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DE102024001143A1 - Electrical energy storage and vehicle - Google Patents

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DE102024001143A1
DE102024001143A1 DE102024001143.9A DE102024001143A DE102024001143A1 DE 102024001143 A1 DE102024001143 A1 DE 102024001143A1 DE 102024001143 A DE102024001143 A DE 102024001143A DE 102024001143 A1 DE102024001143 A1 DE 102024001143A1
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DE
Germany
Prior art keywords
electrical energy
energy storage
individual cells
spring element
cell
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102024001143.9A
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German (de)
Inventor
Robin Böld
Kai Steiner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Mercedes Benz Group AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mercedes Benz Group AG filed Critical Mercedes Benz Group AG
Priority to DE102024001143.9A priority Critical patent/DE102024001143A1/en
Publication of DE102024001143A1 publication Critical patent/DE102024001143A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher (1) mit einer Mehrzahl elektrisch verschalteter elektrochemischer Einzelzellen und zumindest einem Federelement (5) zur Ausübung eines auf Flachseiten eines Zellgehäuses der Einzelzellen wirkenden Druckes. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das zumindest eine Federelement (5) im unbelasteten Zustand kreisförmig oder oval ausgebildet und mittelbar oder unmittelbar zwischen Flachseiten von Zellgehäusen zweier Einzelzellen angeordnet ist und eine Vorspannung des zumindest einen Federelementes (5) im vollständig geladenen Zustand der Einzelzellen maximal ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem solchen elektrischen Energiespeicher (1).

Figure DE102024001143A1_0000
The invention relates to an electrical energy storage device (1) comprising a plurality of electrically interconnected electrochemical individual cells and at least one spring element (5) for exerting a pressure acting on flat sides of a cell housing of the individual cells. According to the invention, the at least one spring element (5) is circular or oval in the unloaded state and is arranged directly or indirectly between flat sides of cell housings of two individual cells, and a prestress of the at least one spring element (5) is maximum when the individual cells are fully charged. The invention further relates to a vehicle comprising such an electrical energy storage device (1).
Figure DE102024001143A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher mit einer Mehrzahl elektrisch verschalteter elektrochemischer Einzelzellen und zumindest einem Federelement zur Ausübung eines auf Flachseiten eines Zellgehäuses der Einzelzellen wirkenden Spannkraft. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem solchen elektrischen Energiespeicher.The invention relates to an electrical energy storage device comprising a plurality of electrically interconnected electrochemical individual cells and at least one spring element for exerting a tension force acting on the flat sides of a cell housing of the individual cells. Furthermore, the invention relates to a vehicle with such an electrical energy storage device.

Aus der DE 10 2020 131 528 A1 sind eine Batterie, ein Kraftfahrzeug und ein Batteriemontageverfahren bekannt. Die Batterie weist eine Batteriezelle auf, die zwei erste gegenüberliegende Seiten aufweist, wobei die Batterie eine Spanneinrichtung umfasst, die dazu ausgelegt ist, eine Spannkraft auf eine der beiden ersten Seiten der Batteriezelle auszuüben. Dabei weist die Spanneinrichtung ein Federelement auf, welches ein Formgedächtnismaterial umfasst, das in einem vorbestimmten mechanischen Spannungsbereich eine superelastische Phase aufweist, wobei das eine Federelement derart unter mechanischer Spannung angeordnet ist, dass sich das Formgedächtnismaterial in der superelastischen Phase befindet.From the DE 10 2020 131 528 A1 A battery, a motor vehicle, and a battery assembly method are known. The battery has a battery cell having two first opposite sides, wherein the battery comprises a clamping device configured to exert a clamping force on one of the two first sides of the battery cell. The clamping device has a spring element comprising a shape memory material having a superelastic phase in a predetermined mechanical stress range, wherein one spring element is arranged under mechanical stress such that the shape memory material is in the superelastic phase.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Energiespeicher mit zumindest einer elektrochemischen Einzelzelle und ein Fahrzeug mit einem solchen elektrischen Energiespeicher anzugeben.The invention is based on the object of specifying an electrical energy storage device with at least one single electrochemical cell and a vehicle with such an electrical energy storage device.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen elektrischen Energiespeicher, welcher die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, und durch ein Fahrzeug, welches die in Anspruch 9 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved according to the invention by an electrical energy storage device which has the features specified in claim 1 and by a vehicle which has the features specified in claim 9.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

