WO2017102348A1 - Energiespeichermodul - Google Patents

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WO2017102348A1 PCT/EP2016/079393 EP2016079393W WO2017102348A1 WO 2017102348 A1 WO2017102348 A1 WO 2017102348A1 EP 2016079393 W EP2016079393 W EP 2016079393W WO 2017102348 A1 WO2017102348 A1 WO 2017102348A1
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Tuncay Idikurt
Alexander Muck
Philip KOTTER
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the present invention relates to an energy storage module according to the preamble of claim 1,
  • High-voltage storage of hybrid or electric vehicles usually consist of several electrically interconnected energy storage modules. Each of the energy storage modules in turn consists of several electrically interconnected energy storage cells. In many hybrid or electric vehicles, the individual energy storage lines are substantially cuboid and arranged in a row one behind the other nested. During operation of a high-voltage memory, the individual energy storage cells are frequently charged and discharged. The chemical processes taking place during the charging cycles in the individual energy storage cells generate mechanical forces which are transmitted to the walls of the individual energy storage cells.
  • the individual energy storage cells are usually "clamped together" in the longitudinal direction of the energy storage module
  • the individual energy storage cells are first of all arranged in a nested arrangement to form a "cell packet", wherein the individual energy storage cell housings can be glued to one another. introduced.
  • the two clamping plates are wegrange with the cell pack located therebetween and force monitored, ie the cell pack is compressed by a predetermined path and with a predetermined minimum force.
  • tie rods welded to the two clamping plates, so that the cell pack remains permanently clamped together.
  • the object of the invention is to specify an energy storage module constructed in an alternative manner, which can be installed easily and as scalably as possible.
  • the starting point of the invention is the recognition that, contrary to the previous opinion, bracing the cell stack of an energy storage module is not absolutely necessary, d. H. that it can definitely be allowed that the housings of the individual energy storage cells of a (high-voltage) energy storage module bulge during operation.
  • a (high-voltage) energy storage module has a plurality of cuboid energy storage cells, which are arranged in a row one behind the other in a longitudinal direction of the energy storage module and electrically interconnected. Individual or all energy storage cells of the energy storage module can be interconnected, for example, in series and / or partially in parallel.
  • Each of the energy storage cells has in each case two equally spaced outer walls. These two outer walls form the largest outer surfaces of an energy storage cell. These outer walls are perpendicular to the longitudinal direction of the energy storage module.
  • An energy storage cell also has four narrow connecting walls interconnecting the outer walls. A first pair of these connecting walls forms a lower or upper side of the energy storage cell (s). A second pair of these connecting walls forms left and right front side of the energy storage cell (s).
  • a core idea of the invention is that in each case a frame-like intermediate element is arranged between two successive energy storage cells of an energy storage module, whereby two mutually facing outer walls of two successive energy storage cells are spaced apart.
  • the intermediate element thus acts as a kind of "spacer" between two successive energy storage cells.
  • the intermediate element may be rectangular or substantially rectangular in shape and corresponds in size substantially the size of the two largest surfaces of the individual energy storage cells.
  • the frame-like intermediate element has a central opening, which also z. B. may be designed rectangular. Between the two energy storage cells adjoining the intermediate element, the central opening forms a gap-like intermediate space into which the mutually facing outer walls of two successive energy storage cells, d. H. which can immediately bulge into the energy storage cells immediately adjacent to the intermediate element.
  • the gap-like intermediate space formed by the central opening of the intermediate element can be an air gap.
  • the gap-like gap may be wholly or partially filled with a thermally conductive material, which contacts the mutually facing outer walls of the two adjacent to the respective intermediate element energy storage cells and thus a temperature compensation between individual energy storage cells, d. H. a heat flow from the housing of an energy storage cell to the housing of the adjacent energy storage cell of an energy storage module favors.
  • the gap-like intermediate space may also be completely or partially filled with an electrically insulating material, which contacts the mutually facing outer walls of the two energy storage cells adjoining the respective intermediate element.
