WO2021213748A1 - Elektrischer energiespeicher für ein kraftfahrzeug, kraftfahrzeug sowie verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Elektrischer energiespeicher für ein kraftfahrzeug, kraftfahrzeug sowie verfahren zu seiner herstellung Download PDF

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Christophe MILLE
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Definitions

  • the invention relates to an electrical energy store for a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a motor vehicle with at least one such energy store.
  • the invention also relates to a method for producing such an electrical energy store.
  • DE 102013207 536 A1 shows a cell block for a battery as known.
  • US 2008/0241667 A1 discloses a battery pack system for use in an electric vehicle.
  • a fuse board with a metal plate is known from EP 2 608243 A1.
  • DE 102017 004939 A1 discloses a known method for electrically conductive connection of the electrical poles of battery cells to one another.
  • DE 102014 106414 A1 shows a battery pack as known.
  • the object of the present invention is to create an electrical energy store for a motor vehicle, a motor vehicle and a method so that the electrical energy store can be produced in a particularly simple manner.
  • a first aspect of the invention relates to an electrical energy store for a motor vehicle.
  • the motor vehicle which is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger vehicle, includes the electrical energy store in its fully manufactured state.
  • the electrical energy store is also referred to as an energy store or store, with electrical energy or electrical current, in particular galvanically or electrochemically, in the energy store or by means of the energy store. is or can be saved.
  • the electrical energy store has a plurality of storage cells, also referred to simply as cells, in or by means of which the electrical energy is or can be stored.
  • the electrical energy can be stored galvanically or electrochemically by means of the storage cells.
  • the energy store is, for example, a battery, so that the respective storage cell can be a battery cell.
  • the battery can be a lithium-ion battery, so that the respective storage cell or a lithium-ion storage cell or battery cell is.
  • the motor vehicle in its fully manufactured state, also has at least one electrical machine, by means of which the motor vehicle can be driven electrically, in particular purely electrically.
  • the electrical machine is also referred to as a traction machine.
  • the electric machine In order to drive the motor vehicle, in particular purely electrically, by means of the electric machine, the electric machine is operated in a motor mode and thus as an electric motor.
  • the electrical machine is supplied with the electrical energy stored in the energy store.
  • the energy store is thus also referred to as a traction store, in particular also as a traction battery.
  • the energy store and / or the electrical machine is preferably a high-voltage component whose electrical voltage, in particular electrical operating or nominal voltage, is preferably at least 48 volts.
  • the electrical voltage, in particular electrical operating or nominal voltage, of the respective high-voltage component is preferably greater than 50 volts, in particular greater than 60 volts, and very preferably the electrical voltage, in particular electrical operating or nominal voltage, of the respective high-voltage component is several hundred Volt. In this way, particularly large electrical powers for, in particular purely electrical, driving of the motor vehicle can be achieved.
  • the motor vehicle is thus preferably designed as a hybrid vehicle or as an electric vehicle, in particular as a battery-electric vehicle (BEV).
  • BEV battery-electric vehicle
  • the memory cells are, for example, electrically connected to one another.
  • the storage cells can be prismatic on the outer circumference, so that the storage cells can be designed as so-called prismatic storage cells.
  • the storage cells are each round, in particular circular, on the outer circumference, so that the storage cells can be designed, for example, as round cells.
  • the electrical energy store has at least one holding element which is formed separately from the storage cells.
  • the holding element is formed from a plastic, for example.
  • the holding element is dimensionally stable or inherently rigid.
  • the holding element is supported at least indirectly, in particular directly, on the storage cells.
  • the holding element is designed in one piece.
  • the storage cells are fixed relative to one another by means of the holding element.
  • the storage cells are held in pairs at a distance from one another by means of the holding element.
  • the holding element is designed as a holding shell or as a holding frame.
  • the storage cells are held against one another or, in particular mechanically, connected to one another by means of the holding element.
  • the electrical energy store also has a current collecting element which is formed separately from the storage cells and separately from the holding element and is common to the storage cells and which is preferably formed in one piece.
  • the current collecting element is, for example, a busbar or a busbar and is also referred to, for example, as a collector or busbar. It is preferably provided that the current collecting element is electrically conductive or is formed from an electrically conductive material. In particular, the current collecting element can be formed from a metallic material such as copper or aluminum. Furthermore, it is conceivable that the holding element is formed as a non-conductor or from an electrically non-conductive material.
  • a non-conductor or an electrically non-conductive material is to be understood as such a component or such a material whose electrical conductivity is less than 10 8 Sem ⁇ 1 or whose specific resistance is greater than 10 8 ⁇ cm.
  • the current collecting element is held at least indirectly, in particular directly, on the holding element.
  • the current collecting element is electrically connected to, in particular at least or precisely, a respective connection of the respective memory cell.
  • the feature that the current collecting element is a current collecting element common to the memory cells is to be understood in particular that the memory cells each have at least or precisely one connection, also referred to as a terminal, which is electrically connected to the current collecting element.
  • connection element of the respective storage cell is, for example, an electrical pole, in particular an electrical positive pole or an electrical negative pole of the respective storage cell.
  • the respective memory cell has, for example, the respective connection electrically connected to the current collecting element and at least or precisely one further connection. If the following refers to the connection, the connections, the respective connections or the respective connection, then - unless stated otherwise - the respective first or first-mentioned connection of the respective memory cell that is electrically connected to the current collecting element is to be understood.
  • the respective connection of the respective memory cell forms a first pole of the respective memory cell, wherein, for example, the respective further connection is a respective second electrical pole of the respective memory cell.
  • the respective first electrical pole has, for example, a first electrical polarity, the respective second electrical pole having a respective second electrical polarity that is different from the first electrical polarity.
  • the first electrical polarity is negative, for example, so that the second electrical polarity is positive, for example. It is thus conceivable that the electrical negative poles of the storage cells are electrically connected to the current collecting element.
  • the respective storage cell can, for example, provide the electrical energy stored in the respective storage cell via its connections, so that, for example, the aforementioned electrical machine can be supplied with the electrical energy stored in the respective storage cell. It is also conceivable that the electrical machine can be operated in a generator mode and thus as a generator. By means of the generator, electrical energy of the motor vehicle can be converted into electrical energy which is provided by the generator. The electrical energy provided by the generator can, for example, be fed into the respective storage cell via the respective connections of the respective storage cell and thereby stored in the respective storage cell.
  • the storage cells can provide the electrical energy stored in them via the respective connections and the current collecting element, so that, for example, the electrical machine can be compared to that stored in the storage cells via the current collecting element and the respective connections of the storage cells that are electrically connected to the current collecting element electrical energy can be supplied.
  • the respective connection of the respective storage cell with the current collecting element is provided via a respective connection, in particular its own, assigned to the respective connection, and separately from the storage cells, is electrically connected separately from the current collecting element and separately from the holding element formed connecting element.
  • connection element which is formed separately from the respective storage cell and thus separate from the respective connection, separate from the current collecting element and separately from the holding element, which for example on the one hand is at least indirectly, in particular directly, electrically connected to the respective connection and, on the other hand, at least indirectly, in particular directly, electrically with the current collecting element.
  • the respective connections of the storage cells are electrically connected to the current collecting element via the respective connecting elements. It is preferably provided that the connecting elements are formed separately from one another.
  • the respective connecting element is preassembled on the holding element at at least or exactly one respective assembly point independently of the current collecting element and independently of the storage cells, whereby the respective connecting element at the assembly point is held independently of the current collecting element and independently of the storage cells on the holding element.
  • the holding element is provided in the mentioned state before the respective connections are electrically connected to the current collecting element via the connecting elements, before the storage cells are supported on the holding element and fixed relative to one another by means of the holding element and before the current collecting element is connected is attached to the holding element.
  • the storage cells are detached or spaced from the holding element, i.e. not yet supported on the holding element and not yet fixed relative to one another by means of the holding element, and that the current collecting element is also spaced apart from the holding element and solved and thus is not yet attached to the holding element.
  • the respective connection element for example designed as a tab
  • the respective connection of the respective storage cell can be electrically and, for example, mechanically connected to the connection element preassembled on the holding element in a particularly simple manner.
  • the current collecting element can also be electrically and preferably also mechanically connected in a particularly simple manner to the respective connecting element preassembled on the holding element, so that the energy storage device can be manufactured particularly simply and thus cost-effectively in terms of time.
  • the invention is based in particular on the following findings: In principle, it is possible to electrically connect the respective connections of the storage cells to the current collecting element by wire bonding. Wire bonding, however, is a very slow process that cannot be automated or can only be carried out with great effort. In order to connect the connections to the current collecting element, in particular in an automated manner, by wire bonding, it may be necessary to provide a suitable point at which a so-called bonding wire, via which the respective connection of the respective memory cell is electrically connected to the current collecting element, to the respective connection or can be electrically and preferably also mechanically connected to the current collecting element, in particular by welding, to be detected by means of optical detection.
  • an optical detection element in particular a camera
  • the bonding wire is first electrically and mechanically connected, for example, to the respective connection or to the current collecting element by welding.
  • the bonding wire is then unwound from a coil so that the bonding wire is arranged, for example, on the current collecting element or on the connection.
  • the bonding wire is then cut or separated from the rest of the coil and finally electrically and mechanically connected accordingly to the current collecting element or to the connection element, in particular by welding.
  • the respective storage cell is aligned relative to the holding element, in particular when the respective storage cell is supported at least indirectly, in particular directly, on the holding element. This takes place, for example, in a form-fitting manner, in that the respective storage cell is at least partially in a corresponding receptacle in the holding element is arranged.