Es ist ein elektrischer Energiespeicher mit einer Mehrzahl elektrisch verschalteter elektrochemischer Einzelzellen und zumindest einem Federelement zur Ausübung eines auf Flachseiten eines Zellgehäuses der Einzelzellen wirkenden Druckes vorgesehen, wobei das zumindest eine Federelement im unbelasteten Zustand kreisförmig oder oval, insbesondere ringförmig, ausgebildet und mittelbar oder unmittelbar zwischen Flachseiten von Zellgehäusen zweier Einzelzellen angeordnet ist und eine Vorspannung des zumindest einen Federelementes im vollständig geladenen Zustand der Einzelzellen maximal ist.An electrical energy storage device is provided with a plurality of electrically connected electrochemical individual cells and at least one spring element for exerting a pressure acting on flat sides of a cell housing of the individual cells, wherein the at least one spring element is circular or oval, in particular annular, in the unloaded state and is arranged directly or indirectly between flat sides of cell housings of two individual cells and a prestress of the at least one spring element is maximum in the fully charged state of the individual cells.

Ein solcher elektrischer Energiespeicher ist durch das zumindest eine Federelement, welches einen konstanten Druck auf die Einzelzellen ausübt, um insbesondere eine ladestandsbedingte Zelldickenänderung der Einzelzellen zu kompensieren, bauraumoptimiert und kostenoptimiert ausgebildet. Somit ist es möglich, vergleichsweise kostengünstig Einzelzellen mit Elektroden aus einem festen Material und einem festen Elektrolyten in dem elektrischen Energiespeicher einzusetzen. Die Einzelzellen sind also sogenannte Festkörper-Einzelzellen.Such an electrical energy storage device is designed to be space-optimized and cost-effective thanks to the at least one spring element, which exerts constant pressure on the individual cells, particularly to compensate for changes in cell thickness due to the charge level. This makes it possible to use individual cells with electrodes made of a solid material and a solid electrolyte in the electrical energy storage device at a relatively low cost. The individual cells are therefore so-called solid-state individual cells.

Eine Zelldickenänderung von ungefähr 20 % ist während eines Lade- und Entladevorganges einer solchen Einzelzelle zu erwarten. Eine Kompensation der Zelldickenänderung ist also mittels des zumindest einen Federelementes kostengünstig möglich, wobei das zumindest eine Federelement zu jedem Ladestand der Einzelzellen einen konstanten Druck auf diese ausübt, so dass ein optimiertes Betriebsfenster der Einzelzellen, also eine Leistungsfähigkeit, aufrecht erhalten bleibt.A cell thickness change of approximately 20% is to be expected during the charging and discharging process of such a single cell. Compensation for the cell thickness change is therefore cost-effective using the at least one spring element. The at least one spring element exerts a constant pressure on the individual cells at every charge level, thus maintaining an optimized operating window for the individual cells, i.e., their performance.

Mittels Anordnung des zumindest einen Federelementes zur konstanten Druckausübung auf die Einzelzellen kann eine Anzahl komplexer Bauteile, insbesondere zur konstanten Druckausübung auf die Einzelzellen, verringert werden. Zudem ist eine flexible Anordnung von Anbauteilen möglich und es kann eine aktive Regelung in Bezug auf die konstante Druckausübung entfallen.By arranging at least one spring element for constant pressure application to the individual cells, the number of complex components, particularly for constant pressure application to the individual cells, can be reduced. Furthermore, a flexible arrangement of add-on components is possible, and active control with regard to constant pressure application can be eliminated.

