(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの貯蔵セルスタック（７；７ａ；７ｂ）を備えた電気エネルギー貯蔵モジュール（２０；３０）であって、
前記少なくとも１つの貯蔵セルスタック（７；７ａ；７ｂ）は、
第１の電極要素（１ａ）をそれぞれが有する面的に互いに平行な第１のエネルギー貯蔵セル（１）の複数群と、
前記第１のエネルギー貯蔵セル群（１）に対して面的に平行に配置された、第２の電極要素（２ａ）をそれぞれが有する面的に互いに平行な第２のエネルギー貯蔵セル（２）の複数群と、
前記貯蔵セルスタック（７；７ａ；７ｂ）の側面に接して配置された複数の平坦な接触要素（５）であって、隣り合う第１のエネルギー貯蔵セル群と第２のエネルギー貯蔵セル群と（１；２）を直流電気的に接続し、前記貯蔵セルスタック（７；７ａ；７ｂ）の幅に渡って、前記隣り合う第１のエネルギー貯蔵セル群と第２のエネルギー貯蔵セル群（１；２）の全ての第１の電極要素又は第２の電極要素（１ａ；２ａ）と接触する前記複数の平坦な接触要素（５）と、
を有し、
前記第１のエネルギー貯蔵セル群と前記第２のエネルギー貯蔵セル群と（１；２）は、前記貯蔵セルスタック（７；７ａ；７ｂ）の第１の伸長方向に沿って交互に配置され、
前記貯蔵セルスタック（７；７ａ；７ｂ）の前記側面の前記第１の電極要素（１ａ）は、前記貯蔵セルスタック（７；７ａ；７ｂ）の前記側面の前記第２の電極要素（２ａ）とは異なる極性を有し、
前記側面で互いに隣接する２つの貯蔵セルスタック（７ａ；７ｂ）は、面的に互いに平行な前記第１のエネルギー貯蔵セル群（１）と面的に互いに平行な前記第２のエネルギー貯蔵セル群（２）とを各々が備え、
第１の前記貯蔵セルスタック（７ａ）の端面に配置された前記第１のエネルギー貯蔵セル群（１）の第１の電極要素（１ａ）と電気的に接触する第１の平坦な極接続部（６ｂ）と、
第２の前記貯蔵セルスタック（７ｂ）の端面に配置された前記第１のエネルギー貯蔵セル群（１）の第２の電極要素（２ａ）と電気的に接触する第２の平坦な極接続部（６ａ）と、
を更に有し、
前記第１の平坦な極接続部（６ｂ）と前記第２の平坦な極接続部（６ａ）とは、２つの前記貯蔵セルスタック（７ａ；７ｂ）の間に互いに平行に配置される、電気エネルギー貯蔵モジュール（３０）。
【請求項２】
前記電気エネルギー貯蔵モジュール（２０；３０）は、前記極接続部（６ａ；６ｂ）の直流電気的な絶縁のために前記第１の平坦な極接続部（６ｂ）と前記第２の平坦な極接続部（６ａ）との間に配置された絶縁層（８）を更に備える、請求項１に記載の電気エネルギー貯蔵モジュール（２０；３０）。
【請求項３】
前記電気エネルギー貯蔵モジュール（２０；３０）は、前記面的に互いに平行な第１のエネルギー貯蔵セル群（１）、前記面的に互いに平行な第２のエネルギー貯蔵セル群（２）及び前記複数の接触要素（５）を収容するハウジング（４）を更に有する、請求項１または２に記載の電気エネルギー貯蔵モジュール（２０；３０）。
【請求項４】
前記ハウジング（４）は、非導電性材料又は導電性の材料から成る、請求項３に記載の電気エネルギー貯蔵モジュール（２０；３０）。
【請求項５】
前記第１の電極要素と前記第２の電極要素と（１ａ；２ａ）は、螺旋状に巻かれている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気エネルギー貯蔵モジュール（２０；３０）。
【請求項６】
前記第１の電極要素及び前記第２の電極要素（１ａ；２ａ）は、個々の層から成る電極スタックとして、又は、折り畳み型スタックとして構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気エネルギー貯蔵モジュール（２０；３０）。
【請求項７】
少なくとも１つの貯蔵セルスタック（７；７ａ；７ｂ）内に、前記貯蔵セルスタック（７；７ａ；７ｂ）の第１の伸長方向に沿って、第１の電極要素（１ａ）をそれぞれが有する面的に互いに平行な第１のエネルギー貯蔵セル（１）の複数群と、前記第１のエネルギー貯蔵セル群（１）に対して面的に平行に配置された、第２の電極要素（２ａ）をそれぞれが有する面的に互いに平行な第２のエネルギー貯蔵セル（２）の複数群と、を交互に配置する工程（４１）であって、前記貯蔵セルスタック（７；７ａ；７ｂ）の側面の前記第１の電極要素（１ａ）は、前記貯蔵セルスタック（７；７ａ；７ｂ）の前記側面の前記第２の電極要素（２ａ）とは異なる極性を有し、前記側面で互いに隣接する２つの貯蔵セルスタック（７ａ；７ｂ）は、面的に互いに平行な前記第１のエネルギー貯蔵セル群（１）と面的に互いに平行な前記第２のエネルギー貯蔵セル群（２）とを各々が備える、前記交互に配置する工程（４１）と、