  • a material is used which is both electrically insulating and thermally well conductive, d. H. has a high coefficient of thermal conductivity.
  • the individual intermediate elements each have at least one pair of clamping surfaces, which are preferably designed to be elastically elastic and project in the longitudinal direction of the energy storage module from the frame-like intermediate element.
  • Two mutually spaced, opposite connecting walls of an energy storage cell eg the above-mentioned left and right end wall
  • each of the intermediate elements has at least two pairs (flexurally elastic) clamping surfaces.
  • the intermediate elements of an energy storage module are invariably identical. It can be provided that an intermediate element is connected to the two adjacent longitudinally adjacent intermediate elements.
  • the intermediate elements thus form a kind of "framework" in or between which the individual energy storage cells are inserted.
  • the connecting elements of the intermediate elements are formed in pairs as a clip or locking elements, which allows a simple Eigenclipsen several successively nested intermediate elements.
  • each of the intermediate elements in each case has at least one tongue-like latching element and in each case at least one receiving element which is provided to receive a tongue-like latching element of another intermediate element, wherein the tongue-like latching element of the other intermediate element can be positively latched into the receiving element or is engaged.
  • the energy storage module furthermore has a front and a rear end plate.
  • the end plates of the energy storage module according to the invention each have connecting elements (eg tongue-like latching elements and / or receiving elements) Intermediate element of the "cell stack” connected and connecting elements of a rear end plate of the energy storage module are connected to a "last intermediate element of the cell stack”.
  • the individual energy storage cells of the energy storage module according to the invention are arranged substantially without bias in a row one behind the other. In contrast to conventional energy storage modules, the individual energy storage cells are therefore not or not substantially mechanically braced against each other.
  • the individual intermediate elements and / or the two end plates of the energy storage module according to the invention can, for. B. be made of plastic. Both the intermediate elements and the two end plates may be injection-molded parts.
  • the invention is not only an energy storage module per se, but also a high-voltage storage for vehicles and a vehicle with such a high-voltage storage, which is formed by a plurality of electrically interconnected energy storage modules, as described above.
  • the two end plates of the energy storage module according to the invention each have at least one mounting flange, via which the end plates and thus the entire memory module to another component, for. B. to a housing of the energy storage module or to a housing of a high-voltage storage, in which a plurality of energy storage modules are housed, is attached (for example via a screw).
  • Figure 2 is a clamped onto an energy storage cell
  • FIG. 3 shows a "framework" of several clip-together intermediate elements
  • FIG. 4 shows a cell packet with intermediate elements
  • FIG. 5 shows an end plate of a cell packet
  • FIG. 6 shows an energy storage module according to the invention.
  • Figure 1 shows an intermediate element 1, which has substantially the shape of a rectangular-shaped frame.
  • the intermediate element 1 or the rectangular frame has a central rectangular (passage) opening 2.
  • the intermediate element 1 can, for. B. be made of plastic in the form of an injection molded part. It functions as a "spacer" between two consecutive energy storage lines of an energy storage module (see Fig. 6) .
  • the wall thickness D of the intermediate element can be, for example, in the range from 1 to 10 mm, preferably in the range between 2 and 8 mm.
  • the intermediate member has an upper frame portion 1a, a lower frame portion 1b, a left frame portion 1c and a right frame portion 1d.
  • flexurally elastic clamping surfaces 4a, 4b, 4c, 4d project from the two frame sections 1c, 1d, between which an energy storage cell 5 (see FIG.
  • the clamping surfaces 4a, 4d and 4b, 4c are arranged in pairs, wherein side surfaces 5a, 5b of an energy storage cell 5 can be clamped between the clamping surfaces 4a, 4d (see FIG.
  • the intermediate element 1 also has connecting elements, which are designed as clip or latching elements, via which a plurality of intermediate elements can be clipped together to form a framework of intermediate elements, as shown in FIG.
  • the connecting elements are in the longitudinal direction of the energy storage module 3 from the main plane of the Eiseneiements 1 from, d. H. substantially perpendicularly from the frame plane formed by the frame sections 1a-1d of the intermediate element 1.
