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DE102015216218A1 - Traction storage with tunnel or U-shaped housing - Google Patents

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DE102015216218A1
DE102015216218A1 DE102015216218.4A DE102015216218A DE102015216218A1 DE 102015216218 A1 DE102015216218 A1 DE 102015216218A1 DE 102015216218 A DE102015216218 A DE 102015216218A DE 102015216218 A1 DE102015216218 A1 DE 102015216218A1
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housing
memory cells
memory module
memory
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Christoph Platz
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Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Abstract

Es wird ein Speichermodul (110) für ein Fahrzeug beschrieben, mit einer Vielzahl von plattenförmigen, elektrischen Speicherzellen (155), die in eine Längsrichtung des Speichermoduls (110) hochkant nebeneinander angeordnet sind, einem Gehäuse (112, 120, 130), das die Vielzahl von plattenförmigen Speicherzellen (155) in Längsrichtung an zumindest drei Seiten umschließt, und das derart ausgebildet ist, dass es Zugkräfte in Längsrichtung aufnehmen kann und dass es das Speichermodul (110) gegen Durchbiegen quer zu der Längsrichtung versteift. Das Gehäuse (112, 120, 130) umfasst zu diesem Zweck insbesondere ein U-förmiges Gehäuse (130), das die Vielzahl von Speicherzellen (155) in Längsrichtung an drei Seiten umschließt; oder ein Tunnelgehäuse (120), das die Vielzahl von Speicherzellen (155) in Längsrichtung an vier Seiten umschließt. Zwei Druckplatten (111), die an, in Längsrichtung entgegengesetzten, Enden des Speichermodules (110) angeordnet sind, sind eingerichtet, in Zusammenwirken mit dem Gehäuse (112) die Vielzahl von plattenförmigen elektrischen Speicherzellen (155) zusammenzudrücken.The invention relates to a memory module (110) for a vehicle, comprising a plurality of plate-shaped, electrical memory cells (155) arranged side by side in a longitudinal direction of the memory module (110), a housing (112, 120, 130) which surrounds the A plurality of plate-shaped memory cells (155) longitudinally on at least three sides, and which is formed so that it can absorb tensile forces in the longitudinal direction and that stiffening the memory module (110) against bending transversely to the longitudinal direction. The housing (112, 120, 130) comprises for this purpose in particular a U-shaped housing (130) which encloses the plurality of memory cells (155) in the longitudinal direction on three sides; or a tunnel housing (120) enclosing the plurality of memory cells (155) longitudinally on four sides. Two pressure plates (111) disposed on longitudinally opposite ends of the memory module (110) are configured to compress the plurality of plate-shaped electrical memory cells (155) in cooperation with the housing (112).

Description

Die Erfindung betrifft elektrische Energiespeicher für ein Fahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung die Kosten- und Bauraum-effektive Anordnung von elektrischen Energiespeichern in einem mehrspurigen (insbesondere zweispurigen) Straßenkraftfahrzeug.The invention relates to electrical energy storage for a vehicle. In particular, the invention relates to the cost and space-effective arrangement of electrical energy storage in a multi-lane (especially two-lane) road vehicle.

Elektrische Traktionsspeicher (z. B. Hochvolt (HV) oder Niedervolt (NV) Energiespeicher) für Fahrzeuge bestehen typischerweise aus standardisierten Speichermodulen mit einer bestimmten Anzahl von Speicherzellen (z. B. 12 Speicherzellen). Diese Speichermodule können in vielfältiger Weise miteinander verschaltet werden (z. B. können intern in einem Speichermodul 1, 2, 3, 4, oder 6 Speicherzellen parallel geschaltet werden; des Weiteren kann ein beliebige Anzahl von Speichermodulen parallel geschaltet werden). Jedes Modul umfasst typischerweise eine eigene Kühleinheit, die mit dem Speichermodul verklebt sein kann. Alternativ kann für eine Vielzahl von Speichermodulen eine gemeinsame Kühleinheit bereitgestellt werden, die mittels einer separaten Druckfeder an die Speichermodule gedrückt wird, um das Kühlmodul mit den Speichermodulen zu kontaktieren.Electric traction accumulators (eg high voltage (HV) or low voltage (NV) energy storage) for vehicles typically consist of standardized memory modules with a certain number of memory cells (eg 12 memory cells). These memory modules can be interconnected in a variety of ways (eg, memory cells can be internally connected in parallel in a memory module 1, 2, 3, 4, or 6, and an arbitrary number of memory modules can be connected in parallel). Each module typically includes its own cooling unit, which may be glued to the memory module. Alternatively, for a plurality of memory modules, a common cooling unit may be provided, which is pressed against the memory modules by means of a separate compression spring in order to contact the cooling module with the memory modules.

Die Verwendung von einer Vielzahl von separaten, standardisierten Speichermodulen in einem Fahrzeug führt zu einem relativ hohen Bedarf an Bauraum. Des Weiteren führt die Verwendung von einer Vielzahl von Speichermodulen zu einem relativ hohen Aufwand für die Anbindung an eine Tragstruktur des Fahrzeugs und für die Kühlung.The use of a plurality of separate, standardized memory modules in a vehicle leads to a relatively high demand for installation space. Furthermore, the use of a large number of memory modules leads to a relatively high outlay for the connection to a supporting structure of the vehicle and for the cooling.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, den Aufwand und den Bauraum für den Verbau von elektrischen Energiespeichern in einem Fahrzeug, insbesondere in einem mehrspurigen Straßenfahrzeug, zu reduzieren.The present document deals with the technical task to reduce the effort and space for the installation of electrical energy storage in a vehicle, especially in a multi-lane road vehicle.

Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u. a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The object is solved by the independent claims. Advantageous embodiments are u. a. in the dependent claims.

Gemäß einem Aspekt wird ein Speichermodul für ein Fahrzeug beschrieben. Das Speichermodul ist eingerichtet, elektrische Energie für den Betrieb einer elektrischen Antriebsmaschine des Fahrzeugs zu speichern. Das Speichermodul umfasst eine Vielzahl von plattenförmigen, elektrischen Speicherzellen, die in eine Längsrichtung des Speichermoduls hochkant nebeneinander angeordnet sind. Dabei kann eine Speicherzelle z. B. ein oder mehrere Li-Ionen-Zellen umfassen. Die Speicherzelle kann eine Leerlaufspannung aufweisen, die von der Zellentechnologie abhängt. Typische Leerlaufspannungen liegen im Bereich von 3–4 V. Die Vielzahl von plattenförmigen elektrischen Speicherzellen kann auch als Stapel von Speicherzellen bezeichnet werden. Die Speicherzellen können dabei ähnlich wie Bücher in einem Bücherregal nebeneinander angeordnet sein.In one aspect, a memory module for a vehicle is described. The memory module is configured to store electrical energy for the operation of an electric drive machine of the vehicle. The memory module comprises a multiplicity of plate-shaped, electrical memory cells which are arranged side by side in a longitudinal direction of the memory module. In this case, a memory cell z. B. include one or more Li-ion cells. The memory cell may have an open circuit voltage that depends on the cell technology. Typical open circuit voltages are in the range of 3-4 V. The plurality of plate-shaped electrical memory cells can also be referred to as a stack of memory cells. The memory cells can be arranged side by side similar to books in a bookshelf.

