CN102696130B - 具有温度调节的电池 - Google Patents

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Abstract

提供了一种具有壳体(2)和布置在壳体(2)中的多个原电池单元(3)的电池(1a..1e)另外，风扇(5a..5c)布置在壳体(2)中以产生在壳体(2)内部循环的流体流。根据本发明，具有用于从壳体(2)引导出来的传热介质的顺流装置(7)和逆流装置(8)的热交换器(6a..6e)布置在流体流的流动路径(A)中。最后，电池(1a..1e)包括用于电连接所述原电池单元单元(2)的夹具(10a..10h)，所述夹具包括U形外轨道(11a..11f)和操作元件(12a..12g)。所述操作元件(12a..12g)连接到夹紧元件(13a..13f，13h)，使得当操作元件(12a..12g)操作时，夹紧元件(13a..13f，13h)通过a)楔形效应或b)弹性变形或c)转动凸轮(13f，13h)被压靠在外轨道(11a..11f)的至少一个腿部(11a’..11f”)上。

Description

具有温度调节的电池
技术领域
本发明涉及一种电池，所述电池具有壳体、布置在壳体中的多个原电池单元和布置在壳体中用于生成在壳体内部循环的流体流(具体地气体流或空气流)的风扇。此外，电池包括热交换器，所述热交换器布置在流体流的流动路径中并具有用于从壳体引导出来的传热介质的顺流装置和逆流装置。
背景技术
可以独立于电网操作的电动装置和电子装置当今被越来越多地使用。强大的装置和对长操作时间的期望要求强大的电池，当然所述电池应当小并且轻质，同时仍然具有高能含量。这些要求尤其应用于电动车辆。没有电池驱动的电动车辆的将来难以想象。将大量电动车辆引入到街道交通中则即将来临，尽管其存在长期限于特殊应用，例如，作为叉车和矿车。
从电池获得最佳效率的一个要点是调节所述电池的温度。原电池单元仅在一定温度范围内可以输送最佳电力。如果电池太冷或太热，则电力下降。另外，过热还与电池单元的损坏的风险或甚至破坏的风险相关联。在极端情况下，电池单元甚至可能会爆炸，或者如果电池单元的过剩温度在连锁反应中被传递给其它电池单元，则整个电池可能会爆炸。由于高功率容量，电动车辆的电池因此构成相当大的潜在危险。已经从现有技术公知用于冷却或加热电池的许多方法。
例如，JP06283214A描述了一种用于钠硫电池的加热系统。空气通过加热系统被加热并通过风扇分布在封闭电池壳体内部。
DE10 2005 016 042A1还公开了一种用于锂离子电池的借助于风扇的冷却系统，其中电池单元相互以一定距离布置在壳体中。壳体还具有用于此目的的空气入口开口和出口开口。
另外，US2008/0299449A1描述了一种通过框架彼此以间隔距离布置的板状锂电池单元的结构。风扇将空气吹送通过空隙。
此外，US2008/0003491A1公开了一种用于电池的冷却系统，其中热交换器用于将热能从电池传输出来。
另外，DE10 2004 005 394A1公开了具有热交换器和多个电化学电池单元的电化学电池，所述多个电化学电池单元布置成至少两个相邻排并且布置在所述热交换器之间。热交换器包括用于热交换介质的通道、用于分配所述介质的通道以及顺流装置和逆流装置。热交换器与所述电池单元一起形成可内置在电池壳体内的自携带体。
此外，US2004/0135550A1公开了一种用于调节蓄电池的温度的温度调节器。所述调节器包括具有第一表面和第二表面的热电式传感器。第一表面与一个或多个蓄电池热连接，而第二表面与促进对第二表面的热作用的热作用加速介质热连接。第一表面和第二表面在激发电池中响应于极性进行彼此相反的两个作业，即热耗散和热吸收。这种结构允许温度调节器冷却和加热蓄电池。
最后，EP0 744 784A1公开了一种电化学锌-空气多单元电池，每一种类型的电池单元都设有壳体，所述壳体具有基部、两个主要表面和两个次要表面，限定用于在其内容纳锌电极的内部空间。此外，电池包括至少一个大致平坦的透气但不可渗透液体的空气电极，至少一个空气电极中的每一个安装在设置在主要表面中的至少一个内的窗口中。此外，电池包括与锌电极和空气电极接触的电离质和用于将来自净气器的反应气体流引导通过两个相邻地连接的空气电极的外表面的装置。电池还具有包括定位在相邻电池单元之间的一对间隔开的薄板的冷却空气、流动引导装置，每一个薄板具有类似于主要表面的尺寸，并且设置用于强制冷却空气在所述一对薄板之间流动的装置。薄板的外表面被布置成与反应空气接触并冷却所述反应空气。
在过去，已经进行各种尝试来冷却或加热电池。然而，根据当前的技术，已知的装置仅涵盖电池的有效温度调节的部分方面。例如。JP06283214A中公开的方法仅适于加热电池。然而，减小电池损坏或电池毁坏的风险所必需的冷却没有提出。