In einer Ausführung des elektrischen Energiespeichers ist das zumindest eine Federelement zwischen zwei Druckplatten angeordnet, wobei jeweils eine Druckplatte benachbart und parallel zu einer Flachseite des Zellgehäuses einer Einzelzelle angeordnet ist. Mittels der Druckplatten wird ein mittels des zumindest eines Federelementes ausgeübter Druck verteilt, so dass der Druck weitestgehend gleichmäßig auf die Einzelzellen wirkt. Das zumindest eine Federelement stützt sich also an den Druckplatten ab, wobei die Einzelzellen zwischen jeweils einer Druckplatte und einer Gehäusewand eines Gehäuses des elektrischen Energiespeichers angeordnet sind, wobei sich zumindest eine endseitig angeordnete Einzelzelle an der Gehäusewand abstützt. Es ist also zumindest eine Einzelzelle zwischen einer Druckplatte und einer parallel zu dieser verlaufenden Gehäusewand angeordnet, auf welche der mittels des zumindest einen Federelementes ausgeübte Druck wirkt.In one embodiment of the electrical energy storage device, the at least one spring element is arranged between two pressure plates, wherein one pressure plate in each case is arranged adjacent to and parallel to a flat side of the cell housing of an individual cell. The pressure exerted by the at least one spring element is distributed by means of the pressure plates, so that the pressure acts largely evenly on the individual cells. The at least one spring element is therefore supported on the pressure plates, wherein the individual cells are each arranged between a pressure plate and a housing wall of a housing of the electrical energy storage device, wherein at least one individual cell arranged at one end is supported on the housing wall. At least one individual cell is therefore arranged between a pressure plate and a housing wall running parallel to the pressure plate, on which wall the pressure exerted by the at least one spring element acts.

In einer weiteren Ausführung sind die Druckplatten in Richtung einer Längsachse eines Gehäuses des elektrischen Energiespeichers gleitend gelagert in dem Gehäuse angeordnet. Durch die gleitende Lagerung können sich die Druckplatten je nach Zelldickenänderung und durch diese bedingt wirkende Federkraft des zumindest einen Federelementes auf die Druckplatten in Richtung der Längsachse in dem Gehäuse verschieben.In a further embodiment, the pressure plates are arranged in the housing in a sliding manner along a longitudinal axis of a housing of the electrical energy storage device. Due to the sliding bearing, the pressure plates can be displaced in the direction of the longitudinal axis in the housing depending on the change in cell thickness and the resulting spring force of the at least one spring element acting on the pressure plates.

In einer möglichen Ausführung ist das zumindest eine Federelement aus einem Verbundwerkstoff und/oder Metall und/oder Kunststoff gebildet. Insbesondere ist ein Material, aus dem das zumindest eine Federelement gebildet ist, in Abhängigkeit geforderter Reaktionskräfte gewählt, um zu erreichen, dass ein konstanter Druck auf die Einzelzellen ausgeübt wird.In one possible embodiment, the at least one spring element is formed from a composite material and/or metal and/or plastic. In particular, the material from which the at least one spring element is formed is selected depending on the required reaction forces in order to ensure that a constant pressure is exerted on the individual cells.

In einer Ausführung ist das zumindest eine Federelement aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff und/oder aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff und/oder Stahl und/oder Kunststoffkombinationen gebildet, so dass das zumindest eine Federelement eine ausreichend hohe Federkraft aufweist, um einen konstanten Druck auf die Einzelzellen auszuüben, so dass diese in ihrem optimierten Betriebsfenster arbeiten.In one embodiment, the at least one spring element is formed from a glass fiber reinforced plastic and/or a carbon fiber reinforced plastic and/or steel and/or plastic combinations, so that the at least one spring element has a sufficiently high spring force to exert a constant pressure on the individual cells so that they operate within their optimized operating window.

In einer weiteren möglichen Ausführung ist das zumindest eine Federelement zur Erhöhung seiner Federkraft mit einem Zugelement wirkverbunden, so dass es gegebenenfalls möglich ist, ein weniger kostenintensives Material zur Ausbildung des zumindest einen Federelementes zu verwenden. Mittels des Zugelementes wird eine Zugkraft auf das Federelement ausgeübt, wodurch sich die ausgeübte Federkraft erhöht.In another possible embodiment, the at least one spring element is operatively connected to a tension element to increase its spring force, potentially making it possible to use a less costly material to form the at least one spring element. The tension element exerts a tensile force on the spring element, thereby increasing the exerted spring force.

