CN102473867A - 用于制造机动车储能器装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造储能器装置(200)的方法，该储能器装置用于至少一个电化学储能单元(210)。该方法具有以下步骤：至少一个电化学储能单元(210)的准备步骤(110)，该电化学储能单元用于提供驱动机动车的能量；以及，用浇铸材料对至少一个电化学储能单元(210)进行至少局部包覆成型的步骤(120)，从而制造储能器装置(200)，其中，在该包覆成型的步骤中，使至少一个电化学储能单元(210)与浇铸材料形成形状配合和/或材料配合连接。

Description

用于制造机动车储能器装置的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造机动车储能器装置的方法以及相应的装置，该储能器装置具有电化学储能单元，该电化学储能单元用于为机动车提供动力。

背景技术

在用于混合动力和电动车的电池中，大量电力电池串联在一起，以达到较高的电压。在这种电池或电池组模块中，必须使电池固定，以防止例如由于车辆行驶时产生的振动而导致的损坏。

公开文献EP 2 026 387 A1公开了一种电化学储能单元，其具有多个平面电池和一个框架。该框架与一个平面电池例如通过粘接或焊接连接成一个结构单元。

长久以来，对于手机的单个电池包采用合成材料进行包封。在此，还可以简单地成型有固定附件，并且使固定附件与保护电路包封在一起。这里例如可以采用所谓的热熔胶。

然而与此相关，根据事实必须认识到，手机蓄电池的结构完全不能够适用于汽车领域，这是因为，在汽车领域中的电池显然必须要提供更多的能量，冷却处理是必不可少的，而且在运行过程中产生的作用力更大。所以，手机通讯领域中的储能单元并不适用于汽车领域。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种改善的在汽车领域中由储能器单元固定的装置以及一种用于制造该储能器装置的方法。

上述目的通过权利要求1所述的用于制造储能器装置的方法以及权利要求5所述的储能器装置来实现。

因此，本发明的技术方案是：通过直接模制而形成一个用于全部或部份固定电池模块的框架，从而能够在电池组或电池模块中实现(储能)电池(也称为储能单元)的形状配合的固定以及机械支撑。在此，一个连接多个或单独的储能电池的电池连接横杆固定在电池组上。该技术方案即可以通过硬壳电池又可以通过咖啡袋式电池来实现。

优选地，形状配合和/或材料配合的包覆成型能够在所有的方向上均匀地支撑电池组。浇铸材料，例如采用基于聚酰胺的材料，与电池的表面形成非常稳定的连接，该浇铸材料在咖啡袋式电池中通常由聚酰胺层构成。而且，在金属或其它涂层上还能够实现聚酰胺的良好的粘附性。包封物实现了对在行驶运行中产生的振动进行缓冲，而且是电绝缘的，并且能够避免可能发生的电池腐蚀。

对此，在采用冷却板进行电池冷却处理的条件下，使冷却板随之一起进行包覆成型。对此，可以使电池通过压接或之前的粘接而贴附在冷却板上。电池可与冷却板一起在注塑模具中被浇铸材料包覆。在随后的框架安装过程中，需要相当复杂的工序，即，要求对冷却板进行精准地组装和固定。

本发明提供了一种用于制造储能器装置的方法，该储能器装置用于至少一个电化学储能单元，其中，该方法具有以下步骤：至少一个电化学储能单元的准备步骤，该至少一个电化学储能单元用于为机动车驱动机构提供能量；以及，用浇铸材料对至少一个电化学储能单元进行至少局部包覆成型的步骤，其中，在该包覆成型的步骤中，使至少一个电化学储能单元与浇铸材料形成形状配合和/或材料配合连接。

这里，电化学储能单元可以指的是用于驱动混合动力或电动车的电池组或蓄电池。为了能够以适宜的方式提供用于驱动所需的大量储能单元，优选采用平面电池。平面电池可以设有坚硬的外壳；或者可以形成为所谓的咖啡袋电池而被包装在一个薄膜中，从而使该电池能够持久保持可变形性能。对此，储能器装置可以用于支撑一个或多个电化学储能器单元，并且将其固定在适宜的位置上。储能器装置例如可以实施为包封物的形式，该包封物可以形成用于容纳一个或多个电化学储能器单元。

包覆成型可以在喷射模塑工艺中进行，其中，例如在电化学储能单元的边缘表面上涂覆加热的液态浇铸材料，然后进行冷却和固化。还可以仅在部分的边缘面上涂覆浇铸材料，例如在电化学储能单元的拐角上涂覆。在包覆成型工艺中所采用的浇铸材料可以为聚酰胺或其它热塑性聚合物，其表现出较高的强度和良好的抗化学制品稳定性以及可操作性。采用浇铸材料作为用于至少一个电化学储能单元的包封物具有很多优点。因此，通过浇铸材料在电化学储能单元上的精确贴合能够实现充分的保护，即，防止湿气、灰尘、杂质、水等入侵到浇铸材料和电化学储能单元之间。同样，通过采用浇铸材料还可以实现电池的良好的电绝缘，这方面例如可以采用预制成的硬质框架。对此，由浇铸材料构成的包封物相比于传统的电池组框架或蓄电池框架具有更好的耐振性和抗震性，这一点对于在汽车领域中的应用具有特别重要的意义。

