WO2020002580A1 - Speichermodul für einen energiespeicher eines kraftfahrzeugs sowie energiespeicher - Google Patents

Speichermodul für einen energiespeicher eines kraftfahrzeugs sowie energiespeicher Download PDF

Info

Publication number
WO2020002580A1
WO2020002580A1 PCT/EP2019/067301 EP2019067301W WO2020002580A1 WO 2020002580 A1 WO2020002580 A1 WO 2020002580A1 EP 2019067301 W EP2019067301 W EP 2019067301W WO 2020002580 A1 WO2020002580 A1 WO 2020002580A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cell
memory module
memory
storage
heating elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2019/067301
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas HAMMERSCHMIDT
Simon Nuernberger
Christoph Bauer
Jan Philipp Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to US17/053,316 priority Critical patent/US12090865B2/en
Priority to CN201980020959.2A priority patent/CN111886773B/zh
Publication of WO2020002580A1 publication Critical patent/WO2020002580A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/27—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by heating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H01M10/6571—Resistive heaters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/509—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
    • H01M50/51—Connection only in series
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/60—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including safety or protection arrangements
    • H02J7/65—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including safety or protection arrangements against overtemperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • H01M50/264—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks for cells or batteries, e.g. straps, tie rods or peripheral frames
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • EP 2 904 687 B1 discloses a circuit for managing a recharge of a battery, which has a plurality of unit cells which are connected in series.
  • the circuit has a large number of heating elements, each heating element being a Zener diode or an element equivalent to a Zener diode.
  • WO 93/13568 A1 discloses an arrangement for improving the power output of a rechargeable battery at low outside temperatures for a consumer.
  • Temperature sensor which is liquid-tight and acid-proof inside the battery, releases a current flow through at least one heating element when the
  • Battery temperature is below a specified temperature setpoint.
  • a heatable battery is also known from DE 10 2016 208 063 A1.
  • the object of the present invention is to further develop a memory module and an energy store of the type mentioned at the outset in such a way that the cost of
  • Storage module or the energy storage can be kept particularly low.
  • a first aspect of the invention relates to a storage module for an energy storage device of a motor vehicle, in particular a motor vehicle which is preferably designed as a passenger car.
  • the memory module has several, according to one
  • Circuit topology interconnected and thereby electrically interconnected memory cells for storing electrical energy or electric current.
  • the respective memory cell is preferably one
  • the energy store is thus preferably as
  • the energy store preferably comprises several elements
  • the memory modules are electrically connected to one another so that the energy store can have or provide a particularly high electrical voltage, in particular electrical operating voltage.
  • the energy store is preferably designed as a high-voltage store, so that the electrical voltage, in particular the electrical voltage
  • the respective storage cell can be designed as a battery cell, in particular as a lithium-ion cell, so that the energy store is preferably designed as a battery, in particular as a lithium-ion battery.
  • the energy store can be designed as a high-voltage battery (HV battery).
  • the respective memory cell of the memory module is at least one electrical one
  • Heating element for heating the respective memory cell assigned can be operated electrically, so that by means of the respective heating element using electrical energy that is supplied to the respective heating element, the respective storage cell to which the respective heating element is assigned can be heated and thus heated.
  • a sufficiently high temperature of the memory cell can be achieved even with low ambient or Outside temperatures are guaranteed so that the storage module can provide electrical energy particularly advantageously or that electrical energy can be stored particularly advantageously in the storage module and thus the energy store can be charged with electrical energy.
  • Circuit topology is a series connection, so are those
  • Storage cells associated heating elements connected in series with each other.
  • the memory cells are arranged parallel to one another or connected in parallel with one another, so that the circuit topology is a parallel connection of the memory cells, which are also simply referred to as cells
  • the heating elements are also connected in parallel with one another or connected in parallel with one another.
  • the memory cells can be formed as identical parts, and the heating elements can also be formed as identical parts. This is to be understood in particular to mean that the storage cells have the same structure and the electrical heating elements also have the same structure.
  • Different design variants of the memory module can be created in a simple manner by correspondingly interconnecting or electrically connecting the memory cells to one another.
  • the circuit topology is, for example, a series connection
  • the circuit topology is, for example, a parallel connection.
  • the heating elements can be connected to one another in an equally simple manner and thereby electrically connected to one another, so that the heating elements can be easily adapted to the respective connection of the storage cells to one another with regard to their connection. In this way it is possible to avoid having to implement a separate construction variant of a heating device for heating the storage module for each construction variant of the storage module, so that the different ones Construction variants can be displayed in a simple and inexpensive way.
  • the memory module can be repaired in a particularly simple and therefore inexpensive manner, since, for example, defective heating elements can easily be replaced or replaced.
  • the respective heating element is designed, for example, as a surface heating element, so that particularly large-area heating of the respective storage cell can be ensured. Furthermore, it is conceivable that the respective heating element is designed as a heating foil. Alternatively or additionally, the heating element has, for example, at least in a partial area an at least substantially meandering course, so that the respective storage cell can be heated particularly advantageously.
  • the respective storage cell 2 is at least one electrical heating element
  • Clamping device 9 respective plates 10 and 11, also referred to as printing plates, end plates, printing end plates or module printing end plates, the memory cells 2 or the cell stack 4 being arranged or being arranged along the stacking direction between the plates 10 and 11.
  • the tensioning device 9 comprises at least one or more tie rods, the respective tie rod being connected to the plates 10 and 11.
  • the tie rod via which at least one tensile force acts, the plates 10 and 11 are tensioned or braced against one another by means of the storage cells 2, so that the memory cells 2 are pressed together by means of the tie rod via the plates 10 and 11 and are thus held together.
  • the heating elements 6 are interconnected according to the same circuit topology according to which the storage cells 2 are interconnected, and thus electrically connected with each other. Since the circuit topology at the first
  • Embodiment is a series connection
  • the heating elements 6 are also connected in series to one another or connected in series with one another, so that a series connection of the heating elements 6 is provided.
  • both the memory cells 2 with one another and the heating elements 6 with one another can be formed as identical parts, so that different construction variants can be implemented in a particularly simple manner.
  • the same electrical current also referred to as heating current, flows through all the heating elements 6, by means of which the storage cells 2 are heated
  • the circuit topology in the second embodiment is a parallel connection of the memory cells 2, the associated heating elements 6 also being connected in parallel with one another.
  • the second embodiment illustrated in FIG. 2 can be constructed with the same components as the first embodiment, so that the
  • Memory cells 2 of the first embodiment and the memory cells 2 of the second embodiment are configured or constructed identically, and also the heating elements 6 of the first embodiment and the heating elements 6 of the second
  • Heating elements 6 identical in construction for the same heating current.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the memory module 1. While in the first and second embodiment the heating elements 6 are arranged outside the cell housing 3, in the third embodiment it is provided that the
  • Connection 18 of the electrical heating element 6 arranged within the cell housing 3 is led out of the cell housing 3 and is led to the environment 20, while the connection 19 of the heating element 6 is electrically connected to the housing 3 and is, in particular, completely arranged within the cell housing 3.
  • the cell housing 3 is formed, for example, from an electrically conductive material, in particular from an electrically conductive metallic material, it being possible for the cell housing 3 to be formed, for example, from aluminum.
  • the respective connection 4 or 5 can be formed from an electrically conductive material, in particular from an electrically conductive metallic material such as aluminum.
  • at least or Exactly three connections, also referred to as terminals, are provided, which are arranged outside the cell housing 3 in its environment 20.
  • Ports 4, 5 and 18 are electrically isolated from each other.
  • the heating elements 6 are electrically connected to one another through the intermediary of the cell housing 3 of the storage cells 2 and are therefore electrically connected to one another.
  • connection 18 led out of the cell housing 3 is
  • connection 19 of the heating element 6 of the first storage cell 2 arranged inside the cell housing 3 to the connection 18 of the
  • Connecting element 21 is provided, which on the one hand through the mediation of
  • connection 19 arranged within the cell housing 3 of the last memory cell 2 is via the
  • Cell housing 3 arranged connector 19 is electrically connected to the cell housing 3. Furthermore, the respective connecting element 21 is welded to the respective connection 18, for example. Through the respective welding, the respective one is
  • Connecting element 21 electrically connected to the connection point or electrically to the connection 18.
  • the connecting element 21 can be seen particularly well from FIGS. 6 and 7.
  • the connecting element 21 is arranged on a respective side 23 of the respective memory cell 2.
  • the side 23, for example, points upward in the vehicle vertical direction, so that the side 23 is, for example, an upper side of the respective memory cell 2.
  • the connecting element 21 is mechanically connected to the cell housing 3, in particular welded.
  • the connecting element 21 can also be electrically and preferably also mechanically connected to the
  • Connection 18 are connected that the connecting element 21 in
  • Connection 18 is welded.
  • the welding point S1 coincides, for example, with the connecting point V, since the connecting element 21 is welded to the housing 3 from the side 23 at the welding point S1.
  • the connecting element 21 is welded to the connection 18 from the side 23.
  • the connecting element 21 has, for example, an opening 26, for example in the form of a through opening and also referred to as a positioning hole, into which, for example, a holder provided on a cell contacting system can engage.
  • the connecting element 21 can be held on the cell contacting system (ZKS), in particular on its frame, by means of the holder and the opening 26.
  • the cell contacting system is one
  • Connection device by means of which the memory cells 2 are electrically connected to one another in accordance with the respective circuit topology.
  • Switching element 15 or 16 have a circuit board 31 on which the
  • connection piece 34 is connected, for example, electrically and preferably also mechanically to the cell housing 3 in that the connection piece 34 is connected to the connection point V in the vehicle vertical direction from above or from the side 23
  • the connecting piece 34 is at least essentially Z-shaped and likewise has a side facing the cell housing 3.
  • the switching element 16 is arranged on the respective sides of the plate 33 and the connecting piece 34 facing the cell housing 3 and is electrically connected to the plate 33 and to the connecting piece 34.
  • FIG. 10 shows an eighth embodiment of the memory module 1. At the eighth
  • the cell group Z1 with the memory cells 2 connected in parallel with one another and the cell group Z2 with the memory cells 2 connected in parallel with one another are provided, the cell groups Z1 and Z2 being connected in series with one another or connected to one another.
  • exactly one switching element 36 is provided for each cell group Z1 or Z2, by means of which the heating elements 6 of the respective cell group Z1
  • the respective heating element 6 is permanently connected on one side to one of the electrical poles and in the present case to the electrical positive pole of the respective one
  • Switching element 36 can be electrically connected to the corresponding other electrical pole.
  • Switching elements can be electrically connected to the respective positive poles and electrically to the respective negative poles via the second of the exactly two switching elements.
  • the switching element 36 can have at most or exactly two switches, which are designed, for example, as MOSFETs. The switches are connected in series with one another or connected to one another, for example.
  • Fig. 1 1 shows a ninth embodiment.
  • the respective cell group Z1 or Z2 comprises a plurality of and at most or exactly three memory cells 2, which, in particular exclusively, are connected in parallel with one another.
  • the respective heating element 6 is on the one hand fixed to one of the electrical ones Poles and in the present case connected to the respective positive pole of the respective memory cell 2, in particular via the respective connection 4.
  • the respective heating element 6 is, for example, electrically connected to the cell housing 3 or led out of the cell housing 3 as a third terminal.
  • A denotes a connection point to the cell housing 3.
  • a connecting element 37 also referred to as a connector, is provided, which is electrically connected to the cell housings 3 of the memory cells 2 at the connection points A. So that's it
  • the connecting element 37 can be electrically connected to the negative poles and separated therefrom, in order thereby to be able to electrically connect and separate the heating elements 6 of the cell group Z1 or Z2 with the memory cells 2.
  • Exactly one switching element 36 is provided for each cell bundle.
  • the respective electrical insulator 22 by means of which the cell housing 3 are electrically insulated from one another, is provided between the storage cells 2 and between the cell housings 3, as can be seen from FIG. 12.
  • Connecting element 37 can be seen particularly well from FIG. 12.
  • the connecting element 37 is above the insulator 22, which is also referred to as insulation
  • connection point L last memory cell

