EP2888770A1 - Elektrischer energiespeicher - Google Patents

Elektrischer energiespeicher

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EP2888770A1
EP2888770A1 EP13753848.4A EP13753848A EP2888770A1 EP 2888770 A1 EP2888770 A1 EP 2888770A1 EP 13753848 A EP13753848 A EP 13753848A EP 2888770 A1 EP2888770 A1 EP 2888770A1
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EP
European Patent Office
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plastic structure
energy storage
energy store
storage device
battery
Prior art date
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Withdrawn
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EP13753848.4A
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English (en)
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Harald Stuetz
Martin Michelitsch
Michael KÖRÖSI
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AVL List GmbH
Original Assignee
AVL List GmbH
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Publication date
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the invention relates to an electrical energy store, in particular for an electric vehicle, which has at least one battery module with a plurality of electrically interconnected, in particular flat and substantially plate-shaped, battery cells, which are arranged in at least one stack next to each other or one above the other between at least two pressure plates, and wherein at least one battery cell and / or the battery module surrounded by a plastic structure, in particular foamed.
  • a battery with battery modules with a plurality of flat substantially plate-shaped battery cells is known.
  • the battery cells are stacked into a cell stack and surrounded by a battery case. Between the battery modules and the housing, a foam structure is provided.
  • DE 10 2008 059 972 A1 describes a lithium-ion battery with a plurality of series-connected and / or parallel-connected individual cells and a pole side arranged on the individual cells cooling plate, the individual cells are arranged in a battery housing with a lid. Support elements made of foam are arranged between the cylindrical battery cells.
  • US 2007/259258 AI describes an energy storage arrangement of the type mentioned above with a plurality of battery cells, which are housed in a housing, wherein the gaps between the individual cells and the housing are foamed.
  • Known batteries require separate holding devices in order to mount the energy store in a vehicle, for example.
  • the battery cells are usually firmly connected to the housing, wherein the housing is fastened to the vehicle via housing-fixed holding devices.
  • the disadvantage is that the assembly and disassembly of the battery modules is relatively time-consuming, and that many parts are required for the attachment, which increase the cost and weight of the energy storage.
  • the object of the invention is to allow a safe attachment of the energy storage with the least possible effort and a small number of parts.
  • the battery cells are foamed between the pressure plates in the clamped state. This allows a secure attachment of the battery cells with a small number of parts.
  • pressure plates during the foaming which are not removed even after curing of the plastic structure, the individual battery cells are securely fixed in position.
  • foaming takes place throughout in foam molds, which rest at least partially on one or more battery cells, so that after removal of the foam molds areas of the battery cell are exposed.
  • each individual battery cell is either entirely surrounded by the plastic structure or is in direct contact with at least one pressure plate, which in turn further improves the rigidity and mechanical stability of the stack formed by the battery cells.
  • At least one pressure plate preferably all pressure plates, each have at least one support bracket, which is particularly preferably passed through an outer wall of the energy storage device.
  • the support bracket allows secure attachment of the energy storage to supporting parts of the vehicle.
  • the support bracket is formed integrally with the pressure plate, wherein preferably support bracket is at least partially surrounded by the plastic structure.
  • the support bracket is bolted to the vehicle.
  • the thermally insulating foam around the support bracket prevents thermal bridges to the outside.
  • the outer wall of the energy storage device is formed by a housing surrounding the battery module, wherein a space filled by the plastic structure is formed between the battery module and the housing.
  • the battery module can be spaced on all sides from the housing. This allows a good thermal insulation.
  • the housing may form a protective hard outer shell for the battery modules.
  • the housing may be formed in several parts and at least consist of a lower part and a lid part can be placed thereon, wherein preferably both the lower part, and the lid part can be filled with the plastic structure.
  • a separate housing can be dispensed with if the outer wall of the energy store is formed by the plastic structure (for example by integral foam).
  • the plastic structure for example by integral foam.
  • each battery cell is surrounded by a respective plastic structure per se and in addition each battery module, wherein preferably the plastic structure encloses the weld seam of the battery cells designed as pouch cells.
  • the battery cells can also be designed as metal can cells.
  • metal can cells each battery cell is surrounded by a metal case.
