WO2019015861A1 - Energy storage arrangement - Google Patents

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WO2019015861A1
WO2019015861A1 PCT/EP2018/065023 EP2018065023W WO2019015861A1 WO 2019015861 A1 WO2019015861 A1 WO 2019015861A1 EP 2018065023 W EP2018065023 W EP 2018065023W WO 2019015861 A1 WO2019015861 A1 WO 2019015861A1
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cell
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fluid
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Thomas KALMBACH
Jessica Kansy
André Loges
Mario Wallisch
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Mahle International Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to an energy storage arrangement having at least one energy store and a tempering device for cooling / heating the energy store.
  • the invention also relates to a motor vehicle with at least one such energy storage device.
  • pouch cells are increasingly used, in contrast to the previously widespread cylindrical cells with mostly solid metallic outer shell and an inner electrode wound active Layers now have stacked or folded active layers which are enclosed by a flexible, mostly aluminum-based outer film.
  • the open outer sides of the outer film / outer bag are usually thermally welded.
  • several electrical energy Memory or single cells are stacked to increase in series the electrical voltage and in parallel the capacity and current capacity can.
  • Particularly advantageous in such Pouch cells are the lack of outer housing comparatively small thicknesses, low weight and above all flexible shapable dimensions.
  • the present invention therefore deals with the problem of specifying an energy storage arrangement which is particularly space-optimized and at the same time enables improved temperature control.
  • the present invention is based on the general idea, a tempering and in particular associated with a cooling of arranged in a housing energy storage cells of an energy storage device to improve and in particular to homogenize that this as possible their entire outer surface, ie at least as possible their entire cell cladding, with a tempering fluid is applied and tempered over this, ie cooled or heated.
  • the energy storage arrangement according to the invention has at least one energy storage cell arranged in a housing and a tempering device for cooling / heating the at least one energy storage cell.
  • the at least one energy storage cell can preferably be upright, but can also be arranged obliquely or horizontally in the housing.
  • the tempering device has a spraying device, a dripping device and / or an injection device, by means of which the at least one energy storage cell can be sprayed, sprinkled or sprayed on its cell casing with a, in particular, dielectric, tempering fluid and thus tempe- is rierbar.
  • the Tempenerfluid can meet for example in the form of a jet or in the form of drops or mist on the cell jacket of the individual energy storage cells and run along the same down or evaporate. When the tempering fluid evaporates, the steam would have to be condensed elsewhere in or outside the energy storage housing in order to prevent a pressure increase in the housing.
  • the Tempenerfluid can assume temperatures below or above the boiling point.
  • the tempering fluid itself is together with the energy storage cells in a closed circuit and thus does not come into contact with other components of the battery case.
  • a particular advantage of the energy storage arrangement according to the invention is that a separate expansion tank for the tempering fluid is not mandatory, since this function is already integrated conceptually in Engergie expendhepuse. Due to the comparatively large cell jacket of the individual energy storage cells, a uniform temperature of the same and thus a homogeneous temperature distribution within the energy storage cell and a low temperature difference between individual energy storage cells can be achieved. By virtue of the previously described homogeneous temperature distribution and the simultaneously lower temperature difference between individual energy storage cells, a particularly advantageous temperature control of the energy storage arrangement can be achieved, which increases its service life and performance.
  • the spraying device, the dripping device and / or the spraying device has at least one fluid port, in particular a nozzle.
  • a fluid opening means in particular a nozzle, makes it possible to transmit a directed spray jet or a directed spray jet of tempering fluid to the respective cell jacket of the energy storage cells and thereby cool or temper them.
  • the fluid opening (s) are thereby preferred way arranged in a cover plate or a common rail, which may be part of the housing of the energy storage device, whereby a splashing of the individual energy storage cells from the top is done laterally.
  • the individual energy storage cells can be tempered comparatively constant over their entire height, resulting in a comparatively homogenous temperature distribution within an energy storage cell.
  • this temperature peaks can be excluded preferably.
  • the at least one energy storage cell is designed as a round cell, i. as a cylinder cell, or designed as a so-called pouch cell.
  • the individual energy storage cells are formed as cylindrical columns, a comparatively systematic arrangement of the individual energy storage cells in the housing can be achieved.
  • the at least one energy storage cell is also possible to use hitherto inaccessible space.
  • the outer shape of the individual energy storage cells is almost freely selectable, it being merely necessary to ensure that the cell casing can be acted upon by a tempering fluid as extensively as possible through a fluid outlet opening, in particular a nozzle, the spraying device, dripping device or spraying device. This can be done either directly by spraying or spraying, or in the further course also indirectly, provided that the sprayed or sprayed tempering fluid then runs downwards along the cell shell due to gravity.
  • At least three or four energy storage cells are provided, wherein the at least one fluid outlet opening, in particular a nozzle, is arranged such that it al- le three or all four energy storage cells with tempering fluid spray, affect or spray.
  • the individual fluid openings, in particular the nozzles, of the tempering device are selected such that as many energy storage cells as possible are to be supplied with tempering fluid with a fluid port, in particular a nozzle.
  • a heating / cooling device for heating and / or cooling the Temperierflu- ids, said heating / cooling device is communicatively connected via a line with the tempering and a collecting channel for collecting the Temperierflui- ,
  • the heating / cooling device may be an already existing in a motor vehicle heating / cooling device or provided specifically for battery temperature.
  • the tempering fluid can be tempered, i. heat or cool, which subsequently also the individual energy storage cells according to temperature, i. can be heated or cooled.
  • a structured perforated plate or generally a perforated plate is provided on which the energy storage cells are fixed in position and wherein at least part of the collecting channel for tempering fluid extends below this perforated plate or below the perforated plate.
  • the individual energy storage cells are clamped and electrically contacted via two end plates, namely a cover plate and a bottom plate. From above the bracing can be done for example by the cover plate, in which the tempering device is integrated together with the fluid outlet openings.
  • the bottom plate contains a return for the tempered uid, for example in the manner of a collecting channel.
  • the lower clamping of the individual upright energy storage cells is effected by means of the perforated plate or the perforated plate, which not only drain holes are provided for the passage of the tempering, but also wells for the individual energy storage cells, the same a defined positional fixing enable.
  • Individual discharge openings are arranged around the energy storage cells around in the perforated plate or the perforated plate.
  • an electrical contacting of the individual energy storage cells takes place both through the cover plate and through the bottom plate, which is why the use of a dielectric temperature control fluid is then required. If the electrical contacting of the individual energy storage cells is effected exclusively via the cover plate and these are additionally sealed off from the individual energy storage cells or the lateral surfaces thereof, the use of an electrically conductive tempering fluid can also be considered.
  • a bottom plate is provided in addition to the cover plate, wherein the energy storage cells penetrate both the cover plate and the bottom plate and wherein the cover plate and the bottom plate are sealed against the cell shell of the at least one energy storage cell.
  • an electrically conductive fluid can be used, since an electrical contacting of the at least one energy storage cell is provided in the installed state above the cover plate and / or below the bottom plate and thus outside of an effective range of the tempering.
  • the present invention is further based on the idea to use the energy storage arrangement according to the invention previously described in a motor vehicle, in particular in an electric vehicle or in a hybrid vehicle, thereby significantly increasing not only its performance but also its range.
  • the life of the individual energy storage can be increased due to the improved temperature control by the energy storage device according to the invention.
  • 1 is a sectional view through an energy storage device according to the invention
  • 2 is a sectional view along the sectional plane AA in a first possible arrangement of individual energy storage cells
  • FIG. 3 shows a representation as in FIG. 2, but with energy storage cells arranged in a rotor arrangement, FIG.