  • the connecting element designed for example as a tab, is already preassembled on the holding element, the respective storage cell and in particular its respective connection is also aligned relative to the preassembled connection element, so that the connection element is then in a particularly simple manner, in particular by welding, electrically and preferably also mechanically can be connected to the respective port.
  • a complex determination and recording of a suitable point at which the connecting element could be electrically connected to the respective connection can be avoided.
  • the holding element itself aligns itself particularly precisely relative to the respective storage cell or vice versa, so that an advantageous and precise alignment of the respective storage cell and thus the respective connection relative to the preassembled connecting element can be realized.
  • the acquisition and analysis of images and the determination of suitable connection points can be avoided, so that the energy store according to the invention can be produced in a particularly time-saving and cost-effective manner.
  • the connecting element is preassembled, that is to say is held on the holding element, the connecting element is already in an advantageous position when the respective storage cell is supported on the holding element. Complex, time-consuming and costly alignment steps can be avoided. It can also be avoided that a bonding wire is fed to a bonding machine and unwound from a reel. Also, the previously described cutting of a bond wire can be avoided, which can be a potential source of particles and quality problems.
  • the respective connecting element is preferably dimensionally stable or inherently rigid.
  • the connecting element is preferably electrically conductive or formed from an electrically conductive material.
  • the connecting element can be made of copper or aluminum.
  • the respective, preferably integrally formed, connecting element is held in a form-fitting manner on the holding element at the respective assembly point, independently of the storage cells and independently of the current collecting element, and thereby in a form-fitting manner on the holding element at the assembly point, independently of the current collecting element and independently of the storage cells pre-assembled.
  • a particularly firm and secure pre-assembly or mounting of the respective connecting element on the holding element can be ensured.
  • an advantageous alignment of the respective connecting element can be guaranteed relative to the holding element.
  • the connecting elements are in advantageous orientations in order to then connect the connecting elements to the respective connections in a particularly simple and thus time-efficient and cost-effective manner, at least electrically and preferably also mechanically to be able to connect the respective memory cells.
  • the holding element at the respective assembly point has a recess, for example designed as a slot and / or through opening, into which the respective connection element is inserted, whereby the respective connection element at the assembly point is independent of the storage cells and independent of the
  • the current collecting element is held in a form-fitting manner on the holding element and is thereby preassembled in a form-fitting manner on the holding element at the assembly point independently of the current collecting element and independently of the storage cells.
  • the slot or the through opening is completely penetrated by the connecting element, so that, for example, the connecting element protrudes from the through opening or from the slot on both sides or both ends of the through opening or the slot.
  • the connecting element protrudes completely through the through opening or the slot.
  • the respective connecting element is electrically and preferably also mechanically connected to the current collecting element on a side of the current collecting element facing away from the holding element. A simple and safe electrical connection between the respective connecting element and the current collecting element can thereby be ensured.
  • the current collecting element can, for example, be inserted between the holding element and the respective connecting element preassembled thereon in order, for example, to fasten the current collecting element to the holding element.
  • the respective connecting element on the aforementioned side of the Current collecting element are at least electrically and preferably also mechanically connected to the current collecting element, in particular by welding.
  • a further embodiment of the invention provides that the respective connecting element is electrically and preferably also by welding, in particular by energy beam welding and very particularly by laser welding or by ultrasonic welding is mechanically connected to the current collecting element.
  • the respective connecting element is electrically and preferably also mechanically connected to the respective connection by welding, in particular by energy beam welding and, in particular, by laser welding or by ultrasonic welding.
  • the electrical energy store can be produced in a particularly time-saving and cost-effective manner.
  • the respective storage cell is at least partially received in a respective receptacle of the holding element.
  • the respective storage cell interacts with the holding element in a form-fitting manner, as a result of which the respective storage cell is aligned in a particularly simple and particularly precise manner relative to the holding element.
  • the respective storage cell can be aligned particularly precisely relative to the respective connection element preassembled on the holding element in a particularly simple manner, so that the respective connection can be electrically connected to the respective connection element in a particularly simple manner.
  • the respective connecting element or at least one of the connecting elements is designed as a fuse, by means of which, for example, at an excessively high current flowing through the connecting element or, in the event of a short circuit, the respective storage cell is to be deliberately separated from the current collecting element, in particular in such a way that the fuse blows or melts.
  • a second aspect of the invention relates to a motor vehicle, preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger vehicle, which has at least or precisely one electrical energy store according to the first aspect of the invention.
  • Advantages and advantageous configurations of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous configurations of the second aspect of the invention and vice versa.
  • a third aspect of the invention relates to a method for producing an electrical energy store for a motor vehicle.
  • an electrical energy store is produced according to the first aspect of the invention.
  • Advantages and advantageous configurations of the first aspect and the second aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous configurations of the third aspect of the invention and vice versa.
  • a first step of the method also designated by a
  • a plurality of storage cells of the energy store designed to store electrical energy are provided.
  • a holding element formed separately from the memory cells is provided.
  • the storage cells are supported at least indirectly, in particular directly, on the holding element formed separately from the storage cells, the storage cells being fixed relative to one another by means of the holding element.
  • at least one current collecting element which is formed separately from the storage cells and separately from the holding element and is common to the storage cells is fastened to the holding element.
  • the current collecting element is formed with a respective connection of the respective memory cell via a respective, in particular separate, associated with the respective connection and formed separately from the memory cells, separately from the current collecting element and separately from the holding element, in particular one-piece, connecting element electrically connected.
  • the steps of the method can be performed in any order.
  • the holding element is provided in a state in which the respective connecting element is independent of the current collecting element and independent of the storage cells at at least one respective assembly point is preassembled on the holding element and is thereby held at the assembly point independently of the current collecting element and independently of the storage cells on the holding element.
  • the second step (b)) is preferably carried out before the third step (c)), before the fourth step (d)) and before the fifth step (e)), the holding element in the second step (b )) is provided in the described state.
  • the connecting elements which are preferably formed separately from one another, are preassembled, in particular simultaneously, on the holding element and thereby held on the holding element before the storage cells are at least indirectly supported on the holding element and fixed relative to one another by means of the holding element and before the respective terminals of the respective storage cells are electrically connected to the current collecting element via the connecting elements and preferably also before the current collecting element is electrically connected to the connecting elements and preferably also before the current collecting element is attached to the holding element.
  • FIG. 1 shows a detail of a schematic perspective view of an electrical energy store according to the invention for a motor vehicle
  • FIG. 2 shows a fragmentary schematic and perspective top view of a holding element and a connecting element of the energy store that is preassembled on the holding element; 3 shows a fragmentary schematic and perspective sectional view of the holding element according to FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a detail of a further schematic and perspective top view of the holding element, to which a current collecting element of the energy store is also attached;
  • FIG. 5 shows a fragmentary schematic plan view of the energy store.
  • Fig. 1 shows a detail in a schematic perspective view of an electrical energy store 1 for a motor vehicle, which is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger vehicle.
  • the energy store 1 has a plurality of storage cells in or by means of which electrical energy or electrical current is or can be stored.
  • the plurality of memory cells one memory cell denoted by 2 can be seen in FIG. 1, the previous and following explanations relating to memory cell 2 also being able to be transferred to the other memory cells without any further information, and vice versa.
  • the memory cell 2 is embodied here as a round cell. This means that the storage cell 2 is round, in particular circular, on the outer circumference.
  • the storage cell 2 has a cell housing 3 which is round, in particular circular, on the outer circumference.
  • the memory cell 2 has a connection 4, also referred to as a terminal or connection element, which, for example, forms an electrical negative pole of the memory cell 2.
  • the storage cell 2 can provide the electrical energy stored in it via the connection 4.
  • an electrical machine of the motor vehicle can be supplied with the electrical energy stored in the storage cell 2 via the connection 4.
  • the electrical machine can be operated in a motor mode and thus as an electric motor by means of which the motor vehicle can be driven electrically, in particular purely.
  • the energy store 1 also has a holding element 5, for example designed as a holding frame or holding shell, which is preferably designed in one piece. Alternatively or additionally, the holding element 5 is made of a plastic educated. In particular, the holding element 5 is formed from an electrical, non-conductive material and is thus designed as a non-conductor. The holding element 5 is supported at least indirectly, in particular directly, on the storage cells 2, as a result of which the storage cells 2 are fixed relative to one another or to one another by means of the holding element 5.
  • the energy store 1 also has a current collecting element 6 which is formed separately from the storage cells 2 and separately from the holding element 5 and is common to the storage cells 2 and which is also referred to as a collector.
  • the current collecting element 6 is designed as a current busbar, also simply referred to as a busbar or busbar, which is also referred to as a busbar.
  • the current collecting element 6 is preferably formed from an electrically conductive material such as copper or aluminum.
  • the current collecting element 6, which is embodied separately from the holding element 5 and separately from the storage cells 2, is at least indirectly, in particular directly, held or fastened to the holding element 5.
  • the respective connections 4 of the memory cell 2 are electrically connected to the current collecting element 6.
  • the storage cells 2 can provide the electrical energy stored in them via their connections 4 and via the current collecting element 6, so that the electrical machine can be supplied with the electrical energy stored in the storage cells 2 via the current collecting element 6.
  • the respective connections 4 of the storage cells 2, which are electrically connected to the current collecting element 6, are each assigned at least or preferably precisely one connecting element 7, via which the respective connection 4, to which the respective connecting element 7 is assigned, is electrically connected to the current collecting element 6.
  • the connecting elements 7 are formed separately from one another.