前記貯蔵セルスタック（７；７ａ；７ｂ）の前記側面に接して配置された複数の平坦な接触要素（５）であって、隣り合う第１のエネルギー貯蔵セル群と第２のエネルギー貯蔵セル群と（１；２）を直流電気的に接続する前記複数の平坦な接触要素（５）を用いて、前記貯蔵セルスタック（７；７ａ；７ｂ）の幅に渡って、前記隣り合う第１のエネルギー貯蔵セル群と第２のエネルギー貯蔵セル群（１；２）の全ての第１の電極要素又は第２の電極要素（１ａ；２ａ）と接触する工程（４２）と、
第１の前記貯蔵セルスタック（７ａ）の端面に配置された前記第１のエネルギー貯蔵セル群（１）の第１の電極要素（１ａ）と電気的に接触する第１の平坦な極接続部（６ｂ）と、第２の前記貯蔵セルスタック（７ｂ）の端面に配置された前記第１のエネルギー貯蔵セル群（１）の第２の電極要素（２ａ）と電気的に接触する第２の平坦な極接続部（６ａ）とを、２つの前記貯蔵セルスタック（７ａ；７ｂ）の間に互いに平行に配置する工程と、
を含む、電気エネルギー貯蔵モジュール（２０；３０）を製造する方法（４０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気エネルギー貯蔵モジュール、及び、電気エネルギー貯蔵モジュールを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常は、電気エネルギー貯蔵セルから直流電流が取得され、又は、電気エネルギー貯蔵セルに直流電流が供給される。従って、従来公知のエネルギー貯蔵セルの構造は、エネルギー貯蔵セルのオーム内部抵抗、及び、特定のエネルギー密度又は電力密度の最適化を目指して決定される。
【０００３】
電気エネルギー貯蔵セルの多くの適用では、総電圧、電圧範囲、エネルギー含有量、又は出力密度のような所望の出力パラメータを設定するために、貯蔵セルは、直列構成又は並列構成でバッテリモジュールへと互いに接続される。このようなエネルギー貯蔵セルから、交流成分が増大した電流が取得される場合には、周波数に依存して、エネルギー貯蔵セルの誘導性の影響が大きくなる。エネルギー貯蔵セルの誘導損失は、電極と、極接続部と、ハウジング内での電極構成と、の損失寄与の個別部分から成る。さらに、作動周波数がｋＨｚ範囲内にある際には、表皮効果によって、通電領域内で損失が発生し、さらに、電導面内、例えばハウジング内で渦電流が発生する可能性がある。
【０００４】
独国特許出願公開第１０２０１００３５１１４号明細書には、例えば、母線を介して電気的に結合された蓄電池セルをそれぞれが有する複数のセルユニットを備えたバッテリユニットが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
１つ以上のエネルギー貯蔵セルから成るエネルギー貯蔵モジュールであって、高周波の交流電流の取得に関して損失がより小さく、従って、エネルギー貯蔵セルを使用するシステムの効率を改善する上記エネルギー貯蔵モジュールに対する必要性が発生する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の観点によれば、本発明は、少なくとも１つの貯蔵セルスタックを備えた電気エネルギー貯蔵モジュールであって、少なくとも１つの貯蔵セルスタックは、第１の電極要素をそれぞれが有する面的に互いに平行な第１のエネルギー貯蔵セルの複数群と、第１のエネルギー貯蔵セル群に対して面的に平行に配置された、第２の電極要素をそれぞれが有する面的に互いに平行な第２のエネルギー貯蔵セルの複数群と、を有する、上記電気エネルギー貯蔵モジュールを創出する。その際、第１のエネルギー貯蔵セル群と第２のエネルギー貯蔵セル群とは、貯蔵セルスタックの第１の伸長方向に沿って交互に配置され、第１の電極要素は、貯蔵セルスタックの側面では、当該貯蔵セルスタックの側面の第２の電極要素とは異なる極性を有する。エネルギー貯蔵モジュールは、貯蔵セルスタックの側面に接して配置された複数の平坦な接触要素であって、隣り合う第１のエネルギー貯蔵セル群と第２のエネルギー貯蔵セル群とを直流電気的に接続し、貯蔵セルスタックの幅に渡って、隣り合う第１のエネルギー貯蔵セル群と第２のエネルギー貯蔵セル群の基本的に全ての第１の電極要素又は第２の電極要素と接触する上記複数の平坦な接触要素をさらに備える。
