WO2023285077A1 - Elektrischer energiespeicher für ein kraftfahrzeug sowie kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2023285077A1
WO2023285077A1 PCT/EP2022/066778 EP2022066778W WO2023285077A1 WO 2023285077 A1 WO2023285077 A1 WO 2023285077A1 EP 2022066778 W EP2022066778 W EP 2022066778W WO 2023285077 A1 WO2023285077 A1 WO 2023285077A1
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electrical energy
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Andreas Huf
Julian PATSCHEIDER
Emanuel Preis
Andre Limburg
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/59—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries characterised by the protection means
    • H01M50/591—Covers

Definitions

  • the invention relates to an electrical energy store for a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention also relates to a motor vehicle with at least one such electrical energy store.
  • WO 2015/049215 A1 discloses a battery module with a battery module housing which encloses a battery module interior.
  • the battery module has receptacles for a predetermined number of battery cells. Provision is also made for the battery module to have an alternative area in the battery module interior in addition to the receptacles, which is dimensioned and arranged such that at least one battery cell accommodated in a receptacle can be at least partially displaced into the alternative area.
  • DE 102005054435 A1 discloses a battery unit for a motorized vehicle as known.
  • the battery pack includes at least one row of a plurality of interconnected, separate battery cells, each having parallel, opposed major boundary turns. Provision is also made for a battery cell, which is arranged at one end of each row, to rest on a fixed deflection ramp.
  • a battery pack is known from DE 102010033806 A1, with a multiplicity of battery elements which are packed next to one another in at least one packing layer. It is provided that at least one deformation element is arranged at least in regions within a packing layer between at least two adjacent battery elements, with the battery elements being displaceable with deformation of deformation elements under the action of an external force.
  • the object of the present invention is to create an electrical energy store for a motor vehicle and a motor vehicle with at least one such electrical energy store, so that a particularly high level of safety can be achieved.
  • This object is achieved according to the invention by an electrical energy store having the features of patent claim 1 and by a motor vehicle having the features of patent claim 8 .
  • Advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent claims.
  • a first aspect of the invention relates to an electrical energy store for storing, in particular electrochemically, electrical energy or electrical current for a motor vehicle.
  • the motor vehicle which is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, in its fully manufactured state comprises the electrical energy storage device, also referred to simply as a storage device, in or by means of which electrical energy or electric current is or is to be stored, in particular electrochemically.
  • the electrical energy storage device comprises a housing, also referred to as a storage housing, which, for example, delimits or forms a receiving space, in particular directly.
  • the electrical energy store comprises a number of storage cells which are arranged in the housing, in particular in the receiving space.
  • the electrical energy in particular electrochemically, can be stored or stored by means of the storage cells, which are also referred to simply as cells.
  • the storage cells are thus designed to store the electrical energy.
  • the storage cells are preferably individual cells, that is to say cells which are formed separately from one another and which can be arranged next to one another or one after the other in the housing, for example.
  • particularly high electrical outputs can be realized for, in particular, purely electrical driving of the motor vehicle.
  • the motor vehicle is designed as a hybrid or electric vehicle, in particular as a battery electric vehicle (BEV).
  • BEV battery electric vehicle
  • the motor vehicle for example in its fully manufactured state, comprises at least one electric machine, by means of which the motor vehicle can be driven, in particular purely electrically.
  • the electrical machine is designed as a high-voltage component whose electrical voltage, in particular electrical operating or nominal voltage, is greater than 50 volts, in particular greater than 60 volts, or is several hundred volts.
  • the electric machine supplied with the electrical energy that is stored in the electrical energy store and thus in the storage cells.
  • the storage cells are arranged in a targeted manner in the housing or the receiving space in such a way that in the event of an accident-related force being applied to the electrical energy storage device and thus to the housing, at least a first of the storage cells moves relative to at least a second of the storage cells and relative to the housing into an alternative area specifically provided in the housing is shiftable, which is free of a memory cell.
  • a displaceable arrangement of at least the first storage cell is provided or the storage cells are arranged in a targeted manner in the housing such that when an accident-related force is applied to the electrical energy storage device, at least the first storage cell relative to the housing and relative to at least of the second storage cell and is thereby pushed into the free alternative area, the alternative area being a partial area of the receiving space.
  • the features that the storage cells are specifically arranged in the housing and that the alternative area is specifically provided in the housing mean that a deliberate or desired arrangement, in particular storage, of the storage cells is provided in the housing, with this arrangement of the storage cells in the housing allows the first storage cell to be displaced into the escape area in a particularly targeted manner relative to the housing and at least relative to the second storage cell when a force is applied to the electrical energy storage device as a result of an accident.
  • This displacement of the first storage cell does not occur accidentally or arbitrarily due to the application of force caused by an accident, but is specifically permitted or made possible by appropriately designing the energy store, in particular by selectively arranging the storage cell in the housing.
  • the avoidance area is not an arbitrary or accidental sub-area into which the first storage cell is accidentally or arbitrarily shifted if a force is applied as a result of an accident, but rather the recording area is deliberately and thus deliberately or desired provided, so that when a force is applied as a result of an accident, at least the first storage cell is moved into the avoidance area.
  • an excessively high load on the storage cells resulting from the application of force caused by an accident can be avoided, so that, for example, undesirable effects resulting from the application of force caused by an accident, such as excessive deformation of the respective storage cell and/or a thermal event in the respective storage cell, can be avoided.
  • the first storage cells form at least one first row of cells or several first rows of cells, in particular arranged one after the other and running parallel to one another, for example, the at least one row of cells or the first rows of cells being displaceable relative to the at least one second storage cell or relative to the second storage cells.
  • the second storage cells form at least one second row of cells or a plurality of second rows of cells, in particular arranged one after the other and running parallel to one another, for example, with the at least one row of cells or the first rows of cells being displaceable relative to the at least one second row of cells or relative to the second rows of cells.
  • the or a thermal event of a memory cell is to be understood as meaning that the thermal event causes the memory cell to heat up considerably.
  • the thermal event results, for example, from a short circuit, which can result from an accident-related application of force.
  • a hot gas which emerges from the storage cell, can arise, for example, from an electrolyte, in particular a liquid, of the storage cell.
  • at least one other of the storage cells can be heated by the gas, so that a thermal event can occur at the other storage cell, although initially or solely due to the application of force to the other storage cell due to the accident, a thermal event did not occur.
  • a spread of a thermal event originating from one of the memory cells to at least one other memory cell or to a plurality of other memory cells or to all other memory cells is also referred to as thermal propagation.
  • the thermal event is also referred to as a memory cell thermal runaway.
  • the first storage cell can be pushed into the avoidance area when a force is applied as a result of an accident, with the first storage cell sliding off the housing and/or the second storage cell, for example, the first storage cell can avoid the application of force caused by an accident and/or a deformation of the housing resulting therefrom, so that an excessive load on the storage cells can be avoided.
  • the probability that a thermal event will occur in one of the memory cells can be kept particularly low.
  • the electrical energy store also includes a contacting device, which is also referred to as a contacting device, contacting system or cell contacting system (ZKS).
  • the storage cells are electrically connected to one another by means of the contacting device.
  • the contacting device is preferably arranged in the housing or in the receiving space.
  • the contacting device includes a connection area, also referred to as a base area, and respective contact elements electrically connected to the respective storage cells.
  • the contact elements are electrically contacted or connected to the connection area. It is conceivable that the contact elements are formed in one piece with the connection area. At least a first of the contact elements is assigned to the first memory cell, such that the first contact element is electrically connected to the first memory cell.
  • the contact element electrically connected to the first memory cell is referred to as the first contact element.
  • At least a second of the contact elements is electrically connected to the second memory cell, such that the second contact element is associated with the second memory cell.
  • the contact element electrically connected to the second memory cell is referred to as the second contact element.
  • the storage cells are electrically connected to the connection area via the contact elements, as a result of which the storage cells are electrically connected to one another via the contacting device, and consequently via the contact elements and the connection area.
  • the contact elements protrude from the connection area, in particular towards the storage cells.
  • the respective memory cell has, for example, at least one respective connection, which is also referred to as a terminal.
  • the respective contact element is electrically connected to the respective storage cell to which the respective contact element is assigned in such a way that the respective contact element is electrically contacted or connected to the respective terminal of the respective storage cell to which the respective contact element is assigned.
  • the storage cells can provide the electrical energy stored in the storage cells via their connections, so that the energy storage device can provide the stored electrical energy via the contacting device. Furthermore, it is conceivable that To supply storage cells via the contacting device with electrical energy, which can thereby be stored in the storage cells.
  • At least the first contact element i.e. at least the contact element electrically connected to the first storage cell
  • the first Contact element is prestressed, in particular mechanically, as a result of which the first Contact element is designed to move as a result of the accidental displacement of the first storage cell relative to the second storage cell, relative to the housing and relative to the connection area of the contacting device, resulting in the electrical connection between the first storage cell and the connection area being separated, and away from the first memory cell and towards the connection area or away from the connection area and towards the first memory cell.
  • the storage cells and the contacting device are specifically arranged in the housing and are specifically designed in such a way that at least the first storage cell is electrically isolated from the connection area, i.e. the electrical connection between the first storage cell and the connection area is separated or canceled when the first storage cell is displaced relative to the housing and relative to the second storage cell and also relative to the connection area due to the application of force caused by an accident.