  • intermediate elements are designed as tongue-like locking elements 6a, 6, 6c.
  • Other of the connecting elements are designed as U- or bow-shaped receiving elements 7a - 7d.
  • the tongue-like locking elements 6a-6d cooperate with the complementarily arranged receiving elements 7a-7d of another intermediate element 1. This can best be seen on the assembled framework of intermediate elements shown in FIG.
  • Figure 2 shows an energy storage cell 5, which is clamped between the clamping surfaces 4a - 4d of the intermediate element 1 shown in Figure 1.
  • FIG. 3 shows the framework, already mentioned several times, of clipped intermediate elements.
  • FIG. 4 shows a cell packet 8 consisting of a plurality of energy storage cells and intermediate elements arranged therebetween.
  • FIG. 5 shows an end plate 9 for a cell packet, as shown in FIG.
  • the end plate 9 has, analogously to the intermediate elements 1, clamping surfaces 4e, 4f, between which a foremost or a rearmost energy storage cell of the cell packet 8 (cf., FIG. 4) can be clamped. Further stand in the longitudinal direction 3 of the energy storage module from the cell pack locking elements, of which only the locking element 6a can be seen here, and receiving elements 7a, 7b, in the locking elements of a next intermediate element are einclipbar.
  • the end plate 9 further comprises a mounting flange 10, via which the end plate 9 and thus the entire energy storage module 1 shown in Figure 1 1 to another component, for. B. to a housing, not shown here, of the energy storage module 11 or to a housing of a high-voltage storage, which contains a plurality of such energy storage device 11, can be screwed.

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Abstract

Energiespeichermodul (11) mit mehreren quaderartigen Energiespeicherzellen (5), die in einer Längsrichtung (3) des Energiespeichermoduls (11) in einer Reihe hintereinander angeordnet und elektrisch miteinander verschaltet sind, wobei jede der Energiespeicherzeilen (5) jeweils zwei gleich große voneinander beabstandete Außenwände und vier schmale» die Außenwände miteinander verbindende Verbindungswände aufweist, wobei jeweils zwei zwischen zwei aufeinander folgenden Energiespeicherzellen (5) ein rahmenartiges Zwischenelement (1) angeordnet ist, wodurch zwei einander zugewandte Außenwinde zweier aufeinander folgender Energiespeicherzellen (5) voneinander beabstandet sind.

Description

Energiespeichermodul
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energiespeichermodul gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ,
Hochvoltspeicher von Hybrid- oder Elektrofahrzeugen bestehen üblicherweise aus mehreren elektrisch miteinander verschalteten Energiespeichermodulen. Jedes der Energiespeichermodule wiederum besteht aus mehreren elektrisch miteinander verschalteten Energiespeicherzellen. Bei vielen Hybrid- oder Elektrofahrzeugen sind die einzelnen Energiespeicherzeilen im Wesentlichen quaderförmig und in einer Reihe hintereinander geschachtelt angeordnet. Im Betrieb eines Hochvoltspeichers werden die einzelnen Energiespeicherzellen häufig geladen und entladen. Die während der Ladezykien in den einzelnen Energiespeicherzellen stattfindenden chemischen Prozesse erzeugen mechanische Kräfte, welche auf die Wandungen der einzelnen Energiespeicherzellen übertragen werden.
Um ein Ausheulen der Gehäuse der einzelnen Energiespeicherzellen eines Energiespeichermoduls zu verhindern bzw., zu begrenzen, werden die einzelnen Energiespeicherzellen üblicherweise in Längsrichtung des Energiespeichermoduls „zusammengespannt". Hierzu sind die einzelnen Energiespeicherzellen eines Energiespeichermoduls zwischen zwei sogenannten „Spannplatten" angeordnet, die über Zuganker miteinander verbunden sind.. Bei der Herstellung eines Energiespeichermoduls werden zunächst die einzelnen Energiespeicherzellen zu einem„Zellpaket" geschachtelt hintereinander angeordnet, wobei die einzelnen Energiespeicherzellgehäuse miteinander verklebt werden können. Das Zelipaket wird dabei zwischen zwei Spannplatten einge- bracht. Anschließend werden die beiden Spannplatten mit dem dazwischen befindlichen Zellpaket weggesteuert und kraftüberwacht verpresst, d. h. das Zellpaket wird um einen vorgegebenen Weg und mit einer vorgegebenen Mindestkraft zusammengepresst. Anschließend werden, um diesen Zustand beizubehalten, Zuganker an die beiden Spannplatten angeschweißt, so dass das Zellpaket dauerhaft zusammengespannt bleibt.