经证实，在采用咖啡袋式电池作为电化学储能单元的条件下，利用浇铸材料进行包覆成型的方法特别具有优势。因为咖啡袋式电池成型为具有持久可变形性能，所以包覆成型是理想的技术方案，用以将电池固定在适宜的位置上，这是由于浇铸材料能够很好地粘附在电池的薄膜表面上。而在采用预制成的硬质框架的条件下，例如在振动的情况下，存在框架从电池容易滑落的风险。

电化学储能单元和浇铸材料之间的形状配合和/或材料配合连接可以由此实现，即，在浇铸材料硬化之后，使浇铸材料完全或局部包围住电化学储能单元的边缘局域。

根据一个实施方案，可以在包覆成型的步骤中，形成对至少一个电化学储器单元的机械支撑或固定。该方案的优势在于，除了实现对电化学储能单元的定位和固定之外，还在没有其它的操作步骤或材料消耗的条件下能够提供一个用于至少一个电化学储能单元的支撑装置。

而且，可以在准备步骤中，使至少一个电化学储能单元设有至少一个连接部件。该连接部件可以用于将该电化学储能单元与另一个电化学储能单元连接在一起。该至少一个连接部件可以与至少一个电化学储能单元耦联。该连接部件例如可为一横杆形。连接部件与电化学储能单元之间的耦联例如可以通过将连接部件粘接或螺接在储能单元上而实现。该方案的优势在于，使连接部件可以组装在尚未固定的电化学储能单元上，这是因为，该方法相比于将连接件装在已经装配到框架中的储能单元上的方法更简单。因为，浇铸材料在随后的操作步骤中以液态或至少具有弹性的形式进行涂覆，所以，使连接部件能够顺利地一起被容纳在包封物中。

根据本发明的另一个技术方案，可以在准备步骤中，使至少一个电化学储能单元设有至少一个用于冷却电化学储能单元的冷却部件。该至少一个冷却部件可以与至少一个电化学储能单元耦联。冷却部件例如可以采用冷却板。冷却部件在电化学储能单元上的贴附例如可以通过压接或同样由粘接来实现。该方案的优势同样在于，使冷却部件能够以简单的方式安装在尚未固定的电化学储能单元上，并且在包覆成型的操作步骤中能够顺利地由浇铸材料一起被容纳在包封物中。

本发明还提供一种储能器装置，具有以下特征：具有至少一个电化学储能单元，该至少一个电化学储能单元适用于驱动机动车；以及，具有浇铸材料；其中，电化学储能单元至少局部被浇铸材料包住，并且与浇铸材料形成形状配合和/或材料配合连接。

根据一个实施方案，至少一个电化学储能单元可以具有呈楔形的边缘。该呈楔形的边缘可以嵌入到浇铸材料中。该方案的优势在于，通过所选择的电化学储能单元的边缘的形状能够在硬化的浇铸材料和电化学储能单元之间形成改善的形状配合和/或材料配合连接，这是因为，两个部件的机械联锁通过储能单元的边缘的楔形设计而得到加强。在此，储能单元的边缘上的楔形结构提供了一个大的表面，以使浇铸材料能够良好地材料配合地贴附到该表面上。

储能器装置还可以具有至少一个第二电化学储能单元。在此，该第二电化学储能单元同样可以被浇铸材料包住，或嵌入到浇铸材料中。采用浇铸材料进行包覆成型的优势在于，能够使多个电化学储能单元在一个操作步骤中被包封。也就是说，不需要其它的操作步骤另外再将各个框架连接在一起。

最后，浇铸材料可以含有聚酰胺。较优地，采用的这种方式，可以使成本低且便于处理的该包封物用于一个或多个电化学储能单元。此外，聚酰胺具有较高的抗机械损害和化学侵袭的能力，并且实现了在储能单元表面上的非常良好的粘附性能。

附图说明

接下来，结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。图中示出：

图1为本发明的一个实施例中用于制造储能器装置的方法的流程图；

图2为本发明的一个实施例中储能器装置的俯视图；以及

图3为图2的本发明储能器装置的实施例的截面图。

具体实施方式

在下文对本发明的优选实施例的说明中，在不同附图中示出的功能类似的部件用相同或相近的附图标记表示，其中，省去对这些部件的重复说明。如果在一个实施例中在第一技术特征和第二技术特征之间使用“和/或”的连接词，那么可以理解为，该实施例根据一种实施情况既具有第一技术特征、又具有第二技术特征，而根据另一种实施情况或者仅具有第一技术特征、或者仅具有第二技术特征。