【０００７】
更なる別の観点によれば、本発明は、少なくとも１つの貯蔵セルスタック内に、貯蔵セルスタックの第１の伸長方向に沿って、第１の電極要素をそれぞれが有する面的に互いに平行な第１のエネルギー貯蔵セルの複数群と、第１のエネルギー貯蔵セル群に対して面的に平行に配置された、第２の電極要素をそれぞれが有する面的に互いに平行な第２のエネルギー貯蔵セルの複数群と、を交互に配置する工程であって、その際に、貯蔵セルスタックの側面の第１の電極要素は、当該貯蔵セルスタックの側面の第２の電極要素とは異なる極性を有する、上記交互に配置する工程と、貯蔵セルスタックの側面に接して配置された複数の平坦な接触要素であって、隣り合う第１のエネルギー貯蔵セル群と第２のエネルギー貯蔵セル群とを直流電気的に接続する上記複数の平坦な接触要素を用いて、貯蔵セルスタックの幅に渡って、第１のエネルギー貯蔵セル群と第２のエネルギー貯蔵セル群との基本的に全ての第１の電極要素又は第２の電極要素と接触する工程と、を含む、電気エネルギー貯蔵モジュールを製造する方法を創出する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の思想は、エネルギー貯蔵モジュールの内部及び／又はそのハウジング内での、電気エネルギー貯蔵モジュールの駆動時に発生する渦電流に起因する損失を、内部のセルの誘導性が可能な限り小さいエネルギー貯蔵モジュールの適切な内部構造によって低減するということである。このために、一方では、必要な通電導体要素の全長が最小となり、他方では、接続される個々のエネルギー貯蔵セルとハウジング部分との間の接触接合部の数が最小となるように、電気エネルギー貯蔵モジュールのエネルギー貯蔵セルが適切な形態で配置される。
【０００９】
大きな利点は、特にエネルギー貯蔵モジュールから高周波の交流電流を取得する際の、損失エネルギーが著しく削減されうることである。特に、インバータ、即ち、電圧を変更するためのバッテリモジュールによって電流供給の変更を迅速に行ういわゆるバッテリダイレクトインバータ（ＢＤＩ＝Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｉｎｖｅｒｔｅｒ）が組み込まれたバッテリシステムでは、この損失エネルギーの低減は大きな利点である。
【００１０】
更なる別の利点は、エネルギー貯蔵セルのエネルギー出力又は負荷放電の遅延が負荷変動の後で最小化されることで、このようなエネルギー貯蔵モジュールの超高速ダイナミクスが改善されることにある。これにより有利に、例えばバッファコンデンサのような、他の可能な形態で平滑化を行う構成要素を省略することが可能であり、エネルギー貯蔵セル又はエネルギー貯蔵モジュールを使用する構成要素の製造コスト及び必要な設置空間を削減することが可能となる。
【００１１】
さらに、エネルギー貯蔵セルによる誘導損失の部分を予防するによって、電磁両立性（ＥＭＶ）が改善される。なぜならば、発せられる電磁場が低減されて、隣接する電子部品への干渉の影響が低下するからである。さらに、例えば表皮効果によるオーム損失が大幅に低減され、このことによって有利に、効率の向上と発熱の低減がもたらされる。
【００１２】
一実施形態によれば、本発明に係るエネルギー貯蔵モジュールは、貯蔵セルスタックの第１の端面に配置された第１のエネルギー貯蔵セル群の第１の電極要素と電気的に接触する第１の平坦な極接続部と、貯蔵セルスタックの第２の端面に配置された第２のエネルギー貯蔵セル群の第２の電極要素と電気的に接触する第２の平坦な極接続部と、を更に有してもよく、第１の平坦な極接続部と第２の平坦な極接続部とは、貯蔵セルスタックの側面に沿って互いに平行に案内される。
【００１３】
他の実施形態によれば、本発明に係るエネルギー貯蔵モジュールは、面的に互いに平行な第１のエネルギー貯蔵セル群と面的に互いに平行な第２のエネルギー貯蔵セル群とを各々が備えた、側面で互いに隣接する２つの貯蔵セルスタックを有してもよい。
