  • the cells are cuboidal with a rectangular, in particular square,
  • Cross-sectional geometry or cylindrical may be formed with a round cross-sectional geometry.
  • the cells are arranged with a respective end face on at least one plate-shaped bottom member, said plate-shaped floor element, into ⁇ particular in at least an exposed cell gap is arranged between immediately adjacent cells, at least one through-flow of the tempering
  • a corresponding base element Due to the special arrangement of corresponding flow-through openings, a corresponding base element also has a distribution function of the temperature-controlling fluid flowing into the receiving space.
  • the Bodenele ⁇ ment can also be referred to or considered as a distributor element.
  • Corresponding flow openings serve the inflow of tempering fluid in the area bounded by the Energyspei ⁇ chergephaseuse receiving space.
  • a corresponding Bo ⁇ denelement may form the bottom of the energy storage housing between the bottom of the energy storage device housing and corresponds be arranged speaking (bottom side) end faces of respective cells.
  • a corresponding bottom element may be made of an electrically insulating material, such.
  • the energy store described herein may be a high temperature energy store.
  • the operating temperature of such a high temperature energy storage is typically above 200 ° C.
  • Fig. 1-3 each a schematic diagram of an electrical
  • Fig. 4 is a schematic diagram of an electrical cell of an electrical energy storage device according to an embodiment.
  • FIGS. 1-3 each show a schematic diagram of an electrical energy store 1 according to one exemplary embodiment.
  • 1 is a perspective view of the energy store 1
  • FIG. 2 is a plan view of the energy store 1 shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a sectional view taken along the lines III-III of FIG 2 shown energy storage 1.
  • FIG. 4 shows a schematic diagram of an electrical cell 2 of an energy store 1 according to an exemplary embodiment.
  • the cell 2 is shown in FIG. 4 views of its four different side surfaces 2a - 2d and thus shown in four different orientations.
  • the energy store 1 may be a high-temperature energy store whose operating temperature is above 200.degree.
  • a concrete example of such a high-temperature energy storage device is a high-temperature energy storage device, also comprising a Na-NiCl battery, which is based on a Na-NiCl compound and has an operating temperature between 260 ° C. and 350 ° C.
  • FIGS. 1-3 show that the energy store 1 comprises a plurality of cells 2.
  • the cells 2 are arranged or received in an energy storage housing 3.
  • the cells 2 are qua ⁇ such or shaped with a rectangular, in particular square, cross-sectional geometry.
  • the cells 2 are therefore prismatic cells.
  • the cells 2 THEREFORE have an elongated geometric shape and thus a longitudinal axis or longitudinal extension and at right angles thereto running transverse axis or Quererstre ⁇ packaging.
  • the arrangement of the cells 2 in the energy storage housing 3 is packet-shaped, ie the cells 2 are arranged in a plurality of adjacently arranged rows and / or columns.
  • the packet-like arrangement comprises five adjacent to ⁇ ordered rows, each row four adjacently arrange ⁇ th cell 2 comprises. If one considers an arrangement in th, comprising the packet or stack-like arrangement four ⁇ nachbart be arranged columns, each column comprises five Benach ⁇ discloses arranged cells.
  • 2 In the. Ge Service ⁇ th in FIGS embodiment of the energy storage 1 includes twenty THEREFORE cells 2.
  • the cells 2 are electrically interconnected via a series circuit.
  • the energy storage housing 3 defines a cuboid receiving space 4 for the arrangement or accommodating of the cells 2.
  • the energy storage housing 3 or the receiving space 4 is suitably dimensioned in Hin ⁇ view of number, shape and arrangement of the to be arranged in this or male cells. 2
  • the energy storage housing 3 is designed in several parts and has a plurality of mutually perpendicular walls 3a and wall sections, a bottom part 3b and a cover ⁇ part 3c (see, in particular Fig. 2, 3). Although not shown separately in FIGS.
  • Or designated entspre ⁇ sponding walls may 3a or wall sections at their ab Songsi- the up receiving space 4 facing away from outer surfaces of at least a se of a (n) or more wall (s) or wall section ( e) be surrounded outer housing.
  • the walls or wall sections of a corresponding äuße ⁇ ren housing can z. B. of a metal, in particular stainless steel, be formed.
  • the energy storage housing 3 can be flowed through or flowed through by a tempering fluid for controlling the temperature of the cells 2.
  • a tempering fluid for controlling the temperature of the cells 2.
  • the energy storage housing 3 is a flow-5 (see. Fig. 3) in the form of or comprising an inflow opening for the inflow of the temperature control fluid in the receiving chamber 4 and a discharge portion 6 (see Fig. 3) in the form of or comprising a discharge Opening for the outflow of the tempering from the receiving ⁇ space 4.
  • the tempering fluid may be a tempering gas, such as air, or a tempering liquid, such as oil. Since the tempering fluid flows around the cells to be tempered 2 directly, this has no electrically conductive or electrically conductive properties.
  • the cells 2 are arranged at a respective end face on Wenig ⁇ least a plate-shaped bottom member. 8
  • the bo ⁇ denelement 8 has in the region of cell interspaces 9 between immediately adjacent arranged cells 2 from the tempering through-flow through openings 10. Due to the special arrangement of the through-flow openings 10 to a corresponding floor member 8, a dispensing ⁇ function of the inflow into the receiving space 4 comes to tempering fluids.
  • the base element 8 can also be referred to as a distri ⁇ lerelement or considered.
  • the energy storage device 1 comprises a plurality of separating elements 7.
  • the separating elements 7 each have a plate-like or elongated (substantially) rectangular geometric shape and thus a longitudinal axis or longitudinal extent and a transverse axis or transverse extent extending at right angles thereto.
  • the separating elements 7 are arranged in a special manner relative to one another and relative to the cells 2.
  • the separating elements 7 extend on the one hand at least in sections, in particular completely, along at least one side surface 2a-2d of respective cells 2 arranged in a row or column.
  • Each separating element 7 thus extends along its longitudinal extent. at least one side surface 2 a - 2 d of a plurality of cells 2.
  • the separating elements 7 lie directly against respective side surfaces 2 a - 2 d of respective cells 2. With particular reference to FIG. 1, it can be seen that each separating element 7 extends along respective parallel aligned and therefore aligned side surfaces 2a-2d of cells 2 arranged adjacent to one another.
  • Dividers 7 is perpendicular to the longitudinal extent of respective cells 2, and vice versa.
  • the separating elements 7 are arranged one above the other in a plurality of superimposed planes or layers.
  • the superimposed arrangement of the partition members 7 is such that this spiral one or more Energy Eatge- the housing 3 or helically passing through (n) ⁇ flow path (s) for a corresponding thermal treatment limit.
  • the particular arrangement of the partition members 7 forms THEREFORE preparation ⁇ che, in which the flow of the energy storage housing 3 by flowing tempering fluid is "blocked", and regions in which a can flow the energy storage housing 3 effetströ ⁇ Mendes temperature-free. The latter portions constitute the 4 and 4.
  • the cells 2 to be tempered are, as mentioned, directly circulated around them.
  • the flow path typically extends along a plurality of exposed outer or side surfaces of respective cells 2 and due to a concomitant uniform flow (sverander) or a concomitant improved heat exchange improved Tempe ⁇ tion, in particular cooling, or tempering of Zel ⁇
  • the flow path indicated here by the arrows, extends along the exposed side surfaces 2a-2d of the cells 2 in a spiral or helical fashion through the energy storage housing 3 and around each individual cell 2.