Bisher ist man davon ausgegangen, dass das Verspannen des Zellpakets erforderlich ist, um Alterungsprozessen (insbesondere dem sogenannten Litiumplating) in den einzelnen Energiespeicherzellen entgegenzuwirken.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein in alternativer Weise aufgebautes Energiespeichermodul anzugeben, das einfach und möglichst skalierbar montierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausganspunkt der Erfindung ist die Erkenntnis, dass entgegen der bisherigen Fachmeinung ein Verspannen des Zellpakets eines Energiespeichermoduis nicht zwingend erforderlich ist, d. h. dass durchaus zugelassen werden kann, dass sich die Gehäuse der einzelnen Energiespeicherzellen eines (Hochvolt- )Energiespeichermoduls während des Betriebs ausbeulen.
Ein (Hochvolt-)Energiespeichermodul gemäß der Erfindung weist mehrere quaderartige Energiespeicherzellen auf, die in einer Längsrichtung des Energiespeichermoduls in einer Reihe hintereinander geschachtelt angeordnet und elektrisch miteinander verschaltet sind. Einzelne oder alle Energiespeicherzellen des Energiespeichermoduls können beispielsweise in Reihe und/oder teilweise parallel verschaltet sein. Jede der Energiespeicherzellen weist jeweils zwei gleich große voneinander beabstandete Außenwände auf. Diese beiden Außenwände bilden die größten Außenflächen einer Energiespeicherzelle. Diese Außenwände sind senkrecht zur Längsrichtung des Energiespeichermoduls. Eine Energiespeicherzelle weist ferner vier schmale, die Außenwände miteinander verbindende Verbindungswände auf. Ein erstes Paar dieser Verbindungswände bildet eine Unter- bzw. Oberseite der Energiespeicherzelle(n). Ein zweites Paar dieser Verbindungswände bildet linke bzw. rechte Stirnseite der Energiespeicherzelle(n).
Ein Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass jeweils zwischen zwei aufeinander folgenden Energiespeicherzellen eines Energiespeichermoduls jeweils ein rahmenartiges Zwischenelement angeordnet ist, wodurch zwei einander zugewandte Außenwände zweier aufeinander folgender Energiespeicherzellen voneinander beabstandet sind. Das Zwischenelement fungiert also gewissermaßen als „Abstandshalter" zwischen zwei aufeinanderfolgenden Energiespeicherzellen.
Das Zwischenelement kann rechteckartig oder im Wesentlichen rechteckartig ausgebildet sein und entspricht hinsichtlich seiner Größe im Wesentlichen der Größe der beiden größten Flächen der einzelnen Energiespeicherzellen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das rahmenartige Zwischenelement eine zentrale Öffnung auf, die ebenfalls z. B. rechteckförmig gestaltet sein kann. Die zentrale Öffnung bildet zwischen den beiden sich an das Zwischenelement anschließenden Energiespeicherzellen einen spaltartigen Zwischenraum, in den sich die einander zugewandten Außenwände zweier aufeinander folgender Energiespeicherzellen, d. h. der sich unmittelbar an das Zwischenelement anschließenden Energiespeicherzellen, hinein ausbeulen können.
