WO2019076979A1 - Speichereinrichtung zum speichern von elektrischer energie, insbesondere für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Speichereinrichtung zum speichern von elektrischer energie, insbesondere für ein kraftfahrzeug Download PDF

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WO2019076979A1
WO2019076979A1 PCT/EP2018/078393 EP2018078393W WO2019076979A1 WO 2019076979 A1 WO2019076979 A1 WO 2019076979A1 EP 2018078393 W EP2018078393 W EP 2018078393W WO 2019076979 A1 WO2019076979 A1 WO 2019076979A1
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heat
memory
cell
conducting element
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PCT/EP2018/078393
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Florian Schöwel
Jürgen Hildinger
Frank Eckstein
Azad Darbandi
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • Storage device for storing electrical energy, in particular for a
  • the invention relates to a storage device for storing electrical energy, in particular for a motor vehicle, according to the respective preamble of
  • a storage device for storing electrical energy is already known, for example, from DE 10 2013 204 534 A1.
  • the memory device comprises at least two memory cells, which are electrically connected to one another, for example.
  • the respective memory cell has a respective cell housing, a respective receiving space delimited by the respective cell housing and at least one respective storage means accommodated in the respective receiving space for storing electrical energy.
  • the storage means comprises, for example, an electrolyte, in particular a liquid electrolyte.
  • a safety device is provided which can be activated
  • an undesired, critical state of the memory device can be avoided or counteracted such a critical state, so that, for example, unwanted effects resulting from the critical state can be avoided or kept to a minimum.
  • WO 201 1/095630 A1 discloses a high-current battery system in which a high battery current flows, in particular for vehicle drives.
  • a battery system monitoring electronics and a plurality of battery modules are provided, each including at least one rechargeable battery cell and are electrically connected in series by means of an operating power line, that during operation, an operating current flows through the battery power line.
  • Object of the present invention is to provide a memory device of the type mentioned, so that a particularly safe operation can be realized.
  • This object is achieved by a memory device with the features of claim 1, by a memory device having the features of
  • Patent claim 9 and by a memory device having the features of
  • Patent claim 10 solved.
  • Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • a first aspect of the invention relates to a storage device for storing electrical energy or electric current, in particular for a
  • Motor vehicle such as a motor vehicle, in particular a
  • the memory device has at least two memory cells, each of which has a cell housing, one bounded by the cell housing
  • the storage means comprises, for example, one, in particular liquid, electrolyte and / or at least one electrode and / or an electrode winding, that is to say at least one winding.
  • the respective memory cell furthermore has an activatable safety device, by means of which, for example, by activating the safety device, an undesired, critical state of the respective memory cell resulting from a thermal event can be avoided or counteracted such a critical state or the thermal event.
  • the storage device comprises at least one thermally conductive, acting as a heat transfer element heat conducting element by means of which heat targeted by a first of the memory cells on the security device of the respective second memory cell is transferable.
  • the heat-conducting element is preferably designed as a component formed separately from the memory cells, which component is in thermal contact with the respective memory cells.
  • the heat-conducting element for example, has a better or higher thermal conductivity than the respective memory cell, in particular as the respective cell housing, so that heat is transferred from the first memory cell to the safety device of the second memory cell by means of the heat-conducting element in a particularly effective and efficient manner can.
  • this targeted heat transfer which can be represented by means of the heat-conducting element, from one of the storage cells to the safety device of the respective other storage cell, a thermal wave can be transferred from one storage cell to the safety device of the respective other storage cell, for example in the case of a thermal event be transferred, in particular an adjustment of a transmission time of the thermal wave can be realized.
  • the transmission time is to be understood as meaning a time or time interval during which heat or the thermal wave is transmitted from the one memory cell to the safety device of the respective other memory cell.
  • the transmission time is a time that is required to transmit a certain or specifiable amount of heat from one memory cell to the other memory cell.
  • Heat-conducting realized, targeted transfer of heat or the thermal wave it is possible to activate the safety device of each other or second cell, in particular thermally, and to activate security measures targeted or demand, especially in the case of a thermal event, thereby for example such counteract thermal event or to avoid resulting from the thermal event effects or at least to keep in a very small frame.
  • a, in particular excessive, heating at least one of
  • Memory module for example, includes the memory cells.
  • the memory cells are, for example, electrically connected to one another and, in particular, connected in series or in series or in parallel with one another. Such a thermal event occurs, for example, in the case of an accident
  • the one memory cell is heated as the time progresses, so that, for example, a thermal propagation takes place, in the scope of which not only the one memory cell at which the thermal event has started, but also the respective other memory cell is heated.
  • the thermal event transfers from one memory cell to the other memory cell, so that a thermal event also occurs in the other memory cell.
  • Such thermal propagation is usually unavoidable, but can be achieved by the use of the heat-conducting element and by the use of the
  • Module housing of the memory module can be avoided.
  • the memory cells are accommodated in said module housing.
  • the aforementioned memory module is for example the named memory device or comprises the memory device.
  • the memory module is, for example, a battery module, so that, for example, the respective memory cell is designed as a battery cell.
  • the memory module is for example one or part of a high-voltage battery, which has an electrical voltage, in particular an electrical operating voltage, of more than 50 volts, in particular of several 100 volts.
  • the above-described thermal propagation can be counteracted.
  • Safety device by heat or by a respective temperature of the respective safety device can be activated and thus can be converted from a deactivated state to an activated state of the safety device.
  • the respective safety device becomes characterized, for example or activated when a respective temperature of the respective safety device
  • Safety device of the memory cell in which the thermal event has not started, are specifically heated, so for example by this
  • Security device of the memory cell can be activated, in which the thermal event has not actually started.
  • Memory cell are selectively transferred to the security device of the other memory cell, which is, for example, immediately adjacent to the one memory cell, wherein the thermal event has started in the one memory cell, but not in the other memory cell.
  • the security device of the other memory cell which is, for example, immediately adjacent to the one memory cell, wherein the thermal event has started in the one memory cell, but not in the other memory cell.
  • Security device of the other immediately adjacent to the one memory cell memory cell as early as possible to activate. If, for example, at least one third memory cell is provided, to which the previous and subsequent embodiments can be transmitted to the first memory cell and the second memory cell, and vice versa, then, for example, at least one further heat-conducting element is provided, by means of which heat is selectively directed from the first and / or the second memory cell second memory cell can be transferred to the security device of the third memory cell
  • the respective safety device is used as a so-called propagation de-escalating safety device (PDSD - Propagation de-escalating safety device) in order to counteract the thermal propagation
  • PDSD propagation de-escalating safety device
  • the heat-conducting element or the heat-conducting elements can adjust the previously described transmission time of the heat or the thermal wave, that is to influence specifically or adjust, which can be targeted and effectively counteracted by means of the safety devices of the thermal propagation.
  • the respective safety device has, for example, a first safety device, which is designed as a separating device, by means of which at least the respective memory cell can be separated from a circuit of the memory device, in particular galvanically separated. By this separation of the memory cell from the circuit, an electrical connection between the circuit and the respective memory cell is interrupted, so that the respective memory cell is no longer electrically connected to the circuit.
  • a first safety device which is designed as a separating device, by means of which at least the respective memory cell can be separated from a circuit of the memory device, in particular galvanically separated.
  • the respective safety device comprises, for example, a second safety device, which is designed as a short-circuit device, by means of which a short circuit of at least the respective memory cell can be effected or adjusted.
  • the short circuit which can be effected by means of the short-circuit device, is preferably an external short circuit, which is also referred to as external memory cell short circuit.
  • the external short circuit is or can not be effected by means of the short-circuit device, for example, within the memory cell or the cell housing, but outside the respective memory cell or the respective cell housing
  • the respective safety device comprises, for example, a third safety device, which is designed as a degassing device.
  • the degassing device is also referred to as a degassing unit.
  • the respective receiving space can be degassed. This is to be understood in particular that by means of the degassing a fluid, in particular a gas, from the respective receiving space and thus from the respective cell housing and thereby in particular to the environment of the respective cell housing can be dissipated, thereby for example an excessive, in the
  • the aforementioned fluid is formed, for example, in a thermal event from the aforementioned electrolyte.
  • the short-circuit device By activating the short-circuit device, it is to be understood, for example, that the short circuit is not effected by the short-circuit device in its deactivated state. By activating the short-circuit device, the short circuit is effected or set by means of the short-circuit device.
  • Activation of the separating device is to be understood in particular that in the deactivated state of the separator, the respective memory cell is not disconnected from the circuit or connected to the circuit. By activating the separator, the respective memory cell is separated from the circuit by means of the separator. Further, for example, by activating the
  • Degassing device for example, at least one in particular as
  • Safety device has the three mentioned safety devices, the
  • Safety devices are designed to be during a critical
  • the safety devices are activated in succession, in particular by or as a result of the change in the state of the memory cell.
  • the critical state course is to be understood in particular that during the critical state progression at least one parameter characterizing the memory cell, in particular its operation or state is outside a normal range characterizing a normal operation of the memory cell, whereby the parameter, for example during the critical state progression, is always farther from the
  • the parameter is, for example, the aforementioned internal pressure, which, for example, in the context of or during the critical state progression, continues to increase and thus continues to move further and further away from its normal range.
  • the parameter may be, for example, the aforementioned one
  • the critical state progression is activated or effected, for example, by a previously described thermal event, the state progression being promoted in particular by the thermal event.
  • the thermal event always moves the parameter further away from the normal range.
  • the respective thermal event always moves the parameter further away from the normal range.
  • Memory cell is transferred by the thermal event of the aforementioned normal range in the critical state profile, so that the memory cell comes by the thermal event in a critical state.
  • the thermal event leads in particular to a heating or heating of the memory cell.
  • the aforementioned fluid which by means of the degassing from the
  • Recording space can be removed results, for example, from such a thermal event and arises for example from the aforementioned,
  • liquid in particular liquid, electrolytes, especially when it is excessively heated.
  • the ratio of the safety device of the first memory cell immediately adjacent and following the first memory cell second memory cell is immediately adjacent and thus immediately follows the second memory cell, and wherein, for example, the second memory cell between the third memory cell and the first memory cell is arranged.
  • the safety device of the third memory cell immediately adjacent and following the first memory cell second memory cell is immediately adjacent and thus immediately follows the second memory cell, and wherein, for example, the second memory cell between the third memory cell and the first memory cell is arranged.
  • the safety device of the second memory cell can be activated particularly early, for example, the thermal propagation during a sufficiently long period of time by means of
  • Security device of the second memory cell are counteracted, while the security device of the third memory cell is not yet activated. Enough
  • the thermal propagation it is possible, for example, for the thermal propagation to be sequential in time by means of the safety device of the second memory cell and then by means of the safety device of the third Counteract memory cell, so that the total thermal propagation over a particularly long period of time can be counteracted. As a result, a particularly safe operation can be realized.
  • Heat conducting arranged on a respective, the respective receiving space on the outside facing away from the respective cell housing and thermally conductively connected to the respective outer side.