Das Speichermodul umfasst weiter ein Gehäuse, das als einstückiges Bauteil die Vielzahl von plattenförmigen Speicherzellen in Längsrichtung an zumindest drei Seiten umschließt. Das Gehäuse ist dabei derart ausgebildet, dass es Zugkräfte in Längsrichtung aufnehmen kann. So kann mittels Druckplatten ein Druck auf die Vielzahl von Speicherzellen ausgeübt werden, um die Speicherzellen zusammenzupressen, und um so ein kompaktes Speichermodul bereitzustellen. Des Weiteren ist das Gehäuse derart ausgebildet, dass das Gehäuse das Speichermodul gegen Durchbiegen quer zu der Längsrichtung (d. h. in vertikaler Richtung bzw. Z-Richtung in Bezug auf das Fahrzeug, in das das Speichermodul eingebaut werden soll) versteift. Somit kann das Speichermodul auch bei Verwendung einer relativ hohen Anzahl von Speicherzellen selbstragend ausgebildet sein.The memory module further comprises a housing which, as a one-piece component, encloses the multiplicity of plate-shaped memory cells in the longitudinal direction on at least three sides. The housing is designed such that it can absorb tensile forces in the longitudinal direction. Thus, pressure can be applied to the plurality of memory cells by pressure plates to compress the memory cells, thereby providing a compact memory module. Furthermore, the housing is configured such that the housing stiffens the memory module against bending transversely to the longitudinal direction (i.e., in the vertical or Z direction with respect to the vehicle into which the memory module is to be installed). Thus, the memory module can be self-sustaining even when using a relatively large number of memory cells.

Das Speichermodul umfasst weiter zwei Druckplatten, die an, in Längsrichtung entgegengesetzten, Enden bzw. Stirnflächen des Speichermodules angeordnet sind, und die eingerichtet sind, in Zusammenwirken mit dem Gehäuse die Vielzahl von plattenförmigen elektrischen Speicherzellen zusammenzudrücken. Insbesondere kann der Stapel von Speicherzellen mittels der Druckplatten zusammengedrückt werden, um die Speicherzellen zu kompaktieren. Desweiteren kann durch die Druckplatten verhindert werden, dass die Speicherzellen ausbauchen, was sich negativ auf die Lebensdauer der Speicherzellen auswirken könnte. Die Druckplatten können dann (im zusammengedrückten Zustand) an dem Gehäuse befestigt werden (z. B. können die Druckplatten mit dem Gehäuse verschweißt werden), so dass die Speicherzellen in dem kompaktierten Zustand verbleiben.The memory module further comprises two pressure plates disposed on longitudinally opposite ends of the memory module and configured to compress, in cooperation with the housing, the plurality of plate-shaped electrical memory cells. In particular, the stack of memory cells can be compressed by means of the pressure plates in order to compact the memory cells. Furthermore, it can be prevented by the pressure plates that the memory cells bulge, which could have a negative effect on the life of the memory cells. The printing plates may then be secured to the housing (in compressed state) (eg, the printing plates may be welded to the housing) so that the memory cells remain in the compacted state.

Es kann somit ein selbstragendes Speichermodul mit einer relativ hohen Anzahl von Speicherzellen bereitgestellt werden. Insbesondere kann das Speichermodul 40 oder mehr plattenförmige Speicherzellen umfassen, die hochkant nebeneinander angeordnet sind. So können relativ lange Speichermodule bereitgestellt werden (in diesem Dokument auch als Langmodule bezeichnet), die in Bauraum- und Kosten-effizienter Weise in einem Fahrzeug verbaut werden können.Thus, a self-sustaining memory module with a relatively high number of memory cells can be provided. In particular, the memory module 40 or more plate-shaped memory cells, which are arranged side by side upright. Thus, relatively long memory modules can be provided (referred to in this document as long modules), which can be installed in a space and cost-efficient manner in a vehicle.

Das Gehäuse kann ein U-förmiges Gehäuse umfassen, das die Vielzahl von Speicherzellen in Längsrichtung an drei Seiten umschließt. Der Stapel von Speicherzellen kann dann von der offenen Seite des U-förmigen Gehäuses in das Gehäuse eingeführt werden. Das U-förmige Gehäuse kann dann mittels einer Abdeckung abgedeckt und weiter versteift werden. Dabei kann die Abdeckung Öffnung für die elektrischen Kontakte der Speicherzellen umfassen.The housing may include a U-shaped housing that encloses the plurality of memory cells in the longitudinal direction on three sides. The stack of memory cells may then be inserted into the housing from the open side of the U-shaped housing. The U-shaped housing can then be covered by a cover and further stiffened become. In this case, the cover may comprise openings for the electrical contacts of the memory cells.

Alternativ kann das Gehäuse ein Tunnelgehäuse umfassen, das die Vielzahl von Speicherzellen in Längsrichtung an vier Seiten umschließt. Der Stapel von Speicherzellen kann dann von einem Ende bzw. von einer Stirnseite des Tunnelgehäuses eingeführt werden. Durch die Verwendung eines U-förmigen Gehäuses oder eines Tunnelgehäuses kann ein selbsttragendes Speichermodul bereitgestellt werden.Alternatively, the housing may include a tunnel housing that encloses the plurality of memory cells longitudinally on four sides. The stack of memory cells can then be inserted from one end or from an end face of the tunnel housing. By using a U-shaped housing or tunnel housing, a self-supporting memory module can be provided.

Das Fahrzeug, in das das Speichermodul eingebaut werden soll, kann eine maximale verfügbare Einbaulänge zum Einbau von Speichermodulen aufweisen. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, über die gesamte Breite des Fahrzeugs (quer zu einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs) Speichermodule einzubauen, so dass die maximal verfügbare Einbaulänge der gesamten Breite des Fahrzeugs entspricht. Alternativ oder ergänzend kann es vorgesehen sein, über eine bestimmte Länge des Fahrzeugs (in Fahrtrichtung) Speichermodule einzubauen, so dass diese Länge der maximal verfügbaren Einbaulänge entspricht. Aufgrund der selbsttragenden Eigenschaft des Speichermoduls wird es ermöglicht, dass die Länge des Speichermoduls in Längsrichtung der maximal verfügbaren Einbaulänge im Fahrzeug entspricht.The vehicle into which the memory module is to be installed may have a maximum available installation length for the installation of memory modules. For example, it may be provided to install memory modules over the entire width of the vehicle (transversely to a direction of travel of the vehicle) so that the maximum available installation length corresponds to the entire width of the vehicle. Alternatively or additionally, it can be provided to install memory modules over a certain length of the vehicle (in the direction of travel), so that this length corresponds to the maximum available installation length. Due to the self-supporting property of the memory module, it is made possible that the length of the memory module in the longitudinal direction corresponds to the maximum available installation length in the vehicle.

Insbesondere kann sich das Speichermodul über die gesamte verfügbare Breite bzw. Länge eines Fahrzeugs erstrecken. Es wird somit ermöglicht, das Speichermodul in Bauraum- und Kosten-effizienter Weise am Fahrzeug zu befestigen (z. B. direkt an den Längs- und/oder Querträgern des Fahrzeugs).In particular, the memory module can extend over the entire available width or length of a vehicle. It is thus possible to fasten the memory module to the vehicle in a space-efficient and cost-efficient manner (eg directly on the longitudinal and / or transverse beams of the vehicle).

Das Speichermodul kann eine Zwischendruckplatte zwischen zwei (oder mehr) Teilgruppen von Speicherzellen der Vielzahl von Speicherzellen umfassen. Insbesondere kann das Speichermodul eine Vielzahl von Teilgruppen von Speicherzellen umfassen, wobei zwischen jeder der Vielzahl von Teilgruppen jeweils mindestens eine Zwischendruckplatte angeordnet ist. Die Zwischendruckplatte ist dabei (im kompaktierten Zustand) an dem Gehäuse fixiert (z. B. verschweißt). Die Zwischendruckplatte kann ein T-Profil aufweisen, um zumindest eine Speicherzelle an einer Seite zu stützen. Durch eine Zwischendruckplatte können die Speicherzellen innerhalb des Speichermoduls besser fixiert werden, gegen Aufwölbung geschützt werden und/oder in vertikaler Richtung gestützt werden. So können die selbsttragenden Eigenschaften des Speichermoduls weiter verbessert werden.The memory module may comprise an intermediate printing plate between two (or more) subgroups of memory cells of the plurality of memory cells. In particular, the memory module may comprise a plurality of subgroups of memory cells, wherein between each of the plurality of subgroups in each case at least one intermediate pressure plate is arranged. The intermediate pressure plate is fixed (in the compacted state) to the housing (eg, welded). The intermediate pressure plate may have a T-profile to support at least one memory cell on one side. By an intermediate pressure plate, the memory cells can be better fixed within the memory module, protected against buckling and / or be supported in the vertical direction. Thus, the self-supporting properties of the memory module can be further improved.