Im Unterschied zu Energiespeichermodulen, wie sie von herkömmlichen Hochvoltspeichern von Hybrid- oder Elektrofahrzeugen bekannt sind, wird also be- wusst ein Ausbeulen der Gehäusewandungen der einzelnen Energiespeicherzellen eines Energiespeichermoduls zugelassen. Bei dem durch die zentrale Öffnung des Zwischenelements gebildeten spaltartige Zwischenraum kann es sich um einen Luftspalt handeln.
Alternativ dazu kann der spaltartige Zwischenraum ganz oder teilweise mit einem thermisch leitfähigen Material ausgefüllt sein, welches die einander zugewandten Außenwände der beiden sich an das jeweilige Zwischenelement anschließenden Energiespeicherzellen berührt und somit einen Temperaturausgleich zwischen einzelnen Energiespeicherzellen, d. h. einen Wärmefluss von dem Gehäuse einer Energiespeicherzelle zum Gehäuse der benachbarten Energiespeicherzelle eines Energiespeichermoduls begünstigt.
Alternativ oder ergänzend dazu kann der spaltartige Zwischenraum auch ganz oder teilweise mit einem elektrisch isolierenden Material ausgefüllt sein, welches die einander zugewandten Außenwände der beiden sich an das jeweilige Zwischenelement anschließenden Energiespeicherzellen berührt.
Vorzugsweise wird ein Material verwendet, das sowohl elektrisch isolierend als auch thermisch gut leitend ist, d. h. einen hohen Wärmeleitkoeffizienten aufweist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weisen die einzelnen Zwischenelemente jeweils mindestens ein Paar Klemmflächen auf, die vorzugsweise biegeelastisch ausgebildet sind und die in Längsrichtung des Energiespeichermoduls von dem rahmenartigen Zwischenelement abstehen. Zwei voneinander beabstandete, einander abgewandte Verbindungswände einer Energiespeicherzelle (z. B. die oben erwähnte linke bzw. rechte Stirnwand) können zwischen einem solchen Paar Klemmflächen des Zwischenelements eingeklemmt sein. Dadurch wird sichergestellt, dass die einzelnen Energiespeicherzellen in vorgegebener Weise in Bezug auf die einzelnen Zwischenelemente positioniert sind. Vorzugsweise weist jedes der Zwischenelemente mindestens zwei Paare (biegeelastischer) Klemmflächen auf. Beispielsweise kann vorge- sehen sein, dass ein erstes Paar Klemmflächen seitlich an den beiden Stirnflächen der Energiespeicherzelle anliegt und zweites Paar Klemmflächen an einer Unterseite bzw. an einer Oberseite einer Energiespeicherzelle anliegt. Dadurch ist sichergestellt, dass die einzelnen Energiespeicherzellen nicht nur in Querrichtung, sondern auch in Vertikalrichtung eindeutig in Bezug auf die einzelnen Zwischenelemente positioniert sind.
Vorzugsweise sind die Zwischenelemente eines Energiespeichermoduls ausnahmslos identisch ausgebildet. Dabei kann vorgesehen sein, dass ein Zwischenelement mit den beiden in Längsrichtung benachbarten nächsten Zwischenelementen verbunden ist. Die Zwischenelemente bilden also eine Art„Gerüst" in das bzw. zwischen die die einzelnen Energiespeicherzellen eingefügt sind.
Vorzugsweise sind die Verbindungselemente der Zwischenelemente paarweise als Clip- oder Rastelemente ausgebildet, was ein einfaches Zusammenclipsen mehrerer hintereinander geschachtelter Zwischenelemente ermöglicht.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass jedes der Zwischenelemente jeweils mindestens ein zungenartiges Rastelement und jeweils mindestens ein Aufnahmeelement aufweist, welches dazu vorgesehen ist, ein zungenartiges Rastelement eines anderen Zwischenelements aufzunehmen, wobei das zungenartige Rastelement des anderen Zwischenelements in das Aufnahmeelement formschlüssig eingerastet werden kann bzw. eingerastet ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Energiespeichermodul femer eine vordere und eine hintere Endplatte auf. Hinsichtlich ihrer Anordnung entsprechen die Endplatten den von herkömmlichen Energiespeichermodulen bekannten „endseitigen" Spannplatten. Die Endplatten des erfindungsgemäßen Energiespeichermoduls weisen jeweils Verbindungselemente (z. B. zungenartige Rastelemente und/oder Aufnahmeelemente) auf. Verbindungselemente einer vorderen Endplatte des Energiespeichermoduls sind mit einem„ersten Zwischenelement des„Zellpakets" verbunden und Verbindungselemente einer hinteren Endplatte des Energiespeichermoduls sind mit einem „letzten Zwischenelement des Zellpakets" verbunden.
