CN110291660A - 蓄能模块、蓄能***、车辆和用于测量电池电压的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蓄能模块、尤其是固体蓄电池、一种蓄能***、一种车辆以及一种用于测量在这样的蓄能模块或这样的蓄能***上的电压的方法。两个堆叠设置的且串联连接的蓄能电池分别具有一个阳极层和一个阴极层。与第一蓄能电池的处于堆叠内部的阳极层并且与相邻于第一蓄能电池的第二蓄能电池的处于堆叠内部的阴极层电连接的接触元件从堆叠中引出，使得至少一个接触元件可从堆叠外部电触通。

Description

蓄能模块、蓄能***、车辆和用于测量电池电压的方法
技术领域
本发明涉及用于电化学存储能量的蓄能模块、尤其是固体蓄电池、包括这样的蓄能模块的蓄能***、包括这样的蓄能模块或蓄能***的车辆以及用于测量在这样的蓄能模块或蓄能***上的电压的方法。
背景技术
固体蓄电池是电化学的蓄能电池，其中代替液体电解质使用固体电解质。通过使用固体电解质，实现比液体电解质显著较高的能量密度。此外由此简化这样的电池的制造并且提高其在运行中的安全性。为了提高可达到的电压，通常将多个蓄能电池串联连接。
发明内容
本发明的任务是，允许进一步提高蓄能模块在运行中的可靠性并且尤其是在高能量密度的同时实现较长的使用寿命。
该任务通过按照权利要求1、16、17、24、25或27的蓄能模块、蓄能***、车辆和用于测量在这样的蓄能模块和/或蓄能***上的电压的方法解决。
用于电化学存储能量的、尤其是以固体蓄电池形式的、按照本发明的蓄能模块具有设置成堆叠的且串联连接的至少两个蓄能电池，所述蓄能电池分别具有一个阳极层和一个阴极层，其特征在于设有至少一个接触元件，所述接触元件与第一蓄能电池的处于堆叠内部的阳极层并且与相邻于第一蓄能电池的第二蓄能电池的处于堆叠内部的阴极层电连接并且从堆叠中引出，从而所述至少一个接触元件可从堆叠外部电触通。
按照本发明的第一蓄能***具有至少两个按照本发明的蓄能模块，其中，蓄能模块并排地和/或相叠地设置，使得至少一个从第一蓄能模块中引出的接触元件和至少一个从与第一蓄能模块相邻的第二蓄能模块中引出的接触元件接触。
按照本发明的第二蓄能***具有多个蓄能模块，其中，在蓄能模块的构造方面相对应的不同蓄能模块的接触片以如下方式设置，即，所述接触片尤其是沿堆叠方向分别处于一条线中。
在本发明的意义中，“多个”涉及至少两个、优选三个、进一步优选更多个的物体或对象。
按照本发明的车辆、尤其是机动车具有按照本发明的蓄能模块和/或按照本发明的蓄能***。所述车辆优选具有电驱动装置或混合驱动装置。
用于测量在按照本发明的蓄能模块和/或蓄能***上的电压的、按照本发明的第一方法，所述蓄能模块和/或蓄能***具有至少两个接触元件，在所述接触元件之间设置一个或多个蓄能电池，其特征在于，获取并且测量在从串联连接的蓄能电池的堆叠中引出的相应两个接触元件上的电压。
用于测量在多个蓄能模块的至少一个蓄能模块上和/或在蓄能***上的电压的、按照本发明的第二方法，所述蓄能模块和/或蓄能***具有接触片，其中，尤其是沿堆叠方向处于一条线中的接触片电连接并且分别形成第一并联电路，多个第一并联电路分别彼此平行延伸，并且获取和测量在接触片上的电压。
本发明的一个方面基于如下措施，即，电化学的蓄能电池形成所谓的双极堆叠，在所述堆叠中，相邻的蓄能电池的阳极层和阴极层通过导电的接触元件相互电连接，其中，接触元件从堆叠中引出，以便使得该接触元件在堆叠外部可接近。由此串联连接的各个电池的相应的电势、尤其是单独的电池电压(下文也称为“单电池电压”)可以被容易地获取和测量，以便由此例如获得关于各个蓄能电池的单独的充电状态的启示。
通过由此能够实现的对在双极堆叠中串联连接的电池的单电池电压的测量或监控可以在蓄能模块充电或放电时及时检测各个电池的即将发生的过度充电和/或深度放电，以便用于避免各个电池的损害及时引入分别需要的对应措施。例如可以在需要时，例如在各个电池即将发生过度充电或深度放电时，对各个蓄能电池的充电状态通过从外面经由接触元件输入或输出的电荷来影响，例如其方式为，将电源或电消耗器施加或连接到相应两个接触元件、尤其是与单个电池的阴极和与其阳极连接的接触元件上。
总体上，本发明允许进一步提高蓄能模块在运行中的可靠性。由此能够在高能量密度的同时实现较长的使用寿命。
在一种优选的实施方式中，所述至少一个接触元件具有导电的接触层，所述接触层基本上平行于相应的阳极层和阴极层延伸并且与阳极层和阴极层电连接。接触层在这里形成设置在各相邻的电池之间的导电的中间壁或中间层，通过所述中间壁或中间层，相邻电池的阳极层和阴极层相互连接。也可以称为双极板或电流收集层的接触层优选在堆叠的整个横截面上延伸。借此接触层的表面形成用于沿堆叠方向流动的运行电流的导体横截面。
