CN103403917A - 由多个棱柱形的存储电池构成的储能模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于供电装置的储能模块（1），特别是为机动车供电，其由多个棱柱形的存储电池（10）构成，这些存储电池堆叠成至少一个序列（60，61）、彼此相继地布置并且通过至少一个牵条（40，42）被紧固在两个端板（30，35）之间，其特征在于：所述牵条（40，42）构造成用于将热量从存储电池（10）中导出到冷却装置的导热板。

Description

由多个棱柱形的存储电池构成的储能模块

技术领域

本发明涉及一种用于供电装置的储能模块，特别是为机动车供电，其由多个棱柱形的存储电池构成，这些存储电池至少成一个序列堆叠、彼此相继地布置并且通过牵条被紧固在两个端板之间。

背景技术

在通常被称作电池组/蓄电池的机动车供电装置中大多使用多个储能模块用于驱动车辆，例如电动车或者混合动力车。各储能模块典型地由多个堆叠的棱柱形存储电池组成。各个单体的存储电池包含电化学的电池组电池单元。堆叠起来的单体存储电池大部分情况下通过机械的端板和牵条被紧固构成储能模块。除了将模块彼此进行机械固定之外，端板和牵条还特别用于防止运行过程中在布置于模块内部的电化学电池单元内出现的气体压力变化导致的变形。这样的储能模块通常为了保证运行温度需要进行冷却。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于供电装置的储能模块，该储能模块能够以简单的方式制造并且能够从该储能模块中有效地将电池单元热量导出。

上述目的通过独立权利要求的特征组合得以实现。各从属权利要求阐述了本发明的一些有益设计。

因此上述目的通过一种用于供电装置的储能模块得以实现，特别是为机动车供电，其由多个棱柱形的存储电池构成。存储电池堆叠成至少一个序列、彼此相继地布置并且通过至少一个牵条被紧固在两个端板（也称为压板）之间。在此，所述至少一个牵条构造成用于将热量从存储电池中导出到冷却装置的导热板。

这个或者这些牵条同时满足多种功能。在装配过程中，该牵条固定存储电池并随后紧固端板。另外，至少一个牵条同时构造成导热板。这样，牵条也被称为牵拉元件或者固定元件。

由于电池单元的狭窄的几何构造，传统模块中电池单元热量已经无法充分地通过电池单元底部被导出。根据本发明，牵条附加地用作导热板，或者说设置在模块下部的导热板同时被用作牵条。这便造成了本发明的牵条和导热板一体化的设计。可能为了冷却已经存在的导热板因此在侧向被上拉。通过这种方式可以省去侧向的、独立的牵条。本发明的牵条构造成导热板，现在具备了两种功能：一方面它们用于冷却电池模块以及另一方面用于紧固存储电池。此外，这种侧向上拉的导热板或者说这种构造成导热板的牵条还具有在装配过程中存储电池不会侧滑的优点。

在特别优选的构造中规定如下：存储电池具有连接端子，这些连接端子对于所有的存储电池都共同设置在储能模块的正面上。在此，牵条的第一部分至少部分地贴靠在储能模块的背面上。该背面被定义为与正面相对的那面。同一牵条的第二部分则部分地贴靠在储能模块的两个侧面中的至少一个侧面上。所述“侧面”在两个端板之间以及在正面与背面之间延伸。如果谈及牵条“贴靠”在储能模块上的话，那么其中特别是指可导热接触的贴靠。特别是，构造成导热板的牵条与背面和/或侧面粘合在一起和/或使用一种导热膏。

另外，有益地规定如下：牵条的第二部分与两个端板连接。这样便在储能模块的侧向实现紧固和力传递。另外有益的是，牵条的第一部分与端板保持间距。此处特别是在牵条的第一部分与端板之间没有设置连接。端板与牵条第一部分之间的间距尺寸需要根据必要的气隙和爬电距离来选择。

此外，优选规定如下：牵条的第二部分在储能模块的整个高度上延伸。该高度被定义为从储能模块的背面起直到正面为止。通过这种方式，牵条充分利用储能模块的整体侧面进行热传递。

特别是设置有多个牵条。特别优选的是两个牵条，它们侧向贴靠和构造成导热板。

另外，还可以在存储电池序列之间设置其他的、未构造成导热板的牵条。

在具有至少两个牵条的变型方案中，特别优选规定如下：第一牵条的和第二牵条的第一部分至少部分贴靠在储能模块的背面上，分别构成导热板，其中，所述第一牵条的和所述第二牵条的第二部分至少部分地分别贴靠在储能模块的两个侧面之一上。

作为可选方案，第一牵条设置在（连接端子之间的）正面上以及第二牵条设置在背面上。然后两个牵条在正面上或者在背面上与端板连接。特别是（背面上的）下部牵条在这种情况下取代了传统的导热板。在这个可选方案中并不是在储能模块的侧向而是在正面和背面上实施紧固和力传递。