  • prismatic cells 2 extends the Flow path - viewed in a plane - typically along three of the four total side surfaces 2a - 2d of the cells 2 (see Fig. 4).
  • a separating element 7 extends.
  • each arranged in a plane partition members 7 of its Lijnser ⁇ extension are arranged parallel aligned with.
  • Respective directly one above the other disposed in directly superposed planes separating elements 7 are regarding ih ⁇ rer longitudinal extent turned through 90 ° offset from one another and thus rotated by 90 ° out ⁇ alignment with each other or oriented. This results in a kind of "nested" arrangement of the separating elements 7.
  • Each stacked in superimposed planes and with respect to their longitudinal extent aligned aligned separating elements 7 are offset from one another and are not aligned.
  • FIG. 1 it can be seen from FIG. 1 that when the four lower planes lying directly above one another are considered, three separating elements 7 are arranged in a first plane. However, in a second plane lying directly above the first plane, three separating elements 7 are also arranged in an arrangement offset by 90 ° relative to the separating elements 7 arranged in the first plane. In a UNMIT ⁇ telbar overlying the second level third level (only) two separating elements 7 are rotated in a 90 ° staggered arrangement with respect to the arranged in the second plane separating elements 7 are arranged. In a fourth plane lying directly above the third plane, there are (again only) two separating elements 7 in an offset by 90 °. Order with respect to arranged in the third level
  • Separating elements 7 arranged. The described arrangement of the separating elements 7 is repeated below. Immediately superimposed lying separating elements 7 are partially stacked on each other. Such a self-supporting arrangement of the separating elements 7 is realized in meh ⁇ reren superimposed planes. It is therefore not absolutely necessary to fasten the separating elements 7 to each other or to third objects, in particular corresponding cells.
  • the separating elements 7 protrude by a certain excess beyond the packet or stack-like arrangement of the cells 2.
  • the via the packet or stack-like Anord ⁇ voltage of the cells 2 protruding part of respective partition members 7 is used in a respective plane as a supporting surface for a valve disposed in a lying above this plane another plane further separating element. 7
  • the described arrangement of the separating elements 7 additionally enables a positionally fixed mechanical fixing of the cells 2 as well as an electrical insulation of the cells 2 against each other.
  • each superposed plane of respective separating elements 7 is provided in the embodiment shown in FIGS.
  • twelve or sixteen, generally a multiple of four, superimposed planes of respective separating elements 7 may be provided.
  • the dividing elements 7 can be made narrower in comparison in these cases.
  • the electrical insulation of the cells 2 against each other requires separating elements 7 with electrically insulating properties.
  • the electrically insulating properties of each Separating elements 7 are realized in the embodiment shown in the figures by forming the separating elements 7 of an electrically insulating material.
  • the electrically insulating material is an electrically insulating plastic material.
  • the art ⁇ material, a fiber reinforced plastic material, short fiber composite material comprising a plurality of embedded in a plastic ⁇ matrix arranged reinforcing fibers and a plurality of embedded in a plastic matrix which is arranged to be like a textile combined reinforcing fiber structures.
  • thermoplasti ⁇ cal plastics come with a comparatively high thermal resistance or stability, ie in particular engineering plastics such. As PA, PES, PSU, into consideration.
  • the energy store 1 described is characterized by improved temperature control, ie in particular cooling power, and improved flow and thus heat distribution within the energy store 1. This leads to a ge ⁇ ringeren thermal stress on the cells 2, to an increased life and thus more cost-effective operating conditions.
  • improved temperature control ie in particular cooling power

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Abstract

Elektrischer Energiespeicher (1), umfassend mehrere elektrische Zellen (2) und ein von einem Temperierfluid zur Temperierung der elektrischen Zellen (2) durchströmbares Energiespeichergehäuse (3), in welchem die elektrischen Zellen (2) angeordnet sind, weiter umfassend mehrere plattenförmige Trennelemente (7), welche sich jeweils zumindest abschnittsweise entlang wenigstens einer Außen- oder Seitenfläche (2a – 2d) wenigstens einer elektrischen Zelle (2) erstreckend in mehreren übereinander liegenden Ebenen übereinander liegend angeordnet sind, wobei sie wenigstens einen das Energiespeichergehäuse (3) zumindest abschnittsweise spiral- oder wendelartig durchsetzenden Strömungspfad für das oder ein Temperierfluid zur Temperierung der elektrischen Zellen (2) begrenzen.

Description

Beschreibung
Elektrischer Energiespeicher Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher, umfassend mehrere elektrische Zellen und ein von einem
Temperierfluid zur Temperierung der elektrischen Zellen durchströmbares Energiespeichergehäuse, in welchem die elek¬ trischen Zellen angeordnet sind.
Derartige elektrische Energiespeicher sind an und für sich bekannt. Bei derartigen elektrischen Energiespeichern stellt die Ausbildung bzw. Gewährleistung einer ausreichenden und zuverlässigen Temperierung, insbesondere Kühlung, bzw.
Temperierbarkeit der elektrischen Zellen regelmäßig eine Her¬ ausforderung dar.
Dies gilt insbesondere für elektrische Hochtemperaturenergie¬ speicher, d. h. elektrische Energiespeicher mit vergleichs- weise hohen, typischerweise oberhalb 200°C liegenden, Be¬ triebstemperaturen. Ein Beispiel für einen solchen elektrischen Hochtemperaturenergiespeicher ist ein auch als Na-NiCl- Batterie bezeichneter, jeweilige auf einer Na-NiCl-Verbindung basierende elektrische Zellen umfassender Hochtemperaturener- giespeicher, dessen Betriebstemperatur zwischen 260°C und 350°C liegt.
Entsprechende elektrische Energiespeicher können betriebsbe¬ dingt große Mengen an Wärme freisetzen, was thermische Belas- tungen bzw. eine Verringerung der Lebensdauer bedingt und somit eine entsprechende Temperierung, insbesondere Kühlung, bzw. Temperierbarkeit der elektrischen Zellen fordert.
Bisherige elektrische Energiespeicher sind im Hinblick auf ihre Temperierung, insbesondere Kühlung, bzw. Temperierbarkeit weiterentwicklungsbedürftig . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen demgegenüber, insbesondere im Hinblick auf seine Temperierung, insbesondere Kühlung, bzw. Temperierbarkeit , verbesserten elektrischen Energiespeicher anzugeben.
Die Aufgabe wird durch einen elektrischen Energiespeicher der eingangs genannten Art gelöst, welcher sich durch mehrere plattenförmige Trennelemente, welche sich jeweils zumindest abschnittsweise entlang wenigstens einer Außen- oder Seiten- fläche wenigstens einer elektrischen Zelle erstreckend in mehreren übereinander liegenden Ebenen übereinander liegend angeordnet sind, wobei sie wenigstens einen das Energiespei¬ chergehäuse zumindest abschnittsweise spiral- oder wendelar¬ tig durchsetzenden Strömungspfad für das oder ein Temperier- fluid zur Temperierung der elektrischen Zellen begrenzen, aus zeichnet .
Der hierin beschriebene elektrische Energiespeicher, im Wei¬ teren abgekürzt als Energiespeicher bezeichnet, umfasst meh- rere elektrische Zellen, im Weiteren abgekürzt als Zellen be¬ zeichnet. Der Energiespeicher kann auch als Modul bezeichnet bzw. erachtet werden. Die Zellen sind in einem Energiespei¬ chergehäuse angeordnet bzw. aufgenommen. Das Energiespeichergehäuse kann auch als Modulgehäuse bezeichnet bzw. erachtet werden.