优选地，所述至少一个接触元件在堆叠的侧面上从堆叠中引出，以便以特别简单的方式允许从外部触通。堆叠的侧面在此基本上平行于堆叠方向和/或垂直于阳极层和阴极层延伸，沿所述堆叠方向，蓄能电池、尤其是阳极层和阴极层上下堆叠地或并排地设置成堆叠。
在一种优选的实施方式中，所述至少一个接触元件具有沿堆叠的侧面基本上平行延伸的接触面，所述接触面可从堆叠外部电触通。通过这样的接触面，所述至少一个接触元件可以特别可靠地触通。
优选地，接触面与堆叠的侧面间隔开，例如通过接触元件的接触片，所述接触片侧向地、即垂直于堆叠方向从堆叠中突出。备选地或附加地，接触面相对于侧面、尤其是相对于堆叠的一个或多个阳极层或阴极层电绝缘。在两种情况中都以简单的方式避免短路。
在另一种优选实施方式中，接触面沿堆叠的侧面、尤其是沿堆叠方向和/或垂直于接触层具有延伸距离，所述延伸距离大于接触层的厚度。优选地，接触面沿堆叠的侧面、尤其是沿堆叠方向延伸多于100μm、优选多于250μm、特别优选多于500μm。由此减少故障触通的风险、尤其是阳极层或阴极层的触通或者说电短路的产生。
在另一种优选实施方式中，接触面设计用于与另一个蓄能模块的接触面和/或电导线插接连接。优选地，接触面为此具有第一插接或卡锁元件，所述第一插接或卡锁元件可以与另一个蓄能模块的接触面的对应的第二插接或卡锁元件和/或电导线连接，使得建立电连接。这允许以快速、简单且可靠的方式实现与其他蓄能模块的电布线。
在另一种优选实施方式中，从堆叠的侧面引出多个接触元件，所述接触元件分别具有一个接触面，各个接触面在侧面的两个维度中错开地设置，从而不同的接触面不只沿堆叠方向、而是也垂直于堆叠方向具有不同的位置。优选地，在此两个相邻的接触面垂直于堆叠方向的错位大于所述接触面垂直于堆叠方向的延伸距离。通过垂直于堆叠方向错开的布置结构，各个接触面的延伸距离可以沿堆叠方向选择得足够大，以便能够在没有与相邻接触面接触或重叠的危险的情况下实现可靠且简单的电触通。
在另一种优选实施方式中，接触元件的接触面基本上沿堆叠的侧面的对角线设置。由此实现规则地布置接触面，尤其是对于接触面垂直于堆叠方向的最大可能的距离。这使得触通特别可靠和简单。如果此外将两个这样的蓄能模块以其侧面彼此贴靠，则蓄能模块的相应的接触面接触，并且所述蓄能模块可以以简单且可靠的方式相互连接成蓄能***。
在蓄能模块的另一种优选实施方式中，接触元件具有接触片，所述接触片从堆叠的侧面延伸离开。由此实现：可以获取并且测量接触元件并且因此还有其电压值，以便避免接触元件与堆叠的构件的例如会导致短路的接触。
在蓄能模块的另一种优选实施方式中，所述接触面与侧面间隔开并且借助接触片与接触元件电连接。这能够实现：可以简化地获取在接触元件上的电压。尤其是，通过接触片至堆叠的距离，至少基本上避免获取工具与堆叠的无意触通。
在蓄能模块的另一种优选实施方式中，接触片与接触面一件式地构成。由此可以实现：改善接触元件通过接触片至接触面之间的电连接和所述连接的机械强度。
在蓄能模块的另一种优选实施方式中，接触面至少部分地处于与侧面至少基本上平行的平面中。通过该实施形式，可以独立于获取工具的形状，通过接触面获取接触元件的电压。
在蓄能模块的另一种优选实施方式中，多个接触元件分别借助至少一个接触片从堆叠的至少一个第一侧面和尤其是与第一侧面对置的第二侧面引出，并且各个接触片、尤其是其接触面在侧面的两个维度中错开地设置。
由此可以实现：在多个蓄能电池设置在堆叠内部的情况下，避免作为接触片从堆叠中引出的两个相邻接触元件的无意触通或短路，因为所述接触片的分布在至少两个侧面上分布。尤其是可以设置，在堆叠的奇数位置、即例如第一、第三、第五位置上设置的第一组的蓄能电池的接触片分别设置在第一侧面上，并且在堆叠的偶数位置、即例如第二、第四、第六位置上设置的第二组的蓄能电池的接触片分别设置在与第一侧面不同的、尤其是对置的侧面上。
在蓄能模块的另一种优选实施方式中，接触片基本上沿堆叠的侧面的对角线设置。由此可以实现：确保从堆叠中出来的接触片的几何布置结构，由此获取工具可以较好地获取接触片、尤其是其接触面，因为接触片因此设置在预先确定的点上。
在蓄能模块的另一种优选实施方式中，蓄能模块具有电子控制设备，所述控制设备设置在堆叠的端面上并且与接触片电连接。通过该实施形式可以实现：各个蓄能电池的电池电压可以借助控制设备确定。此外控制设备设置在堆叠的端面上减少控制设备与堆叠的导电构件无意触通的危险。