【００１４】
その際に、有利な実施形態によれば、本発明に係るエネルギー貯蔵モジュールは、第１の貯蔵セルスタックの端面に配置された第１のエネルギー貯蔵セル群の第１の電極要素と電気的に接触する第１の平坦な極接続部と、第２の貯蔵セルスタックの端面に配置された第１のエネルギー貯蔵セル群の第１の電極要素と電気的に接触する第２の平坦な極接続部と、を更に有してもよく、第１の平坦な極接続部と第２の平坦な極接続部とは、２つの貯蔵セルスタックの間に互いに平行に配置される。
【００１５】
更なる別の実施形態によれば、本発明に係るエネルギー貯蔵モジュールは、極接続部の直流電気的な絶縁のために第１の平坦な極接続部と第２の平坦な極接続部との間に配置された絶縁層を更に有してもよい。
【００１６】
更なる別の実施形態によれば、本発明に係るエネルギー貯蔵モジュールは、面的に互いに平行な第１のエネルギー貯蔵セル群と、面的に互いに平行な第２のエネルギー貯蔵セル群と、複数の接触要素と、を収容するハウジングを更に有してもよい。
【００１７】
その際に一実施形態において、ハウジングは、非導電性材料又は僅かに導電性の材料から成っていてもよい。
【００１８】
本発明に係るエネルギー貯蔵セルの更なる別の実施形態によれば、第１の電極要素と第２の電極要素とは、螺旋状に巻かれていてもよい。
【００１９】
本発明に係るエネルギー貯蔵セルの更なる別の実施形態によれば、第１の電極要素と第２の電極要素とは、個々の層から成る電極スタックとして、又は、折り畳み型スタックとして構成されてもよい。
【００２０】
本発明の実施形態の更なる別の特徴及び利点は、添付の図面を参照した以下の明細書の記載から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】電気エネルギー貯蔵セルの一構成を概略的に示す。
【図２】本発明の一実施形態に係る電気エネルギー貯蔵モジュールの概略図を示す。
【図３】本発明の更なる別の実施形態に係る電気エネルギー貯蔵モジュールの概略図を示す。
【図４】本発明の更なる別の実施形態に係る電気エネルギー貯蔵モジュールを製造する方法の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下で使用される方向を表す用語、即ち、「左」、「右」、「上」、「下」、「前」、「後ろ」、「その上」、「その下」等は、図面のより良い理解のために利用しているにすぎず、決して一般性を制限するものではない。一般に、同一の符号が、同種の構成要素又は同様に機能する構成要素に付される。
【００２３】
本発明の意味における電気エネルギー貯蔵セルは、所定の期間に渡って電気エネルギーを蓄え、更なる別の期間に渡って当該電気エネルギーを再び出力することが可能な全ての装置を含む。その際に、本発明の意味におけるエネルギー貯蔵セルは、全ての形態による二次的エネルギー貯蔵器及び一次的エネルギー貯蔵器を含み、特に、電気容量的な貯蔵器、電気化学的（ファラデー的）貯蔵器、及び、これらが組み合わさって機能するタイプの貯蔵器を含む。その際に、検討される期間は、数秒から数時間、数日、数年を含んでもよい。電気エネルギー貯蔵セルは、例えば、リチウムイオンセル、リチウムポリマーセル、ニッケル・メタルハイドライドセル、ウルトラキャパシタ、スーパーキャパシタ、パワーキャパシタ、ＢａｔＣａｐ、蓄電池（鉛、亜鉛、ナトリウム、リチウム、マグネシウム、硫黄、又は、他の金属、元素、若しくは合金を使用）、又は、類似したシステムを含んでもよい。その際に、本発明が内包する電気エネルギー貯蔵セルの機能は、水性電解質、非プロトン性電解質、又は高分子電解質と組み合わされた挿入電極、反応性電極、合金電極に基づいてもよい。
【００２４】
その際に、本発明の意味における電気エネルギー貯蔵セルの構造は、例えば、角柱形状又は所謂「ポーチ」形状のような様々な外側の構造形態、及び、例えば、巻回された構造、積み重ねられた構造、折り畳まれた構造、又はその他の構造のような、様々な電極構造を含んでもよい。
【００２５】