Die Anordnung der Zellen in dem Energiespeichergehäuse ist typischerweise paket- oder stapelartig, d. h. die Zellen sind typischerweise in mehreren benachbart angeordneten Reihen und/oder Spalten angeordnet. Betrachtet man eine Anordnung in Reihen, kann eine beispielhafte paket- oder stapelartige An¬ ordnung fünf benachbart angeordnete Reihen umfassen, wobei jede Reihe vier benachbart angeordnete Zellen umfasst. Be¬ trachtet man eine Anordnung in Spalten, kann eine beispiel- hafte paket- oder stapelartige Anordnung vier benachbart an¬ geordnete Spalten umfassen, wobei jede Spalte fünf benachbart angeordnete Zellen umfasst. In den vorstehend genannten Bei¬ spielen umfasst der Energiespeicher sonach jeweils zwanzig Zellen. Die Anzahl von zwanzig Zellen ist selbstverständlich rein exemplarisch; der Energiespeicher kann auch weniger, d.h. wenigstens vier, Zellen oder (erheblich) mehr, d.h. z.B. bis zu 300, Zellen umfassen.
Die Zellen sind, insbesondere über eine Reihenschaltung, elektrisch miteinander verschaltet. Mithin ergeben sich die elektrischen Eigenschaften, insbesondere die Betriebs- bzw. Nennspannung, des Energiespeichers insbesondere aus der An- zahl an elektrisch miteinander verschalteten Zellen.
Das Energiespeichergehäuse begrenzt wenigstens einen, typi¬ scherweise quaderförmigen, Aufnahmeraum zur Anordnung bzw. Aufnahme der Zellen. Das Energiespeichergehäuse bzw. der durch diesen begrenzten Aufnahmeraum ist im Hinblick auf Anzahl, Form und Anordnung der in diesen anzuordnenden bzw. aufzunehmenden Zellen geeignet dimensioniert. Das Energie¬ speichergehäuse kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein und sonach eine (n) oder mehrere, insbesondere winklig, typi¬ scherweise rechtwinklig, zueinander angeordnete Wandung (en) bzw. Wandungsabschnitt (e) aufweisen. Entsprechende Wandungen bzw. Wandungsabschnitte können an ihren dem Aufnahmeraum abgewandten Außenflächen zumindest abschnittsweise von einem eine (n) oder mehrere Wandung (en) bzw. Wandungsabschnitt (e) aufweisenden äußeren Gehäuse umgeben sein. Die Wandungen bzw. Wandungsabschnitte eines entsprechenden äußeren Gehäuses kön¬ nen z. B. aus einem Metall, insbesondere Edelstahl, gebildet sein . Das Energiespeichergehäuse ist von einem Temperierfluid zur Temperierung der Zellen durchströmbar. Um von einem Tempe- rierfluid, insbesondere kreislaufartig, durchströmt werden zu können, weist das Energiespeichergehäuse wenigstens einen Einströmabschnitt, insbesondere in Form einer oder umfassend wenigstens eine Einströmöffnung, zum Einströmen des Tempe- rierfluids in den bzw. einen durch das Energiespeichergehäuse begrenzten Aufnahmeraum zur Aufnahme der elektrischen Zellen und wenigstens einen Ausströmabschnitt, insbesondere in Form einer oder umfassend wenigstens eine Ausströmöffnung, zum Ausströmen des Temperierfluids aus dem durch das Energiespei¬ chergehäuse begrenzten Aufnahmeraum zur Aufnahme der elektrischen Zellen, auf.
Bei einem entsprechenden Temperierfluid kann es sich um ein Temperiergas, wie z. B. Luft, oder um eine
Temperierflüssigkeit, wie z. B. Öl, handeln. Da das
Temperierfluid die zu temperierenden Zellen unmittelbar um- strömt, weist dieses zweckmäßig keine elektrisch leitfähigen bzw. elektrisch leitenden Eigenschaften auf.
Der hierin beschriebene Energiespeicher umfasst mehrere
Trennelemente. Die Trennelemente weisen jeweils eine platten- artige bzw. -förmige längliche, typischerweise (im Wesentli¬ chen) rechteckige, geometrische Gestalt und somit eine Längs¬ achse bzw. Längserstreckung und eine hierzu rechtwinklig verlaufende Querachse bzw. Quererstreckung auf. Die Trennelemente sind in besonderer Art und Weise relativ zueinander und relativ zu den Zellen angeordnet. Gemäß der Anordnung erstrecken sich die Trennelemente einerseits je¬ weils zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, entlang wenigstens einer Außen- oder Seitenfläche wenigstens einer Zelle. Jedes Trennelement erstreckt sich sonach, typi¬ scherweise in Richtung seiner Längserstreckung, entlang wenigstens einer Außen- oder Seitenfläche wenigstens einer, ty¬ pischerweise mehrerer, Zelle (n) . Jeweilige Trennelemente lie¬ gen dabei typischerweise unmittelbar an jeweiligen Außen- oder Seitenflächen jeweiliger Zellen an. Betrachtet man mehrere benachbart angeordnete Zellen, erstreckt sich jedes Trennelement entlang jeweiliger parallel ausgerichteter und sonach miteinander fluchtender Außen- oder Seitenflächen der benachbart angeordneten Zellen.
In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass die Zellen vorzugsweise quaderartig bzw. -förmig mit einer rechteckigen, insbesondere quadratischen, Querschnittsgeometrie ausgebildet sind. Bei den Zellen handelt es sich sonach vorzugsweise um prismatische Zellen. Wenngleich im Hinblick auf eine möglichst dicht gepackte Anordnung der Zelle im Vergleich nicht zweckmäßig, ist es prinzipiell auch möglich, dass die Zellen zylinderartig bzw. -förmig mit einer runden
Querschnittsgeometrie ausgebildet sind.
Unabhängig von ihrer konkreten geometrischen Gestalt, weisen die Zellen - ebenso wie die Trennelemente - in allen Fällen eine längliche geometrische Gestalt und somit eine Längsachse bzw. Längserstreckung und eine hierzu rechtwinklig verlaufende Querachse bzw. Quererstreckung auf. Im Zusammenhang mit der Anordnung jeweiliger Trennelemente relativ zu jeweiligen Zellen ist zu beachten, dass die Längserstreckung der Trenn- elemente typischerweise rechtwinklig zu der Längserstreckung jeweiliger Zellen, und umgekehrt, ist.