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Speichermodul (1) für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, mit mehreren, gemäß einer Schaltungstopologie miteinander verschalteten und dadurch elektrisch miteinander verbundenen Speicherzellen (2) zum Speichern von elektrischer Energie, wobei der jeweiligen Speicherzelle (2) wenigstens ein elektrisches Heizelement (6) zum Beheizen der jeweiligen Speicherzelle (2) zugeordnet ist, wobei die Heizelemente (6) gemäß derselben Schaltungstopologie miteinander verschaltet und dadurch elektrisch miteinander verbunden sind.

Description

Speichermodul für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs sowie Energiespeicher
Die Erfindung betrifft ein Speichermodul für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug.
Die EP 2 904 687 B1 offenbart eine Schaltung zum Verwalten einer Wiederaufladung einer Batterie, die mehrere Elementarzellen aufweist, die in Reihe verbunden sind. Die Schaltung weist dabei eine Vielzahl von Heizelementen auf, wobei jedes Heizelement eine Zehner-Diode oder ein Element äquivalent zu einer Zehner-Diode ist.
Die WO 93/13568 A1 offenbart eine Anordnung zur Verbesserung der Stromabgabe einer aufladbaren Batterie bei tiefen Außentemperaturen für einen Verbraucher. Ein
Temperaturfühler, der flüssigkeitsdicht und säurefest im Inneren der Batterie angeordnet ist, gibt einen Stromfluss durch wenigstens ein Heizelement frei, wenn die
Batterietemperatur unterhalb eines vorgegebenen Temperatursollwerts liegt. Außerdem ist aus der DE 10 2016 208 063 A1 eine beheizbare Batterie bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Speichermodul und einen Energiespeicher der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Kosten des
Speichermoduls beziehungsweise des Energiespeichers besonders gering gehalten werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Speichermodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , durch ein Speichermodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 sowie durch einen Energiespeicher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Speichermodul für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens. Das Speichermodul weist mehrere, gemäß einer
Schaltungstopologie miteinander verschaltete und dadurch elektrisch miteinander verbundene Speicherzellen zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom auf. Die jeweilige Speicherzelle ist vorzugsweise eine
elektrochemische Speicherzelle, mittels welcher elektrische Energie elektrochemisch gespeichert werden kann. Somit ist der Energiespeicher vorzugsweise als
elektrochemischer Energiespeicher ausgebildet, mittels beziehungsweise in welchem elektrische Energie elektrochemisch gespeichert werden kann. In seinem vollständig hergestellten Zustand umfasst der Energiespeicher vorzugsweise mehrere
erfindungsgemäße Speichermodule. Dabei sind die Speichermodule elektrisch miteinander verbunden, sodass der Energiespeicher eine besonders hohe elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebsspannung, aufweisen beziehungsweise bereitstellen kann. Vorzugsweise ist der Energiespeicher als Hochvoltspeicher ausgebildet, sodass die elektrische Spannung, insbesondere die elektrische
Betriebsspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt ist und besonders vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Dadurch können beispielsweise besonders große elektrische Leistungen zum elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs realisiert werden. Das Kraftfahrzeug weist in seinem vollständig hergestellten Zustand beispielsweise den Energiespeicher und somit das Speichermodul sowie wenigstens eine elektrische Maschine auf, mittels welcher das beispielsweise als Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildete Kraftfahrzeug elektrisch angetrieben werden kann. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug als batterieelektrisches Fahrzeug ausgebildet sein. Um das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine elektrisch anzutreiben, wird die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben. Um die elektrische Maschine in dem Motorbetrieb zu betreiben, wird die elektrische Maschine mit elektrischer Energie versorgt, die in dem Energiespeicher und somit in dem Speichermodul beziehungsweise in den Speicherzellen des Speichermoduls gespeichert ist.
Die jeweilige Speicherzelle kann als Batteriezelle, insbesondere als Lithium-Ionen-Zelle, ausgebildet sein, sodass der Energiespeicher vorzugsweise als Batterie, insbesondere als Lithium-Ionen-Batterie, ausgebildet ist. Insbesondere kann der Energiespeicher als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie) ausgebildet sein.
Der jeweiligen Speicherzelle des Speichermoduls ist wenigstens ein elektrisches
Heizelement zum Beheizen der jeweiligen Speicherzelle zugeordnet. Mit anderen Worten kann das jeweilige elektrische Heizelement elektrisch betrieben werden, sodass mittels des jeweiligen Heizelements unter Nutzung von elektrischer Energie, die dem jeweiligen Heizelement zugeführt wird, die jeweilige Speicherzelle, der das jeweilige Heizelement zugeordnet ist, erwärmt und somit beheizt werden kann. Hierdurch kann eine hinreichend hohe Temperatur der Speicherzelle auch bei geringen Umgebungs- beziehungsweise Außentemperaturen gewährleistet werden, sodass das Speichermodul besonders vorteilhaft elektrische Energie bereitstellen kann beziehungsweise dass besonders vorteilhaft elektrische Energie in das Speichermodul eingespeichert und somit der Energiespeicher mit elektrischer Energie aufgeladen werden kann.
Um nun die Teileanzahl und somit die Kosten, das Gewicht und den Bauraumbedarf des Speichermoduls und somit des Energiespeichers insgesamt in einem besonders geringen Rahmen halten zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Heizelemente gemäß derselben Schaltungstopologie, gemäß welcher die Speicherzellen miteinander verschaltet und dadurch elektrisch miteinander verbunden sind, miteinander verschaltet und dadurch elektrisch miteinander verbunden sind. Sind somit beispielsweise die Speicherzellen in Reihe zueinander geschaltet, sodass es sich bei der
Schaltungstopologie um eine Reihenschaltung handelt, so sind auch die den
Speicherzellen zugeordneten Heizelemente untereinander in Reihe zueinander geschaltet.
Sind beispielsweise die Speicherzellen parallel zueinander angeordnet beziehungsweise parallel miteinander verschaltet, sodass die Schaltungstopologie eine Parallelschaltung der Speicherzellen, welche einfach auch als Zellen bezeichnet werden, ist, so sind auch die Heizelemente parallel zueinander geschaltet beziehungsweise parallel miteinander verschaltet. Durch die Verwendung derselben Schaltungstopologie, gemäß welcher sowohl die Speicherzellen miteinander als auch die elektrischen Heizelemente miteinander verschaltet sind, können die Speicherzellen als Gleichteile ausgebildet werden, und auch die Heizelemente können als Gleichteile ausgebildet werden beziehungsweise sein. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Speicherzellen den gleichen Aufbau aufweisen, und auch die elektrischen Heizelemente weisen den gleichen Aufbau auf. Durch entsprechendes Verschalten beziehungsweise elektrisches Verbinden der Speicherzellen miteinander können auf einfache Weise unterschiedliche Bauvarianten des Speichermoduls geschaffen werden. Bei einer ersten der Bauvarianten ist die Schaltungstopologie beispielsweise eine Reihenschaltung, wobei bei einer zweiten der Bauvarianten die Schaltungstopologie beispielsweise eine Parallelschaltung ist. Auf ebenso einfache Weise können die Heizelemente miteinander verschaltet und dadurch elektrisch miteinander verbunden werden, sodass die Heizelemente hinsichtlich ihrer Verschaltung miteinander an die jeweilige Verschaltung der Speicherzellen untereinander einfach angepasst werden können. Auf diese Weise kann vermieden werden, für jede Bauvariante des Speichermoduls eine eigene Bauvariante einer Heizeinrichtung zum Beheizen des Speichermoduls realisieren zu müssen, sodass die unterschiedlichen Bauvarianten auf einfache und kostengünstige Weise dargestellt werden können.