  • the respective connecting element 7 is formed separately from the storage cells 2, separately from the holding element 5 and separately from the current collecting element 6.
  • the respective connecting element 7 is preferably designed in one piece.
  • the respective connecting element 7 is preferably formed from an electrically conductive material, in particular from copper or aluminum.
  • the respective connection element 7 is on the one hand electrically connected to the respective connection 4 to which the respective connection element 7 is assigned. On the other hand, the respective connecting element 7 is electrically connected to the current collecting element 6.
  • connection element 7 is electrically contacted with the respectively assigned connection 4 and with the current collecting element 6, so that the respective connection element 7 is also referred to as a contact element.
  • connection 4 is formed by a shoulder of the respective, in the present case cylindrical, storage cell 2.
  • the respective storage cell 2 has, for example, a respective, further connection 8 which, for example, in the present case forms a respective, electrical positive pole of the respective storage cell 2.
  • the connections 4 and 8 are preferably electrically isolated from one another, that is to say galvanically separated from one another.
  • FIGS. 2 and 3 show the holding element 5 in a state Z, in which the holding element 5 is provided in a method for producing the energy store 1. From Fig.
  • the respective connecting element 7 is preassembled independently of the storage cells 2 and independently of the current collecting element 6 on the holding element 5 and thereby held by the respective connecting element 7 at the respective mounting point M independently is preassembled by the storage cells 2 and independently of the current collecting element 6 on the holding element 5 and is thereby held.
  • the storage cells 2 are not yet supported on the holding element 5 and are not yet fixed relative to one another by means of the holding element 5, and in the state Z the current collecting element 6 is not yet electrical with the terminals 4 and also not electrical with the connecting element 7 connected, and in the state Z, the current collecting element 6 is not yet attached to the holding element 5.
  • the current collecting element 6 is attached to the holding element 5 and at least electrically and preferably also mechanically with the respective connecting element 7 connected.
  • the storage cells 2 are then at least indirectly, in particular directly, supported on the holding element 5 and fixed relative to one another by means of the holding element 5, and the respective connection 4 is at least electrically and preferably also mechanically connected to the respective associated connecting element 7. It can be seen particularly well from FIG. 3 that the respective connecting element 7 is preassembled in a form-fitting manner on the holding element 5 at the respective assembly point M and is thereby held.
  • the holding element 5 at the respective assembly point M has a recess, in the present case designed as a slot S, into which the respective connecting element 7 is inserted.
  • the slot S is a through opening through which the respective connecting element 7 protrudes.
  • the respective connecting element 7 extends from the side 9 in the direction of a side facing the storage cells 2 and thus the Side 10 of the holding element 5 facing away from the side 9, in that the connecting element 7 extends from the current collecting element 6 or from the side 9 through a through opening 11 of the holding element 5.
  • the through opening 11 is spaced from the slot S.
  • the connecting element 7 extends through the through opening 11 to the side 10. Starting from the side 10, the respective connecting element 7 extends into the slot S and through the slot S, so that the respective connecting element 7 extends back to the side 9 .
  • the connecting element 7 is connected at least electrically and preferably also mechanically to the current collecting element 6 on the side 9 facing away from the storage cells 2.
  • the connecting element 7 is electrically and preferably also mechanically connected to the current collecting element 6 on a side 12 of the current collecting element 6 facing away from the holding element 5 and thus facing away from the holding element 5.
  • the connection element 7 is electrically and preferably also mechanically connected to the current collecting element 6 at a connection point V1.
  • the connection element 7 is electrically and preferably also mechanically connected to the current collecting element 6, for example by welding, in particular electron beam welding, laser welding or ultrasonic welding, the connection point V1 being arranged on the side 12.
  • connection element 7 is electrically and preferably also mechanically connected to the connection 4.
  • the connecting element 7 is at the connection point V2 by welding, in particular by electron beam welding, laser welding or Ultrasonic welding, electrically and preferably also mechanically connected to the connection 4.
  • the respective storage cell 2 is at least partially received in a respective, assigned receptacle 13 of the holding element 5.
  • a shape of the respective receptacle 13 on the inner circumference is adapted to a respective shape of the storage cell 2, in particular of the cell housing 3, on the outer circumference. Since in the present case the cell housing 3 is circular on the outer circumference, in the present case the receptacle 13 is likewise circular on the inner circumference.
  • the storage cells 2 interact with the holding element 5 in a form-fitting manner, so that the storage cells 2 are aligned particularly precisely relative to the holding element 5 and relative to one another.
  • the storage cells 2 are particularly precisely aligned relative to the connecting elements 7 so that they are particularly easily electrically connected to the connections 4 can be connected.
  • the through opening 11 is connected to the receptacle 13 or the through opening 11 opens into the receptacle 13.
  • the connecting element 7 extends through the through opening 11 and into the receptacle 13, so that the respective connecting element 7 in the respective receptacle 13 with the respective connection 4 is electrically and preferably also mechanically connected. It can be seen particularly well from FIG. 3 that at least one wall area w of the respective connecting element 7 is arranged in the respective receptacle 13.
  • the respective connection 4 is at least electrically and preferably also mechanically connected to the respective wall area W arranged in the respective receptacle 13, whereby the respective connection 4 in the respective receptacle 13 is at least electrically and preferably also mechanically connected to the respective connecting element 7.
  • the connections 4 are already electrically contacted with the respective connecting elements 7 in that the storage cells 2 are moved into the respective receptacles 13.
  • the connections 4 come into, in particular direct, support and thus come into electrical contact with the wall areas W and thus with the connecting elements 7.
  • the connecting elements 7 or the wall areas W can then also be mechanically connected to the connections 4 in a particularly simple manner, in particular by welding.
  • the energy store 1 can be produced in a particularly time-saving and cost-effective manner.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischer Energiespeicher (1) für ein Kraftfahrzeug, mit Speicherzellen (2), mit einem an den Speicherzellen (2) abgestützten Halteelement (5), mittels welchem die Speicherzellen (2) relativ zueinander fixiert sind, und mit einem den Speicherzellen (2) gemeinsamen und an dem Halteelement (5) gehaltenen Stromsammelelement (6), mit welchem ein jeweiliger Anschluss (4) der jeweiligen Speicherzelle (2) elektrisch verbunden ist. Der jeweilige Anschluss (4) der jeweiligen Speicherzelle (2) ist mit dem Stromsammelelement (6) über ein jeweiliges Verbindungselement (7) elektrisch verbunden ist, welches an einer Montagestelle (M) unabhängig von dem Stromsammelelement (6) und unabhängig von den Speicherzellen (2) an dem Halteelement (5) vormontiert ist.

Description

ELEKTRISCHER ENERGIESPEICHER FÜR EIN KRAFTFAHRZEUG, KRAFTFAHRZEUG SOWIE VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNG
Die Erfindung betrifft einen elektrischer Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen Energiespeicher. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen elektrischen Energiespeichers.
Der DE 102013207 536 A1 ist ein Zellblock für eine Batterie als bekannt zu entnehmen. Die US 2008/0241667 A1 offenbart ein Batteriepacksystem zur Verwendung in einem Elektrofahrzeug. Aus der EP 2 608243 A1 ist eine Sicherungsplatine mit einer Metallplatte bekannt. Ferner offenbart die DE 102017 004939 A1 ein Verfahren zum elektrisch leitenden Verbinden der elektrischen Pole von Batteriezellen miteinander bekannt. Außerdem ist der DE 102014 106414 A1 ein Batteriepack als bekannt zu entnehmen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zu schaffen, sodass der elektrische Energiespeicher besonders einfach hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektrischen Energiespeicher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen übrigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den elektrischen Energiespeicher umfasst. Der elektrische Energiespeicher wird auch als Energiespeicher oder Speicher bezeichnet, wobei in dem Energiespeicher beziehungsweise mittels des Energiespeichers elektrische Energie beziehungsweise elektrischer Strom, insbesondere galvanisch beziehungsweise elektrochemisch, gespeichert ist oder gespeichert werden kann. Hierzu weist der elektrische Energiespeicher mehrere, einfach auch als Zellen bezeichneten Speicherzellen auf, in beziehungsweise mittels welchen die elektrische Energie gespeichert ist beziehungsweise gespeichert werden kann. Insbesondere kann die elektrische Energie mittels der Speicherzellen galvanisch beziehungsweise elektrochemisch gespeichert werden. Der Energiespeicher ist beispielsweise eine Batterie, sodass die jeweilige Speicherzelle eine Batteriezelle sein kann. Insbesondere kann die Batterie eine Lithium-Ionen-Batterie sein, sodass die jeweilige Speicherzelle beziehungsweise eine Lithium-Ionen-Speicherzelle beziehungsweise -Batteriezelle ist.