Die sich, wie beschrieben, jeweils zumindest abschnittsweise entlang wenigstens einer Außen- oder Seitenfläche wenigstens einer Zelle erstreckend angeordneten Trennelemente sind im
Weiteren in mehreren übereinander liegenden Ebenen bzw. Lagen übereinander liegend angeordnet. Die übereinander liegende Anordnung der Trennelemente ist dabei derart, dass diese we¬ nigstens einen das Energiespeichergehäuse zumindest ab- schnittsweise, insbesondere vollständig, spiral- oder wendei¬ förmig durchsetzenden Strömungspfad für ein entsprechendes Temperierfluid begrenzen. Durch die besondere Anordnung von Trennelementen in übereinander liegenden Ebenen ist ein definierter spiral- oder wendeiförmiger Strömungspfad begrenzt, welcher sich zumindest abschnittsweise, insbesondere voll¬ ständig, durch das Energiespeichergehäuse erstreckt. Die be¬ sondere Anordnung der Trennelemente bildet sonach Bereiche, in welchen das Temperierfluid auf seinem Weg durch das Ener¬ giespeichergehäuse, z. B. von unten nach oben, entlang der Zellen, insbesondere entlang freiliegender Zellflächen, „geblockt" wird, und Bereiche, in welchen das Temperierfluid frei entlang der Zellen, insbesondere entlang freiliegender Zellflächen, strömen kann. Letztere Bereiche bilden den sich spiral- oder wendeiförmig durch das Energiespeichergehäuse erstreckenden Strömungspfad. Die zu temperierenden Zellen werden dabei, wie erwähnt, unmittelbar umströmt. Der Strömungspfad erstreckt sich typischerweise entlang einer Vielzahl an freiliegenden Außen- oder Seitenflächen jeweiliger Zellen und bedingt aufgrund einer damit einhergehenden gleichmäßigen Strömung ( sverteilung) bzw. eines damit einhergehenden verbesserten Wärmeaustauschs eine verbesserte Tempe- rierung, insbesondere Kühlung, bzw. Temperierbarkeit jeweili¬ ger Zellen. Besonders zweckmäßig erstreckt sich der Strö¬ mungspfad sonach entlang freiliegender Außen- oder Seitenflächen einer jeweiligen Zelle spiral- oder wendelartig durch das Energiespeichergehäuse. Für das Beispiel prismatischer Zellen erstreckt sich der Strömungspfad - in einer Ebene be¬ trachtet - typischerweise entlang drei der insgesamt vier Au¬ ßen- oder Seitenflächen der Zellen. Entlang der jeweiligen vierten Außen- oder Seitenfläche der Zellen erstreckt sich, wie beschrieben, ein Trennelement, das den „freien Strömungs- pfad" blockiert und die Strömung um die Zelle herumführt. Da¬ durch, dass das blockierende Trennelement mit jeder höherlie¬ genden Ebene um eine Zellseitenfläche versetzt wird, ergibt sich der beschriebene spiral- oder wendelartige Strömungs¬ pfad .
Durch die beschriebene Anordnung der Trennelemente und die daraus resultierende Ausbildung entsprechender Strömungspfade ist ein im Hinblick auf seine Temperierung, insbesondere Kühlung, bzw. Temperierbarkeit verbesserter Energiespeicher ge- geben.
Neben der verbesserten Temperierung, insbesondere Kühlung, bzw. Temperierbarkeit der Zellen eröffnet die beschriebene Anordnung der Trennelemente weitere Vorteile. Die beschriebe- ne Anordnung der Trennelemente ermöglicht nämlich zusätzlich eine lagefeste mechanische Fixierung der Zellen sowie eine elektrische Isolierung der Zellen gegeneinander. Die lagefeste Fixierung der Zellen ergibt sich dadurch, dass jede Außen- oder Seitenfläche einer Zelle durch wenigstens ein, insbesondere zwei oder mehr, Trennelement (e) von einer benachbart angeordneten Zelle „getrennt" angeordnet und eine jeweilige Zelle somit durch entsprechende Trennelemente in ihrer Lage fixiert ist. Hierfür sollten zumindest vier, ins¬ besondere acht, übereinander liegende Ebenen jeweiliger
Trennelemente vorgesehen werden. Für eine besonders stabile mechanische Fixierung sollten zwölf oder sechzehn übereinan- der liegende Ebenen jeweiliger Trennelemente vorgesehen werden .
Die elektrische Isolierung der Zellen gegeneinander setzt, wie zweckmäßig vorgesehen, Trennelemente mit elektrisch iso- lierenden Eigenschaften voraus. Die elektrisch isolierenden Eigenschaften jeweiliger Trennelemente können durch Ausbildung der Trennelemente aus einem elektrisch isolierenden Material oder durch Beschichtung der Trennelemente mit einem elektrisch isolierenden Material realisiert sein. Bei einem geeigneten elektrisch isolierenden Material kann es sich z.B. um ein elektrisch isolierendes Keramik- oder Kunststoffmate- rial handeln. Gleiches gilt im Übrigen für die Wandungen bzw. Wandungsabschnitte des Energiespeichergehäuses, d. h. auch diese müssen elektrisch isolierende Eigenschaften aufweisen und somit aus einem elektrisch isolierenden Material ausge¬ bildet bzw. mit einem solchen beschichtet sein.
Die Verwendung von elektrisch isolierenden Kunststoffmateria- lien zur Ausbildung jeweiliger Trennelemente ist insbesondere im Hinblick auf das Gewicht und fertigungstechnische Aspekte bevorzugt. Als geeignete elektrisch isolierende Kunststoffma- terialien kommen insbesondere thermoplastische Kunststoffe mit einer vergleichsweise hohen thermischen Beständigkeit bzw. Stabilität, d. h. insbesondere technische Kunststoffe, wie z. B. PA, PES, PSU, in Betracht. Als besonders geeignetes elektrisch isolierendes Kunststoffmaterial kommt ein Faser¬ verbundkunststoffmaterial , kurz FVK-Material , umfassend eine Mehrzahl an in einer Kunststoffmatrix eingebettet angeordne- ten Verstärkungsfasern bzw. eine Mehrzahl an in einer Kunststoffmatrix eingebettet angeordneten textilartig zusammenge- fassten Verstärkungsfaserstrukturen in Betracht. Bei einer entsprechenden Kunststoffmatrix handelt es sich wiederum zweckmäßig um einen thermoplastischen Kunststoff mit einer vergleichsweise hohen thermischen Beständigkeit bzw. Stabili¬ tät, d. h. insbesondere einen technischen Kunststoff, wie z.B. PA, PES, PSU. Zurückkommend auf die Anordnung jeweiliger Trennelemente re¬ lativ zueinander bzw. die Anordnung jeweiliger Trennelemente relativ zu jeweiligen Zellen sind jeweilige in einer Ebene angeordnete Trennelemente bezüglich ihrer Längserstreckung zweckmäßig parallel ausgerichtet angeordnet. Im Hinblick auf die beschriebene spiral- bzw. wendelartige Erstreckung ent¬ sprechender Strömungspfade ist es nicht zweckmäßig, dass - bezogen auf eine Ebene - Trennelemente in allen sich zwischen zwei unmittelbar benachbart angeordneten Zellen gebildeten Zellzwischenräumen angeordnet sind.
Hingegen ist es im Hinblick auf die beschriebene spiral- bzw. wendelartige Erstreckung entsprechender Strömungspfade zweckmäßig, dass jeweilige in unmittelbar übereinander liegenden Ebenen unmittelbar übereinander liegend angeordnete Trennele- mente bezüglich ihrer Längserstreckung um 90° gedreht versetzt zueinander angeordnet sind. Entsprechend in unmittelbar übereinander liegenden Ebenen unmittelbar übereinander liegend angeordnete Trennelemente sind sonach zweckmäßig bezüg¬ lich ihrer jeweiligen Längserstreckung unterschiedlich, näm- lieh um 90° gedreht versetzt zueinander, ausgerichtet bzw. orientiert. Hierdurch ergibt sich eine Art „verschachtelte" Anordnung der Trennelemente.
Weiter ist es im Hinblick auf die beschriebene spiral- bzw. wendelartige Erstreckung entsprechender Strömungspfade zweckmäßig, dass jeweilige in übereinander liegenden Ebenen übereinander liegend und bezüglich ihrer Längserstreckung parallel ausgerichtet angeordnete Trennelemente versetzt zueinan- der angeordnet sind. Entsprechende in übereinander liegenden Ebenen übereinander liegend und bezüglich ihrer Längserstreckung parallel ausgerichtet angeordnete Trennelemente fluch¬ ten also zweckmäßig nicht miteinander.