Außerdem kann das Speichermodul auf besonders einfache und somit kostengünstige Weise repariert werden, da beispielsweise defekte Heizelemente einfach ausgetauscht beziehungsweise ersetzt werden können.
Das jeweilige Heizelement ist beispielsweise als Flächenheizelement ausgebildet, sodass eine besonders großflächige Beheizung der jeweiligen Speicherzelle gewährleistet werden kann. Ferner ist es denkbar, dass das jeweilige Heizelement als eine Heizfolie ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich weist das Heizelement beispielsweise zumindest in einem Teilbereich einen zumindest im Wesentlichen mäanderförmigen Verlauf auf, sodass die jeweilige Speicherzelle besonders vorteilhaft beheizt werden kann.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das
Speichermodul höchstens beziehungsweise genau zwei Schaltelemente auf, mittels welchen die beziehungsweise alle Heizelemente des Speichermoduls elektrisch mit den beziehungsweise allen Speicherzellen des Speichermoduls verbindbar und dadurch aktivierbar sind. Außerdem sind die beziehungsweise alle Heizelemente des
Speichermoduls mittels der Schaltelemente von den beziehungsweise allen
Speicherzellen des Speichermoduls trennbar und dadurch deaktivierbar. Durch den Einsatz der höchstens beziehungsweise genau zwei Schaltelemente kann zum einen die Teileanzahl besonders gering gehalten werden. Zum anderen kann hierdurch ein besonders sicherer Betrieb realisiert werden, da die Heizelement beispielsweise auch dann aktiviert und deaktiviert werden können, wenn eines der Schaltelemente ausgefallen und das andere Schaltelement noch betriebsbereit ist.
Um die Teileanzahl und somit die Kosten und den Bauraumbedarf in einem besonders geringen Rahmen halten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Speichermodul höchstens beziehungsweise genau ein
Schaltelement aufweist, mittels welchem die beziehungsweise alle Heizelemente des Speichermoduls elektrisch mit den beziehungsweise allen Speicherzellen des
Speichermoduls verbindbar und dadurch aktivierbar und von den beziehungsweise allen Speicherzellen trennbar und dadurch deaktivierbar sind.
Das jeweilige Schaltelement kann beispielsweise zwischen wenigstens einem geöffneten Zustand und wenigstens einem geschlossenen Zustand verstellt beziehungsweise umgeschaltet werden. In dem geschlossenen Zustand sind die Heizelemente mit den Speicherzellen des Speichermoduls elektrisch verbunden, wodurch die elektrischen Heizelemente aktiviert sind. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die
Heizelemente mit in den Speicherzellen des Speichermoduls gespeicherter elektrischer Energie versorgt werden, wodurch die Speicherzellen mittels der Heizelemente unter Nutzung der elektrischen Energie beheizt werden. In dem geöffneten Zustand sind die Heizelemente von den Speicherzellen elektrisch getrennt, sodass die Heizelemente deaktiviert sind und sodass ein durch die Heizelemente bewirktes Beheizen der
Speicherzellen unterbleibt.
Da höchstens zwei, vorzugsweise höchstens ein, Schaltelement je Speichermodul vorgesehen ist, kann eine platzsparende Integration des Schaltelements realisiert werden. Außerdem können die Teileanzahl und somit die Kosten und der Bauraumbedarf in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das
Schaltelement höchstens beziehungsweise genau zwei Schalter auf. Hierdurch kann ein besonders sicherer Betrieb realisiert werden, wodurch gleichzeitig die Teileanzahl und somit die Kosten besonders gering gehalten werden können.
Um einen besonders vorteilhaften Betrieb auf kosten- und gewichtsgünstige Weise zu realisieren, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Schalter seriell zueinander geschaltet beziehungsweise seriell miteinander verschaltet sind.
Um die Teileanzahl und somit die Kosten in einem besonders geringen Rahmen halten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das
Schaltelement höchstens einen Schalter aufweist.
Der Schalter ist vorzugsweise als Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) ausgebildet, sodass ein besonders vorteilhafter Betrieb auf gewichts- und kostengünstige Weise darstellbar ist.
Um einen besonders vorteilhaften und sicheren Betrieb auf einfache, kosten- und gewichtsgünstige Weise zu realisieren, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass dem Schaltelement genau ein Optokoppler zugeordnet ist, mittels welchem ein Umschalten des zugeordneten Schalters, welchem der Optokoppler zugeordnet ist, bewirkbar ist. Somit kann mittels des Optokopplers ein Umschalten zwischen dem geöffneten Zustand und dem geschlossenen Zustand realisiert werden. Gleichzeitig ermöglicht der Optokoppler eine besonders vorteilhafte galvanische Trennung. Hierdurch kann beispielsweise vermieden werden, dass die von dem
Speichermodul bereitgestellte beziehungsweise bereitstellbare hohe elektrische
Spannung auf ein System aufgeschaltet wird, welches eine gegenüber der elektrischen Spannung des Speichermoduls wesentlich geringere Spannung, welche beispielsweise 12 Volt beträgt, aufgeschaltet wird. Somit kann auf einfache, kosten- und
gewichtsgünstige Weise eine unerwünschte Beschädigung des Systems vermieden werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das jeweilige elektrische Heizelement wenigstens oder vorzugsweise genau zwei Anschlüsse aufweist, wobei die Heizelemente über ihre Anschlüsse miteinander verschaltet und dadurch elektrisch miteinander verbunden sind.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn einer der Anschlüsse des jeweiligen Heizelements elektrisch mit einem jeweiligen Zellgehäuse der dem jeweiligen Heizelemente zugeordneten Speicherzelle verbunden ist. Hierdurch kann der
Bauraumbedarf besonders gering gehalten werden. Dabei sind die Heizelemente unter Vermittlung der Zellgehäuse der Speicherzellen elektrisch miteinander verschaltet.
Um dabei auf bauraumgünstige Weise einen besonders vorteilhaften Betrieb
gewährleisten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass in dem Zellgehäuse ein, insbesondere flüssiger, Elektrolyt aufgenommen ist, welcher gegenüber dem Zellgehäuse elektrisch isoliert ist. Hierdurch kann eine unerwünschte, übermäßige und innere Korrosion der jeweiligen Speicherzelle, insbesondere des jeweiligen Zellgehäuses, einfach, kosten- und gewichtsgünstig vermieden werden.
Um auf bauraumgünstige Weise einen besonders vorteilhaften Betrieb des
Energiespeichers beziehungsweise des Speichermoduls gewährleisten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Speicherzellen entlang einer Statorrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind. Hierdurch bilden die
Speicherzellen beispielsweise einen Zellstapel des Speichermoduls, wobei das
Speichermodul vorzugsweise genau einen Zellstapel in Form des zuvor genannten Zellstapels aufweist. Dabei ist auf zwei entlang der Stapelrichtung voneinander abgewandten Seiten der jeweiligen Speicherzelle jeweils wenigstens ein elektrisches Heizelement angeordnet. Dadurch kann die jeweilige Speicherzelle besonders vorteilhaft erwärmt werden. Das elektrische Heizelement ist beispielsweise in dem Zellgehäuse oder aber außerhalb des Zellgehäuses angeordnet, wodurch eine vorteilhafte Erwärmung der jeweiligen Speicherzelle realisiert werden kann.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Speichermodul für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs. Das Speichermodul gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst mehrere Zellgruppen, welche auch als Zellbündel bezeichnet werden. Die Zellgruppen weisen jeweils mehrere, insbesondere ausschließlich parallel miteinander verschaltete und dadurch elektrisch miteinander verbundene Speicherzellen zum
Speichern von elektrischer Energie auf. Der jeweiligen Speicherzelle der jeweiligen Zellgruppe ist wenigstens ein elektrisches Heizelement zum Beheizen der jeweiligen Speicherzelle zugeordnet. Dabei ist je Zellgruppe genau ein Schaltelement vorgesehen, mittels welchem die beziehungsweise alle Heizelemente der jeweiligen Zellgruppe elektrisch mit den beziehungsweise allen Speicherzellen des Speichermoduls verbindbar und dadurch aktivierbar und von den beziehungsweise allen Speicherzellen des