DE10 2005 016 042A1和US2008/0299449A1公开了其中空气通过空气入口开口被吸入到电池壳体中并再次通过出口开口被吹出的方法。这里的缺点在于笨重的空气引导通道导管由于机动车辆中可获得的有限空间而在电池的安装中成为问题。另外，这些电池通常被定位在用于机动车辆的操作的地面的附近，从而造成土壤和水分可能会被容易地吸入到电池中。最后，从电池单元逃逸的气体被吹送到外部，这涉及严峻的环境污染或在封闭空间中构成安全风险。
最后，US2008/0003491A1中所述的电池具有的缺点在于由于冷却介质仅在电池内部的很少位置处冷却电池单元，因此电池单元被非常没有规律地被冷却。这导致电池内部的不均匀的温度分布，这是电池的局部过热不能充分可靠地被排除的原因。另外，US2008/0003491A1中所述的装置被设置成仅用于冷却电池而不是用于加热电池。
电池的结构的另一个要点在于单独电池单元的相互连接，这是因为需要的电压(例如，400伏或更高)以及所需的能量(例如，100Ah或以上)不能以任意其它方法获得。由于高电流，还需要大的线路横截面以连接电池。
在本文中，DE10 2004 001 876B3公开了一种具有多个电池单元的电池，每一个电池都包括绝缘电极，其中正电极相互连接并连接到正漏极。类似地，负电极相互连接并连接到负漏极。为此，所述成束电极是用于容纳所述漏极的U形形状。所述漏极每一个都包括具有致动螺钉的夹具，其中所述螺钉可以插入所述成束电极的U形槽中。
发明内容
本发明的目的是提供一种改善的电池和/或用于调节电池的温度并用于使单独的电池单元相互连接的的改善的系统。
根据本发明，该目的通过在开头部分中限定的电池获得，另外，所述电池包括用于电连接电池的多个原电池单元的夹具，包括U形外轨道和操作元件，藉此操作元件连接到夹紧元件，使得当操作元件操作时，夹紧元件通过a)楔形效应或b)弹性变形或c)转动凸轮被压靠在外轨道的至少一个腿部上。
根据本发明，通过操作元件操作的夹紧元件布置在外轨道的腿部之间。在操作中，夹紧元件(一个或多个)抵靠外轨道的腿部的内部被推压。如果接线片接着布置在腿部与夹紧元件之间，则电池单元可以通过操作操作元件被连接。首先，电池单元被牢固地连接，这是因为(传统的)制造公差对夹具的功能仅产生不明显的影响；第二，电池单元被灵活地连接，这是因为电池单元可以以任何方式互相连接(因此，可以经济并且便宜地制造不同类型的电池)，以及第三，电池单元被可逆连接，使得对电池的修理更为方便。此外，高电流可以有利地在U形外轨道上通过。最后，因此可以以相对简单的方式连接布置成电池堆的电池单元。
此外，本发明同时克服了当前现有技术的多个缺点。首先，电池单元可以被加热以及冷却。加热尤其在寒冷季节时在电池单元的操作中尤其重要。已经详细地说明了电池的冷却在最小化安全风险方面的重要性。其次，不需要笨重的入口和出口通道，使得在机动车辆中的安装变得更为方便。壳体中的开口如果存在则可以相对容易地定位，因此没有由于被车辆搅起的尘土而导致电池的损坏的风险。最后，由于使用风扇，能够在电池内部获得均匀的温度分布。因此可以实际上排除电池单元的局部过热。
在本发明的保护范围内的“传热介质”可以被理解为包括任意适当的液体或气态冷却介质或传热介质。这些介质及其特性和/或使用范围基本上可由当前现有技术已知，并因此这里不再进行详细地说明。本领域的技术人员可以相对容易地进行适当的选择。
虽然已经根据用于电动车辆的电池具体地说明了本发明，但是本发明当然也涉及用于其它目的的电池，尤其包括用于固定设备和移动装置的电池。
“机动车辆”在本发明的保护范围内被理解为涉及任意电动机驱动的车辆，即，包括铁路车辆的地面车辆、船舶和飞行器。
本发明的有利实施例和进一步的细化由从属权利要求以及结合附图的说明获得和/或公开。
有利的是壳体是气密的。这样，污物可以被完全防止进入壳体的内部。因此电池保持使用尤其长的时间。另外，即使危险气体从电池单元逃逸出来，该危险气体也不能到达外部。这能够保护环境并防止封闭空间的任何危险。
尤其有利的是壳体填充有隔离气体。由于隔离气体，电池内部中的电池单元起火根本不可能发生，或者至少被大大抑制。例如，氮气或六氟化硫(SF6)可以被考虑作为隔离气体。
有利的是锂离子电池单元被设置为原电池单元。锂离子电池的特征在于高功率密度，热稳定并且不受记忆效应的影响。在本发明的保护范围内，锂离子电池单元也被理解为包括进一步的延伸，例如，锂聚合物电池单元。