Beispielsweise weist das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand auch wenigstens eine elektrische Maschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann somit wird die elektrische Maschine auch als Traktionsmaschine bezeichnet. Um das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine, insbesondere rein, elektrische anzutreiben, wird die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben. Hierzu wird die elektrische Maschine mit der in dem Energiespeicher gespeicherten elektrischen Energie versorgt. Somit wird der Energiespeicher auch als Traktionsspeicher, insbesondere auch als Traktionsbatterie, bezeichnet. Vorzugsweise ist der Energiespeicher und/oder die elektrische Maschine eine Hochvolt-Komponente, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise mindestens 48 Volt beträgt. Vorzugsweise ist die elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, der jeweiligen Hochvolt-Komponente größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt und ganz vorzugsweise beträgt die elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, der jeweiligen Hochvolt-Komponente mehrere hundert Volt. Hierdurch können besonders große elektrische Leistungen zum, insbesondere rein, elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs realisiert werden. Das Kraftfahrzeug ist somit vorzugsweise als Hybridfahrzeug oder aber als Elektrofahrzeug, insbesondere als batterieelektrisches Fahrzeug (BEV), ausgebildet. Die Speicherzellen sind beispielsweise elektrisch miteinander verbunden. Die Speicherzellen können außenumfangsseitig prismatisch sein, sodass die Speicherzellen als so genannte prismatische Speicherzellen ausgebildet sein können. Ferner ist es denkbar, dass die Speicherzellen jeweils außenumfangsseitig rund, insbesondere kreisrund, sind, sodass die Speicherzellen beispielsweise als Rundzellen ausgebildet sein können. Der elektrische Energiespeicher weist wenigstens ein Halteelement auf, welches separat von den Speicherzellen ausgebildet ist. Das Halteelement ist beispielsweise aus einem Kunststoff gebildet. Insbesondere ist das Halteelement formstabil beziehungsweise eigensteif. Das Halteelement ist zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an den Speicherzellen abgestützt. Ferner ist es denkbar, dass das Halteelement einstückig ausgebildet ist. Mittels des Halteelements sind die Speicherzellen relativ zueinander fixiert. Insbesondere sind die Speicherzellen paarweise mittels des Halteelements in einem Abstand zueinander gehalten. Unter dem Merkmal, dass die Speicherzellen mittels des Halteelements relativ zueinander fixiert sind, ist insbesondere zu verstehen, dass mittels des Halteelements Relativbewegungen zwischen den Speicherzellen zumindest begrenzt, insbesondere vermieden, sind. Beispielsweise ist das Halteelement als eine Halteschale oder als ein Halterahmen ausgebildet. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt sind die Speicherzellen mittels des Halteelements aneinander gehalten beziehungsweise, insbesondere mechanisch, miteinander verbunden.
Der elektrische Energiespeicher weist außerdem ein separat von den Speicherzellen und separat von dem Halteelement ausgebildetes und den Speicherzellen gemeinsames Stromsammelelement auf, welches vorzugsweise einstückig ausgebildet ist. Das Stromsammelelement ist beispielsweise eine Stromschiene oder eine Stromsammelschiene und wird beispielsweise auch als Kollektor oder Busbar bezeichnet. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Stromsammelelement elektrisch leitend beziehungsweise aus einem elektrisch leitenden Werkstoff gebildet ist. Insbesondere kann das Stromsammelelement aus einem metallischen Werkstoff wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium gebildet sein. Des Weiteren ist es denkbar, dass das Halteelement als ein Nichtleiter, beziehungsweise aus einem elektrisch nicht-leitenden Werkstoff gebildet ist. Im Rahmen dieser Offenbarung ist unter einem Nichtleiter beziehungsweise unter einem elektrisch nicht-leitenden Werkstoff ein solches Bauelement beziehungsweise ein solcher Werkstoff zu verstehen, dessen elektrische Leitfähigkeit weniger als 108 Sem-1 beziehungsweise dessen spezifischer Widerstand größer als 108 Qcm ist. Das Stromsammelelement ist zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Halteelement gehalten. Außerdem ist das Stromsammelelement mit, insbesondere wenigstens oder genau, einem jeweiligen Anschluss der jeweiligen Speicherzelle elektrisch verbunden. Mit anderen Worten, unter dem Merkmal, dass das Stromsammelelement ein den Speicherzellen gemeinsames Stromsammelelement ist, ist insbesondere zu verstehen, dass die Speicherzellen jeweils wenigstens oder genau einen auch als Terminal bezeichneten Anschluss aufweisen, welcher elektrisch mit dem Stromsammelelement verbunden ist. Somit sind die Anschlüsse der Speicherzellen und in der Folge die Speicherzellen selbst elektrisch mit dem Stromsammelelement verbunden. Der jeweilige, auch als Anschlusselement bezeichnete Anschluss der jeweiligen Speicherzelle ist beispielsweise ein elektrischer Pol, insbesondere ein elektrischer Pluspol oder aber ein elektrischer Minuspol der jeweiligen Speicherzelle. Die jeweilige Speicherzelle weist beispielsweise den jeweiligen, elektrisch mit dem Stromsammelelement verbundenen Anschluss und wenigstens oder genau einen weiteren Anschluss auf. Ist im Folgenden die Rede von dem Anschluss, den Anschlüssen, den jeweiligen Anschlüssen oder dem jeweiligen Anschluss, so ist darunter - falls nichts anderes angegeben wird - der jeweilige, mit dem Stromsammelelement elektrisch verbundene, erste beziehungsweise zuerst genannte Anschluss der jeweiligen Speicherzelle zu verstehen. Beispielsweise bildet der jeweilige Anschluss der jeweiligen Speicherzelle ein erster Pol der jeweiligen Speicherzelle, wobei beispielsweise der jeweilige weitere Anschluss ein jeweiliger zweiter elektrischer Pol der jeweiligen Speicherzelle ist. Der jeweilige erste elektrische Pol hat beispielsweise eine erste elektrische Polarität, wobei der jeweilige zweite elektrische Pol eine jeweilige zweite, von der ersten elektrischen Polarität unterschiedliche elektrische Polarität aufweist. Die erste elektrische Polarität ist beispielsweise negativ, sodass die zweite elektrische Polarität beispielsweise positiv ist. Somit ist es denkbar, dass die elektrischen Minuspole der Speicherzellen elektrisch mit dem Stromsammelelement verbunden sind.
Die jeweilige Speicherzelle kann beispielsweise über ihre Anschlüsse die in der jeweiligen Speicherzelle gespeicherte elektrische Energie bereitstellen, sodass beispielsweise die zuvor genannte elektrische Maschine mit der in der jeweiligen Speicherzelle gespeicherten elektrischen Energie versorgt werden kann. Ferner ist es denkbar, dass die elektrische Maschine in einem Generatorbetrieb und somit als Generator betreibbar ist. Mittels des Generators kann elektrische Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt werden, die von dem Generator bereitgestellt wird. Die von dem Generator bereitgestellte elektrische Energie kann beispielsweise über die jeweiligen Anschlüsse der jeweiligen Speicherzelle in die jeweilige Speicherzelle eingespeist und dadurch in der jeweiligen Speicherzelle gespeichert werden. Somit ist es denkbar, dass die Speicherzellen die in ihnen gespeicherte elektrische Energie über die jeweiligen Anschlüsse und das Stromsammelelement bereitstellen können, sodass beispielsweise die elektrische Maschine über das Stromsammelelement und die jeweiligen, elektrisch mit dem Stromsammelelement verbundenen Anschlüsse der Speicherzellen mit der in den Speicherzellen gespeicherten elektrischen Energie versorgbar ist. Um nun den elektrischen Energiespeicher besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig hersteilen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der jeweilige Anschluss der jeweiligen Speicherzelle mit dem Stromsammelelement über ein jeweiliges, dem jeweiligen Anschluss zugeordnetes, insbesondere eigenes, und separat von den Speicherzellen, separat von dem Stromsammelelement und separat von dem Halteelement ausgebildetes Verbindungselement elektrisch verbunden ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass je elektrisch mit dem Stromsammelelement verbundenem Anschluss der Speicherzellen wenigstens oder genau ein separat von der jeweiligen Speicherzelle und somit separat von dem jeweiligen Anschluss, separat von dem Stromsammelelement und separat von dem Halteelement ausgebildetes Verbindungselement vorgesehen ist, welches beispielsweise einerseits zumindest mittelbar, insbesondere direkt, elektrisch mit dem jeweiligen Anschluss und andererseits zumindest mittelbar, insbesondere direkt, elektrisch mit dem Stromsammelelement verbunden ist. Hierdurch sind die jeweiligen Anschlüsse der Speicherzellen über die jeweiligen Verbindungselemente elektrisch mit dem Stromsammelelement verbunden. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Verbindungselemente separat voneinander ausgebildet sind.
Das jeweilige Verbindungselement ist dabei an wenigstens oder genau einer jeweiligen Montagestelle unabhängig von dem Stromsammelelement und unabhängig von den Speicherzellen an dem Halteelement vormontiert, wodurch das jeweilige Verbindungselement an der Montagestelle unabhängig von dem Stromsammelelement und unabhängig von den Speicherzellen an dem Halteelement gehalten ist. Hierdurch ist es beispielsweise im Rahmen einer Herstellung des Energiespeichers möglich, das Halteelement in einem Zustand bereitzustellen, in welchem die Verbindungselemente unabhängige von den Speicherzellen und unabhängig von dem Stromsammelelement, insbesondere gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig, an dem Halteelement vormontiert und dadurch gehalten sind. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass das Halteelement in dem genannten Zustand bereitgestellt wird, bevor die jeweiligen Anschlüsse über die Verbindungselemente elektrisch mit dem Stromsammelelement verbunden werden, bevor die Speicherzellen an dem Halteelement abgestützt und mittels des Halteelements relativ zueinander fixiert werden und bevor das Stromsammelelement an dem Halteelement befestigt wird. Somit ist es vorzugsweise in dem zuvor genannten Zustand vorgesehen, dass die Speicherzellen von dem Halteelement gelöst beziehungsweise beabstandet, das heißt noch nicht an dem Halteelement abgestützt und noch nicht mittels des Halteelements relativ zueinander fixiert sind, und das auch das Stromsammelelement noch von dem Halteelement beabstandet und gelöst und somit noch nicht an dem Halteelement befestigt ist. Dadurch, dass das jeweilige, beispielsweise als Lasche ausgebildete Verbindungselement an dem Halteelement vormontiert ist, kann zum einen der jeweilige Anschluss der jeweiligen Speicherzelle auf besonders einfache Weise elektrisch und beispielsweise auch mechanisch mit dem an dem Halteelement vormontierten Verbindungselement verbunden werden. Zum anderen kann auch das Stromsammelelement auf besonders einfache Weise mit dem jeweiligen, an dem Halteelement vormontierten Verbindungselement elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch verbunden werden, sodass der Energiespeicher insgesamt besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig hergestellt werden kann.
Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Grundsätzlich ist es möglich, die jeweiligen Anschlüsse der Speicherzellen durch Drahtbonden mit dem Stromsammelelement elektrisch zu verbinden. Das Drahtbonden ist jedoch ein sehr langsamer Prozess, welcher nicht oder nur sehr aufwändig automatisiert durchgeführt werden kann. Um die Anschlüsse, insbesondere automatisiert, durch Drahtbonden mit dem Stromsammelelement zu verbinden, kann es erforderlich sein, eine geeignete Stelle, an welcher ein so genannter Bonddraht, über welchen der jeweilige Anschluss der jeweiligen Speicherzelle mit dem Stromsammelelement elektrisch verbunden wird, mit dem jeweiligen Anschluss beziehungsweise mit dem Stromsammelelement elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch, insbesondere durch Schweißen, verbunden werden kann, mittels optischer Erfassung zu detektieren. Hierzu kommt beispielsweise ein optisches Erfassungselement, insbesondere eine Kamera, zum Einsatz, um mittels des optischen Erfassungselements eine solche geeignete Stelle zu ermitteln. Nachdem eine solche geeignete Stelle ermittelt wurde, wird der Bonddraht beispielsweise zunächst mit dem jeweiligen Anschluss beziehungsweise mit dem Stromsammelelement durch Schweißen elektrisch und auch mechanisch verbunden. Daraufhin wird der Bonddraht von einer Spule abgewickelt, sodass der Bonddraht beispielsweise auf dem Stromsammelelement beziehungsweise auf dem Anschluss angeordnet wird. Dann wird der Bonddraht geschnitten beziehungsweise von der übrigen Spule abgetrennt und schließlich entsprechend mit dem Stromsammelelement beziehungsweise mit dem Anschlusselement, insbesondere durch Schweißen, elektrisch und auch mechanisch verbunden. Da die Speicherzellen mittels des Halteelements relativ zueinander fixiert und vorzugsweise auch relativ zueinander ausgerichtet werden, wird insbesondere dann, wenn die jeweilige Speicherzelle zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Halteelement abgestützt wird, die jeweilige Speicherzelle relativ zu dem Halteelement ausgerichtet. Dies erfolgt beispielsweise formschlüssig, in dem die jeweilige Speicherzelle zumindest teilweise in einer korrespondierenden Aufnahme des Halteelements angeordnet wird. Da das beispielsweise als Lasche ausgebildete Verbindungselement bereits an dem Halteelement vormontiert ist, wird die jeweilige Speicherzelle und insbesondere ihr jeweiliger Anschluss auch relativ zu dem vormontierten Verbindungselement ausgerichtet, sodass dann das Verbindungselement auf besonders einfache Weise, insbesondere durch Schweißen, elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch mit dem jeweiligen Anschluss verbunden werden kann. Eine aufwändige Ermittlung und Erfassung einer geeigneten Stelle, an welcher das Verbindungselement mit dem jeweiligen Anschluss elektrisch verbunden werden könnte, kann vermieden werden. Insbesondere richtet sich das Halteelement selbst besonders präzise relativ zu der jeweiligen Speicherzelle aus beziehungsweise umgekehrt, sodass eine vorteilhafte und präzise Ausrichtung der jeweiligen Speicherzelle und somit des jeweiligen Anschlusses relativ zu dem vormontierten Verbindungselement realisiert werden kann. Insbesondere kann das Erfassen und Analysieren von Bildern sowie das Ermitteln von geeigneten Verbindungsstellen vermieden werden, sodass der erfindungsgemäße Energiespeicher besonders zeit- und kostengünstig hergestellt werden kann. Da außerdem das Verbindungselement vormontiert, das heißt an dem Halteelement gehalten ist, befindet sich das Verbindungselement bereits dann in einer vorteilhaften Position, wenn die jeweilige Speicherzelle an dem Halteelement abgestützt wird. Aufwändige, zeit- und kostenintensive Ausrichtschritte können vermieden werden. Auch kann vermieden werden, dass ein Bonddraht einer Bondmaschine zugeführt und von einer Spule abgewickelt wird. Auch kann das zuvor beschriebene Schneiden eines Bonddrahts vermieden werden, was eine potentielle Quelle für Partikel und Qualitätsprobleme sein kann.
Vorzugsweise ist das jeweilige Verbindungselement formstabil beziehungsweise eigensteif. Das Verbindungselement ist vorzugsweise elektrisch leitend beziehungsweise aus einem elektrisch leitenden Werkstoff gebildet. Insbesondere kann das Verbindungselement aus Kupfer oder aus Aluminium gebildet sein.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das jeweilige, vorzugsweise einstückig ausgebildete Verbindungselement an der jeweiligen Montagestelle unabhängig von den Speicherzellen und unabhängig von dem Stromsammelelement formschlüssig an dem Halteelement gehalten und dadurch an der Montagestelle unabhängig von dem Stromsammelelement und unabhängig von den Speicherzellen formschlüssig an dem Halteelement vormontiert. Dadurch kann eine besonders feste und sichere Vormontage beziehungsweise Halterung des jeweiligen Verbindungselements an dem Halteelement sichergestellt werden. Außerdem kann dadurch eine vorteilhafte Ausrichtung des jeweiligen Verbindungselements relativ zu dem Halteelement gewährleistet werden. In der Folge befinden sich die Verbindungselemente dann, wenn die Speicherzellen zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Halteelement abgestützt werden, in vorteilhaften Ausrichtungen, um dann die Verbindungselemente besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig zumindest elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch mit den jeweiligen Anschlüssen der jeweiligen Speicherzellen verbinden zu können.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Halteelement an der jeweiligen Montagestelle eine beispielsweise als Schlitz und/oder Durchgangsöffnung ausgebildete Ausnehmung aufweist, in welche das jeweilige Verbindungselement eingesteckt ist, wodurch das jeweilige Verbindungselement an der Montagestelle unabhängig von den Speicherzellen und unabhängig von dem Stromsammelelement formschlüssig an dem Halteelement gehalten und dadurch an der Montagestelle unabhängig von dem Stromsammelelement und unabhängig von den Speicherzellen formschlüssig an dem Halteelement vormontiert ist. Hierdurch kann eine besonders einfache Herstellung des elektrischen Energiespeichers realisiert werden. Beispielsweise ist der Schlitz beziehungsweise die Durchgangsöffnung vollständig von dem Verbindungselement durchdrungen, sodass beispielsweise das Verbindungselement beidseitig beziehungsweise beiden Endes der Durchgangsöffnung beziehungsweise des Schlitzes aus der Durchgangsöffnung beziehungsweise aus dem Schlitz herausragt. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Verbindungselement die Durchgangsöffnung beziehungsweise den Schlitz vollständig durchragt. Dadurch kann das jeweilige Verbindungselement einfach vormontiert und relativ zu dem Halteelement ausgerichtet werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das jeweilige Verbindungselement auf einer dem Halteelement abgewandten Seite des Stromsammelelements mit dem Stromsammelelement elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch verbunden. Dadurch kann eine einfache und sichere, elektrische Verbindung zwischen dem jeweiligen Verbindungselement und dem Stromsammelelement gewährleistet werden.
Nachdem das Halteelement in dem zuvor genannten Zustand bereitgestellt wurde, kann beispielsweise das Stromsammelelement zwischen das Halteelement und das daran vormontierte, jeweilige Verbindungselement gesteckt werden, um dadurch beispielsweise das Stromsammelelement an dem Halteelement zu befestigten. Daraufhin kann beispielsweise das jeweilige Verbindungselement auf der zuvor genannten Seite des Stromsammelelements zumindest elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch mit dem Stromsammelelement verbunden werden, insbesondere durch Schweißen.
Um den elektrischen Energiespeicher besonders einfach und somit besonders zeit- und kostengünstig hersteilen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das jeweilige Verbindungselement durch Schweißen, insbesondere durch Energiestrahlschweißen und ganz insbesondere durch Laserschweißen oder aber durch Ultraschallschweißen, elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch mit dem Stromsammelelement verbunden ist.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das jeweilige Verbindungselement durch Schweißen, insbesondere durch Energiestrahlschweißen und ganz insbesondere als Laserschweißen oder aber durch Ultraschallschweißen, elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch mit dem jeweiligen Anschluss verbunden ist.
Dadurch kann der elektrische Energiespeicher besonders zeit- und kostengünstig hergestellt werden.
In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die jeweilige Speicherzelle zumindest teilweise in einer jeweiligen Aufnahme des Halteelements aufgenommen ist. Dadurch wirkt die jeweilige Speicherzelle formschlüssig mit dem Halteelement zusammen, wodurch die jeweilige Speicherzelle besonders einfach und besonders präzise relativ zu dem Halteelement ausgerichtet ist. Hierdurch kann die jeweilige Speicherzelle auf besonders einfache Weise besonders präzise relativ zu dem jeweiligen, an dem Halteelement vormontierten Verbindungselement ausgerichtet werden, sodass der jeweilige Anschluss auf besonders einfache Weise mit dem jeweiligen Verbindungselement elektrisch verbunden werden kann.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn zumindest ein Wandungsbereich des jeweiligen Verbindungselements in die jeweilige Aufnahme hineinragt, sodass der jeweilige Anschluss in der Aufnahme elektrisch mit dem Wandungsbereich und dadurch elektrisch mit dem jeweiligen Verbindungselement verbunden ist. Dadurch kann der jeweilige Anschluss besonders einfach mit dem jeweiligen Verbindungselement elektrisch verbunden werden, sodass der Energiespeicher besonders einfach hergestellt werden kann.
