Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen elektrischen Energiespeicher.

Die WO 2015/049215 A1 offenbart ein Batteriemodul, mit einem Batteriemodulgehäuse, welches einen Batteriemodulinnenraum umschließt. Das Batteriemodul weist Aufnahmen für eine vorgegebene Anzahl von Batteriezellen auf. Außerdem ist es vorgesehen, dass das Batteriemodul im Batteriemodulinnenraum zusätzlich zu den Aufnahmen einen Ausweichbereich aufweist, der so dimensioniert und angeordnet ist, dass mindestens eine in einer Aufnahme aufgenommene Batteriezelle zumindest teilweise in den Ausweichbereich verschiebbar ist.

Der DE 102005054435 A1 ist eine Batterieeinheit für ein motorisiertes Fahrzeug als bekannt zu entnehmen. Die Batterieeinheit umfasst wenigstens eine Reihe einer Mehrzahl miteinander verbundener, separater Batteriezellen, von denen jede Parallele, einander gegenüberliegende Hauptbegrenzungswende aufweist. Ferner ist es vorgesehen, dass eine Batteriezelle, die an einem Ende jeder Reihe angeordnet ist, auf einer fixierten Ablenkrampe aufliegt. Außerdem ist aus der DE 102010033806 A1 ein Batteriepack bekannt, mit einer Vielzahl von Batterieelementen, die in wenigstens einer Packungsschicht nebeneinander gepackt sind. Dabei ist es vorgesehen, dass zumindest Bereichsweise innerhalb einer Packungsschicht zwischen wenigstens zwei benachbarten Batterieelementen wenigstens ein Deformationselement angeordnet ist, wobei unter einer äußeren Krafteinwirkung die Batterieelemente unter Deformation von Deformationselementen verschieblich sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen elektrischen Energiespeicher zu schaffen, sodass eine besonders hohe Sicherheit realisiert werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektrischen Energiespeicher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher zum, insbesondere elektrochemischen, Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom für ein Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den einfach auch als Speicher bezeichneten, elektrischen Energiespeicher umfasst, in beziehungsweise mittels welchem elektrische Energie beziehungsweise elektrischer Strom, insbesondere elektrochemisch, zu speichern oder gespeichert ist. Der elektrische Energiespeicher umfasst hierzu ein auch als Speichergehäuse bezeichnetes Gehäuse, welches beispielsweise einen Aufnahmeraum, insbesondere direkt, begrenzt oder bildet. Außerdem umfasst der elektrische Energiespeicher mehrere Speicherzellen, die in dem Gehäuse, insbesondere in dem Aufnahmeraum, angeordnet sind. Mittels der einfach auch als Zellen bezeichnete Speicherzellen ist die elektrische Energie, insbesondere elektrochemisch, zu speichern oder gespeichert. Somit sind die Speicherzellen zum Speichern der elektrischen Energie ausgebildet. Die Speicherzellen sind vorzugsweise einzelne Zellen, das heißt separat voneinander ausgebildete Zellen, die beispielsweise in dem Gehäuse nebeneinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnet sein können. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der elektrische Energiespeicher eine Hochvolt-Komponente ist, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Dadurch können besonders große elektrische Leistungen zum, insbesondere rein, elektrischem Antreiben des Kraftfahrzeugs realisiert werden. Beispielsweise ist das Kraftfahrzeug als ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, insbesondere als ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV), ausgebildet. Somit umfasst das Kraftfahrzeug beispielsweise in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens eine elektrische Maschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die elektrische Maschine als eine Hochvolt-Komponente ausgebildet ist, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist oder mehrere hundert Volt beträgt. Um das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine, insbesondere rein, elektrisch anzutreiben, wird die die elektrische Maschine mit der elektrischen Energie versorgt, die in dem elektrischen Energiespeicher und somit in den Speicherzellen gespeichert ist.