有利的是冷却水被设置为传热介质。虽然水用于加热和冷却目的的适合性是公知的，但是水在电池结构领域具有专门的位置。首先，水是在大多数类型的电池单元的目标温度范围内的液体，并因此可以在不允许由于蒸汽导致危险过压在管线内增加的情况下除去大量热量。此外，与许多其它热传递介质相比，水具有良好的灭火特性，并且不易燃。由于在事故中电池中的不幸的一连串缺陷，例如，由于热交换器或其顺流装置或逆流装置中的泄漏，在电池单元的着火期间可能会发生传热介质流入到电池的内部。如果传热介质易燃或甚至易爆，则这种情况构成对生命和身体的相当大的风险。然而，如果水逸出，则火被熄灭并由于蒸发被冷却。电池可以任选地包括过压阀，危险的过压通过所述超压阀被自动释放。壳体内部的隔离气体与作为传热介质的水的组合尤其有利，这是因为提供了双重安全。诸如防冻剂的添加剂当然也可以被添加到冷却水。
有利的是包括或与电池单元一起形成用于流体流的通道的腹板布置在原电池单元之间。这样，可以保持电池单元之间的一定距离，并因此保持电池单元之间的一定流体流。机动车的电池尤其被暴露于非常高的加速度，所述加速度在没有进一步措施的情况下能够容易地导致电池单元至少暂时相互接触，并因此逃脱目标温度调节。
还有利的是多个原电池单元布置在两个腹板之间。这样，可以减少腹板的数量，并因此不需要的容积直接用于储能。
尤其有利的是腹板由弹性材料(具体地，弹性塑料)制成。可以这样补偿电池单元在不同充电状态和/或温度下的体积的变化。
有利的是定位在外轨道的腿部之间的凸轮被设置为夹紧元件，并且用于旋转凸轮的装置被设置为操作元件。在本发明的变形例中，夹具通过旋转布置在U形外轨道中的凸轮来操作。对于凸轮的操作，仅需要使凸轮旋转相对小的旋转角度，从而可以非常迅速地进行夹紧操作，并因此可以非常迅速地进行电池的生产。
也有利的是定位在外轨道的腿部之间的弹性体被设置为夹紧元件并且螺钉和配提供有螺纹孔并与螺钉协作的螺纹元件被设置为操作元件，当螺钉被紧固时挤压弹性体。在该变形例中，插入中U形外轨道中的弹性体在高度上被挤压，使得弹性体变宽，从而夹紧布置在外轨道与弹性体之间的电池单元接线片。弹性体有利地由于其弹性能够很好地补偿制造公差。相反，这意味着在不会损害安全的夹紧效应的情况下对夹具的尺寸精度没有非常高的要求。夹具因此可以在技术上简单地并因此以廉价的方式被制造而成。如果凹部设置在电池单元接线片中，则当被夹紧时弹性体将“蠕动”到所述凹部中，因此夹具实际上能够防止由于另外的形状配合连接而被拉走。
以下情况也是有利的：螺钉被设置为操作元件，提供有螺纹孔并与螺钉协作的螺纹元件被设置为操作元件，以及具有第一界面的主体被设置为夹紧元件，使得该第一界面与螺钉头、螺纹元件或位于螺钉头与螺纹元件之间的元件的第二界面协作，使得当紧固螺钉时，夹紧元件抵靠外轨道的至少一个腿部被推压，两个界面中的至少一个相对于螺钉的轴线倾斜。本发明的该变形例利用具有多个可能性的楔形效果。例如，形成夹紧元件的两个楔形条带可以布置在U形外轨道中，使得所述条带被迫离开，并因此通过形成螺纹元件的操作轨道抵靠外轨道的腿部被推压。在该变形例中有利的是可以通过选择楔形元件的适当角度以高精度调节夹紧效应。另外，夹紧效应在夹具的整个操作时间中都基本上保持恒定，这是因为这里不需要设置其弹性模量、尺寸稳定性等随时间任意变化的弹性体。
有利的是夹具还包括布置在螺钉的两侧并沿着外轨道对准的夹紧元件。这样，同一夹紧元件可以用于具有不同宽度的外轨道。这大大简化了用于生产和维修的供应品的储存。
有利的是夹紧元件的横截面相对于螺钉的轴线呈镜像。这样，相同的基本材料(原材料)可以用于两个夹紧元件。因此尤其简化了用于生产和维修的储存。
还有利的是夹紧元件的横截面相对于彼此关于沿着外轨道对准的轴线旋转180°。这基本上产生与上述变形例相同的优点。
有利的夹具包括细长夹紧元件，所述细长夹紧元件沿着外轨道对准并具有固定中心部分和连接到固定中心部分并面对外轨道的腿部的两个夹具爪，使得当螺钉被紧固时夹具爪被弯曲分开，并被压靠在外轨道的腿部上。本发明的这种变形例具有的优点在于仅需要为每一个夹具提供一个夹紧元件。因此，由于单独部件的数量减少，制造夹具尤其低廉，并因此简化操作。
有利的是插入外轨道中的U形内轨道被设置为夹紧元件。为外轨道和内轨道设置的U形轮廓容易制造和/或是制成品。因此，夹具可以被低廉地制造。如果插入内轨道中的诸如梯形、三角形或圆柱形柱体和/或杆的标准元件也用于螺纹元件的情况下尤其低廉。
有利的是插塞或插座或夹紧装置布置在外轨道中或外轨道上。不仅夹具具有连接电池单元的作用，而且经常地其它单元也连接到夹具。例如，可以想到的是夹具的电压可以被分接用于电池的控制/监控电路。这种控制/监控电路可以从单个电池单元电压得出关于电池单元的状态的结论。如果电池单元的电压显著下降，则例如可以输出报警信息。