  • At least the first storage cell is therefore also arranged in the housing in a targeted manner such that the displacement of the first storage cell that results from the application of force caused by an accident and occurs relative to the housing and relative to the second storage cell also occurs relative to the connection area, with the result that the electrical Connection between the first memory cell and the connection area is canceled or separated.
  • the first contact element In a state, also referred to as the normal state or normal operating state, in which the first storage cell is electrically connected to the connection region via the first contact element, the first contact element is prestressed, in particular mechanically. By separating the electrical connection of the first memory cell with the connection area, the bias voltage is released.
  • the preload is formed, for example, by a force, in particular a spring force, or includes a force, in particular a spring force, the preload being understood in particular to mean that the first contact element counteracts the force is held in a first position. In the first position, for example, the first memory cell is electrically connected to the connection area via the first contact element.
  • the electrical connection between the first storage cell and the connection area is released or separated, for example, due to the application of force caused by the accident, for example by the fact that the first storage cell is displaced relative to the housing, relative to the second storage cell and relative to the connection area by the application of force caused by the accident, as a result of which the first contact element is detached or separated from the connection area or from the first memory cell.
  • the force By releasing or canceling the electrical connection between the first storage cell and the connection region, the force then causes the contact element to move from the first position into a second position that differs from the first position.
  • the first contact element moves away from the first memory cell and towards the connection area, or the first contact element moves away from the connection area and towards the first memory cell.
  • the first storage cell is electrically isolated safely and in a defined manner from the connection area and thus at least from the second storage cell or from several or all other storage cells, so that a particularly high level of security of the energy storage device can be achieved.
  • the storage cells also referred to simply as cells
  • the storage cells in the housing in such a way that at least the first storage cell is displaced relative to at least the second storage cell and relative to the housing into the avoidance area when a force is applied or the impact is caused by an accident, it is possible to achieve that when the force is applied as a result of an accident, the storage cells do not immediately block, but instead slide against one another, for example. As a result, excessive loads on the individual storage cells can be avoided.
  • the storage cells are interconnected in such a way, i.e.
  • the first storage cell is also referred to as a pushed-on cell.
  • the pushed-on cell is separated particularly securely from the circuit or from the connection area, so that the probability of short circuits occurring can be kept particularly low.
  • the electrical energy store according to the invention is therefore particularly robust or tolerant to intrusions.
  • An intrusion is to be understood in particular as a deformation of the housing as a result of or due to the application of force caused by an accident, as a result of which, for example, a wall area of the housing moves into an area in which the wall area was not previously arranged and in which, for example, the first storage cell was arranged .
  • Such an intrusion pushes the first storage cell and thus moves it into the alternative area relative to the housing and relative to the second storage cell and also relative to the connection area, as a result of which the electrical connection between the first storage cell and the connection area is separated or canceled or released.
  • the bias voltage or the resulting bias voltage causes the first contact element to be moved away from the connection area and towards the first memory cell or vice versa away from the first memory cell and towards the connection area, so that the first memory cell can be safely separated from the circuit .
  • the invention is based in particular on the following findings: depending on the chemistry and energy content of storage cells designed as battery cells, for example, mechanical stress and deformation of the storage cells can lead to so-called thermal runaway.
  • storage cells of an energy storage device designed, for example, as a high-voltage storage device are protected against undesired loads and/or damage in the event of an accident.
  • the precautions include in particular a strong and sturdy Configuration of the structural parts surrounding the energy store in order to avoid excessive deformation of the energy store.
  • the housing designed, for example, as a high-voltage battery housing is usually designed for high accident loads. This leads to a high weight, high costs and a high installation space requirement for the energy store.
  • the disadvantages and problems mentioned above can now be avoided by the invention, since at least the first storage cell can avoid the application of force caused by an accident or a deformation of the housing resulting from the application of force caused by an accident, in such a way that the first storage cell is thereby shifted into the avoidance area.
  • a particularly high level of security can be achieved in that the prestressing of the first contact element is released or canceled as a result of the displacement of the first storage cell caused by an accident, as a result of which the first contact element is moved as described. This safely separates the first memory cell from the circuit.
  • At least one push-on projection is provided which protrudes from a wall of the housing towards the storage cells and in particular into the receiving space, by means of which the first storage cell can be pushed as a result of the application of force caused by an accident or as a result of a deformation of the housing resulting from the application of force caused by an accident, in particular with the first storage cell sliding off the push-on projection, can be pushed on and thereby displaced relative to the second storage cell and relative to the housing and also relative to the connection area into the avoidance area.
  • the housing and the wall are deformed, so that, for example, the push-on projection is moved into the receiving space.
  • the push-on projection can be supported or is supported on the first storage cell, so that the push-on projection pushes the first storage cell at least indirectly, in particular directly, and thereby moves it into the avoidance area.
  • the first storage cell slides off the push-on projection in order to bring about a targeted movement of the first storage cell into the avoidance area, for example.
  • the first storage cell can be moved in a targeted manner relative to the connection area in such a way that the electrical connection between the first storage cell and the connection area is severed. This ensures a particularly high level of security.
  • a further embodiment is characterized in that the push-on projection is convexly curved on the outer circumference.
  • the push-on projection is designed in the shape of a sphere or a segment of a sphere with respect to the outer circumference.
  • the first storage cell can be pushed particularly advantageously and, for example, slide particularly well on the pushing projection, so that a defined and targeted movement of the first storage cell can be brought about as a result of the application of force caused by an accident.
  • the push-on projection has at least one slide bevel, via which the first storage cell can be pushed by means of the push-on projection as a result of the application of force caused by the accident, with the first storage cell sliding off the slide bevel and thereby relative to the second storage cell and relative to the housing and is also displaceable relative to the connection area into the escape area.
  • a defined and targeted movement of the first storage cell can be implemented, in particular relative to the connection area, so that the electrical and preferably also mechanical connection between the first storage cell and the connection area can be eliminated in a targeted and rapid manner.
  • a particularly high level of safety of the electrical energy store can be achieved as a result.
  • the first contact element is prestressed by means of a spring element that is designed separately from the first contact element and is additionally provided, in particular mechanically, in particular in that the spring element is, for example, elastically deformed and thereby provides the aforementioned force, in particular as a spring force, which at least indirectly on the contact element and against which the first contact element is held in the first position.
  • the spring force moves the first contact element as described.
  • the first contact element is prestressed in that the first contact element itself is elastically deformed, as a result of which the first contact element is designed to, as a result of the electrical connection between the first storage cell and the connection region being separated, in particular under at least partial cancellation of the elastic deformation of the first contact element to spring back and thereby move away from the first storage cell away from and towards the connection area or away from the connection area and towards the first memory cell.
  • Springback is associated, for example, with a shortening of the length of the first contact element or with the fact that the space required by the first contact element is reduced in one direction, in particular because at least two partial regions of the first contact element move towards one another, i.e. spring towards one another.
  • the first contact element is held elastically deformed due to its electrical and preferably also mechanical connection to the connection region on the one hand and to the first storage cell, in particular to the connection of the first storage cell, on the other hand.
  • Releasing or separating the electrical connection between the first storage cell and the connection area is to be understood in particular as meaning that, for example, the electrical and preferably also mechanical connection of the first contact element to the connection area or to the first storage cell is released, as a result of which the first contact element is at least partially released can relax and spring back accordingly.
  • the first storage cell can be reliably isolated from the circuit, so that a particularly high level of security can be achieved.
  • a further embodiment is characterized in that the first contact element, which is electrically connected to the first storage cell, engages in a recess in the first storage cell, in particular a cell housing of the first storage cell, and is designed by the pre-voltage to move as a result of the separation of the connection between the first memory cell and the connection area away from the connection area and towards the first memory cell and thereby into the recess.
  • the first contact element can be spaced particularly far from the connection area and can thus be protected in particular from coming into electrical contact with the connection area and/or other components.
  • the probability of short circuits occurring can be kept particularly low, so that a particularly high level of security can be achieved.
  • the respective storage cell is designed as a round cell.
  • the respective Storage cell is round on the outside circumference, that is, has the shape of a right circular cylinder.
  • a second aspect of the invention relates to a motor vehicle, preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, which has at least 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.
  • FIG. 1 shows a detail of a schematic and sectional plan view of a first embodiment of an electrical energy storage device for a motor vehicle in a normal state before an accident-related force is applied to the energy storage device;
  • FIG. 2 shows a detail of a schematic and sectional plan view of the first embodiment of the energy store during or after the application of force caused by an accident
  • FIG. 3 shows a detail of a schematic and sectional top view of a second embodiment of the energy store in the normal state before the application of force caused by an accident
  • FIG. 4 shows a detail of a schematic and sectional plan view of the second embodiment during or after an accident-related application of force to the energy store;
  • Fig. 5 shows a detail of a schematic and sectional side view of the
  • Fig. 6 shows a detail of a schematic and sectional side view of the
  • the motor vehicle has the electrical energy storage device 1 and at least one electrical machine, by means of which the motor vehicle, which is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, can be operated, in particular purely electrically can be driven.
  • the electrical machine is supplied with the electrical energy that is stored by means of the energy store 1 or in the energy store 1 .
  • the energy store 1 has a housing 2 which, in particular directly, delimits a receiving space 3 .