In jeweiligen übereinander liegenden Ebenen kann prinzipiell eine gleiche oder eine ungleiche Anzahl an Trennelementen angeordnet sein. Im Hinblick auf die beschriebene spiral- bzw. wendelartige Erstreckung entsprechender Strömungspfade kann es jedoch zweckmäßig sein, dass in einer ersten Ebene eine erste Anzahl an plattenförmigen Trennelementen angeordnet ist und in einer über der ersten Ebene liegenden weiteren Ebene eine zu der ersten Anzahl ungleiche Anzahl an weiteren plattenförmigen Trennelementen angeordnet ist.
Bei Betrachtung von vier unmittelbar übereinander liegenden Ebenen können in einer ersten Ebene z. B. drei Trennelemente angeordnet sein. In einer unmittelbar über der ersten Ebene liegenden zweiten Ebene können ebenso z. B. drei Trennelemen- te jedoch in einer, wie erwähnt, um 90° gedreht versetzten Anordnung bezüglich der in der ersten Ebene angeordneten Trennelemente angeordnet sein. In einer unmittelbar über der zweiten Ebene liegenden dritten Ebene können z. B. (nur) zwei Trennelemente in einer um 90° gedreht versetzten Anordnung bezüglich der in der zweiten Ebene angeordneten Trennelemente angeordnet sein. In einer unmittelbar über der dritten Ebene liegenden vierten Ebene können z. B. (wiederum nur) zwei Trennelemente in einer um 90° gedreht versetzten Anordnung bezüglich der in der dritten Ebene angeordneten Trennelemente angeordnet sein.
In jedem Fall gilt, dass unmittelbar übereinander liegend angeordnete Trennelemente zweckmäßig abschnittsweise stapelar¬ tig aufeinander aufliegen. Derart lässt sich eine selbsttra- gende Anordnung von Trennelementen in mehreren übereinander liegenden Ebenen realisieren. Es ist nicht zwingend erforderlich, die Trennelemente aneinander oder an Drittgegenständen, insbesondere an Zellen, zu befestigen. In diesem Zusammenhang ist die beschriebene bezüglich ihrer Längserstreckung um 90° gedreht versetzte Anordnung von in jeweiligen unmittelbar übereinander liegenden Ebenen angeordneten Trennelementen zueinander zweckmäßig.
Die elektrischen Zellen können, wie erwähnt, in paket- oder stapelartiger Anordnung in dem Energiespeichergehäuse ange¬ ordnet sein. Im Hinblick auf die vorstehend beschriebene ab¬ schnittsweise stapelartige Auflage unmittelbar übereinander liegend angeordneter Trennelemente aufeinander ist es zweckmäßig, wenn die Trennelemente um ein bestimmtes Übermaß über die paket- oder stapelartige Anordnung der Zellen hinausra¬ gen. Der über die paket- oder stapelartige Anordnung der Zellen hinausragende Teil jeweiliger Trennelemente in einer je- weiligen Ebene kann als Auflagefläche für ein in einer über dieser Ebene liegenden weiteren Ebene angeordnetes weiteres Trennelement dienen.
Es wurde erwähnt, dass die Zellen quaderförmig mit einer rechteckigen, insbesondere quadratischen,
Querschnittsgeometrie oder zylinderförmig mit einer runden Querschnittsgeometrie ausgebildet sein können. In beiden Fäl¬ len ist es zweckmäßig, wenn die Zellen mit einer jeweiligen Stirnseite auf wenigstens einem plattenförmigen Bodenelement angeordnet sind, wobei das plattenförmige Bodenelement, ins¬ besondere in wenigstens einem freiliegenden Zellzwischenraum zwischen unmittelbar benachbart angeordneten Zellen, wenigstens eine von dem Temperierfluid durchströmbare
Durchströmöffnung bzw. -bohrung aufweist. Durch die besondere Anordnung entsprechender Durchströmöffnungen kommt einem entsprechenden Bodenelement auch eine Verteilfunktion des in den Aufnahmeraum einströmenden Temperierfluids zu. Das Bodenele¬ ment kann insofern auch als Verteilerelement bezeichnet bzw. erachtet werden. Entsprechende Durchströmöffnungen dienen dem Einströmen des Temperierfluids in den durch das Energiespei¬ chergehäuse begrenzten Aufnahmeraum. Ein entsprechendes Bo¬ denelement kann den Boden des Energiespeichergehäuses bilden oder zwischen dem Boden des Energiespeichergehäuses und ent- sprechenden (bodenseitigen) Stirnseiten jeweiliger Zellen angeordnet sein. Ein entsprechendes Bodenelement kann aus einem elektrisch isolierenden Material, wie z. B. einem
Keramikmaterial, gebildet sein.
Im Allgemeinen kann es sich bei dem hierin beschriebenen Energiespeicher um einen Hochtemperaturenergiespeicher handeln. Die Betriebstemperatur eines solchen Hochtemperaturenergiespeichers liegt typischerweise oberhalb 200°C. Ein konkretes Beispiel für einen solchen Hochtemperaturenergie¬ speicher ist ein auch als Na-NiCl-Batterie zu bezeichnender, jeweilige auf einer Na-NiCl-Verbindung basierende Zellen umfassender Hochtemperaturenergiespeicher, dessen Betriebstemperatur zwischen 260°C und 350°C liegt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er¬ geben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
Fig. 1 - 3 je eine Prinzipdarstellung eines elektrischen
Energiespeichers gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
Fig. 4 eine Prinzipdarstellung einer elektrischen Zelle eines elektrischen Energiespeichers gemäß einem Ausführungsbeispiel .
Die Fig. 1 - 3 zeigen je eine Prinzipdarstellung eines elektrischen Energiespeichers 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Ersichtlich handelt es sich bei Fig. 1 um eine perspektivische Darstellung des Energiespeichers 1, bei Fig. 2 um eine Draufsicht auf den in Fig. 1 gezeigten Energiespeicher 1 und bei Fig. 3 um eine Schnittansicht entlang der Schnittlinien III - III durch den in Fig. 2 gezeigten Energiespeicher 1.
Fig. 4 zeigt eine Prinzipdarstellung einer elektrischen Zelle 2 eines Energiespeichers 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Zelle 2 ist in Fig. 4 Ansichten auf ihre vier unter- schiedlichen Seitenflächen 2a - 2d und somit in vier unterschiedlichen Orientierungen gezeigt. Ganz rechts ist in einer Ausgangsstellung eine erste Seitenfläche 2a, weiter links eine zweite Seitenfläche 2b (bei Drehung der Zelle 2 um 90°; Gesamtdrehung 90° bezüglich der Ausgangsposition), weiter links eine dritte Seitenfläche 2c (bei nochmaliger Drehung der Zelle 2 um 90°; Gesamtdrehung 180° bezüglich der Ausgangsposition) und ganz links eine vierte Seitenfläche 2d (bei nochmaliger Drehung der Zelle 2 um 90°; Gesamtdrehung 270° bezüglich der Ausgangsposition) der Zelle 2 gezeigt.
Bei dem Energiespeicher 1 kann es sich um einen Hochtemperaturenergiespeicher handeln, dessen Betriebstemperatur oberhalb 200°C liegt. Ein konkretes Beispiel für einen solchen Hochtemperaturenergiespeicher ist ein auch als Na-NiCl- Batterie zu bezeichnender, jeweilige auf einer Na-NiCl- Verbindung basierende Zellen 2 umfassender Hochtemperaturenergiespeicher mit einer Betriebstemperatur zwischen 260°C und 350°C.