本発明の意味における電極要素は、電導性の様々な材料、例えば金属材料で製造されてもよい。本発明の意味における電極要素は、層状に積み重ねられてもよく、三次元的に充填されてもよく、及び／又は、大きな活性表面を有して製造されてもよい。その際に、平坦な電極要素は、貯蔵器の技術に応じて様々な寸法を有してもよく、例えば、電極要素の厚さは、数μｍから数ｍｍであってもよい。電極要素は、折り畳まれてもよく、積み重ねられてもよく、又は巻回されてもよく、電極要素を互いに直流電気的に分離し電解質をセルハウジング内で個別領域内へと区切ることが可能な絶縁層又は分離層を、電極要素の間に形成することが構想されうる。両極性の形態による電極要素を構成するということも可能でありうる。電極要素の平坦な形状は、正方形、長方形、円形、楕円形、又は任意の他の形状により構成されてもよい。
【００２６】
本発明の意味における電気エネルギー貯蔵モジュールは、ハウジング内に１つ以上のエネルギー貯蔵セルを有する構成要素を含んでもよく、その際に、電気貯蔵セルは、エネルギー貯蔵セルの直列接続又は並列接続を保証するために、適切なやり方で互いに連結される。その際に、電気エネルギー貯蔵モジュールは、電気エネルギー貯蔵モジュールの電気エネルギー貯蔵セルの内部接続に依存した出力電圧がそこで検出されうるモジュール接続部を有してもよい。
【００２７】
本発明の意味におけるハウジングは、１つ以上の電気エネルギー貯蔵セル、及び、電気エネルギー貯蔵セルの電導的な接続要素を収容するための凹部を有する全ての構成要素であって、収容されるエネルギー貯蔵セル及び構成要素を機械的及び／又は電気的に外界から遮蔽することが可能な上記全ての構成要素を含む。その際に、ハウジングは、例えば、合成樹脂、金属、金属合金のような、電導性材料、非電導性材料、又は、電導性が低い材料、又はこのような材料の部分領域の組み合わせを有してもよい。その際に、ハウジングの形状及び大きさは、収容されるエネルギー貯蔵セル及び構成要素に対して調整することが可能である。
【００２８】
図１は、電気エネルギー貯蔵セルの構成１０の概略図を示している。構成１０は、複数の平坦な電気エネルギー貯蔵セル１及び２を含んでおり、この複数の平坦な電気エネルギー貯蔵セル１及び２は、その面法線方向にぴったりと並んで貯蔵セルスタック７内に配置されている。その際に、貯蔵セルスタック７は、図１では例えば左から右へと伸びる第１の伸長方向を有する。貯蔵セルスタック７はそれぞれ四角形の端面を有してもよく、この四角形の端面は、第１の伸長方向に沿って４つの側面を介して連結される。図１の例示的な実施形態では、貯蔵セルスタック７は長方形の端面を有するが、例えば、正方形又は台形の形状も同様に可能である。
【００２９】
エネルギー貯蔵セル１及び２は、複数の電極要素１ａ又は２ａを有する。電極要素１ａ又は２ａは、例えば、螺旋状に巻かれた電極、積み重ねられた電極、又は、上下に折り畳まれた電極を有してもよい。その際に、エネルギー貯蔵セル１又は２ごとに、当該エネルギー貯蔵セル１又は２内で互いに直流電気的に分離された異なる極性の電極要素が存在してもよい。電極要素は、例えば、電導性材料から成る平坦な層であって、くし形状の構造において面的に互いに噛み合った上記平坦な層であってもよい。層状の電極要素のテープが巻回され又は折り畳まれることにより、電極要素が交互に重ねられた形態になっているということも可能でありうる。その際に、エネルギー貯蔵セル１又は２内に電極要素１ａ又は２ａを配置するための選択肢は沢山あり、構成の選択は、利用される貯蔵器の技術、エネルギー貯蔵セル１又は２の外形に関する限定条件、及び／又は、エネルギー貯蔵セル１又は２の実現すべき電気的特徴に依存しうるということは明確であるべきであろう。例えば、エネルギー貯蔵セル１又は２の内部容量が最大限に利用されるように電極要素１ａ又は２ａを配置することは有利でありうる。
【００３０】
エネルギー貯蔵セル１とエネルギー貯蔵セル２とが、貯蔵セルスタック７内でその極性に関して反対に配置されるという趣旨で、エネルギー貯蔵セル１は、エネルギー貯蔵セル２とは区別される。換言すれば、エネルギー貯蔵セル１は、貯蔵セルスタック７の前側の側面では正の極性の電極要素１ａを有し、貯蔵セルスタック７の後ろ側の側面では負の極性の電極要素１ａを有するように配置される。これに対して、エネルギー貯蔵セル２は、貯蔵セルスタック７の前側の側面では負の極性の電極要素２ａを有し、貯蔵セルスタック７の後側の側面では正の極性の電極要素２ａを有するように配置される。