在蓄能模块的另一种优选实施方式中，与尤其是关于堆叠方向处于最上面和最下面的接触元件电连接的接触片具有增大的面积和/或厚度和/或长度和/或设置在与第一和第二侧面不同的第三和第四侧面上。这些接触元件优选是这样的接触元件，其将最高的电流引导到堆叠中并且再次从中引导出。基于该特性，这些接触元件构成为，使得这些接触元件可以引导较高的电流，而不会有毁坏接触元件的危险。
在第二蓄能***的一种优选实施方式中，尤其是沿堆叠方向处于一条线中的接触片电连接并且分别形成第一并联电路，并且多个第一并联电路分别彼此平行地延伸。借助这些第一并联电路可以实现：所有的蓄能电池的接触片不是必须单独地获取，而是可组合地作为多个第一并联电路获取。
在第二蓄能***的另一种优选实施方式中，蓄能***具有电子控制设备，所述控制设备设置在多个蓄能模块的堆叠的端面上并且与接触片、尤其是与第一并联电路电连接。该控制设备能够实现对所有的蓄能电池的监控和控制，从而通过控制设备可确定电池电压的可能的偏差。此外，控制设备设置在堆叠的端面上允许减少控制设备与堆叠的导电构件无意接触的危险。
在第二蓄能***的另一种优选实施方式中，至少在每第二个蓄能模块之间、尤其是在每个蓄能模块之间设置调温设备，所述调温设备基本上平行于蓄能模块的接触元件尤其是波纹形地延伸。借助该调温设备可以允许：蓄能模块可以在优化的运行温度上运行。尤其是通过该热交换实现：蓄能模块可以加热或冷却到预先确定的运行温度。
在第二蓄能***的另一种优选实施方式中，多个调温设备的相应第一接头和多个调温设备的相应第二接头相互电连接并且从堆叠中引出，从而第一和第二接头分别形成第二并联电路，并且多个所述第二并联电路分别彼此平行地延伸。由此可以实现：不是每个调温设备必须单独地与至其第一和第二接头的相应一个单独的导线连接。另一方面，借助第二并联电路的该平行引导可以允许节省空间的和简单的导线敷设。
在第二蓄能***的另一种优选实施方式中，第一和第二电并联电路至少基本上彼此平行延伸。通过第一和第二电并联电路的平行引导可以实现：简化蓄能***的构造，因为第一和第二并联电路的导线可节省空间且有效地敷设。
在第二蓄能***的另一种优选实施方式中，控制设备与所述多个调温设备的第一和第二接头电连接，以便控制所述多个调温设备的第一和第二接头和/或对其提供电能。由此可以实现：调温设备不需要附加接头，所述附加接头带来与堆叠的导电构件无意触通的危险。此外可以实现：整个蓄能***可借助控制设备并且因此借助唯一的构件来控制。
在用于测量在蓄能模块和/或蓄能***上的电压的第一方法的另一种优选实施方式中，获取并且测量在分别与蓄能电池的阳极层和阴极层连接并且从堆叠中引出的相应两个接触元件上的电压。由此可以可靠地检测在包括多个蓄能电池的堆叠中的单个蓄能电池的电池电压并且由此确定单个蓄能电池的运行状态、尤其是充电状态。备选地，可以由此也检测在蓄能***中并联连接的多个堆叠中的多个蓄能电池的电压，而不需要在多个单个蓄能电池上的测量。
在第二方法的一种优选设计中，确定所述多个第一并联电路的至少一个第一并联电路与预先确定的电压值的电压偏差并且基于所述电压偏差控制与第一并联电路电连接的蓄能电池、尤其是其电压值，优选通过与所述第一并联电路电连接的蓄能电池和另一个第一并联电路的蓄能电池之间的被动的和/或主动的充电补偿来控制。
由此可以实现：可以同时获取并且监控多个蓄能模块的多个蓄能电池，由此总体上可以节省结构空间和附加的电子器件。此外可以因此也以简单的方式提高蓄能电池、优选蓄能模块、进一步优选整个蓄能***的使用寿命和效率。
在第二方法的另一种优选设计中，多个调温设备的第一接头和多个调温设备的第二接头分别相互电连接并且从蓄能模块的相应堆叠中引出并且控制多个调温设备的第一和第二接头和/或对其提供电能，所述多个调温设备至少设置在每第二个蓄能模块之间、尤其是在每个蓄能模块之间并且基本上平行于蓄能模块的接触元件尤其是波纹形地延伸。
由此可以实现：一方面蓄能模块可以快速地置于优化的运行温度。另一方面，该方法能够实现：总体上只需要敷设两个导线，以用于多个调温设备的第一和第二接头。
附图说明
本发明其他特征、优点和应用可能性由后续的说明关联附图得出。在附图中示出：
图1蓄能模块的第一示例；
图2蓄能模块的第二示例；
图3用于将蓄能模块布线成蓄能***的示例；
图4蓄能模块的第三示例；
图5蓄能***的第一示例；
图6蓄能***的示例性的电布线；
图7蓄能***的第二示例；
图8蓄能***的第三示例；以及
图9蓄能***的第四示例。
具体实施方式
图1示出蓄能模块1的第一示例，该蓄能模块包括三个沿堆叠方向3相叠地堆叠的蓄能电池4。每个蓄能电池4具有例如构成为薄膜片的阳极层5以及阴极层6，在所述阳极层和阴极层之间相应设有固体电解质7。阳极层5优选构成为锂阳极。阴极层6优选构成为复合阴极。
以这种方式串联连接的蓄能电池4形成所谓的双极堆叠2。