Die Speicherzellen sind derart gezielt in dem Gehäuse beziehungsweise dem Aufnahmeraum angeordnet, dass bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des elektrischen Energiespeichers und somit des Gehäuses wenigstens eine erste der Speicherzellen relativ zu wenigstens einer zweiten der Speicherzellen und relativ zu dem Gehäuse in einen gezielt in dem Gehäuse vorgesehenen Ausweichbereich verschiebbar ist, welcher frei von einer Speicherzelle ist. Mit anderen Worten ist eine solche verschiebbare Anordnung zumindest der ersten Speicherzelle vorgesehen beziehungsweise die Speicherzellen sind gezielt derart in dem Gehäuse angeordnet, dass dann, wenn es zu einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des elektrischen Energiespeichers kommt, zumindest die erste Speicherzelle relativ zu dem Gehäuse und relativ zu zumindest der zweiten Speicherzelle verschoben und dabei in den freien Ausweichbereich hineinverschoben ist, wobei der Ausweichbereich ein Teilbereich des Aufnahmeraums ist. Unter den Merkmalen, dass die Speicherzellen gezielt in dem Gehäuse angeordnet sind und dass der Ausweichbereich gezielt in dem Gehäuse vorgesehen ist, ist zu verstehen, dass eine bewusste beziehungsweise gewünschte Anordnung, insbesondere Lagerung, der Speicherzellen in dem Gehäuse vorgesehen ist, wobei es diese Anordnung der Speicherzellen in dem Gehäuse zulässt, dass es bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des elektrischen Energiespeichers zu einer insbesondere gezielten, relativ zu dem Gehäuse und zumindest relativ zu der zweiten Speicherzelle erfolgenden Verschiebung der ersten Speicherzelle in den Ausweichbereich kommt. Diese Verschiebung der ersten Speicherzelle erfolgt nicht zufällig oder willkürlich aufgrund der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung, sondern wird gezielt durch entsprechendes Ausgestalten des Energiespeichers, insbesondere durch gezieltes Anordnen der Speicherzelle in dem Gehäuse, zugelassen beziehungsweise ermöglicht. Außerdem ist der Ausweichbereich kein willkürlicher oder zufälliger Teilbereich, in den die erste Speicherzelle zufällig oder willkürlich hineinverschoben wird, wenn es zu einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung kommt, sondern der Aufnahmebereich wird gezielt und somit bewusst oder gewünscht vorgehalten, sodass bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung zumindest die erste Speicherzelle in den Ausweichbereich hineinverschoben wird. Hierdurch kann eine aus der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung resultierende, übermäßig hohe Belastung der Speicherzellen vermieden werden, sodass beispielsweise unerwünschte, aus der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung resultierende Effekte wie eine übermäßige Verformung der jeweiligen Speicherzelle und/oder ein thermisches Ereignis der jeweiligen Speicherzelle vermieden werden kann. Selbstverständlich ist es denkbar, dass, insbesondere bei größeren Energiespeichern oder bei größeren, durch die Speicherzellen gebildeten Speicherpaketen mehrere erste der Speicherzellen bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des elektrischen Energiespeichers und somit des Gehäuses relativ zu wenigstens einer zweiten der Speicherzellen oder relativ zu mehreren, zweiten der Speicherzellen und relativ zu dem Gehäuse in den gezielt in dem Gehäuse vorgesehenen Ausweichbereich verschiebbar sind, welcher frei von einer Speicherzelle, das heißt frei von Speicherzellen zum Speichern von elektrischer Energie ist. Beispielsweise bilden die ersten Speicherzellen wenigstens eine erste Zellreihe oder mehrere, insbesondere aufeinanderfolgend angeordnet und beispielsweise parallel zueinander verlaufende, erste Zellreihen, wobei die wenigstens eine Zellreihe oder die ersten Zellreihen relativ zu der wenigstens einen zweiten Speicherzelle oder relativ zu den zweiten Speicherzellen verschiebbar sind. Beispielsweise bilden die zweiten Speicherzellen wenigstens eine zweite Zellreihe oder mehrere, insbesondere aufeinanderfolgend angeordnet und beispielsweise parallel zueinander verlaufende, zweite Zellreihen, wobei die wenigstens eine Zellreihe oder die ersten Zellreihen relativ zu der wenigstens einen zweiten Zellreihe oder relativ zu den zweiten Zellreihen verschiebbar sind.

Unter dem beziehungsweise einem thermischen Ereignis einer Speicherzelle ist zu verstehen, dass es bei dem thermischen Ereignis zu einer starken Erwärmung der Speicherzelle kommt. Das thermische Ereignis resultiert beispielsweise aus einem Kurzschluss, welcher aus einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung resultieren kann. Durch die starke Erwärmung der Speicherzelle kann beispielsweise aus einem, insbesondere flüssigen, Elektrolyten der Speicherzelle ein heißes Gas entstehen, welches aus der Speicherzelle austritt. Durch das Gas kann beispielsweise wenigstens eine andere der Speicherzellen erwärmt werden, sodass es an der anderen Speicherzelle zu einem thermischen Ereignis kommen kann, obwohl es zunächst beziehungsweise alleinig aufgrund der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung an der anderen Speicherzelle nicht zu einem thermischen Ereignis gekommen ist. Ein von einer der Speicherzellen ausgehendes Übergreifen eines thermischen Ereignisses auf wenigstens eine andere der Speicherzellen oder auf mehrere, andere Speicherzellen oder auf alle anderen Speicherzellen wird auch als thermische Propagation bezeichnet. Das thermische Ereignis wird auch als thermisches Durchgehen der Speicherzelle bezeichnet.

Da bei der Erfindung die erste Speicherzelle bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung in den Ausweichbereich hineinverschiebbar ist, wobei beispielsweise die erste Speicherzelle an dem Gehäuse und/oder an der zweiten Speicherzelle abgleitet, kann die erste Speicherzelle der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung und/oder einer daraus resultierenden Verformung des Gehäuses ausweichen, sodass eine übermäßige Belastung der Speicherzellen vermieden werden kann. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit, dass es zu einem thermischen Ereignis einer der Speicherzellen kommt, besonders gering gehalten werden.