  • FIG. 4 is a sectional view through an energy storage device according to the invention according to FIG. 1, but with an additional perforated plate,
  • Fig. 5 shows another possible embodiment of the energy storage device according to the invention with external electrical contact.
  • an energy storage arrangement 1 has at least one energy storage cell 3 arranged in a housing 2 and a tempering device 4 for cooling or heating the individual energy storage cells 3.
  • the individual energy storage cells 3 are arranged upright in the housing 2, which results in an analogous manner from FIGS. 2 and 3.
  • the tempering device 4 has a spraying device 5, a dripping device 5 'and / or an injection device 6, via which the at least one energy storage cell 3, in this case all energy storage cells 3, can be sprayed or sprayed on their cell casing 7 with a, in particular dielectric, tempering fluid 8 and sprayed be acted upon. Looking closer to FIGS.
  • the spraying device 5, the dripping device (5 ') or the spraying device 6 has at least one fluid outlet opening 9', in particular a nozzle 9, via which a Comparatively large-scale admission of the cell shells 7 of the individual energy storage cells 3 and thus a large-scale and uniform temperature the individual energy storage cell 3 is possible.
  • the tempering fluid 8 required for the temperature control of the individual energy storage cells 3 can be sprayed or injected at any point at the same temperature, whereby a comparatively homogeneous temperature control of the individual energy storage cells 3 is made possible ,
  • a high heat transfer coefficient can be achieved by spraying or spraying the tempering fluid 8 onto the respective cell shells 7 of the individual energy storage cells 3, whereby a particularly effective cooling of the individual energy storage cells 3 can be achieved.
  • only comparatively little tempering fluid 8 is required by the spray or spray cooling, whereby a significant weight advantage can be achieved, in particular in comparison to a direct flow around the individual energy storage cells 3 with tempering fluid 8.
  • the fluid outlet openings 9 ' are arranged in a cover plate 10 of the housing 2 or a common rail 19 of the energy storage device 1, whereby in regular operation, spraying or spraying the cell shells 7 of the individual energy storage cells 3 with tempering 8 from obliquely above.
  • a Temperierfluidfilm 1 1 are generated, the gravity due down along the individual cell shells 7 of the energy storage cell 3 runs and thereby not only a temperature and especially cooling directly in Anspritz- or Ansprühddling or at the point of impact of a spray / spray jet 12 causes the respective cell sheath 7, but also below and thus preferably over almost the entire cell casing 7.
  • a uniform temperature control of the individual energy storage cells 3 over their height and thus a homogeneous temperature distribution within the same can be achieved. In particular, this can also reliably avoid performance-affecting temperature peaks.
  • the individual energy storage cells 3 can be designed as round cells or cylindrical cells, as shown in FIGS. 1 to 5. Alternatively, of course, it is also conceivable that the energy storage cells 3 are designed as so-called prismatic cells or pouch cells. Also conceivable is a combination of different geometric embodiments.
  • the energy storage cells 3 according to FIG. 3 are arranged in rectangular patterns, the fluid outlet openings 9 ', in particular the nozzles 9, being arranged at respective crossing points of individual diagonals, so that these are capable of simultaneously applying four adjacent energy storage cells 3 with tempering fluid 8.
  • the energy storage cells 3 according to FIG. 3 are arranged in the manner of a rotor bandage, wherein in the middle of a respective triangle formed by three energy storage cells a fluid outlet opening 9 ', in particular a nozzle 9, the spray device 5, the dripping device 5' and the spraying device 6 is arranged. This makes it possible to apply by means of a single nozzle 9 not only the three directly adjacent energy storage cells 3 with tempering, but even beyond further energy storage cells. 3
  • a heating and / or cooling device 13 for heating or cooling the Temperierflu- ids 8 is provided, wherein the heating / cooling device 13 is communicatively connected via a line 14 to the temperature control device 4 and a collecting channel 15 for collecting the temperature temperier 8 in the housing 2.
  • a promotion of a Temperierfluidstroms can be done for example by means of a corresponding pump 16.
  • the energy storage device 1 according to the invention is used, for example, in an electric vehicle 17 or a hybrid vehicle 18, as a result of which its range and performance can be significantly increased due to the more uniform temperature control of the individual energy storage cells 3.
  • the individual fluid nozzle openings 9 ', in particular the nozzles 9, the spraying device 5, the dripping device 5' or the spraying device 6 or generally the tempering device 4 can be part of what is known as a common rail 19, which uniformly pressurizes the individual fluid outlet openings. Nozzle 9 ', 9 with tempering 8 allows.
  • a structured perforated plate 20 is provided, which can of course alternatively be designed as a plastic perforated plate, and on which the energy storage cells 3 are fixed in position and wherein at least part of a collecting channel 15 for collecting the tempering fluid 8 extends below the perforated plate 20.
  • the perforated plate 20 in this case has recesses 21, in which the individual energy storage cells 3 are accommodated at the end face, whereby a simple positional fixing of the same is possible.
  • the perforated plate 20 also has drainage openings 22 (cf., analogously, also FIG.
  • a bottom plate 24 is also provided in addition to the cover plate 10, wherein the energy storage cells 3 penetrate both the cover plate 10 and the bottom plate 24 and wherein the cover plate 10 and the bottom plate 24 are sealed off from the cell jacket 7 of the at least one energy storage cell 3.
  • An electrical contact 23 of the energy storage cells 3 takes place in the installed state above the cover plate 10 and / or below the bottom plate 24. Since the electrical contact 23 is outside a contact region with the tempering 8, also an electrically conductive fluid can be used. A return of the tempering fluid 8 takes place via the bottom plate 24, which forms the bottom of the collecting channel 15 in this case.
  • a significantly improved temperature control of the individual energy storage cells 3 can be achieved, in particular a lower temperature difference across the height of the energy storage cells 3 and between the individual energy storage cells 3, whereby a homogeneous temperature distribution and thus a higher performance and increased life expectancy of the energy storage cells 3 can be enough.
  • tempering fluid 8 By injecting or spraying the individual energy storage cells 3 with tempering fluid 8, a significant weight advantage can be achieved in comparison to a flow around the individual energy storage cells 3 with tempering fluid 8, since significantly less tempering fluid 8 is required.

Abstract

The invention relates to an energy storage arrangement (1) having at least one energy storage cell (3) arranged in a housing (2) and temperature control device (4) for cooling/heating the at least one energy storage cell (3), -wherein the at least one energy storage cell (3) is arranged in the housing (2) and -wherein the temperature control device (4) has a spraying device (5), a dripping device (5') and/or an injection device (6), by means of which temperature control fluid (8) can be applied to the cell casing (7) of the at least one energy storage cell (3).

Description

Energiespeicheranordnung  Energy storage device
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiespeicheranordnung mit zumindest einem Energiespeicher und einer Temperiereinrichtung zum Kühlen/Erwärmen des Energiespeichers. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer solchen Energiespeichereinrichtung. The present invention relates to an energy storage arrangement having at least one energy store and a tempering device for cooling / heating the energy store. The invention also relates to a motor vehicle with at least one such energy storage device.