Wie bereits angedeutet, sind die einzelnen Energiespeicherzellen des erfindungsgemäßen Energiespeichermoduls im Wesentlichen vorspannungsfrei in einer Reihe hintereinander angeordnet. Im Unterschied zu herkömmlichen Energiespeichermodulen sind die einzelnen Energiespeicherzellen also gerade nicht bzw. nicht wesentlich mechanisch gegeneinander verspannt.
Die einzelnen Zwischenelemente und/oder die beiden Endplatten des erfindungsgemäßen Energiespeichermoduls können z. B. aus Kunststoff hergestellt sein. Sowohl die Zwischenelemente als auch die beiden Endplatten können Spritzgussteile sein.
Gegenstand der Erfindung ist nicht nur ein Energiespeichermodul an sich, sondern auch ein Hochvoltspeicher für Fahrzeuge sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Hochvoltspeicher, der durch mehrere elektrisch miteinander verschaltete Energiespeichermodule, wie sie oben beschrieben worden sind, gebildet ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weisen die beiden Endplatten des erfindungsgemäßen Energiespeichermoduls jeweils mindestens einen Befestigungsflansch auf, über den die Endplatten und somit das gesamte Speichermodul an einem anderen Bauteil, z. B. an einem Gehäuse des Energiespeichermoduls oder an einem Gehäuse eines Hochvoltspeichers, in dem mehrere Energiespeichermodule untergebracht sind, befestigt ist (z.B. über eine Schraubverbindung).
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein Zwischenelement eines Energiespeichermoduls gemäß der Erfindung;
Figur 2 ein auf eine Energiespeicherzelle aufgeklemmtes
Zwischenelement;
Figur 3 ein„Gerüst" mehrerer zusammengeclipster Zwischenelemente;
Figur 4 ein Zellpaket mit Zwischenelementen;
Figur 5 eine Endplatte eines Zellpakets; und
Figur 6 ein Energiespeichermodul gemäß der Erfindung.
Figur 1 zeigt ein Zwischenelement 1 , das im Wesentlichen die Form eines rechteckförmig ausgebildeten Rahmens aufweist. Das Zwischenelement 1 bzw. der rechteckförmige Rahmen weist eine zentrale rechteckförmige (Durchgangs- )öffnung 2 auf. Das Zwischenelement 1 kann z. B. aus Kunststoff in Form eines Spritzgussteils hergestellt sein. Es fungiert als„ Abstandshalter" zwischen zwei aufeinander folgenden Energiespeicherzeilen eines Energiespeichermoduls (vgl. Fig. 6). Die Wandstärke D des Zwischenelements kann z. B. im Bereich von 1 bis 10 mm liegen, vorzugsweise im Bereich zwischen 2 und 8 mm.
Das Zwischenelement weist einen oberen Rahmenabschnitt 1a, einen unteren Rahmenabschnitt 1 b, einen linken Rahmenabschnitt 1c und einen rechten Rahmenabschnitt 1d auf.
Von den beiden Rahmenabschnitten 1c, 1d stehen in Längsrichtung 3 des Energiespeichermoduls (vgl. Figur 6) jeweils biegeelastische Klemmflächen 4a, 4b, 4c, 4d ab, zwischen die eine Energiespeicherzelle 5 (vgl. Figur 2) einklemmbar ist. Die Klemmflächen 4a, 4d bzw. 4b, 4c sind paarweise angeordnet, wobei Seitenflächen 5a, 5b einer Energiespeicherzelle 5 zwischen die Klemmflächen 4a 4d einklemmbar ist (vgl. Figur 2).