此外设置导电的接触元件8，其构成为接触层并且分别设置在两个相邻的蓄能电池4的阳极层5和阴极层6之间并且与所述阳极层和阴极层电连接。接触元件8优选构成为薄层，其沿堆叠方向3的层厚度为优选少小于100μm。基于至相应阳极层5和阴极层6的导电连接，接触元件8处于相应的阳极层5或阴极层6的电势上。
接触元件8从堆叠2中引出并且设计用于从堆叠2外部被触通，尤其是以便在两个接触元件8上获取并且测量单个蓄能电池4的电压，所述接触元件贴靠在蓄能电池4的阴极层6(在示例中沿堆叠方向3在上方)和阳极层5(在示例中沿堆叠方向3在下方)上。由此，尽管存在以双极堆叠2形式的串联电路，但可以获取并且监控单个蓄能电池4的电压，以便在需要时——例如在单个电池4即将发生深度放电或过度充电的情况中——可以及时采取需要的对应措施。
相对于此，通过触通堆叠2的最上面的阴极层6和最下面的阳极层5对堆叠2的总电压的测量在单个电池4面临的损害方面明显有较少效力，从而不可能可靠避免对单个电池4并且因此对整个模块1的损害。
图2示出蓄能模块的第二示例的一部分，其中，接触元件8分别设有接触面10，所述接触面基本上平行于堆叠2的侧面9或垂直于堆叠2的阳极层和阴极层延伸。通过接触面10，接触元件8的处于各个电池之间的接触层可以特别可靠并且安全地从外部触通。
接触面10在示出的示例中板状地构成并且具有如下厚度，所述厚度优选大致对应于接触元件8的接触层的厚度。但备选地，接触面10的厚度也可以选择大于接触元件8的层厚度，以便进一步提高接触面10的机械稳定性。
接触面10沿堆叠方向3具有如下延伸距离，其大于接触元件8的接触层的厚度，从而接触面10沿堆叠方向3超过接触元件8的相应接触层突出，并且如示例性所示突出超过相应相邻的蓄能电池4在堆叠2的侧面9的区域中的一部分。
在示出的示例中，接触面10沿堆叠方向3的延伸距离略大于蓄能电池4沿堆叠方向3的延伸距离，从而接触面10分别突出直至大约到相邻蓄能电池4的中心。上面的接触面10的下边缘10'则大致处于相邻的下面的接触面10的上边缘10"的高度上。
但原则上，接触面10沿堆叠方向3的延伸距离可以显著大于蓄能电池4沿堆叠方向3的延伸距离，例如大约为其两倍那样大。上面的接触面10的下边缘10'则处于相邻的下面的接触面10的上边缘10"之下(未示出)。
为了以简单的方式并且可靠地避免两个相邻接触面10的重叠或电触通，接触面10如在示例中所示优选垂直于堆叠方向3错开地设置。
通过一方面接触面10的所述尺寸设计和另一方面错开的布置结构，能够实现接触面10的简单且可靠的触通，而不会提高接触面10彼此短路的危险。
此外接触元件8在示出的示例中分别具有导体片11，通过所述导体片，接触元件8在侧面9上从堆叠2中引出并且与分别一个接触面10连接。通过导体片11保证：接触面10以预定的距离与堆叠2的侧面9间隔开，从而阻止在蓄能电池4的元件和/或相邻的蓄能电池4之间的短路。尤其是，也可称为导体片11的接触片11从侧面9延伸离开，其中，接触元件8具有该接触片11。此外接触面10借助接触片11与接触元件8电连接。尤其是可以设置，接触片11与接触面10一件式地构成。如在该图中可看出的那样，接触面10至少部分地处于与侧面9至少基本上平行的平面中。
即使接触面10在示出的示例中只安装在堆叠2的侧面9上，也可能或可以有利的是，将所述接触面安装在堆叠2的两个或多个侧面上，以便能够实现从外部电触通，尤其是通过一个或多个其他堆叠(未示出)的接触面电触通。例如可以为了并联多个以相同方式构造的堆叠2的目的，将接触面10设置在相应堆叠2的两个对置的侧面9上。这接着借助图3进一步解释。
图3示出用于对蓄能模块1进行布线的示例。在示出的示例中，两个以其相应侧面彼此贴靠的蓄能模块1并联连接并且形成蓄能***12。
如借助附加蓄能模块1形象地所示，蓄能模块1为此这样设计和/或设置，使得垂直于堆叠方向3错开地设置的接触面10在相邻的蓄能模块1的侧面上彼此对置并且在蓄能模块1通过箭头13表示组合时相互置于电接触中。
由此能够实现在不同的蓄能模块1的两个或多个相邻的蓄能电池4(参见图1和2)之间的充电补偿，因为蓄能***12的蓄能电池的电极通过接触面10或接触元件8(参见图1和2)导电连接，使得其分别形成蓄能***12的有效电极。
所有垂直于堆叠方向3在一个平面中相邻的蓄能电池的电池电压借此相同并且可以容易地通过两个沿堆叠方向3相邻的接触面10侧向地、即垂直于堆叠方向3地从蓄能***12中引出并且得以测量。用于监控例如蓄能电池或蓄能***12的充电状态的花费由此独立于并联连接的蓄能模块1的数量。
图4示出蓄能模块1的第三示例。在该图中，堆叠2具有七个蓄能电池4，其中，在每个蓄能电池4之间设置接触元件8。为了更好的明了性，省去例如阴极层6或阳极层5的较详细的布置结构。