Der elektrische Energiespeicher umfasst außerdem eine Kontaktierungseinrichtung, welche auch als Kontaktiereinrichtung, Kontaktiersystem oder Zellkontaktiersystem (ZKS) bezeichnet wird. Mittels der Kontaktierungseinrichtung sind die Speicherzellen elektrisch miteinander verbunden. Vorzugsweise ist die Kontaktierungseinrichtung in dem Gehäuse beziehungsweise in dem Aufnahmeraum angeordnet. Die Kontaktierungseinrichtung umfasst einen auch als Basisbereich bezeichnenden Verbindungsbereich und jeweilige, mit den jeweiligen Speicherzellen elektrisch verbundene Kontaktelemente. Die Kontaktelemente sind mit dem Verbindungsbereich elektrisch kontaktiert beziehungsweise verbunden. Dabei ist es denkbar, dass die Kontaktelemente einstückig mit dem Verbindungsbereich ausgebildet sind. Zumindest ein erstes der Kontaktelemente ist der ersten Speicherzelle zugeordnet, sodass das erste Kontaktelement mit der ersten Speicherzelle elektrisch verbunden ist. Somit wird das mit der ersten Speicherzelle elektrisch verbundene Kontaktelement als erstes Kontaktelement bezeichnet. Zumindest ein zweites der Kontaktelemente ist elektrisch mit der zweiten Speicherzelle verbunden, sodass das zweite Kontaktelement der zweiten Speicherzelle zugeordnet ist. Somit wird das elektrisch mit der zweiten Speicherzelle verbundene Kontaktelement als zweites Kontaktelement bezeichnet. Über die Kontaktelemente sind die Speicherzellen elektrisch mit dem Verbindungsbereich verbunden, wodurch die Speicherzellen über die Kontaktierungseinrichtung, mithin über die Kontaktelemente und den Verbindungsbereich elektrisch miteinander verbunden sind. Beispielsweise stehen die Kontaktelemente von dem Verbindungsbereich, insbesondere hin zu den Speicherzellen, ab. Die jeweilige Speicherzelle weist beispielsweise wenigstens einen jeweiligen Anschluss auf, welcher auch als Terminal bezeichnet wird. Dabei ist beispielsweise das jeweilige Kontaktelement mit der jeweiligen Speicherzelle, welcher das jeweilige Kontaktelement zugeordnet ist, derart elektrisch verbunden, dass das jeweilige Kontaktelement mit dem jeweiligen Anschluss der jeweiligen Speicherzelle, welcher das jeweilige Kontaktelement zugeordnet ist, elektrisch kontaktiert beziehungsweise verbunden ist. Über ihre Anschlüsse können die Speicherzellen die in den Speicherzellen gespeicherte elektrische Energie bereitstellen, sodass der Energiespeicher über die Kontaktierungseinrichtung die gespeicherte elektrische Energie bereitstellen kann. Ferner ist es denkbar, die Speicherzellen über die Kontaktierungseinrichtung mit elektrischer Energie zu versorgen, welche hierdurch in den Speicherzellen gespeichert werden kann.

Um nun eine besonders hohe Sicherheit des elektrischen Energiespeichers und somit des Kraftfahrzeugs insgesamt realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest das erste Kontaktelement, das heißt zumindest das mit der ersten Speicherzelle elektrisch verbundene Kontaktelement, insbesondere mechanisch, vorgespannt ist, wodurch das erste Kontaktelement dazu ausgebildet ist, sich infolge eines aus dem unfallbedingten, relativ zu der zweiten Speicherzelle, relativ zu dem Gehäuse und relativ zu dem Verbindungsbereich der Kontaktierungseinrichtung erfolgenden Verschieben der ersten Speicherzelle resultierenden Trennens der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich zu bewegen, und zwar von der ersten Speicherzelle weg und hin zu dem Verbindungsbereich oder von dem Verbindungsbereich weg und hin zu der ersten Speicherzelle. Mit anderen Worten, die Speicherzellen und die Kontaktierungseinrichtung sind derart gezielt in dem Gehäuse angeordnet und derart gezielt ausgebildet, dass zumindest die erste Speicherzelle elektrisch von dem Verbindungsbereich getrennt wird, das heißt, dass die elektrische Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich getrennt beziehungsweise aufgehoben wird, wenn es zu dem relativ zu dem Gehäuse und relativ zu der zweiten Speicherzelle und auch relativ zu dem Verbindungsbereich erfolgenden Verschieben der ersten Speicherzelle aufgrund der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung kommt. Zumindest die erste Speicherzelle ist somit auch gezielt derart in dem Gehäuse angeordnet, dass das aus der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung resultierende und relativ zu dem Gehäuse und relativ zu der zweiten Speicherzelle erfolgende Verschieben der ersten Speicherzelle auch relativ zu dem Verbindungsbereich erfolgt, woraus resultiert, dass die elektrische Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich aufgehoben beziehungsweise getrennt wird.

In einem auch als Normalzustand oder Normalbetriebszustand bezeichneten Zustand, in welchem die erste Speicherzelle über das erste Kontaktelement elektrisch mit dem Verbindungsbereich verbunden ist, ist das erste Kontaktelement, insbesondere mechanisch, vorgespannt. Durch Trennen der elektrischen Verbindung der ersten Speicherzelle mit dem Verbindungsbereich wird die Vorspannung gelöst. Die Vorspannung ist beispielsweise durch eine Kraft, insbesondere durch eine Federkraft, gebildet oder umfasst eine Kraft, insbesondere eine Federkraft, wobei unter der Vorspannung insbesondere zu verstehen ist, dass das erste Kontaktelement entgegen der Kraft in einer ersten Stellung gehalten ist. In der ersten Stellung ist beispielsweise die erste Speicherzelle über das erste Kontaktelement elektrisch mit dem Verbindungsbereich verbunden.