  • the electrical energy store 1 shows two wall regions 4 and 5 of the housing 2 arranged opposite one another, with the receiving space 3 being directly delimited by the wall regions 4 and 5 in each case.
  • the wall areas 4 and 5 are also referred to as walls of the housing 2 .
  • the electrical energy store 1 also includes a plurality of storage cells 6, also referred to simply as cells, by means of or in which the electrical energy is stored, in particular electrochemically. It can be seen from FIG. 1 that the storage cells 6 are accommodated in the accommodation space 3 and thus in the housing 2 .
  • the memory cells 6 are individual cells which are formed separately from one another and are also referred to as individual cells. In addition, the storage cells 6 are formed separately from the housing 2 .
  • the energy storage device 1 shows the energy storage device 1 in a normal state shortly before an accident-related force is applied to the energy storage device 1 and thereby to the housing 2, which is illustrated by an arrow 7 in FIG.
  • the arrow 7 shows that the application of force caused by the accident acts on the energy accumulator 1 and thereby on the housing 2 in such a way that the application of force caused by the accident acts from the wall area 5 in the direction of the wall area 4 .
  • the application of force caused by an accident can, for example, lead to a so-called intrusion, in which, for example, the wall area 5 and thus the housing 2 are deformed in such a way that at least part of the wall area 5 moves into the receiving space 3, i.e. with deformation of the housing 2 in an area is moved in which the part of the wall area 5 was not previously.
  • the storage cells 6 are arranged in a targeted manner in the receiving space 3 and thus in the housing 2 such that when a force is applied to the electrical energy storage device 1 as a result of an accident, the first of the storage cells 6, designated Z1, relative to the second of the storage cells 6, designated Z2, and relative to the housing 2 along a respective direction running obliquely or perpendicularly to the application of force caused by the accident and illustrated in FIG.
  • the respective avoidance area AB is a respective sub-area of the receiving space 3. In the normal state, the avoidance area AB is free, so that the storage cells Z1 can be pushed into the respective, free avoidance area AB as a result of the application of force caused by the accident.
  • the storage cells Z1 can avoid the application of force or the intrusion caused by an accident, so that excessive loads on the storage cells 6 can be avoided. It can be seen from FIGS. 1 and 2 that the storage cells Z1 slide off the second storage cells Z2 when they are shifted into the respective avoidance area AB. As a result, a block formation of the memory cells 6 can be avoided.
  • the energy store 1 has a contacting device 9 arranged in the housing 2 .
  • the contact-making device 9 has a connection area 10 which is a connection area of the contact-making device 9 that is common to the storage cells 6 .
  • At least one respective contact element of the contacting device 9 is assigned to the respective storage cell 6, the respective contact element assigned to the respective storage cell 6 being electrically connected to the respective storage cell 6 to which the respective contact element is assigned.
  • One of the first memory cells Z1 can be seen in FIGS.
  • the example of the first memory cell Z1 shown in FIGS. 5 and 6 shows that the contact element of the contacting device 9 that is electrically connected to the first memory cell Z1 and is therefore assigned to the first memory cell Z1 is labeled K1.
  • the respective second contact element which is electrically connected to the respective storage cell Z2, cannot be seen in the figures.
  • the contact element K1 electrically connected to the respective first memory cell Z1 is also referred to as the first contact element K1.
  • the contact elements are electrically connected to the Connection area 10 connected.
  • the contact elements are formed in one piece with the connection area 10 . It can be seen that the contact elements, in particular towards the storage cells 6, protrude from the connection area 10.
  • the storage cells 6 are electrically connected to the connection area 10 via the contact elements, so that the storage cells 6 are electrically connected to one another via the contacting device 9, ie via the contact elements and via the connection area 10 common to the storage cells 6.
  • the first contact element K1 is prestressed, in particular mechanically, as a result of which the contact element K1 is designed to move relative to the respective second storage cell Z2 as a result of a relative to the housing 2 and relative to the connection area 10 of the contacting device 9, the displacement of the respective first storage cell Z1 resulting from the disconnection of the electrical connection between the respective first storage cell Z1 and the connection area 10 away from the connection area 10 and toward the respective first storage cell Z1 .
  • the storage cell Z1 when a force is applied as a result of an accident, the storage cell Z1 is displaced relative to the housing 2 and relative to the second storage cell Z2 and is thereby displaced into the avoidance area AB, with the storage cell Z1 also being displaced relative to the connection area 10.
  • the electrical connection between the storage cell Z1 and the connection area 10 is released or disconnected or canceled in that the contact element K1 is electrically and also mechanically released or separated from the connection area 10, in particular during the Contact element K1 remains, for example, electrically and mechanically connected to the storage cell Z1.
  • the contact element K1 is pretensioned in that the contact element K1 is elastically deformed.
  • the contact element K1 is elastically deformed and in particular is kept elastically deformed in the normal state in which the contact element K1 is mechanically and electrically connected both to the connection region 10 and to the storage cell Z1.
  • a force acts in the contact element K1, in particular in the form of a spring force, against which the contact element K1 is elastically deformed and is thereby held in a first position shown in FIG.
  • the initially elastically deformed contact element K1 can at least partially relax in such a way that the contact element K1 springs back and is thereby freed from away from the connection area 10 and towards the first memory cell Z1.
  • the storage cell Z1 is safely isolated from the connection area 10 and thus from the other storage cells 6 as a result of its displacement caused by the accident, so that undesirable effects resulting from the application of force caused by the accident, such as short circuits, for example, can be avoided.
  • the storage cell Z1 in particular its cell housing 11, has a recess 12.
  • FIG. The contact element K1 engages in the recess 12 in the normal state shown in FIGS.
  • the contact element K1 relaxes in such a way that the contact element K1 springs back and is thereby at least partially, in particular at least predominantly or completely , moved into the recess 12.
  • the contact element K1 can be protected particularly well against electrical contacts with the connection area 10 and/or other components, so that a particularly high level of security can be achieved.
  • the energy store 1 has push-on projections 13 which protrude from the wall area 5 of the housing 2 towards the storage cells 6 and thereby protrude into the receiving space 3.
  • the first storage cells Z1 are pushed by means of the pushing projections 13 as a result of the application of force caused by the accident in such a way that the storage cells Z1 are pushed into the avoidance area AB.
  • At least one of the first storage cells Z1 slides off, in particular directly, on the respective push-on projection 13 .
  • the arrows 8 show that the push-on projections 13 can be used to specifically push the storage cells Z1 into the avoidance area AB.
  • the respective push-on projection 13 is convexly curved on the outer circumference, the respective push-on projection 13 in the second embodiment being designed in the shape of a segment of a sphere on the outer circumference.
  • the storage cells 6 are in the form of round cells.
  • the push-on projections 13 act as sliding bevels, which enable a targeted movement and thus a targeted evasion of the storage cells Z1, in particular even when an unfavorable arrangement of the storage cells 6 has been selected.
  • the contacting device 9 is designed and arranged in such a way that when the storage cells Z1 are displaced as a result of an accident, a particularly defined failure of the contact elements occurs.
  • a circuit is opened in such a way that the respective storage cell Z1 is isolated from the circuit or from the remaining storage cells 6 .
  • the contact element K1 is mechanically pretensioned, so that when it is separated from the connection region 10 as a result of the displacement caused by the accident, it withdraws and moves into the recess 12 in the process.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher (1) zum Speichern von elektrischer Energie, mit einem Gehäuse (2), mit mehreren Speicherzellen (6), welche derart gezielt in dem Gehäuse (2) angeordnet sind, dass bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung (7) des Energiespeichers (1) eine erste der Speicherzellen (6) relativ zu einer zweiten der Speicherzellen (6) und relativ zu dem Gehäuse (2) in einen in dem Gehäuse (2) vorgesehenen Ausweichbereich (AB) verschiebbar ist, und mit einer Kontaktierungseinrichtung (9), welche einen Verbindungsbereich (10) und jeweilige, mit den jeweiligen Speicherzellen (6) elektrisch verbundene Kontaktelemente (K1) aufweist, über welche die Speicherzellen (6) elektrisch mit dem Verbindungsbereich (10) verbunden sind. Das mit der ersten Speicherzelle (Z1) elektrisch verbundene Kontaktelement (K1) ist vorgespannt.

Description

Elektrischer Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen elektrischen Energiespeicher.
Die WO 2015/049215 A1 offenbart ein Batteriemodul, mit einem Batteriemodulgehäuse, welches einen Batteriemodulinnenraum umschließt. Das Batteriemodul weist Aufnahmen für eine vorgegebene Anzahl von Batteriezellen auf. Außerdem ist es vorgesehen, dass das Batteriemodul im Batteriemodulinnenraum zusätzlich zu den Aufnahmen einen Ausweichbereich aufweist, der so dimensioniert und angeordnet ist, dass mindestens eine in einer Aufnahme aufgenommene Batteriezelle zumindest teilweise in den Ausweichbereich verschiebbar ist.