另外，有益的是，单个的牵条由唯一一块板材构成。通过这种方式各个牵条可以制造成一体式的。

为了保证充分的热传递，优选规定如下的尺寸比例：储能模块的背面的表面的至少10%、特别是至少50%、特别是至少75%与这个牵条或者这些牵条导热接触。另外，储能模块的两个侧面中的至少一个侧面的表面的至少10%、特别是至少50%、特别是至少75%与贴靠在那里的牵条导热接触。

端板（也称为压板）优选构造为相对存储电池隔热的。

设置至少两个构造为导热板的牵条所具有的优点是：储能模块能够以简单的方式进行装配。在此，优选牵条与存储电池粘结在一起。另外，在存储电池与牵条之间设置有电绝缘层。通过两件式的构造型式，首先在组装过程中绝缘层不会受损伤。其次可使粘合剂保持均匀分布。

附图说明

下文将参照附图进一步阐述本发明。附图中：

图1为本发明的储能模块的存储电池的实施例；

图2为本发明的储能模块的实施例的紧固方式；和

图3为本发明的储能模块的实施例的细部视图。

具体实施方式

下文将借助图1至3对本发明进行更加详细的解释。

在图1中可以看到储能模块1的单体棱柱形的存储电池10的透视图，该储能模块的总体将在稍后示出。存储电池10典型地包括一块或者多块单体的电化学电池单元，该电池单元在此处所选择的视图中位于存储电池10的内部而看不到。存储电池10在正面13上具有第一极性的连接端子11和第二极性的连接端子12。在图中未被示出的该存储电池10的背面14上没有设置连接端子。连接端子11、12之一，典型的情况下为存储电池的正极，可以与存储电池10的外壳电连接。

由于在本发明的储能模块1内多个存储电池10至少堆叠成一个序列、彼此相继地布置，所以至少相对置的主平面15、16设置有电绝缘材料。在图1中所示出的实施例中，有一胶粘薄膜20被贴覆在主平面15、16上。作为可选方案，主平面15、16上也可以涂覆电绝缘的粘合剂。同样可以考虑使用被贴覆在设置有粘合剂的主平面15、16上的热缩塑性套管。

正如在例如从图2中可以看到的那样，在本发明的储能模块中，存储电池10被布置在仅仅举例为两个的存储电池序列60、61中。作为可选方案，图3示出仅有一个序列60的例子。在该实施例中使用端板30、35和牵条40至42对堆叠在序列中的存储电池进行紧固。在图2中示出了夹紧装置的一个中间构件，在该中间构件中，也被称为压板的端板30与三个牵条40、41、42要焊接或者已经焊接在一起。牵条40、41、42如此地相互间隔，即，分别形成一个用于相应存储电池序列60、61的容纳区域。因此每个存储电池序列在侧向都是由两个牵条40、41或者41、42所包围。

另外在牵条42上设置有四个连接板46，控制装置可以固定在这些连接板上。中间的牵条41被构造得比牵条40、42更厚。例如，牵条40、42具有的厚度为2mm，而牵条43具有的厚度为3mm。通过这种方式，当存储电池10在两个存储电池序列中由于在该存储电池10运行时产生的气体压力变化而发生变形时，保证了储能模块平行于紧固作用力方向（即沿牵条40、41、42的延伸方向）均匀延伸。

作为牵条40、41、42和端板30、35之间的连接，焊接在汽车技术领域是一种快速、可靠和稳定的连接方法。原则上图2中所示的部件的机械连接的形成也可以采取另外可选的方式实施，例如通过螺栓连接或者任意一种其他的形状锁合连接和/或力锁合连接。为了焊接连接，两个外侧的牵条40、42以其端面齐平地与端板30、35贴靠并被焊接，而在其两个相对置的端部区域内分别具有形成各个贯穿连接板的一个槽的牵条41被插入端板30、35的相应的空隙内并且然后从另一侧进行焊接。

图3示出的是本发明的储能模块1的细部视图。此处仅仅设置有序列60。因此取消了中间牵条41。除此之外，图3中的图示均与图2中的图示相同。在图2和3中可以清楚地看到，第一牵条40分成第一部分40a和第二部分40b。按对称的设置方式，第二牵条42也分成第一部分42a和第二部分42b。各个第一部分40a和42a贴靠在储能模块1的背面14上。各个第二部分40b和42b贴靠在储能模块1的侧面112和113上。两个侧面112和113被定义为在两个端板30、35、正面13与背面14之间的平面。特别是，所述两个侧面112和113垂直于正面和背面13、14。