  • This embodiment is based on the idea not to arrange the heat-conducting element in the respective memory cell or in the respective cell housing, but outside the respective cell housing, so that a particularly advantageous heat transfer between the cell housings can be realized.
  • the heat-conducting element is thermally conductively connected to the respective safety device, so that thereby the heat or the thermal wave can be transmitted to the respective safety device in a particularly advantageous manner.
  • the heat conducting element is electrically non-conductive.
  • the heat-conducting element is preferably designed as a nonconductor in order to avoid an undesirable current flow.
  • the heat-conducting element is preferably designed in strip form.
  • a further embodiment is characterized in that the heat-conducting element is arranged between respective mutually facing end faces of the cell housing.
  • the safety device of the second memory cell can be selectively heated while, at the same time, excessive or undesired heating of other partial regions of the second memory cell, in particular of its interior, can be avoided. As a result, it can be avoided, for example, that excessive heating of the electrolyte of the second memory cell does not occur when the safety device of the second memory cell is deliberately heated.
  • the use of the insulation element avoids undesired early excessive heating of the respective memory cell at which the thermal event does not begin or has begun.
  • heat-conducting element and insulation element makes it possible, in particular, to protect critical regions of the second memory cell from excessive heating and to intentionally heat desired regions, in particular in the form of the safety device of the second memory cell.
  • the insulating element is arranged between the mutually facing end faces in order to avoid the transmission of an excessive amount of heat between the memory cells, in particular between the cell housings.
  • the respective end faces have respective first partial regions, between which the heat-conducting element is arranged, and respective second partial regions adjoining the respective first partial regions, between which the insulating element is arranged, wherein the respective second partial region is more than twice as large, in particular more as three times as large as the respective first subarea.
  • the respective first partial area has a respective first area
  • the respective second area Subarea has a respective second area. This is the second one
  • a second aspect of the invention relates to a storage device for storing electrical energy, in particular for a motor vehicle, with at least two
  • Memory cells each having a cell housing, a limited by the cell housing receiving space and at least one received in the receiving space storage means for storing electrical energy.
  • At least one insulation element is arranged between the memory cells, by means of which the memory cells are thermally insulated from each other at least in respective partial areas.
  • Heat transfer and thus a mutual heating of the memory cells can be selectively set or influenced so that, for example, an undesirably early excessive heating of the memory cell, in which the thermal event has not begun to avoid.
  • an undesirably early activation of the safety device of the memory cell, in which the thermal event has not started can be avoided, so that the thermal event or the thermal propagation can be counteracted efficiently and effectively and over a particularly long period of time.
  • a particularly safe operation can be realized.
  • a third aspect of the invention relates to a storage device for storing electrical energy, comprising at least two memory cells, each one
  • Cell housing a limited by the cell housing receiving space and at least one received in the receiving space storage means for storing electrical energy.
  • At least one gas channel is provided, by means of which a in a first of the Gas resulting from receiving spaces from the first receiving space in the second receiving space can be introduced.
  • Embodiments of the third aspect of the invention to see and vice versa.
  • the gas passage of the third aspect of the invention functions, for example, as the
  • the heat-conducting element is, for example, a solid heat-conducting element or a solid body, which thus does not have a gas-permeable channel.
  • the gas channel is used as a heat conducting element, wherein the gas channel of the gas
  • Adjustment of the described transmission time and thus a propagation interval can be realized so that, for example, the respective safety devices can be activated as needed at advantageous times or in advantageous states of the memory cells.
  • the respective safety devices can be activated as needed at advantageous times or in advantageous states of the memory cells.
  • Safety device of the third memory cell to be activated as late as necessary.
  • Fig. 1 is a schematic perspective view of an inventive
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the memory device according to a second embodiment
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of the memory device according to a third embodiment
  • FIG. 4 is a schematic exploded view of the memory device according to a fourth embodiment
  • FIG. 5 is a schematic exploded view of the memory device according to a fifth embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of the memory device according to a sixth embodiment.
  • the storage device 1 shows a schematic perspective view of a first embodiment of a storage device 1 for storing electrical energy or electric current.
  • the storage device 1 is for example part of a motor vehicle, in particular of a motor vehicle and preferably one
  • Passenger car which or which, for example, the
  • Storage device 1 and at least one electric machine comprises.
  • the electric machine for example, at least one wheel of the motor vehicle or the motor vehicle as a whole can be driven electrically.
  • the electric machine is operated in a motor operation and thus as an electric motor.
  • the electrical machine is supplied with the electrical energy stored in the storage device 1.
  • the memory device 1 is for example as a battery, in particular as
  • High-voltage battery formed. In other words, that is
  • Memory device 1 preferably designed as a high-voltage component, so that the memory device 1 is an electrical voltage, in particular an electrical
  • Operating voltage or provides, for example, which is more than 50 volts, in particular more than 60 volts, and preferably more than 100 volts. This allows particularly large electrical power to drive the
  • the memory device 1 comprises a plurality of memory cells 2, 3 and 4, wherein
  • the memory cell 2 is a first memory cell of the memory device 1 or is also referred to as a first memory cell.
  • the memory cell 3 is, for example, a second memory cell or is also referred to as a second memory cell, while, for example, the memory cell 4 is a third memory cell or is also referred to as a third memory cell.
  • the memory device 1 comprises, for example, a memory housing, not shown in the figures and also designed as a module housing, in which the memory cells 2, 3 and 4 are arranged.
  • the storage housing on a receiving area in which the memory cells 2, 3 and 4 are arranged.
  • Memory cells 2, 3 and 4 a module, in particular a battery module.
  • the respective memory cell 2, 3 or 4 is designed for example as a battery cell.
  • the respective memory cell 2, 3 or 4 comprises a respective cell housing 5 and a respective receiving space delimited by the respective cell housing 5, which is not recognizable in the figures.
  • the respective memory cell 2, 3 or 4 also has at least one storage means for storing electrical energy, wherein the respective storage means is received in the respective receiving space and thus in the respective cell housing 5.
  • the respective storage means comprises at least one, for example
  • Electrode device having at least one electrode and / or at least one electrode winding.
  • the electrode winding is for example a winding.
  • the winding comprises, for example, a first electrode in the form of a cathode and a second electrode in the form of an anode, wherein the electrodes
  • the storage means comprises at least one separator arranged between the electrodes.
  • the electrode winding may in particular have a jelly-roll structure, that is, wound or rolled up in the manner of a sponge roll.
  • the storage means comprises, for example, a, in particular liquid, electrolyte, which is arranged in the respective receiving space. In this case, the electrode device is at least partially immersed in the electrolyte, in particular at least predominantly or completely.
  • the respective memory cell 2, 3 or 4 also has an at least partially, on a side facing away from the respective receiving space outside of the respective memory cell 2, 3 and 4 arranged first terminal 7, which is electrically connected, for example, with one of the electrodes and thereby forms an electrical negative pole of the respective memory cell 2, 3 and 4, respectively. Furthermore, the respective memory cell 2, 3 or 4 has an at least partially arranged on the outside of the receiving space 6 arranged second terminal 8, which is electrically connected for example with the respective other electrode and thereby an electrical positive pole of the respective memory cell 2, 3 and 4 respectively forms.
  • the memory cells 2, 3 and 4 are electrically connected to each other, for example, via their respective terminals 7 and 8, and thereby
  • the respective memory cell 2, 3 or 4 also has a respective one
  • Safety device 13 which comprises at least one safety device 14.
  • the respective one In the embodiment illustrated in Fig. 1, the respective one
  • Safety device 14 designed as a degassing device, by means of which a fluid, in particular a gas, from the respective receiving space, in particular to a respective environment 19 of the respective cell housing 5, can be removed.
  • the respective safety device 14 comprises at least one respective outflow opening, which is fluidically blocked, for example, in a deactivated state of the respective safety device 13 or the respective safety device 14.
  • the respective safety device 14 is activated, for example, by the increasing temperature of the respective memory cell 2, 3 or 4 and / or by a prevailing in the respective receiving space, increasing pressure and thereby transferred from the respective deactivated state in the respective activated state.
  • the pressure increases, for example due to the rising temperature and results from the fact that due to the thermal event, the aforementioned fluid or gas is formed in the receiving space.
  • the gas is produced in particular from the electrolyte.
  • the respective outflow opening is fluidly blocked, for example by a closure element, wherein the closure element, for example, a wall of the respective
  • the closure element breaks and / or tears, for example. In other words, the closure element releases the respective outflow opening, so that the gas from the receiving space can flow in particular to the environment 19. Thereby, the generation of an excessive internal pressure prevailing in the receiving space can be avoided.
  • a thermally conductive, acting as a heat transfer element heat-conducting element 9 is provided by means of which heat targeted by at least one of the memory cells 2, 3 and 4 on at least one of the safety devices 13 of the other, remaining
  • Memory cells 2, 3 and 4 is transferable.
  • Fig. 1 shows a first embodiment in which exactly one heat-conducting element 9 is provided.
  • the heat-conducting element 9 is formed for example of a special polymer.
  • the heat-conducting element 9 is preferably electrically non-conductive and thus formed as a nonconductor.
  • the memory cell 2 in particular the memory means accommodated in the memory cell 2, is strongly heated in the course of the thermal event.
  • a thermal event can result, for example, from an accident of the motor vehicle and thus, for example, from an accidental application of force to the storage device 1.
  • the memory cell 2 is thus that of the memory cells 2, 3 and 4, at which the thermal event begins, so that, for example, it does not first come to a thermal event in the memory cells 3 and 4.
  • the memory cell 2 continues to heat, so that a temperature of the memory cell 2 increases.
  • the heat-conducting element 9 heat and thus a thermal wave from the memory cell 2 to the
  • Security device 13 of the memory cell 3 and / or 4 selectively and as needed transferred, thereby also the respective safety device 13 of
  • Memory cell 3 and / or 4 is heated, although in the memory cells 3 and 4 no thermal event has begun or takes place.
  • the respective cell housing 5 has, for example, a housing part 10 which at least predominantly delimits the receiving space, which housing has an opening per se, via which the receiving space and thus the respective storage means are accessible. Further, the respective cell housing 5, for example, comprises a respective lid 1 1, by means of which said opening is closed.
  • the heat-conducting element 9 is thermally conductively connected to the respective lids 1 1, so that, for example, the thermal Shaft of the respective lid 1 1, also referred to as a cell lid, of a respective one of the storage cells 2, 3 and 4 to the respective other cell lids of the others
  • the heat-conducting element 9 is for example designed or arranged such that, for example, although at least one receiving space at least partially limiting element such as the lid 1 1 and thus the respective safety device 13 are specifically heated, but not the interior of the memory cell 2, 3, 4 or their In the receiving space recorded content such as the electrolyte.
  • the memory cells 2, 3 and 4 are arranged consecutively or successively along a direction illustrated by a double arrow 12 in FIG. 1, wherein the memory cell 3 is arranged between the memory cells 2 and 4 with respect to the named direction.