  • FIG. 1 shows an energy storage device according to the invention in an oblique view
  • Fig. 3 shows this energy storage in a side view
  • Fig. 4 battery cells of the energy storage in an oblique view
  • FIG. 5 the battery cells of FIG. 4 in a longitudinal section
  • Fig. 7 shows the energy storage in a section along the line VII - VII in
  • Fig. 6; 8 shows the energy store in a front view
  • Fig. 10 shows the energy storage in a section along the line X - X in
  • Fig. 11 shows the energy storage in a plan view.
  • the energy store 1 shown in FIGS. 1, formed by a rechargeable battery, has a battery module 2 with at least one stack 3 of plate-shaped battery cells 4 (pouch cells) arranged next to one another, which are pressed against one another by pressure plates 5.
  • the pressure plates 5 each have a support bracket 6, with which the energy storage device 1 can be attached to a vehicle.
  • the energy storage device 1 may also have a plurality of battery modules 2, wherein adjacent battery modules 2 may be interconnected electrically in series or in parallel.
  • Both the battery module 2 and the support brackets 6 are sheathed by a plastic structure 7. Furthermore, the battery cells 4 themselves may be foamed separately with a plastic structure 8, as shown in FIG. 4 and FIG. 5 can be seen.
  • the welding edge 4 " which is designed as a pouch cell battery cells 4, is enclosed by the plastic structure 7, 8, whereby the battery cells 4 are mechanically fixed and thermally and / or electrically isolated.
  • the battery cells 4 are clamped between the pressure plates 5 before foaming. Before foaming cooling lines can be attached to the cell poles 4 ', then the entire battery module 2 is foamed.
  • the plastic structure 7, 8 should be elastic rather than plastically deformable after foaming.
  • the outer wall 1a of the energy accumulator 1 is formed in the embodiment shown in the figures by a multi-part housing 9, which consists of a lower part 9a and a lid part 9b mounted thereon.
  • the space between the battery module 2 and the lower housing part 9 a is filled with foam and filled with the plastic structure 7. Also, the lid part 9a is largely filled with the plastic structure 7.
  • FIGS. 7, 8 and FIG. 9 there are no direct attachment points on the housing 9.
  • the attachment points are formed by the support brackets 6 fixedly connected to the pressure plates 5, which Walls la of the energy storage 1, namely the lower part 9a of the housing 9, penetrate.
  • the housing 9 and the battery module 2 are connected to each other only by the plastic structure 7. In this way, a common supporting structure of all arranged in the housing 9 components.
  • the plastic structure 7, 8 protects the battery cells 4 and, on the other hand, gives the possibility of mounting the energy store 1 on the longitudinal members, cross members or other vehicle parts in the motor vehicle by means of the pressure plates 5.
  • the attachment of the support brackets 6 on the vehicle is rigid or possibly decoupled.
  • the battery cells 4 can also be enclosed with a plastic structure 8 (for example foam), in addition to the entire battery modules 2, in order to counteract the cycle-induced swelling of the battery cells 4.
  • a plastic structure 8 for example foam
  • the cover part 9b of the housing 9 is also filled with foam, as shown in FIG. 7 can be seen.
  • the thickness of the plastic structure 7 in the cover part 9b may vary, the plastic structure 7 should come as close as possible to the built-in components in order to reduce the volume of air and thus to minimize the risk of condensation.
  • the space below the cover part 9 b can be used for cooling the battery cells 4.
  • the Zellpol- and busbar cooling can be done for example with air, which is blown through the room.
  • a cooling of the cell poles 4 'and the busbars can also be done by liquid cooling devices.
  • the housing 9 may be formed of plastic, aluminum or steel sheet.
  • a special form of the energy store 1 is achieved in that the plastic structure 7 at the same time forms the outer wall 1 '- a separate housing 9 can thus be used. with omitted.
  • the plastic structure 7 can be subsequently applied with a predefined layer thickness (for example, 2 mm - 5 mm) to the plastic structure 8 of the battery cells 4 for protection against external influences (water spray, aging, or the like) or is pressed or shaped as a separate component in advance , and then it can be non-detachably connected to the already existing cellular foam dressing, for example by gluing.
  • the lid part 9b covering the cell poles 4 ' may also be designed without a shell and formed by a plastic structure 7.