还有利的是温度传感器布置在外轨道中或外轨道上。这样可以相对容易地监控电池单元温度，这是因为热量通过通常也为良好的导热体的电导体上从电池单元的内部移动到外轨道。经验试验已经显示外轨道上的温度对应于电池单元(芯体)温度。这些数据可以存储在电池的控制/监控电路中，并因此被考虑。因此不需要为电池提供复杂而且昂贵的温度传感器及其布线。当然也可以为温度传感器提供插塞、插座或夹紧装置。
还有利的是夹具具有散热片和/或通气孔。电池单元的接线片是良好的导电体，并因此也是良好的导热体，因此从电池单元的内部将热量输出或将热量传导到电池单元。通过散热片，该热量可以被很好地输送给流体或从流体接收热量。流体还可以通过通气孔穿过夹具并从而到达电池单元。这提供用于调节电池单元的温度的有效装置。当然也可以设置多个散热片和/或通气孔以增强这种效果。最后，提供散热片和/或通气孔也可以形成独立于上述其它措施的独立发明的基础。
最后，有利的是原电池单元的接触件被涂布有贵金属，特别是被镀银。这样，可以在原电池单元的接触件与夹具之间形成尤其良好的电连接。
本发明的上述实施例和进一步改进可以以任意期望的方法和方式结合。
附图说明
以下根据在附图的示意图中提供的示例性实施例更加详细地说明本发明，其中：
图1示意性地显示本发明的电池的第一变形例；
图2示意性地显示本发明的电池的第二变形例；
图3在倾斜视图中显示了电池堆；
图4在前视图中显示了电池堆；
图5显示了具有U形内轨道的本发明的夹具的变形例；
图6显示了来自图5的具有可视温度传感器的夹具的后侧；
图7显示了布置在电池单元堆的夹具上的电路板；
图8显示了具有两个楔形条带的本发明的夹具的变形例；
图9显示了具有一件式夹紧元件的本发明的夹具的变形例；
图10显示具有弹性夹紧元件的本发明的夹具的变形例；
图11显示在不需要单独的操作轨道的情况下具有两个楔形条带的本发明的夹具的变形例；
图12显示具有偏心夹紧元件的本发明的夹具的变形例；
图13显示具有散热片和通气孔的本发明的夹具的变形例；
图14显示在电池单元的两侧上具有接线片的电池单元堆；
图15显示具有布置在电池单元下面的热交换器和布置在热交换器下面的径向风扇的电池。
图16显示具有布置在电池单元下面的径向风扇和布置在紧接于电池单元的侧部处的热交换器的电池；
图17显示具有布置在电池单元下面的径向风扇和紧接于径向风扇布置的热交换器的电池。
附图中的图显示了用相同的附图标记来标记的相同和相似的部件，其中除非另有说明,具有相似功能的元件和特征用相同的附图标记但不同的记号来表示
附图中图显示用相同的附图标记标记的相同和相似的部件，其中除非另有说明,具有相似功能的的元件和特征用相同的附图标记但不同的记号来表示
具体实施方式
图1显示了电池1a，所述电池1a包括壳体2以及布置在壳体2中的多个原电池单元3(例如，锂离子电池单元)，所述原电池单元具有接线片4和布置在壳体2中以在壳体2内产生流体流的风扇5a。根据本发明，热交换器6a布置在流体流的流动路径A中。热交换器6a包括用于从壳体2导出的传热介质的顺流装置7和逆流装置8。
在以下示例中，空气作为流体被提供。当然还可以想到的是流体可以是气体，例如，SF6、N2或CO2。上述气体具有防火特性，从而禁止或至少抑制电池单元3中的火灾。另外，上述气体防止电池1a的内部中的腐蚀。
图1中所示的布置的功能被如下描述：空气可以通过的空隙设置在堆叠的电池单元3(在该示例中堆叠方向垂直于附图的平面)之间。借助于风扇5a，在壳体2内部产生空气流。布置在空气流的流动路径A中的热交换器6a使流动通过所述热交换器的空气达到期望的温度，从而加热或冷却空气。温度依此被调节的空气然后还使电池单元3达到期望的操作温度。流动通过热交换器6a的例如水的传热介质然后有利地以基本上已知的方式将热量携带到电池1a(传热介质在加热系统中被加热，所述加热系统这里未示出并布置在壳体2的外部)，或者所述传热介质消散热量(为此，传热介质在另一个热交换器中被冷却，所述另一个热交换器这里也未示出并布置在壳体2的外部)。
这样，可以使电池1a均匀地达到期望的操作温度，而不需要用于供应和清除冷却空气的笨重的冷却通道。代替此，热量通过相对较小的顺流装置7和逆流装置8被供应和移除。另一个优点在于壳体2被气密，并且代替空气可以填充有诸如六氟化硫(SF6)、氮气的隔离气体，因此不会由于过热的电池单元3而产生火灾。
这样，可以使电池1a均匀地达到期望的操作温度，而不需要用于供应和移除冷却空气的笨重的冷却通道。代替此，热量通过相对较小的顺流装置7和逆流装置8被供应和移除。另一个优点在于壳体2是气密的，并且代替空气可以填充有诸如六氟化硫(SF6)、氮气的隔离气体，因此不会由于过热的电池单元3而产生火灾。