Speichermoduls trennbar und dadurch deaktivierbar sind. Vorteile und vorteilhafte
Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. Die Zellbündel sind beispielsweise in Reihe miteinander geschaltet beziehungsweise in Reihe zueinander geschaltet. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Heizelemente des jeweiligen Zellbündels parallel zueinander geschaltet beziehungsweise parallel miteinander verschaltet sind, sodass die parallel miteinander verschalteten und dadurch elektrisch miteinander verbundenen Heizelemente des jeweiligen Zellbündels ein
Heizelementbündel bilden. Die Heizelementbündel sind beispielsweise seriell miteinander verschaltet beziehungsweise in Serie zueinander geschaltet. Hierdurch können die Teileanzahl und somit die Kosten und der Bauraumbedarf des Speichermoduls in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft einen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug, wobei der erfindungsgemäße Energiespeicher wenigstens ein oder mehrere erfindungsgemäße Speichermodule aufweist. 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.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt: Fig. 1 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht eines erfindungsgemäßen Speichermoduls gemäß einer ersten Ausführungsform für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs;
Fig. 2 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht des Speichermoduls gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 3 ausschnittsweise eine schematische Vorderansicht des Speichermoduls gemäß einer dritten Ausführungsform;
Fig. 4 eine schematische Vorderansicht des Speichermoduls gemäß einer vierten Ausführungsform;
Fig. 5 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht des Speichermoduls gemäß einer fünften Ausführungsform;
Fig. 6 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht des Speichermoduls gemäß einer sechsten Ausführungsform;
Fig. 7 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht des Speichermoduls gemäß Fig. 6;
Fig. 8 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht des Speichermoduls gemäß einer siebten Ausführungsform;
Fig. 9 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht des Speichermoduls gemäß Fig. 8;
Fig. 10 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht des Speichermoduls gemäß einer achten Ausführungsform;
Fig. 1 1 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht des Speichermoduls gemäß einer neunten Ausführungsform; und
Hg. 12 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht des Speichermoduls gemäß Fig. 1 1 . In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Draufsicht ein Speichermodul 1 gemäß einer ersten Ausführungsform für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens. Das Kraftfahrzeug weist in seinem vollständig hergestellten Zustand den Energiespeicher auf, welcher beispielsweise mehrere Speichermodule 1 aufweisen kann. Die
Speichermodule 1 sind dabei elektrisch miteinander verbunden. Ferner umfasst das Kraftfahrzeug wenigstens eine elektrische Maschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug angetrieben werden kann. Um das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine anzutreiben, wird die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als
Elektromotor betrieben. Hierzu wird die elektrische Maschine mit elektrischer Energie versorgt, die in dem Energiespeicher gespeichert ist. Um besonders hohe elektrische Leistungen zum elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, ist der Energiespeicher als eine Hochvoltkomponente, das heißt als ein Hochvoltspeicher, ausgebildet, dessen elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebsspannung, größer als 50 Volt ist und vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Das Speichermodul 1 weist beispielsweise eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische
Betriebsspannung, auf, die ihrerseits größer als 50 Volt ist und beispielsweise mindestens 60 Volt beträgt.
Das Speichermodul 1 weist mehrere, beispielsweise als Batteriezellen ausgebildete Speicherzellen 2 auf, welche entlang einer in Fig. 1 durch einen Doppelpfeil 38
veranschaulichten Stapelrichtung aufeinanderfolgend beziehungsweise hintereinander angeordnet sind. Dadurch bilden die Speicherzellen 2 beispielsweise einen Zellstapel 39, wobei das Speichermodul 1 genau beziehungsweise ausschließlich einen Zellstapel in Form des Zellstapels 4 aufweist.
Die jeweilige Speicherzelle 2 weist ein Zellgehäuse 3 und Anschlüsse 4 und 5 auf, welche auch als Terminals bezeichnet werden. Die Anschlüsse 4 und 5 sind beispielsweise gegenüber dem Zellgehäuse 3 elektrisch isoliert. Der Anschluss 4 bildet beispielsweise einen ersten elektrischen Pol der jeweiligen Speicherzelle 2, wobei der erste elektrische Pol vorliegend ein elektrischer Pluspol ist. Der Anschluss 5 bildet beispielsweise einen jeweiligen zweiten elektrischen Pol der jeweiligen Speicherzelle 2, wobei der zweite elektrische Pol beispielsweise ein Minuspol ist. Die Speicherzellen 2 sind dabei über ihre Anschlüsse 4 und 5 gemäß einer vorgebbaren oder vorgegebenen Schaltungstopologie miteinander verschaltet und dadurch elektrisch miteinander verbunden. Bei der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform ist die Schaltungstopologie als eine Reihenschaltung ausgebildet, sodass die Speicherzellen 2 bei der ersten Ausführungsform über ihre Anschlüsse 4 und 5 in Serie zueinander geschaltet beziehungsweise in Serie miteinander verschaltet sind. Mittels beziehungsweise in der jeweiligen Speicherzelle 2 kann elektrische Energie gespeichert werden. Die jeweilige Speicherzelle 2 weist
beispielsweise eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische
Betriebsspannung, auf, welche beispielsweise höchstens 4 Volt beträgt. Insbesondere kann die jeweilige Speicherzelle 2 in dem jeweiligen Zellgehäuse 3 aufgenommene Speichermittel zum Speichern der elektrischen Energie aufweisen. Die Speichermittel umfassen beispielsweise wenigstens oder genau zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität sowie einen insbesondere flüssigen Elektrolyten, in welchem die Elektroden zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig,
aufgenommen beziehungsweise eingetaucht sind. Die Speichermittel sind dabei in dem Zellgehäuse 3 aufgenommen. Eine erste der Elektroden ist beispielsweise eine Kathode, welche beispielsweise elektrisch mit dem Anschluss 4 verbunden und von dem Anschluss
5 elektrisch isoliert ist. Die zweite Elektrode ist beispielsweise eine Anode, welche elektrisch mit dem Anschluss 5 verbunden und gegenüber den Anschluss 4 elektrisch isoliert ist. Beispielsweise ist zwischen den Elektroden ein elektrischer Isolator angeordnet, mittels welchem die Elektroden voneinander elektrisch isoliert sind. Die Elektroden bilden beispielsweise einen Elektrodenstapel, oder aber die Elektroden bilden einen Elektrodenwickel, welcher auch als Jelly Roll bezeichnet wird. Dabei ist
beispielsweise der zwischen den Elektroden angeordnete Isolator mit den Elektroden zu dem Elektrodenwickel aufgewickelt.
Des Weiteren ist der jeweiligen Speicherzelle 2 wenigstens ein elektrisches Heizelement
6 zugeordnet, mittels welchem die jeweils zugeordnete Speicherzelle 2 unter Nutzung von elektrischer Energie beheizt und somit erwärmt werden kann. Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass die jeweilige Speicherzelle 2 zwei entlang der Stapelrichtung voneinander abgewandte Seiten 7 und 8 aufweist. Dabei ist auf der jeweiligen Seite 7
beziehungsweise 8 wenigstens oder genau ein elektrisches Heizelement 6 angeordnet, sodass beispielsweise die jeweilige Speicherzelle 2 entlang der Stapelrichtung zwischen wenigstens oder genau zwei elektrischen Heizelementen 6 angeordnet ist.
Bei der ersten Ausführungsform sind die Heizelemente 6 außerhalb der Zellgehäuse 3 angeordnet, wobei es alternativ denkbar ist, dass das jeweilige Heizelement 6 in dem jeweiligen Zellgehäuse 3 der jeweils zugeordneten Speicherzelle 2 angeordnet sein kann. Darüber hinaus weist das Speichermodul 1 beispielsweise eine Spanneinrichtung 9 auf, mittels welcher die Speicherzellen 2 entlang der Stapelrichtung gegeneinander verspannt und somit zumindest mittelbar aneinander gehalten sind. Hierzu umfasst die
