DE-102025122088-B3 - Speicherzellenanordnung, elektrischer Energiespeicher und zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug

Abstract

Bereitgestellt wird eine Speicherzellenanordnung eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, wobei die Speicherzellenanordnung aufweist: mehrere matrixartig angeordnete Speicherzellen, einen zweiteilig gebildeten Rahmen zur Aufnahme und Fixierung der Speicherzellen, wobei der Rahmen einen unteren Rahmenteil mit einem Boden und den Boden umgebende Seitenwände, sowie einen oberen, als Deckel gebildeten Rahmenteil aufweist, der nach Einbringen der Speicherzellen in den unteren Rahmenteil auf die Speicherzellen aufgebracht wird, wobei Boden und Deckel korrespondierende Aufnahmen zur Aufnahme jeweils einer Speicherzelle aufweisen, wobei die Aufnahmen gebildet sind aus in Boden und Deckel parallel zu einander gegenüberliegenden ersten Seitenwänden des Rahmens verlaufenden, durchgängigen Längsstegen, die derart in einem Abstand zueinander angeordnet sind, dass in den Rahmen eingebrachte Speicherzellen mit einander gegenüberliegenden Randbereichen einer Stirnseite davon auf Auflageflächen der Längsstege aufliegen, und parallel zu einander gegenüberliegenden zweiten Seitenwänden des Rahmens verlaufenden und auf den Längsstegen aufliegenden Querstegen, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind, dass in den Rahmen eingebrachte Speicherzellen auf einander gegenüberliegenden Seiten von den Querstegen gehalten werden, und - wobei die Querstege derart auf den Längsstegen aufliegen, dass sie in einem mittigen Bereich des Längsstegs eine gerade und über die Länge der ersten Seitenwände durchgängige Bahn freilassen, wobei auf jeder Bahn eine Kleberaupe vorgesehen ist, welche die Randbereiche der Stirnseiten mit den Auflageflächen der Längsstege mechanisch verbindet.

Inventors

• Dominik Grass
• Markus Göhring
• Tim Schmidt
• Jonas Zacpal

Assignees

• DR. ING. H.C. F. PORSCHE AKTIENGESELLSCHAFT

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20250605

Claims (10)

1. Speicherzellenanordnung (100) eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, wobei die Speicherzellenanordnung (100) aufweist: - mehrere matrixartig angeordnete Speicherzellen (2), - einen zweiteilig gebildeten Rahmen (1) zur Aufnahme und Fixierung der Speicherzellen (2), wobei der Rahmen (1) einen unteren Rahmenteil mit einem Boden (10) und den Boden (10) umgebende Seitenwände (11a, 11b), sowie einen oberen, als Deckel (12) gebildeten Rahmenteil aufweist, der nach Einbringen der Speicherzellen (2) in den unteren Rahmenteil auf die Speicherzellen (2) aufgebracht wird, - wobei Boden (10) und Deckel (12) korrespondierende Aufnahmen (15) zur Aufnahme jeweils einer Speicherzelle (2) aufweisen, wobei die Aufnahmen (15) gebildet sind aus in Boden (10) und Deckel (12) parallel zu einander gegenüberliegenden ersten Seitenwänden (11a) des Rahmens (1) verlaufenden, durchgängigen Längsstegen (13), die derart in einem Abstand zueinander angeordnet sind, dass in den Rahmen (1) eingebrachte Speicherzellen (2) mit einander gegenüberliegenden Randbereichen einer Stirnseite (20) davon auf Auflageflächen (21) der Längsstege (13) aufliegen, und parallel zu einander gegenüberliegenden zweiten Seitenwänden (11b) des Rahmens (1) verlaufenden und auf den Längsstegen (13) aufliegenden Querstegen (14), die in einem Abstand zueinander angeordnet sind, dass in den Rahmen (1) eingebrachte Speicherzellen (2) auf einander gegenüberliegenden Seiten von den Querstegen (14) gehalten werden, und - wobei die Querstege (14) derart auf den Längsstegen (13) aufliegen, dass sie in einem mittigen Bereich des Längsstegs (13) eine gerade und über die Länge der ersten Seitenwände (11a) durchgängige Bahn (16) freilassen, - wobei auf jeder Bahn (16) eine Kleberaupe (3) vorgesehen ist, welche die Randbereiche der Stirnseiten (20) mit den Auflageflächen (21) der Längsstege (13) mechanisch verbindet.
2. Speicherzellenanordnung (100) nach Anspruch 1 , wobei die Speicherzellen (2) als Rundzellen gebildet sind.
3. Speicherzellenanordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2 , wobei Querstege (14) benachbarter, durch die Längsstege (13) gebildeter Zeilen derart zueinander versetzt angeordnet sind, dass die Speicherzellen (2) in einer Honigwaben-Anordnung angeordnet sind.
4. Speicherzellenanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rahmen (1) rechteckig gebildet ist und die ersten Seitenwände (11a) die längeren Seitenwände sind.
5. Speicherzellenanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Form der Querstege (14) der Form der Speicherzelle (2) angepasst ist.
6. Speicherzellenanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Höhe der Querstege (14) derart gewählt ist, dass die Querstege (14) eine mechanische Halterung für die Speicherzelle (2) bei minimaler Abdeckung der Mantelfläche der Speicherzelle (2) bereitstellen.
7. Speicherzellenanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der elektrische Energiespeicher ferner ein mediendichtes Gehäuse aufweist, in das der Rahmen (1) mit den Speicherzellen (2) eingebracht ist, und wobei zwischen den Speicherzellen (2) eine Kühlflüssigkeit geführt ist.
8. Elektrischer Energiespeicher, aufweisend ein mediendichtes Gehäuse, in dem mindestens eine der Speicherzellenanordnungen (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist, wobei die Speicherzellen (2) untereinander und nach außerhalb des Gehäuses elektrisch kontaktiert sind.
9. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 8 , wobei innerhalb des Gehäuses und zwischen den Speicherzellen (2) eine Kühlflüssigkeit vorgesehen ist.
10. Zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug, aufweisend einen elektrischen Energiespeicher nach Anspruch 8 oder 9 .