接触元件8分别利用与此有关的接触片11向外电隔离，其中，接触片11分别通过一个接触面10与控制设备14电连接。此外接触片11设置在堆叠2的总共四个侧面9、9'、21、21'上，其中，接触元件8的设置在两个蓄能电池4之间的接触片11设置在第一侧面9和处于第一侧面上的侧面9'上。
在堆叠2的左边的侧面9上，借助接触片11引出尤其是沿堆叠方向3设置在第一和第二、第三和第四以及第五和第六蓄能电池4之间的接触元件8。在堆叠2的右边的侧面9'上，因此借助接触片11引出尤其是沿堆叠方向3设置在第二和第三、第四和第五以及第六和第七蓄能电池4之间的接触元件8。优选地，在第三侧面21上，尤其是沿堆叠方向3设置在第一蓄能电池4之前的接触元件8借助用于集电器22的第一接触片引出。进一步优选地，在第四侧面21'上，尤其是沿堆叠方向3设置在第七蓄能电池4之后的接触元件8借助用于集电器23的第二接触片引出。在这里，所有接触片11以及用于集电器22的第一接触片以及用于集电器23的第二接触片分别与接触面10一件式地连接，其中，接触面10折叠至上面的端面15，从而其与控制设备14电连接。
利用该布置结构可以实现：减少、优选阻止两个接触片11无意触通的危险。通过在左边的侧面9和右边的侧面9'之间的接触片11的交替布置结构，可以附加地提高在侧面9、9'上的两个接触片11之间的距离。该效果以如下方式加强：接触片11在侧面9、9'上在侧面9、9'的两个维度中错开地设置。此外接触片11基本上沿堆叠2的侧面9、9'的对角线设置。
接触片或用于尤其是沿堆叠方向3朝下面的端面15并且因此仅与第一蓄能电池4连接的接触元件8的集电器22的第一接触片设置在前面的侧面21上。用于尤其是沿堆叠方向3朝上面的端面15并且因此仅与最后的第七蓄能电池4连接的接触元件8的集电器23的第二接触片设置在后面的在该图中不明显的侧面21'上。因为用于集电器22、23的这两个接触片在蓄能模块1的运行期间被尤其是最高的电流加载，所以所述用于集电器22、23的这两个接触片优选具有增大的面积、增大的厚度和/或增大的长度。
借助优选设置在端面15上的控制设备14，可确定每个蓄能电池4的电池电压，因为接触元件8借助相应的接触面10与控制设备14电连接。因此能够实现对整个蓄能模块1的简单监控，以便确定电池电压与预先确定的电压值的可能的电压差或偏差。在确定电池电压的偏差时，可以例如实施其中已确定电池电压与理论电压的偏差的蓄能电池4和另一个蓄能电池4之间的主动的或被动的充电补偿。
图5示出蓄能***12的第一示例。在该图中，多个蓄能模块1相叠地设置。为了更好的明了性，省去对蓄能模块1的较详细的示出。
蓄能***12具有多个在侧面9、9'上引出的接触片11、11'、11"。此外在蓄能模块1的构造方面相对应的不同蓄能模块1的接触片11、11'、11"以如下方式设置，使得所述接触片尤其是沿堆叠方向3处于相应一条线中。分别借助第一并联电路16、16'、16"，这些接触片11、11'、11"分别电连接，并且第一并联电路16、16'、16"彼此平行地延伸。
用于集电器22、23的分别设置在蓄能模块1的尤其是关于堆叠方向3处于最上面和最下面的接触元件8上的接触片优选分别设置在第三侧面21和与第三侧面对置的第四侧面21'上。
在蓄能***12的上面的端面15上设置控制设备14，所述控制设备与第一并联电路16、16'、16"电连接。
通过第一并联电路16、16'、16"可以实现：蓄能模块1的在蓄能模块1的构造中设置在相同位置上的所有接触元件8通过仅一个导线可分别借助这些接触元件8的第一并联电路16、16'、16"与控制设备14电连接。由此可以实现：多个蓄能模块1可以通过仅一个控制设备14同时监控和控制。这尤其是减少结构空间以及对于监控和控制所需的电子器件。
按照本发明，控制设备14获取相应的第一并联电路16、16'、16"、尤其是其接触片11、11'、11"的并联连接的电压值，并且基于优选构成至少一个并联连接的蓄能电池4组的电压值的理论电压值，确定与其他并联的蓄能电池4组的电压值的可能偏差。如果确定第一并联电路16的蓄能电池4的电压偏差，则现在可以借助控制设备14采取合适的措施，以便在蓄能***12内在每个蓄能电池4中至少基本上均衡电池电压。
这优选通过在与第一并联电路16电连接的蓄能电池4和另一个第一并联电路16'、16"的蓄能电池4之间的被动和/或主动的充电补偿能够实现。例如被动的充电补偿可以是阻抗和开关、尤其是MOS场效应晶体管和/或双极晶体管。优选地，主动的充电补偿借助直流变压器实施。
通过均衡所有的电池电压，总体上提高蓄能***12的效率。此外提高或改善每个单独的蓄能电池4、优选整个蓄能模块1、进一步优选整个蓄能***12的使用寿命和效率。