  • the foam structure 7 should harden with a dense surface. The advantage of this design is that cost and weight can be saved, since separate housing shells omitted.
  • the plastic structure 7 may be self-supporting, whereby only a small amount of holding material is necessary for vehicle integration.
  • the shape and location of the receiving points can thus vary and is independent of the existing Fa hrzeugka rosse theory and less dependent on the exact location and arrangement of longitudinal or transverse beams of the vehicle.
  • the energy density can be significantly increased and at the same time the production costs are considerably reduced by simplifying the manufacturing process and by reducing complex components. Furthermore, the reliability of the battery and the mechanical and chemical protection for the battery cells 4 are substantially improved by the plastic structure.
  • the plastic structure 7 causes optimal thermal insulation of the battery cells. The plastic structure 7 displaces the volume of air within the energy storage 1 to a minimum, whereby the risk of condensation can be significantly reduced.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher (1), insbesondere für ein Elektrofahrzeug, welcher zumindest ein Batteriemodul (2) mit mehreren elektrisch miteinander verbundenen, insbesondere flachen und im Wesentlichen plattenförmigen, Batteriezellen (4) aufweist, welche in zumindest einem Stapel (3) nebeneinander oder übereinander zwischen zumindest zwei Druckplatten (5) angeordnet sind, und wobei zumindest eine Batteriezelle (4) und/oder das Batteriemodul (2) von einer Kunststoffstruktur (7) umgeben, insbesondere eingeschäumt ist. Um mit möglichst geringem Aufwand und einer geringen Anzahl an Teilen eine sichere Befestigung des Energiespeichers zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass die Batteriezellen (4) zwischen den Druckplatten (5) im verspannten Zustand eingeschäumt sind.

Description

Elektrischer Energiespeicher
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere für ein Elektrofahrzeug, welcher zumindest ein Batteriemodul mit mehreren elektrisch miteinander verbundenen, insbesondere flachen und im Wesentlichen plattenför- migen, Batteriezellen aufweist, welche in zumindest einem Stapel nebeneinander oder übereinander zwischen zumindest zwei Druckplatten angeordnet sind, und wobei zumindest eine Batteriezelle und/oder das Batteriemodul von einer Kunststoffstruktur umgeben, insbesondere eingeschäumt ist.
Aus der WO 2008/048751 AI ist eine Batterie mit Batteriemodulen mit einer Vielzahl von flachen im Wesentlichen plattenförmigen Batterieeinzelzellen bekannt. Die Batterieeinzelzellen sind zu einem Zellenstapel gestapelt und mit einem Batteriegehäuse umgeben. Zwischen den Batteriemodulen und dem Gehäuse ist eine Schaumstoffstruktur vorgesehen.
Die DE 86 20 714 U l offenbart eine Batterie mit zylindrischen Batteriezellen, welche in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind . Zwischen den Batteriezellen und dem Gehäuse ist eine Isolierschicht angeordnet.
Die DE 10 2008 059 972 AI beschreibt eine Lithium-Ionen-Batterie mit einer Mehrzahl von in Serie und/oder parallel geschalteten Einzelzellen und einer pol- seitig auf den Einzelzellen angeordneten Kühlplatte, wobei die Einzelzellen in einem Batteriegehäuse mit einem Deckel angeordnet sind. Zwischen den zylindrischen Batteriezellen sind Stützelemente aus Schaumstoff angeordnet.
Die US 2007/259258 AI beschreibt eine Energiespeicheranordnung der eingangs erwähnten Art mit einer Vielzahl von Batteriezellen, die in einem Gehäuse untergebracht sind, wobei die Zwischenräume zwischen den einzelnen Zellen und dem Gehäuse eingeschäumt sind .