Die Vielzahl von Speicherzellen kann in mindestens zwei Teilgruppen aufgeteilt sein. Dabei können die Speicherzellen der Teilgruppen jeweils elektrisch in Reihe geschaltet sein, wobei eine (verschaltete) Teilgruppe von Speicherzellen eine elektrische Spannung aufweist, die kleiner als oder gleich wie 60 V ist. Die mindestens zwei Teilgruppen können derart ausgebildet sein, dass die mindestens zwei Teilgruppen über eine trennbare Steckverbindung, insbesondere über einen Jumper, elektrisch in Reihe geschaltet werden können. Es wird somit ermöglicht, das Speichermodul (bei getrennter Steckverbindung) in sicherer Weise zu verbauen. Erst bei Inbetriebnahme innerhalb des Fahrzeugs können dann über die Steckverbindung Spannungen im HV-Bereich aktiviert werden.The plurality of memory cells may be divided into at least two subgroups. In this case, the memory cells of the subgroups can each be electrically connected in series, with a (interconnected) subgroup of memory cells having an electrical voltage which is less than or equal to 60 V. The at least two sub-groups can be designed such that the at least two sub-groups can be electrically connected in series via a separable plug connection, in particular via a jumper. It is thus possible to obstruct the memory module (with separate plug connection) in a secure manner. Only when commissioning within the vehicle can then be activated via the connector voltages in the HV range.

Das Speichermodul umfasst typischerweise eine Kühleinheit, die eingerichtet ist, die Vielzahl von Speicherzellen zu kühlen (mittels eines Kühlmediums). Dabei kann die Kühleinheit bereits vor Einbau des Speichermoduls in ein Fahrzeug in das Speichermodul verbaut werden. Insbesondere kann die Kühleinheit fest mit dem Speichermodul verbunden (z. B. verklebt) werden. Die Kühleinheit umfasst eine Kühlplatte, die sich in Längsrichtung entlang einer (als gekühlte Seite bezeichneten) Seite der Vielzahl von Speicherzellen erstreckt. Desweiteren umfasst die Kühleinheit zumindest einen Zulauf- und/oder Ablaufflansch, über den ein Kühlmedium zu der Kühlplatte hin und/oder von der Kühlplatte weg befördert werden kann. Der Zulauf- und/oder Ablaufflansch kann dabei platzsparend entlang einer Kante des Gehäuses parallel zu einer der Druckplatten verlaufen.The memory module typically includes a cooling unit configured to cool the plurality of memory cells (by means of a cooling medium). In this case, the cooling unit can be installed in the storage module before the memory module is installed in a vehicle. In particular, the cooling unit can be firmly connected to the memory module (eg adhesively bonded). The cooling unit includes a cooling plate that extends longitudinally along a side of the plurality of memory cells (referred to as the cooled side). Furthermore, the cooling unit comprises at least one inlet and / or outlet flange, via which a cooling medium can be conveyed to the cooling plate and / or away from the cooling plate. The inlet and / or outlet flange can thereby save space along an edge of the housing parallel to one of the printing plates.

Die Kühlplatte kann eine Vielzahl von Kanälen umfassen, durch die das Kühlmedium von dem Zulauf- und/oder Ablaufflansch weg entlang der gekühlten Seite der Vielzahl von Speicherzellen oder entlang der gekühlten Seite der Vielzahl von Speicherzellen zu dem Zulauf- und/oder Ablaufflansch hin befördert werden kann.The cooling plate may include a plurality of channels through which the cooling medium is conveyed from the inlet and / or drain flange along the cooled side of the plurality of memory cells or along the cooled side of the plurality of memory cells to the inlet and / or drain flange can.

Das Speichermodul kann ein erstes Gehäuse mit einer ersten Vielzahl von plattenförmigen elektrischen Speicherzellen und ein zweites Gehäuse mit einer zweiten Vielzahl von plattenförmigen elektrischen Speicherzellen umfassen. Das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse können in Längsrichtung nebeneinander angeordnet sein. Das erste Gehäuse weist eine erste gekühlte Gehäusewand und das zweite Gehäuse eine zweite gekühlte Gehäusewand auf (in Längsrichtung entlang des jeweiligen Stapels von Speicherzellen). Dabei berührt die erste gekühlte Gehäusewand die Kühlplatte auf einer ersten Seite und die zweite gekühlte Gehäusewand berührt die Kühlplatte auf einer, der ersten Seite gegenüberliegenden, zweiten Seite, so dass die erste Vielzahl von plattenförmigen elektrischen Speicherzellen und die zweite Vielzahl von plattenförmigen elektrischen Speicherzellen durch die (gemeinsame) Kühlplatte gekühlt werden. Durch die Verwendung einer einzigen Kühleinheit für zwei Stapel von Speicherzellen können der Bauraum und die Kosten für die Bereitstellung eines elektrischen Energiespeichers in einem Fahrzeug weiter reduziert werden.The memory module may comprise a first housing having a first plurality of plate-shaped electrical memory cells and a second housing having a second plurality of plate-shaped electrical memory cells. The first housing and the second housing may be arranged side by side in the longitudinal direction. The first housing has a first cooled housing wall and the second housing has a second cooled housing wall (longitudinally along the respective stack of memory cells). The first cooled housing wall contacts the cooling plate on a first side, and the second cooled housing wall contacts the cooling plate on a second side opposite the first side, so that the first plurality of plate-shaped electric storage cells and the second plurality of plate-shaped electric storage cells (common) cooling plate to be cooled. By using a Single cooling unit for two stacks of memory cells, the space and the cost of providing an electrical energy storage in a vehicle can be further reduced.

Das Speichermodul kann zumindest einen Zellstempel umfassen, der eingerichtet ist, ein oder mehrere der Speicherzellen an ein Gehäusewand des Gehäuses zu drücken. Insbesondere kann der zumindest eine Zellstempel eingerichtet sein, ein oder mehrere der Speicherzellen von einer bestimmten Gehäusewand des Gehäuses weg zu drücken und an die, der bestimmten Gehäusewand gegenüberliegenden, Gehäusewand zu drücken. Zu diesem Zweck kann der Zellstempel eine Druckfeder umfassen. Der Zellstempel kann insbesondere eingerichtet sein, ein oder mehrere der Speicherzellen an eine gekühlte Gehäusewand des Gehäuses zu drücken. So kann die Fixierung und die Kühlung der Speicherzellen weiter verbessert werden.The memory module may include at least one cell stamp configured to press one or more of the memory cells to a housing wall of the housing. In particular, the at least one cell stamp can be set up to push one or more of the memory cells away from a specific housing wall of the housing and press against the housing wall opposite the particular housing wall. For this purpose, the cell stamp may comprise a compression spring. The cell stamp may in particular be designed to press one or more of the memory cells to a cooled housing wall of the housing. Thus, the fixation and the cooling of the memory cells can be further improved.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein mehrspuriges (insbesondere zweispuriges) Straßenkraftfahrzeug (z. B. ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen) beschrieben, das eine elektrische Maschine zum Antrieb des Straßenkraftfahrzeugs umfasst. Des Weiteren umfasst das Straßenkraftfahrzeug ein in diesem Dokument beschriebenes Speichermodul, das eingerichtet ist, elektrische Energie für den Betrieb der elektrischen Maschine bereitzustellen.In another aspect, a multi-lane (especially two-lane) road vehicle (e.g., a passenger car or a lorry) is described that includes an electric machine for driving the road vehicle. Further, the road vehicle includes a memory module described in this document and configured to provide electrical power for operation of the electric machine.

