CN101730951B - 电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池，该电池具有至少一个电池单体连接元件(20)，所述电池单体连接元件包括(a)一个具有长方六面体状的基本轮廓的连接器(28)，该连接器用于与至少一个极板在该连接器(28)的下侧(32)上相连接，所述电池单体连接元件还包括(b)一个焊接接片(30)，该焊接接片与该连接器(28)导电地相连接，(c)其中，在该电池(10)的安装位置中，该连接器(28)基本上水平地设置并且该焊接接片(30)基本上竖直地设置，(d)其中，该连接器(28)具有一个位于该下侧(32)对面的上侧(34)以及(e)至少一个与该下侧(32)邻接的长侧(36)，该焊接接片(30)在所述长侧上与该连接器(28)相连接。根据本发明提出，该焊接接片(30)通过至少一个在外侧设置在该焊接接片(30)上并且伸到该连接器(28)的表面的接触元件(44.1，44.2)与该连接器(28)电连接。

Description

电池
技术领域
本发明涉及一种电池，该电池具有至少一个电池单体连接元件，所述电池单体连接元件包括(a)一个具有长方六面体状的基本轮廓的连接器，该连接器用于与至少一个板、尤其是与一个极板组在该连接器的下侧上相连接，所述电池单体连接元件还包括(b)一个焊接接片，该焊接接片与该连接器导电地相连接，(c)其中，在该电池的安装位置中，该连接器基本上水平地延伸并且该焊接接片基本上竖直地延伸，(d)其中，该连接器具有一个位于该下侧对面的上侧以及(e)至少一个与该下侧邻接的长侧，该焊接接片在所述长侧上与该连接器相连接。
背景技术
这种电池例如已由DE 103 23 529 B3或者已由DE 24 47 639公知。
呈铅蓄电池形式的这种电池例如作为启动机电池在汽车中使用。这种电池包括多个原电池，这些原电池串联连接并且通过电绝缘的分隔壁彼此间分隔开。任意一个原电池都包括一个阳极的板组和一个阴极的板组，这两个板组分别由多个极板构成。电池单体连接元件使一个板组的极板彼此间在电上以及在机械上相连接并且附加地用于使一个原电池的板组通过另一个电池单体连接元件与另一个原电池的另一个板组穿过分隔壁电接触。用于将单体连接成蓄电池的连接元件已由EP 1 691 431 A1公知。
为了可实现这种电接触，在制造电池时，电池连接元件彼此相对地并且相对于分隔壁中的缺口对齐。接着，将两个设置在分隔壁两侧的电池单体连接元件的焊接接片彼此相焊接并且由此彼此电连接。
在铅蓄电池中，连接器通常完全由铅构成，铅对于金属具有相对低的导电能力。铅蓄电池通常仅具有6伏特至48伏特的电压。但在现代机动车如商用车中，需要直到多个千瓦的高功率，由此，在负载下大的电流流过电池单体连接元件。在这种电流下，由于电池的内阻而导致不期望地变热，这是不利的。此外，电池的内阻不利地限制可由电池输出的最大功率。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种具有减小的内阻的电池。
本发明通过所述类型的电池来解决该问题，在该电池中，焊接接片通过至少一个在外侧设置在焊接接片上并且伸到连接器的表面的接触元件与连接器电连接。
通过具有这种电池单体连接元件的电池有利地实现：从极板经由电池单体连接元件流动的电流经受比在电池单体连接元件用相同量的材料制造且不具有接触元件的情况下小的电阻。通过接触元件，电池单体连接元件的供电流的电传导使用的材料最佳地用于电流流动，由此可实现电池的内阻降低。这使得在工作期间电池的不期望的变热降低并且可实现电池的功率输出较高。
如果预给定最大可接受的内阻，则本发明作为替换方案可节省用于制造电池单体连接元件的材料、例如铅。
此外，有利的是，可用低投入来转用本发明。因此仅须更换用于浇注电池单体连接元件的模具。
在本发明的范围内，对于长方六面体状的基本轮廓理解为：连接器在严格的数学意义上可构造成长方六面体状，但这不是必需的。其实，连接器可不同于长方六面体状的轮廓，其方式是例如存在六个以上面，两个彼此对置的侧不彼此相对平行地延伸或者彼此邻接的面在彼此相对不同于直角的角度下延伸。这种变型已由现有技术公知。
对于连接器基本上水平地延伸的特征应理解为：连接器可严格水平地延伸，但这不是必需的。尤其足够的是，连接器在相对于水平面小于10°的角度下延伸。相应情况适用于焊接接片基本上竖直地延伸的特征。在此，与竖直面例如小于10°的偏差也被视为基本上竖直。