Durch eine zunehmende Elektromobilität werden auch ständig steigende Anforderungen an die Reichweite und damit an die Leistung von elektrischen Energiespeichern gestellt. Um die Leistung erhöhen zu können, werden deshalb bereits zum heutigen Tage elektrische Energiespeicher temperiert, das heißt gekühlt o- der erwärmt und damit in einem für die Leistungsabgabe optimalen Temperaturfenster gehalten. Zur Kühlung der Energiespeicher wurde dabei bislang ungeachtet eines jeweiligen Zelltyps meist ein separater Wärmeübertrager in Form einer oder mehrerer mit Fluid durchströmbarer Platten eingesetzt. Je nach Anforderungen und notwendiger Kühlleistung kann dies mit zusätzlichen Bauteilen aus einem wärmeleitfähigen Material kombiniert werden, um die wärmeübertragende Oberfläche und damit wiederum auch die Kühlleistung zu erhöhen. Increasing electromobility is also constantly increasing demands on the range and thus the performance of electrical energy storage. In order to increase the power, electrical energy storage are therefore already tempered today, that is cooled or heated and thus kept in an optimal for the power output temperature window. To cool the energy storage was so far regardless of a particular cell type usually used a separate heat exchanger in the form of one or more fluid-flow plates. Depending on the requirements and the required cooling capacity, this can be combined with additional components made of a thermally conductive material in order to increase the heat-transferring surface and thus in turn the cooling capacity.
Um darüber hinaus eine möglichst optimale Bauraumausnutzung in modernen Kraftfahrzeugen, insbesondere in Elektrofahrzeugen, erreichen zu können, werden zunehmend auch sogenannte Pouch-Zellen eingesetzt, die im Gegensatz zu den bislang weit verbreiteten zylindrischen Zellen mit meist massiver metallischer Außenhülle und um eine innere Elektrode gewickelte aktive Schichten nun gestapelte oder gefaltete aktive Schichten aufweisen, die von einer flexiblen, meist auf Aluminiumbasis aufgebauten Außenfolie eingeschlossen sind. Die offenen Außenseiten der Außenfolie/Außenbeutel werden dabei meist thermisch verschweißt. Im Inneren des Außenbeutels können mehrere elektrische Energie- Speicher bzw. Einzelzellen gestapelt werden, um in Reihenschaltung die elektrische Spannung und in Parallelschaltung die Kapazität und Strombelastbarkeit erhöhen zu können. Besonders vorteilhaft bei derartigen Pouch-Zellen sind durch das fehlende Außengehäuse vergleichsweise geringe Dicken, ein geringes Gewicht und vor allem flexibel gestaltbare Abmessungen. In order to achieve the best possible space utilization in modern motor vehicles, especially in electric vehicles, so-called pouch cells are increasingly used, in contrast to the previously widespread cylindrical cells with mostly solid metallic outer shell and an inner electrode wound active Layers now have stacked or folded active layers which are enclosed by a flexible, mostly aluminum-based outer film. The open outer sides of the outer film / outer bag are usually thermally welded. Inside the outer bag, several electrical energy Memory or single cells are stacked to increase in series the electrical voltage and in parallel the capacity and current capacity can. Particularly advantageous in such Pouch cells are the lack of outer housing comparatively small thicknesses, low weight and above all flexible shapable dimensions.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, eine Energiespeicheranordnung anzugeben, die insbesondere bauraumoptimiert ist und zugleich eine verbesserte Temperierung ermöglicht. The present invention therefore deals with the problem of specifying an energy storage arrangement which is particularly space-optimized and at the same time enables improved temperature control.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This problem is solved according to the invention by the subject matter of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Temperierung und insbesondere verbunden damit auch eine Kühlung von in einem Gehäuse angeordneten Energiespeicherzellen einer Energiespeicheranordnung dadurch zu verbessern und insbesondere zu vergleichmäßigen, dass diese an möglichst ihrer gesamten Außenfläche, d.h. an möglichst ihrem gesamten Zellmantel, mit einem Temperierfluid beaufschlagt und über dieses temperiert, d.h. gekühlt oder beheizt werden. Die erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung weist dabei zumindest eine in einem Gehäuse angeordnete Energiespeicherzelle sowie eine Temperiereinrichtung zum Kühlen/Erwärmen der zumindest einen Energiespeicherzelle auf. Die zumindest eine Energiespeicherzelle kann dabei bevorzugt stehend, aber kann auch schräg oder liegend in dem Gehäuse angeordnet sein. Die Temperiereinrichtung besitzt eine Sprüheinrichtung, eine Tropfeinrichtung und/oder eine Spritzeinrichtung, über welche die zumindest eine Energiespeicherzelle an ihrem Zellmantel mit einem, insbesondere dielektrischen, Temperierfluid besprühbar, betropfbar bzw. bespritzbar und damit tempe- rierbar ist. Das Tempenerfluid kann dabei beispielsweise in Form eines Strahls oder auch in Form von Tropfen oder Nebel auf den Zellmantel der einzelnen Energiespeicherzellen treffen und entlang denselben nach unten ablaufen bzw. verdampfen. Bei Verdampfen des Temperierfluids müsste der Dampf an anderer Stelle im oder außerhalb des Energiespeichergehäuses kondensiert werden, um einen Druckanstieg im Gehäuse zu vermeiden. Das Tempenerfluid kann dabei Temperaturen unterhalb oder oberhalb der Siedetemperatur annehmen. Das Temperierfluid selbst befindet sich zusammen mit den Energiespeicherzellen in einem geschlossenen Kreislauf und kommt somit nicht in Kontakt mit weiteren Komponenten des Batteriegehäuses. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung ist dabei, dass ein separater Ausgleichsbehälter für das Temperierfluid nicht zwingend benötigt wird, da diese Funktion bereits konzeptbedingt im Engergiespeichergehäuse integriert ist. Durch den vergleichsweise großen Zellmantel der einzelnen Energiespeicherzellen lässt sich eine gleichmäßige Temperierung derselben und damit eine homogene Temperaturverteilung innerhalb der Energiespeicherzelle sowie eine geringe Temperaturdifferenz zwischen einzelnen Energiespeicherzellen erreichen. Durch die zuvor beschriebene homogene Temperaturverteilung und die gleichzeitig geringere Tem- peraturdifferenz zwischen einzelnen Energiespeicherzellen kann eine besonders vorteilhafte Temperierung der Energiespeicheranordnung erreicht werden, wodurch sich deren Lebensdauer und Leistungsfähigkeit erhöht. The present invention is based on the general idea, a tempering and in particular associated with a cooling of arranged in a housing energy storage cells of an energy storage device to improve and in particular to homogenize that this as possible their entire outer surface, ie at least as possible their entire cell cladding, with a tempering fluid is applied and tempered over this, ie cooled or heated. In this case, the energy storage arrangement according to the invention has at least one energy storage cell arranged in a housing and a tempering device for cooling / heating the at least one energy storage cell. The at least one energy storage cell can preferably be upright, but can also be arranged obliquely or horizontally in the housing. The tempering device has a spraying device, a dripping device and / or an injection device, by means of which the at least one energy storage cell can be sprayed, sprinkled or sprayed on its cell casing with a, in particular, dielectric, tempering fluid and thus tempe- is rierbar. The Tempenerfluid can meet for example in the form of a jet or in the form of drops or mist on the cell jacket of the individual energy storage cells and run along the same down or evaporate. When the tempering fluid evaporates, the steam would have to be condensed elsewhere in or outside the energy storage housing in order to prevent a pressure increase in the housing. The Tempenerfluid can assume temperatures below or above the boiling point. The tempering fluid itself is together with the energy storage cells in a closed circuit and thus does not come into contact with other components of the battery case. A particular advantage of the energy storage arrangement according to the invention is that a separate expansion tank for the tempering fluid is not mandatory, since this function is already integrated conceptually in Engergiespeichergehäuse. Due to the comparatively large cell jacket of the individual energy storage cells, a uniform temperature of the same and thus a homogeneous temperature distribution within the energy storage cell and a low temperature difference between individual energy storage cells can be achieved. By virtue of the previously described homogeneous temperature distribution and the simultaneously lower temperature difference between individual energy storage cells, a particularly advantageous temperature control of the energy storage arrangement can be achieved, which increases its service life and performance.