In einer Ausbildung ist das Zugelement als Zugband ausgebildet, welches sich parallel verlaufend zu den Druckplatten erstreckt. Dabei ist das Zugband an in dem Gehäuse des elektrischen Energiespeichers vorherrschende Bedingungen angepasst, wobei das Zugband als Zugelement zumindest temperaturbeständig ausgebildet ist. Mittels des als Zugband ausgeführten Zugelementes wird die Federkraft des zumindest einen Federelementes erhöht, so dass ein konstanter Druck auf die Einzelzellen, insbesondere in deren Betrieb, das heißt beim Laden und Entladen, wirkt.In one embodiment, the tension element is designed as a tension band that extends parallel to the pressure plates. The tension band is adapted to the conditions prevailing in the housing of the electrical energy storage device, and the tension band is designed as a tension element that is at least temperature-resistant. The tension element designed as a tension band increases the spring force of the at least one spring element, so that a constant pressure acts on the individual cells, particularly during their operation, i.e., during charging and discharging.

In einer weiteren Ausbildung des elektrischen Energiespeichers sind mehr als zwei im unbelasteten Zustand kreisförmig oder oval ausgebildete Federelemente mittelbar oder unmittelbar zwischen Flachseiten von Zellgehäusen zweier Einzelzellen angeordnet, um einen konstanten Druck auf die Einzelzellen auszuüben. Dabei sind die mehr als zwei angeordneten Federelemente derart in Bezug auf die Einzelzellen positioniert, dass der Druck konstant und gleichmäßig, insbesondere auf die Zellgehäuse der Einzelzellen wirkt.In a further embodiment of the electrical energy storage device, more than two spring elements, which are circular or oval in the unloaded state, are arranged directly or indirectly between the flat sides of the cell casings of two individual cells in order to exert a constant pressure on the individual cells. The more than two spring elements are positioned relative to the individual cells in such a way that the pressure acts constantly and evenly, particularly on the cell casings of the individual cells.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher, welcher eine Mehrzahl elektrisch verschalteter Einzelzellen aufweist. Erfindungsgemäß ist das zumindest eine Federelement im unbelasteten Zustand kreisförmig oder oval ausgebildet und mittelbar oder unmittelbar zwischen Flachseiten von Zellgehäusen zweier Einzelzellen angeordnet und eine Vorspannung des Federelementes ist im vollständig geladenen Zustand der Einzelzellen maximal.Furthermore, the invention relates to a vehicle with an electrical energy storage device comprising a plurality of electrically interconnected individual cells. According to the invention, the at least one spring element is circular or oval in the unloaded state and is arranged directly or indirectly between the flat sides of cell housings of two individual cells. The preload of the spring element is maximum when the individual cells are fully charged.

Mittels des zumindest einen Federelementes wird ein konstanter Druck auf die Einzelzellen ausgeübt, welcher erforderlich ist, um die Einzelzellen in deren optimierten Betriebsfenster zu betreiben, insbesondere zu laden und zu entladen.By means of the at least one spring element, a constant pressure is exerted on the individual cells, which is necessary to operate the individual cells in their optimized operating window, in particular to charge and discharge them.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

  • 1 schematisch eine Schnittdarstellung eines elektrischen Energiespeichers mit zwei einen niedrigen Ladestand aufweisenden Einzelzellen und
  • 2 schematisch eine Schnittdarstellung des elektrischen Energiespeichers mit zwei vollständig geladenen Einzelzellen.
Showing:
  • 1 schematically a sectional view of an electrical energy storage device with two individual cells with a low charge level and
  • 2 schematic cross-sectional view of the electrical energy storage device with two fully charged individual cells.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference numerals in all figures.

1 zeigt eine Schnittdarstellung eines elektrischen Energiespeichers 1 für ein Fahrzeug, bei welchem es sich insbesondere um ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug handelt. Dabei bildet der elektrische Energiespeicher eine Traktionsbatterie des jeweiligen Fahrzeuges. 1 shows a sectional view of an electrical energy storage device 1 for a vehicle, which is in particular an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a fuel cell-powered vehicle. The electrical energy storage device forms a traction battery of the respective vehicle.

Der elektrische Energiespeicher 1 weist eine Mehrzahl von elektrisch verschalteten, elektrochemischen Einzelzellen auf, die als sogenannte Festkörper-Einzelzellen ausgebildet sind. Das heißt, dass beide Elektroden und auch ein Elektrolyt der Einzelzellen aus einem festen Material gebildet sind.The electrical energy storage device 1 comprises a plurality of electrically interconnected, electrochemical individual cells, which are designed as so-called solid-state individual cells. This means that both electrodes and an electrolyte of the individual cells are made of a solid material.