  • the memory cell 3 is a
  • Memory cells 2 and 4 immediately adjacent memory cell, while the memory cell 4 does not immediately follow the memory cell 2 or vice versa, since between the memory cells 2 and 4, the memory cell 3 is arranged.
  • the first embodiment is the
  • Heat-conducting element 9 directly on the respective cover 1 1. Further, it is conceivable that the heat-conducting element 9 is arranged directly below the respective cell cover 1 1. Der nickelleitelement 9 ist über Stammer 11 über die bathleitelement 9sky. In order to realize a particularly advantageous heat transfer, that is
  • Heat-conducting element 9 for example, integrally formed.
  • Safety device 14 thermally activated. Since now by means of the heat-conducting element 9 heat, for example, from the memory cell 2, in which the thermal event begins or takes place on the security devices 13 of
  • Memory cells 3 and 4 can be transmitted, for example, the
  • Safety devices 13 of the memory cells 3 and 4 are activated, although at or in the memory cells 3 and 4, no thermal event takes place.
  • the security device 13 of the memory cell 2 is activated by the thermal event taking place in the memory cell 2.
  • the respective safety devices 13 can be activated specifically and as needed, for example, the safety device 13 of the memory cell 3, which is immediately adjacent to the memory cell 2, can be activated as early as possible, but the safety device 13 of the memory cell 4 can be activated as late as necessary.
  • the thermal event or a thermal propagation can be counteracted efficiently and effectively.
  • the heat-conducting element 9 is connected to the
  • Safety devices 13 is thermally conductively connected, in particular the
  • Security device 13 directly contacted or touched.
  • FIG. 2 shows a second embodiment in which a plurality of heat-conducting elements 9 designed as thermally conductive strips are provided.
  • the respective heat-conducting element 9, for example, between the respective terminals 7 and 8 and the respective safety device 13 is arranged.
  • the respective heat-conducting element 9 for example, between the respective terminals 7 and 8 and the respective safety device 13 is arranged.
  • FIG. 3 shows a third
  • the insulation element 16 is formed, for example, as a surface element. Furthermore, the insulation element 16 is arranged between respective, directly or directly mutually facing end faces 15 of the memory cells 2 and 3 or 3 and 4, in particular the cell housing 5. In this case, the respective end face 15 is at least predominantly covered towards the respective other end face 15.
  • the insulating element 16 is formed, for example, as a thermally insulating film and / or of a plastic.
  • the respective end face 15 is completely up to a respective portion 17 to the other end face 15 out is covered by the insulating member 16, wherein the portion 17, for example, a respective edge region of the respective end face 15 is.
  • the partial region 17 is an upper edge region which, for example, has a width of at most 5 millimeters.
  • the portion 17 closes on a side facing away from the terminals 7 and 8 of the respective lid 1 1 downwards directly and is thus arranged directly below the respective cell lid.
  • a particularly advantageous transfer of the resulting from the thermal event thermal wave of one of the cell blocks to each other, immediately adjacent cell lid is particularly effective and timely.
  • the transmission of the thermal wave from the interior of the respective cell housing 5 of the respective memory cell 2, 3 or 4 to the cell housing 5 of each immediately adjacent cell is slowed down, since the isolation element 16 is provided.
  • a particularly efficient and effective heat transfer from safety device 13 to safety device 13 takes place, while, however, a
  • FIG. 5 Another possibility for fine adjustment of the propagation interval and thus, for example, a reaction time, is illustrated in FIG. 5. Under the
  • Reaction time is to be understood in particular as a time period after which the safety device 13 of those of the memory cells 2, 3 and 4 is activated in the manner described, which is immediately adjacent to that of the memory cells 2, 3 and 4 at which the thermal event begins.
  • the insulation element 16 in particular on a side facing away from the cover 11 and thus downwards, in particular directly, adjoins the heat-conducting element 9, which is arranged in the subregion 17 and the subregion 17 completely covered, for example.
  • the heat-conducting element 9 is arranged in the fifth embodiment between the immediately opposite end faces 15 and contacts in particular the The heat-conducting element 9 thus extends, for example, over the upper 5 millimeters directly below the respective cover 11, so that a particularly efficient and effective heat transfer from cell cover to cell cover and thus in particular from safety device 13 to safety device 13 can be realized.
  • FIG. 6 shows a sixth embodiment in which at least one gas channel 18 is provided, by means of which the receiving spaces are fluidically connected to one another or can be fluidically connected to one another.
  • the receiving spaces are fluidically connected to one another or can be fluidically connected to one another.
  • the fluid or gas is formed, for example, in the receiving space of the memory cell 2.
  • the gas can be discharged from the receiving space of the memory cell 2 and
  • Safety devices 13 are heated targeted and demand, although the thermal event does not take place in the memory cells 3 and 4, but in the memory cell 2. As a result, the safety devices 13 can be activated as needed so that the thermal event and thus thermal propagation, in particular in the storage housing, can be effectively and efficiently counteracted. As a result, a particularly safe operation can be realized.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung (1) zum Speichern von elektrischer Energie, mit wenigstens zwei Speicherzellen (2, 3), welche jeweils ein Zellengehäuse (5), einen durch das Zellengehäuse (5) begrenzten Aufnahmeraum und wenigstens ein in dem Aufnahmeraum aufgenommenes Speichermittel zum Speichern von elektrischer Energie aufweisen, wobei wenigstens ein thermisch leitendes Wärmeleitelement (9) vorgesehen ist, mittels welchem Wärme gezielt von einer ersten der Speicherzellen (2, 3) auf die zweite Speicherzelle (3, 2) übertragbar ist.

Description

Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie, insbesondere für ein
Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem jeweiligen Oberbegriff von
Patentanspruch 1 , 9 beziehungsweise 10.
Eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie ist beispielsweise bereits aus der DE 10 2013 204 534 A1 bekannt. Die Speichereinrichtung umfasst dabei wenigstens zwei Speicherzellen, welche beispielsweise elektrisch miteinander verbunden sind. Die jeweilige Speicherzelle weist ein jeweiliges Zellengehäuse, einen jeweiligen, durch das jeweilige Zellengehäuse begrenzten Aufnahmeraum und wenigstens ein jeweiliges, in dem jeweiligen Aufnahmeraum aufgenommenes Speichermittel zum Speichern von elektrischer Energie auf. Insbesondere umfasst das Speichermittel beispielsweise einen Elektrolyten, insbesondere einen flüssigen Elektrolyten. Dabei ist beispielsweise eine Sicherheitsvorrichtung vorgesehen, welche aktivierbar ist
beziehungsweise aktiviert wird. Durch Aktivieren der Sicherheitsvorrichtung kann beispielsweise ein unerwünschter, kritischer Zustand der Speichereinrichtung vermieden oder einem solchen kritischen Zustand entgegengewirkt werden, sodass beispielsweise unerwünschte, aus dem kritischen Zustand resultierende Effekte vermieden oder in einem geringen Rahmen gehalten werden können.
Des Weiteren offenbart die WO 201 1/095630 A1 ein Hochstrombatteriesystem, in welchem ein hoher Batteriestrom fließt, insbesondere für Fahrzeugantriebe. Dabei sind eine Batteriesystemüberwachungselektronik und eine Mehrzahl von Batteriemodulen vorgesehen, die jeweils mindestens eine wiederaufladbare Batteriezelle einschließen und derartig mittels einer Betriebsstromleitung elektrisch in Reihe geschaltet sind, dass im Betrieb ein Betriebsstrom durch die Batteriestromleitung fließt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Speichereinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, sodass ein besonders sicherer Betrieb realisierbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Speichereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , durch eine Speichereinrichtung mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 9 sowie durch eine Speichereinrichtung mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom, insbesondere für ein
Kraftfahrzeug wie beispielsweise einen Kraftwagen, insbesondere einen
Personenkraftwagen. Die Speichereinrichtung weist wenigstens zwei Speicherzellen auf, welche jeweils ein Zellengehäuse, einen durch das Zellengehäuse begrenzten
Aufnahmeraum und wenigstens ein in dem Aufnahmeraum aufgenommenes
Speichermittel zum Speichern von elektrischer Energie aufweist. Das Speichermittel umfasst beispielsweise einen, insbesondere flüssigen, Elektrolyten und/oder wenigstens eine Elektrode und/oder einen Elektrodenwickel, das heißt wenigstens eine Wicklung. Die jeweilige Speicherzelle weist ferner eine aktivierbare Sicherheitsvorrichtung auf, mittels welcher beispielsweise durch Aktivieren der Sicherheitsvorrichtung ein aus einem thermischen Ereignis resultierender, unerwünschter, kritischer Zustand der jeweiligen Speicherzelle vermieden oder einem solchen kritischen Zustand beziehungsweise dem thermischen Ereignis entgegengewirkt werden kann.
Um nun einen besonders sicheren Betrieb der Speichereinrichtung realisieren zu können, umfasst die Speichereinrichtung erfindungsgemäß wenigstens ein thermisch leitendes, als Wärmeübertragungselement fungierendes Wärmeleitelement, mittels welchem Wärme gezielt von einer ersten der Speicherzellen auf die Sicherheitsvorrichtung der jeweils zweiten Speicherzelle übertragbar ist. Vorzugsweise ist das Wärmeleitelement als eine separat von den Speicherzellen ausgebildete Komponente ausgebildet, welche insbesondere in thermischem Kontakt mit den jeweiligen Speicherzellen steht.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Wärmeleitelement beispielsweise eine bessere beziehungsweise höhere Wärmeleitfähigkeit als die jeweilige Speicherzelle, insbesondere als das jeweilige Zellengehäuse, aufweist, sodass mittels des Wärmeleitelements besonders effektiv und effizient sowie gezielt Wärme von der ersten Speicherzelle auf die Sicherheitsvorrichtung der zweiten Speicherzelle übertragen werden kann. Durch diese gezielte, mittels des Wärmeleitelements darstellbare Wärmeübertragung von einer der Speicherzellen auf die Sicherheitsvorrichtung der jeweils anderen Speicherzelle kann beispielsweise im Falle eines thermischen Ereignisses eine thermische Welle von der einen Speicherzelle auf die Sicherheitsvorrichtung der jeweils anderen Speicherzelle übertragen werden, wobei insbesondere eine Justierung einer Übertragungszeit der thermischen Welle realisierbar ist. Unter der Übertragungszeit ist insbesondere eine Zeit beziehungsweise Zeitspanne zu verstehen, während welcher Wärme beziehungsweise die thermische Welle von der einen Speicherzelle auf die Sicherheitsvorrichtung der jeweils andern Speicherzelle übertragen wird. Insbesondere ist die Übertragungszeit eine Zeit, die erforderlich ist, um eine gewisse beziehungsweise vorgebbare Wärmemenge von der einen Speicherzelle auf die jeweils andere Speicherzelle zu übertragen.