图6示出蓄能***12的示例性的电布线。在该二维图中，相叠地设置多个蓄能模块1。为了更好的明了性，省去蓄能模块1的较详细的显示。
阳极层5以及阴极层6形成蓄能电池4，所述蓄能电池在这里分别以蓄电池单池的符号示出。每个蓄能模块1的蓄能电池4或者说至少基本上具有相同电势的、第一蓄能电池4的阳极层5和与第一蓄能电池4相邻的第二蓄能电池4的阴极层6通过接触元件8并且因此还有接触片11从蓄能模块1中引出并且分别借助第一并联电路16连在一起。这些第一并联电路16、16'、16"与控制设备14连接，从而可以确定在蓄能模块1内的这些可能的电位差。
图7示出蓄能***12的第二示例。在该图中，多个蓄能模块1相叠地设置，其中在每第二个蓄能模块1之间设置调温设备18、18'、18"。为了更好的明了性，省去对蓄能模块1的较详细的显示。
在这里，调温设备18、18'、18"的各第一接头19、19'、19"和第二接头20、20'、20"共同连接成第二并联电路17、17'。由此可以显著简化调温设备18、18'、18"的布线并且确保通过处于蓄能***12的端面15上的控制设备14的供电。此外控制设备14可以控制、优选接通和/或断开第二并联电路17、17'。在一个未示出的优选实施例中，控制设备14可以分别单独和/或彼此独立地控制调温设备18、18'、18"、尤其是其温度。控制设备14优选设置在电路板或基板上。进一步优选地，控制设备14作为PCB、尤其是作为FPGA或作为“***芯片”(SoC)构成。
图8示出蓄能***12的第三示例，其基本上构成蓄能***12的第一和第二示例的组合。在该图中，多个蓄能模块1相叠地设置，其中在每第二个蓄能模块1之间设置调温设备18、18'、18"。为了更好的明了性，省去对蓄能模块1的较详细的显示。
在这里，在蓄能***12的左边的侧面9上，调温设备18、18'、18"的第一接头19、19'、19"和第二接头20、20'、20"相互电连接成第二并联电路17、17'。在蓄能模块1的构造方面相对应的不同蓄能模块1的接触片11、11'、11"以如下方式设置，使得所述接触片尤其是沿堆叠方向3分别处于一条线上。处于一条线上的所有接触片11相互电连接成第一并联电路16、16'、16"。通过第一并联电路16、16'、16"和第二并联电路17、17'的该分离，可以减少第一并联电路16、16'、16"和第二并联电路17、17'之间无意触通的可能性。
蓄能***12的端面15可以在一个实施例中部分地亦或完全地作为电路板构成，所述电路板与控制设备14处于电连接中。因此可以借助构成为电路板的端面15的导体电路实现接触片11、11'、11"或第一并联电路16、16'、16"和第二并联电路17、17'至控制设备14的简单触通。此外端面15可以构成为压板，以便将蓄能电池4的各个阳极层5和阴极层6并且因此总体上将蓄能模块1在运行期间以预先确定的机械压力加载。由此可以提高蓄能模块1或蓄能***12的效率。
图9示出蓄能***12的第四示例。在该图中，多个蓄能模块1相叠地设置，其中分别在其间设置调温设备18、18'、18"。为了更好的明了性，省去对蓄能模块1的较详细的显示。
蓄能模块1分别在相同的、在该图中前面的侧面9上分别具有多个接触片11，蓄能模块1的接触元件8通过所述接触片引出。此外在蓄能模块1的构造方面相对应的不同蓄能模块1的接触片11、11'、11"、11"'以如下方式设置，使得所述接触片尤其是沿堆叠方向3分别处于一条线上。分别借助第一并联电路16、16'、16"、16"'，这些接触片11电连接，其中这些第一并联电路16、16'、16"、16"'彼此平行地延伸。
调温设备18、18'、18"分别具有第一接头19、19'、19"和第二接头20、20'、20"，所述第一接头和第二接头同样设置在侧面9上，接触片11、11'、11"、11"'设置在所述侧面上。调温设备18、18'、18"的第一接头19、19'、19"和第二接头20、20'、20"分别相互电连接并且从堆叠2中引出，从而第一接头19、19'、19"和第二接头20、20'、20"分别形成第二并联电路17、17'，其中第二并联电路17、17'优选彼此平行地延伸。调温设备18、18'、18"优选基本上平行于蓄能模块1的接触元件8延伸。尤其是调温设备18、18'、18"波纹形地引导。
第一并联电路16、16'、16"、16"'和第二并联电路17、17'至少基本上彼此平行、尤其是在前面的侧面9上延伸，接触片11、11'、11"、11"'以及第一接头19、19'、19"和第二接头20、20'、20"设置在所述侧面上。