Das Straßenfahrzeug kann einen Längsträger und/oder einen Querträger umfassen. Das Speichermodul (insbesondere das Gehäuse des Speichermoduls) kann dabei direkt an dem Längsträger und/oder dem Querträger befestigt sein.The road vehicle may comprise a longitudinal member and / or a cross member. The memory module (in particular the housing of the memory module) can be fastened directly to the side member and / or the cross member.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.It should be understood that the devices and systems described herein may be used alone as well as in combination with other devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the apparatus and systems described in this document may be combined in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined in a variety of ways.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.Furthermore, the invention will be described in more detail with reference to exemplary embodiments.

Dabei zeigenShow

1a eine beispielhafte Anordnung von Speichermodulen in einem Fahrzeug; 1a an exemplary arrangement of memory modules in a vehicle;

1b ein beispielhaftes Langmodul für ein Fahrzeug; 1b an exemplary long module for a vehicle;

1c beispielhafte Gehäuse für ein Speichermodul; 1c exemplary housing for a memory module;

1d eine beispielhafte Kühleinheit für ein Speichermodul; 1d an exemplary cooling unit for a memory module;

1e eine beispielhafte Anbindung eines Langmoduls an einen Träger eines Fahrzeugs; 1e an exemplary connection of a long module to a carrier of a vehicle;

2a bis 2e zeigen Ansichten von beispielhaften Langmodulen mit unterschiedlichen Gehäusen; und 2a to 2e show views of exemplary long modules with different housings; and

3a und 3b zeigen einen beispielhaften Zellstempel zur Fixierung der Speicherzellen in einem Speichermodul. 3a and 3b show an exemplary cell stamp for fixing the memory cells in a memory module.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Bauraum- und Kosten-effizienten Anordnung von elektrischen Energiespeichern in einem Fahrzeug. Die elektrischen Energiespeicher werden dabei zur Speicherung von elektrischer Energie für den Betrieb eines Antriebsmotors des Fahrzeugs verwendet.As stated above, the present document deals with the installation space and cost-efficient arrangement of electrical energy storage devices in a vehicle. The electrical energy storage are used to store electrical energy for the operation of a drive motor of the vehicle.

Typischerweise werden in einem Fahrzeug mehrere, gleich aufgebaute, Speichermodule 100 verbaut (wie in 1a dargestellt). Die Speichermodule 100 weisen dabei typischerweise Außenabmessungen von weniger als 50 cm bzw. 70 cm in allen Richtungen auf. Die Speichermodule 100 umfassen eine Vielzahl von Speicherzellen (z. B. 12 Speicherzellen), Die Speicherzellen werden durch Zuganker 102 und Druckplatten 101 zusammengepresst, um ein kompaktiertes Speichermodul 100 zu bilden. Die einzelnen Speicherzellen können über elektrische Kontakte 103 an eine elektrische Antriebsmaschine bzw. an Leistungselektronik des Fahrzeugs angeschlossen werden.Typically, in a vehicle several, identically constructed, memory modules 100 installed (as in 1a shown). The memory modules 100 typically have outside dimensions of less than 50 cm or 70 cm in all directions. The memory modules 100 comprise a plurality of memory cells (e.g., 12 memory cells). The memory cells are formed by tie rods 102 and printing plates 101 squeezed to a compacted memory module 100 to build. The individual memory cells can be connected via electrical contacts 103 be connected to an electric drive machine or power electronics of the vehicle.

Die Verwendung von einer Vielzahl von Speichermodulen 100 erfordert einen relativ hohen Bedarf an Bauraum. Insbesondere werden für jedes Speichermodul 100 jeweils 2 Druckplatten 101 benötigt. Des Weiteren werden für die einzelnen Speichermodule 100 separate Kühleinheiten benötigt. Alternativ kann anhand von Federn eine gemeinsame Kühlschiene an die separaten Speichermodule 100 angepresst werden, was jedoch zusätzlichen Bauraum und zusätzliche Komponenten erfordert. Es ergibt sich somit ein relativ hoher Aufwand für die Kühlung der Speichermodule 100. Des Weiteren erfordert die Anbindung der Speichermodule 100 an das Fahrzeug typischerweise eine dedizierte Tragstruktur, was ebenfalls mit einem relativ hohen Aufwand verbunden ist.The use of a variety of memory modules 100 requires a relatively high amount of space. In particular, for each memory module 100 2 printing plates each 101 needed. Furthermore, for the individual memory modules 100 separate cooling units needed. Alternatively, using springs, a common cooling rail to the separate memory modules 100 be pressed on, but this requires additional space and additional components. This results in a relatively high cost for the cooling of the memory modules 100 , Furthermore requires the connection of the memory modules 100 to the vehicle typically a dedicated support structure, which is also associated with a relatively high cost.

1b zeigt ein modifiziertes Speichermodul 110 (in diesem Dokument als Langmodul bezeichnet), das eine erhöhte Anzahl von Speicherzellen umfasst, und das speziell an die Dimensionen eines bestimmten Fahrzeugs angepasst werden kann. Das Langmodul 110 kann z. B. eine Länge (senkrecht zu den gestapelten Speicherzellen) von 1 m bis 1,2 m bzw. 1,5 m aufweisen. Das Langmodul 110 umfasst z. B. 48 Speicherzellen oder mehr. Dabei kann das Langmodul 110 derart ausgebildet sein, dass es bei einer Queranordnung (d. h. quer zu einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs) substantiell die gesamte Fahrzeugbreite einnimmt. Alternativ kann das Langmodul 110 bei einer Längsanordnung (in Fahrtrichtung) den maximal möglichen Bauraum in Längsrichtung einnehmen. 1b shows a modified memory module 110 (referred to in this document as a long module), which has an increased number of memory cells and that can be tailored to the dimensions of a particular vehicle. The long module 110 can z. B. have a length (perpendicular to the stacked memory cells) of 1 m to 1.2 m or 1.5 m. The long module 110 includes z. B. 48 memory cells or more. In this case, the long module 110 be designed such that it occupies substantially the entire vehicle width in a transverse arrangement (ie transverse to a direction of travel of the vehicle). Alternatively, the long module 110 in a longitudinal arrangement (in the direction of travel) occupy the maximum possible space in the longitudinal direction.

Die Speicherzellen des Langmoduls 110 können in einem Gehäuse 112 angeordnet sein, wobei das Gehäuse Zuganker umfasst. Die Speicherzellen können durch Druckplatten 111 innerhalb des Gehäuses 112 zusammengepresst werden, um eine Einheit zu bilden. Ggf. kann das Langmodul 110 zwischen Teilgruppen von Speicherzellen Zwischendruckplatten 114 umfassen, um eine möglichst gleichmäßige Druckverteilung innerhalb des Langmoduls 110 zu erreichen und um das Langmodul 110 zu stabilisieren. Durch Zwischendruckplatten 114 können Vertikalkräfte eines Zellstapels (d. h. einer Gruppe von Speicherzellen) an tragenden Zugankern des Gehäuses 112 abgestützt werden.The memory cells of the long module 110 can in a housing 112 be arranged, wherein the housing comprises tie rods. The memory cells can be made by printing plates 111 inside the case 112 be squeezed together to form a unit. Possibly. can the long module 110 between subgroups of memory cells intermediate printing plates 114 include as uniform as possible pressure distribution within the long module 110 to reach and to the long module 110 to stabilize. By intermediate printing plates 114 For example, vertical forces of a cell stack (ie, a group of memory cells) on supporting tie rods of the housing 112 be supported.

Das Langmodul 110 kann selbsttragend ausgeführt werden. Es wird so ermöglicht, dass das Langmodul 110 z. B. ausschließlich über die Druckplatten 111 am Fahrzeug (z. B. an einem Längsträger) des Fahrzeugs befestigt wird. So kann der Aufwand für den Einbau eines elektrischen Energiespeichers im Fahrzeug reduziert werden.The long module 110 can be self-supporting. It is thus made possible that the long module 110 z. B. exclusively on the printing plates 111 is fastened to the vehicle (eg on a side member) of the vehicle. Thus, the cost of installing an electrical energy storage in the vehicle can be reduced.