その際に、エネルギー貯蔵セル１と２とは、例えば、分離要素３によって電気的に互いに絶縁されうる。分離要素３は特に、セグメント内の電解質内の特定の電位差を超えないように、セグメント内で電解質を区切る役割を果たす。その際に、この分離要素３は、非電導性材料又は僅かに電導性の材料の薄層を有してもよい。同一方向に方向付けられ並んで配置されたエネルギー貯蔵セル１又は２の数は、図１では例えば３個で示されているが、それぞれ他の数の、同一に方向付けられ並んで配置されたエネルギー貯蔵セルも同様に可能である。同一方向にセルを配置させる構成は、電気的にはセルの並列回路を意味し、このことにより特により大きな電流が可能となる。このようなパケットと、反対方向のセルから成るパケットと、の接続は、個々の電圧が対応して付加される直列回路に相当する。
【００３１】
貯蔵セルスタック７は、図１では例えば角柱状のハウジング４によって収容されていてもよい。しかしながら、ハウジング４の各他の形状も同様に可能であり、この形状が例えば、収容されるエネルギー貯蔵セル１又は２の寸法に依存しうるということは明らかである。
【００３２】
図２は、電気エネルギー貯蔵セルの構成を有する電気貯蔵モジュール２０の概略図を示している。その際に、電気エネルギー貯蔵セルの構成は、例えば、図１の構成１０に対応していてもよい。しかしながらその際に、電気エネルギー貯蔵モジュール２０のための各接続要素を適合させた上で各他の構成が同様に可能であるということは明確であるべきであろう。
【００３３】
電気エネルギー貯蔵モジュール２０は、平坦な接触要素５を有し、この平坦な接触要素５は、各隣り合うエネルギー貯蔵セル群１又は２とサイドで接触し、当該エネルギー貯蔵セル群１又は２を互いに連結させる。その際に、平坦な接触要素５はそれぞれ、異なる極性の電極要素１ａ及び２ａを結合する。この平坦な接触要素５はそれぞれ、電極要素１ａ又は２ａの平面伸長方向と、エネルギー貯蔵セル１又は２の側面と、に対して直交する平面伸長方向を有する。平坦な接触要素５は例えば、電導性材料から成る層、平坦なテープ、又は層要素を有してもよい。その際に、平坦な接触要素５は、その平面伸長方向に沿って、貯蔵セルスタック７の幅に渡って、隣り合うエネルギー貯蔵セル群１又は２の基本的に全ての第１の電極要素１ａ又は第２の電極要素２ａと接触する。好適に、平坦な接触要素５は、エネルギー貯蔵セル１又は２ごとに複数の電極要素１ａ又は２ａと接触し、従って、隣り合うエネルギー貯蔵セル１又は２の間の電気的な接続経路が可能な限り短い。同時に、各接触要素５の大きな面的な広がりに渡って電流密度が最大限に均一になる。
【００３４】
接触要素５のこの面的な接触は、例えば、電極要素１ａ又は２ａとの溶接処理、噴霧処理、スパッタリング処理、又は接着処理によって実現されてもよい。その際に、余剰の電流経路を避けるために、電極要素１ａ又は２ａの各層の垂直方向の伸長を超える接触要素５の突出を可能限り小さく抑えることが構想されうる。
【００３５】
接触要素５は、貯蔵セルスタック７の前側と後ろ側に交互に配置され、従って、貯蔵セルスタック７の長手方向の伸長方向に沿って、隣り合うエネルギー貯蔵セル１又は２の間にメアンダ状又は蛇行線状の電流経路が生じる。一様に配置された隣り合うエネルギー貯蔵セル群１又は２の数は好適に偶数であり、従って、一様に配置された隣り合うエネルギー貯蔵セル群１又は２であって、貯蔵セルスタック７の末端側に存在する上記エネルギー貯蔵セル群の、接触要素５を介して接続されていない各末端接点は、貯蔵セルスタック７の同じ側に存在する。図２の例示的なケースでは、この末端接点は、貯蔵セルスタックの左側の末端及び右側の末端の前側に存在する。この末端接点は、極接続部又は極接触接続部６ａ及び６ｂを介して電気的に接続されうる。
【００３６】
その際に、極接続部又は極接触接続部６ａ及び６ｂはそれぞれ、貯蔵セルスタック７の末端側へと平面的に互いに平行に案内される平坦な要素を有する。図２の本例では、極接触接続部６ａ及び６ｂは、貯蔵セルスタック７の左側へと案内されている。その際に、当該極接触接続部６ａと６ｂによって包接される起磁力面と、極接触接続部６ａ及び６ｂの誘導性インピーダンスと、を可能な限り小さく保つために、極接触接続部６ａと６ｂとの間の間隔は可能な限り小さく選択されうる。
【００３７】