在蓄能***12的上面的端面15上设置控制设备14，所述控制设备与第一并联电路16、16'、16"、16"'和第二并联电路17、17'电连接。借助该控制设备14，调温设备18、18'、18"可以主要通过第一接头19、19'、19"和第二接头20、20'、20"控制和/或也提供以电能，所述第一接头和第二接头通过第二并联电路17、17'连接。此外可以监控蓄能模块1的在其构造中相对应的各个蓄能电池4。
附图标记列表
1 蓄能模块
2 堆叠
3 堆叠方向
4 蓄能电池
5 阳极层
6 阴极层
7 固体电解质
8 接触元件
9 (第一)侧面
9' 第二侧面
10 接触面
11、11'、11"、11"' 导体片或接触片
12 蓄能***
13 箭头(蓄能模块的组合)
14 控制设备
15 端面
16、16'、16"、16"' 第一并联电路
17、17' 第二并联电路
18、18'、18" 调温设备
19、19'、19" 第一接头
20、20'、20" 第二接头
21 第三侧面
21' 第四侧面
22 用于集电器的第一接触片
23 用于集电器的第二接触片

Claims (29)

1.蓄能模块(1)、尤其是固体蓄电池，用于电化学存储能量，该蓄能模块包括设置成堆叠(2)的且串联连接的至少两个蓄能电池(4)，各蓄能电池分别具有一个阳极层(5)和一个阴极层(6)，其特征在于，设有至少一个接触元件(8)，所述接触元件与第一蓄能电池(4)的处于堆叠(2)内部的阳极层(5)并且与相邻于第一蓄能电池(4)的第二蓄能电池(4)的处于堆叠(2)内部的阴极层(6)电连接并且从堆叠(2)中引出，使得所述至少一个接触元件(8)能够从堆叠(2)外部电触通。
2.按照权利要求1所述的蓄能模块(1)，其中，所述至少一个接触元件(8)具有接触层，所述接触层基本上平行于相应的阳极层(5)和阴极层(6)延伸并且与阳极层(5)和阴极层(6)电连接。
3.按照权利要求1或2所述的蓄能模块(1)，其中，所述至少一个接触元件(8)具有沿堆叠(2)的侧面(9)基本上平行延伸的接触面(10)，所述接触面能够从堆叠(2)外部电触通。
4.按照权利要求2和3所述的蓄能模块(1)，其中，接触面(10)沿堆叠(2)侧面(9)的、尤其是垂直于接触层的延伸距离大于接触层的厚度。
5.按照权利要求3或4之一所述的蓄能模块(1)，其中，接触面(10)设计用于与另一个蓄能模块(1)的接触面(10)和/或电导线插接连接。
6.按照权利要求3至5之一所述的蓄能模块(1)，其中，多个接触元件(8)从堆叠(2)的侧面(9)引出，并且各个接触面(10)在侧面(9)的两个维度中错开地设置。
7.按照权利要求6所述的蓄能模块(1)，其中，接触元件(8)的接触面(10)基本上沿堆叠(2)的侧面(9)的对角线设置。
8.按照上述权利要求中至少一个所述的蓄能模块(1)，其中，接触元件(8)具有接触片(11)，所述接触片从堆叠(2)的侧面(9)延伸离开。
9.按照权利要求3至8中至少一个所述的蓄能模块(1)，其中，接触面(10)与侧面(9)间隔开并且借助接触片(11)与接触元件(8)电连接。
10.按照权利要求8或9所述的蓄能模块(1)，其中，接触片(11)与接触面(10)一件式地构成。
11.按照权利要求10所述的蓄能模块(1)，其中，接触面(10)至少部分地处于与侧面(9、9'、21、21')至少基本上平行的平面中。
12.按照权利要求8至11中至少一个所述的蓄能模块(1)，其中，多个接触元件(8)分别借助至少一个接触片(11)从堆叠(2)的至少一个第一侧面和尤其是与第一侧面对置的第二侧面(9；9')引出，并且各个接触片(11)、尤其是其接触面(10)在侧面(9、9')的两个维度中错开地设置。
13.按照权利要求8至12之一所述的蓄能模块(1)，其中，接触片(11)基本上沿堆叠(2)的侧面(9、9')的对角线设置。
14.按照权利要求8至13之一所述的蓄能模块(1)，该蓄能模块具有电子的控制设备(14)，所述控制设备设置在堆叠(2)的端面(15)上并且与接触片(11)电连接。
15.按照权利要求8至14中至少一个所述的蓄能模块(1)，其中，与尤其是关于堆叠方向(3)处于最上面的和最下面的接触元件(8)电连接的接触片(22、23)具有增大的面积和/或厚度和/或长度和/或设置在与第一和第二侧面不同的第三和第四侧面(21；21')上。
16.蓄能***(12)，包括至少两个按照上述权利要求之一所述的蓄能模块(1)，其中，蓄能模块(1)并排地和/或相叠地设置，使得至少一个从第一蓄能模块(1)引出的接触元件(8)和至少一个从与第一蓄能模块(1)相邻的第二蓄能模块(1)引出的接触元件(8)接触。