Die elektrische Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich wird beispielsweise aufgrund der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung beispielsweise dadurch gelöst oder getrennt, dass die erste Speicherzelle durch die unfallbedingten Kraftbeaufschlagung relativ zu dem Gehäuse, relativ zu der zweiten Speicherzelle und relativ zu dem Verbindungsbereich verschoben wird, wodurch das erste Kontaktelement von dem Verbindungsbereich oder von der ersten Speicherzelle gelöst beziehungsweise getrennt wird. Durch Lösen beziehungsweise Aufheben der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich bewirkt dann die Kraft eine Bewegung des Kontaktelements aus der ersten Stellung in eine von der ersten Stellung unterschiedliche, zweite Stellung. Bei dieser Bewegung des ersten Kontaktelements aus der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt sich das erste Kontaktelement von der ersten Speicherzelle weg und hin zu dem Verbindungsbereich, oder das erste Kontaktelement bewegt sich von dem Verbindungsbereich weg und hin zu der ersten Speicherzelle. Hierdurch wird die erste Speicherzelle sicher und definiert von dem Verbindungsbereich und somit zumindest von der zweiten Speicherzelle oder von mehreren oder allen anderen Speicherzellen elektrisch getrennt, sodass eine besonders hohe Sicherheit des Energiespeichers dargestellt werden kann.

Durch die gezielte und geeignete Anordnung der einfach auch als Zellen bezeichnenden Speicherzellen in dem Gehäuse derart, dass bei einer beziehungsweise der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung zumindest die erste Speicherzelle relativ zu zumindest der zweiten Speicherzelle und relativ zu dem Gehäuse in den Ausweichbereich verschoben wird, kann erreicht werden, dass bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung die Speicherzellen nicht sofort auf Block gehen, sondern beispielsweise aneinander abgleiten. Dadurch können übermäßige Belastungen der einzelnen Speicherzellen vermieden werden. Die Speicherzellen sind dabei derart verschaltet, das heißt derart elektrisch miteinander und elektrisch mit der Kontaktierungseinrichtung verbunden, dass die unfallbedingte, relativ zu dem Gehäuse und relativ zu der zweiten Speicherzelle erfolgende Verschiebung der ersten Speicherzelle auch relativ zu dem Verbindungsbereich erfolgt, wodurch die erste Speicherzelle von dem Verbindungsbereich und somit von einem Stromkreis, mit welchem die Speicherzellen über die Kontaktierungseinrichtung in dem normalen Betriebszustand elektrisch verbunden sind, getrennt wird. Da bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung die erste Speicherzelle in den Ausweichbereich verschoben beziehungsweise angeschoben wird, wird die erste Speicherzelle auch als angeschobene Zelle bezeichnet. Dadurch, dass sich aufgrund der Vorspannung beziehungsweise aufgrund der sich durch die T rennung der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich lösende Vorspannung das erste Kontaktelement von dem Verbindungsbereich wegbewegt und hin zu der ersten Speicherzelle bewegt oder von der ersten Speicherzelle wegbewegt und hin zu den Verbindungsbereich bewegt, wird die angeschobene Zelle besonders sicher von dem Stromkreis beziehungsweise von dem Verbindungsbereich getrennt, sodass die Wahrscheinlichkeit, dass es zu Kurzschlüssen kommt, besonders gering gehalten werden kann.

Der erfindungsgemäße elektrische Energiespeicher ist somit gegenüber Intrusionen besonders robust beziehungsweise tolerant. Unter einer Intrusion ist insbesondere zu verstehen, dass es aufgrund einer beziehungsweise der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung zu einer Deformation des Gehäuses kommt, wodurch sich beispielsweise ein Wandungsbereich des Gehäuses in einen Bereich bewegt, in welchem der Wandungsbereich zuvor nicht angeordnet war und beispielsweise die erste Speicherzelle angeordnet war. Durch eine solche Intrusion wird die erste Speicherzelle angeschoben und somit relativ zu dem Gehäuse und relativ zu der zweiten Speicherzelle und auch relativ zu dem Verbindungsbereich in den Ausweichbereich verschoben, wodurch die elektrische Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich getrennt beziehungsweise aufgehoben oder gelöst wird. Die Vorspannung beziehungsweise die sich dadurch lösende Vorspannung bewirkt, dass das erste Kontaktelement weg von dem Verbindungsbereich und hin zu der ersten Speicherzelle oder umgekehrt weg von der ersten Speicherzelle und hin zu dem Verbindungsbereich bewegt wird, sodass die erste Speicherzelle sicher von dem Stromkreis getrennt werden kann.

Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Abhängig von Chemie und Energieinhalt von beispielsweise als Batteriezellen ausgebildeten Speicherzellen können mechanische Belastung und Verformung der Speicherzellen zu dem sogenannten thermischen Durchgehen führen. Um dies zu vermeiden, werden Speicherzellen eines beispielsweise als Hochvoltspeicher ausgebildeten Energiespeichers vor unerwünschten Belastungen und/oder Beschädigungen bei einem Unfall geschützt. Dies erfolgt herkömmlicherweise durch aufwändige, mechanische Vorkehrungen. Die Vorkehrungen umfassen insbesondere eine starke und robuste Ausgestaltung von den Energiespeicher umgebenen Strukturteilen, um eine übermäßige Deformation des Energiespeichers zu vermeiden. Außerdem wird das beispielsweise als Hochvoltspeichergehäuse ausgebildete Gehäuse üblicherweise auf hohe Unfallbelastungen ausgelegt. Dies führt zu einem hohen Gewicht, zu hohen Kosten und einem hohen Bauraumbedarf des Energiespeichers.