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Elektromobilität und insbesondere das Optimieren des Aufbaus des elektrischen Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. In der Elektromobilität werden elektrische Energiespeicher verwendet, um die nötige Energie für den elektrischen Antrieb bereitzustellen. Bekanntermaßen weist ein elektrischer Energiespeicher mehrere gestapelt angeordnete Speicherzellenanordnungen auf, die auch als Stack bezeichnet werden. Speicherzellenanordnungen sind als mit mehreren Speicherzellen bestückte Rahmen gebildet. Ein oder mehrere Speicherzellenanordnungen sind in einem Gehäuse angeordnet und elektrisch untereinander und nach außerhalb kontaktiert, so dass damit der elektrische Energiespeicher gebildet wird. Bei der Herstellung von elektrischen Energiespeichern ist es wichtig, dass die Speicherzellen in der Speicherzellenanordnungen mechanisch stabil gehalten werden ohne sich dabei zu berühren, und dass eine möglichst gute Kühlung der einzelnen Zellen erreicht werden kann. Außerdem ist es ein Ziel, Gewicht einzusparen. Hier besteht stets Verbesserungsbedarf. In der GB2612085 A ist beispielsweise ein Batteriemodul mit einer Vielzahl von Batteriezellen beschrieben, wobei die Batteriezellen an ihren gegenüberliegenden Enden jeweils in einem Zellträger axial sowie radial fixiert sind. Die Zellträger für die einzelnen Zellen umfassen jeweils Nuten, in welche Kleberaupen eingebracht werden. Allerdings ist der Prozess, um die Kleberaupen einzubringen, sehr aufwändig. Deshalb ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit der mechanischen Befestigung von Speicherzellen in einem Rahmen bereitzustellen, welche möglichst einfach in der Prozesstechnik realisierbar ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Bereitgestellt wird eine Speicherzellenanordnung eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, wobei die Speicherzellenanordnung aufweist: mehrere matrixartig angeordnete Speicherzellen, einen zweiteilig gebildeten Rahmen zur Aufnahme und Fixierung der Speicherzellen, wobei der Rahmen einen unteren Rahmenteil mit einem Boden und den Boden umgebende Seitenwände, sowie einen oberen, als Deckel gebildeten Rahmenteil aufweist, der nach Einbringen der Speicherzellen in den unteren Rahmenteil auf die Speicherzellen aufgebracht wird, wobei Boden und Deckel korrespondierende Aufnahmen zur Aufnahme jeweils einer Speicherzelle aufweisen, wobei die Aufnahmen gebildet sind aus in Boden und Deckel parallel zu einander gegenüberliegenden ersten Seitenwänden des Rahmens verlaufenden, durchgängigen Längsstegen, die derart in einem Abstand zueinander angeordnet sind, dass in den Rahmen eingebrachte Speicherzellen mit einander gegenüberliegenden Randbereichen einer Stirnseite davon auf Auflageflächen der Längsstege aufliegen, und parallel zu einander gegenüberliegenden zweiten Seitenwänden des Rahmens verlaufenden und auf den Längsstegen aufliegenden Querstegen, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind, dass in den Rahmen eingebrachte Speicherzellen auf einander gegenüberliegenden Seiten von den Querstegen gehalten werden, und - wobei die Querstege derart auf den Längsstegen aufliegen, dass sie in einem mittigen Bereich des Längsstegs eine gerade und über die Länge der ersten Seitenwände durchgängige Bahn freilassen, wobei auf jeder Bahn eine Kleberaupe vorgesehen ist, welche die Randbereiche der Stirnseiten mit den Auflageflächen der Längsstege mechanisch verbindet. Durch die Konstruktion von Boden und Deckel wird eine vereinfachte Montage ermöglichst, da die mechanische Befestigung über eine Kleberaupe erfolgen kann, welche bei der Produktion in einfacher Weise auf alle Bahnen aufgetragen werden kann. Außerdem wird durch die sehr geringe Überdeckung der Mantelfläche der Speicherzellen durch die Stege eine verbesserte Kühlung ermöglicht. In einer Ausführung ist vorgesehen, dass Speicherzellen als Rundzellen gebildet sind. Dies ist eine bevorzugte Ausführung, da hier eine bessere Kühlung möglich ist. In einer Ausführung ist vorgesehen, dass Querstege benachbarter, durch die Längsstege gebildeter Zeilen derart zueinander versetzt angeordnet sind, dass die Speicherzellen in einer Honigwaben-Anordnung angeordnet sind. Somit kann eine höhere Packungsdichte erreicht werden. In einer Ausführung ist vorgesehen, dass der Rahmen rechteckig gebildet ist und die ersten Seitenwände die längeren Seitenwände sind. Die Form des Rahmens ist bauraumabhängig. Durch das Vorsehen der Auflageflächen an den längeren Seiten kann Material eingespart werden. In einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Form der Querstege der Form der Speicherzelle angepasst ist. Somit wird die Speicherzelle besser gehalten. In einer Ausführung ist vorgesehen, dass eine Höhe der Querstege derart gewählt ist, dass die Querstege eine mechanische Halterung für die Speicherzelle bei minimaler Abdeckung