Spanneinrichtung 9 jeweilige, auch als Druckplatten, Endplatten, Druckendplatten oder Moduldruckendplatten bezeichnete Platten 10 und 1 1 , wobei die Speicherzellen 2 beziehungsweise der Zellstapel 4 entlang der Stapelrichtung zwischen den Platten 10 und 1 1 angeordnet sind beziehungsweise ist. Außerdem umfasst die Spanneinrichtung 9 wenigstens einen oder mehrere Zuganker, wobei der jeweilige Zuganker mit den Platten 10 und 1 1 verbunden ist. Mittels des Zugankers, über welchen wenigstens eine Zugkraft wirkt, sind die Platten 10 und 1 1 unter Vermittlung der Speicherzellen 2 gegeneinander gespannt beziehungsweise verspannt, sodass die Speicherzellen 2 mittels des Zugankers über die Platten 10 und 1 1 zusammengedrückt und somit aneinander gehalten werden.
Entlang der Stapelrichtung zwischen der jeweiligen Platte 10 beziehungsweise 1 1 und der unmittelbar beziehungsweise direkt auf die jeweilige Platte 10 beziehungsweise 1 1 folgenden Speicherzelle 2 ist eine thermische Isolierung 12 angeordnet, um einen übermäßigen Wärmeaustausch zwischen der jeweiligen Platte 10 beziehungsweise 1 1 und der direkt darauf folgenden Speicherzelle 2 zu vermeiden.
Um nun die Teileanzahl und somit das Gewicht, den Bauraumbedarf und die Kosten des Speichermoduls 1 und somit des Energiespeichers insgesamt besonders gering halten zu können, sind die Heizelemente 6 gemäß derselben Schaltungstopologie, gemäß welcher die Speicherzellen 2 miteinander verschaltet sind, miteinander verschaltet und dadurch elektrisch miteinander verbunden. Da die Schaltungstopologie bei der ersten
Ausführungsform eine Reihenschaltung ist, sind auch die Heizelemente 6 in Reihe zueinander geschaltet beziehungsweise in Reihe miteinander verschaltet, sodass eine Reihenschaltung der Heizelemente 6 vorgesehen ist. In der Folge können sowohl die Speicherzellen 2 untereinander als auch die Heizelemente 6 untereinander als Gleichteile ausgebildet werden, sodass unterschiedliche Bauvarianten auf besonders einfache Weise realisiert werden können.
Dadurch, dass bei der ersten Ausführungsform die Heizelemente 6 seriell miteinander verschaltet sind, fließt durch alle Heizelemente 6 der gleiche, auch als Heizstrom bezeichnete elektrische Strom, mittels welchem die Speicherzellen 2 beheizt
beziehungsweise erwärmt werden können. Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei welcher die beziehungsweise alle
Speicherzellen 2 des Speichermoduls 1 oder einige der Speicherzellen 2 des
Speichermoduls 1 parallel miteinander verschaltet sind. Somit ist die Schaltungstopologie bei der zweiten Ausführungsform eine Parallelschaltung der Speicherzellen 2, wobei auch die zugehörigen Heizelemente 6 parallel miteinander verschaltet sind. Dadurch kann beispielsweise die in Fig. 2 veranschaulichte zweite Ausführungsform mit den gleichen Bauelementen wie die erste Ausführungsform aufgebaut werden, sodass die
Speicherzellen 2 der ersten Ausführungsform und die Speicherzellen 2 der zweiten Ausführungsform gleich ausgebildet beziehungsweise aufgebaut sind, und auch die Heizelemente 6 der ersten Ausführungsform und die Heizelemente 6 der zweiten
Ausführungsform sind baugleich ausgebildet. Somit sind beispielsweise alle
Heizelemente 6 baugleich für den gleichen Heizstrom.
Aus Fig. 2 ist erkennbar, dass zwei mit 13 bezeichnete der Speicherzellen 2 parallel miteinander verschaltet sind und dadurch eine erste Zellgruppe Z1 bilden, welche auch als erstes Zellbündel bezeichnet wird. Zwei mit 14 bezeichnete der Speicherzellen 2 sind parallel miteinander verschaltet, wodurch die Speicherzellen 14 eine mit Z2 bezeichnete zweite Zellgruppe bilden. Die zweite Zellgruppe wird auch als zweites Zellbündel bezeichnet. Die Zellbündel Z1 und Z2 sind in Serie miteinander verschaltet. Dabei sind die Heizelemente 6 des ersten Zellbündels parallel miteinander verschaltet und die Heizelemente 6 des zweiten Zellbündels sind parallel miteinander verschaltet. Somit bilden die parallel miteinander verschalteten Heizelemente 6 des ersten Zellbündels ein erstes Heizelementbündel, wobei die parallel miteinander verschalteten Heizelemente 6 des zweiten Zellbündels ein zweites Heizelementbündel bilden. Die Heizelementbündel sind dabei in Serie miteinander verschaltet. Auch bei der zweiten Ausführungsform sind die Heizelementen 6 mit derselben Schaltungstopologie miteinander verschaltet wie auch die Speicherzellen 2 miteinander verschaltet sind.
Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass das Speichermodul 1 , insbesondere die Zellstapel 4, höchstens beziehungsweise genau zwei Schaltelemente 15 und 16 aufweist, mittels welchen die Heizelemente 6 elektrisch mit den Speicherzellen 2 des Speichermoduls 1 verbindbar und dadurch aktivierbar und von den Speicherzellen 2 trennbar und dadurch deaktivierbar sind. Auf diese Weise können die Teileanzahl und somit die Kosten, der Bauraumbedarf und das Gewicht in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden. Durch elektrisches Verbinden der Heizelemente 6 mit den Speicherzellen 2 wird die von dem Speichermodul 1 bereitgestellte elektrische Spannung auf die Heizelemente 6 aufgeschaltet, wodurch die Heizelemente 6 mit elektrischem Strom beziehungsweise mit elektrischer Energie versorgt und dadurch betrieben werden. In der Folge werden die Speicherzellen 2 beheizt.
Durch Pfeile 17 ist in Fig. 1 veranschaulicht, dass die Heizelemente 6 beziehungsweise die Speicherzellen 2 mit einem weiteren Verbraucher wie beispielsweise einem zweiten der Speichermodule des Energiespeichers elektrisch verschaltet beziehungsweise verbunden werden können. Wie außerdem aus Fig. 1 erkennbar ist, ist das Schaltelement 15 einem der elektrischen Pluspole zugeordnet beziehungsweise an einem der elektrischen Pluspole angeordnet, während das Schaltelement 16 einem der elektrischen Minuspole zugeordnet ist beziehungsweise an einem der elektrischen Minuspole zugeordnet ist beziehungsweise an einem der elektrischen Minuspole angeordnet ist.
Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform des Speichermoduls 1. Während bei der ersten und zweiten Ausführungsform die Heizelemente 6 außerhalb der Zellgehäuse 3 angeordnet sind, ist es bei der dritten Ausführungsform vorgesehen, dass das
Heizelement 6 innerhalb des Zellgehäuses 3 angeordnet ist. Dabei ist aus Fig. 3 erkennbar, dass das jeweilige Heizelement 6 zwei Anschlüsse 18 und 19 aufweist, wobei die Heizelemente 6 über ihre jeweiligen Anschlüsse 18 und 19 elektrisch miteinander verbunden sind. Bei der dritten Ausführungsform sind sowohl der Anschluss 18 als auch der Anschluss 19 des innerhalb des Zellgehäuses 3 angeordneten elektrischen
Heizelements 6 aus dem Zellgehäuse 3 und somit an dessen Umgebung 20
herausgeführt. Somit sind die Anschlüsse 4, 5, 18 und 19 jeweilige, separate und beispielsweise elektrisch voneinander isolierte Terminals beziehungsweise Anschlüsse. Außerdem ist aus Fig. 3 erkennbar, dass das Heizelement 6 beispielsweise als ein Flächenheizelement, insbesondere als eine Heizfolie, ausgebildet ist.
Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform. Bei der vierten Ausführungsform ist der