Das Zwischenelemente 1 weist ferner Verbindungselemente auf, die als Clipoder Rastelemente ausgebildet sind, über die mehrere Zwischenelemente zu einem Gerüst von Zwischenelementen, wie es in Figur 3 dargestellt ist, zusam- mengeclipst werden können.
Die Verbindungselemente stehen in Längsrichtung 3 des Energiespeichermoduls von der Hauptebene des Zwischeneiements 1 ab, d. h. im Wesentlichen senkrecht von der durch die Rahmenabschnitte 1a - 1d gebildeten Rahmenebene des Zwischenelements 1.
Einzelne der Zwischenelemente sind als zungenartige Rastelemente 6a, 6, 6c ausgebildet. Andere der Verbindungselemente sind als U- bzw. bügeiförmige Aufnahmeelemente 7a - 7d ausgebildet. Die zungenartigen Rastelemente 6a - 6d wirken mit den komplementär angeordneten Aufnahmeelementen 7a - 7d eines anderen Zwischenelements 1 zusammen. Am besten erkennt man dies an dem in Figur 3 gezeigten zusammengesteckten Gerüst von Zwischenelementen.
Aufgrund der komplementären Anordnung der zungenartigen Rastelelemente 6a 6d und der Aufnahmeelemente 7a - 7d kann jeweils ein zungenartiges Rastelemente eines Zwischenelements in ein zugeordnetes Aufnahmeelement eines benachbarten Zwischenelements eingeclipst bzw. eingerastet werden. Auf diese Weise kann sehr einfach ein modularer Aufbau hergestellt werden.
Figur 2 zeigt eine Energiespeicherzelle 5, die zwischen die Klemmflächen 4a - 4d des in Figur 1 gezeigten Zwischenelements 1 eingeklemmt ist.
Figur 3 zeigt das bereits mehrfach erwähnte Gerüst zusammengeclipster Zwischenelemente. Figur 4 zeigt ein aus mehreren Energiespeicherzellen und dazwischen angeordneten Zwischenelementen bestehendes Zellpaket 8.
Figur 5 zeigt eine Endplatte 9 für ein Zellpaket, wie es in Figur 4 dargestellt ist. Die Endplatte 9 weist analog zu den Zwischenelementen 1 Klemmflächen 4e, 4f auf, zwischen die eine vorderste bzw. eine hinterste Energiespeicherzelle des Zellpakets 8 (vgl. Figur 4) einklemmbar ist. Ferner stehen in Längsrichtung 3 des Energiespeichermoduls von dem Zellpaket Rastelemente ab, von denen hier lediglich das Rastelement 6a zu sehen ist, sowie Aufnahmeelemente 7a, 7b, in die Rastelemente eines nächsten Zwischenelements einclipbar sind.
Die Endplatte 9 weist ferner einen Befestigungsflansch 10 auf, über den die Endplatte 9 und somit das gesamte in Figur 6 gezeigte Energiespeichermodul 1 1 an einem anderen Bauteil, z. B. an einem hier nicht näher dargestellten Gehäuse des Energiespeichermoduls 11 oder an einem Gehäuse eines Hochvoltspeichers, welches mehrere solcher Energiespeicher 11 enthält, festgeschraubt werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Energiespeichermodul (1 1) mit mehreren quaderartigen Energiespeicherzellen (5), die in einer Längsrichtung (3) des Energiespeichermoduls (11) in einer Reihe hintereinander angeordnet und elektrisch miteinander verschaltet sind, wobei jede der Energiespeicherzellen (5) jeweils zwei gleich große voneinander beabstandete Außenwände und vier schmale, die Außenwände miteinander verbindende Verbindungswände aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
jeweils zwei zwischen zwei aufeinander folgenden Energiespeicherzellen (5) des Energiespeichermoduls (11) ein rahmenartiges Zwischenelement (1) angeordnet ist, wodurch zwei einander zugewandte Außenwände zweier aufeinander folgender Energiespeicherzellen (5) des Energiespeichermoduls (11) voneinander beabstandet sind.