图2显示了电池1b，电池1b非常类似于图1中所示的电池1a，但是这里空气供应，即空气的流动路径A稍微不同。还可以想到空气供应的其它变形例，例如，在蜿蜒管线中。图3显示了来自电池堆的电池1a、1b的细节，所述电池堆在中间具有腹板9，电池堆由这里在倾斜视图中显示的原电池单元形成。这清楚地显示了两个电池单元3布置在两个腹板之间。在优选的变形例中，原电池单元3的这里被设计成为接线片4的接触件还可以被涂布有贵金属，特别是被镀银。
图4在侧视图显示来自图3的布置。这清楚地显示了用于空气流的流动通道B布置在腹板9中。可选地，所述通道也可以由腹板9和电池单元3形成。腹板9的面对电池单元3的边界因此可以被省去。在优选的实施例中，腹板9由诸如弹性塑料的弹性材料制成，使得可以补偿电池单元3在不同充电状态和/或温度下的体积变化。
图5则显示连接电池单元3的有利的可能性。为此，使用夹具10a(这里在前视图和侧视图中被显示)，所述夹具10a包括U形外轨道11a和操作元件12a以及夹紧元件13a。操作元件12a连接到夹紧元件13a，使得当操作元件12a操作时夹紧元件13a抵靠外轨道11a的至少一个腿部11a’、11a"而被推压。
在具体的示例中，多个螺钉12a’被设置为操作元件12a，并且设有匹配的内螺纹并与螺钉12a’协作的操作轨道12a”被设置为螺纹元件。插入外轨道11a中的U形内轨道被设置为夹紧元件13a。
夹紧元件13a因此具有固定中心部分和两个夹紧爪13a’、13a”，所述两个夹紧爪13a’、13a”连接到中心部分并面对外轨道的腿部，使得当螺钉12a’被紧固时，夹紧爪被弯曲分开并抵靠外轨道的腿部被推压。夹紧元件13a’、13a”也布置在螺钉12a’的两侧上并沿着外轨道11a对准。另外，夹紧元件13a的横截面被设计成相对于螺钉的轴线成镜像。
图5还清楚地显示了U形内轨道13a具有第一界面，所述第一界面与操作轨道12a”(螺纹元件)的第二界面协作，使得当螺钉12a’被紧固时，U形内轨道13a的夹紧爪13a’、13a”抵靠外轨道11a的腿部11a’、11a”被推压。操作轨道12a”的与夹紧爪13a、13a”协作的第二界面相对于螺钉12a’的轴线倾斜。
电池单元3的接线片4(电池单元3在图5中没有显示)布置在外轨道11a的腿部11a’和11a”与夹紧爪13a’和13a”之间，使得当螺钉12a’被紧固时电池单元3和/或其接线片4相互连接。用于将电缆连接到夹具10a的辅助夹具14设置在夹具10a的外轨道11a上。例如，用于电压监控回路的电池单元电压这里可以被分接。
图6显示了图5中所示的夹具10a的后侧。由此所示，温度传感器15布置在外轨道11a中或布置在外轨道11a上。还想得到的是插塞或插座可以为此而设。
图7显示了多个电池单元3的组合，所述电池的接线片4连接到夹具10以例如产生电池单元3的串联或并联电路。用于控制和/或监控电池1的电子电路(未示出)布置在上面的电路板16位于夹具10的上方。在该示例中的夹具10包括穿过电路板16突出的辅助夹具14(参见图5)。这样夹具10非常容易地与电路板16并因此与布置在电路板16上的电路接触。
图8至图12显示了夹具10b…10f的另外的变形例，且每一个在前视图和斜视图中被显示。
图8显示了夹具10b，夹具10b包括U形外轨道11b、操作元件12b和夹紧元件13b。
在具体的示例中，多个螺钉12b’被设置为操作元件12b，而设有相应螺纹孔并与螺钉12b’协作的操作轨道12b被设置为螺纹元件。插入外轨道11b中的两个楔形条带被设置为夹紧元件13b。
夹紧元件13b是细长的，布置在螺钉12b’的两侧，并沿着外轨道11b对准。夹紧元件13b的横截面相对于螺旋轴成镜象。
图8还清楚地显示了夹紧元件13b的界面和操作轨道12b”界面如何相对于螺钉轴线倾斜，并且还可以在这里清楚地看到。在紧固螺钉12b’中，操作轨道12b”被向上拉动，从而抵靠外轨道11b的腿部11b’、11b”推压夹紧元件13b。
电池单元3的接线片4(电池单元3在图8中没有显示)布置在外轨道11a的腿部11a’和11a”与夹紧爪13a’和13a”之间，使得当螺钉12a’被紧固时电池单元3和/或其接线片4相互连接。
图9显示了夹具10c的变形例，所述夹具10c的功能非常类似于图5中所示的夹具10a。然而，代替U形内轨道13a，这里提供特殊形状的内轨道13c，该实施例的表征基本上在于中心部分和夹紧爪13c'和13c”被设计成相对较厚并且通过相对较窄的腹板相互连接。另外，夹紧爪13c’和13c”具有相对于螺钉轴线倾斜并与操作轨道12c”的界面协作的界面。
图10显示了夹具10d，其中布置在外轨道11d的腿部11d’与11d”之间的弹性体被设置为夹紧元件13d，而提供有螺纹孔并与螺钉12d’协作的螺纹元件12d”被设置为操作元件12d。螺纹元件12d”被设计成为具有多个螺纹孔的扁平条带。