Bekannte Batterien erfordern separate Haltevorrichtungen, um den Energiespeicher zum Beispiel in einem Fahrzeug zu montieren. Die Batteriezellen werden dabei üblicherweise fest mit dem Gehäuse verbunden, wobei das Gehäuse über gehäusefeste Haltevorrichtungen am Fahrzeug befestigt wird. Nachteilig ist, dass die Montage- und Demontage der Batteriemodule relativ zeitaufwändig ist, und dass für die Befestigung viele Teile erforderlich sind, was die Kosten und das Gewicht des Energiespeichers erhöhen. Aufgabe der Erfindung ist es, mit möglichst geringem Aufwand und einer geringen Anzahl an Teilen eine sicher Befestigung des Energiespeichers zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Batteriezellen zwischen den Druckplatten im verspannten Zustand eingeschäumt sind . Dies ermöglicht eine sichere Befestigung der Batteriezellen mit einer geringen Anzahl an Teilen. Durch die Verwendung von Druckplatten während des Einschäumens, die auch nach dem Aushärten der Kunststoffstruktur nicht entfernt werden, sind die einzelnen Batteriezellen in ihrer Position sicher fixiert. Bei den bekannten Energiespeichern erfolgt das Einschäumen durchwegs in Schäumformen, die zumindest teilweise auf eine oder mehrere Batteriezellen aufliegen, so dass nach dem Entfernen der Schäumformen Bereiche der Batteriezelle freiliegen sind. Im Gegensatz hierzu ist bei der vorliegenden Erfindung jede einzelne Batteriezelle entweder zur Gänze von der Kunststoffstruktur umgeben oder aber steht im direkten Kontakt mit zumindest einer Druckplatte, die wiederum die Steifigkeit und mechanische Stabilität des durch die Batteriezellen gebildeten Stapels bzw. Batteriemoduls weiter verbessert.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zumindest eine Druckplatte, vorzugsweise alle Druckplatten, jeweils zumindest eine Tragkonsole aufweist, welche besonders bevorzugt durch eine Außenwand des Energiespeichers hindurch geführt ist. Die Tragkonsole gestattet eine sichere Befestigung des Energiespeichers an tragenden Teilen des Fahrzeuges.
In einer teilesparenden Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Tragkonsole einstückig mit der Druckplatte ausgebildet ist, wobei vorzugsweise Tragkonsole zumindest teilweise von der Kunststoffstruktur umgeben ist. Zur Befestigung des Energiespeichers wird die Tragkonsole mit dem Fahrzeug verschraubt. Die thermisch isolierende Umschäumung der Tragkonsole verhindert Wärmebrücken nach außen.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Außenwand des Energiespeichers durch ein das Batteriemodul umgebendes Gehäuse gebildet, wobei zwischen dem Batteriemodul und dem Gehäuse ein von der Kunststoffstruktur ausgefüllter Raum ausgebildet ist. Das Batteriemodul kann allseitig vom Gehäuse beabstandet sein. Dies ermöglicht eine gute Wärmedämmung. Das Gehäuse kann eine schützende harte Außenschale für die Batteriemodule ausbilden.
Die elektrischen Zellpole der Batteriezellen können dabei aus der Kunststoffstruktur herausragen. Vorteilhafterweise kann das Gehäuse mehrteilig ausgebildet sein und zumindest aus einem Unterteil und einem darauf aufsetzbaren Deckelteil bestehen, wobei vorzugsweise sowohl der Unterteil, als auch der Deckelteil mit der Kunststoffstruktur gefüllt sein können.
Auf ein separates Gehäuse kann aber verzichtet werden, wenn die Außenwand des Energiespeichers durch die Kunststoffstruktur (zum Beispiel durch Integralschaum) gebildet ist. Durch eine geschlossene Porenstruktur der vorzugsweise durch ein Schaumstoffstruktur gebildeten Kunststoffstruktur wird eine flüssigkeitsdichte Ummantelung der Batteriemodule gewährleistet.
Im Rahmen der Erfindung kann weiters vorgesehen sein, dass jede Batteriezelle für sich und zusätzlich jedes Batteriemodul von jeweils einer Kunststoffstruktur umgeben ist, wobei vorzugsweise die Kunststoffstruktur die Schweißnaht der als Pouchzellen ausgebildeten Batteriezellen umschließt. Alternativ zu Pouchzellen können die Batteriezellen auch als Metal-Can-Zellen ausgebildet sein. Bei Metal- Can-Zellen ist jede Batteriezelle von einem Metallgehäuse umgeben.