本发明的两个牵条40、42能够从存储电池10中将热量导出。特别优选的是，构造成导热板的牵条40、42与一冷却装置保持导热接触。

由于单体存储电池10的制造误差之故，单体存储电池10的背面14可能会不在一个平面内。为此，一种导热粘合剂被涂覆在特别是牵条40、42的第一部分40a、42a上。与此同时，通过所述导热粘合剂，背面14的不同高度得到平衡补偿。为了确保全部存储电池10通过导热粘合剂与导热板和冷却装置相连接，可以依据确定的高度误差对导热粘合剂的用量符合需要地进行控制。实践当中，如果牵条40、42与背面14之间0.2至0.6mm范围内的间距通过导热粘合剂能够得到平衡补偿的话就足够了。

前面对两种设计形式进行了介绍。在第一设计中，牵条构造成用于将热量从存储电池中导出到冷却装置的导热板。因此本发明的牵条具有两种功能：一方面它根据其本来的功能用于紧固存储电池以及另一方面它附加地用于冷却储能模块或者存储电池。在第二设计中，构造一种用于紧固存储电池的、设置在储能模块下方的导热板。为此，本已存在的导热板在侧向被上拉，通过这种方式可以省去侧向的、独立的牵条。因此本发明的导热板具有两种功能：一方面它根据其本来的功能用于冷却储能模块或者存储电池以及另一方面它附加地用于紧固存储电池。在第二设计中，导热板有益地构造成两分式的，通过这种方式，储能模块能够以简单的方式方法进行组建。这样，在组建过程中必要时设置在存储电池与导热板之间的绝缘层不会受到损伤以及用于使存储电池与导热板粘接的粘合剂可保持均匀分布。两种设计的共同之处在于：导热板和至少一个牵条构造成一体。换言之：储能模块具有一种既承担着牵条功能也担负着导热板功能的结构元件。因而两种设计被视为绝对等价。因此，完全可以考虑将随本专利申请提出的取自于两种设计之一的保护请求转移至另一种设计。

附图标记列表

1   储能模块

10  存储电池

11  第一极性的连接端子

12  第二极性的连接端子

13  正面

14  背面

15  主平面

16  主平面

17  端面

18  端面

20  胶粘薄膜

30  端板

35  端板

40  牵条

40a 第一部分

40b 第二部分

41  牵条

42  牵条

42a 第一部分

42b 第二部分

46  连接板

60  存储电池序列

61  存储电池序列

65  焊接

112 第一侧面

113 第二侧面

H   高度

Claims (10)

1.用于供电装置的储能模块（1），特别是为机动车供电，该储能模块由多个棱柱形的存储电池（10）构成，这些存储电池堆叠成至少一个序列（60，61）、彼此相继地布置并且通过至少一个牵条（40，42）被紧固在两个端板（30，35）之间，其特征在于：所述牵条（40，42）构造成用于将热量从存储电池（10）中导出到冷却装置的导热板。

2.如权利要求1所述的储能模块，其特征在于：各存储电池（10）具有连接端子（11，12），这些连接端子对于所有的存储电池（10）都共同地设置在所述储能模块（1）的正面（13）上，其中，牵条（40，42）的第一部分（40a，42a）至少部分地贴靠在所述储能模块（1）的与所述正面（13）相对的背面（14）上，并且同一牵条（40，42）的第二部分（40b，42b）部分地贴靠在所述储能模块（10）的至少一个侧面（112，113）上。

3.如权利要求2所述的储能模块，其特征在于：所述牵条（40，42）的第二部分（40b，42b）与所述两个端板（30，35）相连接。

4.如权利要求2或3之任一项所述的储能模块，其特征在于：所述牵条（40，42）的第一部分（40a，40b）与所述端板（30，35）保持间距。

5.如权利要求2至4之任一项所述的储能模块，其特征在于：所述牵条（40，42）的第二部分（40b，42b）在所述储能模块（10）的整个高度（H）上延伸，特别是从所述背面（14）起直到所述正面（13）。

6.如前述权利要求之任一项所述的储能模块，其特征在于设置有多个牵条（40，42）。

7.如权利要求6所述的储能模块，其特征在于：第一牵条（40）的和第二牵条（42）的第一部分（40a，42a）构成导热板地至少部分贴靠在所述储能模块（10）的背面（14）上，其中，所述第一牵条（40）的和所述第二牵条（42）的第二部分（40b，42b）分别部分地贴靠在所述储能模块（10）的两个侧面（112，113）之一上。

8.如前述权利要求之任一项所述的储能模块，其特征在于：单个的牵条（40，42）由唯一一块板材构成。

9.如权利要求2至8之任一项所述的储能模块，其特征在于：所述储能模块（10）的背面（14）的表面的至少10%、特别是至少50%、特别是至少75%与这个牵条（40，42）或者这些牵条（40，42）导热接触。

10.如权利要求2至9之任一项所述的储能模块，其特征在于：所述储能模块（10）的两个侧面（112，113）中至少一个侧面的表面的至少10%、特别是至少50%、特别是至少75%与牵条（40，42）导热接触。

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