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist die Sprüheinrichtung, die Tropfeinrichtung und/oder die Spritzeinrichtung zumindest eine Fluidausthttsöffnung, insbesondere eine Düse, auf. Über eine derartige Fluid a u str ittsöff n u n g , insbesondere eine Düse, ist es möglich, einen gerichteten Spritzstrahl oder einen gerichteten Sprühnebelstrahl an Temperierfluid an den jeweiligen Zellmantel der Energiespeicherzellen zu übertragen und diese dadurch zu kühlen bzw. zu temperieren. Die Fluidausthttsöffnung(en) sind dabei Vorzugs- weise in einer Deckplatte oder einem Common Rail angeordnet, die/der Bestandteil des Gehäuses der Energiespeicheranordnung sein kann, wodurch ein Bespritzen der einzelnen Energiespeicherzellen von seitlich oben erfolgt. Durch ein schwerkraftbedingtes Herabfließen des auf den Zellmantel der einzelnen Energiespeicherzellen aufgespritzten Temperierfluids können die einzelnen Energiespeicherzellen über ihre gesamte Höhe vergleichsweise konstant temperiert werden, wodurch sich innerhalb einer Energiespeicherzelle eine vergleichsweise homogene Temperaturverteilung ergibt. Insbesondere lassen sich hierdurch Temperaturspitzen vorzugsweise ausschließen. In an advantageous development of the solution according to the invention, the spraying device, the dripping device and / or the spraying device has at least one fluid port, in particular a nozzle. Such a fluid opening means, in particular a nozzle, makes it possible to transmit a directed spray jet or a directed spray jet of tempering fluid to the respective cell jacket of the energy storage cells and thereby cool or temper them. The fluid opening (s) are thereby preferred way arranged in a cover plate or a common rail, which may be part of the housing of the energy storage device, whereby a splashing of the individual energy storage cells from the top is done laterally. As a result of gravity flowing down the tempering fluid sprayed onto the cell jacket of the individual energy storage cells, the individual energy storage cells can be tempered comparatively constant over their entire height, resulting in a comparatively homogenous temperature distribution within an energy storage cell. In particular, this temperature peaks can be excluded preferably.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist die zumindest eine Energiespeicherzelle als Rundzelle, d.h. als Zylinderzelle, oder als sogenannte Pouch-Zelle ausgebildet. Durch eine Ausbildung der einzelnen Energiespeicherzellen als zylindrische Säulen, kann eine vergleichsweise systematische Anordnung der einzelnen Energiespeicherzellen im Gehäuse erreicht werden. Durch eine Ausbildung zumindest einer Energiespeicherzelle als sogenannte Pouch-Zelle bzw. Pouch-Bag, lässt sich darüber hinaus bislang nicht zugänglicher Bauraum nutzen. Generell ist dabei die äußere Form der einzelnen Energiespeicherzellen nahezu frei wählbar, wobei lediglich darauf geachtet werden sollte, dass durch eine Fluidaustrittsöffnung, insbesondere eine Düse, der Spritzeinrichtung, Tropfeinrichtung bzw. der Sprüheinrichtung der Zellmantel möglichst großflächig mit Temperierfluid beaufschlagbar ist. Dies kann entweder direkt durch ein Anspritzen bzw. Ansprühen erfolgen, oder im weiteren Verlauf auch indirekt, sofern das aufgespritzte bzw. aufgesprühte Temperierfluid anschließend schwerkraftbedingt nach unten am Zellmantel entlang läuft. In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the at least one energy storage cell is designed as a round cell, i. as a cylinder cell, or designed as a so-called pouch cell. By forming the individual energy storage cells as cylindrical columns, a comparatively systematic arrangement of the individual energy storage cells in the housing can be achieved. By forming at least one energy storage cell as a so-called pouch cell or pouch bag, it is also possible to use hitherto inaccessible space. In general, the outer shape of the individual energy storage cells is almost freely selectable, it being merely necessary to ensure that the cell casing can be acted upon by a tempering fluid as extensively as possible through a fluid outlet opening, in particular a nozzle, the spraying device, dripping device or spraying device. This can be done either directly by spraying or spraying, or in the further course also indirectly, provided that the sprayed or sprayed tempering fluid then runs downwards along the cell shell due to gravity.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung sind zumindest drei oder vier Energiespeicherzellen vorgesehen, wobei die zumindest eine Fluidaustrittsöffnung, insbesondere eine Düse, derart angeordnet ist, dass sie al- le drei bzw. alle vier Energiespeicherzellen mit Temperierfluid bespritzen, betreffen oder besprühen kann. Insbesondere durch ein Ausrichten der einzelnen Energiespeicherzellen in einem sogenannten Läuferverband kann eine besonders platzsparende Anordnung der einzelnen Energiespeicherzellen und damit ein geringerer Bauraumbedarf erreicht werden. Die einzelnen F I u id a u strittsöff- nungen, insbesondere die Düsen, der Temperiereinrichtung sind dabei so gewählt, dass mit einer Fluidaust ttsöffnung, insbesondere einer Düse, möglichst viele Energiespeicherzellen mit Temperierfluid beaufschlagbar sind. In an advantageous development of the solution according to the invention at least three or four energy storage cells are provided, wherein the at least one fluid outlet opening, in particular a nozzle, is arranged such that it al- le three or all four energy storage cells with tempering fluid spray, affect or spray. In particular, by aligning the individual energy storage cells in a so-called rotor association, a particularly space-saving arrangement of the individual energy storage cells and thus a smaller space requirement can be achieved. The individual fluid openings, in particular the nozzles, of the tempering device are selected such that as many energy storage cells as possible are to be supplied with tempering fluid with a fluid port, in particular a nozzle.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist eine Heiz-/Kühlvorrichtung zum Beheizen und/oder Kühlen des Temperierflu- ids vorgesehen, wobei diese Heiz-/Kühlvorrichtung über eine Leitung mit der Temperiereinrichtung und einem Sammelkanal zum Sammeln des Temperierflui- des kommunizierend verbunden ist. Die Heiz-/Kühlvorrichtung kann dabei eine bereits in einem Kraftfahrzeug vorhandene Heiz-/Kühlvorrichtung sein oder aber eine speziell zur Batterietemperierung vorgesehene. Mittels der Heiz- /Kühlvorrichtung lässt sich das Temperierfluid temperieren, d.h. beheizen oder kühlen, wodurch im Folgenden auch die einzelnen Energiespeicherzellen entsprechend temperiert, d.h. beheizt oder gekühlt werden können. In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, a heating / cooling device is provided for heating and / or cooling the Temperierflu- ids, said heating / cooling device is communicatively connected via a line with the tempering and a collecting channel for collecting the Temperierflui- , The heating / cooling device may be an already existing in a motor vehicle heating / cooling device or provided specifically for battery temperature. By means of the heating / cooling device, the tempering fluid can be tempered, i. heat or cool, which subsequently also the individual energy storage cells according to temperature, i. can be heated or cooled.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist ein strukturiertes Lochblech bzw. generell eine Lochplatte vorgesehen, auf welchem/welcher die Energiespeicherzellen lagefixiert stehen und wobei unterhalb dieses Lochblechs bzw. unterhalb der Lochplatte zumindest ein Teil des Sammelkanals für Temperierfluid verläuft. In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, a structured perforated plate or generally a perforated plate is provided on which the energy storage cells are fixed in position and wherein at least part of the collecting channel for tempering fluid extends below this perforated plate or below the perforated plate.