在一个优选实施形式中，该电池是铅蓄电池、尤其是商用车铅蓄电池。商用车铅蓄电池例如与轿车铅蓄电池或摩托车铅蓄电池的不同之处在于，焊接接片在中央设置在连接器的长侧上。
优选焊接接片具有两个接触元件，这些接触元件在外侧设置在焊接接片两侧，伸到连接器的表面并且使焊接接片与连接器电连接。在此，这些接触元件例如彼此相对镜像对称地构造，由此，电池单体连接元件也相对于镜像平面镜像对称地构造。
在电池充电或放电时，电流密度随着到连接器的上侧的距离的增大而减小，因此优选提出，接触元件具有随着到连接器的上侧的距离的减小而增大的横截面。此外，其优点在于，电池单体连接元件因此可特别容易地从浇注模具分离。
因为来自在连接器外端部上与连接器相连接的极板的电流不得不克服特别高的电阻，所以在一个优选实施形式中提出，接触元件具有随着到焊接接片的距离的增大而增大的横截面。以此方式使处于侧面的极板的电流必须克服的电阻降低。
优选接触元件具有连接器侧的过渡区域，所述接触元件在该连接器侧的过渡区域中过渡到连接器，连接器侧的过渡区域具有外侧的区段，该外侧的区段具有外侧曲率半径，该外侧曲率半径处于3mm至10mm之间。
已经证实，以此方式可实现电池的特别小的内阻。形容词“外侧”在此涉及电池单体连接元件并且意味着背离焊接接片。
此外，接触元件有利地具有内侧的区段，该内侧的区段具有内侧曲率半径，该内侧曲率半径处于1mm至3mm之间。接触元件在焊接接片侧的过渡区域中有利地具有0.25mm至2mm之间的曲率半径，所述接触元件在该焊接接片侧的过渡区域中过渡到焊接接片。
为了简化制造，电池单体连接元件优选构造成单件式，尤其是该电池单体连接元件由铅浇注。如果接触元件投影到所述上侧上的接触元件横截面具有一个边线，该边线在相对于连接器的纵向轴线呈30°至60°的角度下延伸，则对于电池单体连接元件得到特别小的内阻。有利的是，接触元件横截面基本上是三角形，其中，接触元件横截面的另一个边基本上相对于连接器的长侧平行地延伸。接触元件横截面在焊接接片内部具有其顶点，该接触元件横截面的两个长边之间的角度于是也取值为30°至60°。
如果接触元件横截面在接触元件过渡到连接器的位置具有这样的接触元件横截面积，该接触元件横截面积小于同一高度上焊接接片水平横截面，则节省材料。因此，在每个水平高度上，焊接接片的横截面大于接触元件的横截面。对于横截面的大小在此理解为横截面面积。特别有利的是，接触元件横截面小于同一水平高度上焊接接片的横截面的一半。
如果接触元件在连接器侧基本上完全设置在一个水平平面的对面，该水平平面延伸通过所述长侧，焊接接片在所述长侧上与连接器相连接，则电池单体连接元件的装配尤其得到简化。
附图说明
下面借助于附图对本发明的实施形式进行详细描述。附图表示：
图1               根据本发明的电池的横剖面，
图2               根据图1的电池的俯视图，
图3a、3b、3c      根据现有技术的电池单体连接元件的横剖面视图，
图4               用于根据本发明的电池的电池单体连接元件，以及
图5a、5b、5c、5d  根据本发明的电池的电池单体连接元件的横剖面视图。
具体实施方式
图1示出了一个电池10的横剖面视图，该电池包括一些原电池12.1至12.6，图1中示出了这些原电池中的原电池12.1、12.2和12.3。原电池12.1、12.2、12.3分别包括一个阳极的板组14.1、14.2、14.3和一个阴极的板组16.1、16.2和16.3。原电池12.1至12.3通过分隔壁18.1、18.2彼此在空间上以及在电上分隔开并且设置在一个壳体中。
板组14.1至14.3或者16.1至16.3中的每一个都包括多个在机械上以及在电上与电池单体连接元件20.1、20.2、20.3或者20.4相连接的极板。每两个电池单体连接元件20.1和20.2或者20.3和20.4通过对应的分隔壁18.1或者18.2中的未绘入的孔彼此在电上以及在机械上相连接，由此，原电池12.1至12.3串联连接。