In Weiterführung der Erfindung kann weiters vorgesehen ein, dass elektrische Kabel, Stromschienen, zumindest eine Kühlleitung, zumindest eine Entgasungsleitung, zumindest ein Wärmeleitblech und/oder zumindest ein Thermosensor mit eingeschäumt sind. Dadurch können Hochspannungskabeln, Niederspannungskabelbäume, Stromschienen, Kühlleitungen, Luftführungen, Entgasungsleitungen, Wärmeleitbleche, Steuergeräte und/oder Thermosensoren durch die Kunststoffstruktur fixiert werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Energiespeicher in einer Schrägansicht;
Fig. 2 den Energiespeicher mit entferntem Deckelteil in einer Schrägansicht;
Fig. 3 diesen Energiespeicher in einer Seitenansicht;
Fig. 4 Batteriezellen des Energiespeichers in einer Schrägansicht;
Fig. 5 die Batteriezellen aus Fig . 4 in einem Längsschnitt;
Fig. 6 den Energiespeicher in einer Seitenansicht;
Fig. 7 den Energiespeicher in einem Schnitt gemäß der Linie VII - VII in
Fig. 6; Fig. 8 den Energiespeicher in einer Vorderansicht;
Fig. 9 den Energiespeicher in einem Schnitt gemäß der Linie IX - IX in
Fig. 6;
Fig. 10 den Energiespeicher in einem Schnitt gemäß der Linie X - X in
Fig. 8; und
Fig. 11 den Energiespeicher in einer Draufsicht.
Der in den Fig. gezeigte, durch eine wiederaufladbare Batterie gebildete, Energiespeicher 1 weist ein Batteriemodul 2 mit zumindest einem Stapel 3 von aneinander gereihten plattenförmigen Batteriezellen 4 (Pouchzellen) auf, welche durch Druckplatten 5 aneinander gepresst sind . Die Druckplatten 5 weisen jeweils eine Tragkonsole 6 auf, mit welcher der Energiespeicher 1 an einem Fahrzeug befestigt werden kann. Der Energiespeicher 1 kann auch mehrere Batteriemodule 2 aufweisen, wobei benachbarte Batteriemodule 2 miteinander seriell oder parallel elektrisch verschaltet sein können.
Sowohl das Batteriemodul 2 als auch die Tragkonsolen 6 sind von einer Kunststoffstruktur 7 ummantelt. Weiters können auch die Batteriezellen 4 selbst separat mit einer Kunststoffstruktur 8 umschäumt sein, wie in Fig . 4 und Fig . 5 erkennbar ist.
Der Schweißrand 4", der als Pouchzellen ausgebildeten Batteriezellen 4, wird von der Kunststoffstruktur 7, 8 umschlossen, wodurch die Batteriezellen 4 mechanisch fixiert und thermisch und/oder elektrisch isoliert werden.
Die Batteriezellen 4 werden vor dem Einschäumen zwischen den Druckplatten 5 verspannt. Vor dem Einschäumen können Kühlleitungen an den Zellpolen 4' befestigt werden, anschließend wird das gesamte Batteriemodul 2 eingeschäumt. Die Kunststoffstruktur 7, 8 sollte nach dem Einschäumen dabei eher elastisch als plastisch verformbar sein.
Die Außenwand la des Energiespeichers 1 ist im in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein mehrteiliges Gehäuse 9 gebildet, welches aus einem Unterteil 9a und einem darauf aufgesetzten Deckelteil 9b besteht. Der Raum zwischen dem Batteriemodul 2 und dem Gehäuseunterteil 9a ist ausgeschäumt und mit der Kunststoffstruktur 7 gefüllt. Auch der Deckelteil 9a ist weitgehend mit der Kunststoffstruktur 7 gefüllt.
Wie aus den Fig. 7, Fig. 8 und Fig . 9 ersichtlich ist, gibt es keine direkten Befestigungspunkte am Gehäuse 9. Die Befestigungspunkte werden durch die fest mit den Druckplatten 5 verbundenen Tragkonsolen 6 gebildet, welche die Außen- wände la des Energiespeicher 1, und zwar den Unterteil 9a des Gehäuses 9, durchdringen. Das Gehäuse 9 und das Batteriemodul 2 sind nur durch die Kunst- stoffstruktur 7 miteinander verbunden. Auf diese Weise entsteht eine gemeinsame tragende Struktur aller im Gehäuse 9 angeordneten Bauteile. Die Kunststoffstruktur 7, 8 schützt einerseits die Batteriezellen 4 und gibt andererseits die Möglichkeit, mittels den Druckplatten 5 den Energiespeicher 1 an Längsträgern, Querträgern oder anderen Fahrzeugteilen im Kraftfahrzeug zu montieren. Die Befestigung der Tragkonsolen 6 am Fahrzeug erfolgt starr oder gegebenenfalls entkoppelt.