Generell werden bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen die einzelnen Energiespeicherzellen über zwei stirnseitig angeordnete Platten, nämlich eine Deckplatte und eine Bodenplatte, verspannt und elektrisch kontaktiert. Von oben kann die Verspannung dabei beispielsweise von der Deckplatte erfolgen, in welche die Temperiereinrichtung mitsamt den Fluidaustrittsöffnungen integriert ist. Die Bodenplatte enthält einen Rücklauf für das Temperiert uid, beispielsweise in der Art eines Sammelkanals. Bei der nun beschriebenen Ausführungsform wird die untere Verspannung der einzelnen aufrecht stehenden Energiespeicherzellen mittels des Lochblechs bzw. der Lochplatte bewirkt, wobei in dieser nicht nur Ablauföffnungen zum Ablauf des Temperierfluids vorgesehen sind, sondern zudem auch Vertiefungen für die einzelnen Energiespeicherzellen, die eine definierte Lagefixierung derselben ermöglichen. Einzelne Ablauföffnungen sind dabei um die Energiespeicherzellen herum in der Lochplatte bzw. dem Lochblech angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist es zudem beispielsweise möglich, dass eine elektrische Kontaktierung der einzelnen Energiespeicherzellen sowohl durch die Deckplatte als auch durch die Bodenplatte erfolgt, weshalb dann die Verwendung eines dielektrischen Temperierfluids erforderlich ist. Wird die elektrische Kontaktierung der einzelnen Energiespeicherzellen ausschließlich über die Deckplatte bewirkt und diese zusätzlich gegenüber den einzelnen Energiespeicherzellen bzw. den Mantelflächen derselben abgedichtet, so kann auch die Verwendung eines elektrisch leitenden Temperierfluids in Erwägung gezogen werden. In general, in the previously described embodiments, the individual energy storage cells are clamped and electrically contacted via two end plates, namely a cover plate and a bottom plate. From above the bracing can be done for example by the cover plate, in which the tempering device is integrated together with the fluid outlet openings. The bottom plate contains a return for the tempered uid, for example in the manner of a collecting channel. In the embodiment now described, the lower clamping of the individual upright energy storage cells is effected by means of the perforated plate or the perforated plate, which not only drain holes are provided for the passage of the tempering, but also wells for the individual energy storage cells, the same a defined positional fixing enable. Individual discharge openings are arranged around the energy storage cells around in the perforated plate or the perforated plate. In this embodiment, it is also possible, for example, that an electrical contacting of the individual energy storage cells takes place both through the cover plate and through the bottom plate, which is why the use of a dielectric temperature control fluid is then required. If the electrical contacting of the individual energy storage cells is effected exclusively via the cover plate and these are additionally sealed off from the individual energy storage cells or the lateral surfaces thereof, the use of an electrically conductive tempering fluid can also be considered.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist neben der Deckplatte auch eine Bodenplatte vorgesehen, wobei die Energiespeicherzellen sowohl die Deckplatte als auch die Bodenplatte durchdringen und wobei die Deckplatte und die Bodenplatte gegenüber dem Zellmantel der zumindest einen Energiespeicherzelle abgedichtet sind. Bei der derart ausgebildeten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung kann somit auch ein elektrisch leitendes Fluid verwendet werden, da eine elektrische Kontaktierung der zumindest einen Energiespeicherzelle im Einbauzustand oberhalb der Deckplatte und/oder unterhalb der Bodenplatte und damit außerhalb eines Ein- wirkungsbereichs des Temperierfluids vorgesehen ist. Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem Gedanken, die zuvor beschriebene, erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Elektrofahrzeug oder in einem Hybridfahrzeug, einzusetzen und dadurch nicht nur dessen Leistungsfähigkeit, sondern auch dessen Reichweite deutlich zu steigern. Zudem kann durch die erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung die Lebensdauer der einzelnen Energiespeicher aufgrund der verbesserten Temperierung erhöht werden. In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, a bottom plate is provided in addition to the cover plate, wherein the energy storage cells penetrate both the cover plate and the bottom plate and wherein the cover plate and the bottom plate are sealed against the cell shell of the at least one energy storage cell. In the thus formed embodiment of the energy storage device according to the invention thus also an electrically conductive fluid can be used, since an electrical contacting of the at least one energy storage cell is provided in the installed state above the cover plate and / or below the bottom plate and thus outside of an effective range of the tempering. The present invention is further based on the idea to use the energy storage arrangement according to the invention previously described in a motor vehicle, in particular in an electric vehicle or in a hybrid vehicle, thereby significantly increasing not only its performance but also its range. In addition, the life of the individual energy storage can be increased due to the improved temperature control by the energy storage device according to the invention.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen. Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be explained in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
Dabei zeigen, jeweils schematisch, Show, in each case schematically,
Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung, Fig. 2 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A bei einer ersten möglichen Anordnung einzelner Energiespeicherzellen, 1 is a sectional view through an energy storage device according to the invention, 2 is a sectional view along the sectional plane AA in a first possible arrangement of individual energy storage cells,
Fig. 3 eine Darstellung wie in Fig. 2, jedoch bei in einem Läuferverband angeordneten Energiespeicherzellen, 3 shows a representation as in FIG. 2, but with energy storage cells arranged in a rotor arrangement, FIG.
Fig. 4 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung entsprechend der Fig. 1 , jedoch mit einem zusätzlichen Lochblech, 4 is a sectional view through an energy storage device according to the invention according to FIG. 1, but with an additional perforated plate,
Fig. 5 eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung mit außenliegender elektrischer Kontaktierung. Fig. 5 shows another possible embodiment of the energy storage device according to the invention with external electrical contact.