Die zuvor genannten Nachteile und Probleme können nun durch die Erfindung vermieden werden, da zumindest die erste Speicherzelle der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung beziehungsweise einer aus der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung resultierenden Verformung des Gehäuses ausweichen kann, derart, dass hierdurch die erste Speicherzelle in den Ausweichbereich verschoben wird. Eine besonders hohe Sicherheit kann dadurch realisiert werden, dass infolge des unfallbedingten Verschiebens der ersten Speicherzelle die Vorspannung des ersten Kontaktelements gelöst beziehungsweise aufgehoben wird, wodurch das erste Kontaktelement wie beschrieben bewegt wird. Hierdurch wird die erste Speicherzelle sicher von dem Stromkreis getrennt.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein von einer Wandung des Gehäuses zu den Speicherzellen hin und dabei insbesondere in den Aufnahmeraum abstehender Anschiebevorsprung vorgesehen, mittels welchem die erste Speicherzelle infolge der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung beziehungsweise infolge einer aus der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung resultierenden Deformation des Gehäuses, insbesondere unter Abgleiten der ersten Speicherzelle an dem Anschiebevorsprung, anschiebbar und dadurch relativ zu der zweiten Speicherzelle und relativ zu dem Gehäuse und auch relativ zu dem Verbindungsbereich in den Ausweichbereich verschiebbar ist. Mit anderen Worten, bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung kommt es zu einer Deformation des Gehäuses und dabei der Wandung, sodass beispielsweise der Anschiebevorsprung in den Aufnahmeraum hineinbewegt wird. Der Anschiebevorsprung ist an der ersten Speicherzelle abstützbar oder abgestützt, sodass der Anschiebevorsprung die erste Speicherzelle zumindest mittelbar, insbesondere direkt, anschiebt und dadurch in den Ausweichbereich verschiebt. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass die erste Speicherzelle an dem Anschiebevorsprung abgleitet, um dadurch beispielsweise eine gezielte Bewegung der ersten Speicherzelle in den Ausweichbereich zu bewirken. Dadurch kann die erste Speicherzelle derart gezielt relativ zu dem Verbindungsbereich bewegt werden, dass es zu dem Trennen der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich kommt. Dadurch kann eine besonders hohe Sicherheit gewährleistet werden. Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Anschiebevorsprung außenumfangsseitig konvex gewölbt ausgebildet ist. Insbesondere ist der Anschiebevorsprung außenumfangshaltig kugelförmig oder kugelsegmentförmig ausgebildet. Dadurch kann die erste Speicherzelle besonders vorteilhaft angeschoben werden und beispielsweise besonders gut an dem Anschiebevorsprung abgleiten, sodass eine definierte und gezielte Bewegung der ersten Speicherzelle in Folge der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung bewirkbar ist.

Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Anschiebevorsprung wenigstens eine Abgleitschräge auf, über welche mittels des Anschiebevorsprungs die erste Speicherzelle infolge der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung unter Abgleiten der ersten Speicherzelle an der Abgleitschräge anschiebbar und dadurch relativ zu der zweiten Speicherzelle und relativ zu dem Gehäuse und auch relativ zu dem Verbindungsbereich in den Ausweichbereich verschiebbar ist. Dadurch kann eine definierte und gezielte Bewegung der ersten Speicherzelle realisiert werden, insbesondere relativ zu dem Verbindungsbereich, sodass die elektrische und vorzugsweise auch mechanische Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich gezielt und schnell aufgehoben werden kann. Hierdurch kann eine besonders hohe Sicherheit des elektrischen Energiespeichers realisiert werden.

Es ist denkbar, dass das erste Kontaktelement mittels eines separat von dem ersten Kontaktelement ausgebildeten und zusätzlich dazu vorgesehenen, insbesondere mechanischen, Federelements vorgespannt ist, insbesondere dadurch, dass das Federelement beispielsweise elastisch verformt ist und dadurch die zuvor genannte Kraft insbesondere als Federkraft bereitstellt, welche zumindest mittelbar auf das Kontaktelement wird und entgegen welcher das erste Kontaktelement in der ersten Stellung gehalten wird. Mittels der Federkraft wird dann, wenn die elektrische Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich aufgehoben wird, das erste Kontaktelement wie beschrieben bewegt.

Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch gezeigt, wenn das erste Kontaktelement dadurch vorgespannt ist, dass das erste Kontaktelement an sich elastisch verformt ist, wodurch das erste Kontaktelement dazu ausgebildet ist, infolge des Trennens der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich insbesondere unter zumindest teilweiser Aufhebung der elastischen Verformung des ersten Kontaktelements zurückzufedern und sich dadurch von der ersten Speicherzelle weg und hin zu dem Verbindungsbereich oder von dem Verbindungsbereich weg und hin zu der ersten Speicherzelle zu bewegen. Das Zurückfedern geht beispielsweise mit einer Längenverkürzung des ersten Kontaktelements beziehungsweise damit einher, dass ein Platzbedarf des ersten Kontaktelements entlang einer Richtung verringert wird, insbesondere dadurch, dass sich beispielsweise wenigstens zwei Teilbereiche des ersten Kontaktelements aufeinanderzubewegen, das heißt aufeinander zufedern. Dadurch können die Teileanzahl und somit die Kosten, das Gewicht und der Bauraumbedarf des Energiespeichers besonders gering gehalten werden. Insbesondere ist es dabei denkbar, dass das erste Kontaktelement aufgrund seiner elektrischen und vorzugsweise auch mechanischen Verbindung mit dem Verbindungsbereich einerseits und mit der ersten Speicherzelle, insbesondere mit dem Anschluss der ersten Speicherzelle, andererseits elastisch verformt gehalten wird. Unter dem Lösen oder Trennen der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich ist insbesondere zu verstehen, dass beispielsweise die elektrische und vorzugsweise auch mechanische Verbindung des ersten Kontaktelements mit dem Verbindungsbereich oder mit der ersten Speicherzelle gelöst wird, wodurch sich das erste Kontaktelement zumindest teilweise entspannen und entsprechend zurückfedern kann. Dadurch kann die erste Speicherzelle sicher von dem Stromkreis getrennt werden, sodass eine besonders hohe Sicherheit darstellbar ist.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das mit der ersten Speicherzelle elektrisch verbundene, erste Kontaktelement in eine Ausnehmung der ersten Speicherzelle, insbesondere eines Zellgehäuses der ersten Speicherzelle, eingreift und durch die Vorspannung dazu ausgebildet ist, sich infolge des Trennens der Verbindung zwischen der ersten Speicherzelle und dem Verbindungsbereich von dem Verbindungsbereich weg und hin zu der ersten Speicherzelle und dabei in die Ausnehmung zu bewegen. Dadurch kann das erste Kontaktelement besonders weit von dem Verbindungsbereich beabstandet und somit insbesondere davor geschützt werden, in elektrischen Kontakt mit dem Verbindungsbereich und/oder anderen Bauteilen zu kommen. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit, dass es zu Kurzschlüssen kommt, besonders gering gehalten werden, sodass eine besonders hohe Sicherheit darstellbar ist.