極接触接続部６ａ、６ｂの間の直流電気的な絶縁を保証するために、図２では部分的に示される絶縁層８を接触接続部６ａ、６ｂの間に挿入することを任意に構想してもよい。絶縁層８は、適切な直流電気的な分離のために、前側の接触要素５と極接触接続部６ａとの間にも伸びていてもよい。
【００３８】
極接続部又は極接触接続部６ａと６ｂとは、例えば、可能な限り大きな面に渡って、互いにぴったりと重なって伸びていてもよい。極接触接続部６ａ及び６ｂの各末端の間では、エネルギー貯蔵モジュール２０の出力電圧が検出されうる。図２のエネルギー貯蔵モジュール２０も同様に、分かり易さの理由から図２では明示的に示されないハウジング４を有してもよい。
【００３９】
図３では、電気エネルギー貯蔵セルの構成を有する電気エネルギー貯蔵モジュール３０の概略図を示している。その際に、エネルギー貯蔵セルは、図１のエネルギー貯蔵セル１に対応してもよい。電気エネルギー貯蔵モジュール３０は、互いに平行に配置された２つの貯蔵セルスタック７ａ、７ｂの構成を有する。一般性を制限することなく、以下では、後ろ側に示される貯蔵セルスタック７ａを後方の貯蔵セルスタックと呼び、前側に示される貯蔵セルスタック７ｂを前方の貯蔵セルスタックと呼ぶことにする。２つの貯蔵セルスタック７ａ、７ｂ内の、一様に配置された隣り合うエネルギー貯蔵セル群１又は２の数は同じであってもよく、及び、偶数を有してもよい。群ごとのエネルギー貯蔵セル１又は２の数は、図３では例えば１個で示されているが、各他の数も同様に可能である。電気エネルギー貯蔵モジュール３０は、エネルギー貯蔵セル１、２の間に分離要素を有さない。しかしながら、図１で示したのと同様に、一様に配置された隣り合うエネルギー貯蔵セル１と２との間に適切な分離要素３を設けてもよいと理解されたい。
【００４０】
図２で示されたエネルギー貯蔵モジュール２０と同様に、各貯蔵セルスタック７ａ又は７ｂの隣り合うエネルギー貯蔵セル１又は２は、接触要素５を介して互いに連結され、その際に、前側の接触要素５は、後ろ側の接触要素５に対してそれぞれ交互に配置され、従って、貯蔵セルスタック７ａ、７ｂの長手方向に沿って、隣り合うエネルギー貯蔵セル１又は２の間にメアンダ状又は蛇行線状の電流経路が生じる。２つの貯蔵セルスタック７ａ、７ｂの、それぞれ右側に配置された最後のエネルギー貯蔵セル２は、スタックを跨ぐ接触要素５ａを介して電気的に接続されるため、スタックを跨ぐ電流経路が生じ、このスタックを跨ぐ電流経路はマエンダ状に、後方の貯蔵セルスタック７ａの左側から後方の貯蔵セルスタック７ａの右側へと通り、さらに、前方の貯蔵セルスタック７ｂの右側から前方の貯蔵セルスタック７ｂの左側へと通っている。その際に、貯蔵セルスタック７ａ、７ｂの各末端接点で、即ち、前方の貯蔵セルスタック７ｂの最も左側に置かれたエネルギー貯蔵セル１の後ろ側と、後方の貯蔵セルスタック７ａの最も左側に置かれたエネルギー貯蔵セル１の前側と、にそれぞれ極接続部又は極接触接続部６ａ、６ｂを設けることが可能である。
【００４１】
その際に、極接続部又は極接触接続部６ａ、６ｂは、図２との関連で記載されたのと同様の特徴を有してもよい。特に、極接続部又は極接触接続部６ａ、６ｂの間の直流電気的な絶縁を保証するために、極接続部又は極接触接続部６ａ、６ｂの間に挿入された任意の絶縁層８を設けることが可能である。この絶縁層８は、適切な直流電気的な絶縁のために、後方の貯蔵セルスタック７ａの前側の接触要素５と、前方の貯蔵セルスタック７ｂの後ろ側の接触要素５と、の間に伸びていてもよい。
【００４２】
エネルギー貯蔵モジュール３０は、外界に対するエネルギー貯蔵モジュール３０の機械的及び／又は電気的な遮蔽を保証しうるハウジング４を有してもよいが、図３でも分かり易さの理由からハウジングは示されない。
【００４３】