Ferner ist es möglich, dass das jeweilige Verbindungselement oder zumindest eines der Verbindungselement als eine Sicherung ausgebildet ist, mittels welcher beispielsweise bei einem übermäßig hohen, durch das Verbindungselement fließenden Strom beziehungsweise bei einem Kurzschluss die jeweilige Speicherzelle gezielt von dem Stromsammelelement zu trennen ist, insbesondere derart, dass die Sicherung durchbrennt oder schmilzt.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches wenigstens oder genau einen elektrischen Energiespeicher gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug. Insbesondere wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ein elektrischer Energiespeicher gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung hergestellt. 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.
Bei einem auch mit a) bezeichneten ersten Schritt des Verfahrens werden mehrere, zum Speichern von elektrischer Energie ausgebildete Speicherzellen des Energiespeichers bereitgestellt. Bei einem auch mit b) bezeichneten zweiten Schritt des Verfahrens wird ein separat von den Speicherzellen ausgebildetes Halteelement bereitgestellt. Bei einem auch mit c) bezeichneten dritten Schritt des Verfahrens werden die Speicherzellen zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem separat von den Speicherzellen ausgebildeten Halteelement abgestützt, wobei mittels des Halteelements die Speicherzellen relativ zueinander fixiert werden. Bei einem auch mit d) bezeichneten vierten Schritt des Verfahrens wird wenigstens ein separat von den Speicherzellen und separat von dem Halteelement ausgebildetes, den Speicherzellen gemeinsames Stromsammelelement an dem Halteelement befestigt. Bei einem auch mit e) bezeichneten fünften Schritt des Verfahrens wird das Stromsammelelement mit einem jeweiligen Anschluss der jeweiligen Speicherzelle über ein jeweiliges, dem jeweiligen Anschluss zugeordnetes, insbesondere eigenes, und separat von den Speicherzellen, separat von dem Stromsammelelement und separat von dem Halteelement ausgebildetes, insbesondere einstückiges, Verbindungselement elektrisch verbunden. Falls nichts anderes angegeben ist, können die Schritte des Verfahrens in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden. Um den Energiespeicher besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig hersteilen zu können, ist es vorgesehen, dass bei dem zweiten Schritt, das heißt bei Schritt b) und vorzugsweise vor dem dritten Schritt, das heißt vor Schritt c), und/oder vorzugsweise vor dem vierten Schritt und somit vor Schritt d) und/oder vorzugsweise vor dem fünften Schritt und somit vor Schritt e) das Halteelement in einem Zustand bereitgestellt wird, in welchem das jeweilige Verbindungselement an wenigstens einer jeweiligen Montagestelle unabhängig von dem Stromsammelelement und unabhängig von den Speicherzellen an dem Halteelement vormontiert und dadurch an der Montagestelle unabhängig von dem Stromsammelelement und unabhängig von den Speicherzellen an dem Halteelement gehalten ist. Dies bedeutet, dass der zweite Schritt (b)) vorzugsweise vor dem dritten Schritt (c)), vor dem vierten Schritt (d)) und vor dem fünften Schritt (e)) durchgeführt wird, wobei das Halteelement bei dem zweiten Schritt (b)) in dem beschriebenen Zustand bereitgestellt wird. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die vorzugsweise separat voneinander ausgebildeten Verbindungselemente, insbesondere gleichzeitig, an dem Halteelement vormontiert und dadurch an dem Halteelement gehalten sind, bevor die Speicherzellen zumindest mittelbar an dem Halteelement abgestützt und mittels des Halteelements relativ zueinander fixiert werden und bevor die jeweiligen Anschlüsse der jeweiligen Speicherzellen über die Verbindungselemente elektrisch mit dem Stromsammelelement verbunden werden und vorzugsweise auch bevor das Stromsammelelement elektrisch mit den Verbindungselementen verbunden wird und vorzugsweise auch bevor das Stromsammelelement an dem Halteelement befestigt wird. Hierdurch kann der zuvor beschriebene, zeit- und kostenaufwändige Prozess des Drahtbondens vermieden werden, sodass der Energiespeicher zeit- und kostengünstig hergestellt werden kann.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:
Fig. 1 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen, elektrischen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug;
Fig. 2 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Draufsicht eines Halteelements und eines an dem Halteelement vormontierten Verbindungselements des Energiespeichers; Fig. 3 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Schnittansicht des Halteelements gemäß Fig. 2;
Fig. 4 ausschnittsweise eine weitere schematische und perspektivische Draufsicht des Halteelements, an welchem auch ein Stromsammelelement des Energiespeichers befestigt ist; und
Fig. 5 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht des Energiespeichers.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Perspektivansicht einen elektrischen Energiespeicher 1 für ein Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet ist. Der Energiespeicher 1 weist mehrere Speicherzellen auf, in beziehungsweise mittels welchen elektrische Energie beziehungsweise elektrischer Strom gespeichert ist oder gespeichert werden kann. Von den mehreren Speicherzellen ist in Fig. 1 eine mit 2 bezeichnete Speicherzellen erkennbar, wobei die vorherigen und folgenden Ausführungen zu der Speicherzelle 2 auch ohne weitere auf die anderen Speicherzellen übertragen werden können und umgekehrt. Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass die Speicherzelle 2 vorliegend als eine Rundzelle ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass die Speicherzelle 2 außenumfangsseitig rund, insbesondere kreisrund, ausgebildet ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Speicherzelle 2 ein Zellgehäuse 3 aufweist, welches außenumfangsseitig rund, insbesondere kreisrund, ist. Die Speicherzelle 2 weist einen auch als Terminal oder Anschlusselement bezeichneten Anschluss 4 auf, welcher beispielsweise einen elektrischen Minuspol der Speicherzelle 2 bildet. Über den Anschluss 4 kann die Speicherzelle 2 die in ihr gespeicherte elektrische Energie bereitstellen. Somit kann beispielsweise über den Anschluss 4 eine elektrische Maschine des Kraftfahrzeugs mit der in der Speicherzelle 2 gespeicherten elektrischen Energie versorgt werden. Dadurch kann die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben werden, mittels welchen das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann.
Der Energiespeicher 1 weist außerdem ein beispielsweise als Halterahmen oder Halteschale ausgebildetes Halteelement 5 auf, welches vorzugsweise einstückig ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich ist das Halteelement 5 aus einem Kunststoff gebildet. Insbesondere ist das Halteelement 5 aus einem elektrischen, nicht-leitenden Werkstoff gebildet und somit als Nicht-Leiter ausgebildet. Das Halteelement 5 ist zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an den Speicherzellen 2 abgestützt, wodurch die Speicherzellen 2 mittels des Halteelements 5 relativ zueinander beziehungsweise aneinander fixiert sind. Der Energiespeicher 1 weist außerdem ein separat von den Speicherzellen 2 und separat von dem Halteelement 5 ausgebildetes und den Speicherzellen 2 gemeinsames Stromsammelelement 6 auf, welches auch als Kollektor bezeichnet wird. Beispielsweise ist das Stromsammelelement 6 als eine einfach auch als Stromschiene oder Sammelschiene bezeichnete Stromsammelschiene ausgebildet, welche auch als Busbar bezeichnet wird. Vorzugsweise ist das Stromsammelelement 6 aus einem elektrisch leitenden Werkstoff wie beispielsweise Kupfer oder aber Aluminium gebildet. Das separat von dem Halteelement 5 und separat von den Speicherzellen 2 ausgebildete Stromsammelelement 6 ist zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Halteelement 5 gehalten beziehungsweise befestigt. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, sind die jeweiligen Anschlüsse 4 der Speicherzelle 2 elektrisch mit dem Stromsammelelement 6 verbunden. Dadurch können die Speicherzellen 2 die in ihnen gespeicherte, elektrische Energie über ihre Anschlüsse 4 und über das Stromsammelelement 6 bereitstellen, sodass die elektrische Maschine über das Stromsammelelement 6 mit der in den Speicherzellen 2 gespeicherten elektrischen Energie versorgbar ist.