Um eine besonders vorteilhafte Verschiebbarkeit zumindest der ersten Speicherzelle und somit eine besonders hohe Sicherheit des Energiespeichers realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die jeweilige Speicherzelle als eine Rundzelle ausgebildet ist. Hierunter ist zu verstehen, dass die jeweilige Speicherzelle außenumfangsseitig haltig rund ist, das heißt die Form eines graden Kreiszylinders aufweist.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches wenigstens einen elektrischen Energiespeicher gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:

Fig. 1 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Draufsicht einer ersten Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug in einem Normalzustand vor einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Energiespeichers;

Fig. 2 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Draufsicht der ersten Ausführungsform des Energiespeichers während oder nach der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung;

Fig. 3 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Draufsicht einer zweiten Ausführungsform des Energiespeichers in dem Normalzustand vor der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung;

Fig. 4 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Draufsicht der zweiten Ausführungsform während oder nach einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Energiespeichers;

Fig. 5 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht des

Energiespeichers in dem Normalzustand vor der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung; und

Fig. 6 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht des

Energiespeichers während oder nach der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Energiespeichers. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichem Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und geschnittenen Draufsicht einen elektrischen Energiespeicher 1 zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom für ein Kraftfahrzeug. Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform des Energiespeichers 1. Das Kraftfahrzeug weist in seinem vollständig hergestellten Zustand den elektrischen Energiespeicher 1 und wenigstens eine elektrische Maschine auf, mittels welcher das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Hierzu wird die elektrische Maschine mit der elektrischen Energie versorgt, die mittels des Energiespeichers 1 beziehungsweise in dem Energiespeicher 1 gespeichert ist. Der Energiespeicher 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches einen Aufnahmeraum 3, insbesondere direkt, begrenzt. In Fig. 1 sind zwei einander gegenüberliegend angeordnete Wandungsbereiche 4 und 5 des Gehäuses 2 veranschaulicht, wobei der Aufnahmeraum 3 durch die Wandungsbereiche 4 und 5 jeweils direkt begrenzt ist. Die Wandungsbereiche 4 und 5 werden auch als Wände oder Wandungen des Gehäuses 2 bezeichnet. Der elektrische Energiespeicher 1 umfasst außerdem mehrere, einfach auch als Zellen bezeichnete Speicherzellen 6, mittels beziehungsweise in welchen die elektrische Energie, insbesondere elektrochemisch, gespeichert ist. Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass die Speicherzellen 6 in dem Aufnahmeraum 3 und somit in dem Gehäuse 2 aufgenommen sind. Die Speicherzellen 6 sind separat voneinander ausgebildete, einzelne Zellen, welche auch als Einzelzellen bezeichnet werden. Außerdem sind die Speicherzellen 6 separat von dem Gehäuse 2 ausgebildet.

Fig. 1 zeigt den Energiespeicher 1 in einem Normalzustand kurz bevor es zu einer in Fig.1 durch einen Pfeil 7 veranschaulichten, unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Energiespeichers 1 und dabei des Gehäuses 2 kommt. Anhand des Pfeils 7 ist erkennbar, dass die unfallbedingte Kraftbeaufschlagung derart auf den Energiespeicher 1 und dabei auf das Gehäuse 2 wirkt, dass die unfallbedingte Kraftbeaufschlagung von dem Wandungsbereich 5 in Richtung des Wandungsbereichs 4 wirkt. Durch die unfallbedingte Kraftbeaufschlagung kann es beispielsweise zu einer sogenannten Intrusion kommen, bei der beispielsweise der Wandungsbereich 5 und somit das Gehäuse 2 derart verformt werden, dass zumindest ein Teil des Wandungsbereich 5 in den Aufnahmeraum 3 hineinbewegt, das heißt unter Deformation des Gehäuses 2 in einen Bereich bewegt wird, in welchem der Teil des Wandungsbereiches 5 zuvor nicht war.