Die Fig. 1 - 3 zeigen, dass der Energiespeicher 1 mehrere Zellen 2 umfasst. Die Zellen 2 sind in einem Energiespeichergehäuse 3 angeordnet bzw. aufgenommen. Die Zellen 2 sind qua¬ derartig bzw. -förmig mit einer rechteckigen, insbesondere quadratischen, Querschnittsgeometrie ausgebildet. Bei den Zellen 2 handelt es sich sonach um prismatische Zellen. Die Zellen 2 weisen sonach eine längliche geometrische Gestalt und somit eine Längsachse bzw. Längserstreckung und eine hierzu rechtwinklig verlaufende Querachse bzw. Quererstre¬ ckung auf.
Anhand der Fig. 1, 2 ist ersichtlich, dass die Anordnung der Zellen 2 in dem Energiespeichergehäuse 3 paketartig ist, d.h. die Zellen 2 sind in mehreren benachbart angeordneten Reihen und/oder Spalten angeordnet. Betrachtet man eine Anordnung in Reihen, umfasst die paketartige Anordnung fünf benachbart an¬ geordnete Reihen, wobei jede Reihe vier benachbart angeordne¬ te Zellen 2 umfasst. Betrachtet man eine Anordnung in Spal- ten, umfasst die paket- oder stapelartige Anordnung vier be¬ nachbart angeordnete Spalten, wobei jede Spalte fünf benach¬ bart angeordnete Zellen 2 umfasst. In dem in den Fig. gezeig¬ ten Ausführungsbeispiel umfasst der Energiespeicher 1 sonach zwanzig Zellen 2.
Die Zellen 2 sind über eine Reihenschaltung elektrisch miteinander verschaltet. Mithin ergeben sich die elektrischen Eigenschaften, insbesondere die Betriebs- bzw. Nennspannung, des Energiespeichers 1 insbesondere aus der Anzahl der elek¬ trisch miteinander verschalteten Zellen 2.
Das Energiespeichergehäuse 3 begrenzt einen quaderförmigen Aufnahmeraum 4 zur Anordnung bzw. Aufnahme der Zellen 2. Das Energiespeichergehäuse 3 bzw. der Aufnahmeraum 4 ist im Hin¬ blick auf Anzahl, Form und Anordnung der in diesen anzuordnenden bzw. aufzunehmenden Zellen 2 geeignet dimensioniert. Das Energiespeichergehäuse 3 ist mehrteilig ausgebildet und weist mehrere rechtwinklig zueinander angeordnete Wandungen 3a bzw. Wandungsabschnitte, ein Bodenteil 3b und ein Deckel¬ teil 3c auf (vgl. insbesondere Fig. 2, 3) . Wenngleich in den Fig. nicht gesondert gezeigt bzw. bezeichnet, können entspre¬ chende Wandungen 3a bzw. Wandungsabschnitte an ihren dem Auf- nahmeraum 4 abgewandten Außenflächen zumindest abschnittswei- se von einem eine (n) oder mehrere Wandung (en) bzw. Wandungsabschnitt (e) aufweisenden äußeren Gehäuse umgeben sein. Die Wandungen bzw. Wandungsabschnitte eines entsprechenden äuße¬ ren Gehäuses können z. B. aus einem Metall, insbesondere Edelstahl, gebildet sein.
Das Energiespeichergehäuse 3 ist von einem Temperierfluid zur Temperierung der Zellen 2 durchströmbar bzw. durchströmt. Um von dem Temperierfluid, insbesondere kreislaufartig, durch¬ strömt werden zu können, weist das Energiespeichergehäuse 3 einen Einströmabschnitt 5 (vgl. Fig. 3) in Form einer oder umfassend eine Einströmöffnung zum Einströmen des Temperier- fluids in den Aufnahmeraum 4 und einen Ausströmabschnitt 6 (vgl. Fig. 3) in Form einer oder umfassend eine Ausström- Öffnung zum Ausströmen des Temperierfluids aus dem Aufnahme¬ raum 4 auf.
Bei dem Temperierfluid kann es sich um ein Temperiergas, wie z.B. Luft, oder um eine Temperierflüssigkeit, wie z.B. Öl, handeln. Da das Temperierfluid die zu temperierenden Zellen 2 unmittelbar umströmt, weist dieses keine elektrisch leitfähigen bzw. elektrisch leitenden Eigenschaften auf. Die Zellen 2 sind mit einer jeweiligen Stirnseite auf wenigs¬ tens einem plattenförmigen Bodenelement 8 angeordnet. Das Bo¬ denelement 8 weist im Bereich von Zellzwischenräumen 9 zwischen unmittelbar benachbart angeordneten Zellen 2 von dem Temperierfluid durchströmbare Durchströmöffnungen 10 auf. Durch die besondere Anordnung der Durchströmöffnungen 10 kommt einem entsprechenden Bodenelement 8 auch eine Verteil¬ funktion des in den Aufnahmeraum 4 einströmenden Temperier- fluids zu. Das Bodenelement 8 kann insofern auch als Vertei¬ lerelement bezeichnet bzw. erachtet werden. In dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Bodenele¬ ment 8 und dem Bodenteil 3b des Energiespeichergehäuses 3 ein weiteres Verteilerelement 11 angeordnet. Dieses weist mit den Durchströmöffnungen 10 fluchtende Durchströmöffnungen 12 auf. Anhand der Fig. 1 - 3 ist zu erkennen, dass der Energiespei¬ cher 1 mehrere Trennelemente 7 umfasst. Die Trennelemente 7 weisen jeweils eine plattenartige bzw. -förmige längliche (im Wesentlichen) rechteckige geometrische Gestalt und somit eine Längsachse bzw. Längserstreckung und eine hierzu rechtwinklig verlaufende Querachse bzw. Quererstreckung auf.
Die Trennelemente 7 sind in besonderer Art und Weise relativ zueinander und relativ zu den Zellen 2 angeordnet. Die Trennelemente 7 erstrecken sich einerseits jeweils zumindest ab- schnittsweise, insbesondere vollständig, entlang wenigstens einer Seitenfläche 2a - 2d jeweiliger in einer Reihe bzw. Spalte angeordneter Zellen 2. Jedes Trennelement 7 erstreckt sich sonach in Richtung seiner Längserstreckung entlang we- nigstens einer Seitenfläche 2a - 2d mehrerer Zellen 2. Die Trennelemente 7 liegen dabei unmittelbar an jeweiligen Seitenflächen 2a - 2d jeweiliger Zellen 2 an. Insbesondere anhand von Fig. 1 ist zu erkennen, dass sich jedes Trennelement 7 entlang jeweiliger parallel ausgerichteter und sonach miteinander fluchtender Seitenflächen 2a - 2d benachbart angeordneter Zellen 2 erstreckt. Die Längserstreckung der
Trennelemente 7 ist rechtwinklig zu der Längserstreckung jeweiliger Zellen 2, und umgekehrt.
Ersichtlich sind die Trennelemente 7 in mehreren übereinander liegenden Ebenen bzw. Lagen übereinander liegend angeordnet. Die übereinander liegende Anordnung der Trennelemente 7 ist derart, dass diese einen oder mehrere das Energiespeicherge- häuse 3 spiral- oder wendeiförmig durchsetzende (n) Strömungs¬ pfad (e) für ein entsprechendes Temperierfluid begrenzen. Die besondere Anordnung der Trennelemente 7 bildet sonach Berei¬ che, in welchen die Strömung eines das Energiespeichergehäuse 3 durchströmenden Temperierfluids „geblockt" wird, und Berei- che, in welchen ein das Energiespeichergehäuse 3 durchströ¬ mendes Temperierfluid frei strömen kann. Letztere Bereiche bilden den sich spiral- oder wendeiförmig durch das Energiespeichergehäuse 3 erstreckenden Strömungspfad (vgl. Fig. 4). Die zu temperierenden Zellen 2 werden dabei, wie erwähnt, un- mittelbar umströmt.