Gemäß den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen sind jeweils beispielhaft und stark vereinfacht zwei Zellblöcke 2 dargestellt, die jeweils eine vorgegebene Anzahl von elektrisch miteinander verschalteten Einzelzellen umfassen.According to the 1 and 2 In the exemplary embodiments shown, two cell blocks 2 are shown in an exemplary and highly simplified manner, each comprising a predetermined number of individual cells electrically interconnected.

Die Zellblöcke 2 sind in einem Gehäuse des elektrischen Energiespeichers 1 angeordnet, wobei in den 1 und 2 jeweils zwei sich gegenüberliegende Gehäusewände 3 gezeigt sind. Jeweils ein Zellblock 2 ist zwischen einer Gehäusewand 3 und einer Druckplatte 4 angeordnet. Insbesondere sind Komponenten des elektrischen Energiespeichers 1 in Richtung seiner Längsachse verspannt, um einen konstanten Druck auf die Einzelzellen des jeweiligen Zellblockes 2 auszuüben.The cell blocks 2 are arranged in a housing of the electrical energy storage device 1, wherein in the 1 and 2 Two opposing housing walls 3 are shown. A cell block 2 is arranged between each housing wall 3 and a pressure plate 4. In particular, components of the electrical energy storage device 1 are clamped in the direction of its longitudinal axis in order to exert a constant pressure on the individual cells of the respective cell block 2.

Bei einem Einsatz von Festkörper-Einzelzellen in einem elektrischen Energiespeicher 1 ist eine Zelldickenänderung von bis zu 20 % während eines Lade- und Entladevorganges zu erwarten. Um eine optimierte Leistungsfähigkeit und optimierte Funktionsfähigkeit dieser Einzelzellen sicherzustellen, ist es erforderlich einen konstanten Druck auf die Einzelzellen des jeweiligen Zellblockes 2 auszuüben.When using solid-state single cells in an electrical energy storage device 1, a cell thickness change of up to 20% is to be expected during a charging and discharging process. To ensure optimized performance and functionality of these single cells, it is necessary to exert a constant pressure on the individual cells of the respective cell block 2.

In 1 weisen die Einzelzellen der beiden Zellblöcke 2 einen vergleichsweise niedrigen Ladestand von zum Beispiel 10 % auf, wohingegen die Einzelzellen der Zellböcke 2 in 2 vollständig geladen sind und dem entsprechend einen Ladestand von 100 % aufweisen.In 1 the individual cells of the two cell blocks 2 have a comparatively low charge level of, for example, 10%, whereas the individual cells of the cell blocks 2 in 2 are fully charged and therefore have a charge level of 100%.

Im Vergleich zu den in 2 gezeigten Zellblöcken 2 weisen die Einzelzellen der Zellblöcke 2 in 1 eine geringere Zelldicke auf. Um eine derartige Zelldickenänderung zu kompensieren, so dass im Wesentlichen sichergestellt werden kann, dass ein konstanter Druck auf die Einzelzellen der Zellblöcke 2 wirkt, ist vorgesehen, dass zwischen den Druckplatten 4 eine Anzahl von Federelementen 5 angeordnet ist. Die Federelemente 5 sind ringförmig ausgebildet und weisen in einem nahezu unbelasteten Zustand, welcher in 1 gezeigt ist, eine kreisrunde oder ovale Form auf, die sich in Abhängigkeit des Ladestandes der Einzelzellen ändert, wie in 2 gezeigt ist.Compared to the 2 shown cell blocks 2, the individual cells of the cell blocks 2 in 1 a smaller cell thickness. In order to compensate for such a change in cell thickness, so that it can be ensured that a constant pressure acts on the individual cells of the cell blocks 2, it is provided that a number of spring elements 5 are arranged between the pressure plates 4. The spring elements 5 are ring-shaped and have in an almost unloaded state, which in 1 shown, has a circular or oval shape that changes depending on the charge level of the individual cells, as shown in 2 is shown.