Fig. 2 zeigt den Energiespeicher 1 nach oder während der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung. Die Speicherzellen 6 sind derart gezielt in dem Aufnahmeraum 3 und somit in dem Gehäuse 2 angeordnet, dass bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des elektrischen Energiespeichers 1 erste, mit Z1 bezeichnete der Speicherzellen 6 relativ zur zweiten, mit Z2 bezeichneten der Speicherzellen 6 und relativ zu dem Gehäuse 2 entlang einer jeweiligen, schräg oder senkrecht zur unfallbedingten Kraftbeaufschlagung verlaufenden und in Fig. 2 durch einen jeweiligen Pfeil 8 veranschaulichten Richtung verschoben und dadurch in einen gezielt in dem Gehäuse 2 vorgesehenen, jeweiligen Ausweichbereich AB verschoben werden. Der jeweilige Ausweichbereich AB ist ein jeweiliger Teilbereich des Aufnahmeraums 3. In dem Normalzustand ist der Ausweichbereich AB frei, sodass die Speicherzellen Z1 infolge der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung in den jeweiligen, freien Ausweichbereich AB hineingeschoben werden können. Hierdurch können die Speicherzellen Z1 der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung beziehungsweise der Intrusion ausweichen, sodass übermäßige Belastungen der Speicherzellen 6 vermieden werden können. Aus Fig. 1 und 2 ist erkennbar, dass die Speicherzellen Z1 bei ihrer Verschiebung in den jeweiligen Ausweichbereich AB an den zweiten Speicherzellen Z2 abgleiten. Hierdurch kann eine Blockbildung der Speicherzellen 6 vermieden werden.

Aus Fig. 5 und 6 ist erkennbar, dass der Energiespeicher 1 eine in dem Gehäuse 2 angeordnete Kontaktierungseinrichtung 9 aufweist. Die Kontaktierungseinrichtung 9 weist einen Verbindungsbereich 10 auf, welcher ein den Speicherzellen 6 gemeinsamer Verbindungsbereich der Kontaktierungseinrichtung 9 ist. Der jeweiligen Speicherzelle 6 ist wenigstens ein jeweiliges Kontaktelement der Kontaktierungseinrichtung 9 zugeordnet, wobei das jeweilige, der jeweiligen Speicherzelle 6 zugeordnete Kontaktelement elektrisch mit der jeweiligen Speicherzelle 6 verbunden ist, dem das jeweilige Kontaktelement zugeordnet ist. In Fig. 5 und 6 ist eine der ersten Speicherzellen Z1 erkennbar. Am Beispiel der in Fig. 5 und 6 erkennbaren, ersten Speicherzelle Z1 ist erkennbar, dass das elektrisch mit der ersten Speicherzelle Z1 verbundene und somit der ersten Speicherzelle Z1 zugeordnete Kontaktelement der Kontaktierungseinrichtung 9 mit K1 bezeichnet wird. Das jeweilige, elektrisch mit der jeweiligen Speicherzelle Z2 verbundene, zweite Kontaktelement ist in den Figuren nicht erkennbar. Das elektrisch mit der jeweiligen, ersten Speicherzelle Z1 verbundene, Kontaktelement K1 wird auch als erstes Kontaktelement K1 bezeichnet. Die Kontaktelemente sind elektrisch mit dem Verbindungsbereich 10 verbunden. Insbesondere sind die Kontaktelemente einstückig mit dem Verbindungsbereich 10 ausgebildet. Es ist erkennbar, dass die Kontaktelemente, insbesondere zu den Speicherzellen 6 hin, von dem Verbindungsbereich 10 abstehen. Über die Kontaktelemente sind die Speicherzellen 6 elektrisch mit dem Verbindungsbereich 10 verbunden, sodass die Speicherzellen 6 über die Kontaktierungseinrichtung 9, das heißt über die Kontaktelemente und über den den Speicherzellen 6 gemeinsamen Verbindungsbereich 10 elektrisch miteinander verbunden sind.

Um nun eine besonders hohe Sicherheit des elektrischen Energiespeichers 1 realisieren zu können, ist zumindest das erste Kontaktelement K1, insbesondere mechanisch, vorgespannt, wodurch das Kontaktelement K1 dazu ausgebildet ist, sich infolge eines aus dem unfallbedingten, relativ zu der jeweiligen zweiten Speicherzelle Z2, relativ zu dem Gehäuse 2 und relativ zu dem Verbindungsbereich 10 der Kontaktierungseinrichtung 9 erfolgenden Verschieben der jeweiligen ersten Speicherzelle Z1 resultierenden Trennens der elektrischen Verbindung zwischen der jeweiligen ersten Speicherzelle Z1 und dem Verbindungsbereich 10 von dem Verbindungsbereich 10 weg und hin zu der jeweiligen ersten Speicherzelle Z1 zu bewegen. Mit anderen Worten, bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung wird die Speicherzelle Z1 relativ zu dem Gehäuse 2 und relativ zu der zweiten Speicherzelle Z2 verschoben und dadurch in den Ausweichbereich AB verschoben, wobei die Speicherzelle Z1 auch relativ zu dem Verbindungsbereich 10 verschoben wird. Dadurch wird bei dem in Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel die elektrische Verbindung zwischen der Speicherzelle Z1 und dem Verbindungsbereich 10 dadurch gelöst beziehungsweise getrennt oder aufgehoben, dass das Kontaktelement K1 elektrisch und auch mechanisch von dem Verbindungsbereich 10 gelöst beziehungsweise getrennt wird, insbesondere während das Kontaktelement K1 beispielsweise elektrisch und auch mechanisch mit der Speicherzelle Z1 verbunden bleibt.