Der DE 102005054435 A1 ist eine Batterieeinheit für ein motorisiertes Fahrzeug als bekannt zu entnehmen. Die Batterieeinheit umfasst wenigstens eine Reihe einer Mehrzahl miteinander verbundener, separater Batteriezellen, von denen jede Parallele, einander gegenüberliegende Hauptbegrenzungswende aufweist. Ferner ist es vorgesehen, dass eine Batteriezelle, die an einem Ende jeder Reihe angeordnet ist, auf einer fixierten Ablenkrampe aufliegt. Außerdem ist aus der DE 102010033806 A1 ein Batteriepack bekannt, mit einer Vielzahl von Batterieelementen, die in wenigstens einer Packungsschicht nebeneinander gepackt sind. Dabei ist es vorgesehen, dass zumindest Bereichsweise innerhalb einer Packungsschicht zwischen wenigstens zwei benachbarten Batterieelementen wenigstens ein Deformationselement angeordnet ist, wobei unter einer äußeren Krafteinwirkung die Batterieelemente unter Deformation von Deformationselementen verschieblich sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen elektrischen Energiespeicher zu schaffen, sodass eine besonders hohe Sicherheit realisiert werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektrischen Energiespeicher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher zum, insbesondere elektrochemischen, Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom für ein Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den einfach auch als Speicher bezeichneten, elektrischen Energiespeicher umfasst, in beziehungsweise mittels welchem elektrische Energie beziehungsweise elektrischer Strom, insbesondere elektrochemisch, zu speichern oder gespeichert ist. Der elektrische Energiespeicher umfasst hierzu ein auch als Speichergehäuse bezeichnetes Gehäuse, welches beispielsweise einen Aufnahmeraum, insbesondere direkt, begrenzt oder bildet. Außerdem umfasst der elektrische Energiespeicher mehrere Speicherzellen, die in dem Gehäuse, insbesondere in dem Aufnahmeraum, angeordnet sind. Mittels der einfach auch als Zellen bezeichnete Speicherzellen ist die elektrische Energie, insbesondere elektrochemisch, zu speichern oder gespeichert. Somit sind die Speicherzellen zum Speichern der elektrischen Energie ausgebildet. Die Speicherzellen sind vorzugsweise einzelne Zellen, das heißt separat voneinander ausgebildete Zellen, die beispielsweise in dem Gehäuse nebeneinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnet sein können. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der elektrische Energiespeicher eine Hochvolt-Komponente ist, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Dadurch können besonders große elektrische Leistungen zum, insbesondere rein, elektrischem Antreiben des Kraftfahrzeugs realisiert werden. Beispielsweise ist das Kraftfahrzeug als ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, insbesondere als ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV), ausgebildet. Somit umfasst das Kraftfahrzeug beispielsweise in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens eine elektrische Maschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die elektrische Maschine als eine Hochvolt-Komponente ausgebildet ist, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist oder mehrere hundert Volt beträgt. Um das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine, insbesondere rein, elektrisch anzutreiben, wird die die elektrische Maschine mit der elektrischen Energie versorgt, die in dem elektrischen Energiespeicher und somit in den Speicherzellen gespeichert ist.
Die Speicherzellen sind derart gezielt in dem Gehäuse beziehungsweise dem Aufnahmeraum angeordnet, dass bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des elektrischen Energiespeichers und somit des Gehäuses wenigstens eine erste der Speicherzellen relativ zu wenigstens einer zweiten der Speicherzellen und relativ zu dem Gehäuse in einen gezielt in dem Gehäuse vorgesehenen Ausweichbereich verschiebbar ist, welcher frei von einer Speicherzelle ist. Mit anderen Worten ist eine solche verschiebbare Anordnung zumindest der ersten Speicherzelle vorgesehen beziehungsweise die Speicherzellen sind gezielt derart in dem Gehäuse angeordnet, dass dann, wenn es zu einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des elektrischen Energiespeichers kommt, zumindest die erste Speicherzelle relativ zu dem Gehäuse und relativ zu zumindest der zweiten Speicherzelle verschoben und dabei in den freien Ausweichbereich hineinverschoben ist, wobei der Ausweichbereich ein Teilbereich des Aufnahmeraums ist. Unter den Merkmalen, dass die Speicherzellen gezielt in dem Gehäuse angeordnet sind und dass der Ausweichbereich gezielt in dem Gehäuse vorgesehen ist, ist zu verstehen, dass eine bewusste beziehungsweise gewünschte Anordnung, insbesondere Lagerung, der Speicherzellen in dem Gehäuse vorgesehen ist, wobei es diese Anordnung der Speicherzellen in dem Gehäuse zulässt, dass es bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des elektrischen Energiespeichers zu einer insbesondere gezielten, relativ zu dem Gehäuse und zumindest relativ zu der zweiten Speicherzelle erfolgenden Verschiebung der ersten Speicherzelle in den Ausweichbereich kommt. Diese Verschiebung der ersten Speicherzelle erfolgt nicht zufällig oder willkürlich aufgrund der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung, sondern wird gezielt durch entsprechendes Ausgestalten des Energiespeichers, insbesondere durch gezieltes Anordnen der Speicherzelle in dem Gehäuse, zugelassen beziehungsweise ermöglicht. Außerdem ist der Ausweichbereich kein willkürlicher oder zufälliger Teilbereich, in den die erste Speicherzelle zufällig oder willkürlich hineinverschoben wird, wenn es zu einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung kommt, sondern der Aufnahmebereich wird gezielt und somit bewusst oder gewünscht vorgehalten, sodass bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung zumindest die erste Speicherzelle in den Ausweichbereich hineinverschoben wird. Hierdurch kann eine aus der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung resultierende, übermäßig hohe Belastung der Speicherzellen vermieden werden, sodass beispielsweise unerwünschte, aus der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung resultierende Effekte wie eine übermäßige Verformung der jeweiligen Speicherzelle und/oder ein thermisches Ereignis der jeweiligen Speicherzelle vermieden werden kann. Selbstverständlich ist es denkbar, dass, insbesondere bei größeren Energiespeichern oder bei größeren, durch die Speicherzellen gebildeten Speicherpaketen mehrere erste der Speicherzellen bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des elektrischen Energiespeichers und somit des Gehäuses relativ zu wenigstens einer zweiten der Speicherzellen oder relativ zu mehreren, zweiten der Speicherzellen und relativ zu dem Gehäuse in den gezielt in dem Gehäuse vorgesehenen Ausweichbereich verschiebbar sind, welcher frei von einer Speicherzelle, das heißt frei von Speicherzellen zum Speichern von elektrischer Energie ist. Beispielsweise bilden die ersten Speicherzellen wenigstens eine erste Zellreihe oder mehrere, insbesondere aufeinanderfolgend angeordnet und beispielsweise parallel zueinander verlaufende, erste Zellreihen, wobei die wenigstens eine Zellreihe oder die ersten Zellreihen relativ zu der wenigstens einen zweiten Speicherzelle oder relativ zu den zweiten Speicherzellen verschiebbar sind. Beispielsweise bilden die zweiten Speicherzellen wenigstens eine zweite Zellreihe oder mehrere, insbesondere aufeinanderfolgend angeordnet und beispielsweise parallel zueinander verlaufende, zweite Zellreihen, wobei die wenigstens eine Zellreihe oder die ersten Zellreihen relativ zu der wenigstens einen zweiten Zellreihe oder relativ zu den zweiten Zellreihen verschiebbar sind.
Unter dem beziehungsweise einem thermischen Ereignis einer Speicherzelle ist zu verstehen, dass es bei dem thermischen Ereignis zu einer starken Erwärmung der Speicherzelle kommt. Das thermische Ereignis resultiert beispielsweise aus einem Kurzschluss, welcher aus einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung resultieren kann. Durch die starke Erwärmung der Speicherzelle kann beispielsweise aus einem, insbesondere flüssigen, Elektrolyten der Speicherzelle ein heißes Gas entstehen, welches aus der Speicherzelle austritt. Durch das Gas kann beispielsweise wenigstens eine andere der Speicherzellen erwärmt werden, sodass es an der anderen Speicherzelle zu einem thermischen Ereignis kommen kann, obwohl es zunächst beziehungsweise alleinig aufgrund der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung an der anderen Speicherzelle nicht zu einem thermischen Ereignis gekommen ist. Ein von einer der Speicherzellen ausgehendes Übergreifen eines thermischen Ereignisses auf wenigstens eine andere der Speicherzellen oder auf mehrere, andere Speicherzellen oder auf alle anderen Speicherzellen wird auch als thermische Propagation bezeichnet. Das thermische Ereignis wird auch als thermisches Durchgehen der Speicherzelle bezeichnet.
Da bei der Erfindung die erste Speicherzelle bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung in den Ausweichbereich hineinverschiebbar ist, wobei beispielsweise die erste Speicherzelle an dem Gehäuse und/oder an der zweiten Speicherzelle abgleitet, kann die erste Speicherzelle der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung und/oder einer daraus resultierenden Verformung des Gehäuses ausweichen, sodass eine übermäßige Belastung der Speicherzellen vermieden werden kann. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit, dass es zu einem thermischen Ereignis einer der Speicherzellen kommt, besonders gering gehalten werden.