Gemäß den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen sind zwischen den beiden Druckplatten 4, welche parallel zu den Gehäusewänden 3 und den Einzelzellen angeordnet sind, fünf solcher Federelemente 5 angeordnet. Insbesondere sind die Federelemente 5 gleichmäßig verteilt zwischen den Druckplatten 4 angeordnet und weisen im Wesentlichen einen gleichen Abstand zueinander auf. Durch eine derart gleichmäßige Anordnung wirkt eine Federkraft der Federelemente 5 gleichmäßig verteilt auf die Druckplatten 4, so dass diese einen gleichmäßigen Druck auf die Einzelzellen der Zellblöcke 2 ausüben.According to the 1 and 2 In the exemplary embodiments shown, five such spring elements 5 are arranged between the two pressure plates 4, which are arranged parallel to the housing walls 3 and the individual cells. In particular, the spring elements 5 are evenly distributed between the pressure plates 4 and are essentially spaced at the same distance from one another. Due to such a uniform arrangement, a spring force of the spring elements 5 acts evenly distributed on the pressure plates 4, so that they exert a uniform pressure on the individual cells of the cell blocks 2.

Das jeweilige Federelement 5 ist aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff und/oder aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff und/oder Stahl und/oder Kunststoffkombinationen gebildet, wobei ein Material in Abhängigkeit geforderter Reaktionskräfte der Federelemente 5 gewählt wird.The respective spring element 5 is formed from a glass fiber reinforced plastic and/or a carbon fiber reinforced plastic and/or steel and/or plastic combinations, wherein a material is selected depending on the required reaction forces of the spring elements 5.

Um eine Federkraft der Federelemente 5 zu erhöhen, sind diese mit einem Zugelement 6 wirkverbunden, wobei es sich bei dem Zugelement 6 um ein Zugband handelt, das sich parallel zu den Einzelzellen der Zellblöcke 2 und Druckplatten 4 erstreckt. Insbesondere ist das Zugelement 6 derart an dem Federelement 5 befestigt, dass ein Verrutschen des Zugelementes 6 relativ zu dem Federelement 5 weitestgehend ausgeschlossen werden kann.In order to increase the spring force of the spring elements 5, they are operatively connected to a tension element 6, wherein the tension element 6 is a tension band that extends parallel to the individual cells of the cell blocks 2 and pressure plates 4. In particular, the tension element 6 is attached to the spring element 5 in such a way that slipping of the tension element 6 relative to the spring element 5 can be largely excluded.

Die Druckplatten 4, zwischen denen die Federelemente 5 angeordnet sind, sind in dem Gehäuse des elektrischen Energiespeichers 1, insbesondere in Richtung seiner Längsachse, gleitend gelagert angeordnet. Den Druckplatten 4 steht also ein Verschiebeweg zur Verfügung, um die mittels der Federelemente 5 in Abhängigkeit von der Zelldickenänderung auf die Druckplatten 4 ausgeübte Federkraft zur gleichmäßigen konstanten Druckausübung auf die Einzelzellen der Zellblöcke 2 zu übertragen.The pressure plates 4, between which the spring elements 5 are arranged, are mounted in a sliding manner in the housing of the electrical energy storage device 1, particularly in the direction of its longitudinal axis. The pressure plates 4 thus have a displacement path available to transfer the spring force exerted on the pressure plates 4 by the spring elements 5 as a function of the cell thickness change, for uniform, constant pressure exertion on the individual cells of the cell blocks 2.

Da der jeweilige Zellblock 2 zwischen einer Gehäusewand 3 und einer gleitend gelagerten Druckplatte 4 angeordnet ist, dient die jeweilige Gehäusewand 3 zur Kraftaufnahme während eines Betriebes der Einzelzellen.Since the respective cell block 2 is arranged between a housing wall 3 and a sliding pressure plate 4, the respective housing wall 3 serves to absorb forces during operation of the individual cells.

Während eines Lade- und Entladevorganges wird mittels der Federelemente 5 und der Druckplatten 4 ein konstanter Druck auf die Einzelzellen der Zellblöcke 2 ausgeübt, so dass die Einzelzellen in ihrem optimierten Betriebsfenster in Bezug auf ihre Leistungsfähigkeit betrieben werden.During a charging and discharging process, a constant pressure is exerted on the individual cells of the cell blocks 2 by means of the spring elements 5 and the pressure plates 4, so that the individual cells are operated in their optimized operating window with regard to their performance.