2. Energiespeichermodul (11) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das rahmenartige Zwischenelement (1) eine zentrale Öffnung (2) aufweist, welche zwischen den sich hieran anschließenden Energiespeicher- zellen (5) einen spaltartigen Zwischenraum bildet, in den sich die einander zugewandten Außenwände zweier aufeinander folgender Energiespeicherzellen (5) hinein ausbeulen können.
3. Energiespeichermodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der spaltartige Zwischenraum ein Luftspalt ist.
4. Energiespeichermodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der spaltartige Zwischenraum ganz oder teilweise mit einem thermisch leitfähigen Material ausgefüllt ist, welches die einander zugewandten Außenwände der beiden sich an das jeweilige Zwischenelement (1) anschließenden Energiespeicherzellen (5) berührt.
5. Energiespeichermodul nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der spaltartige Zwischenraum ganz oder teilweise mit einem elektrisch isolierenden Material ausgefüllt ist, welches die einander zugewandten Außenwände der beiden sich an das jeweilige Zwischenelement (1) anschließenden Energiespeicherzellen (5) berührt.
6. Energiespeichermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (1) im Wesentlichen rechteckartig ausgebildet ist.
7. Energiespeichermodul nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Öffnung (2) im Wesentlichen rechteckartig ausgebildet ist.
8. Energiespeichermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (1) ein Paar Klemmflächen (4a, 4d; 4b, 4c) aufweist, die in Längsrichtung (3) des Energiespeichermoduls (11) von dem rahmenartigen Zwischenelement (1) abstehen, wobei zwei voneinander beabstandete, einander gegenüberliegende Verbindungswände (5a, 5b) einer Energiespeicherzelle (5) zwischen den Klemmflächen (4a, 4d; 4b, 4c) eingeklemmt sind.
9. Energiespeichermodul (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne oder alle Zwischenelemente (1) des Energiespeichermoduls (11) identisch ausgebildet sind, wobei ein Zwischenelement (1) mit den beiden in Längsrichtung (3) benachbarten nächsten Zwischenelementen (1) über Verbindungselemente (6, 7) verbunden ist.
10. Energiespeichermodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (6, 7) als Clip- oder Rastelemente ausgebildet sind.
11. Energiespeichermodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Zwischenelemente (1) jeweils mindestens ein zungenartiges Rastelement (6a - 6d) und jeweils mindestens ein Aufnahmeelement (7a - 7d), das zum Einrasten eines zungenartigen Rastelements (6a -6d) eines anderen Zwischenelements vorgesehen ist, aufweist.
12. Energiespeichermodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeichermodul (11) eine vordere und eine hintere Endplatte (9) aufweist, wobei die Endplatten (9) jeweils Verbindungselemente (6a, 7a, 7b) aufweisen, wobei Verbindungselemente (6a, 7a, 7b) der vorderen Endplatte (9) mit einem ersten der Zwischenelemente und Verbindungselemente der hinteren Endplatte mit einem letzten der Zwischenelemente des Energiespeichermoduls (11) verrastet sind.
13. Energiespeichermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeicherzellen (5) des Energiespeichermoduls (11) im Wesentlichen unverspannt in einer Reihe hintereinander angeordnet sind.
14. Energiespeichermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenelemente (1) und/oder die Endplatten (9) aus Kunststoff sind.
15. Fahrzeug mit einem Hochvoltspeicher, der durch mehrere elektrisch miteinander verschaltete Energiespeichermodule (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 gebildet ist.
16. Energiespeichermodul nach einem der Ansprüche 12 bis 14 oder Fahrzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Endplatten (9) jeweils einen Befestigungsflansch (10) zur Befestigung der Endplatten (9) und somit zur Befestigung des Energiespeichermoduls (11) an einem anderen Bauteil, insbesondere an einem Gehäuse des Energiespeichermoduls (11) oder an einem Gehäuse des Hochvoltspeichers, aufweisen.
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