Wie aus den Fig . 4 und Fig . 5 ersichtlich ist, können auch die Batteriezellen 4 für sich - zusätzlich zu den gesamten Batteriemodulen 2 - mit einer Kunststoffstruktur 8 (zum Beispiel Schaum) eingefasst sein, um dem zyklusbedingten Anschwellen der Batteriezellen 4 entgegenzuwirken.
Zum Schutz der Zellpole 4' der Batteriezellen 4 und zur thermischen Isolierung wird der Deckelteil 9b des Gehäuses 9 ebenfalls ausgeschäumt , wie aus Fig . 7 zu entnehmen ist. Die Dicke der Kunststoffstruktur 7 im Deckelteil 9b kann variieren, wobei die Kunststoffstruktur 7 möglichst nahe an die eingebauten Komponenten heranreichen sollte, um das Luftvolumen zu reduzieren und somit die Gefahr der Kondenswasserbildung zu minimieren. Der Raum unterhalb des Deckelteiles 9b kann zur Kühlung der Batteriezellen 4 verwendet werden. Die Zellpol- und Stromschienenkühlung kann dabei beispielsweise mit Luft erfolgen, welche durch den Raum geblasen wird . Eine Kühlung der Zellpole 4' und der Stromschienen kann auch durch Flüssigkeitskühleinrichtungen erfolgen.
Diverse Kühlmittelzu- und -abführleitungen 10a, 10b, elektrische Stromkabel 10c (Niederspannungs- und/oder Hochspannungskabel), Stromschienen, Entgasungsleitungen, Wärmeleitbleche (zur besseren Verteilung der Wärme zwischen den Batteriezellen), Luftführungen, Steuergeräte, Thermosensoren oder dergleichen können ebenfalls zumindest teilweise eingeschäumt sein. Auch ein nicht weiter dargestelltes Leitungssystem zur Zell-Entgasung kann in die Kunststoffstruktur 7 um die Batteriezellen 4 oder im Deckelteil 9b eingeschäumt werden. Somit können lose Kabel und Leitungen vermieden werden. Dabei können zum Beispiel die Kühlmittelzu- und -abführleitungen 10a, 10b durch die Außenwand la durchgeführt sein und aus dem Gehäuse 9 herausragen.
Je nach dem Einsatzgebiet kann das Gehäuse 9 aus Kunststoff, Aluminium oder Stahlblech gebildet sein .
Eine Sonderform des Energiespeichers 1 wird erreicht, indem die Kunststoffstruktur 7 zugleich die Außenwand 1' bildet - ein separates Gehäuse 9 kann so- mit entfallen. Die Kunststoffstruktur 7 kann dabei nachträglich mit einer vordefinierten Schichtdicke (zum Beispiel 2 mm - 5 mm) auf die Kunststoffstruktur 8 der Batteriezellen 4 zum Schutz gegen äußere Einwirkungen (Spritzwasser, Alterung, oder dergleichen) aufgebracht werden oder wird als eigenes Bauteil vorab gepresst oder geformt, und kann danach mit dem bereits bestehenden Zellen-Schaumstoffverband unlösbar, zum Beispiel durch Kleben, miteinander verbunden. Auch der die Zellpole 4' abdeckende Deckelteil 9b kann schalenlos ausgeführt und durch eine Kunststoffstruktur 7 gebildet sein. Die Schaumstruktur 7 sollte dabei mit einer dichten Oberfläche aushärten. Der Vorteil dieser Ausführung ist, dass Kosten und Gewicht eingespart werden können, da separate Gehäuseschalen entfallen.
Die Kunststoffstruktur 7 kann selbsttragend ausgebildet sein, wodurch zur Fahrzeugintegration nur wenig Haltematerial notwendig wird.
Die Form und Lage der Aufnahmepunkte kann somit variieren und ist unabhängig von der bestehenden Fa hrzeugka rosse rie und weniger abhängig von der genauen Lage und Anordnung von Längs- oder Querträgern des Fahrzeuges.