Durch den Einsatz des Wärmeleitelements und durch die durch den Einsatz des
Wärmeleitelements realisierbare, gezielte Übertragung von Wärme beziehungsweise der thermischen Welle ist es möglich, die Sicherheitsvorrichtung der jeweils anderen beziehungsweise zweiten Zelle, insbesondere thermisch, zu aktivieren und dadurch Sicherheitsmaßnahmen gezielt beziehungsweise bedarfsgerecht zu aktivieren, insbesondere im Falle eines thermischen Ereignisses, um dadurch beispielsweise einem solchen thermischen Ereignis entgegenzuwirken beziehungsweise um aus dem thermischen Ereignis resultierende Effekte zu vermeiden oder zumindest in einem besonders geringen Rahmen zu halten.
Unter einem thermischen Ereignis ist beispielsweise im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine, insbesondere übermäßige, Erwärmung zumindest einer der
Speicherzellen beziehungsweise eines Speichermoduls zu verstehen, wobei das
Speichermodul beispielsweise die Speicherzellen umfasst. Die Speicherzellen sind beispielsweise elektrisch miteinander verbunden und dabei insbesondere seriell beziehungsweise in Reihe oder parallel zueinander geschaltet. Zu einem solchen thermischen Ereignis kommt es beispielsweise bei einer unfallbedingten
Kraftbeaufschlagung der jeweiligen Speicherzelle beziehungsweise des Speichermoduls, wobei es zu einer solchen unfallbedingten Beaufschlagung beispielsweise bei einem Unfall des Kraftfahrzeugs kommt. Eine solche Kraftbeaufschlagung führt beispielsweise zu einer heißen Entgasung und zu Flammen, wodurch sich die jeweilige Speicherzelle erwärmt. Insbesondere kann es im Rahmen eines solchen thermischen Ereignisses dazu kommen, dass das thermische Ereignis zunächst bei einer der Speicherzellen beginnt, während das thermische Ereignis bei der jeweils anderen Speicherzelle noch nicht begonnen hat.
Durch das thermische Ereignis wird die eine Speicherzelle mit fortschreitender Zeit erwärmt, sodass beispielsweise eine thermische Propagation stattfindet, in deren Rahmen nicht nur die eine Speicherzelle, bei welcher das thermische Ereignis begonnen hat, sondern auch die jeweils andere Speicherzelle erwärmt wird. In der Folge greift das thermische Ereignis von der einen Speicherzelle auf die andere Speicherzelle über, sodass es auch bei der anderen Speicherzelle zu einem thermischen Ereignis kommt. Eine solche thermische Propagation ist üblicherweise nicht zu verhindern, kann jedoch durch den Einsatz des Warmeleitelements und die durch den Einsatz des
Warmeleitelements realisierbare gezielte Wärmeübertragung zwischen der ersten Speicherzelle und der Sicherheitsvorrichtung der zweiten Speicherzelle gezielt beeinflusst beziehungsweise gesteuert werden, sodass beispielsweise ein vorzeitiges Austreten von Feuer und Flamme aus dem Speichermodul insgesamt, insbesondere aus einem
Modulgehäuse des Speichermoduls, vermieden werden kann. In fertig hergestelltem Zustand des Speichermoduls sind beispielsweise die Speicherzellen in dem genannten Modulgehäuse aufgenommen. Durch diese gezielte Beeinflussung beziehungsweise Steuerung der thermischen Propagation kann ein besonders sicherer Betrieb der
Speichereinrichtung und somit des Speichermoduls realisiert werden, insbesondere für sich im Innenraum des Kraftfahrzeugs aufhaltende Insassen. Das zuvor genannte Speichermodul ist beispielsweise die genannte Speichereinrichtung oder umfasst die Speichereinrichtung.
Bei dem Speichermodul handelt es sich beispielsweise um ein Batteriemodul, sodass beispielsweise die jeweilige Speicherzelle als Batteriezelle ausgebildet ist. Insbesondere ist das Speichermodul beispielsweise eine oder Teil einer Hochvolt-Batterie, welche eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebsspannung, von mehr als 50 Volt, insbesondere von mehreren 100 Volt, aufweist.
Insbesondere kann beispielsweise mittels der jeweiligen Sicherheitsvorrichtung der zuvor beschriebenen thermischen Propagation entgegengewirkt werden. Durch den Einsatz des Wärmeleitelements und durch die durch den Einsatz des Wärmeleitelements realisierbare gezielte Wärmeübertragung zwischen der jeweils ersten Speicherzelle und der
Sicherheitsvorrichtung der jeweils zweiten Speicherzelle ist es nun möglich, die jeweilige Sicherheitsvorrichtung gezielt und insbesondere frühzeitig, jedoch nicht übermäßig früh, zu aktivieren, sodass dem thermischen Ereignis beziehungsweise der thermischen Propagation in der Speichereinrichtung gezielt frühzeitig sowie effizient und effektiv entgegengewirkt werden kann. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die
Sicherheitsvorrichtung durch Wärme beziehungsweise durch eine jeweilige Temperatur der jeweiligen Sicherheitsvorrichtung aktivierbar ist und somit von einem deaktivierten Zustand in einen aktivierten Zustand der Sicherheitsvorrichtung überführbar ist. Mit anderen Worten wird die jeweilige Sicherheitsvorrichtung beispielsweise dadurch beziehungsweise dann aktiviert, wenn eine jeweilige Temperatur der jeweiligen
Sicherheitsvorrichtung einen insbesondere vorgebbaren beziehungsweise vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Durch den Einsatz beziehungsweise mittels des
Wärmeleitelements kann auf die zuvor beschriebene Weise beispielsweise die
Sicherheitsvorrichtung der Speicherzelle, bei welcher das thermische Ereignis nicht begonnen hat, gezielt erwärmt werden, sodass beispielsweise hierdurch die
Sicherheitsvorrichtung der Speicherzelle aktiviert werden kann, bei welcher das thermische Ereignis eigentlich nicht begonnen hat.
Mit anderen Worten, beginnt das thermische Ereignis beispielsweise bei einer der Speicherzellen, so kann mittels des Wärmeleitelements Wärme von der einen
Speicherzelle auf die Sicherheitsvorrichtung der anderen Speicherzelle gezielt übertragen werden, welche beispielsweise unmittelbar zu der einen Speicherzelle benachbart ist, wobei das thermische Ereignis bei der einen Speicherzelle, nicht jedoch bei der anderen Speicherzelle begonnen hat. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, die
Sicherheitsvorrichtung der anderen, unmittelbar zu der einen Speicherzelle benachbarten Speicherzelle so früh wie möglich zu aktivieren. Ist beispielsweise wenigstens eine dritte Speicherzelle vorgesehen, auf weiche die vorigen und folgenden Ausführungen zu der ersten Speicherzelle und der zweiten Speicherzelle übertragen werden können und umgekehrt, so ist beispielsweise wenigstens ein weiteres Wärmeleitelement vorgesehen, mittels welchem Wärme gezielt von der ersten und/oder von der zweiten Speicherzelle auf die Sicherheitsvorrichtung der dritten Speicherzelle übertragen werden kann
beziehungsweise umgekehrt.
Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, die Sicherheitsvorrichtung der dritten Speicherzelle so spät wie nötig, die Sicherheitsvorrichtung der anderen, unmittelbar benachbarten Speicherzelle so früh wie möglich zu aktivieren, um dadurch beispielsweise eine Deeskalation der thermischen Propagation beziehungsweise des thermischen Ereignisses zu bewirken. Hierzu wird die jeweilige Sicherheitsvorrichtung als sogenannte propagationsdeeskalierende Sicherheitseinrichtung (PDSD - Propagation de-escalating safety device) genutzt, um der thermischen Propagation entgegenzuwirken
beziehungsweise aus der thermischen Propagation resultierende Effekte zu vermeiden oder zumindest in einem besonders geringen Rahmen zu realisieren. Insbesondere ist es durch den Einsatz des Wärmeleitelements beziehungsweise der Wärmeleitelemente möglich, die zuvor beschriebene Übertragungszeit der Wärme beziehungsweise der thermischen Welle zu justieren, das heißt gezielt zu beeinflussen beziehungsweise einzustellen, wodurch mittels der Sicherheitsvorrichtungen der thermischen Propagation gezielt und effektiv entgegengewirkt werden kann.
Die jeweilige Sicherheitsvorrichtung weist beispielsweise eine erste Sicherheitseinrichtung auf, welche als eine Trenneinrichtung ausgebildet ist, mittels welcher zumindest die jeweilige Speicherzelle von einem Stromkreis der Speichereinrichtung getrennt, insbesondere galvanisch getrennt, werden kann. Durch dieses Trennen der Speicherzelle von dem Stromkreis ist eine elektrische Verbindung zwischen dem Stromkreis und der jeweiligen Speicherzelle unterbrochen, sodass die jeweilige Speicherzelle nicht mehr elektrisch mit dem Stromkreis verbunden ist.
Alternativ oder zusätzlich umfasst die jeweilige Sicherheitsvorrichtung beispielsweise eine zweite Sicherheitseinrichtung, welche als eine Kurzschlusseinrichtung ausgebildet ist, mittels welcher ein Kurzschluss zumindest der jeweiligen Speicherzelle bewirkt beziehungsweise eingestellt werden kann. Der mittels der Kurzschlusseinrichtung bewirkbare Kurzschluss ist vorzugsweise ein externer Kurzschluss, welcher auch als speicherzellenexterner Kurzschluss bezeichnet wird. Der externe Kurzschluss ist beziehungsweise wird mittels der Kurzschlusseinrichtung nicht etwa innerhalb der Speicherzelle beziehungsweise des Zellengehäuses, sondern außerhalb der jeweiligen Speicherzelle beziehungsweise des jeweiligen Zellengehäuses bewirkbar
beziehungsweise bewirkt.