Anschluss 18 des innerhalb des Zellgehäuses 3 angeordneten elektrischen Heizelements 6 aus dem Zellgehäuse 3 herausgeführt und wird an die Umgebung 20 geführt, während der Anschluss 19 des Heizelements 6 elektrisch mit dem Gehäuse 3 verbunden und dabei, insbesondere vollständig, innerhalb des Zellgehäuses 3 angeordnet ist. Das Zellgehäuse 3 ist beispielsweise aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, insbesondere aus einem elektrisch leitenden metallischen Werkstoff, gebildet, wobei das Zellgehäuse 3 beispielsweise aus Aluminium gebildet sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann der jeweilige Anschluss 4 beziehungsweise 5 aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, insbesondere aus einem elektrisch leitenden metallischen Werkstoff wie beispielsweise Aluminium, gebildet sein. Bei der vierten Ausführungsform sind somit wenigstens oder genau drei auch als Terminals bezeichnete Anschlüsse vorgesehen, welche außerhalb des Zellgehäuses 3 an dessen Umgebung 20 angeordnet sind. Bei diesen drei Terminals handelt es sich um die Anschlüsse 4 und 5 und um den Anschluss 18. Während somit bei der dritten Ausführungsform vier Terminals in Form der Anschlüsse 4, 5, 18 und 19 außerhalb des Zellgehäuses 3 angeordnet sind, sodass bei der dritten Ausführungsform eine Vier-Terminal-Lösung vorgesehen ist, sind bei der vierten Ausführungsform genau drei Terminals in Form der Anschlüsse 4, 5 und 18 außerhalb des Zellgehäuses 3 angeordnet. Somit ist bei der vierten Ausführungsform eine Drei-Terminal-Lösung vorgesehen. Die Anschlüsse 4, 5 und 18 sind vorzugsweise gegenüber dem Gehäuse 3 sowie gegenüber dem Anschluss 19 elektrisch isoliert, wobei vorzugsweise die
Anschlüsse 4, 5 und 18 elektrisch voneinander isoliert sind.
Da der jeweilige Anschluss des jeweiligen Heizelements 6 elektrisch mit dem jeweiligen Zellgehäuse 3 verbunden ist, sind die Heizelemente 6 unter Vermittlung der Zellgehäuse 3 der Speicherzellen 2 elektrisch miteinander verschaltet und dadurch elektrisch miteinander verbunden. Um dabei eine unerwünschte Korrosion der jeweiligen
Speicherzelle 2, insbesondere des Zellgehäuses 3, zu vermeiden, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der in dem Zellgehäuse 3 aufgenommene Elektrolyt gegenüber dem Zellgehäuse 3 elektrisch isoliert ist. Hierzu ist beispielsweise das Zellgehäuse 3 innenumfangsseitig mit einem elektrischen Isolator versehen, insbesondere beschichtet oder ausgekleidet. Insbesondere ist der elektrische Isolator auf eine dem Elektrolyten beziehungsweise den Speichermitteln zugewandte, innenumfangsseitige Mantelfläche des Zellgehäuses 3 aufgebracht.
Fig. 5 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Draufsicht eine fünfte
Ausführungsform des Speichermoduls 1 . Anhand der fünften Ausführungsform ist die elektrische Verschaltung der Heizelemente 6 bei der Drei-Terminal-Lösung
veranschaulicht. Der aus dem Zellgehäuse 3 herausgeführte Anschluss 18 ist
beispielsweise über das Schaltelement 15 elektrisch mit dem Anschluss 4 der entlang der Stapelrichtung ersten Speicherzelle 2 elektrisch verbindbar und von dem Anschluss 4 trennbar. Um beispielsweise den innerhalb des Zellgehäuses 3 angeordnete Anschluss 19 des Heizelements 6 der ersten Speicherzelle 2 mit dem Anschluss 18 des
Heizelements 6 der darauffolgenden Speicherzelle 2 zu verbinden, ist ein
Verbindungselement 21 vorgesehen, welches einerseits unter Vermittlung des
Zellgehäuses 3 der ersten Speicherzelle 2 mit dem Anschluss 19 des Heizelements 6 der ersten Speicherzelle 2 und andererseits, insbesondere direkt, mit dem Anschluss 18 des Heizelements 6 der darauffolgenden Speicherzelle 2 elektrisch verbunden ist,
insbesondere permanent elektrisch verbunden ist.
Bezüglich der in Fig. 5 mit L bezeichneten letzten Speicherzelle 2 ist der innerhalb des Zellgehäuses 3 der letzten Speicherzelle 2 angeordnete Anschluss 19 über das
Zellgehäuse 3 der letzten Speicherzelle L sowie über das Schaltelement 16 mit dem Anschluss 5 der letzten Speicherzelle L elektrisch verbindbar und von dem Anschluss 5 trennbar. Das jeweilige Verbindungselement 21 ist beispielsweise an einer
Verbindungsstelle mit dem jeweiligen Zellgehäuse 3, insbesondere direkt, verschweißt, wobei an der jeweiligen Verbindungsstelle der jeweilige, innerhalb des jeweiligen
Zellgehäuses 3 angeordnete Anschluss 19 elektrisch mit dem Zellgehäuse 3 verbunden ist. Ferner ist das jeweilige Verbindungselement 21 beispielsweise mit dem jeweiligen Anschluss 18 verschweißt. Durch das jeweilige Verschweißen ist das jeweilige
Verbindungselement 21 elektrisch mit der Verbindungsstelle beziehungsweise elektrisch mit dem Anschluss 18 verbunden.
Fig. 6 und 7 veranschaulichen eine sechste Ausführungsform des Speichermoduls 1 . Da der jeweilige Anschluss 19 des jeweiligen Heizelements 6 elektrisch mit dem jeweiligen Zellgehäuse 3 verbunden ist, sind zwischen den Zellgehäusen 3 jeweilige elektrische Isolatoren 22 angeordnet, mittels welchen die Zellgehäuse 3 gegeneinander
beziehungsweise voneinander elektrisch isoliert sind. Ferner ist aus Fig. 6 und 7 das Verbindungselement 21 besonders gut erkennbar. Das Verbindungselement 21 ist auf einer jeweiligen Seite 23 der jeweiligen Speicherzelle 2 angeordnet. In Einbaulage des Speichermoduls 1 weist die Seite 23 beispielsweise in Fahrzeughochrichtung nach oben, sodass die Seite 23 beispielsweise eine Oberseite der jeweiligen Speicherzelle 2 ist.
Dabei nimmt das Speichermodul 1 seine Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs ein. Dabei sind auch die Anschlüsse 4, 5, 18 und 19 sowie die Verbindungsstelle, welche in Fig. 5 und 6 mit V bezeichnet ist, auf der Seite 23 angeordnet. Wie in Fig. 6 durch einen Pfeil 24 veranschaulicht ist, kann das
Verbindungselement 21 derart an der Verbindungsstelle V mit dem Zellgehäuse 3 und über das Zellgehäuse 3 mit dem Anschluss 19 elektrisch verbunden werden, dass das Verbindungelement 21 an der Verbindungsstelle V in Fahrzeughochrichtung von oben mit dem Zellgehäuse 3 verschweißt wird. Hierdurch wird das Verbindungselement 21 auch mechanisch mit dem Zellgehäuse 3 verbunden. Insbesondere ist es denkbar, dass der Anschluss 19 an der Verbindungsstelle V elektrisch sowie vorzugsweise auch
mechanisch mit dem Zellgehäuse 3 verbunden, insbesondere verschweißt, ist. Wie ferner durch einen Pfeil 25 veranschaulicht ist, kann das Verbindungselement 21 darüber hinaus derart elektrisch sowie vorzugsweise auch mechanisch mit dem
Anschluss 18 verbunden werden, dass das Verbindungselement 21 in
Fahrzeughochrichtung von oben beziehungsweise von der Seite 23 her mit dem
Anschluss 18 verschweißt wird.
Fig. 7 veranschaulicht dabei jeweilige Schweißstellen S1 und S2. Die Schweißstelle S1 fällt beispielsweise mit der Verbindungsstelle V zusammen, da das Verbindungselement 21 an der Schweißstelle S1 von der Seite 23 her mit dem Gehäuse 3 verschweißt wird.
An der Schweißstelle S2 wird das Verbindungselement 21 von der Seite 23 her mit dem Anschluss 18 verschweißt. Das Verbindungselement 21 weist beispielsweise eine beispielsweise als Durchgangsöffnung ausgebildete und auch als Positionierloch bezeichnete Öffnung 26 auf, in die beispielsweise eine an einem Zellkontaktiersystem vorgesehene Halterung eingreifen kann. Mittels der Halterung und mittels der Öffnung 26 kann das Verbindungelement 21 an dem Zellkontaktiersystem (ZKS), insbesondere an dessen Rahmen, gehalten werden. Das Zellkontaktiersystem ist eine
Verbindungseinrichtung, mittels welcher die Speicherzellen 2 gemäß der jeweiligen Schaltungstopologie elektrisch miteinander verbunden sind. Dadurch, dass das
Verbindungselement 21 an dem Rahmen beziehungsweise an dem Zellkontaktiersystem gehalten werden kann, kann beispielsweise eine Montage des Zellkontaktiersystems mit einer Montage beziehungsweise mit einer Anordnung des Verbindungselements 21 an den Speicherzellen 2 einhergehen. Nach erfolgter Montage beziehungsweise Anordnung des Verbindungselements 21 wird das jeweilige Verbindungselement 21 beispielsweise an den Schweißstellen S1 und S2 mit dem Zellgehäuse 3 und mit dem Anschluss 18 verbunden, insbesondere verschweißt.
Fig. 8 zeigt eine siebte Ausführungsform. Fig. 8 veranschaulicht eine Anbindung beispielsweise des Schaltelements 15 an den Anschluss 18 einerseits und an den Anschluss 4 andererseits. Hierzu ist beispielsweise eine aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, insbesondere aus einem elektrisch leitenden metallischen Werkstoff wie beispielsweise Aluminium, gebildete Platte 27 vorgesehen, welche mit dem Anschluss 4 verbunden, insbesondere verschweißt, ist, und den Anschluss 4 überragt. Außerdem ist eine aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, insbesondere aus einem elektrisch leitenden metallischen Werkstoff wie beispielsweise Aluminium, gebildete Platte 28 vorgesehen, welche mit dem Anschluss 18 verbunden, insbesondere verschweißt, ist und den Anschluss 18 überragt. Das Schaltelement 15 ist dabei auf jeweiligen, dem