Entsprechend den Fig. 1 , 4 und 5 weist eine erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung 1 zumindest eine in einem Gehäuse 2 angeordnete Energiespeicherzelle 3 sowie eine Temperiereinrichtung 4 zum Kühlen bzw. Erwärmen der einzelnen Energiespeicherzellen 3 auf. Wie den Fig. 1 sowie 4 und 5 dabei zu entnehmen ist, sind die einzelnen Energiespeicherzellen 3 stehend im Gehäuse 2 angeordnet, was in analoger Weise auch aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht. Erfindungsgemäß besitzt die Temperiereinrichtung 4 eine Sprüheinrichtung 5, eine Tropfeinrichtung 5' und/oder eine Spritzeinrichtung 6, über welche die zumindest eine Energiespeicherzelle 3, hier möglichst sämtliche Energiespeicherzellen 3, an ihrem Zellmantel 7 mit einem, insbesondere dielektrischen, Temperierfluid 8 bespritzbar oder besprühbar und damit beaufschlagbar sind. Betrachtet man die Fig. 1 sowie 4 und 5 näher, so kann man erkennen, dass die Sprüheinrichtung 5, die Tropfeinrichtung (5') oder die Spritzeinrichtung 6 zumindest eine Fluidaus- trittsöffnung 9', insbesondere eine Düse 9, aufweist, über welche eine vergleichsweise großflächige Beaufschlagung der Zellmäntel 7 der einzelnen Energiespeicherzellen 3 und damit eine großflächige und gleichmäßige Temperierung der einzelnen Energiespeicherzellen 3 möglich ist. Über die separaten Fluidaus- trittsöffnungen 9', insbesondere die Düsen 9, kann das für die Temperierung der einzelnen Energiespeicherzellen 3 erforderliche Temperierfluid 8 an jeder Stelle mit der gleichen Temperatur eingesprüht bzw. eingespritzt werden, wodurch eine vergleichsweise homogene Temperierung der einzelnen Energiespeicherzellen 3 ermöglicht wird. According to FIGS. 1, 4 and 5, an energy storage arrangement 1 according to the invention has at least one energy storage cell 3 arranged in a housing 2 and a tempering device 4 for cooling or heating the individual energy storage cells 3. As can be seen in FIGS. 1 and 4 and 5, the individual energy storage cells 3 are arranged upright in the housing 2, which results in an analogous manner from FIGS. 2 and 3. According to the invention, the tempering device 4 has a spraying device 5, a dripping device 5 'and / or an injection device 6, via which the at least one energy storage cell 3, in this case all energy storage cells 3, can be sprayed or sprayed on their cell casing 7 with a, in particular dielectric, tempering fluid 8 and sprayed be acted upon. Looking closer to FIGS. 1 and 4 and 5, it can be seen that the spraying device 5, the dripping device (5 ') or the spraying device 6 has at least one fluid outlet opening 9', in particular a nozzle 9, via which a Comparatively large-scale admission of the cell shells 7 of the individual energy storage cells 3 and thus a large-scale and uniform temperature the individual energy storage cell 3 is possible. Via the separate fluid outlet openings 9 ', in particular the nozzles 9, the tempering fluid 8 required for the temperature control of the individual energy storage cells 3 can be sprayed or injected at any point at the same temperature, whereby a comparatively homogeneous temperature control of the individual energy storage cells 3 is made possible ,
Durch das Aufsprühen bzw. Aufspritzen des Temperierfluids 8 auf die jeweiligen Zellmäntel 7 der einzelnen Energiespeicherzellen 3 kann darüber hinaus ein hoher Wärmeübergangskoeffizient erreicht werden, wodurch eine besonders effektive Kühlung der einzelnen Energiespeicherzellen 3 erreicht werden kann. Durch die Spritz- bzw. Sprühkühlung wird darüber hinaus nur vergleichsweise wenig Temperierfluid 8 benötigt, wodurch insbesondere im Vergleich zu einer direkten Umströmung der einzelnen Energiespeicherzellen 3 mit Temperierfluid 8 ein deutlicher Gewichtsvorteil erzielt werden kann. Über die Auswahl unterschiedlichster Parameter, wie beispielsweise Düsengeometrie, Düsenvordruck, Volumenstrom, Sprühwinkel und Sprühabstand, lassen sich die Leistungsfähigkeit und damit auch die Kühl- bzw. Temperierleistung der Temperiereinrichtung 4 einstellen. In addition, a high heat transfer coefficient can be achieved by spraying or spraying the tempering fluid 8 onto the respective cell shells 7 of the individual energy storage cells 3, whereby a particularly effective cooling of the individual energy storage cells 3 can be achieved. In addition, only comparatively little tempering fluid 8 is required by the spray or spray cooling, whereby a significant weight advantage can be achieved, in particular in comparison to a direct flow around the individual energy storage cells 3 with tempering fluid 8. By selecting a variety of parameters, such as nozzle geometry, nozzle pressure, volume flow, spray angle and spray distance, the performance and thus the cooling or temperature control of the tempering 4 can be adjusted.
Die Fluidaustrittsöffnungen 9' sind dabei in einer Deckplatte 10 des Gehäuses 2 oder einem Common Rail 19 der Energiespeicheranordnung 1 angeordnet, wodurch im regulären Betrieb ein Besprühen bzw. Bespritzen der Zellmäntel 7 der einzelnen Energiespeicherzellen 3 mit Temperierfluid 8 von schräg oben erfolgt. Hierdurch kann ein Temperierfluidfilm 1 1 erzeugt werden, der schwerkraftbedingt nach unten entlang der einzelnen Zellmäntel 7 der Energiespeicherzellen 3 läuft und dadurch nicht nur eine Temperierung und insbesondere eine Kühlung direkt im Anspritz- bzw. Ansprühpunkt bzw. im Auftreffpunkt eines Sprüh- /Spritzstrahls 12 auf den jeweiligen Zellmantel 7 bewirkt, sondern auch darunter und damit über vorzugsweise nahezu den kompletten Zellmantel 7. Hierdurch kann insbesondere eine gleichmäßige Temperierung der einzelnen Energiespeicherzellen 3 über deren Höhe und damit eine homogene Temperaturverteilung innerhalb derselben erreicht werden. Insbesondere lassen sich hierdurch auch leistungsbeeinträchtigende Temperaturspitzen zuverlässig vermeiden. The fluid outlet openings 9 'are arranged in a cover plate 10 of the housing 2 or a common rail 19 of the energy storage device 1, whereby in regular operation, spraying or spraying the cell shells 7 of the individual energy storage cells 3 with tempering 8 from obliquely above. In this way, a Temperierfluidfilm 1 1 are generated, the gravity due down along the individual cell shells 7 of the energy storage cell 3 runs and thereby not only a temperature and especially cooling directly in Anspritz- or Ansprühpunkt or at the point of impact of a spray / spray jet 12 causes the respective cell sheath 7, but also below and thus preferably over almost the entire cell casing 7. In this way, in particular a uniform temperature control of the individual energy storage cells 3 over their height and thus a homogeneous temperature distribution within the same can be achieved. In particular, this can also reliably avoid performance-affecting temperature peaks.
Die einzelnen Energiespeicherzellen 3 können dabei als Rundzellen bzw. zylindrische Zellen ausgebildet sein, wie des gemäß den Fig. 1 bis 5 dargestellt ist. Alternativ ist selbstverständlich auch denkbar, dass die Energiespeicherzellen 3 als sogenannte prismatische Zellen oder Pouch-Zellen ausgebildet sind. Ebenso denkbar ist auch eine Kombination unterschiedlicher geometrischer Ausführungsformen. The individual energy storage cells 3 can be designed as round cells or cylindrical cells, as shown in FIGS. 1 to 5. Alternatively, of course, it is also conceivable that the energy storage cells 3 are designed as so-called prismatic cells or pouch cells. Also conceivable is a combination of different geometric embodiments.
Betrachtet man die Anordnung der einzelnen Energiespeicherzellen 3 gemäß der Fig. 2, so kann man erkennen, dass diese dort in Rechteckmustern angeordnet sind, wobei an jeweiligen Kreuzungspunkten einzelner Diagonalen die Fluidaus- trittsöffnungen 9', insbesondere die Düsen 9, angeordnet sind, so dass diese in der Lage sind, gleichzeitig vier benachbarte Energiespeicherzellen 3 mit Tempe- rierfluid 8 zu beaufschlagen. Im Unterschied hierzu sind die Energiespeicherzellen 3 gemäß der Fig. 3 in der Art eines Läuferverbandes angeordnet, wobei in der Mitte eines jeweiligen aus drei Energiespeicherzellen gebildeten Dreiecks eine Fluidaustrittsöffnung 9', insbesondere eine Düse 9, der Sprüheinrichtung 5, der Tropfeinrichtung 5' bzw. der Spritzeinrichtung 6 angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, mittels einer einzigen Düse 9 nicht nur die drei direkt benachbarten Energiespeicherzellen 3 mit Temperierfluid zu beaufschlagen, sondern sogar darüber hinaus weitere Energiespeicherzellen 3. If one looks at the arrangement of the individual energy storage cells 3 according to FIG. 2, it can be seen that these are arranged in rectangular patterns, the fluid outlet openings 9 ', in particular the nozzles 9, being arranged at respective crossing points of individual diagonals, so that these are capable of simultaneously applying four adjacent energy storage cells 3 with tempering fluid 8. In contrast to this, the energy storage cells 3 according to FIG. 3 are arranged in the manner of a rotor bandage, wherein in the middle of a respective triangle formed by three energy storage cells a fluid outlet opening 9 ', in particular a nozzle 9, the spray device 5, the dripping device 5' and the spraying device 6 is arranged. This makes it possible to apply by means of a single nozzle 9 not only the three directly adjacent energy storage cells 3 with tempering, but even beyond further energy storage cells. 3
Betrachtet man nochmals die Fig. 1 , so kann man erkennen, dass zusätzlich eine Heiz- und/oder Kühlvorrichtung 13 zum Beheizen bzw. Kühlen des Temperierflu- ids 8 vorgesehen ist, wobei die Heiz-/Kühlvorrichtung 13 über eine Leitung 14 mit der Temperiereinrichtung 4 und einem Sammelkanal 15 zum Sammeln des Tem- perierfluids 8 in dem Gehäuse 2 kommunizierend verbunden ist. Eine Förderung eines Temperierfluidstroms kann beispielsweise mittels einer entsprechenden Pumpe 16 erfolgen. Referring again to FIG. 1, it can be seen that in addition a heating and / or cooling device 13 for heating or cooling the Temperierflu- ids 8 is provided, wherein the heating / cooling device 13 is communicatively connected via a line 14 to the temperature control device 4 and a collecting channel 15 for collecting the temperature temperier 8 in the housing 2. A promotion of a Temperierfluidstroms can be done for example by means of a corresponding pump 16.