图2除了原电池12.1至12.3之外还示出了另外三个原电池12.4、12.5和12.6，这些原电池通过两个电池单体连接元件22.1、22.2与原电池12.1至12.3在电上以及在机械上相连接并且被串联连接。如果在一个正极24上和一个负极26上施加电流或者从所述正极和负极分接出电流，则电流流过全部原电池12.1至12.6并且在此情况下经过电池单体连接元件20.1至20.8和22.1、22.2。因为电流必须流过多个电池单体连接元件，所以即使在这些电池单体连接元件所具有的电阻方面进行小的改善，也使得电池10的总内阻显著减小。
图3a示出了一个电池单体连接元件20，该电池单体连接元件具有一个连接器28和一个焊接接片30。连接器28具有基本上长方六面体状的基本轮廓，其具有下侧32、上侧34、焊接接片侧的长侧36(图3b)、背离焊接接片的长侧38、外侧的第一长侧40和外侧的第二长侧42。焊接接片30设置在连接器28的焊接接片侧的长侧36上。
图4示出了用于根据本发明的电池的电池单体连接元件20的立体视图，在该电池单体连接元件中，相同的对象设置有相同的参考标号。电池单体连接元件20包括一个第一接触元件44.1和一个第二接触元件44.2。两个接触元件44.1、44.2不仅与焊接接片30而且与连接器28一体地相连接并且楔状地逐渐收缩地朝焊接接片30延伸。
两个接触元件44.1、44.2具有面积随着到上侧34的距离的减小而增大的、以水平面H为参考的水平横截面。换言之，接触元件44.1、44.2向上逐渐收缩。方向“上”如本说明书中的其它取向说明那样始终涉及电池单体连接元件20在如图1和图2中所示的电池10中的安装位置。但这些取向说明不应理解为限制，而是仅仅用于解释特别合适的布置。
此外，接触元件44.1、44.2这样构造，使得被沿着焊接接片侧的长侧36延伸的竖直平面V截得的截面具有随着到焊接接片侧的长侧36的距离的增大而减小的面积。此外，接触元件44.1、44.2这样构造，使得被相对于焊接接片侧的长侧36垂直地延伸的竖直平面W(图5c)截得的截面具有随着到焊接接片30的距离的增大而增大的横截面。接触元件44.1、44.2由此具有棱柱状的基本结构，该基本结构的基面基本上是三角形，如图5c中通过三角形D所表示的那样。两个最大的边之间的张角α处于30°至60°之间，其中，这些边之一相对于焊接接片侧的长侧36平行地延伸。
图4示出了连接器侧的过渡区域46，该过渡区域包括一个外侧(lateral)的区段48和一个内侧(medial)的区段50。在外侧的区段48中，过渡区域具有3mm至10mm的外侧曲率半径，在内侧的区段50中，内侧曲率半径取值为2mm。在焊接接片侧的过渡区域52中存在也为2mm的曲率半径。
通过将铅浇注到合适地成形的模具中来制造电池单体连接元件20。为了可容易地将所形成的电池单体连接元件脱模，焊接接片30、连接器28和接触元件44.1、44.2向上锥状地延伸并且在此以其相应的面相对于相应的竖直平面形成2°至7°的角度。
参考标号清单
10                                 电池
12.1、...、12.6                    原电池
14.1、14.2、14.3                   阳极的板组
16.1、16.2、16.3                   阴极的板组
18.1、18.2                         分隔壁
20.1、20.2、...、20.8、22.1、22.2  电池单体连接元件
24                                 正极
26                                 负极
28                                 连接器
30                                 焊接接片
32                                 下侧
34                                 上侧
36                                 焊接接片侧的长侧
38                                 背离焊接接片的长侧
40                                 外侧的第一长侧
42                                 外侧的第二长侧
44.1、44.2                         接触元件
46                                 连接器侧的过渡区域