Zellgehäuse 3 der Speicherzelle 2 zugewandten Seiten der Platten 27 und 28 angeordnet und mit den Platten 27 und 28 elektrisch sowie vorzugsweise mechanisch verbunden, insbesondere verschweißt.
Außerdem ist besonders gut aus Fig. 8 erkennbar, dass das Schaltelement 15
beziehungsweise 16 höchstens oder genau zwei Schalter 29 und 30 aufweisen kann, welche beispielsweise als MOSFETs ausgebildet sind. Außerdem kann das
Schaltelement 15 beziehungsweise 16 eine Platine 31 aufweisen, auf welcher die
Schalter 29 und 30 angeordnet sind. Dem jeweiligen Schalter 29 beziehungsweise 30 kann vorzugsweise genau ein in Fig. 8 besonders schematisch dargestellte Optokoppler 32 zugeordnet sein, mittels welchem ein Umschalten des jeweils zugeordneten Schalters 29 beziehungsweise 30 bewirkt werden kann.
Fig. 9 zeigt die siebte Ausführungsform, wobei anhand von Fig. 9 eine Anbindung des Schaltelements 16 einerseits an den Anschluss 5 und andererseits an das Zellgehäuse 3 der den Anschluss 5 aufweisenden Speicherzelle 2 veranschaulicht ist. Auch hierbei ist eine Platte 33 vorgesehen, welche aus einem elektrisch leitenden Werkstoff,
insbesondere aus einem elektrisch leitenden metallischen Werkstoff, gebildet ist und den Anschluss 5 überragt. Außerdem ist ein Anschlussstück 34 vorgesehen, welches aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, insbesondere aus einem elektrisch leitenden metallischen Werkstoff wie beispielsweise Aluminium, gebildet sein kann. Die Platte 33 ist mit dem Anschluss 5 verbunden, insbesondere verschweißt, und überragt den Anschluss 5. Das Anschlussstück 34 ist mit dem Zellgehäuse 3 verbunden, insbesondere
verschweißt. Ferner ist das Anschlussstück 34 elektrisch mit dem Zellgehäuse 3 verbunden, insbesondere an der Verbindungsstelle V.
Wie in Fig. 9 durch einen Pfeil 35 veranschaulicht ist, wird das Anschlussstück 34 beispielsweise derart mit dem Zellgehäuse 3 elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch verbunden, indem das Anschlussstück 34 an der Verbindungsstelle V in Fahrzeughochrichtung von oben beziehungsweise von der Seite 23 her mit dem
Zellgehäuse 3 verschweißt wird.
Da die Platte 33 den Anschluss 5 überragt, weist die Platte 33 eine dem Zellgehäuse 3 zugewandte Seite auf. Das Anschlussstück 34 ist zumindest im Wesentlichen Z-förmig ausgebildet und weist ebenfalls eine dem Zellgehäuse 3 zugewandte Seite auf. Dabei ist das Schaltelement 16 auf den jeweiligen, dem Zellgehäuse 3 zugewandten Seiten der Platte 33 und des Anschlussstücks 34 angeordnet und elektrisch mit der Platte 33 und mit dem Anschlussstück 34 verbunden. Insgesamt ist erkennbar, dass eine besonders platzsparende und kostengünstige elektrische sowie mechanische Anbindung des Schaltelements 15 beziehungsweise 16 an die Anschlüsse 4, 5 und 18 und an das Zellgehäuse 3, insbesondere unter Vermittlung der Platten 27, 28 und 33 sowie unter Vermittlung des Anschlussstücks 34 dargestellt werden kann.
Fig. 10 zeigt eine achte Ausführungsform des Speichermoduls 1 . Bei der achten
Ausführungsform sind die Zellgruppe Z1 mit den parallel miteinander verschalteten Speicherzellen 2 und die Zellgruppe Z2 mit den parallel miteinander verschalteten Speicherzellen 2 vorgesehen, wobei die Zellgruppen Z1 und Z2 in Reihe miteinander verschaltet beziehungsweise zueinander geschaltet sind. Wie am Beispiel der Zellgruppe Z1 erkennbar ist, ist je Zellgruppe Z1 beziehungsweise Z2 genau ein Schaltelement 36 vorgesehen, mittels welchem die Heizelemente 6 der jeweiligen Zellgruppe Z1
beziehungsweise Z2 elektrisch mit den Speicherzellen 2 des Speichermoduls 1 verbindbar und dadurch aktivierbar und von den Speicherzellen 2 des Speichermoduls 1 trennbar und dadurch deaktivierbar sind. Die vorigen und folgenden Ausführungen zu dem jeweiligen Schaltelement 15 beziehungsweise 16 können ohne weiteres auch auf das Schaltelement 36 übertragen werden und umgekehrt.
Das jeweilige Heizelement 6 ist auf einer Seite jeweils fest verbunden mit einem der elektrischen Pole und vorliegend mit dem elektrischen Pluspol der jeweiligen
Speicherzelle 2. Auf der jeweils anderen Seite sind die Heizelemente 6 über das
Schaltelement 36 mit dem entsprechend anderen elektrischen Pol elektrisch verbindbar. Alternativ dazu ist es denkbar, dass je Zellgruppe Z1 beziehungsweise Z2 genau zwei Schaltelemente vorgesehen sind, sodass beispielsweise die Heizelemente 6 der jeweiligen Zellgruppe Z1 beziehungsweise Z2 über ein erstes der genau zwei
Schaltelemente elektrisch mit den jeweiligen Pluspolen und über das zweite der genau zwei Schaltelemente elektrisch mit den jeweiligen Minuspolen verbindbar sind. Wie das jeweilige Schaltelement 15 beziehungsweise 16 kann das Schaltelement 36 höchstens oder genau zwei Schalter aufweisen, welche beispielsweise als MOSFETs ausgebildet sind. Die Schalter sind beispielsweise seriell miteinander verschaltet beziehungsweise zueinander geschaltet.
Fig. 1 1 zeigt eine neunte Ausführungsform. Wie bei der achten Ausführungsform umfasst die jeweilige Zellgruppe Z1 beziehungsweise Z2 mehrere und dabei höchstens oder genau drei Speicherzellen 2, welche, insbesondere ausschließlich, parallel miteinander verschaltet sind. Das jeweilige Heizelement 6 ist einerseits fest mit einem der elektrischen Pole und vorliegend mit dem jeweiligen Pluspol der jeweiligen Speicherzelle 2 verbunden, insbesondere über den jeweiligen Anschluss 4. Andererseits ist das jeweilige Heizelement 6 beispielsweise elektrisch mit dem Zellgehäuse 3 verbunden oder als ein drittes Terminal aus dem Zellgehäuse 3 herausgeführt. In Fig. 1 1 ist mit A eine Anbindungsstelle an das Zellgehäuse 3 bezeichnet. Dabei ist beispielsweise ein auch als Verbinder bezeichnetes Verbindungselement 37 vorgesehen, welches an den Anbindungsstellen A elektrisch mit den Zellgehäusen 3 der Speicherzellen 2 verbunden ist. Somit ist das
Verbindungselement 37 an den Verbindungsstellen A unter Vermittlung der Zellgehäuse 3 elektrisch mit den Heizelementen 6, insbesondere mit den in den Zellgehäusen 3 angeordneten Anschlüssen 19, elektrisch verbunden. Über das Schaltelement 36 kann das Verbindungselement 37 elektrisch mit den Minuspolen verbunden und von diesen getrennt werden, um dadurch die Heizelemente 6 der Zellgruppe Z1 beziehungsweise Z2 mit den Speicherzellen 2 elektrisch verbinden und von diesen trennen zu können. Dabei ist je Zellbündel genau ein Schaltelement 36 vorgesehen.
Da beispielsweise die Heizelemente 6 an die Zellgehäuse 3 elektrisch angebunden sind, ist - wie aus Fig. 12 erkennbar ist - zwischen den Speicherzellen 2 beziehungsweise zwischen den Zellgehäusen 3 der jeweilige elektrische Isolator 22 vorgesehen, mittels welchem die Zellgehäuse 3 elektrisch voneinander isoliert sind.
Ist das jeweilige Heizelement 6 beispielsweise in dem jeweiligen Zellgehäuse 3
angeordnet, so kann vorgesehen sein, dass das Heizelement 6, insbesondere über seinen Anschluss 18, innerhalb des Zellgehäuses 3 mit dem Anschluss 4
beziehungsweise 5 elektrisch verbunden ist. Der jeweils andere Anschluss 19
beziehungsweise 18 ist dann elektrisch mit dem Zellgehäuse 3 verbunden und kann über das Verbindungselement 37 mit den Speicherzellen 2 beziehungsweise mit dem entsprechend anderen Anschluss 5 beziehungsweise 4 verbunden werden. Das
Verbindungselement 37 ist dabei besonders gut aus Fig. 12 erkennbar. Dabei ist das Verbindungselement 37 über dem auch als Isolierung bezeichneten Isolator 22
angeordnet beziehungsweise über diesen hinweg geführt. Bezugszeichenliste
Speichermodul
Speicherzelle
Zellgehäuse
Anschluss
Anschluss
Heizelement
Seite
Seite
Spanneinrichtung
Platte
Platte
thermischer Isolator
Speicherzellen
Speicherzellen
Schaltelement
Schaltelement
Pfeil
Anschluss
Anschluss
Umgebung
Verbindungselement elektrischer Isolator
Seite
Pfeil
Pfeil
Öffnung
Platte
Platte
Schalter
Schalter
Platine
Optokoppler
Platte
Anschlussstück 35 Pfeil
36 Schaltelement
37 Verbindungselement
38 Doppelpfeil
39 Zellstapel
A Anbindungsstelle L letzte Speicherzelle
51 Schweißstelle
52 Schweißstelle V Verbindungsstelle Z1 erste Zellgruppe Z2 zweite Zellgruppe