以上、図２及び図３は、エネルギー貯蔵モジュールの例示的な実施形態を示している。その際に、目的に適った構造基準を考慮して変更又は修正を行うことが可能である。一般に、２つの極性の通電要素の間の間隔を、当該通電要素によって包囲される活性の起磁力面を最小にするために、可能な限り小さく保つことは有利である。このことは、通電要素の誘導性インピーダンスが、エネルギー貯蔵モジュールの内部で最小に抑えられることを意味している。さらに、電流密度を可能な限り均一にするために、可能な限り大きな面で通電要素を形成することが有利である。理想的には平面的な、電極要素の活性領域にぴったりと隣接する極接触部が、例えば安全性要求又は技術的な必然性のような特定の限定条件下においてのみ可能である場合には、少なくとも、小さい間隔をとって異なる極性の通電要素を結合することを保証することに注意されたい。さらに、有利に、ハウジングを備えたエネルギー貯蔵セルの必要な極接続部の数は、エネルギー貯蔵セルの、モジュール内部の適切な接続によって最小化される。これにより、オームの電力抵抗が低減され、このことにより、直流電流による動作時にも交流電流による動作時にも、特に表皮効果によるオーム損失が最小に抑えられる。
【００４４】
記載されたエネルギー貯蔵モジュールを、例えば、好適に、高周波数の交流電流がエネルギー貯蔵セルから取り出されるシステム内で、例えば、駆動周波数が約１００Ｈｚを上回るバッテリダイレクトインバータ内で使用することが可能である。このシステム内では、エネルギー貯蔵モジュールの構造形態に基づいて、高い交流電流周波数による誘導損失を最小に抑えることが可能である。同時に、超高速範囲内でのエネルギー貯蔵モジュールの応答動作が改善され、これにより、システムのダイナミクス及び信頼性が著しく改善される。
【００４５】
図４は、電気エネルギー貯蔵モジュール、特に、図２及び図３に概略的に示されたエネルギー貯蔵モジュール２０又は３０のうちの１つを製造する方法４０を概略的に示している。第１のステップ４１において、少なくとも１つの貯蔵セルスタック７、７ａ、７ｂ内に、貯蔵セルスタック７、７ａ、７ｂの第１の伸長方向に沿って、第１の電極要素１ａをそれぞれが有する面的に互いに平行な第１のエネルギー貯蔵セル１の複数群と、第２の電極要素２ａをそれぞれが有する面的に互いに平行な第２のエネルギー貯蔵セル２の複数群と、が交互に配置され、その際に、貯蔵セルスタック７、７ａ、７ｂの側面の第１の電極要素１ａは、貯蔵セルスタック７、７ａ、７ｂの側面の第２の電極要素２ａとは異なる極性を有する。第２のステップ４２において、貯蔵セルスタック７、７ａ、７ｂの側面に接して配置された複数の平坦な接触要素であって、隣り合う第１のエネルギー貯蔵セル群１と第２の貯蔵セル群２とを直流電気的に接続する上記接触要素を用いて、貯蔵セルスタック７、７ａ、７ｂの幅に渡る、隣り合う第１のエネルギー貯蔵セル１群と第２のエネルギー貯蔵セル２群の、基本的に全ての第１電極要素１ａ又は第２の電極要素２ａとの接触が行われる。その際に、平坦な接触要素５は、例えば、電極要素１ａ、２ａとの溶接処理、噴霧処理、スパッタリング処理、又は接着処理によって接触させられる。その際に好適に、各接触要素５と電極要素１ａ、２ａとの間の結合箇所の電気抵抗は、可能な限り小さく保たれる。
【００４６】
面的に互いに平行な第１の電極要素１ａ及び第２の電極要素２ａは、例えば各接触要素５との接触の前に、適切なやり方で、所望のセルトポロジーに応じて積み重ねられ、折り畳まれ、巻回されうる。例えば、所謂ポーチセルのために、第１の電極要素１ａと第２の電極要素２ａとは、絶縁型の分離層を利用して、メエンダ状のコースを描いて上下に折り畳まれ、又は層状に重ねられうる。角柱状のセルを形成するためには、例えば、「レーストラックパンケーキ（ｒａｃｅｔｒａｃｋ  ｐａｎｃａｋｅ）」トポロジ、又は、「レーストラックダブルパンケーキ（ｒａｃｅｔｒａｃｋ  ｄｏｕｂｌｅ  ｐａｎｃａｋｅ）」トポロジを利用することが可能であり、即ち、「レーストラック（ｒａｃｅｔｒａｃｋ）」形状を獲得するために、即ち、短い（ｅｎｇ）外側半径を介して接続され基本的に平行して伸びるコイル軌道を獲得するために、生成されるコイルの横方向に沿って押し潰し又は圧縮することが可能な、第１の電極要素１ａ又は第２の電極要素２ａの平坦な螺旋状のコイルを利用することが可能である。
【００４７】
任意に、ハウジング４内への貯蔵セルスタック７、７ａ、７ｂ及び接触要素５の収容を行ってもよい。その際に、第１及び第２の極接続部６ａ、６ｂは、電気エネルギー貯蔵モジュールの電気接続部としてハウジング４から出して案内されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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