在紧固螺钉12d'中，扁平条带12d”被向上拉并从而使弹性体13d变形，弹性体13d的高度然后减小但是弹性体13d的宽度增加。
电池单元3的接线片4(接线片4和电池单元3在图10中未示出)布置在外轨道11d的腿部11d’和11d”与弹性体13d之间，使得电池单元3和/或其接线片4在紧固螺钉12d’中相互连接。当如图3所示将孔布置在接线片4中时，弹性体13d然后在紧固螺钉12d'时蠕变到这些孔中，因此产生另外的形状配合连接。
图11显示了夹具10e，其中多个螺钉12e’被设置为操作元件12e，而设有相应的螺纹孔并与螺钉12e’协作的操作轨道12e”被设置为螺纹元件。另外，在该具体的示例中，操作轨道12e”也具有夹紧元件的功能(因此，这以下有时也被称为夹紧元件12e”)。插入外轨道11e中的楔形条带也被设置为另外的夹紧元件13e。在这示例中，夹紧元件12e”、13e的横截面绕着沿外轨道11e对准的轴线相对于彼此旋转180°。
图11还很好地显示了夹紧元件12e”和13e的界面的相互作用，所述界面相对于螺钉轴线倾斜。当螺钉12e’被紧固时，夹紧元件12e”被向上拉并且在这种情况下与夹紧元件13e相互作用，使得夹紧元件12e"和夹紧元件13e抵靠外轨道11e的腿部11e’、11e”被推压。因此，用于螺钉12e’的细长孔设置在外轨道11e以及夹紧元件13e中。
在可选的实施例中，夹紧元件12e”不包括任意螺纹孔或任意细长孔。另外，扁平条带则作为操作轨道(如图10中)被提供，从而压在两个楔形条带形夹紧元件13上。在这种情况下，不需要在外轨道11e中为螺钉12e’设置细长孔。
在两种情况下，电池单元3的接线片4(接线片4和电池在图11中没有显示)布置在外轨道11e的腿部11e’和11e”与夹紧爪13e’和13e”之间，使得当螺钉12e’被紧固时电池单元3和/或其接线片4相互连接。
图12显示了夹具10f，其中布置在外轨道11f的腿部11f’与11f”之间的凸轮被设置为夹紧元件13f，而用于转动凸轮13f的装置被设置为操作元件12f。在这里所示的示例中，夹紧元件13f的螺钉头部形突起部被设置为操作元件12f。例如，螺钉可以紧固到凸轮13f，然后焊接到凸轮13f，或者可以通过粘合剂形成永久连接。
如果凸轮13f接着旋转，则其侧表面抵靠外轨道11f的腿部11f’、11f”被推压。
电池单元3的接线片4(接线片4和电池单元3在图12中没有显示)再次布置在凸轮13f与外轨道11f的腿部11f’和11f”之间，使得在凸轮13f操作时电池单元3和/或其接线片4相互连接。
凸轮13f的轮轴还可以与外轨道11f平行，使得凸轮13f可以通过在侧部引出的轮轴和/或在导轨11f的端面上的侧部引出的操作元件12f操作。例如，多个凸轮13f可以因此与操作元件12f同时操作。在侧部处被引出的操作元件12f在导轨11f的外表面不可接近或被例如电路板16覆盖的情况下可以是有利的，如图7所示。
在整个外轨道11b..11e的长度上延伸的棱柱形操作轨道12b..12e和夹紧元件13b..13e始终设有图8至图11所示的夹具10b..10。这是有利的，这是因为可以被切割成任意长度的线材坯可以用于此目的，但是这决不是必需的。因此，上述元件还可以仅在外轨道12..12e的一部分上延伸。还可以提供多个这种元件。另外，上述元件也不必是棱柱形的。还可以想得到的是所述元件关于相应的指定螺钉12b’..12e’的轴线旋转对称。例如，代替操作轨道12b..12e，截锥体形式的多个螺母还可以在图8中提供。在另一个可选的实施例中，代替图10中所示的单独的棱柱形弹性体13d，还可以设置圆筒形式的多个弹性体。
另外，代替螺纹孔，通孔还可以设置在操作轨道12b..12e中。然后，操作通过(传统的)螺母来实现。
另外，例如仅可以看到螺钉12b’..12e’的形状。然而，还可以使用其它形状。螺钉头的位置还可以与螺母的位置互换，使得外轨道11b..11e从下面穿过螺钉12b’..12e’。埋头螺钉还可以设有图5的夹具10a、图8的夹具10b和图9的夹具10c。夹紧效应则可以通过截头圆锥体形式的螺钉头的形状来实现。最后，代替螺钉12b’..12e’，还可以提供具有螺母的螺纹销。
具体地，对于图5的夹具10a、图8的夹具10b和图9的夹具10c，还可想得到的是通过纵向轴线沿着外轨道11a、11b和/或11c对准的圆柱形棱柱形成操作轨道12a”、12b”和12c”。由于仅与夹紧元件13a、13b和13c进行线接触，因此夹具10a、10b和10c可以在一些情况下通过施加较小的力来操作。