Ein Langmodul 110 kann zusammen mit einer einzigen Kühleinheit in einem Stück vormontiert werden. Insbesondere kann dabei die Kühleinheit mit dem Langmodul verklebt werden, wodurch eine Bauraum-effiziente Anordnung im Fahrzeug ermöglicht wird.A long module 110 can be pre-assembled in one piece with a single cooling unit. In particular, the cooling unit can be glued to the long module, whereby a space-efficient arrangement in the vehicle is made possible.

Die einzelnen Speicherzellen des Langmoduls 110 können über Kontakte 113 mit einer elektrischen Maschine bzw. Leistungselektronik des Fahrzeugs verbunden werden. Die Kontakte 113 eines Langmoduls 110 können ggf. für den Einbau in das Fahrzeug nur teilweise miteinander verbunden sein. Insbesondere können nur Teilgruppen der Speicherzellen eines Langmoduls 110 miteinander in Reihe geschaltet sein, so dass die Spannung an einer Teilgruppe von Speicherzellen im NV-Bereich (z. B. bei 60 V oder weniger) liegt (ggf. können darüber hinaus zumindest einige Speicherzellen innerhalb eines Langmoduls 110 parallel geschaltet sein). Des Weiteren können Jumper vorgesehen werden, durch die zwei Teilgruppen von Speicherzellen miteinander in Reihe geschaltet werden können. So kann das Handling eines Langmoduls 110 bei Montage, Lagerhaltung und Service vereinfacht werden, da erst durch das Stecken der Jumper ein HV-Energiespeicher entsteht.The individual memory cells of the long module 110 can via contacts 113 be connected to an electrical machine or power electronics of the vehicle. The contacts 113 a long module 110 may be only partially interconnected for installation in the vehicle. In particular, only subgroups of the memory cells of a long module can be used 110 be connected in series with each other, so that the voltage at a subset of memory cells in the NV range (eg at 60 V or less) is located (possibly also at least some memory cells within a long module 110 be connected in parallel). Furthermore, jumpers can be provided by which two subgroups of memory cells can be connected in series with each other. This is how the handling of a long module can be 110 be simplified in assembly, warehousing and service, since only by the jumper plugging a HV energy storage is created.

Das Gehäuse 112 des Langmoduls 110 kann zumindest teilweise geschlossen sein. Insbesondere kann das Gehäuse 112 des Langmoduls 110 die Speicherzellen eines Langmoduls 110 an mindestens drei Seiten umschließen. 1c zeigt ein beispielhaftes Tunnelgehäuse 120 in einer Seitenansicht (senkrecht zu den Druckplatten 111). Das Tunnelgehäuse 120 weist vier Wände 121 auf, die den Stapel von Speicherzellen in einer Längsrichtung entlang der Seiten des Stapels von Speicherzellen umschließen (und die zumindest teilweise als Zuganker verwendet werden können). An zumindest einer der Wände 121 befindet sich eine Kühleinheit 122 zur Kühlung der Speicherzellen. An einer weiteren Wand 121 (die typischerweise der Wand 121 der Kühleinheit 122 entgegengesetzt ist) befinden sich Öffnungen für die Kontakte 113 der Speicherzellen. Die weitere Wand 121 mit den Öffnungen für die Kontakte 113 kann dabei derart angeordnet sein, dass sich die Kontakte 113 der Speicherzellen im eingebauten Zustand des Speichermoduls 110 an einer senkrecht zur Fahrbahn verlaufenden Seite des Speichermoduls 110 befinden.The housing 112 of the long module 110 may be at least partially closed. In particular, the housing 112 of the long module 110 the memory cells of a long module 110 enclose on at least three sides. 1c shows an exemplary tunnel housing 120 in a side view (perpendicular to the printing plates 111 ). The tunnel housing 120 has four walls 121 which enclose the stack of memory cells in a longitudinal direction along the sides of the stack of memory cells (and which may be used at least partially as tie rods). On at least one of the walls 121 there is a cooling unit 122 for cooling the memory cells. On another wall 121 (which is typically the wall 121 the cooling unit 122 opposite) there are openings for the contacts 113 the memory cells. The further wall 121 with the openings for the contacts 113 can be arranged such that the contacts 113 the memory cells in the installed state of the memory module 110 on a side of the storage module running perpendicular to the roadway 110 are located.

Bei der Montage eines Langmoduls 110 (z. B. in einem Tunnelgehäuse 120) kann zunächst ein Stapel von Speicherzellen vorbereitet werden. Dabei können die Speicherzellen durch Isolierfolien voneinander isoliert sein. Des Weiteren kann der Stapel von Speicherzellen an den jeweiligen Enden bzw. Stirnflächen jeweils eine Druckplatte 111 aufweisen. Des Weiteren kann eine gekühlte Seiten des Stapels von Speicherzellen (die der Kühleinheit 122 zugewandt ist) mit einer thermischen Kontaktmasse bestrichen werden, durch die ein thermisch leitender Kontakt zwischen den Speicherzellen und einer gekühlten Wand 121 des Gehäuses 112, 120 hergestellt werden kann. Der Stapel von Speicherzellen kann dann über die Stirnfläche in ein Tunnelgehäuse 120 eingefügt werden. Des Weiteren kann der Stapel an die gekühlte Wand 121 gepresst werden, an der sich die Kühleinheit 122 befindet. Zu diesem Zweck kann das Tunnelgehäuse 120 eine größere Breite aufweisen als die plattenförmigen Speicherzellen 155, um ein Anpressen an die gekühlte Wand 121 zu ermöglichen. Der Stapel von Speicherzellen kann weiter über die Druckplatten 111 zusammengepresst werden, um ein kompaktes Langmodul 110 bereitzustellen. Die Druckplatten 111 können nach der Kompaktierung fest mit dem Gehäuse 112, 120 verbunden (z. B. verschweißt) werden. Ggf. können die Druckplatten 111 lösbar mit dem Gehäuse 112 verbunden werden (z. B. durch Schraubkeile, Spannzangen, Spreizelemente, etc.), um bei Bedarf eine Demontage des Speichermoduls 110 zu ermöglichen.When mounting a long module 110 (eg in a tunnel housing 120 ), a stack of memory cells can be prepared first. The memory cells can be insulated from each other by insulating films. Furthermore, the stack of memory cells at the respective ends or end faces in each case a pressure plate 111 exhibit. Furthermore, a cooled side of the stack of memory cells (that of the cooling unit 122 facing) are coated with a thermal contact mass through which a thermally conductive contact between the memory cells and a cooled wall 121 of the housing 112 . 120 can be produced. The stack of memory cells can then pass over the face into a tunnel housing 120 be inserted. Furthermore, the stack can be against the cooled wall 121 pressed, at which the cooling unit 122 located. For this purpose, the tunnel housing 120 have a greater width than the plate-shaped memory cells 155 to press against the cooled wall 121 to enable. The stack of memory cells can continue over the printing plates 111 be compressed to a compact long module 110 provide. The printing plates 111 can after the compacting firm with the housing 112 . 120 connected (eg welded). Possibly. can the printing plates 111 detachable with the housing 112 be connected (eg by screw wedges, collets, expansion elements, etc.) to disassemble the memory module if necessary 110 to enable.