Der elektrische Energiespeicher umfasst außerdem eine Kontaktierungseinrichtung, welche auch als Kontaktiereinrichtung, Kontaktiersystem oder Zellkontaktiersystem (ZKS) bezeichnet wird. Mittels der Kontaktierungseinrichtung sind die Speicherzellen elektrisch miteinander verbunden. Vorzugsweise ist die Kontaktierungseinrichtung in dem Gehäuse beziehungsweise in dem Aufnahmeraum angeordnet. Die Kontaktierungseinrichtung umfasst einen auch als Basisbereich bezeichnenden Verbindungsbereich und jeweilige, mit den jeweiligen Speicherzellen elektrisch verbundene Kontaktelemente. Die Kontaktelemente sind mit dem Verbindungsbereich elektrisch kontaktiert beziehungsweise verbunden. Dabei ist es denkbar, dass die Kontaktelemente einstückig mit dem Verbindungsbereich ausgebildet sind. Zumindest ein erstes der Kontaktelemente ist der ersten Speicherzelle zugeordnet, sodass das erste Kontaktelement mit der ersten Speicherzelle elektrisch verbunden ist. Somit wird das mit der ersten Speicherzelle elektrisch verbundene Kontaktelement als erstes Kontaktelement bezeichnet. Zumindest ein zweites der Kontaktelemente ist elektrisch mit der zweiten Speicherzelle verbunden, sodass das zweite Kontaktelement der zweiten Speicherzelle zugeordnet ist. Somit wird das elektrisch mit der zweiten Speicherzelle verbundene Kontaktelement als zweites Kontaktelement bezeichnet. Über die Kontaktelemente sind die Speicherzellen elektrisch mit dem Verbindungsbereich verbunden, wodurch die Speicherzellen über die Kontaktierungseinrichtung, mithin über die Kontaktelemente und den Verbindungsbereich elektrisch miteinander verbunden sind. Beispielsweise stehen die Kontaktelemente von dem Verbindungsbereich, insbesondere hin zu den Speicherzellen, ab. Die jeweilige Speicherzelle weist beispielsweise wenigstens einen jeweiligen Anschluss auf, welcher auch als Terminal bezeichnet wird. Dabei ist beispielsweise das jeweilige Kontaktelement mit der jeweiligen Speicherzelle, welcher das jeweilige Kontaktelement zugeordnet ist, derart elektrisch verbunden, dass das jeweilige Kontaktelement mit dem jeweiligen Anschluss der jeweiligen Speicherzelle, welcher das jeweilige Kontaktelement zugeordnet ist, elektrisch kontaktiert beziehungsweise verbunden ist. Über ihre Anschlüsse können die Speicherzellen die in den Speicherzellen gespeicherte elektrische Energie bereitstellen, sodass der Energiespeicher über die Kontaktierungseinrichtung die gespeicherte elektrische Energie bereitstellen kann. Ferner ist es denkbar, die Speicherzellen über die Kontaktierungseinrichtung mit elektrischer Energie zu versorgen, welche hierdurch in den Speicherzellen gespeichert werden kann.
Um nun eine besonders hohe Sicherheit des elektrischen Energiespeichers und somit des Kraftfahrzeugs insgesamt realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest das erste Kontaktelement, das heißt zumindest das mit der ersten Speicherzelle elektrisch verbundene Kontaktelement, insbesondere mechanisch, vorgespannt ist, wodurch das erste Kontaktelement dazu ausgebildet ist, sich infolge eines aus dem unfallbedingten, relativ zu der zweiten Speicherzelle, relativ zu dem Gehäuse und relativ zu dem Verbindungsbereich der Kontaktierungseinrichtung erfolgenden Verschieben der ersten Speicherzelle resultierenden Trennens der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich zu bewegen, und zwar von der ersten Speicherzelle weg und hin zu dem Verbindungsbereich oder von dem Verbindungsbereich weg und hin zu der ersten Speicherzelle. Mit anderen Worten, die Speicherzellen und die Kontaktierungseinrichtung sind derart gezielt in dem Gehäuse angeordnet und derart gezielt ausgebildet, dass zumindest die erste Speicherzelle elektrisch von dem Verbindungsbereich getrennt wird, das heißt, dass die elektrische Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich getrennt beziehungsweise aufgehoben wird, wenn es zu dem relativ zu dem Gehäuse und relativ zu der zweiten Speicherzelle und auch relativ zu dem Verbindungsbereich erfolgenden Verschieben der ersten Speicherzelle aufgrund der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung kommt. Zumindest die erste Speicherzelle ist somit auch gezielt derart in dem Gehäuse angeordnet, dass das aus der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung resultierende und relativ zu dem Gehäuse und relativ zu der zweiten Speicherzelle erfolgende Verschieben der ersten Speicherzelle auch relativ zu dem Verbindungsbereich erfolgt, woraus resultiert, dass die elektrische Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich aufgehoben beziehungsweise getrennt wird.
In einem auch als Normalzustand oder Normalbetriebszustand bezeichneten Zustand, in welchem die erste Speicherzelle über das erste Kontaktelement elektrisch mit dem Verbindungsbereich verbunden ist, ist das erste Kontaktelement, insbesondere mechanisch, vorgespannt. Durch Trennen der elektrischen Verbindung der ersten Speicherzelle mit dem Verbindungsbereich wird die Vorspannung gelöst. Die Vorspannung ist beispielsweise durch eine Kraft, insbesondere durch eine Federkraft, gebildet oder umfasst eine Kraft, insbesondere eine Federkraft, wobei unter der Vorspannung insbesondere zu verstehen ist, dass das erste Kontaktelement entgegen der Kraft in einer ersten Stellung gehalten ist. In der ersten Stellung ist beispielsweise die erste Speicherzelle über das erste Kontaktelement elektrisch mit dem Verbindungsbereich verbunden.
Die elektrische Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich wird beispielsweise aufgrund der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung beispielsweise dadurch gelöst oder getrennt, dass die erste Speicherzelle durch die unfallbedingten Kraftbeaufschlagung relativ zu dem Gehäuse, relativ zu der zweiten Speicherzelle und relativ zu dem Verbindungsbereich verschoben wird, wodurch das erste Kontaktelement von dem Verbindungsbereich oder von der ersten Speicherzelle gelöst beziehungsweise getrennt wird. Durch Lösen beziehungsweise Aufheben der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich bewirkt dann die Kraft eine Bewegung des Kontaktelements aus der ersten Stellung in eine von der ersten Stellung unterschiedliche, zweite Stellung. Bei dieser Bewegung des ersten Kontaktelements aus der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt sich das erste Kontaktelement von der ersten Speicherzelle weg und hin zu dem Verbindungsbereich, oder das erste Kontaktelement bewegt sich von dem Verbindungsbereich weg und hin zu der ersten Speicherzelle. Hierdurch wird die erste Speicherzelle sicher und definiert von dem Verbindungsbereich und somit zumindest von der zweiten Speicherzelle oder von mehreren oder allen anderen Speicherzellen elektrisch getrennt, sodass eine besonders hohe Sicherheit des Energiespeichers dargestellt werden kann.
Durch die gezielte und geeignete Anordnung der einfach auch als Zellen bezeichnenden Speicherzellen in dem Gehäuse derart, dass bei einer beziehungsweise der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung zumindest die erste Speicherzelle relativ zu zumindest der zweiten Speicherzelle und relativ zu dem Gehäuse in den Ausweichbereich verschoben wird, kann erreicht werden, dass bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung die Speicherzellen nicht sofort auf Block gehen, sondern beispielsweise aneinander abgleiten. Dadurch können übermäßige Belastungen der einzelnen Speicherzellen vermieden werden. Die Speicherzellen sind dabei derart verschaltet, das heißt derart elektrisch miteinander und elektrisch mit der Kontaktierungseinrichtung verbunden, dass die unfallbedingte, relativ zu dem Gehäuse und relativ zu der zweiten Speicherzelle erfolgende Verschiebung der ersten Speicherzelle auch relativ zu dem Verbindungsbereich erfolgt, wodurch die erste Speicherzelle von dem Verbindungsbereich und somit von einem Stromkreis, mit welchem die Speicherzellen über die Kontaktierungseinrichtung in dem normalen Betriebszustand elektrisch verbunden sind, getrennt wird. Da bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung die erste Speicherzelle in den Ausweichbereich verschoben beziehungsweise angeschoben wird, wird die erste Speicherzelle auch als angeschobene Zelle bezeichnet. Dadurch, dass sich aufgrund der Vorspannung beziehungsweise aufgrund der sich durch die T rennung der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich lösende Vorspannung das erste Kontaktelement von dem Verbindungsbereich wegbewegt und hin zu der ersten Speicherzelle bewegt oder von der ersten Speicherzelle wegbewegt und hin zu den Verbindungsbereich bewegt, wird die angeschobene Zelle besonders sicher von dem Stromkreis beziehungsweise von dem Verbindungsbereich getrennt, sodass die Wahrscheinlichkeit, dass es zu Kurzschlüssen kommt, besonders gering gehalten werden kann.
Der erfindungsgemäße elektrische Energiespeicher ist somit gegenüber Intrusionen besonders robust beziehungsweise tolerant. Unter einer Intrusion ist insbesondere zu verstehen, dass es aufgrund einer beziehungsweise der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung zu einer Deformation des Gehäuses kommt, wodurch sich beispielsweise ein Wandungsbereich des Gehäuses in einen Bereich bewegt, in welchem der Wandungsbereich zuvor nicht angeordnet war und beispielsweise die erste Speicherzelle angeordnet war. Durch eine solche Intrusion wird die erste Speicherzelle angeschoben und somit relativ zu dem Gehäuse und relativ zu der zweiten Speicherzelle und auch relativ zu dem Verbindungsbereich in den Ausweichbereich verschoben, wodurch die elektrische Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich getrennt beziehungsweise aufgehoben oder gelöst wird. Die Vorspannung beziehungsweise die sich dadurch lösende Vorspannung bewirkt, dass das erste Kontaktelement weg von dem Verbindungsbereich und hin zu der ersten Speicherzelle oder umgekehrt weg von der ersten Speicherzelle und hin zu dem Verbindungsbereich bewegt wird, sodass die erste Speicherzelle sicher von dem Stromkreis getrennt werden kann.
Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Abhängig von Chemie und Energieinhalt von beispielsweise als Batteriezellen ausgebildeten Speicherzellen können mechanische Belastung und Verformung der Speicherzellen zu dem sogenannten thermischen Durchgehen führen. Um dies zu vermeiden, werden Speicherzellen eines beispielsweise als Hochvoltspeicher ausgebildeten Energiespeichers vor unerwünschten Belastungen und/oder Beschädigungen bei einem Unfall geschützt. Dies erfolgt herkömmlicherweise durch aufwändige, mechanische Vorkehrungen. Die Vorkehrungen umfassen insbesondere eine starke und robuste Ausgestaltung von den Energiespeicher umgebenen Strukturteilen, um eine übermäßige Deformation des Energiespeichers zu vermeiden. Außerdem wird das beispielsweise als Hochvoltspeichergehäuse ausgebildete Gehäuse üblicherweise auf hohe Unfallbelastungen ausgelegt. Dies führt zu einem hohen Gewicht, zu hohen Kosten und einem hohen Bauraumbedarf des Energiespeichers.
Die zuvor genannten Nachteile und Probleme können nun durch die Erfindung vermieden werden, da zumindest die erste Speicherzelle der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung beziehungsweise einer aus der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung resultierenden Verformung des Gehäuses ausweichen kann, derart, dass hierdurch die erste Speicherzelle in den Ausweichbereich verschoben wird. Eine besonders hohe Sicherheit kann dadurch realisiert werden, dass infolge des unfallbedingten Verschiebens der ersten Speicherzelle die Vorspannung des ersten Kontaktelements gelöst beziehungsweise aufgehoben wird, wodurch das erste Kontaktelement wie beschrieben bewegt wird. Hierdurch wird die erste Speicherzelle sicher von dem Stromkreis getrennt.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein von einer Wandung des Gehäuses zu den Speicherzellen hin und dabei insbesondere in den Aufnahmeraum abstehender Anschiebevorsprung vorgesehen, mittels welchem die erste Speicherzelle infolge der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung beziehungsweise infolge einer aus der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung resultierenden Deformation des Gehäuses, insbesondere unter Abgleiten der ersten Speicherzelle an dem Anschiebevorsprung, anschiebbar und dadurch relativ zu der zweiten Speicherzelle und relativ zu dem Gehäuse und auch relativ zu dem Verbindungsbereich in den Ausweichbereich verschiebbar ist. Mit anderen Worten, bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung kommt es zu einer Deformation des Gehäuses und dabei der Wandung, sodass beispielsweise der Anschiebevorsprung in den Aufnahmeraum hineinbewegt wird. Der Anschiebevorsprung ist an der ersten Speicherzelle abstützbar oder abgestützt, sodass der Anschiebevorsprung die erste Speicherzelle zumindest mittelbar, insbesondere direkt, anschiebt und dadurch in den Ausweichbereich verschiebt. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass die erste Speicherzelle an dem Anschiebevorsprung abgleitet, um dadurch beispielsweise eine gezielte Bewegung der ersten Speicherzelle in den Ausweichbereich zu bewirken. Dadurch kann die erste Speicherzelle derart gezielt relativ zu dem Verbindungsbereich bewegt werden, dass es zu dem Trennen der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich kommt. Dadurch kann eine besonders hohe Sicherheit gewährleistet werden. Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Anschiebevorsprung außenumfangsseitig konvex gewölbt ausgebildet ist. Insbesondere ist der Anschiebevorsprung außenumfangshaltig kugelförmig oder kugelsegmentförmig ausgebildet. Dadurch kann die erste Speicherzelle besonders vorteilhaft angeschoben werden und beispielsweise besonders gut an dem Anschiebevorsprung abgleiten, sodass eine definierte und gezielte Bewegung der ersten Speicherzelle in Folge der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung bewirkbar ist.
Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Anschiebevorsprung wenigstens eine Abgleitschräge auf, über welche mittels des Anschiebevorsprungs die erste Speicherzelle infolge der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung unter Abgleiten der ersten Speicherzelle an der Abgleitschräge anschiebbar und dadurch relativ zu der zweiten Speicherzelle und relativ zu dem Gehäuse und auch relativ zu dem Verbindungsbereich in den Ausweichbereich verschiebbar ist. Dadurch kann eine definierte und gezielte Bewegung der ersten Speicherzelle realisiert werden, insbesondere relativ zu dem Verbindungsbereich, sodass die elektrische und vorzugsweise auch mechanische Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich gezielt und schnell aufgehoben werden kann. Hierdurch kann eine besonders hohe Sicherheit des elektrischen Energiespeichers realisiert werden.
Es ist denkbar, dass das erste Kontaktelement mittels eines separat von dem ersten Kontaktelement ausgebildeten und zusätzlich dazu vorgesehenen, insbesondere mechanischen, Federelements vorgespannt ist, insbesondere dadurch, dass das Federelement beispielsweise elastisch verformt ist und dadurch die zuvor genannte Kraft insbesondere als Federkraft bereitstellt, welche zumindest mittelbar auf das Kontaktelement wird und entgegen welcher das erste Kontaktelement in der ersten Stellung gehalten wird. Mittels der Federkraft wird dann, wenn die elektrische Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich aufgehoben wird, das erste Kontaktelement wie beschrieben bewegt.
Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch gezeigt, wenn das erste Kontaktelement dadurch vorgespannt ist, dass das erste Kontaktelement an sich elastisch verformt ist, wodurch das erste Kontaktelement dazu ausgebildet ist, infolge des Trennens der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich insbesondere unter zumindest teilweiser Aufhebung der elastischen Verformung des ersten Kontaktelements zurückzufedern und sich dadurch von der ersten Speicherzelle weg und hin zu dem Verbindungsbereich oder von dem Verbindungsbereich weg und hin zu der ersten Speicherzelle zu bewegen. Das Zurückfedern geht beispielsweise mit einer Längenverkürzung des ersten Kontaktelements beziehungsweise damit einher, dass ein Platzbedarf des ersten Kontaktelements entlang einer Richtung verringert wird, insbesondere dadurch, dass sich beispielsweise wenigstens zwei Teilbereiche des ersten Kontaktelements aufeinanderzubewegen, das heißt aufeinander zufedern. Dadurch können die Teileanzahl und somit die Kosten, das Gewicht und der Bauraumbedarf des Energiespeichers besonders gering gehalten werden. Insbesondere ist es dabei denkbar, dass das erste Kontaktelement aufgrund seiner elektrischen und vorzugsweise auch mechanischen Verbindung mit dem Verbindungsbereich einerseits und mit der ersten Speicherzelle, insbesondere mit dem Anschluss der ersten Speicherzelle, andererseits elastisch verformt gehalten wird. Unter dem Lösen oder Trennen der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich ist insbesondere zu verstehen, dass beispielsweise die elektrische und vorzugsweise auch mechanische Verbindung des ersten Kontaktelements mit dem Verbindungsbereich oder mit der ersten Speicherzelle gelöst wird, wodurch sich das erste Kontaktelement zumindest teilweise entspannen und entsprechend zurückfedern kann. Dadurch kann die erste Speicherzelle sicher von dem Stromkreis getrennt werden, sodass eine besonders hohe Sicherheit darstellbar ist.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das mit der ersten Speicherzelle elektrisch verbundene, erste Kontaktelement in eine Ausnehmung der ersten Speicherzelle, insbesondere eines Zellgehäuses der ersten Speicherzelle, eingreift und durch die Vorspannung dazu ausgebildet ist, sich infolge des Trennens der Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich von dem Verbindungsbereich weg und hin zu der ersten Speicherzelle und dabei in die Ausnehmung zu bewegen. Dadurch kann das erste Kontaktelement besonders weit von dem Verbindungsbereich beabstandet und somit insbesondere davor geschützt werden, in elektrischen Kontakt mit dem Verbindungsbereich und/oder anderen Bauteilen zu kommen. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit, dass es zu Kurzschlüssen kommt, besonders gering gehalten werden, sodass eine besonders hohe Sicherheit darstellbar ist.