Den jeweiligen, elektrisch mit dem Stromsammelelement 6 verbundenen Anschlüssen 4 der Speicherzellen 2 ist jeweils wenigstens oder vorzugsweise genau ein Verbindungselement 7 zugeordnet, über welches der jeweilige Anschluss 4, dem das jeweilige Verbindungselement 7 zugeordnet ist, elektrisch mit dem Stromsammelelement 6 verbunden ist. Dabei sind die Verbindungselemente 7 separat voneinander ausgebildet. Außerdem ist das jeweilige Verbindungselement 7 separat von den Speicherzellen 2, separat von dem Halteelement 5 und separat von dem Stromsammelelement 6 ausgebildet. Vorzugsweise ist das jeweilige Verbindungselement 7 einstückig ausgebildet. Das jeweilige Verbindungselement 7 ist vorzugsweise aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, insbesondere aus Kupfer oder Aluminium, gebildet. Das jeweilige Verbindungselement 7 ist einerseits elektrisch mit dem jeweiligen Anschluss 4, dem das jeweilige Verbindungselement 7 zugeordnet ist, verbunden. Andererseits ist das jeweilige Verbindungselement 7 elektrisch mit dem Stromsammelelement 6 verbunden. Somit ist das jeweilige Verbindungselement 7 mit dem jeweils zugeordneten Anschluss 4 und mit dem Stromsammelelement 6 elektrisch kontaktiert, sodass das jeweilige Verbindungselement 7 auch als Kontaktelement bezeichnet wird. Besonders gut aus Fig. 1 ist erkennbar, dass bei dem in den Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Anschluss 4 durch eine Schulter der jeweiligen, vorliegend zylindrischen Speicherzelle 2 gebildet ist. Die jeweilige Speicherzelle 2 weist beispielsweise einen jeweiligen, weiteren Anschluss 8 auf, welcher beispielsweise vorliegend einen jeweiligen, elektrischen Pluspol der jeweiligen Speicherzelle 2 bildet. Vorzugsweise sind die Anschlüsse 4 und 8 elektrisch voneinander isoliert, das heißt galvanisch voneinander getrennt.
Des Weiteren ist es vorgesehen, dass die Verbindungselemente 7 an einer jeweiligen Montagestelle unabhängig von dem Stromsammelelement 6 und unabhängig von den Speicherzellen 2 an dem Halteelement vormontiert und dadurch an der jeweiligen Montagestelle unabhängig von dem Stromsammelelement 6 und unabhängig von den Speicherzellen 2 an dem Halteelement 5 gehalten sind. Diese Montagestelle ist besonders gut aus Fig. 2 erkennbar und dort mit M bezeichnet. Fig. 2 und 3 zeigen das Halteelement 5 in einem Zustand Z, in welchem das Halteelement 5 bei einem Verfahren zum Herstellen des Energiespeichers 1 bereitgestellt wird. Aus Fig. 2 und 3 ist erkennbar, dass in dem Zustand Z das jeweilige Verbindungselement 7 unabhängig von den Speicherzellen 2 und unabhängig von dem Stromsammelelement 6 an dem Halteelement 5 vormontiert und dadurch gehalten ist, indem das jeweilige Verbindungselement 7 an der jeweiligen Montagestelle M unabhängig von den Speicherzellen 2 und unabhängig von dem Stromsammelelement 6 an dem Halteelement 5 vormontiert und dadurch gehalten ist. In dem Zustand Z sind die Speicherzellen 2 noch nicht an dem Halteelement 5 abgestützt und noch nicht mittels des Halteelements 5 relativ zueinander fixiert, und in dem Zustand Z ist das Stromsammelelement 6 noch nicht elektrisch mit den Anschlüssen 4 und auch nicht elektrisch mit dem Verbindungselement 7 verbunden, und in dem Zustand Z ist das Stromsammelelement 6 noch nicht an dem Halteelement 5 befestigt.
Aus Fig. 4 und 5 ist erkennbar, dass bei dem Verfahren folgendes vorgesehen sein kann: nachdem das Halteelement 5 in dem Zustand Z bereitgestellt wurde, wird beispielsweise das Stromsammelelement 6 an dem Halteelement 5 befestigt und zumindest elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch mit dem jeweiligen Verbindungselement 7 verbunden. Daraufhin werden die Speicherzellen 2 zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Halteelement 5 abgestützt und mittels des Halteelements 5 relativ zueinander fixiert, und der jeweiligen Anschluss 4 wird zumindest elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch mit dem jeweiligen, zugeordneten Verbindungselement 7 verbunden. Besonders gut aus Fig. 3 ist erkennbar, dass das jeweilige Verbindungselement 7 an der jeweiligen Montagestelle M formschlüssig an dem Halteelement 5 vormontiert und dadurch gehalten ist. Hierzu weist das Halteelement 5 an der jeweiligen Montagestelle M eine vorliegend als Schlitz S ausgebildete Ausnehmung auf, in welche das jeweilige Verbindungselement 7 einsteckt ist. Der Schlitz S ist eine Durchgangsöffnung, durch welche das jeweilige Verbindungselement 7 hindurch ragt. Ausgehend von dem Stromsammelelement 6, welches auf einer den Speicherzellen 2 abgewandten, das heißt von den Speicherzellen 2 weg weisenden Seite 9 des Halteelements 5 angeordnet ist, erstreckt sich das jeweilige Verbindungselement 7 von der Seite 9 in Richtung einer den Speicherzellen 2 zugewandten und somit der Seite 9 abgewandten Seite 10 des Halteelements 5, indem sich das Verbindungselement 7 ausgehend von dem Stromsammelelement 6 beziehungsweise von der Seite 9 durch eine Durchgangsöffnung 11 des Halteelements 5 hindurch erstreckt. Die Durchgangsöffnung 11 ist dabei von dem Schlitz S beabstandet. Dabei erstreckt sich das Verbindungselement 7 durch die Durchgangsöffnung 11 hindurch auf die Seite 10. Ausgehend von der Seite 10 erstreckt sich das jeweilige Verbindungselement 7 in den Schlitz S und durch den Schlitz S hindurch, sodass sich das jeweilige Verbindungselement 7 wieder auf die Seite 9 erstreckt.
Dabei ist das Verbindungselement 7 auf der den Speicherzellen 2 abgewandten Seite 9 zumindest elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch mit dem Stromsammelelement 6 verbunden. Außerdem ist das Verbindungselement 7 auf einer dem Halteelement 5 abgewandten und somit von dem Halteelement 5 weg weisenden Seite 12 des Stromsammelelements 6 elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch mit dem Stromsammelelement 6 verbunden. Das Verbindungselement 7 ist an einer Verbindungsstelle V1 elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch mit dem Stromsammelelement 6 verbunden. An der Verbindungsstelle V1 ist das Verbindungselement 7 beispielsweise durch Schweißen, insbesondere durch Elektronenstrahlschweißen, Laserschweißen oder Ultraschallschweißen, elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch mit dem Stromsammelelement 6 verbunden, wobei die Verbindungsstelle V1 auf der Seite 12 angeordnet ist.
An einer besonders gut aus Fig. 1 erkennbaren zweiten Verbindungsstelle V2 ist das Verbindungselement 7 elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch mit dem Anschluss 4 verbunden. Beispielsweise ist das Verbindungselement 7 an der Verbindungsstelle V2 durch Schweißen, insbesondere durch Elektronenstrahlschweißen, Laserschweißen oder Ultraschallschweißen, elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch mit dem Anschluss 4 verbunden.
Die jeweilige Speicherzelle 2 ist in einer jeweiligen, zugeordneten Aufnahme 13 des Halteelements 5 zumindest teilweise aufgenommen. Dabei ist eine innenumfangsseitige Form der jeweiligen Aufnahme 13 an eine jeweilige, außenumfangsseitige Form der Speicherzelle 2, insbesondere des Zellgehäuses 3, angepasst. Da vorliegend das Zellgehäuse 3 außenumfangsseitig kreisrund ist, ist vorliegend die Aufnahme 13 innenumfangsseitig ebenfalls kreisrund. Dadurch wirken die Speicherzellen 2 formschlüssig mit dem Halteelement 5 zusammen, sodass die Speicherzellen 2 besonders präzise relativ zu dem Halteelement 5 und relativ zueinander ausgerichtet sind. Außerdem werden dadurch die Speicherzellen 2 dann, wenn sie in den Aufnahmen 13 angeordnet und somit zumindest mittelbar, insbesondere zumindest direkt, an dem Halteelement 5 abgestützt werden, besonders präzise, relativ zu den Verbindungselementen 7 ausgerichtet, sodass diese besonders einfach elektrisch mit den Anschlüssen 4 verbunden werden können. Dabei ist die Durchgangsöffnung 11 mit der Aufnahme 13 verbunden beziehungsweise die Durchgangsöffnung 11 mündet in die Aufnahme 13. Außerdem erstreckt sich das Verbindungselement 7 durch die Durchgangsöffnung 11 hindurch und dabei in die Aufnahme 13, sodass das jeweilige Verbindungselement 7 in der jeweiligen Aufnahme 13 mit dem jeweiligen Anschluss 4 elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch verbunden ist. Dabei ist besonders gut aus Fig. 3 erkennbar, dass zumindest ein Wandungsbereich w des jeweiligen Verbindungselements 7 in der jeweiligen Aufnahme 13 angeordnet ist. Der jeweilige Anschluss 4 ist zumindest elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch mit dem jeweiligen, in der jeweiligen Aufnahme 13 angeordneten Wandungsbereich W verbunden, wodurch der jeweilige Anschluss 4 in der jeweiligen Aufnahme 13 zumindest elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch mit dem jeweiligen Verbindungselement 7 verbunden ist. Beispielsweise werden die Anschlüsse 4 bereits dadurch elektrisch mit den jeweiligen Verbindungselementen 7 kontaktiert, dass die Speicherzellen 2 in die jeweiligen Aufnahmen 13 hinein bewegt werden. Hierdurch kommen die Anschlüsse 4 in, insbesondere direkte, Stützanlage und somit in elektrischen Kontakt mit den Wandungsbereichen W und somit mit den Verbindungselementen 7. Daraufhin können die Verbindungselemente 7 beziehungsweise die Wandungsbereiche W auf besonders einfache Weise auch mechanisch mit den Anschlüssen 4 verbunden werden, insbesondere durch Schweißen. Dadurch kann der Energiespeicher 1 besonders zeit- und kostengünstig hergestellt werden. Bezugszeichenliste
1 elektrischer Energiespeicher
2 Speicherzelle
3 Zellgehäuse
4 Anschluss
5 Halteelement
6 Stromsammelelement
7 Verbindungselement
8 weiterer Anschluss
9 Seite
10 Seite 11 Durchgangsöffnung 12 Seite 13 Aufnahme M Montagestelle S Schlitz V1 Verbindungsstelle V2 Verbindungsstelle W Wandungsbereich z Zustand

Claims

Patentansprüche
1. Elektrischer Energiespeicher (1) für ein Kraftfahrzeug, mit mehreren Speicherzellen (2) zum Speichern von elektrischer Energie, mit einem separat von den Speicherzellen (2) ausgebildeten und zumindest mittelbar an den Speicherzellen (2) abgestützten Halteelement (5), mittels welchem die Speicherzellen (2) relativ zueinander fixiert sind, und mit wenigstens einem separat von den Speicherzellen (2) und separat von dem Halteelement (5) ausgebildeten, den Speicherzellen (2) gemeinsamen und zumindest mittelbar an dem Halteelement (5) gehaltenen Stromsammelelement (6), mit welchem ein jeweiliger Anschluss (4) der jeweiligen Speicherzelle (2) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Anschluss (4) der jeweiligen Speicherzelle (2) mit dem Stromsammelelement (6) über ein jeweiliges, dem jeweiligen Anschluss (4) zugeordnetes und separat von den Speicherzellen (2), separat von dem Stromsammelelement (6) und separat von dem Halteelement (5) ausgebildetes Verbindungselement (7) elektrisch verbunden ist, welches an wenigstens einer jeweiligen Montagestelle (M) unabhängig von dem Stromsammelelement (6) und unabhängig von den Speicherzellen (2) an dem Halteelement (5) vormontiert und dadurch an der Montagestelle (M) unabhängig von dem Stromsammelelement (6) und unabhängig von den Speicherzellen (2) an dem Halteelement (5) gehalten ist.
2. Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Verbindungselement (7) an der jeweiligen Montagestelle (M) unabhängig von den Speicherzellen (2) und unabhängig von dem Stromsammelelement (6) formschlüssig an dem Halteelement (5) gehalten und dadurch an der Montagestelle (M) unabhängig von dem Stromsammelelement (6) und unabhängig von den Speicherzellen (2) formschlüssig an dem Halteelement (5) vormontiert ist.
3. Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (5) an der jeweiligen Montagestelle (M) eine Ausnehmung (S) aufweist, in welche das jeweilige Verbindungselement (7) eingesteckt ist, wodurch das jeweilige Verbindungselement (7) an der Montagestelle (M) unabhängig von den Speicherzellen (2) und unabhängig von dem Stromsammelelement (6) formschlüssig an dem Halteelement (5) gehalten und dadurch an der Montagestelle (M) unabhängig von dem Stromsammelelement (6) und unabhängig von den Speicherzellen (2) formschlüssig an dem Halteelement (5) vormontiert ist.
4. Elektrischer Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Verbindungselement (7) auf einer dem Halteelement (5) abgewandten Seite (12) des Stromsammelelements (6) mit dem Stromsammelelement (6) elektrisch verbunden ist.
5. Elektrischer Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Verbindungselement (7) durch Schweißen, insbesondere durch Laserschweißen oder Ultraschallschweißen, elektrisch mit dem Stromsammelelement (6) verbunden ist.
6. Elektrischer Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Verbindungselement (7) durch Schweißen, insbesondere durch Laserschweißen oder Ultraschallschweißen, elektrisch mit dem jeweiligen Anschluss (4) verbunden ist.
7. Elektrischer Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Speicherzelle (2) zumindest teilweise in einer jeweiligen Aufnahme (13) des Halteelements (5) aufgenommen ist.
8. Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Wandungsbereich (W) des jeweiligen Verbindungselements (7) in die jeweilige Aufnahme (13) hineinragt, sodass der jeweilige Anschluss (4) in der Aufnahme (13) elektrisch mit dem Wandungsbereich (W) und dadurch elektrisch mit dem jeweiligen Verbindungselement (7) verbunden ist.
9. Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem elektrischen Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Energiespeichers (1) für ein Kraftfahrzeug, bei welchem: a) mehrere, zum Speichern von elektrischer Energie ausgebildete Speicherzellen (2) des Energiespeichers (1) bereitgestellt werden; b) ein separat von den Speicherzellen (2) ausgebildetes Halteelement (5) bereitgestellt wird, c) die Speicherzellen (2) zumindest mittelbar an dem separat von den Speicherzellen (2) ausgebildeten Halteelement (5) abgestützt werden, mittels welchem die Speicherzellen (2) relativ zueinander fixiert werden, d) wenigstens ein separat von den Speicherzellen (2) und separat von dem Halteelement (5) ausgebildetes, den Speicherzellen (2) gemeinsames Stromsammelelement (6) an dem Halteelement (5) befestigt wird, und e) das Stromsammelelement (6) mit einem jeweiligen Anschluss (4) der jeweiligen Speicherzelle (2) über ein jeweiliges, dem jeweiligen Anschluss (4) zugeordnetes und separat von den Speicherzellen (2), separat von dem Stromsammelelement
(6) und separat von dem Halteelement (5) ausgebildetes Verbindungselement
(7) elektrisch verbunden wird, wobei bei Schritt b) das Halteelement (5) in einem Zustand (Z) bereitgestellt wird, in welchem das jeweilige Verbindungselement (7) an wenigstens einer jeweiligen Montagestelle (M) unabhängig von dem Stromsammelelement (6) und unabhängig von den Speicherzellen (2) an dem Halteelement (5) vormontiert und dadurch an der Montagestelle (M) unabhängig von dem Stromsammelelement (6) und unabhängig von den Speicherzellen (2) an dem Halteelement (5) gehalten ist.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080241667A1 (en) 2007-03-31 2008-10-02 Scott Kohn Tunable frangible battery pack system
EP2608243A1 (de) 2011-05-31 2013-06-26 Panasonic Corporation Sicherungstafel und damit ausgestatteter batterieblock
DE102013207536A1 (de) 2013-04-25 2014-11-13 Lisa Dräxlmaier GmbH Zellblock mit Zellfixierung für eine Batterie und Verfahren zum Bestücken eines Zellblocks
DE102014106414A1 (de) 2014-05-08 2015-11-12 H-Tech Ag Batteriepack und Verfahren zur Montage des Batteriepacks
DE102014213275A1 (de) * 2014-07-09 2016-01-14 Robert Bosch Gmbh Trägeranordnung zum Tragen und Halten von Komponenten für Batteriezellen eines Batteriemoduls, insbesondere für ein elektrisches Fahrzeug
DE112015004018T5 (de) * 2014-09-02 2017-05-11 Autonetworks Technologies, Ltd. Verdrahtungsmodul und elektrisches Speichermodul
DE102017004939A1 (de) 2017-05-23 2018-07-26 Daimler Ag Verfahren zum elektrisch leitenden Verbinden der elektrischen Pole wenigstens zweier Batteriezellen einer Batterie und Batterie für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens zwei Batteriezellen

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101048888A (zh) * 2004-06-02 2007-10-03 时晖实业有限公司 具有新颖电池内连接的棱形电池组
DE102013020942A1 (de) * 2013-12-12 2015-06-18 Daimler Ag Verfahren zur Wartung, Reparatur und/oder Optimierung einer Batterie und Batterie mit einer Anzahl von elektrisch miteinander verschalteten Einzelzellen
DE102014017143B4 (de) * 2014-11-20 2022-11-17 Audi Ag Energiespeicheranordnung, Kontaktierungselement und Verfahren zur Herstellung einer Energiespeicheranordnung
DE102016000843A1 (de) * 2016-01-27 2017-07-27 Diehl Metal Applications Gmbh Kontaktierungssystem für Energiespeicherzellen und Energiespeicher
DE102017208613A1 (de) * 2017-05-22 2018-11-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie Kraftfahrzeug
DE102017009385A1 (de) * 2017-10-10 2019-04-11 Daimler Ag Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen
DE102017218567A1 (de) * 2017-10-18 2019-04-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen Speichereinrichtung
DE102018207327A1 (de) * 2018-05-09 2019-11-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, sowie Kraftfahrzeug

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080241667A1 (en) 2007-03-31 2008-10-02 Scott Kohn Tunable frangible battery pack system
EP2608243A1 (de) 2011-05-31 2013-06-26 Panasonic Corporation Sicherungstafel und damit ausgestatteter batterieblock
DE102013207536A1 (de) 2013-04-25 2014-11-13 Lisa Dräxlmaier GmbH Zellblock mit Zellfixierung für eine Batterie und Verfahren zum Bestücken eines Zellblocks
DE102014106414A1 (de) 2014-05-08 2015-11-12 H-Tech Ag Batteriepack und Verfahren zur Montage des Batteriepacks
DE102014213275A1 (de) * 2014-07-09 2016-01-14 Robert Bosch Gmbh Trägeranordnung zum Tragen und Halten von Komponenten für Batteriezellen eines Batteriemoduls, insbesondere für ein elektrisches Fahrzeug
DE112015004018T5 (de) * 2014-09-02 2017-05-11 Autonetworks Technologies, Ltd. Verdrahtungsmodul und elektrisches Speichermodul
DE102017004939A1 (de) 2017-05-23 2018-07-26 Daimler Ag Verfahren zum elektrisch leitenden Verbinden der elektrischen Pole wenigstens zweier Batteriezellen einer Batterie und Batterie für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens zwei Batteriezellen

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