Alternativ kann ein U-förmiges Gehäuse 130 mit einer Abdeckplatte 131 verwendet werden. Dabei kann die Abdeckplatte 131 Öffnungen für die elektrischen Kontakte 113 aufweisen. Es kann dann, wie oben beschrieben, ein Stapel von Speicherzellen erstellt werden, der über die offene Längsseite des U-förmigen Gehäuses 130 in das Gehäuse 130 eingefügt und an die Wand 132 mit der Kühleinheit 122 gepresst werden kann. Über die Druckplatten 111 kann der Stapel zusammengepresst werden, und die Druckplatten 111 können dann im kompaktierten Zustand an dem Gehäuse 130 fixiert (z. B. verschweißt) werden. Des Weiteren kann die Abdeckplatte 131 an dem Gehäuse 130 fixiert (z. B. verschleißt) werden. So entsteht ein selbstragendes Gehäuse 112. Die Abdeckplatte 131 kann Öffnungen für die Kontakte 113 der Speichermodule aufweisen. Die Abdeckplatte 131 kann dabei derart angeordnet sein, dass sich die Kontakte 113 der Speicherzellen im eingebauten Zustand des Speichermoduls 110 an einer senkrecht zur Fahrbahn verlaufenden Seite des Speichermoduls 110 befinden. Des Weiteren kann die Abdeckplatte 131 zur Versteifung des Speichermoduls 110 nach Einführen der Speicherzellen an dem U-förmigen Gehäuse 130 fixiert (z. B. verschweißt) werden, um eine selbstragende Struktur für das Speichermodul 110 bereitzustellen. Alternatively, a U-shaped housing 130 with a cover plate 131 be used. In this case, the cover plate 131 Openings for the electrical contacts 113 exhibit. It can then, as described above, a stack of memory cells are created, over the open longitudinal side of the U-shaped housing 130 in the case 130 inserted and to the wall 132 with the cooling unit 122 can be pressed. About the printing plates 111 The stack can be compressed, and the printing plates 111 can then be in the compacted state on the housing 130 fixed (eg welded). Furthermore, the cover plate 131 on the housing 130 fixed (eg wears out). This creates a self-supporting housing 112 , The cover plate 131 can make openings for the contacts 113 have the memory modules. The cover plate 131 can be arranged such that the contacts 113 the memory cells in the installed state of the memory module 110 on a side of the storage module running perpendicular to the roadway 110 are located. Furthermore, the cover plate 131 for stiffening the memory module 110 after insertion of the memory cells on the U-shaped housing 130 fixed (eg, welded) to a self-supporting structure for the memory module 110 provide.

Um den Stapel von Speicherzellen an die Wand 132 mit der Kühleinheit 122 zu drücken, kann eine Vielzahl von Stempeln (z. B. ein Stempel pro Speicherzelle) verwendet werden, so dass die Speicherzellen gleichmäßig an die Wand 132 mit der Kühleinheit 122 gedrückt werden. Des Weiteren können mittels der Stempel Spannelemente (bzw. sogenannte Zellstempel) dauerhaft eingesetzt werden, um einen Anpressdruck an die Kühlfläche, d. h. an die Wand 132 mit der Kühleinheit 122, sicherzustellen. Ein derartiger Zellstempel ist beispielhaft in den 3a und 3b dargestellt.To the stack of storage cells to the wall 132 with the cooling unit 122 To press, a variety of punches (for example, one punch per memory cell) can be used, so that the memory cells evenly against the wall 132 with the cooling unit 122 be pressed. Furthermore, by means of the stamp clamping elements (or so-called cell stamp) can be permanently used to a contact pressure to the cooling surface, ie to the wall 132 with the cooling unit 122 to ensure. Such a cell stamp is exemplary in the 3a and 3b shown.

Ein Tunnelgehäuse 120 und/oder ein U-förmiges Gehäuse 130 können Rücken an Rücken angeordnet werden, so dass eine gemeinsame Kühleinheit 122 (insbesondere eine gemeinsame Kühlplatte) für zwei Gehäuse 120, 130 verwendet werden kann.A tunnel housing 120 and / or a U-shaped housing 130 can be arranged back to back, giving a common cooling unit 122 (In particular, a common cooling plate) for two housings 120 . 130 can be used.

Diese Anordnung kann als symmetrische Schmetterlingsanordnung 140 bezeichnet werden. Durch die mehrfache Verwendung einer Kühleinheit 122 kann der Bauraum für ein Speichermodul weiter reduziert werden.This arrangement can be used as a symmetrical butterfly arrangement 140 be designated. By the multiple use of a cooling unit 122 the space for a memory module can be further reduced.

1d zeigt eine beispielhafte Kühlung eines Langmoduls 110. Die Zufluss-/Abflussrohrleitungen bzw. Flansche 151 für das Kühlmedium (z. B. Wasser-Glykol bzw. Kohlendioxid) können an ein oder mehreren Kanten des Gehäuses 112 des Langmoduls 110 angeordnet sein. Beispielsweise können die ein oder mehreren Flansche 151 durch Hohlräume in den Gehäusewänden und/oder in den Druckplatten 111 gebildet werden. Dabei kann bei einem gasförmigen Kühlmedium wie Kohlendioxid an einer Kante ein integrierter bzw. kombinierter Ein-/Ausströmer für das Kühlmedium verwendet werden. Bei einem flüssigen Kühlmedium wie Wasser-Glykol können separate Einströmen und Ausströmer an zwei Kanten des Gehäuses angeordnet sein. Die ein oder mehreren Flansche 151 können zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses 112 angeordnet sein, um den erforderlichen Bauraum für das Langmodul 110 zu reduzieren. 1d shows an exemplary cooling of a long module 110 , The inflow / outflow pipes or flanges 151 for the cooling medium (eg, water-glycol or carbon dioxide) may be attached to one or more edges of the housing 112 of the long module 110 be arranged. For example, the one or more flanges 151 through cavities in the housing walls and / or in the printing plates 111 be formed. In this case, in the case of a gaseous cooling medium such as carbon dioxide, an integrated or combined inlet / outlet for the cooling medium can be used at one edge. In a liquid cooling medium such as water-glycol, separate inflows and outlets may be disposed on two edges of the housing. The one or more flanges 151 can at least partially within the housing 112 be arranged to the required space for the long module 110 to reduce.

Des Weiteren umfasst die Kühleinheit 122 eine Kühlplatte 156, die mit einer Wand des Gehäuses 112 in Kontakt steht. Die Kühlplatte 156 kann mit der gekühlten Wand des Gehäuses 112 verklebt sein. 1d zeigt weiter eine Schicht von thermischer Kontaktmasse 152 auf einer gekühlten Seitenfläche der Speicherzellen 155, die der Kühlplatte 156 zugewandt ist. Diese Schicht von thermischer Kontaktmasse 152 kann vor Einführung des Stapels von Speicherzellen 155 auf die gekühlte Seitenfläche des Stapels von Speicherzellen 155 aufgetragen werden.Furthermore, the cooling unit comprises 122 a cooling plate 156 that with a wall of the housing 112 in contact. The cooling plate 156 Can with the cooled wall of the housing 112 be glued. 1d further shows a layer of thermal contact material 152 on a cooled side surface of the memory cells 155 that the cold plate 156 is facing. This layer of thermal contact material 152 can before the introduction of the stack of memory cells 155 on the cooled side surface of the stack of memory cells 155 be applied.

Zur Stabilisierung der Speicherzellen 155 innerhalb eines Gehäuses 112 eines Langmoduls 110 kann über Injektionsöffnungen 153 in den Gehäusewänden Fixierkleber 157 in den Innenraum des Gehäuses 112 injiziert werden. Die Injektionsöffnungen 153 sind in 1d als Pfeile dargestellt.To stabilize the memory cells 155 within a housing 112 a long module 110 can via injection ports 153 Fixing adhesive in the housing walls 157 in the interior of the case 112 be injected. The injection openings 153 are in 1d shown as arrows.

Ein Langmodul 110 kann derart ausgebildet sein, dass das Langmodul 110 direkt an einen Träger 160 (insbesondere an Längsträger und/oder Querträger) des Fahrzeugs befestigt werden kann (siehe 1e). Durch die Verwendung eines Tunnelgehäuses 120 oder eines U-förmigen Gehäuses 130 kann das Langmodul 110 selbsttragend sein, so dass neben einer Anbindung (z. B. Verschraubung) an einen Träger 160 des Fahrzeugs keine weiteren tragenden Elemente erforderlich sind.A long module 110 can be designed such that the long module 110 directly to a carrier 160 (In particular on side members and / or cross member) of the vehicle can be attached (see 1e ). By using a tunnel housing 120 or a U-shaped housing 130 can the long module 110 be self-supporting, so in addition to a connection (eg screwing) to a carrier 160 the vehicle no further load-bearing elements are required.