Die hierin in Bezug auf einen Energiespeicher beschriebenen Merkmale und deren Vorteile können sich ebenso auf ein hierin beschriebenes Fahrzeug und umgekehrt beziehen.The features and advantages described herein with respect to an energy storage device may also relate to a vehicle described herein and vice versa.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
22
Zellblockcell block
33
GehäusewandHousing wall
44
Druckplatteprinting plate
55
Federelementspring element
66
ZugelementTension element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10 2020 131 528 A1 [0002]DE 10 2020 131 528 A1 [0002]

Claims (9)

Elektrischer Energiespeicher (1) mit einer Mehrzahl elektrisch verschalteter elektrochemischer Einzelzellen und zumindest einem Federelement (5) zur Ausübung eines auf Flachseiten eines Zellgehäuses der Einzelzellen wirkenden Druckes, dadurch gekennzeichnet, dass - das zumindest eine Federelement (5) im unbelasteten Zustand kreisförmig oder oval ausgebildet und mittelbar oder unmittelbar zwischen Flachseiten von Zellgehäusen zweier Einzelzellen angeordnet ist und - eine Vorspannung des zumindest einen Federelementes (5) im vollständig geladenen Zustand der Einzelzellen maximal ist.Electrical energy store (1) with a plurality of electrically connected electrochemical individual cells and at least one spring element (5) for exerting a pressure acting on flat sides of a cell housing of the individual cells, characterized in that - the at least one spring element (5) is circular or oval in the unloaded state and is arranged directly or indirectly between flat sides of cell housings of two individual cells and - a prestress of the at least one spring element (5) is maximum in the fully charged state of the individual cells. Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Federelement (5) zwischen zwei Druckplatten (4) angeordnet ist, wobei jeweils eine Druckplatte (4) benachbart und parallel zu einer Flachseite des Zellgehäuses einer Einzelzelle angeordnet ist.Electrical energy storage (1) according to Claim 1 , characterized in that the at least one spring element (5) is arranged between two pressure plates (4), wherein in each case one pressure plate (4) is arranged adjacent to and parallel to a flat side of the cell housing of an individual cell. Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatten (4) in Richtung einer Längsachse eines Gehäuses des elektrischen Energiespeichers (1) gleitend gelagert in dem Gehäuse angeordnet sind.Electrical energy storage (1) according to Claim 2 , characterized in that the pressure plates (4) are arranged in the housing so as to be slidable in the direction of a longitudinal axis of a housing of the electrical energy storage device (1). Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Federelement (5) aus einem Verbundwerkstoff und/oder Metall und/oder Kunststoff gebildet ist.Electrical energy storage (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the at least one spring element (5) is formed from a composite material and/or metal and/or plastic. Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Federelement (5) aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff und/oder aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff und/oder Stahl und/oder Kunststoffkombinationen gebildet ist.Electrical energy storage (1) according to Claim 3 , characterized in that the at least one spring element (5) is formed from a glass fiber reinforced plastic and/or from a carbon fiber reinforced plastic and/or steel and/or plastic combinations. Elektrischer Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Federelement (5) zur Erhöhung seiner Federkraft mit einem Zugelement (6) wirkverbunden ist.Electrical energy storage device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one spring element (5) is operatively connected to a tension element (6) in order to increase its spring force. Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (6) als Zugband ausgebildet ist, welches sich parallel verlaufend zu den Druckplatten (4) erstreckt.Electrical energy storage (1) according to Claim 6 , characterized in that the tension element (6) is designed as a tension band which extends parallel to the pressure plates (4). Elektrischer Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei im unbelasteten Zustand kreisförmig oder oval ausgebildete Federelemente (5) zwischen den Flachseiten der Zellgehäuse angeordnet sind.Electrical energy storage device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that more than two spring elements (5) which are circular or oval in the unloaded state are arranged between the flat sides of the cell housings. Fahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher (1), welcher nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.Vehicle with an electrical energy storage device (1) which is designed according to one of the preceding claims.
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