Alternativ oder zusätzlich umfasst die jeweilige Sicherheitsvorrichtung beispielsweise eine dritte Sicherheitseinrichtung, welche als eine Entgasungseinrichtung ausgebildet ist. Die Entgasungseinrichtung wird auch als Entgasungseinheit bezeichnet. Mittels der jeweiligen Entgasungseinrichtung kann der jeweilige Aufnahmeraum entgast werden. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass mittels der Entgasungseinrichtung ein Fluid, insbesondere ein Gas, aus dem jeweiligen Aufnahmeraum und somit aus dem jeweiligen Zellengehäuse und dabei insbesondere an die Umgebung des jeweiligen Zellengehäuses abgeführt werden kann, um dadurch beispielsweise einen übermäßigen, in dem
Aufnahmeraum herrschenden Innendruck zu vermeiden. Das zuvor genannte Fluid entsteht beispielsweise bei einem thermischen Ereignis aus dem zuvor genannten Elektrolyten. Unter dem Aktivieren der Kurzschlusseinrichtung ist dabei beispielsweise zu verstehen, dass durch die Kurzschlusseinrichtung in ihrem deaktivierten Zustand der Kurzschluss nicht bewirkt ist. Durch Aktivieren der Kurzschlusseinrichtung wird der Kurzschluss mittels der Kurzschlusseinrichtung bewirkt beziehungsweise eingestellt. Unter dem Aktivieren der Trenneinrichtung ist insbesondere zu verstehen, dass in dem deaktivierten Zustand der Trenneinrichtung die jeweilige Speicherzelle nicht von dem Stromkreis getrennt beziehungsweise mit dem Stromkreis verbunden ist. Durch Aktivieren der Trenneinrichtung wird die jeweilige Speicherzelle mittels der Trenneinrichtung von dem Stromkreis getrennt. Ferner ist beispielsweise unter dem Aktivieren der
Entgasungseinrichtung zu verstehen, dass durch das Aktivieren der
Entgasungseinrichtung beispielsweise wenigstens eine insbesondere als
Durchgangsöffnung ausgebildete Ausströmöffnung freigegeben ist, welche beispielsweise in dem jeweiligen Zellengehäuse ausgebildet ist. In dem deaktivierten Zustand der Entgasungseinrichtung ist die Ausströmöffnung nicht geöffnet beziehungsweise geschlossen. Durch das Öffnen der Ausströmöffnung kann das zuvor genannte Fluid, insbesondere das zuvor genannte Gas, aus dem jeweiligen Zellengehäuse ausströmen, um dadurch einen übermäßigen Druckanstieg in dem Aufnahmeraum beziehungsweise in dem jeweiligen Zellengehäuse zu vermeiden.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass, insbesondere dann, wenn die
Sicherheitsvorrichtung die drei genannten Sicherheitseinrichtungen aufweist, die
Sicherheitseinrichtungen dazu ausgebildet sind, während eines kritischen
Zustandsverlaufs der jeweiligen Speicherzelle nacheinander von einem jeweiligen deaktivierten Zustand in den jeweiligen aktivierten Zustand überzugehen. Im Rahmen beziehungsweise während des kritischen Zustandsverlaufs ändert beispielsweise die jeweilige Speicherzelle ihren Zustand, sodass im Zuge dieser Änderung des Zustands der Speicherzelle die Sicherheitseinrichtungen nacheinander, das heißt zeitlich
aufeinanderfolgend, aktiviert werden. Folglich werden die Sicherheitseinrichtungen insbesondere durch die beziehungsweise infolge der Veränderung des Zustands der Speicherzelle nacheinander aktiviert.
Unter dem kritischen Zustandsverlauf ist insbesondere zu verstehen, dass während des kritischen Zustandsverlaufs wenigstens ein die Speicherzelle, insbesondere deren Betrieb oder Zustand, charakterisierender Parameter außerhalb eines einen Normalbetrieb der Speicherzelle charakterisierenden Normalbereichs liegt, wobei sich der Parameter beispielsweise während des kritischen Zustandsverlaufs immer weiter von dem
Normalbereich entfernt. Bei dem Parameter handelt es sich beispielsweise um den zuvor genannten Innendruck, welcher beispielsweise im Rahmen beziehungsweise während des kritischen Zustandsverlaufs immer weiter zunimmt und sich somit immer weiter von seinem Normalbereich entfernt. Ferner kann es sich bei dem Parameter beispielsweise um die zuvor genannte
Temperatur handeln, welche während des kritischen Zustandsverlaufs zunimmt. Der kritische Zustandsverlauf wird beispielsweise durch ein zuvor beschriebenes thermisches Ereignis aktiviert beziehungsweise bewirkt, wobei der Zustandsverlauf insbesondere durch das thermische Ereignis vorangetrieben wird. Dies bedeutet insbesondere, dass das thermische Ereignis den Parameter immer weiter von dem Normalbereich weg bewegt. Dies bedeutet insbesondere ferner, dass beispielsweise die jeweilige
Speicherzelle durch das thermische Ereignis von dem zuvor genannten Normalbereich in den kritischen Zustandsverlauf überführt wird, sodass die Speicherzelle durch das thermische Ereignis in einen kritischen Zustand kommt. Das thermische Ereignis führt insbesondere zu einer Erwärmung beziehungsweise Erhitzung der Speicherzelle. Das zuvor genannte Fluid, welches mittels der Entgasungseinrichtung aus dem
Aufnahmeraum abgeführt werden kann, resultiert beispielsweise aus einem solchen thermischen Ereignis und entsteht beispielsweise aus dem zuvor genannten,
insbesondere flüssigen, Elektrolyten, insbesondere, wenn dieser übermäßig erhitzt wird.
Vor diesem Hintergrund ist es durch das Wärmeleitelement möglich, beispielsweise die Sicherheitsvorrichtung der der ersten Speicherzelle unmittelbar benachbarten und auf die erste Speicherzelle folgenden zweiten Speicherzelle so früh wie möglich zu aktivieren und die Sicherheitsvorrichtung der dritten Speicherzelle so spät wie möglich zu aktivieren, wobei beispielsweise die dritte Speicherzelle der zweiten Speicherzelle unmittelbar benachbart ist und somit unmittelbar auf die zweite Speicherzelle folgt, und wobei beispielsweise die zweite Speicherzelle zwischen der dritten Speicherzelle und der ersten Speicherzelle angeordnet ist. Auf diese Weise kann beispielsweise ein unerwünschtes beziehungsweise unnötig frühes Aktivieren der Sicherheitsvorrichtung der dritten
Speicherzelle vermieden werden. Da dabei die Sicherheitsvorrichtung der zweiten Speicherzelle besonders früh aktiviert werden kann, kann beispielsweise der thermischen Propagation während einer hinreichend langen Zeitspanne mittels der
Sicherheitsvorrichtung der zweiten Speicherzelle entgegengewirkt werden, während die Sicherheitsvorrichtung der dritten Speicherzelle noch nicht aktiviert ist. Reicht
beispielsweise die Sicherheitsvorrichtung der zweiten Speicherzelle beziehungsweise das Aktivieren der Sicherheitsvorrichtung der zweiten Speicherzelle nicht aus, um der thermischen Propagation entgegenzuwirken beziehungsweise diese einzudämmen, so kann dann die Sicherheitsvorrichtung der dritten Speicherzelle aktiviert werden, um der Propagation entgegenzuwirken. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, dass der thermischen Propagation zeitlich aufeinanderfolgend mittels der Sicherheitsvorrichtung der zweiten Speicherzelle und dann mittels der Sicherheitsvorrichtung der dritten Speicherzelle entgegenzuwirken, sodass der thermischen Propagation insgesamt über eine besonders lange Zeitspanne hinweg entgegengewirkt werden kann. In der Folge ist ein besonders sicherer Betrieb realisierbar.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das
Wärmeleitelement auf einer jeweilige, dem jeweiligen Auf nahmeraum abgewandten Außenseite des jeweiligen Zellengehäuses angeordnet und mit der jeweiligen Außenseite thermisch leitend verbunden. Dieser Ausführungsform liegt die Idee zugrunde, das Wärmeleitelement nicht etwa in der jeweiligen Speicherzelle beziehungsweise in dem jeweiligen Zellengehäuse, sondern außerhalb des jeweiligen Zellengehäuses anzuordnen, sodass eine besonders vorteilhafte Wärmeübertragung zwischen den Zellengehäusen realisierbar ist. Insbesondere ist es denkbar, dass das Wärmeleitelement mit der jeweiligen Sicherheitsvorrichtung thermisch leitend verbunden ist, sodass dadurch die Wärme beziehungsweise die thermische Welle besonders vorteilhaft auf die jeweilige Sicherheitsvorrichtung übertragen werden kann. Hierdurch ist es möglich, die jeweilige Sicherheitsvorrichtung mittels Wärme, die über das Wärmeleitelement übertragen wird, gezielt zu aktivieren, sodass ein unerwünscht frühes Aktivieren der jeweiligen
Sicherheitsvorrichtung vermieden, jedoch ein hinreichend frühes Aktivieren der jeweiligen Sicherheitsvorrichtung realisiert werden kann.
Um einen besonders sicheren Betrieb zu realisieren, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Wärmeleitelement elektrisch nicht-leitend ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist das Wärmeleitelement vorzugsweise als Nichtleiter ausgebildet, um einen unerwünschten Stromfluss zu vermeiden. Um die Wärme besonders gezielt und effizient übertragen zu können, ist das Wärmeleitelement vorzugsweise bandförmig ausgebildet.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Wärmeleitelement zwischen jeweiligen, einander zugewandten Stirnseiten der Zellengehäuse angeordnet ist. Hierdurch kann beispielsweise eine besonders vorteilhafte Wärmeübertragung realisiert werden, da beispielsweise Wärme von einem der Speicherzellen auf die andere
Speicherzelle über besonders große, jeweilige Flächen übertragen werden kann. Mit anderen Worten ist es auf diese Weise möglich, dass das jeweilige Wärmeleitelement die jeweilige Speicherzelle, insbesondere das jeweilige Zellengehäuse, besonders
großflächig thermisch leitend kontaktiert. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass sich an das Wärmeleitelement wenigstens ein Isolationselement anschließt, mittels welchem die Speicherzellen in zumindest den jeweiligen Teilbereichen thermisch voneinander isoliert sind. Hierdurch kann beispielsweise gezielt die Sicherheitsvorrichtung der zweiten Speicherzelle erwärmt werden, während gleichzeitig eine übermäßige beziehungsweise unerwünschte Erwärmung anderer Teilbereiche der zweiten Speicherzelle, insbesondere ihres Inneren, vermieden werden kann. Dadurch kann beispielsweise vermieden werden, dass es bei gezielter Erwärmung der Sicherheitsvorrichtung der zweiten Speicherzelle nicht zu einem übermäßigen Erwärmen des Elektrolyts der zweiten Speicherzelle kommt. Insbesondere kann trotz der Wärmübertragung von der ersten Speicherzelle auf die Sicherheitsvorrichtung der zweiten Speicherzelle vermieden werden, dass es zu einem thermischen Ereignis der zweiten Speicherzelle kommt. Mit anderen Worten kann durch die Verwendung des Isolationselements eine unerwünscht frühe übermäßige Erwärmung der jeweiligen Speicherzelle, bei welcher das thermische Ereignis nicht beginnt beziehungsweise begonnen hat, vermieden werden.
Die Kombination aus Wärmeleitelement und Isolationselement erlaubt es insbesondere, kritische Bereich der zweiten Speicherzelle vor einer übermäßigen Erwärmung zu schützen und gewünschte Bereiche insbesondere in Form der Sicherheitsvorrichtung der zweiten Speicherzelle gezielt zu erwärmen.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Isolationselement zwischen den einander zugewandten Stirnseiten angeordnet ist, um die Übertragung einer übermäßigen Wärmemenge zwischen den Speicherzellen, insbesondere zwischen den Zellengehäusen, zu vermeiden.