17.蓄能***(12)，包括多个按照权利要求1至15中至少一个所述的蓄能模块(1)，其中，在蓄能模块(1)的构造方面相对应的不同蓄能模块(1)的接触片(11、11'、11"、11"')以如下方式设置，即，所述接触片尤其是沿堆叠方向(3)分别处于一条线中。
18.按照权利要求17所述的蓄能***(12)，其中，尤其是沿堆叠方向(3)处于一条线中的接触片(11、11'、11"、11"')电连接并且分别形成第一并联电路(16、16'、16"、16"')，并且多个所述第一并联电路(16、16'、16"、16"')分别彼此平行延伸。
19.按照权利要求17或18所述的蓄能***(12)，该蓄能***具有电子的控制设备(14)，所述控制设备设置在所述多个蓄能模块(1)的堆叠(2)的端面(15)上并且与接触片(11)、尤其是与第一并联电路(16、16'、16"、16"')电连接。
20.按照权利要求17至19中至少一个所述的蓄能***(12)，其中，至少在每第二个蓄能模块之间、尤其是在每个蓄能模块(1)之间设置调温设备(18、18'、18")，所述调温设备基本上平行于蓄能模块(1)的接触元件(8)尤其是波纹形地延伸。
21.按照权利要求17至20中至少一个所述的蓄能***(12)，其中，多个调温设备(18、18'、18")的各第一接头(19、19'、19")和多个调温设备(18、18'、18")的各第二接头(20、20'、20")相互电连接并且从堆叠(2)引出，从而第一接头(19、19'、19")和第二接头(20、20'、20")分别形成第二并联电路(17、17')，并且多个所述第二并联电路(17、17')分别彼此平行地延伸。
22.按照权利要求17至21中至少一个所述的蓄能***(12)，其中，第一电并联电路(16、16'、16"、16"')和第二电并联电路(17、17')至少基本上彼此平行地延伸。
23.按照权利要求17至22中至少一个所述的蓄能***(12)，其中，控制设备(14)与所述多个调温设备(18、18'、18")的第一接头(19、19'、19")和第二接口(20、20'、20")电连接，以便控制所述多个调温设备(18、18'、18")的第一接头(19、19'、19")和第二接头(20、20'、20")和/或为其提供电能。
24.车辆、尤其是机动车，包括按照权利要求1至15之一所述的蓄能模块(1)和/或按照权利要求16至23中至少一个所述的蓄能***(12)。
25.用于测量在按照权利要求1至15之一所述的蓄能模块(1)和/或按照权利要求16至23之一所述的蓄能***(12)上的电压的方法，所述蓄能模块和/或蓄能***包括至少两个接触元件(8)，在所述接触元件之间设置一个或多个蓄能电池(4)，其特征在于，获取并且测量在从串联连接的蓄能电池(4)的堆叠(2)引出的相应两个接触元件(8)上的电压。
26.按照权利要求25所述的方法，其中，获取并且测量在分别与蓄能电池(4)的阳极层(5)和阴极层(5)连接的且从堆叠(2)引出的相应两个接触元件(8)上的电压。
27.用于测量在多个按照权利要求1至15之一所述的蓄能模块(1)的至少一个蓄能模块上和/或在按照权利要求16至23之一所述的蓄能***(12)上的电压的方法，其中，尤其是沿堆叠方向(3)处于一条线中的接触片(11、11'、11"、11"')电连接并且分别形成第一并联电路(16、16'、16"、16"')，并且多个所述第一并联电路(16、16'、16"、16"')分别彼此平行地延伸，并且获取和测量在接触片(11、11'、11"、11"')上的电压。
28.按照权利要求27所述的方法，其中，确定所述多个第一并联电路(16、16'、16"、16"')的至少一个第一并联电路(16)与预先确定的电压值的电压偏差，并且基于所述电压偏差控制与第一并联电路(16)电连接的蓄能电池(4)、尤其是其电压值，优选通过与所述第一并联电路(16)电连接的蓄能电池(4)和另一个第一并联电路(16、16'、16"、16"')的蓄能电池(4)之间的被动和/或主动的充电补偿来控制。
29.按照权利要求26至28之一所述的方法，其中，多个调温设备(18、18'、18")的第一接头(19、19'、19")和多个调温设备(18、18'、18")的第二接头(20、20'、20")分别相互电连接并且从蓄能模块(1)的相应堆叠(2)引出，并且控制所述多个调温设备(18、18'、18")的第一接头(19、19'、19")和第二接头(20、20'、20")和/或为其提供电能，所述多个调温设备至少设置在每第二个蓄能模块之间、尤其是在每个蓄能模块(1)之间并且基本上平行于蓄能模块(1)的接触元件(8)尤其是波纹形地延伸。
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