2a und 2b zeigen Ansichten eines beispielhaften Langmoduls 110 mit einem U-förmigen Gehäuse. Insbesondere zeigen 2a und 2b die Bereitstellung der Kontakte 103 für die Speichermodule 155 auf der Seite des Langmoduls 110. Des Weiteren zeigen 2a und 2b beispielhafte Injektionsöffnungen 153 zur Injektion von Fixiermasse 157 zur Fixierung der Speicherzellen 155 in einem U-förmigen Gehäuse. 2c und 2d zeigen in analoger Weise ein beispielhaftes Langmodul 110 mit einem Tunnelgehäuse 120. Des Weiteren zeigen die 2c und 2d seitliche Öffnungen 201 für die Kontaktierung der Speicherzellen 155. Die Öffnungen 201 können darüber hinaus dazu verwendet werden, anhand von Stempeln 202 die Speicherzellen 155 während des Herstellungsverfahrens in dem Langmodul 110 an eine Gehäusewand, insbesondere an die Gehäusewand mit der Kühlplatte 156, zu drücken. So kann eine zuverlässige Kühlung der Speicherzellen 155 im Betrieb des Langmoduls 110 gewährleistet werden. 2e zeigt ein beispielhaftes Langmodul 110 in einer Schmetterlingsanordnung 140. 2a and 2 B show views of an exemplary long module 110 with a U-shaped housing. In particular, show 2a and 2 B the provision of contacts 103 for the memory modules 155 on the side of the long module 110 , Further show 2a and 2 B exemplary injection openings 153 for injection of fixative 157 for fixing the memory cells 155 in a U-shaped housing. 2c and 2d show in an analogous manner an exemplary long module 110 with a tunnel housing 120 , Furthermore, the show 2c and 2d lateral openings 201 for contacting the memory cells 155 , The openings 201 In addition, they can be used with stamps 202 the memory cells 155 during the manufacturing process in the long module 110 to a housing wall, in particular to the housing wall with the cooling plate 156 to press. So can a reliable cooling of the memory cells 155 during operation of the long module 110 be guaranteed. 2e shows an exemplary long module 110 in a butterfly arrangement 140 ,

3a und 3b zeigen einen beispielhaften Zellstempel 300, der dazu verwendet werden kann, die Speicherzellen 155 in einem Gehäuse 120, 130 zu fixieren. Der Zellstempel 300 kann z. B. durch die Öffnungen 201 in das Gehäuse 120, 130 des Speichermoduls 110 eingeführt werden, und verbleibt daraufhin dauerhaft in dem Speichermodul 110. Der Zellstempel 300 kann einen Innenzylinder 301 und einen Außenzylinder 302 umfassen, wobei der Innenzylinder 301 durch Federn 303 aus dem Außenzylinder 302 heraus gedrückt wird, und damit eine Kraft bewirkt, die eine Speicherzelle 155 an eine Gehäusewand, insbesondere an die Gehäusewand mit der Kühlplatte 156, drückt. Die Verwendung von Zellstempeln 300 in einem Speichermodul 110 ermöglicht ein verbesserte Fixierung und Kühlung der Speicherzellen 155. 3a and 3b show an exemplary cell stamp 300 that can be used to the memory cells 155 in a housing 120 . 130 to fix. The cell stamp 300 can z. B. through the openings 201 in the case 120 . 130 of the memory module 110 are introduced, and then remain permanently in the memory module 110 , The cell stamp 300 can be an inner cylinder 301 and an outer cylinder 302 include, wherein the inner cylinder 301 by springs 303 from the outer cylinder 302 is pressed out, and thus causes a force, which is a memory cell 155 to a housing wall, in particular to the housing wall with the cooling plate 156 , presses. The use of cell stamping 300 in a memory module 110 allows improved fixation and cooling of the memory cells 155 ,

Die Bereitstellung eines, an die Struktur eines Fahrzeugs angepassten, Langmoduls 110 ermöglicht eine erhöhte Energiedichte, da die Anzahl von Druckplatten 111 der Speichermodule 110 in einem Fahrzeug reduziert werden kann. Desweitern können weitere Passivteile für die Anbindung der Speichermodule 110 an das Fahrzeug eingespart werden. Außerdem können die Kosten und der Bauraum für die Kühlung von Speichermodulen 110 reduziert werden. Insbesondere kann eine Kühleinheit an dem Langmodul 110 vormontiert (z. B. geklebt) werden, so dass Bauraum (insbesondere die Bauhöhe) und Aufwand für Federn entfallen. Die Verwendung eines Langmoduls 110 führt darüber hinaus zu einem Gewichtsgewinn im Fahrzeug, da eine direkte Befestigung an Trägern 160 des Fahrzeugs ermöglicht wird, und da eine dedizierte Tragstruktur für einzelne Speichermodule 100 entfällt.The provision of a long module adapted to the structure of a vehicle 110 allows for increased energy density, as the number of printing plates 111 the memory modules 110 can be reduced in a vehicle. Furthermore, further passive parts for the connection of the memory modules 110 saved on the vehicle. In addition, the cost and space for cooling memory modules 110 be reduced. In particular, a cooling unit on the long module 110 preassembled (eg glued), so that space (in particular the height) and expenses for springs omitted. The use of a long module 110 In addition, leads to a gain in weight in the vehicle, as a direct attachment to carriers 160 of the vehicle, and there a dedicated support structure for individual memory modules 100 eliminated.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not limited to the embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and figures are intended to illustrate only the principle of the proposed methods, apparatus and systems.

Claims (12)