Der Strömungspfad erstreckt sich typischerweise entlang einer Vielzahl an freiliegenden Außen- oder Seitenflächen jeweiliger Zellen 2 und bedingt aufgrund einer damit einhergehenden gleichmäßigen Strömung ( sverteilung) bzw. eines damit einhergehenden verbesserten Wärmeaustauschs eine verbesserte Tempe¬ rierung, insbesondere Kühlung, bzw. Temperierbarkeit der Zel¬ len 2. Wie anhand von Fig. 4 zu erkennen ist, erstreckt sich der hier durch die Pfeile angedeutete Strömungspfad entlang freiliegender Seitenflächen 2a - 2d der Zellen 2 spiral- oder wendelartig durch das Energiespeichergehäuse 3 und um jede einzelne Zelle 2 herum. Für das in den in den Fig. gezeigte Ausführungsbeispiel prismatischer Zellen 2 erstreckt sich der Strömungspfad - in einer Ebene betrachtet - typischerweise entlang drei der insgesamt vier Seitenflächen 2a - 2d der Zellen 2 (vgl. Fig. 4) . Entlang der jeweiligen vierten Seitenfläche 2a - 2d der Zellen 2 erstreckt sich, wie beschrie- ben, ein Trennelement 7.
Anhand von Fig. 1 ist ersichtlich, dass jeweilige in einer Ebene angeordnete Trennelemente 7 bezüglich ihrer Längser¬ streckung parallel ausgerichtet angeordnet sind. Jeweilige in unmittelbar übereinander liegenden Ebenen unmittelbar übereinander liegend angeordnete Trennelemente 7 sind bezüglich ih¬ rer Längserstreckung um 90° gedreht versetzt zueinander angeordnet und somit um 90° gedreht versetzt zueinander ausge¬ richtet bzw. orientiert. Hierdurch ergibt sich eine Art „ver- schachtelte" Anordnung der Trennelemente 7. Jeweilige in übereinander liegenden Ebenen übereinander liegend und bezüglich ihrer Längserstreckung parallel ausgerichtet angeordnete Trennelemente 7 sind versetzt zueinander angeordnet und fluchten nicht miteinander.
Anhand des in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiels ist er¬ sichtlich, dass in jeweiligen übereinander liegenden Ebenen prinzipiell eine gleiche oder eine ungleiche Anzahl an Trenn¬ elementen 7 angeordnet sein kann.
Anhand von Fig. 1 ist ersichtlich, dass bei Betrachtung der vier unteren unmittelbar übereinander liegenden Ebenen in einer ersten Ebene drei Trennelemente 7 angeordnet sind. In einer unmittelbar über der ersten Ebene liegenden zweiten Ebene sind ebenso drei Trennelemente 7 jedoch in einer um 90° gedreht versetzten Anordnung bezüglich der in der ersten Ebene angeordneten Trennelemente 7 angeordnet. In einer unmit¬ telbar über der zweiten Ebene liegenden dritten Ebene sind (nur) zwei Trennelemente 7 in einer um 90° gedreht versetzten Anordnung bezüglich der in der zweiten Ebene angeordneten Trennelemente 7 angeordnet. In einer unmittelbar über der dritten Ebene liegenden vierten Ebene sind (wiederum nur) zwei Trennelemente 7 in einer um 90° gedreht versetzten An- Ordnung bezüglich der in der dritten Ebene angeordneten
Trennelemente 7 angeordnet. Die beschriebene Anordnung der Trennelemente 7 wiederholt sich im Weiteren. Unmittelbar übereinander liegend angeordnete Trennelemente 7 liegen abschnittsweise stapelartig aufeinander auf. Derart ist eine selbsttragende Anordnung der Trennelemente 7 in meh¬ reren übereinander liegenden Ebenen realisiert. Es ist also nicht zwingend erforderlich, die Trennelemente 7 aneinander oder an Drittgegenständen, insbesondere entsprechenden Zellen, zu befestigen. Die Trennelemente 7 ragen um ein bestimmtes Übermaß über die paket- oder stapelartige Anordnung der Zellen 2 hinaus. Der über die paket- oder stapelartige Anord¬ nung der Zellen 2 hinausragende Teil jeweiliger Trennelemente 7 dient in einer jeweiligen Ebene als Auflagefläche für ein in einer über dieser Ebene liegenden weiteren Ebene angeordnetes weiteres Trennelement 7.
Die beschriebene Anordnung der Trennelemente 7 ermöglicht zu- sätzlich eine lagefeste mechanische Fixierung der Zellen 2 sowie eine elektrische Isolierung der Zellen 2 gegeneinander.
Die lagefeste Fixierung der Zellen 2 ergibt sich dadurch, dass jede Seitenfläche 2a - 2d einer Zelle 2 durch zwei
Trennelemente 7 von einer benachbart angeordneten Zelle 2
„getrennt" angeordnet und eine jeweilige Zelle 2 somit durch entsprechende Trennelemente 7 in ihrer Lage fixiert ist.
Hierfür sind in dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel acht übereinander liegende Ebenen jeweiliger Trennelemente 7 vorgesehen. Für eine besonders stabile mechanische Fixierung können zwölf oder sechzehn, allgemein ein Vielfaches von vier, übereinander liegende Ebenen jeweiliger Trennelemente 7 vorgesehen werden. Die Trennelemente 7 können in diesen Fällen im Vergleich schmäler ausgeführt werden.
Die elektrische Isolierung der Zellen 2 gegeneinander setzt Trennelemente 7 mit elektrisch isolierenden Eigenschaften voraus. Die elektrisch isolierenden Eigenschaften jeweiliger Trennelemente 7 sind in dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel durch Ausbildung der Trennelemente 7 aus einem elektrisch isolierenden Material realisiert sein. Bei dem elektrisch isolierenden Material handelt es sich um ein elektrisch isolierendes Kunststoffmaterial . Das Kunst¬ stoffmaterial kann ein Faserverbundkunststoffmaterial , kurz FVK-Material , umfassend eine Mehrzahl an in einer Kunststoff¬ matrix eingebettet angeordneten Verstärkungsfasern bzw. eine Mehrzahl an in einer Kunststoffmatrix eingebettet angeordneten textilartig zusammengefassten Verstärkungsfaserstrukturen sein. Als Kunststoffmatrix kommen insbesondere thermoplasti¬ sche Kunststoffe mit einer vergleichsweise hohen thermischen Beständigkeit bzw. Stabilität, d.h. insbesondere technische Kunststoffe, wie z. B. PA, PES, PSU, in Betracht.
Gleiches gilt für die Wandungen 3a bzw. Wandungsabschnitte des Energiespeichergehäuses 3, d.h. auch diese weisen elek¬ trisch isolierende Eigenschaften auf und sind somit aus einem elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial ausgebildet.