Durch die ausgeprägte Leichtbauweise des Energiespeichers 1 können die Energiedichte wesentlich gesteigert werden und gleichzeitig die Produktionskosten durch Vereinfachung des Herstellungsprozesses und durch Reduktion von komplexen Bauteilen erheblich gesenkt werden. Weiters wird durch die Kunststoffstruktur die Zuverlässigkeit der Batterie und der mechanische und chemische Schutz für die Batteriezellen 4 wesentlich verbessert. Die Kunststoffstruktur 7 bewirkt eine optimale thermische Isolation der Batteriezellen. Die Kunststoffstruktur 7 verdrängt das Luftvolumen innerhalb des Energiespeichers 1 auf ein Minimum, wodurch die Kondensationsgefahr erheblich verringert werden kann.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Elektrischer Energiespeicher (1), insbesondere für ein Elektrofahrzeug, welcher zumindest ein Batteriemodul (2) mit mehreren elektrisch miteinander verbundenen, insbesondere flachen und im Wesentlichen plattenförmigen, Batteriezellen (4) aufweist, welche in zumindest einem Stapel (3) nebeneinander oder übereinander zwischen zumindest zwei Druckplatten (5) angeordnet sind, und wobei zumindest eine Batteriezelle (4) und/oder das Batteriemodul (2) von einer Kunststoffstruktur (7) umgeben, insbesondere eingeschäumt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Batteriezelle (4) zwischen den Druckplatten (5) im verspannten Zustand eingeschäumt sind .
2. Energiespeicher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Druckplatte (5), vorzugsweise alle Druckplatten (5), jeweils zumindest eine Tragkonsole (6) aufweisen.
3. Energiespeicher (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragkonsole durch eine Außenwand (la) des Energiespeichers (1) hindurch geführt ist.
4. Energiespeicher (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragkonsole (6) einstückig mit der Druckplatte (5) ausgebildet ist.
5. Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragkonsole (6) zumindest teilweise von der Kunststoffstruktur (7) umgeben ist.
6. Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (la) des Energiespeichers (1) durch ein das Batteriemodul (2) umgebendes Gehäuse (9) gebildet ist, wobei zwischen dem Batteriemodul (2) und dem Gehäuse (9) ein von der Kunststoffstruktur (7) ausgefüllter Raum ausgebildet ist, und wobei vorzugsweise das Gehäuse (9) aus Aluminium, Stahlblech oder aus Kunststoff besteht.
7. Energiespeicher (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodul (2) allseitig vom Gehäuse (9) beabstandet ist.
8. Energiespeicher (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9) mehrteilig ausgebildet ist und zumindest aus einem Unterteil (9a) und einem darauf aufsetzbaren Deckelteil (9b) besteht, wobei vorzugsweise sowohl der Unterteil (9a), als auch der Deckelteil (9b) mit der Kunststoffstruktur (7) gefüllt sind .
9. Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand des (la) Energiespeichers (1) durch die Kunststoffstruktur (7) gebildet ist.
10. Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffstruktur (7, 8) durch eine Schaumstoffstruktur gebildet ist.
11. Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise thermisch isolierend ausgebildete Kunststoffstruktur (7, 8) eine geschlossene Porenstruktur aufweist.
12. Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Batteriezelle (4) für sich und zusätzlich jedes Batteriemodul (2) von einer Kunststoffstruktur (8) umgeben ist.
13. Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Zellpole (4') aus der Kunststoffstruktur (7, 8) herausragen.
14. Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (4) als Pouchzellen ausgebildet sind, wobei die Kunststoffstruktur (7, 8) die Schweißnaht (4") der Pouchzellen umschließt.
15. Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (4) als Metal-Can Zellen ausgebildet sind.
16. Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Kabel (10c), Stromschienen, zumindest eine Kühlleitung (10a, 10b), zumindest eine Luftführung, zumindest eine Entgasungsleitungen, zumindest ein Wärmeleitblech, zumindest ein Steuergerät und/oder zumindest ein Thermosensor miteingeschäumt und von der Kunststoffstruktur (7) umgeben sind.
17. Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Deckelteil (9b) und dem Unterteil (9a) zumindest ein Raum für eine Luftführung einer Luftkühlung ausgebildet ist.
2013 08 21
Ha
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