Um eine besonders gezielte Wärmeübertragung zwischen den Speicherzellen, insbesondere zwischen den Zellengehäusen, zu realisieren und dabei eine unerwünscht frühe übermäßige Erwärmung insbesondere der Speicherzelle, bei welcher das thermische Ereignis nicht begonnen hat beziehungsweise nicht beginnt, zu vermeiden, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die jeweiligen Stirnseiten jeweilige erste Teilbereiche, zwischen welchen das Wärmeleitelement angeordnet ist, und jeweilige, sich an die jeweiligen ersten Teilbereiche anschließende zweite Teilbereiche aufweisen, zwischen welchen das Isolationselement angeordnet ist, wobei der jeweilige zweite Teilbereich mehr als doppelt so groß, insbesondere mehr als dreimal so groß, wie der jeweilige erste Teilbereich ist. Dies bedeutet beispielsweise, dass der jeweilige erste Teilbereich einen jeweiligen ersten Flächeninhalt aufweist, wobei der jeweilige zweite Teilbereich einen jeweiligen zweiten Flächeninhalt aufweist. Dabei ist der zweite
Flächeninhalt mehr als doppelt so groß, insbesondere mehr als dreimal so groß, wie der jeweilige erste Flächeninhalt.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens zwei
Speicherzellen, welche jeweils ein Zellengehäuse, einen durch das Zellengehäuse begrenzten Aufnahmeraum und wenigstens ein in dem Aufnahmeraum aufgenommenes Speichermittel zum Speichern von elektrischer Energie aufweist.
Um nun einen besonders sicheren Betrieb realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen den Speicherzellen wenigstens ein Isolationselement angeordnet ist, mittels welchem die Speicherzellen zumindest in jeweiligen Teilbereichen thermisch voneinander isoliert sind. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Wie bereits zum ersten Aspekt der Erfindung beschrieben, kann durch den Einsatz des Isolationselements bei dem zweiten Aspekt der Erfindung eine gegenseitige
Wärmeübertragung und somit eine gegenseitige Erwärmung der Speicherzellen gezielt eingestellt beziehungsweise beeinflusst werden, sodass beispielsweise eine unerwünscht frühe übermäßige Erwärmung der Speicherzelle, bei welcher das thermische Ereignis nicht begonnen hat, zu vermeiden. In der Folge kann beispielsweise ein unerwünscht frühes Aktivieren der Sicherheitsvorrichtung der Speicherzelle, bei der das thermische Ereignis nicht begonnen hat, vermieden werden, sodass dem thermischen Ereignis beziehungsweise der thermischen Propagation effizient und effektiv und dabei über eine besonders lange Zeitspanne entgegengewirkt werden kann. Somit ist ein besonders sicherer Betrieb realisierbar.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie, mit wenigstens zwei Speicherzellen, welche jeweils ein
Zellengehäuse, einen durch das Zellengehäuse begrenzten Aufnahmeraum und wenigstens ein in dem Aufnahmeraum aufgenommenes Speichermittel zum Speichern von elektrischer Energie aufweisen.
Um nun einen besonders sicheren Betrieb realisieren zu können, ist erfindungsgemäß wenigstens ein Gaskanal vorgesehen, mittels welchem ein in einem ersten der Aufnahmeräume entstehendes Gas aus dem ersten Aufnahmeraum in den zweiten Aufnahmeraum einleitbar ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts und des zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte
Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Der Gaskanal des dritten Aspekts der Erfindung fungiert beispielsweise wie das
Wärmeleitelement des ersten Aspekts der Erfindung, sodass beispielsweise dadurch, dass das Gas, welches in dem ersten Aufnahmeraum entsteht, zumindest teilweise aus dem ersten Aufnahmeraum abgeführt und in den zweiten Aufnahmeraum geleitet wird, die zweite Speicherzelle, insbesondere deren Sicherheitsvorrichtung, gezielt erwärmt werden kann, um dadurch beispielsweise die Sicherheitsvorrichtung der zweiten Speicherzelle hinreichend früh aktivieren zu können, wobei beispielsweise das thermische Ereignis nicht etwa bei der zweiten Speicherzelle, sondern bei der ersten Speicherzelle begonnen hat.
Bei dem ersten Aspekt der Erfindung ist das Wärmeleitelement beispielsweise ein massives Wärmeleitelement beziehungsweise ein Vollkörper, welcher somit keinen von Gas durchströmbaren Kanal aufweist. Bei dem dritten Aspekt der Erfindung wird der Gaskanal als Wärmeleitelement genutzt, wobei der Gaskanal von dem Gas
durchströmbar ist, sodass mittels des Gaskanals Gas aus dem ersten Aufnahmeraum in den jeweiligen zweiten Aufnahmeraum beziehungsweise umgekehrt geführt werden kann. Auch bei dem zweiten und dem dritten Aspekt der Erfindung kann eine zeitliche
Justierung der beschriebenen Übertragungszeit und somit eines Propagationsintervalls realisiert werden, sodass beispielsweise die jeweiligen Sicherheitsvorrichtungen bedarfsgerecht zu vorteilhaften Zeitpunkten beziehungsweise in vorteilhaften Zuständen der Speicherzellen aktiviert werden können. In der Folge kann beispielsweise die
Sicherheitsvorrichtung der zweiten Speicherzelle so früh wie möglich und die
Sicherheitsvorrichtung der dritten Speicherzelle so spät wie nötig aktiviert werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen
Speichereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht der Speichereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform; Fig. 3 eine schematische Perspektivansicht der Speichereinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
Fig. 4 eine schematische Explosionsansicht der Speichereinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform;
Fig. 5 eine schematische Explosionsansicht der Speichereinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform; und
Fig. 6 eine schematische Perspektivansicht der Speichereinrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine erste Ausführungsform einer Speichereinrichtung 1 zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom. Die Speichereinrichtung 1 ist beispielsweise Bestandteil eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens und vorzugsweise eines
Personenkraftwagens, welches beziehungsweise welcher beispielsweise die
Speichereinrichtung 1 und wenigstens eine elektrische Maschine umfasst. Mittels der elektrischen Maschine ist beispielsweise wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs beziehungsweise das Kraftfahrzeug insgesamt elektrisch antreibbar. Hierzu wird die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben. Um die elektrische Maschine in ihrem Motorbetrieb zu betreiben, wird die elektrische Maschine mit der in der Speichereinrichtung 1 gespeicherten elektrischen Energie versorgt.
Die Speichereinrichtung 1 ist dabei beispielsweise als Batterie, insbesondere als
Hochvolt-Batterie (HV-Batterie), ausgebildet. Mit anderen Worten ist die
Speichereinrichtung 1 vorzugsweise als Hochvolt-Komponente ausgebildet, sodass die Speichereinrichtung 1 eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische
Betriebsspannung, aufweist beziehungsweise bereitstellt, welche beispielsweise mehr als 50 Volt, insbesondere mehr als 60 Volt und vorzugsweise mehr als 100 Volt, beträgt. Dadurch können besonders große elektrische Leistungen zum Antreiben des
Kraftfahrzeugs realisiert werden. Die Speichereinrichtung 1 umfasst mehrere Speicherzellen 2, 3 und 4, wobei
beispielsweise die Speicherzelle 2 eine erste Speicherzelle der Speichereinrichtung 1 ist beziehungsweise auch als erste Speicherzelle bezeichnet wird. Die Speicherzelle 3 ist beispielsweise eine zweite Speicherzelle oder wird auch als zweite Speicherzelle bezeichnet, während beispielsweise die Speicherzelle 4 eine dritte Speicherzelle ist beziehungsweise auch als dritte Speicherzelle bezeichnet wird. Die Speichereinrichtung 1 umfasst beispielsweise ein in den Fig. nicht dargestelltes und auch als Modulgehäuse ausgebildetes Speichergehäuse, in welchem die Speicherzellen 2, 3 und 4 angeordnet sind. Hierzu weist beispielsweise das Speichergehäuse einen Aufnahmebereich auf, in welchem die Speicherzellen 2, 3 und 4 angeordnet sind. Beispielsweise bilden die
Speicherzellen 2, 3 und 4 ein Modul, insbesondere ein Batteriemodul. Die jeweilige Speicherzelle 2, 3 beziehungsweise 4 ist beispielsweise als Batteriezelle ausgebildet.
Die jeweilige Speicherzelle 2, 3 beziehungsweise 4 umfasst ein jeweiliges Zellengehäuse 5 und einen durch das jeweilige Zellengehäuse 5 begrenzten, jeweiligen Aufnahmeraum, welcher in den Fig. nicht erkennbar ist. Die jeweilige Speicherzelle 2, 3 beziehungsweise 4 weist ferner wenigstens ein Speichermittel zum Speichern von elektrischer Energie auf, wobei das jeweilige Speichermittel in dem jeweiligen Aufnahmeraum und somit in dem jeweiligen Zellengehäuse 5 aufgenommen ist. Zum Speichern der elektrischen Energie umfasst das jeweilige Speichermittel beispielsweise wenigstens einen
Elektrodeneinrichtung, welche wenigstens eine Elektrode und/oder wenigstens einen Elektrodenwickel aufweist. Der Elektrodenwickel ist beispielsweise eine Wicklung.
Insbesondere umfasst die Wicklung beispielsweise eine erste Elektrode in Form einer Kathode und eine zweite Elektrode in Form einer Anode, wobei die Elektroden
beispielsweise zu dem Elektrodenwickel aufgerollt beziehungsweise aufgewickelt sind. Insbesondere umfasst das Speichermittel wenigstens einen zwischen den Elektroden angeordneten Separator. Der Elektrodenwickel kann dabei insbesondere eine Jelly-Roll- Struktur aufweisen, das heißt nach Art einer Biskuitrolle aufgewickelt beziehungsweise aufgerollt sein. Weiter umfasst das Speichermittel beispielsweise einen, insbesondere flüssigen, Elektrolyten, welcher in dem jeweiligen Aufnahmeraum angeordnet ist. Dabei ist die Elektrodeneinrichtung zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in den Elektrolyten eingetaucht.
Die jeweilige Speicherzelle 2, 3 beziehungsweise 4 weist ferner einen zumindest teilweise, auf einer dem jeweiligen Aufnahmeraum abgewandten Außenseite der jeweiligen Speicherzelle 2, 3 beziehungsweise 4 angeordneten ersten Anschluss 7 auf, welcher beispielsweise mit einer der Elektroden elektrisch verbunden ist und dadurch einen elektrischen Minuspol der jeweiligen Speicherzelle 2, 3 beziehungsweise 4 bildet. Des Weiteren weist die jeweilige Speicherzelle 2, 3 beziehungsweise 4 einen zumindest teilweise auf der dem Aufnahmeraum abgewandten Außenseite 6 angeordneten zweiten Anschluss 8 auf, welcher beispielsweise mit der jeweils anderen Elektrode elektrisch verbunden ist und dadurch einen elektrischen Pluspol der jeweiligen Speicherzelle 2, 3 beziehungsweise 4 bildet. Die Speicherzellen 2, 3 und 4 sind beispielsweise über ihre jeweiligen Anschlüsse 7 und 8 elektrisch miteinander verbunden und dadurch
beispielsweise in Reihe oder parallel geschaltet, wodurch eine besonders hohe
elektrische Leistung zum Antreiben des Kraftfahrzeugs realisiert werden kann.