Um eine besonders vorteilhafte Verschiebbarkeit zumindest der ersten Speicherzelle und somit eine besonders hohe Sicherheit des Energiespeichers realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die jeweilige Speicherzelle als eine Rundzelle ausgebildet ist. Hierunter ist zu verstehen, dass die jeweilige Speicherzelle außenumfangsseitig haltig rund ist, das heißt die Form eines graden Kreiszylinders aufweist.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches wenigstens 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.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:
Fig. 1 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Draufsicht einer ersten Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug in einem Normalzustand vor einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Energiespeichers;
Fig. 2 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Draufsicht der ersten Ausführungsform des Energiespeichers während oder nach der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung;
Fig. 3 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Draufsicht einer zweiten Ausführungsform des Energiespeichers in dem Normalzustand vor der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung;
Fig. 4 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Draufsicht der zweiten Ausführungsform während oder nach einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Energiespeichers;
Fig. 5 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht des
Energiespeichers in dem Normalzustand vor der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung; und
Fig. 6 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht des
Energiespeichers während oder nach der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Energiespeichers. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichem Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und geschnittenen Draufsicht einen elektrischen Energiespeicher 1 zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom für ein Kraftfahrzeug. Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform des Energiespeichers 1. Das Kraftfahrzeug weist in seinem vollständig hergestellten Zustand den elektrischen Energiespeicher 1 und wenigstens eine elektrische Maschine auf, mittels welcher das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Hierzu wird die elektrische Maschine mit der elektrischen Energie versorgt, die mittels des Energiespeichers 1 beziehungsweise in dem Energiespeicher 1 gespeichert ist. Der Energiespeicher 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches einen Aufnahmeraum 3, insbesondere direkt, begrenzt. In Fig. 1 sind zwei einander gegenüberliegend angeordnete Wandungsbereiche 4 und 5 des Gehäuses 2 veranschaulicht, wobei der Aufnahmeraum 3 durch die Wandungsbereiche 4 und 5 jeweils direkt begrenzt ist. Die Wandungsbereiche 4 und 5 werden auch als Wände oder Wandungen des Gehäuses 2 bezeichnet. Der elektrische Energiespeicher 1 umfasst außerdem mehrere, einfach auch als Zellen bezeichnete Speicherzellen 6, mittels beziehungsweise in welchen die elektrische Energie, insbesondere elektrochemisch, gespeichert ist. Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass die Speicherzellen 6 in dem Aufnahmeraum 3 und somit in dem Gehäuse 2 aufgenommen sind. Die Speicherzellen 6 sind separat voneinander ausgebildete, einzelne Zellen, welche auch als Einzelzellen bezeichnet werden. Außerdem sind die Speicherzellen 6 separat von dem Gehäuse 2 ausgebildet.
Fig. 1 zeigt den Energiespeicher 1 in einem Normalzustand kurz bevor es zu einer in Fig.1 durch einen Pfeil 7 veranschaulichten, unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Energiespeichers 1 und dabei des Gehäuses 2 kommt. Anhand des Pfeils 7 ist erkennbar, dass die unfallbedingte Kraftbeaufschlagung derart auf den Energiespeicher 1 und dabei auf das Gehäuse 2 wirkt, dass die unfallbedingte Kraftbeaufschlagung von dem Wandungsbereich 5 in Richtung des Wandungsbereichs 4 wirkt. Durch die unfallbedingte Kraftbeaufschlagung kann es beispielsweise zu einer sogenannten Intrusion kommen, bei der beispielsweise der Wandungsbereich 5 und somit das Gehäuse 2 derart verformt werden, dass zumindest ein Teil des Wandungsbereich 5 in den Aufnahmeraum 3 hineinbewegt, das heißt unter Deformation des Gehäuses 2 in einen Bereich bewegt wird, in welchem der Teil des Wandungsbereiches 5 zuvor nicht war.
Fig. 2 zeigt den Energiespeicher 1 nach oder während der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung. Die Speicherzellen 6 sind derart gezielt in dem Aufnahmeraum 3 und somit in dem Gehäuse 2 angeordnet, dass bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des elektrischen Energiespeichers 1 erste, mit Z1 bezeichnete der Speicherzellen 6 relativ zur zweiten, mit Z2 bezeichneten der Speicherzellen 6 und relativ zu dem Gehäuse 2 entlang einer jeweiligen, schräg oder senkrecht zur unfallbedingten Kraftbeaufschlagung verlaufenden und in Fig. 2 durch einen jeweiligen Pfeil 8 veranschaulichten Richtung verschoben und dadurch in einen gezielt in dem Gehäuse 2 vorgesehenen, jeweiligen Ausweichbereich AB verschoben werden. Der jeweilige Ausweichbereich AB ist ein jeweiliger Teilbereich des Aufnahmeraums 3. In dem Normalzustand ist der Ausweichbereich AB frei, sodass die Speicherzellen Z1 infolge der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung in den jeweiligen, freien Ausweichbereich AB hineingeschoben werden können. Hierdurch können die Speicherzellen Z1 der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung beziehungsweise der Intrusion ausweichen, sodass übermäßige Belastungen der Speicherzellen 6 vermieden werden können. Aus Fig. 1 und 2 ist erkennbar, dass die Speicherzellen Z1 bei ihrer Verschiebung in den jeweiligen Ausweichbereich AB an den zweiten Speicherzellen Z2 abgleiten. Hierdurch kann eine Blockbildung der Speicherzellen 6 vermieden werden.
Aus Fig. 5 und 6 ist erkennbar, dass der Energiespeicher 1 eine in dem Gehäuse 2 angeordnete Kontaktierungseinrichtung 9 aufweist. Die Kontaktierungseinrichtung 9 weist einen Verbindungsbereich 10 auf, welcher ein den Speicherzellen 6 gemeinsamer Verbindungsbereich der Kontaktierungseinrichtung 9 ist. Der jeweiligen Speicherzelle 6 ist wenigstens ein jeweiliges Kontaktelement der Kontaktierungseinrichtung 9 zugeordnet, wobei das jeweilige, der jeweiligen Speicherzelle 6 zugeordnete Kontaktelement elektrisch mit der jeweiligen Speicherzelle 6 verbunden ist, dem das jeweilige Kontaktelement zugeordnet ist. In Fig. 5 und 6 ist eine der ersten Speicherzellen Z1 erkennbar. Am Beispiel der in Fig. 5 und 6 erkennbaren, ersten Speicherzelle Z1 ist erkennbar, dass das elektrisch mit der ersten Speicherzelle Z1 verbundene und somit der ersten Speicherzelle Z1 zugeordnete Kontaktelement der Kontaktierungseinrichtung 9 mit K1 bezeichnet wird. Das jeweilige, elektrisch mit der jeweiligen Speicherzelle Z2 verbundene, zweite Kontaktelement ist in den Figuren nicht erkennbar. Das elektrisch mit der jeweiligen, ersten Speicherzelle Z1 verbundene, Kontaktelement K1 wird auch als erstes Kontaktelement K1 bezeichnet. Die Kontaktelemente sind elektrisch mit dem Verbindungsbereich 10 verbunden. Insbesondere sind die Kontaktelemente einstückig mit dem Verbindungsbereich 10 ausgebildet. Es ist erkennbar, dass die Kontaktelemente, insbesondere zu den Speicherzellen 6 hin, von dem Verbindungsbereich 10 abstehen. Über die Kontaktelemente sind die Speicherzellen 6 elektrisch mit dem Verbindungsbereich 10 verbunden, sodass die Speicherzellen 6 über die Kontaktierungseinrichtung 9, das heißt über die Kontaktelemente und über den den Speicherzellen 6 gemeinsamen Verbindungsbereich 10 elektrisch miteinander verbunden sind.
Um nun eine besonders hohe Sicherheit des elektrischen Energiespeichers 1 realisieren zu können, ist zumindest das erste Kontaktelement K1, insbesondere mechanisch, vorgespannt, wodurch das Kontaktelement K1 dazu ausgebildet ist, sich infolge eines aus dem unfallbedingten, relativ zu der jeweiligen zweiten Speicherzelle Z2, relativ zu dem Gehäuse 2 und relativ zu dem Verbindungsbereich 10 der Kontaktierungseinrichtung 9 erfolgenden Verschieben der jeweiligen ersten Speicherzelle Z1 resultierenden Trennens der elektrischen Verbindung zwischen der jeweiligen ersten Speicherzelle Z1 und dem Verbindungsbereich 10 von dem Verbindungsbereich 10 weg und hin zu der jeweiligen ersten Speicherzelle Z1 zu bewegen. Mit anderen Worten, bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung wird die Speicherzelle Z1 relativ zu dem Gehäuse 2 und relativ zu der zweiten Speicherzelle Z2 verschoben und dadurch in den Ausweichbereich AB verschoben, wobei die Speicherzelle Z1 auch relativ zu dem Verbindungsbereich 10 verschoben wird. Dadurch wird bei dem in Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel die elektrische Verbindung zwischen der Speicherzelle Z1 und dem Verbindungsbereich 10 dadurch gelöst beziehungsweise getrennt oder aufgehoben, dass das Kontaktelement K1 elektrisch und auch mechanisch von dem Verbindungsbereich 10 gelöst beziehungsweise getrennt wird, insbesondere während das Kontaktelement K1 beispielsweise elektrisch und auch mechanisch mit der Speicherzelle Z1 verbunden bleibt.