Claims

Patentansprüche
1 . Speichermodul (1 ) für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, mit mehreren, gemäß einer Schaltungstopologie miteinander verschalteten und dadurch elektrisch miteinander verbundenen Speicherzellen (2) zum Speichern von elektrischer Energie, wobei der jeweiligen Speicherzelle (2) wenigstens ein elektrisches
Heizelement (6) zum Beheizen der jeweiligen Speicherzelle (2) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Heizelemente (6) gemäß derselben Schaltungstopologie miteinander verschaltet und dadurch elektrisch miteinander verbunden sind.
2. Speichermodul (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Speichermodul (1 ) höchstens zwei Schaltelemente (15, 16) aufweist, mittels welchen die Heizelemente (6) elektrisch mit den Speicherzellen (2) verbindbar und dadurch aktivierbar und von den Speicherzellen (2) trennbar und dadurch deaktivierbar sind.
3. Speichermodul (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Speichermodul (1 ) höchstens ein Schaltelement (15, 16) aufweist, mittels welchem die Heizelemente (6) elektrisch mit den Speicherzellen (2) verbindbar und dadurch aktivierbar und von den Speicherzellen (2) trennbar und dadurch deaktivierbar sind.
4. Speichermodul (1 ) nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schaltelement (15, 16) höchstens zwei Schalter (29, 30) aufweist.
5. Speichermodul (1 ) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schalter (29, 30) seriell zueinander geschaltet sind.
6. Speichermodul (1 ) nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schaltelement (15, 16) höchstens einen Schalter (29, 30) aufweist.
7. Speichermodul (1 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
dem Schalter (29, 30) genau ein Optokoppler (32) zugeordnet ist, mittels welchem ein Umschalten des zugeordneten Schalters (29, 30) bewirkbar ist.
8. Speichermodul (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das jeweilige Heizelement (6) zwei Anschlüsse (18, 19) aufweist, wobei die Heizelemente (6) über die Anschlüsse (18, 19) miteinander verschaltet sind.
9. Speichermodul (1 ) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
einer der Anschlüsse (18, 19) des jeweiligen Heizelements (6) elektrisch mit einem jeweiligen Zellgehäuse (3) der dem jeweiligen Heizelement (6) zugeordneten Speicherzelle (2) verbunden ist, wobei die Heizelemente (6) unter Vermittlung der Zellgehäuse (3) der Speicherzellen (2) elektrisch miteinander verschaltet sind.
10. Speichermodul (1 ) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Zellgehäuse (3) ein, insbesondere flüssiger, Elektrolyt aufgenommen ist, welcher gegenüber dem Zellgehäuse (3) elektrisch isoliert ist.
1 1. Speichermodul (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Speicherzellen (2) entlang einer Stapelrichtung (38) aufeinanderfolgend angeordnet sind, wobei auf zwei entlang der Stapelrichtung (38) voneinander abgewandten Seiten (7, 8) der jeweiligen Speicherzelle (2) jeweils wenigstens ein elektrisches Heizelement (6) angeordnet ist.
12. Speichermodul (1 ) für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, mit mehreren Zellgruppen (Z1 , Z2), welche jeweils mehrere, parallel miteinander verschaltete und dadurch elektrisch miteinander verbundene Speicherzellen (2) zum Speichern von elektrischer Energie aufweisen, wobei der jeweiligen Speicherzelle (2) der jeweiligen Zellgruppe (Z1 , Z2) wenigstens ein elektrisches Heizelement (6) zum Beheizen der jeweiligen Speicherzelle (2) zugeordnet ist, und wobei je Zellgruppe (Z1 , Z2) genau ein Schaltelement (36) vorgesehen ist, mittels welchem die Heizelemente (6) der jeweiligen Zellgruppe (Z1 , Z2) elektrisch mit den
Speicherzellen (2) des Speichermoduls (1 ) verbindbar und dadurch aktivierbar und von den Speicherzellen (2) des Speichermoduls (1 ) trennbar und dadurch deaktivierbar sind.
13. Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Speichermodul (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
PCT/EP2019/067301 2018-06-28 2019-06-28 Speichermodul für einen energiespeicher eines kraftfahrzeugs sowie energiespeicher Ceased WO2020002580A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/053,316 US12090865B2 (en) 2018-06-28 2019-06-28 Storage module for an energy store of a motor vehicle, and energy store
CN201980020959.2A CN111886773B (zh) 2018-06-28 2019-06-28 用于机动车的能量蓄存器的蓄存模块以及能量蓄存器

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018210662.2A DE102018210662A1 (de) 2018-06-28 2018-06-28 Speichermodul für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs sowie Energiespeicher
DE102018210662.2 2018-06-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020002580A1 true WO2020002580A1 (de) 2020-01-02

Family

ID=67539403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/067301 Ceased WO2020002580A1 (de) 2018-06-28 2019-06-28 Speichermodul für einen energiespeicher eines kraftfahrzeugs sowie energiespeicher

Country Status (4)

Country Link
US (1) US12090865B2 (de)
CN (1) CN111886773B (de)
DE (1) DE102018210662A1 (de)
WO (1) WO2020002580A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3760471B1 (de) 2019-07-02 2024-11-13 Polestar Performance AB Doppelbatteriesystem für elektrofahrzeuge
US12456855B2 (en) * 2022-05-26 2025-10-28 GM Global Technology Operations LLC Thermally conducting bracket for busbar to cold plate heat transfer
CN116231166A (zh) * 2023-03-31 2023-06-06 厦门新能达科技有限公司 加热装置、电化学装置及用电设备
DE102023122544A1 (de) * 2023-08-23 2025-02-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Batteriemodul und Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls
US20250087781A1 (en) * 2023-09-11 2025-03-13 Caterpillar Inc. Wireless thermal control for a battery cell

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993013568A1 (de) 1991-12-21 1993-07-08 Dieter Braun Anordnung zur verbesserung der stromabgabe einer aufladbaren batterie bei tiefen aussentemperaturen
US20120133329A1 (en) * 2009-08-05 2012-05-31 Hiroaki Yoshida Battery system
WO2012153230A1 (en) * 2011-05-06 2012-11-15 Optimal Energy (Pty) Ltd Cell stack and battery module with integrated heater and heater panels therefor
EP2904687A2 (de) 2012-10-04 2015-08-12 Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives Schaltung zur verwaltung des ladezustandes einer batterie
EP2978044A1 (de) * 2014-07-24 2016-01-27 The Boeing Company Batteriepack mit gestapelten batterie-leiterplatten-anordnungen
DE102016208063A1 (de) 2016-05-11 2017-11-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Beheizbare Batterie

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100449757B1 (ko) 2001-11-23 2004-09-22 삼성에스디아이 주식회사 전지부와 이를 채용한 이차전지
DE102012215056B4 (de) 2012-08-24 2021-09-02 Robert Bosch Gmbh Batteriesystem und Kraftfahrzeug
DE102012219082A1 (de) 2012-10-19 2014-04-24 Robert Bosch Gmbh Sicherheitsvorrichtung zur Anordnung in einer Batteriezelle einer Lithium-Ionen-Batterie, Lithium-Ionen-Batteriezelle mit Sicherheitsvorrichtung
DE102013013170A1 (de) * 2013-08-08 2014-07-24 Daimler Ag Batterie mit Temperiereinrichtung und Verfahren zum Temperieren einer Batterie
CN105633506B (zh) * 2016-03-04 2018-08-17 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池加热系统
CN206819189U (zh) * 2017-06-16 2017-12-29 深圳市优维尔科技有限公司 一种电子烟上的智能温度调节控制电路

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993013568A1 (de) 1991-12-21 1993-07-08 Dieter Braun Anordnung zur verbesserung der stromabgabe einer aufladbaren batterie bei tiefen aussentemperaturen
US20120133329A1 (en) * 2009-08-05 2012-05-31 Hiroaki Yoshida Battery system
WO2012153230A1 (en) * 2011-05-06 2012-11-15 Optimal Energy (Pty) Ltd Cell stack and battery module with integrated heater and heater panels therefor
EP2904687A2 (de) 2012-10-04 2015-08-12 Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives Schaltung zur verwaltung des ladezustandes einer batterie
EP2978044A1 (de) * 2014-07-24 2016-01-27 The Boeing Company Batteriepack mit gestapelten batterie-leiterplatten-anordnungen
DE102016208063A1 (de) 2016-05-11 2017-11-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Beheizbare Batterie

Also Published As

Publication number Publication date
US12090865B2 (en) 2024-09-17
DE102018210662A1 (de) 2020-01-02
CN111886773A (zh) 2020-11-03
US20210075072A1 (en) 2021-03-11
CN111886773B (zh) 2023-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020002580A1 (de) Speichermodul für einen energiespeicher eines kraftfahrzeugs sowie energiespeicher
EP2789043B1 (de) Batterie mit einer anzahl von elektrisch miteinander verschalteten einzelzellen und verfahren zur wartung, reparatur und/oder optimierung einer solchen batterie
EP2692001B1 (de) Batterie für ein kraftfahrzeug
WO2011116804A1 (de) Batterie mit einer mehrzahl von einzelzellen
EP3363059B1 (de) Zellmodul zur speicherung elektrischer energie, batterie und gehäuse
WO2011116801A1 (de) Batterie aus einer vielzahl von batterieeinzelzellen
DE102010046642A1 (de) Elektrischer Energiespeicher sowie Leiterelement für einen solchen Energiespeicher
WO2012062396A1 (de) Batterie mit einem zellverbund
WO2011060969A1 (de) Batteriezellenverbinder
WO2011116807A1 (de) Einzelzelle und batterie mit einer mehrzahl von einzelzellen
DE102010012996A1 (de) Zellverbund mit einer vorgebbaren Anzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen und Verfahren zur Herstellung eines Zellverbunds
DE102014019074A1 (de) Zellblock für eine Kraftfahrzeugbatterie
DE102019216545A1 (de) Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs
DE102013016617A1 (de) Batterie mit einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen
DE102015011281A1 (de) Zellblock für eine elektrische Batterie
DE102009035461A1 (de) Batterie mit einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen
DE102008034696A1 (de) Batteriezelle mit einem Zellgehäuse und einem Folienwickel
DE102009035494A1 (de) Hochvoltbatterie
EP2735039B1 (de) Zellkontaktieranordnung für einen energiespeicher
WO2014048620A1 (de) Elektrisches energiespeichermodul und verfahren zum herstellen eines elektrischen energiespeichermoduls
DE102014015237A1 (de) Batterie und Verfahren zur Herstellung einer solchen Batterie
DE102011078984A1 (de) Hochvoltspeicher aus mehreren Energiespeichermodulen und Verfahren zur Herstellung des Hochvoltspeichers
DE102008034865A1 (de) Batteriezelle und Batterie mit mehreren Batteriezellen
DE102022103702A1 (de) Batteriezelle
WO2017016772A1 (de) Gehäuse für ein batteriemodul und verfahren zum herstellen eines batteriemoduls

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19749199

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19749199

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1