Die jeweilige Speicherzelle 2, 3 beziehungsweise 4 weist ferner eine jeweilige
Sicherheitsvorrichtung 13 auf, welche wenigstens eine Sicherheitseinrichtung 14 umfasst. Bei der in Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsform ist die jeweilige
Sicherheitseinrichtung 14 als Entgasungseinrichtung ausgebildet, mittels welcher ein Fluid, insbesondere ein Gas, aus dem jeweiligen Aufnahmeraum, insbesondere an eine jeweilige Umgebung 19 des jeweiligen Zellengehäuses 5, abgeführt werden kann. Hierzu umfasst beispielsweise die jeweilige Sicherheitseinrichtung 14 wenigstens eine jeweilige Ausströmöffnung, welche beispielsweise in einem deaktivierten Zustand der jeweiligen Sicherheitsvorrichtung 13 beziehungsweise der jeweiligen Sicherheitseinrichtung 14 fluidisch versperrt ist. Die jeweilige Sicherheitseinrichtung 14 wird beispielsweise durch die zunehmende Temperatur der jeweiligen Speicherzelle 2, 3 beziehungsweise 4 und/oder durch einen in dem jeweiligen Aufnahmeraum herrschenden, zunehmenden Druck aktiviert und dadurch aus dem jeweiligen deaktivierten Zustand in den jeweiligen aktivierten Zustand überführt. Der Druck nimmt beispielsweise aufgrund der steigenden Temperatur zu und resultiert daraus, dass aufgrund des thermischen Ereignisses das zuvor genannte Fluid beziehungsweise Gas in dem Aufnahmeraum entsteht. Dabei entsteht das Gas insbesondere aus dem Elektrolyten. Im deaktivierten Zustand ist die jeweilige Ausströmöffnung beispielsweise durch ein Verschlusselement fluidisch versperrt, wobei das Verschlusselement beispielsweise eine Wandung des jeweiligen
Zellengehäuses 5 ist. Übersteigt der Druck beziehungsweise die Temperatur einen insbesondere vorgebbaren oder vorgegebenen Schwellenwert, das heißt ein gewisses Niveau, so bricht und/oder reißt beispielsweise das Verschlusselement. Mit anderen Worten gibt das Verschlusselement die jeweilige Ausströmöffnung frei, sodass das Gas aus dem Aufnahmeraum insbesondere an die Umgebung 19 strömen kann. Dadurch kann die Entstehung eines übermäßigen, in dem Aufnahmeraum herrschenden Innendrucks vermieden werden. Um nun eine besonders sicheren Betrieb der Speichereinrichtung 1 und somit des Kraftfahrzeugs insgesamt realisieren zu können, ist wenigstens ein thermisch leitendes, als Wärmeübertragungselement fungierendes Wärmeleitelement 9 vorgesehen, mittels welchem Wärme gezielt von wenigstens einer der Speicherzellen 2, 3 und 4 auf wenigstens eine der Sicherheitsvorrichtungen 13 der jeweils anderen, übrigen
Speicherzellen 2, 3 und 4 übertragbar ist.
Um die Wärme besonders effizient und effektiv übertragen zu können, ist das
Wärmeleitelement 9 zumindest im Wesentlichen bandförmig und damit als thermisch leitender Streifen ausgebildet. Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform, bei welcher genau ein Wärmeleitelement 9 vorgesehen ist. Das Wärmeleitelement 9 ist beispielsweise aus einem speziellen Polymer ausgebildet. Ferner ist das Wärmeleitelement 9 vorzugsweise elektrisch nicht-leitend und somit als Nichtleiter ausgebildet.
Kommt es nun beispielsweise zu einem thermischen Ereignis in der Speicherzelle 2, so wird die Speicherzelle 2, insbesondere das in der Speicherzelle 2 aufgenommene Speichermittel, im Rahmen des thermischen Ereignisses stark erwärmt. Ein solches thermisches Ereignis kann beispielsweise aus einem Unfall des Kraftfahrzeugs und somit beispielsweise aus einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Speichereinrichtung 1 resultieren. Die Speicherzelle 2 ist somit diejenige der Speicherzellen 2, 3 und 4, bei welcher das thermische Ereignis beginnt, sodass es beispielsweise zunächst noch nicht zu einem thermischen Ereignis in den Speicherzellen 3 und 4 kommt. Mit
fortschreitendem thermischem Ereignis erhitzt sich die Speicherzelle 2 weiter, sodass eine Temperatur der Speicherzelle 2 zunimmt. Dabei kann das Wärmeleitelement 9 Wärme und somit eine thermische Welle von der Speicherzelle 2 auf die
Sicherheitsvorrichtung 13 der Speicherzelle 3 und/oder 4 gezielt und bedarfsgerecht übertragen, sodass dadurch auch die jeweilige Sicherheitsvorrichtung 13 der
Speicherzelle 3 und/oder 4 erwärmt wird, obwohl in den Speicherzellen 3 und 4 kein thermisches Ereignis begonnen hat beziehungsweise stattfindet.
Das jeweilige Zellengehäuse 5 weist beispielsweise ein den Aufnahmeraum zumindest überwiegend begrenzendes Gehäuseteil 10 auf, welches für sich betrachtet eine Öffnung aufweist, über welche der Aufnahmeraum und somit das jeweilige Speichermittel zugänglich ist. Ferner umfasst das jeweilige Zellengehäuse 5 beispielsweise einen jeweiligen Deckel 1 1 , Mittels welchem die genannte Öffnung verschlossen ist. Bei der in Fig. 1 veranschaulichten ersten Ausführungsform ist das Wärmeleitelement 9 thermisch leitend mit den jeweiligen Deckeln 1 1 verbunden, sodass beispielsweise die thermische Welle von dem jeweiligen auch als Zelldeckel bezeichneten Deckel 1 1 einer jeweiligen der Speicherzellen 2, 3 und 4 zu den jeweiligen anderen Zelldeckeln der übrigen
Speicherzellen 2, 3 und 4 und somit zu der jeweiligen Sicherheitsvorrichtung 13 der übrigen Speicherzellen 2, 3 und 4 übertragen werden kann. Das Wärmeleitelement 9 ist beispielsweise derart ausgebildet beziehungsweise angeordnet, dass beispielsweise zwar zumindest ein den Aufnahmeraum zumindest teilweise begrenzendes Element wie beispielsweise der Deckel 1 1 und somit die jeweilige Sicherheitsvorrichtung 13 gezielt erwärmt werden, nicht jedoch das Innere der Speicherzelle 2, 3, 4 beziehungsweise deren im Aufnahmeraum aufgenommener Inhalt wie beispielsweise der Elektrolyt.
Die Speicherzellen 2, 3 und 4 sind dabei entlang einer in Fig. 1 durch einen Doppelpfeil 12 veranschaulichten Richtung aufeinanderfolgend beziehungsweise hintereinander angeordnet, wobei die Speicherzelle 3 bezogen auf die genannte Richtung zwischen den Speicherzellen 2 und 4 angeordnet ist. Somit ist die Speicherzelle 3 eine den
Speicherzellen 2 und 4 unmittelbar benachbarte Speicherzelle, während die Speicherzelle 4 nicht unmittelbar auf die Speicherzelle 2 beziehungsweise umgekehrt folgt, da zwischen den Speicherzellen 2 und 4 die Speicherzelle 3 angeordnet ist.
Bei der in Fig. 1 veranschaulichten ersten Ausführungsform befindet sich das
Wärmeleitelement 9 direkt auf dem jeweiligen Deckel 1 1. Ferner ist es denkbar, dass das Wärmeleitelement 9 direkt unterhalb des jeweiligen Zelldeckels 1 1 angeordnet ist. Um eine besonders vorteilhafte Wärmeübertragung realisieren zu können, ist das
Wärmeleitelement 9 beispielsweise einstückig ausgebildet.
Insbesondere ist die jeweilige Sicherheitsvorrichtung 13 beziehungsweise
Sicherheitseinrichtung 14 thermisch aktivierbar. Da nun mittels des Wärmeleitelements 9 Wärme beispielsweise von der Speicherzelle 2, bei welcher das thermische Ereignis beginnt beziehungsweise stattfindet, auf die Sicherheitsvorrichtungen 13 der
Speicherzellen 3 und 4 übertragen werden kann, werden beispielsweise die
Sicherheitsvorrichtungen 13 der Speicherzellen 3 und 4 durch die mittels des
Wärmeleitelements 9 bewirkte Wärmeübertragung von der Speicherzelle 2 auf die Sicherheitsvorrichtungen 13 der Speicherzellen 3 und 4 aktiviert, sodass die
Sicherheitsvorrichtungen 13 der Speicherzellen 3 und 4 aktiviert werden, obwohl bei beziehungsweise in den Speicherzellen 3 und 4 kein thermisches Ereignis stattfindet. Beispielsweise wird die Sicherheitsvorrichtung 13 der Speicherzelle 2 durch das in der Speicherzelle 2 stattfindende thermische Ereignis aktiviert. Auf diese Weise können die jeweiligen Sicherheitsvorrichtungen 13 gezielt und bedarfsgerecht aktiviert werden, sodass beispielsweise die Sicherheitsvorrichtung 13 der Speicherzelle 3, welche der Speicherzelle 2 unmittelbar benachbart ist, so früh wie möglich aktiviert werden kann, die Sicherheitsvorrichtung 13 der Speicherzelle 4 jedoch so spät wie nötig aktiviert werden kann. Dadurch kann beispielsweise dem thermischen Ereignis beziehungsweise einer thermischen Propagation effizient und effektiv entgegengewirkt werden.
Um die Sicherheitsvorrichtungen 13 besonders bedarfsgerecht aktivierten zu können, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Wärmeleitelement 9 mit den
Sicherheitsvorrichtungen 13 thermisch leitend verbunden ist, insbesondere die
Sicherheitsvorrichtung 13 direkt kontaktiert beziehungsweise berührt.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei welcher mehrere, als thermisch leitende Streifen ausgebildete Wärmeleitelemente 9 vorgesehen sind. Bei der zweiten
Ausführungsform ist das jeweilige Wärmeleitelement 9 beispielsweise zwischen den jeweiligen Anschlüssen 7 beziehungsweise 8 und der jeweiligen Sicherheitsvorrichtung 13 angeordnet. Bei der ersten und zweiten Ausführungsform weist das jeweilige
Wärmeleitelement 9 eine Längserstreckungsrichtung auf, welche mit der durch den Doppelpfeil 12 veranschaulichten Richtung zusammenfällt. Fig. 3 zeigt eine dritte
Ausführungsform, bei welcher das jeweilige Wärmeleitelement 9 eine jeweilige
Längserstreckungsrichtung aufweist, welche senkrecht zur durch den Doppelpfeil 12 veranschaulichten Richtung verläuft. Dabei sind die Wärmeleitelemente 9 bei der dritten Ausführungsform zwischen den jeweiligen Sicherheitsvorrichtungen 13 angeordnet.
Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform, bei welcher zwischen den Speicherzellen 2 und 3 beziehungsweise 3 und 4 wenigstens ein Isolationselement 16 angeordnet ist. Das Isolationselement 16 ist beispielsweise als Flächenelement ausgebildet ist. Ferner ist das Isolationselement 16 zwischen jeweiligen, unmittelbar beziehungsweise direkt einander zugewandten Stirnseiten 15 der Speicherzellen 2 und 3 beziehungsweise 3 und 4, insbesondere der Zellengehäuse 5, angeordnet. Dabei ist die jeweilige Stirnseite 15 zur jeweiligen anderen Stirnseite 15 hin zumindest überwiegend überdeckt.
Mittels des Isolationselements 16 sind die jeweilige unmittelbar benachbarten
Speicherzellen 2 und 3 beziehungsweise 3 und 4 zumindest in jeweiligen Teilbereichen, insbesondere zumindest überwiegend, thermisch voneinander isoliert. Dabei ist das Isolationselement 16 beispielsweise als thermisch isolierende Folie und/oder aus einem Kunststoff ausgebildet. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die jeweilige Stirnseite 15 vollständig bis auf einen jeweiligen Teilbereich 17 zur jeweils anderen Stirnseite 15 hin durch das Isolationselement 16 überdeckt ist, wobei der Teilbereich 17 beispielsweise ein jeweiliger Randbereich der jeweiligen Stirnseite 15 ist. Insbesondere ist der Teilbereich 17 ein oberer Randbereich, welcher beispielsweise eine Breite von höchstens 5 Millimetern aufweist. Insbesondere schließt sich der Teilbereich 17 auf einer den Anschlüssen 7 und 8 abgewandten Seite des jeweiligen Deckels 1 1 nach unten hin direkt an und ist somit direkt unterhalb des jeweiligen Zelldeckels angeordnet. Auf diese Weise erfolgt eine besonders vorteilhafte Übertragung der aus dem thermischen Ereignis resultierenden thermischen Welle von einem der Zellblöcke zum jeweils anderen, unmittelbar benachbarten Zelldeckel besonders effektiv und zeitnah. Zugleich wird die Übertragung der thermischen Welle vom Inneren des jeweiligen Zellengehäuses 5 der jeweiligen Speicherzelle 2, 3 beziehungsweise 4 zum Zellengehäuse 5 der jeweils unmittelbar benachbarten Zelle hin verlangsamt, da das Isolationselement 16 vorgesehen ist. Somit erfolgt insbesondere eine besonders effiziente und effektive Wärmeübertragung von Sicherheitsvorrichtung 13 zu Sicherheitsvorrichtung 13, während jedoch eine
unerwünschte übermäßige Wärmeübertragung zwischen den Zellengehäusen 5 beziehungsweise den Gehäuseteilen 10 an sich vermieden ist. Hierdurch kann eine gezielte Aktivierung der Sicherheitsvorrichtung 13 bewirkt werden, ohne dass es zu einer übermäßigen Erwärmung der Zellengehäuse 5 an sich kommt. Auf diese Weise ist eine zeitliche Justierung eines Propagationsintervalls möglich, worunter insbesondere zu verstehen ist, dass die jeweilige Aktivierung der jeweiligen Sicherheitsvorrichtung 13, insbesondere hinsichtlich einer zeitlichen Abfolge beziehungsweise eines zeitlichen Abstands, in welchem die Sicherheitsvorrichtungen 13 aktiviert werden, justiert beziehungsweise bedarfsgerecht eingestellt werden kann.
Eine weitere Möglichkeit, das Propagationsintervall und somit beispielsweise eine Reaktionszeit besonders fein zu justieren, ist in Fig. 5 veranschaulicht. Unter der
Reaktionszeit ist insbesondere eine Zeitspanne zu verstehen, nach Ablauf derer die Sicherheitsvorrichtung 13 derjenigen der Speicherzellen 2, 3 und 4 auf die beschriebene Weise aktiviert wird, welche derjenigen der Speicherzellen 2, 3 und 4 unmittelbar benachbart ist, bei welcher das thermische Ereignis beginnt.
Fig. 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform, bei welcher sich das Isolationselement 16, insbesondere auf einer dem Deckel 1 1 abgewandten Seite und somit nach unten hin, insbesondere direkt, an das Wärmeleitelement 9 anschließt, welches in dem Teilbereich 17 angeordnet ist und den Teilbereich 17 beispielsweise vollständig überdeckt. Somit ist das Wärmeleitelement 9 bei der fünften Ausführungsform zwischen den unmittelbar einander gegenüberliegenden Stirnseiten 15 angeordnet und kontaktiert insbesondere die Stirnseiten 15. Das Wärmeleitelement 9 erstreckt sich somit beispielsweise über die oberen 5 Millimeter direkt unterhalb des jeweiligen Deckels 1 1 , sodass eine besonders effiziente und effektive Wärmeübertragung von Zelldeckel zu Zelldeckel und somit insbesondere von Sicherheitsvorrichtung 13 zu Sicherheitsvorrichtung 13 realisierbar.
Schließlich zeigt Fig. 6 eine sechste Ausführungsform, bei welcher wenigstens ein Gaskanal 18 vorgesehen ist, mittels welchem die Aufnahmeräume fluidisch miteinander verbunden beziehungsweise fluidisch miteinander verbindbar sind. Auf diese Weise ist es möglich, das zuvor genannte, aus dem thermischen Ereignis resultierende und in dem jeweiligen Aufnahmeraum entstehende Gas aus einem jeweiligen der Aufnahmeräume in einen jeweiligen anderen der Aufnahmeräume zu leiten. Findet beispielsweise ein thermisches Ereignis in der Speicherzelle 2 statt, wobei in den Speicherzellen 3 und 4 kein thermisches Ereignis stattfindet, so entsteht beispielsweise in dem Aufnahmeraum der Speicherzelle 2 das genannte Fluid beziehungsweise Gas. Mittels des Gaskanals 18 kann das Gas aus dem Aufnahmeraum der Speicherzelle 2 ausgeleitet und
beispielsweise in den Aufnahmeraum der unmittelbar benachbarten Speicherzelle 3 sowie beispielsweise in den Aufnahmeraum der darauffolgenden Speicherzelle 4 geleitet werden. Dadurch können die Speicherzellen 3 und 4 und somit deren
Sicherheitsvorrichtungen 13 gezielt und bedarfsgerecht erwärmt werden, obwohl das thermische Ereignis nicht in den Speicherzellen 3 und 4, sondern in der Speicherzelle 2 stattfindet. In der Folge können die Sicherheitsvorrichtungen 13 bedarfsgerecht aktiviert werden, sodass dem thermischen Ereignis und somit einer thermischen Propagation, insbesondere in dem Speichergehäuse, effektiv und effizient entgegengewirkt werden kann. In der Folge kann ein besonders sicherer Betrieb realisiert werden.
Bezugszeichenliste
1 Speichereinrichtung
2 Speicherzelle
3 Speicherzelle
4 Speicherzelle
5 Zellengehäuse
6 Außenseite
7 Anschluss
8 Anschluss
9 Wärmeleitelement
10 Gehäuseteil
1 1 Deckel
12 Doppelpfeil
13 Sicherheitsvorrichtung
14 Sicherheitseinrichtung
15 Stirnseite
16 Isolationselement
17 Teilbereich
18 Gaskanal
19 Umgebung

Claims

Patentansprüche
1. Speichereinrichtung (1 ) zum Speichern von elektrischer Energie, mit wenigstens zwei Speicherzellen (2, 3), welche jeweils ein Zellengehäuse (5), einen durch das Zellengehäuse (5) begrenzten Aufnahmeraum, wenigstens ein in dem
Aufnahmeraum aufgenommenes Speichermittel zum Speichern von elektrischer Energie und wenigstens eine aktivierbare Sicherheitsvorrichtung (13) aufweisen, , dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein thermisch leitendes Wärmeleitelement (9) vorgesehen ist, mittels welchem Wärme gezielt von einer ersten der Speicherzellen (2, 3) auf die
Sicherheitsvorrichtung (13) der zweiten Speicherzelle (3, 2) übertragbar ist.
2. Speichereinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Wärmeleitelement (9) auf einer jeweiligen, dem jeweiligen Aufnahmeraum abgewandten Außenseite (6) des jeweiligen Zellengehäuses (5) angeordnet und mit der jeweiligen Außenseite (6) thermisch leitend verbunden ist.
3. Speichereinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Wärmeleitelement (9) elektrisch nicht-leitend ausgebildet ist.
4. Speichereinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Wärmeleitelement (9) bandförmig ausgebildet ist.
5. Speichereinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Wärmeleitelement (9) zwischen jeweiligen, einander zugewandten Stirnseiten (15) der Zellengehäuse (5) angeordnet ist.
6. Speichereinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich an das Wärmeleitelement (9) wenigstens ein Isolationselement (16) anschließt, mittels welchem die Speicherzellen (2, 3) zumindest in jeweiligen Teilbereichen thermisch voneinander isoliert sind.
7. Speichereinrichtung (1 ) nach den Ansprüchen 5 und 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Isolationselement (16) zwischen den einander zugewandten Stirnseiten (15) angeordnet ist.
8. Speichereinrichtung (1 ) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweiligen Stirnseiten (15) jeweilige erste Teilbereiche, zwischen welchen das Wärmeleitelement (9) angeordnet ist, und jeweilige, sich an die jeweiligen ersten Teilbereiche anschließende zweite Teilbereiche aufweisen, zwischen welchen das Isolationselement (16) angeordnet ist, wobei der jeweilige zweite Teilbereich mehr als doppelt so groß, insbesondere mehr als dreimal so groß, wie der jeweilige erste Teilbereich ist.
9. Speichereinrichtung (1 ) zum Speichern von elektrischer Energie, mit wenigstens zwei Speicherzellen (2, 3), welche jeweils ein Zellengehäuse (5), einen durch das Zellengehäuse (5) begrenzten Aufnahmeraum und wenigstens ein in dem
Aufnahmeraum aufgenommenes Speichermittel zum Speichern von elektrischer Energie aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen den Speicherzellen (2, 3) wenigstens ein Isolationselement (16) angeordnet ist, mittels welchem die Speicherzellen (2, 3) zumindest in jeweiligen Teilbereichen thermisch voneinander isoliert sind.
10. Speichereinrichtung (1 ) zum Speichern von elektrischer Energie, mit wenigstens zwei Speicherzellen (2, 3), welche jeweils ein Zellengehäuse (5), einen durch das Zellengehäuse (5) begrenzten Aufnahmeraum und wenigstens ein in dem
Aufnahmeraum aufgenommenes Speichermittel zum Speichern von elektrischer Energie aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein Gaskanal (18) vorgesehen ist, mittels welchem ein in einem ersten der Aufnahmeräume entstehendes Gas aus dem ersten Aufnahmeraum in den zweiten Aufnahmeraum einleitbar ist.
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