Bei dem in Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiele ist das Kontaktelement K1 dadurch vorgespannt, dass das Kontaktelement K1 elastisch verformt ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass das Kontaktelement K1 in dem Normalzustand, in welchem das Kontaktelement K1 sowohl mit dem Verbindungsbereich 10 auch als mit der Speicherzelle Z1 mechanisch und elektrische verbunden ist, elastisch verformt ist und insbesondere elastisch verformt gehalten wird. Dadurch wirkt in dem Kontaktelement K1 eine Kraft insbesondere in Form einer Federkraft, entgegen welcher das Kontaktelement K1 elastisch verformt und dadurch in einer in Fig. 5 gezeigten, ersten Stellung gehalten wird. Wird infolge der unfallbedingten Verschiebung der Speicherzelle Z1 die Speicherzelle Z1 von dem Verbindungsbereich 10 getrennt, was vorliegend dadurch geschieht, dass das Kontaktelement K1 von dem Verbindungsbereich 10 gelöst beziehungsweise getrennt wird, so kann sich das zunächst elastisch verformte Kontaktelement K1 zumindest teilweise entspannen, derart, dass das Kontaktelement K1 zurückfedert und sich dadurch von dem Verbindungsbereich 10 weg und hin zu der ersten Speicherzelle Z1 bewegt. Hierdurch wird die Speicherzelle Z1 infolge ihrer unfallbedingten Verschiebung sicher von dem Verbindungsbereich 10 und dadurch von den anderen Speicherzellen 6 getrennt, sodass unerwünschte, aus der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung resultierende Effekte wie beispielsweise Kurzschlüsse vermieden werden können.
Besonders gut aus Fig. 5 und 6 ist erkennbar, dass die Speicherzelle Z1, insbesondere ihr Zellgehäuse 11, eine Ausnehmung 12 aufweist. Das Kontaktelement K1 greift dabei in dem in Fig. 1 und 5 gezeigten Normalzustand in die Ausnehmung 12 ein. Durch Trennen der elektrischen Verbindung zwischen der Speicherzelle Z1 und dem Verbindungsbereich 10, das heißt vorliegend durch Trennen des Kontaktelements K1 von dem Verbindungsbereich 10, entspannt sich das Kontaktelement K1 derart, dass das Kontaktelement K1 zurückfedert und sich dadurch zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in die Ausnehmung 12 hineinbewegt. Dadurch kann das Kontaktelement K1 besonders gut vor elektrischen Kontakten mit dem Verbindungsbereich 10 und/oder anderen Bauelementen geschützt werden, sodass eine besonders hohe Sicherheit darstellbar ist.
Fig. 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform des Energiespeichers 1. Bei der zweiten Ausführungsform weist der Energiespeicher 1 Anschiebevorsprünge 13 auf, die von dem Wandungsbereich 5 des Gehäuses 2 zu den Speicherzellen 6 hin abstehen und dabei in den Aufnahmeraum 3 hineinragen. Mittels der Anschiebevorsprünge 13 werden die ersten Speicherzellen Z1 infolge der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung derart angeschoben, dass die Speicherzellen Z1 in den Ausweichbereich AB hineingeschoben werden. Dabei gleitet zumindest eine der ersten Speicherzellen Z1, insbesondere direkt, an dem jeweiligen Anschiebevorsprung 13 ab. Anhand der Pfeile 8 ist erkennbar, dass mittels der Anschiebevorsprünge 13 gezielt bewirkt werden kann, dass die Speicherzellen Z1 gezielt in den Ausweichbereich AB hineingeschoben werden.
Bei der zweiten Ausführungsform ist der jeweilige Anschiebevorsprung 13 außenumfangsseitig konvex gewölbt, wobei der jeweilige Anschiebevorsprung 13 bei der zweiten Ausführungsform außenumfangsseitig kugelsegmentförmig ausgebildet ist. Außerdem sind die Speicherzellen 6 als Rundzellen ausgebildet. Die Anschiebevorsprünge 13 wirken als Abgleitschrägen, welche eine gezielte Bewegung und somit ein gezieltes Ausweichen der Speicherzellen Z1 ermöglichen, insbesondere auch dann, wenn eine ungünstige Anordnung der Speicherzellen 6 gewählt wurde. Außerdem ist die Kontaktierungseinrichtung 9 so ausgestaltet und angeordnet, dass bei der unfallbedingten Verschiebung der Speicherzellen Z1 ein insbesondere definiertes Versagen an den Kontaktelementen auftritt. Dadurch wird ein Stromkreis geöffnet, derart, dass die jeweilige Speicherzelle Z1 von dem Stromkreis getrennt beziehungsweise von den übrigen Speicherzellen 6 getrennt wird. Dabei ist das Kontaktelement K1 mechanisch vorgespannt, sodass es sich dann, wenn es infolge der unfallbedingten Verschiebung von dem Verbindungsbereich 10 getrennt wird, zurückzieht und sich dabei in die Ausnehmung 12 hineinbewegt.
Bezugszeichenliste
1 Elektrischer Energiespeicher
2 Gehäuse
3 Aufnahmeraum
4 Wandungsbereich
5 Wandungsbereich
6 Speicherzellen
7 Pfeil
8 Pfeil
9 Kontaktierungseinrichtung
10 Verbindungsbereich 11 Zellgehäuse 12 Ausnehmung 13 Anschiebevorsprung Ausweichbereich
K1 erstes Kontaktelement
Z1 erste Speicherzelle zweite Speicherzelle

Claims

Patentansprüche
1. Elektrischer Energiespeicher (1) zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (2), mit mehreren, zum Speichern der elektrischen Energie ausgebildeten Speicherzellen (6), welche derart gezielt in dem Gehäuse (2) angeordnet sind, dass bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung (7) des elektrischen Energiespeichers (1) wenigstens eine erste der Speicherzellen (6) relativ zu wenigstens einer zweiten der Speicherzellen (6) und relativ zu dem Gehäuse (2) in einen gezielt in dem Gehäuse (2) vorgesehenen Ausweichbereich (AB) verschiebbar ist, und mit einer Kontaktierungseinrichtung (9), welche einen Verbindungsbereich (10) und jeweilige, mit den jeweiligen Speicherzellen (6) elektrisch verbundene Kontaktelemente (K1) aufweist, über welche die Speicherzellen (6) elektrisch mit dem Verbindungsbereich (10) verbunden sind, wodurch die Speicherzellen (6) über die Kontaktierungseinrichtung (9) elektrisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das mit der ersten Speicherzelle (Z1) elektrisch verbundene Kontaktelement (K1) vorgespannt ist, wodurch das mit der ersten Speicherzelle (Z1) elektrisch verbundene Kontaktelement (K1) dazu ausgebildet ist, sich infolge eines aus dem unfallbedingten, relativ zu der zweiten Speicherzelle (Z2), relativ zu dem Gehäuse (2) und relativ zu dem Verbindungsbereich (10) der Kontaktierungseinrichtung (9) erfolgenden Verschieben der ersten Speicherzelle (Z1) resultierenden Trennens der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle (Z1) und dem Verbindungsbereich (10) von der ersten Speicherzelle (Z1) weg und hin zu dem Verbindungsbereich (10) oder von dem Verbindungsbereich (10) weg und hin zu der ersten Speicherzelle (Z1) zu bewegen.
2. Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens einen von einer Wandung (5) des Gehäuses (2) zu den Speicherzellen (6) hin abstehenden Anschiebevorsprung (13), mittels welchem die erste Speicherzelle (Z1) infolge der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung (7), insbesondere unter Abgleiten der ersten Speicherzelle (Z1) an dem Anschiebevorsprung (13), anschiebbar und dadurch relativ zu der zweiten der Speicherzellen (Z2) und relativ zu dem Gehäuse (2) und relativ zu dem Verbindungsbereich (10) in den Ausweichbereich (AB) verschiebbar ist.
3. Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschiebevorsprung (13) außenumfangsseitig konvex gewölbt, insbesondere kugelförmig oder kugelsegmentförmig, ausgebildet ist.
4. Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschiebevorsprung (13) eine Abgleitschräge aufweist, über welche mittels des Anschiebevorsprungs (13) die erste Speicherzelle (Z1) infolge der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung (7) unter Abgleiten der ersten Speicherzelle (Z1) an der Abgleitschräge anschiebbar und dadurch relativ zu der zweiten Speicherzelle (Z2) und relativ zu dem Gehäuse (2) und relativ zu dem Verbindungsbereich (10) in den Ausweichbereich (AB) verschiebbar ist.
5. Elektrischer Energiespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der ersten Speicherzelle elektrisch (Z1) verbundene Kontaktelement (K1) dadurch vorgespannt ist, dass das mit der ersten Speicherzelle (Z1) elektrisch verbundene Kontaktelement (K1) elastisch verformt ist, wodurch das mit der ersten Speicherzelle (Z1) elektrisch verbundene Kontaktelement (K1) dazu ausgebildet ist, infolge des Trennens der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle (Z1) und dem Verbindungsbereich (10) zurückzufedern und sich dadurch von der ersten Speicherzelle (Z1) weg und hin zu dem Verbindungsbereich (10) oder von dem Verbindungsbereich (10) weg und hin zu der ersten Speicherzelle (Z1) zu bewegen.
6. Elektrischer Energiespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der ersten Speicherzelle (Z1) elektrisch verbundene Kontaktelement (K1) in eine Ausnehmung (12) der ersten Speicherzelle (Z1) eingreift und durch die Vorspannung dazu ausgebildet ist, sich infolge des Trennens von dem Verbindungsbereich (10) weg und hin zu der ersten Speicherzelle (Z1) und in die Ausnehmung (12) zu bewegen.
7. Elektrischer Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Speicherzelle (6) als eine Rundzelle ausgebildet ist.
8. Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem elektrischen Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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