Eingesetzt wird die erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung 1 beispielsweise in einem Elektrofahrzeug 17 oder einem Hybridfahrzeug 18, wodurch dessen Reichweite und Leistungsfähigkeit aufgrund der gleichmäßigeren Temperierung der einzelnen Energiespeicherzellen 3 deutlich gesteigert werden kann. The energy storage device 1 according to the invention is used, for example, in an electric vehicle 17 or a hybrid vehicle 18, as a result of which its range and performance can be significantly increased due to the more uniform temperature control of the individual energy storage cells 3.
Die einzelnen Fluidaust ttsöffnungen 9', insbesondere die Düsen 9, der Sprüheinrichtung 5, der Tropfeinrichtung 5' bzw. der Spritzeinrichtung 6 oder generell der Temperiereinrichtung 4 können dabei Teil eines sogenannten Common Rails 19 sein, der eine gleichmäßige Beaufschlagung der einzelnen Fluidaustrittsöff- nungen/Düsen 9', 9 mit Temperierfluid 8 ermöglicht. The individual fluid nozzle openings 9 ', in particular the nozzles 9, the spraying device 5, the dripping device 5' or the spraying device 6 or generally the tempering device 4 can be part of what is known as a common rail 19, which uniformly pressurizes the individual fluid outlet openings. Nozzle 9 ', 9 with tempering 8 allows.
Betrachtet man nun die Energiespeicheranordnung 1 gemäß der Fig. 4, so kann man erkennen, dass bei dieser zusätzlich ein strukturiertes Lochblech 20 vorgesehen ist, welches selbstverständlich alternativ auch als aus Kunststoff ausgebildete Lochplatte ausgebildet sein kann, und auf welchem die Energiespeicherzellen 3 lagefixiert stehen und wobei unterhalb des Lochblechs 20 zumindest ein Teil eines Sammelkanals 15 zum Sammeln des Temperierfluids 8 verläuft. Das Lochblech 20 weist dabei Vertiefungen 21 auf, in welchen die einzelnen Energiespeicherzellen 3 stirnendseitig aufgenommen sind, wodurch eine einfache Lagefixierung derselben möglich ist. Das Lochblech 20 weist darüber hinaus Ablauföffnungen 22 (vgl. analog auch Fig. 1 ) auf, über welche das beispielsweise über den Temperierfluidfilm 1 1 an den Zellmänteln 7 der Energiespeicherzellen 3 nach unten abgelaufene Temperierfluid 8 in dem Sammelkanal 15 überführt werden kann. Bei der gemäß der Fig. 4 gezeigten Ausführungsform erfolgt eine elektrische Kontaktierung 23 über die Deckplatte 10, wobei die Energiespeicherzellen 3 gegenüber der Deckplatte 10 abgedichtet sind, so dass auch ein elektrisch leitendes Temperierfluid 8 verwendet werden kann. Erfolgt zusätzlich auch eine elektrische Kontaktierung nach unten, d.h. durch das Lochblech 20 und eine Bodenplatte 24 hindurch, wie dies gemäß der Fig. 4 mit unterbrochen gezeichneten Kontakten 23 dargestellt ist, so ist die Verwendung eines dielektrischen Tempe- rierfluids 8 erforderlich, um einen elektrischen Überschlag zuverlässig verhindern zu können. Looking now at the energy storage device 1 according to FIG. 4, it can be seen that in this additionally a structured perforated plate 20 is provided, which can of course alternatively be designed as a plastic perforated plate, and on which the energy storage cells 3 are fixed in position and wherein at least part of a collecting channel 15 for collecting the tempering fluid 8 extends below the perforated plate 20. The perforated plate 20 in this case has recesses 21, in which the individual energy storage cells 3 are accommodated at the end face, whereby a simple positional fixing of the same is possible. The perforated plate 20 also has drainage openings 22 (cf., analogously, also FIG. 1), via which the tempering fluid 8, which has run downwards, for example, via the tempering fluid film 11 to the cell jackets 7 of the energy storage cells 3, are transferred into the collecting channel 15 can. In the embodiment shown according to FIG. 4, an electrical contacting 23 takes place via the cover plate 10, the energy storage cells 3 being sealed off from the cover plate 10, so that an electrically conductive tempering fluid 8 can also be used. If, in addition, an electrical contact also occurs downwards, ie through the perforated plate 20 and a bottom plate 24, as shown in FIG. 4 with contacts 23 drawn in broken lines, then the use of a dielectric temperature-regulating fluid 8 is required in order to obtain an electrical contact To prevent rollover reliably.
Betrachtet man die erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung 1 gemäß der Fig. 5, so kann man dort erkennen, dass neben der Deckplatte 10 ebenfalls eine Bodenplatte 24 vorgesehen ist, wobei die Energiespeicherzellen 3 sowohl die Deckplatte 10 als auch die Bodenplatte 24 durchdringen und wobei die Deckplatte 10 und die Bodenplatte 24 gegenüber dem Zellmantel 7 der zumindest einen Energiespeicherzelle 3 abgedichtet sind. Eine elektrische Kontaktierung 23 der Energiespeicherzellen 3 erfolgt dabei im Einbauzustand oberhalb der Deckplatte 10 und/oder unterhalb der Bodenplatte 24. Da hier die elektrische Kontaktierung 23 außerhalb eines Kontaktbereichs mit dem Temperierfluid 8 liegt, kann auch ein elektrisch leitendes Fluid verwendet werden. Eine Rückführung des Tempe- rierfluides 8 erfolgt dabei über die Bodenplatte 24, die in diesem Fall den Boden des Sammelkanals 15 bildet. Looking at the energy storage device 1 according to the invention according to FIG. 5, it can be seen there that a bottom plate 24 is also provided in addition to the cover plate 10, wherein the energy storage cells 3 penetrate both the cover plate 10 and the bottom plate 24 and wherein the cover plate 10 and the bottom plate 24 are sealed off from the cell jacket 7 of the at least one energy storage cell 3. An electrical contact 23 of the energy storage cells 3 takes place in the installed state above the cover plate 10 and / or below the bottom plate 24. Since the electrical contact 23 is outside a contact region with the tempering 8, also an electrically conductive fluid can be used. A return of the tempering fluid 8 takes place via the bottom plate 24, which forms the bottom of the collecting channel 15 in this case.