图1示出了本发明一个实施例中用于制造储能器装置的方法100，该储能器装置用于至少一个电化学储能单元。

方法100包括至少一个电化学储能单元的准备步骤110。另外，方法100还包括用浇铸材料对至少一个电化学储能单元进行至少局部包覆成型的步骤120，从而制成储能器装置。作为方法100的结果，使至少一个电化学储能单元与浇铸材料形成形状配合和/或材料配合连接。

可替换地，还可以使方法100的步骤110和120以相反的顺序来进行。由此例如可以，首先将浇铸材料填充在注塑模具中，然后将至少一个电化学储能单元压入到仍为液态的浇铸材料中。

图2示出了本发明储能器200的一个实施例的俯视图。图中示出了电化学储能单元或是简化示出的电池210、浇铸材料220以及两个用相同附图标记230表示的挡板(Ableiter)。

在图2中，电化学储能单元210形成为近似于方形的平面电池，该平面电池的两个主平面240的其中一个主平面朝向观察者。还可以采用其它类型的电池组或蓄电池替换该平面电池。平面电池210可以形成为硬壳电池(Hardcase-Zelle)或咖啡袋式电池(Coffee-Bag-Zelle)。正如实际特征已经表明的那样，硬壳电池具有一个硬质的外壳，而咖啡袋式电池密封在一个挠性的薄膜中。咖啡袋式电池(也被称为“袋装(Pouch)”电池)的应用经证实特别有利于汽车领域，这是因为，这种电池相比于传统电池具有较小的厚度。据此，在用于驱动电力或混合动力汽车而必须采用相对数量较大的电化学储能单元210的情况下，利用咖啡袋式电池能够显著节省空间。此外，咖啡袋式电池便于制造而且能够实现设计的多样性。

在图2所示的储能器装置200的实施例中，电化学储能单元210的整个边缘区域都被浇铸材料220包封住。然而也可以使仅部分的储能单元210(例如储能单元210的拐角处)被浇铸材料220包封住。同样还可以使电化学储能单元210全部用浇铸材料220包住。由观察者的角度看，在储能单元210的左侧和右侧共设有两块挡板230。挡板230可以用于使储能单元210与一电连接线路相接触，或者与利用热学的传热单元相接触。还可以考虑采用一个或多于两个挡板。挡板230并没有完全被浇铸材料220覆盖，从而使挡板很顺利地例如能够简单地与散热器形成连接。

接下来，图3示出了图2的储能器装置200的实施例的截面图。图中示出了电池210、浇铸材料220以及左侧挡板230和右侧挡板230。

由图3可知，电化学储能单元210的边缘呈楔形结构延伸。可以清楚地了解到，通过电化学储能单元210的这种铸造成型的边缘实现了浇铸材料220和储能单元210之间的可靠的形状配合连接。而且，该储能单元210的表面明显大于在方形储能单元情况下的表面。因此，这种大表面实现了使浇铸材料能够在储能单元210的表面上形成非常良好的且具有承载能力的粘附。

Claims (8)

1.一种用于制造储能器装置(200)的方法(100)，该储能器装置用于至少一个电化学储能单元(210)，其特征在于，所述方法具有以下步骤：

至少一个电化学储能单元(210)的准备步骤(110)，该电化学储能单元用于为机动车驱动机构提供能量；以及

用浇铸材料(220)对至少一个电化学储能单元(210)进行至少局部包覆成型的步骤(120)，其中，在该包覆成型的步骤中，使所述至少一个电化学储能单元与所述浇铸材料(220)形成形状配合和/或材料配合连接。

2.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，在包覆成型的步骤(120)中，形成对所述至少一个电化学储能单元(210)的机械支撑。

3.根据权利要求1或2所述的方法(100)，其特征在于，在准备步骤(110)中，使所述至少一个电化学储能单元(210)设有至少一个用于将该电化学储能单元与另一个电化学储能单元连接在一起的连接部件，其中，所述至少一个连接部件与所述至少一个电化学储能单元耦联。

4.根据前述任意一项权利要求所述的方法(100)，其特征在于，在准备步骤(110)中，使所述至少一个电化学储能单元(210)设有至少一个用于冷却该电化学储能单元的冷却部件，其中，所述至少一个冷却部件与所述至少一个电化学储能单元耦联。

5.一种储能器装置(200)，其特征在于包括以下特征：

具有至少一个电化学储能单元(210)，该至少一个电化学储能单元用于提供驱动机动车的能量；以及

具有浇铸材料(220)；

其中，所述电化学储能单元至少局部被所述浇铸材料包住，并且与所述浇铸材料形成形状配合和/或材料配合连接。

6.根据权利要求5所述的储能器装置(200)，其特征在于，所述至少一个电化学储能单元(210)具有呈楔形的边缘，所述边缘嵌入到所述浇铸材料(220)中。

7.根据权利要求5或6所述的储能器装置(200)，其特征在于，所述储能器装置具有至少一个被所述浇铸材料(220)包住的第二电化学储能单元(210)。

8.根据权利要求5至7中任意一项所述的储能器装置(200)，其特征在于，所述浇铸材料(220)含有聚酰胺。

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