Der beschriebene Energiespeicher 1 zeichnet sich durch eine verbesserte Temperierbarkeit , d.h. insbesondere Kühlleistung, und eine verbesserte Strömungs- und somit Wärmeverteilung in- nerhalb des Energiespeichers 1 aus. Dies führt zu einer ge¬ ringeren thermischen Beanspruchung der Zellen 2, zu einer erhöhten Lebensdauer und damit zu kostengünstigeren Betriebsbedingungen. Durch die beschriebene Anordnung der Trennelemente 7 können Zellfixierung und eine Zellisolation gleichermaßen realisiert werden. Die einfache Geometrie der Trennelemente 7 erlaubt eine einfache und kostengünstige Herstellung und Mon¬ tage .
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh- rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Elektrischer Energiespeicher (1), umfassend mehrere elektrische Zellen (2) und ein von einem Temperierfluid zur Tem- perierung der elektrischen Zellen (2) durchströmbares Energiespeichergehäuse (3) , in welchem die elektrischen Zellen (2) angeordnet sind, gekennzeichnet durch mehrere plattenför- mige Trennelemente (7), welche sich jeweils zumindest ab¬ schnittsweise entlang wenigstens einer Außen- oder Seitenflä- che (2a - 2d) wenigstens einer elektrischen Zelle (2) erstre¬ ckend in mehreren übereinander liegenden Ebenen übereinander liegend angeordnet sind, wobei sie wenigstens einen das Ener¬ giespeichergehäuse (3) zumindest abschnittsweise spiral- oder wendelartig durchsetzenden Strömungspfad für das oder ein Temperierfluid zur Temperierung der elektrischen Zellen (2) begrenzen .
2. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der oder ein durch die plattenförmi- gen Trennelemente (7) begrenzter Strömungspfad für ein Tempe- rierfluid entlang freiliegender Außen- oder Seitenflächen (2a - 2d) einer jeweiligen elektrischen Zelle (2) spiral- oder wendelartig durch das Energiespeichergehäuse (3) er¬ streckt .
3. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweilige in einer Ebene angeord¬ nete plattenförmige Trennelemente (7) bezüglich ihrer Längs¬ erstreckung parallel ausgerichtet angeordnet sind.
4. Elektrischer Energiespeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweilige in unmit¬ telbar übereinander liegenden Ebenen unmittelbar übereinander liegend angeordnete plattenförmige Trennelemente (7) bezüg- lieh ihrer Längserstreckung um 90° gedreht versetzt zueinander angeordnet sind.
5. Elektrischer Energiespeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweilige in über¬ einander liegenden Ebenen übereinander liegend und bezüglich ihrer Längserstreckung parallel ausgerichtet angeordnete plattenförmige Trennelemente (7) versetzt zueinander angeord¬ net sind.
6. Elektrischer Energiespeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jeweiligen über- einander liegenden Ebenen eine gleiche oder eine ungleiche
Anzahl an plattenförmigen Trennelementen (7) angeordnet ist.
7. Elektrischer Energiespeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar über- einander liegend angeordnete plattenförmige Trennelemente (7) abschnittsweise stapelartig aufeinander aufliegen.
8. Elektrischer Energiespeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Zel- len (2) in paket- oder stapelartiger Anordnung in dem Energiespeichergehäuse (3) angeordnet sind, wobei die plattenför- migen Trennelemente (7) um ein bestimmtes Übermaß über die paket- oder stapelartige Anordnung der elektrischen Zellen (2) hinausragen.
9. Elektrischer Energiespeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Zel¬ len (2) quaderförmig mit einer rechteckigen, insbesondere quadratischen, Querschnittsgeometrie oder zylinderförmig mit einer runden Querschnittsgeometrie ausgebildet sind.
10. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Zellen (2) mit einer je¬ weiligen Stirnseite auf einem plattenförmigen Bodenelement (8) angeordnet sind, wobei das plattenförmige Bodenelement
(8), insbesondere in wenigstens einem freiliegenden Zellzwischenraum (9) zwischen unmittelbar benachbart angeordneten elektrischen Zellen (2), wenigstens eine von dem oder einem Temperierfluid durchströmbare Durchströmöffnung (10) auf¬ weist.
11. Elektrischer Energiespeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmigen Trennelemente (7) aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere aus einem elektrisch isolierenden Keramik- oder Kunststoffmaterial , gebildet sind.
12. Elektrischer Energiespeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er als Hochtempera¬ turenergiespeicher mit einer Betriebstemperatur oberhalb 200°C ausgebildet ist.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018065172A1 (de) * 2016-10-05 2018-04-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrischer energiespeicher mit energiespeicherzellen deren seitenflächen mit einem muster versehen sind
US11165110B2 (en) 2016-10-05 2021-11-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Stored electrical energy source having cooling plates arranged between the cells for emergency cooling
US11183719B2 (en) 2016-10-05 2021-11-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Stored electrical energy source having an emergency cooling device

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017115680A1 (de) * 2017-05-03 2018-11-08 Detlef Brockel Verfahren zur temperaturmäßigen Konditionierung eines Akkumulators
DE102018109420A1 (de) * 2017-07-31 2019-01-31 Witzenmann Gmbh Temperiervorrichtung und Verfahren zum Temperieren eines Elektromoduls
DE102021102360A1 (de) 2021-02-02 2022-08-04 Lisa Dräxlmaier GmbH Batteriemodulgehäuse und anordnung von batteriemodulen

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1144799B (de) * 1952-08-05 1963-03-07 Accumulateurs Fixes Akkumulatoren oder Akkumulatoren-batterien, bei denen wenigstens Gruppen von Elektroden und Scheidern voneinander getrennt gehalten werden
EP0813265A2 (de) * 1996-06-12 1997-12-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Stromversorgungseinheit und Verfahren zur Wärmeabfuhrregelung
EP0892450A2 (de) * 1997-03-24 1999-01-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Stromversorgungseinheitsbatterie
DE102009053506A1 (de) * 2009-11-16 2011-05-19 Li-Tec Battery Gmbh Batteriegehäuse zur Aufnahme von elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen
US20130196184A1 (en) * 2012-01-27 2013-08-01 Tesla Motors, Inc. Battery module with integrated thermal management system

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2761203B1 (fr) * 1997-03-24 1999-05-28 Alsthom Cge Alcatel Dispositif de gestion de la temperature d'une batterie de generateurs electrochimiques
JP2009117264A (ja) * 2007-11-09 2009-05-28 Hitachi Ltd 電池モジュール

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1144799B (de) * 1952-08-05 1963-03-07 Accumulateurs Fixes Akkumulatoren oder Akkumulatoren-batterien, bei denen wenigstens Gruppen von Elektroden und Scheidern voneinander getrennt gehalten werden
EP0813265A2 (de) * 1996-06-12 1997-12-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Stromversorgungseinheit und Verfahren zur Wärmeabfuhrregelung
EP0892450A2 (de) * 1997-03-24 1999-01-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Stromversorgungseinheitsbatterie
DE102009053506A1 (de) * 2009-11-16 2011-05-19 Li-Tec Battery Gmbh Batteriegehäuse zur Aufnahme von elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen
US20130196184A1 (en) * 2012-01-27 2013-08-01 Tesla Motors, Inc. Battery module with integrated thermal management system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018065172A1 (de) * 2016-10-05 2018-04-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrischer energiespeicher mit energiespeicherzellen deren seitenflächen mit einem muster versehen sind
CN109792015A (zh) * 2016-10-05 2019-05-21 宝马股份公司 具有侧表面带图案的蓄能器单体的电的蓄能器
US11165110B2 (en) 2016-10-05 2021-11-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Stored electrical energy source having cooling plates arranged between the cells for emergency cooling
US11183719B2 (en) 2016-10-05 2021-11-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Stored electrical energy source having an emergency cooling device

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