Mit den erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnungen 1 kann eine deutlich verbesserte Temperierung der einzelnen Energiespeicherzellen 3 erreicht werden, insbesondere auch eine geringere Temperaturdifferenz über die Höhe der Energiespeicherzellen 3 und zwischen den einzelnen Energiespeicherzellen 3, wodurch eine homogene Temperaturverteilung und damit eine höhere Leistungsfähigkeit und eine gesteigerte Lebenserwartung der Energiespeicherzellen 3 er- reicht werden können. Durch das Anspritzen bzw. Ansprühen der einzelnen Energiespeicherzellen 3 mit Temperierfluid 8 kann im Vergleich zu einer Um- strömung der einzelnen Energiespeicherzellen 3 mit Temperierfluid 8 auch ein deutlicher Gewichtsvorteil erzielt werden, da deutlich weniger Temperierfluid 8 erforderlich ist. With the energy storage arrangements 1 according to the invention, a significantly improved temperature control of the individual energy storage cells 3 can be achieved, in particular a lower temperature difference across the height of the energy storage cells 3 and between the individual energy storage cells 3, whereby a homogeneous temperature distribution and thus a higher performance and increased life expectancy of the energy storage cells 3 can be enough. By injecting or spraying the individual energy storage cells 3 with tempering fluid 8, a significant weight advantage can be achieved in comparison to a flow around the individual energy storage cells 3 with tempering fluid 8, since significantly less tempering fluid 8 is required.

Claims

Ansprüche claims
1 . Energiespeicheranordnung (1 ) mit zumindest einer in einem Gehäuse (2) angeordneten Energiespeicherzelle (3) und mit einer Temperiereinrichtung (4) zum Kühlen/Erwärmen der zumindest einen Energiespeicherzelle (3), 1 . Energy storage arrangement (1) with at least one energy storage cell (3) arranged in a housing (2) and with a tempering device (4) for cooling / heating the at least one energy storage cell (3),
- wobei die zumindest eine Energiespeicherzelle (3) in dem Gehäuse (2) angeordnet ist,  wherein the at least one energy storage cell (3) is arranged in the housing (2),
- wobei die Temperiereinrichtung (4) eine Sprüheinrichtung (5), eine Tropfeinrichtung (5') und/oder eine Spritzeinrichtung (6) aufweist, über welche die zumindest eine Energiespeicherzelle (3) an ihrem Zellmantel (7) mit einem Tem- perierfluid (8) beaufschlagbar ist.  - wherein the tempering device (4) has a spraying device (5), a dripping device (5 ') and / or an injection device (6), via which the at least one energy storage cell (3) on its cell casing (7) with a tempering fluid ( 8) can be acted upon.
2. Energiespeicheranordnung nach Anspruch 1 , 2. Energy storage arrangement according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Sprüheinrichtung (5), die Tropfeinrichtung (5') oder die Spritzeinrichtung (6) zumindest eine Fluidaustrittsoffnung (9'), insbesondere eine Düse (9), aufweist. in that the spraying device (5), the dripping device (5 ') or the spraying device (6) has at least one fluid outlet opening (9'), in particular a nozzle (9).
3. Energiespeicheranordnung nach Anspruch 2, 3. Energy storage arrangement according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Fluidaustrittsoffnung (9') in einer Deckplatte (10) oder einem Common Rail (19) der Energiespeicheranordnung (1 ) angeordnet ist. the fluid outlet opening (9 ') is arranged in a cover plate (10) or a common rail (19) of the energy storage arrangement (1).
4. Energiespeicheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Energiespeicherzelle (3) als zylindrische Rundzelle, als prismatische Zelle oder als Pouch-Zelle ausgebildet ist. 4. Energy storage arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in that the at least one energy storage cell (3) is designed as a cylindrical round cell, as a prismatic cell or as a pouch cell.
5. Energiespeicheranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, 5. Energy storage arrangement according to one of claims 2 to 4,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass zumindest drei oder vier Energiespeicherzellen (3) vorgesehen sind, wobei die zumindest eine Fluidaustrittsöffnung (9') derart angeordnet ist, dass sie alle drei oder alle vier Energiespeicherzellen (3) mit Temperierfluid (8) bespritzen, be- tropfen oder besprühen kann. at least three or four energy storage cells (3) are provided, wherein the at least one fluid outlet opening (9 ') is arranged such that it can spray, drip or spray all or all of the four energy storage cells (3) with tempering fluid (8).
6. Energiespeicheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 6. Energy storage arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that
dass eine Heiz-/Kühlvorrichtung (13) zum Beheizen/Kühlen des Temperierfluids (8) vorgesehen ist, wobei die Heiz-/Kühlvorrichtung (13) über eine Leitung (14) mit der Temperiereinrichtung (4) und einem Sammelkanal (15) zum Sammeln des Temperierfluids (8) kommunizierend verbunden ist. in that a heating / cooling device (13) is provided for heating / cooling the tempering fluid (8), wherein the heating / cooling device (13) via a line (14) with the tempering device (4) and a collecting channel (15) for collecting the temperature control fluid (8) is communicatively connected.
7. Energiespeicheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 7. Energy storage arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that
dass ein strukturiertes Lochblech (20) vorgesehen ist, auf welchem die Energiespeicherzellen (3) lagefixiert stehen und wobei unterhalb des Lochblechs (20) zumindest ein Teil eines Sammelkanals (15) für Temperierfluid (8) verläuft. in that a structured perforated plate (20) is provided, on which the energy storage cells (3) are fixed in position and wherein at least part of a collecting channel (15) for tempering fluid (8) runs below the perforated plate (20).
8. Energiespeicheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 8. Energy storage arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that
dass die Energiespeicherzellen (3) innerhalb des Gehäuses (2) angeordnet und gegenüber dem Temperierfluid (8) abgedichtet sind. the energy storage cells (3) are arranged inside the housing (2) and are sealed off from the tempering fluid (8).
9. Energiespeicheranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, 9. Energy storage arrangement according to claim 8, characterized,
dass das Tempeherfluid (8) elektrisch oder elektrisch nicht leitend ist. the temperature control fluid (8) is electrically or electrically non-conductive.
10. Energiespeicheranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, 10. Energy storage arrangement according to one of claims 2 to 6,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass neben der Deckplatte (10) auch eine Bodenplatte (24) vorgesehen ist, wobei die Energiespeicherzellen (3) sowohl die Deckplatte (10) als auch die Bodenplatte (24) durchdringen und wobei die Deckplatte (10) und die Bodenplatte (24) gegenüber dem Zellmantel (7) der zumindest einen Energiespeicherzelle (3) abgedichtet sind. that in addition to the cover plate (10) and a bottom plate (24) is provided, wherein the energy storage cells (3) penetrate both the cover plate (10) and the bottom plate (24) and wherein the cover plate (10) and the bottom plate (24) opposite the cell jacket (7) of the at least one energy storage cell (3) are sealed.
1 1 . Energiespeicheranordnung nach Anspruch 10, 1 1. Energy storage arrangement according to claim 10,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass eine elektrische Kontaktierung (23) der zumindest einen Energiespeicherzelle (3) im Einbauzustand oberhalb der Deckplatte (10) und/oder unterhalb der Bodenplatte (24) vorgesehen ist. an electrical contacting (23) of the at least one energy storage cell (3) in the installed state is provided above the cover plate (10) and / or below the base plate (24).
12. Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug (17) oder ein Hybridfahrzeug (18), mit einer Energiespeicheranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 12. Motor vehicle, in particular an electric vehicle (17) or a hybrid vehicle (18), with an energy storage device (1) according to one of the preceding claims.
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