Bei dem in Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiele ist das Kontaktelement K1 dadurch vorgespannt, dass das Kontaktelement K1 elastisch verformt ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass das Kontaktelement K1 in dem Normalzustand, in welchem das Kontaktelement K1 sowohl mit dem Verbindungsbereich 10 auch als mit der Speicherzelle Z1 mechanisch und elektrische verbunden ist, elastisch verformt ist und insbesondere elastisch verformt gehalten wird. Dadurch wirkt in dem Kontaktelement K1 eine Kraft insbesondere in Form einer Federkraft, entgegen welcher das Kontaktelement K1 elastisch verformt und dadurch in einer in Fig. 5 gezeigten, ersten Stellung gehalten wird. Wird infolge der unfallbedingten Verschiebung der Speicherzelle Z1 die Speicherzelle Z1 von dem Verbindungsbereich 10 getrennt, was vorliegend dadurch geschieht, dass das Kontaktelement K1 von dem Verbindungsbereich 10 gelöst beziehungsweise getrennt wird, so kann sich das zunächst elastisch verformte Kontaktelement K1 zumindest teilweise entspannen, derart, dass das Kontaktelement K1 zurückfedert und sich dadurch von dem Verbindungsbereich 10 weg und hin zu der ersten Speicherzelle Z1 bewegt. Hierdurch wird die Speicherzelle Z1 infolge ihrer unfallbedingten Verschiebung sicher von dem Verbindungsbereich 10 und dadurch von den anderen Speicherzellen 6 getrennt, sodass unerwünschte, aus der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung resultierende Effekte wie beispielsweise Kurzschlüsse vermieden werden können.

Besonders gut aus Fig. 5 und 6 ist erkennbar, dass die Speicherzelle Z1, insbesondere ihr Zellgehäuse 11, eine Ausnehmung 12 aufweist. Das Kontaktelement K1 greift dabei in dem in Fig. 1 und 5 gezeigten Normalzustand in die Ausnehmung 12 ein. Durch Trennen der elektrischen Verbindung zwischen der Speicherzelle Z1 und dem Verbindungsbereich 10, das heißt vorliegend durch Trennen des Kontaktelements K1 von dem Verbindungsbereich 10, entspannt sich das Kontaktelement K1 derart, dass das Kontaktelement K1 zurückfedert und sich dadurch zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in die Ausnehmung 12 hineinbewegt. Dadurch kann das Kontaktelement K1 besonders gut vor elektrischen Kontakten mit dem Verbindungsbereich 10 und/oder anderen Bauelementen geschützt werden, sodass eine besonders hohe Sicherheit darstellbar ist.

Fig. 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform des Energiespeichers 1. Bei der zweiten Ausführungsform weist der Energiespeicher 1 Anschiebevorsprünge 13 auf, die von dem Wandungsbereich 5 des Gehäuses 2 zu den Speicherzellen 6 hin abstehen und dabei in den Aufnahmeraum 3 hineinragen. Mittels der Anschiebevorsprünge 13 werden die ersten Speicherzellen Z1 infolge der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung derart angeschoben, dass die Speicherzellen Z1 in den Ausweichbereich AB hineingeschoben werden. Dabei gleitet zumindest eine der ersten Speicherzellen Z1, insbesondere direkt, an dem jeweiligen Anschiebevorsprung 13 ab. Anhand der Pfeile 8 ist erkennbar, dass mittels der Anschiebevorsprünge 13 gezielt bewirkt werden kann, dass die Speicherzellen Z1 gezielt in den Ausweichbereich AB hineingeschoben werden.

Bei der zweiten Ausführungsform ist der jeweilige Anschiebevorsprung 13 außenumfangsseitig konvex gewölbt, wobei der jeweilige Anschiebevorsprung 13 bei der zweiten Ausführungsform außenumfangsseitig kugelsegmentförmig ausgebildet ist. Außerdem sind die Speicherzellen 6 als Rundzellen ausgebildet. Die Anschiebevorsprünge 13 wirken als Abgleitschrägen, welche eine gezielte Bewegung und somit ein gezieltes Ausweichen der Speicherzellen Z1 ermöglichen, insbesondere auch dann, wenn eine ungünstige Anordnung der Speicherzellen 6 gewählt wurde. Außerdem ist die Kontaktierungseinrichtung 9 so ausgestaltet und angeordnet, dass bei der unfallbedingten Verschiebung der Speicherzellen Z1 ein insbesondere definiertes Versagen an den Kontaktelementen auftritt. Dadurch wird ein Stromkreis geöffnet, derart, dass die jeweilige Speicherzelle Z1 von dem Stromkreis getrennt beziehungsweise von den übrigen Speicherzellen 6 getrennt wird. Dabei ist das Kontaktelement K1 mechanisch vorgespannt, sodass es sich dann, wenn es infolge der unfallbedingten Verschiebung von dem Verbindungsbereich 10 getrennt wird, zurückzieht und sich dabei in die Ausnehmung 12 hineinbewegt.

Bezugszeichenliste

1 Elektrischer Energiespeicher

2 Gehäuse

3 Aufnahmeraum

4 Wandungsbereich

5 Wandungsbereich

6 Speicherzellen

7 Pfeil

8 Pfeil

9 Kontaktierungseinrichtung

10 Verbindungsbereich 11 Zellgehäuse 12 Ausnehmung 13 Anschiebevorsprung Ausweichbereich

K1 erstes Kontaktelement

Z1 erste Speicherzelle zweite Speicherzelle