尤其当圆柱形操作轨道12a”的直径在图5的夹具10a的情况下被选择使得内导轨13a与操作轨道12a”之间的有效角在端部位置中相对较浅时会发生此情况。因此，腿部11a’和11a”由于圆柱形形状而使得有源夹紧角度逐渐变小而导致初始被相对迅速地推压开，但是腿部11a’和11a”的移动被重复抑制，从而有利于增加楔形效果并因此减小力的消耗。夹具10a的这种变形因此尤其便于操作，这是因为该夹具10a的变形允许相对快速的夹紧，但是另一方面该夹具10a的变形还允许相对较高的夹紧力。
图13在倾斜视图中显示了另一个电池的细节，即，由原电池单元单元3形成的电池堆，且腹板9位于所述原电池单元单元3之间。接线片4与夹具10g合并，其中夹具10g通过操作元件12g操作并具有另外的散热片17和通气孔18。接线片4是良好的导电体以及良好的导热体，并因此从电池单元3的内部耗散热量或将热量捕获到电池单元3的内部。通过散热片17，这种热量可以被很好地耗散掉或者从循环空气吸收这种热量。此外，空气可以通过夹具10g穿过通气孔18，并可以从而到达腹板9和/或电池单元3(由用于流动路径A的箭头标记)。电池单元3的温度因此被有效调节。然而，上述测量，即，散热片17和通气孔18无须一起使用，而是可以被单独提供。然而，散热片17和/或通气孔18可以设置在夹具的所有型号上，并且除了图5-12中所示的夹具之外一般还适用于其它夹具10a..10f。因此，散热片17和/或通气孔18通常可以形成用于电连接电池的多个原电池单元的夹具的独立发明的基础。
图14在俯视图和前视图中显示了另一个电池的细节，即，由原电池单元单元3形成的电池堆，且肋板9位于所述原电池单元单元3之间。如这容易地显示，用于连接接线片4的夹具10h没有仅为位于电池堆的一侧，而是相反位于电池堆的两侧。这样，具有接线片4的电池可以连接在多个侧部上。电路板16布置在单元堆上方(这里显示为透明的并且没有电子部件)。例如，电路板16可以具有用于监控电池的电路。夹具10h通过带安装在电路板16的底侧上。其轴线沿着夹具10h定向的两个夹紧元件13h(这里为凸轮)每一个都通过操作元件12h操作，并因此夹紧接线片4。在夹具10h中，通气孔18再次设置在流动路径A中以允许空气通过。
图15显示了本发明的电池1c的另一个变形例，其中再次多个电池(在多个电池中，仅接线片4在图15中可以看到)布置在壳体2中，且腹板9位于所述多个电池之间。热交换器6c和风扇5c(在这种情况下被设计为径向风扇)在腹板9上布置在由电池形成的电池堆的下方。电路板16布置在上述电池堆上方以连接接线片4。风扇5c产生沿着流动路径A空气流(由箭头所示)，从而在壳体2内部循环。空气流沿着电池堆的外部被向上引导并从所述电池堆在腹板9上被引导到热交换器6c。从壳体2引导出来的热交换器6c的顺流装置和逆流装置为了简化起见在图15中没有显示。
图16显示了本发明的电池1d的另一个变形例，其中电池1d非常类似于图15中所示的电池1c。然而，与此对比，热交换器6d没有布置在电池堆的下方，而是设置在侧部。最后，图17显示了本发明的电池1e的又一个变形例，电池1e也非常类似于图15所示的电池1c。虽然热交换器6d再次布置在电池堆的下方，但是在这种情况下，热交换器6d没有位于风扇5c的上方，而是位于风扇5c的侧部。
总之，要指出的是这里所述的变型例仅是本发明的电池1a..1e的多种可能的选择，并且不用于限制本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，可以根据这里所述的条件在不超过本发明的保护范围的情况下容易地使本发明适于自己的需求。另外，要指出的是附图中所示的装置的多个部件也可以形成独立发明的基础。
附图标记列表
A            流动路径
B            流动通道
1a..1e       电池
2            壳体
3            原电池单元
4            接线片
5a..5c       风扇
6a..6e       热交换器
7            顺流装置
8            逆流装置
9            腹板
10a..10h     夹具
11a..11f     外轨道
12a..12g     操作元件
12a’.12e’  螺钉
12a”..12e” 操作轨道
13a..13f,13h 夹紧元件
13a’,13a”  夹具爪
13c’,13c”  夹具爪
14           辅助夹具
15           温度传感器
16           电路板
17           散热片
18           通气孔

Claims (17)

1.一种电池，包括：
壳体；
布置在壳体中的多个原电池单元；