Speichermodul (110) für ein Fahrzeug, wobei das Speichermodul (110) umfasst, – eine Vielzahl von plattenförmigen elektrischen Speicherzellen (155), die in eine Längsrichtung des Speichermoduls (110) hochkant nebeneinander angeordnet sind; – ein Gehäuse (112, 120, 130), das einstückig die Vielzahl von plattenförmigen Speicherzellen (155) in Längsrichtung an zumindest drei Seiten umschließt, und das derart ausgebildet ist, dass es Zugkräfte in Längsrichtung aufnehmen kann und dass es das Speichermodul (110) gegen Durchbiegen quer zu der Längsrichtung versteift; und – zwei Druckplatten (111), die an, in Längsrichtung entgegengesetzten, Enden des Speichermodules (110) angeordnet sind, und die eingerichtet sind, in Zusammenwirken mit dem Gehäuse (112) die Vielzahl von plattenförmigen elektrischen Speicherzellen (155) zusammenzudrücken.Memory module ( 110 ) for a vehicle, wherein the memory module ( 110 ), - a plurality of plate-shaped electrical storage cells ( 155 ) arranged in a longitudinal direction of the memory module ( 110 ) are arranged side by side upright; - a housing ( 112 . 120 . 130 ) integrally forming the plurality of plate-shaped memory cells ( 155 ) in longitudinal direction on at least three sides, and which is designed such that it can absorb tensile forces in the longitudinal direction and that it is the memory module ( 110 ) stiffened against bending transversely to the longitudinal direction; and - two printing plates ( 111 ), which are connected to longitudinally opposite ends of the memory module ( 110 ) are arranged, and which are arranged, in cooperation with the housing ( 112 ) the plurality of plate-shaped electrical memory cells ( 155 ) to compress. Speichermodul (110) gemäß Anspruch 1, wobei das Gehäuse – ein U-förmiges Gehäuse (130) ist, das die Vielzahl von Speicherzellen (155) in Längsrichtung an drei Seiten umschließt; oder – ein Tunnelgehäuse (120) ist, das die Vielzahl von Speicherzellen (155) in Längsrichtung an vier Seiten umschließt.Memory module ( 110 ) according to claim 1, wherein the housing - a U-shaped housing ( 130 ) is that the plurality of memory cells ( 155 ) encloses in the longitudinal direction on three sides; or - a tunnel housing ( 120 ) is that the plurality of memory cells ( 155 ) encloses in longitudinal direction on four sides. Speichermodul (110) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das U-förmige Gehäuse (130) eine Abdeckung (131) aufweist, die die Vielzahl von Speicherzellen (155) in Längsrichtung an einer vierten Seite bedeckt.Memory module ( 110 ) according to claim 1 or 2, wherein the U-shaped housing ( 130 ) a cover ( 131 ) having the plurality of memory cells ( 155 ) is covered longitudinally on a fourth side. Speichermodul (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – das Fahrzeug, in das das Speichermodul (110) eingebaut werden soll, eine maximale verfügbare Einbaulänge zum Einbau von Speichermodulen aufweist; und – eine Länge des Speichermoduls (110) in Längsrichtung der maximal verfügbaren Einbaulänge entspricht. Memory module ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein - the vehicle into which the memory module ( 110 ), has a maximum available installation length for the installation of memory modules; and a length of the memory module ( 110 ) in the longitudinal direction of the maximum available installation length corresponds. Speichermodul (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – die Vielzahl von Speicherzellen (155) in mindestens zwei Teilgruppen aufgeteilt ist; – die Speicherzellen (155) einer Teilgruppe elektrisch in Reihe geschaltet sind; – eine Teilgruppe von Speicherzellen (155) eine elektrische Spannung aufweist, die kleiner als oder gleich wie 60 V ist; und – die mindestens zwei Teilgruppen über eine trennbare Steckverbindung, insbesondere über einen Jumper, elektrisch in Reihe geschaltet werden können.Memory module ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein - the plurality of memory cells ( 155 ) is divided into at least two subgroups; - the memory cells ( 155 ) of a subgroup are electrically connected in series; A subset of memory cells ( 155 ) has an electrical potential that is less than or equal to 60 V; and - the at least two sub-groups can be electrically connected in series via a separable connector, in particular via a jumper. Speichermodul (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – das Speichermodul (110) eine Kühleinheit (122) umfasst, die eingerichtet ist, die Vielzahl von Speicherzellen (155) zu kühlen; – die Kühleinheit (122) eine Kühlplatte (156) umfasst, die sich in Längsrichtung entlang einer gekühlten Seite der Vielzahl von Speicherzellen (155) erstreckt; und – die Kühleinheit (122) zumindest einen Zulauf- und/oder Ablaufflansch (151) umfasst, über den ein Kühlmedium zu der Kühlplatte (156) hin und/oder von der Kühlplatte (156) weg befördert werden kann, und der entlang einer Kante des Gehäuses (112) parallel zu einer der Druckplatten (111) verläuft.Memory module ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein - the memory module ( 110 ) a cooling unit ( 122 ) configured to store the plurality of memory cells ( 155 ) to cool; - the cooling unit ( 122 ) a cooling plate ( 156 ), which extends longitudinally along a cooled Side of the multiplicity of memory cells ( 155 ) extends; and - the cooling unit ( 122 ) at least one inlet and / or outlet flange ( 151 ), via which a cooling medium to the cooling plate ( 156 ) and / or from the cooling plate ( 156 ) can be carried away, and along an edge of the housing ( 112 ) parallel to one of the printing plates ( 111 ) runs. Speichermodul (110) gemäß Anspruch 6, wobei die Kühlplatte (156) eine Vielzahl von Kanälen umfasst, durch die das Kühlmedium von dem Zulauf- und/oder Ablaufflansch (151) weg entlang der gekühlten Seite der Vielzahl von Speicherzellen (155) oder entlang der gekühlten Seite der Vielzahl von Speicherzellen (155) zu dem Zulauf- und/oder Ablaufflansch (151) hin befördert werden kann.Memory module ( 110 ) according to claim 6, wherein the cooling plate ( 156 ) comprises a plurality of channels through which the cooling medium from the inlet and / or outlet flange ( 151 ) away along the cooled side of the plurality of memory cells ( 155 ) or along the cooled side of the plurality of memory cells ( 155 ) to the inlet and / or outlet flange ( 151 ). Speichermodul (110) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei – das Speichermodul (110) ein erstes Gehäuse (112, 120, 130) mit einer ersten Vielzahl von plattenförmigen elektrischen Speicherzellen (155) und ein zweites Gehäuse (112, 120, 130) mit einer zweiten Vielzahl von plattenförmigen elektrischen Speicherzellen (155) umfasst; – das erste Gehäuse (112, 120, 130) eine erste gekühlte Gehäusewand und das zweite Gehäuse (112, 120, 130) eine zweite gekühlte Gehäusewand aufweist; und – die erste gekühlte Gehäusewand die Kühlplatte (156) auf einer ersten Seite und die zweite gekühlte Gehäusewand die Kühlplatte (156) auf einer, der ersten Seite gegenüberliegenden, zweiten Seite berührt, so dass die erste Vielzahl von plattenförmigen elektrischen Speicherzellen (155) und die zweite Vielzahl von plattenförmigen elektrischen Speicherzellen (155) durch die Kühlplatte (156) gekühlt werden.Memory module ( 110 ) according to one of claims 6 to 7, wherein - the memory module ( 110 ) a first housing ( 112 . 120 . 130 ) with a first plurality of plate-shaped electrical memory cells ( 155 ) and a second housing ( 112 . 120 . 130 ) with a second plurality of plate-shaped electrical memory cells ( 155 ); The first housing ( 112 . 120 . 130 ) a first cooled housing wall and the second housing ( 112 . 120 . 130 ) has a second cooled housing wall; and - the first cooled housing wall the cooling plate ( 156 ) on a first side and the second cooled housing wall the cooling plate ( 156 ) on a second side opposite the first side, so that the first plurality of plate-shaped electrical memory cells ( 155 ) and the second plurality of plate-shaped electrical memory cells ( 155 ) through the cooling plate ( 156 ) are cooled. Speichermodul (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – das Gehäuse (112, 120, 130) eine erste Gehäusewand umfasst, die in Längsrichtung an einer ersten Seite der Vielzahl von Speicherzellen (155) angeordnet ist; und – die erste Gehäusewand eine Vielzahl von Injektionsöffnungen (153) umfasst, durch die eine Fixiermasse (157) eingespritzt werden kann, die die erste Seite der Vielzahl von Speicherzellen (155) an der ersten Gehäusewand fixiert.Memory module ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein - the housing ( 112 . 120 . 130 ) includes a first housing wall longitudinally attached to a first side of the plurality of memory cells (12). 155 ) is arranged; and - the first housing wall has a multiplicity of injection openings ( 153 ) by which a fixing compound ( 157 ) injecting the first side of the plurality of memory cells ( 155 ) fixed to the first housing wall. Speichermodul (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – das Speichermodul (110) 40 oder mehr plattenförmige Speicherzellen (155) umfasst, die hochkant nebeneinander angeordnet sind; und/oder – das Speichermodul (110), insbesondere das Gehäuse (112, 120, 130), derart ausgebildet sind, dass das Speichermodul (110) selbstragend ist.Memory module ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein - the memory module ( 110 40 or more plate-shaped memory cells ( 155 ), which are arranged side by side upright; and / or the memory module ( 110 ), in particular the housing ( 112 . 120 . 130 ), are formed such that the memory module ( 110 ) is self-sustaining. Speichermodul (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Speichermodul (110) zumindest einen Zellstempel (300) umfasst, der eingerichtet ist, ein oder mehrere der Speicherzellen (155) an ein Gehäusewand des Gehäuses (112, 120, 130) zu drücken. Memory module ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein the memory module ( 110 ) at least one cell stamp ( 300 ), which is set up, one or more of the memory cells ( 155 ) to a housing wall of the housing ( 112 . 120 . 130 ). Mehrspuriges Straßenkraftfahrzeug, das umfasst, – eine elektrische Maschine zum Antrieb des Straßenkraftfahrzeugs; und – ein Speichermodul (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das eingerichtet ist, elektrische Energie für den Betrieb der elektrischen Maschine bereitzustellen.A multi-lane road vehicle comprising - an electric machine for driving the road vehicle; and a memory module ( 110 ) according to one of the preceding claims, which is arranged to provide electrical energy for the operation of the electric machine.
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