48                                 外侧的区段
50                                 内侧的区段
52                                 焊接接片侧的过渡区域
V                竖直平面
H                水平平面
S                边线
α               张角

Claims (16)

1.电池，具有至少一个电池单体连接元件(20)，所述电池单体连接元件包括：
(a)一个具有长方六面体状的基本轮廓的连接器(28)，该连接器用于与至少一个极板在该连接器(28)的下侧(32)上相连接，以及
(b)一个焊接接片(30)，该焊接接片与该连接器(28)导电地相连接，
(c)其中，在该电池(10)的安装位置中，该连接器(28)基本上水平地延伸并且该焊接接片(30)基本上竖直地延伸，
(d)其中，该连接器(28)具有一个位于该下侧(32)对面的上侧(34)以及
(e)至少一个与该下侧(32)邻接的长侧(36)，该焊接接片(30)在所述长侧上与该连接器(28)相连接，
其特征在于：
(f)该焊接接片(30)通过至少一个在外侧设置在该焊接接片(30)上并且伸到该连接器(28)的表面的接触元件(44.1，44.2)与该连接器(28)电连接。
2.根据权利要求1的电池，其特征在于：该电池是铅蓄电池(10)。
3.根据上述权利要求之一的电池，其特征在于：该焊接接片(30)通过两个在外侧设置在该焊接接片(30)上并且伸到该连接器(28)的表面的接触元件(44.1，44.2)与该连接器(28)电连接。
4.根据权利要求1或2的电池，其特征在于：所述接触元件(44.1，44.2)具有随着到该连接器(28)的上侧(34)的距离的减小而增大的横截面。
5.根据权利要求1或2的电池，其特征在于：所述接触元件(44)具有随着到该焊接接片(30)的距离的增大而增大的横截面。
6.根据权利要求1或2的电池，其特征在于：
-所述接触元件(44)具有连接器侧的过渡区域(46)，所述接触元件在该连接器侧的过渡区域中过渡到该连接器(28)，
-该连接器侧的过渡区域(46)具有外侧的区段(48)，并且
-该外侧的区段(48)具有外侧曲率半径，该外侧曲率半径处于3mm至10mm之间。
7.根据权利要求1或2的电池，其特征在于：
-所述接触元件(44)具有连接器侧的过渡区域(46)，所述接触元件在该连接器侧的过渡区域中过渡到该连接器，
-该连接器侧的过渡区域(46)具有内侧的区段(50)，并且
-该内侧的区段(50)具有内侧曲率半径，该内侧曲率半径处于1mm至3mm之间。
8.根据权利要求1或2的电池，其特征在于：所述接触元件(44)在焊接接片侧的过渡区域(52)中具有处于0.25mm至2mm之间的曲率半径，所述接触元件在该焊接接片侧的过渡区域中过渡到该焊接接片(30)。
9.根据权利要求1或2的电池，其特征在于：所述电池单体连接元件(20)构造成单件式。
10.根据权利要求9的电池，其特征在于：所述电池单体连接元件(20)是浇注件。
11.根据权利要求1或2的电池，其特征在于：所述接触元件投影到所述上侧(34)上的接触元件水平横截面(D)具有一个边线(S)，该边线在相对于该连接器(28)的长侧(36)呈30°至60°的角度(α)下延伸。
12.根据权利要求1或2的电池，其特征在于：所述接触元件横截面(D)在所述接触元件(44)过渡到该连接器(28)的位置小于该焊接接片(30)的水平横截面。
13.根据权利要求1或2的电池，其特征在于：所述接触元件(44.1，44.2)不仅与焊接接片(30)而且与连接器(28)一体地相连接并且楔状地逐渐收缩地朝焊接接片(30)延伸。
14.根据权利要求1或2的电池，其特征在于：该焊接接片(30)具有随着到该连接器(28)的距离的增大而减小的横截面，由此，该焊接接片(30)的彼此对置的侧面彼此间具有2°至10°的角度。
15.根据权利要求1的电池，其特征在于：该电池是商用车铅蓄电池。
16.根据权利要求9的电池，其特征在于：所述电池单体连接元件(20)是用铅制成的浇注件。
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