风扇，布置在壳体中以产生在壳体内循环的流体流；和
热交换器，布置在流体流的流动路径中并具有用于从壳体引导出来的传热介质的顺流装置和逆流装置，其特征在于：
用于电连接电池的多个原电池单元(3)的夹具包括U形外轨道和操作元件，藉此操作元件连接到夹紧元件，使得当操作元件操作时，夹紧元件通过a)楔形效应、b)弹性变形、或c)转动凸轮被压靠在外轨道的至少一个腿部上。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，腹板布置在原电池单元之间，所述腹板包括用于流体流的流动通道，或者所述腹板与原电池单元一起形成流动通道；其中多个原电池单元布置在两个腹板之间。
3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，腹板布置在原电池单元之间，所述腹板包括用于流体流的流动通道，或者所述腹板与原电池单元一起形成流动通道；其中腹板由弹性材料制成。
4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，腹板布置在原电池单元之间，所述腹板包括用于流体流的流动通道，或者所述腹板与原电池单元一起形成流动通道；其中多个原电池单元布置在两个腹板之间，其中腹板由弹性材料制成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池，其特征在于，夹具具有散热片和/或通气孔。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的电池，其特征在于，原电池单元的接触件被涂布有贵金属。
7.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，原电池单元的接触件被涂布有贵金属。
8.一种电池系统，包括：
包含有隔离流体的气密壳体；
布置在所述壳体中的原电池单元堆，所述原电池单元堆包括多个原电池单元；
置于所述原电池单元堆中的多个腹板，所述多个腹板中的每一个设置在相应的一对相邻原电池单元之间；
所述多个腹板中的每一个形成用于传导隔离流体的相应的多个流动通道；
被构造成将热量添加给隔离流体或从隔离流体移除热量的热交换器，所述热交换器设置在所述壳体中，所述热交换器传导传热介质通过所述热交换器；
顺流导管，所述顺流导管穿过所述气密壳体并连接到所述热交换器以通过所述顺流导管将传热介质引入；
逆流导管，所述逆流导管穿过所述气密壳体并连接到所述热交换器以从所述逆流导管收回传热介质；
用于循环隔离流体的风扇，所述风扇使隔离流体在所述热交换器的外表面上循环，所述风扇使隔离流体循环通过所述腹板的所述流动通道；和
用于电连接电池的多个原电池单元中的至少两个夹具，包括U形外轨道和操作元件，藉此操作元件连接到夹紧元件，使得当操作元件操作时，夹紧元件通过a)楔形效应、b)弹性变形、或c)转动凸轮被压靠在外轨道的至少一个腿部上。
9.根据权利要求8所述的电池系统，其中，所述多个腹板中的至少一个具有在内部形成的相应的多个流动通道；或
其中，所述多个腹板中的至少一个具有与至少一个相邻的原电池单元协作而限定的相应的多个流动通道。
10.根据权利要求8所述的电池系统，其中，所述腹板由弹性材料制成。
11.根据权利要求8所述的电池系统，其特征在于，所述夹具具有至少一个散热片。
12.根据权利要求8所述的电池系统，其特征在于，所述夹具具有被构造成使隔离气体通过的至少一个通气孔。
13.根据权利要求8所述的电池系统，其中，原电池单元的接触件被涂布有贵金属。
14.一种电池堆组件，包括：
第一锂离子电池单元板；
紧邻所述第一锂离子电池单元板的第二锂离子电池单元板；
设置在所述第一锂离子电池单元板与所述第二锂离子电池单元板之间的腹板，所述腹板形成多个流动通道；
在所述第一锂离子电池单元板和所述第二锂离子电池单元板上的多个接线片；
电连接所述接线片中的至少两个的夹具，夹具包括至少一个散热片或至少一个通气孔，
其中，夹具包括U形外轨道和操作元件，藉此操作元件连接到夹紧元件，使得当操作元件操作时，夹紧元件通过a)楔形效应、b)弹性变形、或c)转动凸轮被压靠在外轨道的至少一个腿部上。
15.根据权利要求14所述的电池堆组件，其中，原电池单元的接触件被涂布有贵金属。
16.根据权利要求14所述的电池堆组件，其中，所述腹板具有在内部形成的相应的多个流动通道；或
所述腹板具有与至少一个相邻的原电池单元协作而限定的相应的多个流动通道。
17.根据权利要求14所述的电池堆组件，其中，所述腹板由弹性材料制成。
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