CN103430347A - 能量存储器设备、能量存储器单元和导热元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种能量存储器设备，其具有多个存储器单元和用于对这些存储器单元或对由这些存储器单元构成的单元组合体进行温度调节的温度调节装置，其中在存储器单元与其他组件之间设置用于减震支承或间隔的弹性装置，其中所述其他组件是其他的存储器单元或保持元件或其他壳体部件或导热元件。所述弹性装置被设计和布置成为所述温度调节装置的功能性组成部分。此外还描述了适用于根据本发明的能量存储器设备的存储器单元和导热元件。

Description

能量存储器设备、能量存储器单元和导热元件
在此通过引用使在先申请DE 10 2011 013 617的全部内容成为本申请的组成部分。
本发明涉及能量存储器设备、能量存储器单元和导热元件。
已知的是，在交通工具中，特别是在使用混合动力驱动的交通工具中或在电动交通工具中使用的电池具有多个电串联和/或电并联地连接的单元，例如锂离子单元。
这些单元必须要被经常冷却，以便去除出现的热损失。对此已知的是，这可使用通过冷却剂循环系统的间接冷却或者使用借助于被预先冷却的空气（其被引导在单元之间通过）的直接冷却。对于通过冷却剂循环系统的冷却而言，在电池的单元块上能够安装有冷却剂流通的金属冷却板，其通常安装在单元以下。热损失例如通过分离的导热元件（例如导热棒或导热片），或者通过单元被相应增厚的单元壳体壁从单元引导至冷却板。单元的单元壳体通常被实现为金属的，并且在该单元壳体上应用电压。为了避免短路，冷却板随后通过电绝缘体与单元壳体分离，所述电绝缘体例如是导热箔、成型体、填料（Vergussmasse）或涂覆在冷却板上的涂层或箔。冷却剂循环系统还可能在冷启动时被用于加热电池。
已知存在不同类型的电池。例如由DE 10 2008 034 869 A1已知的一种电池，其单元被设计为所谓的袋状单元，该单元被设计为，其被基本上长方体形状形成的活性部分三明治式地夹在包封箔（或者一对包封箔）中并且密封焊接，其中包封箔构成环形的密封接缝并且其中单元极通过导电体形成，该导电体在单元的上侧穿过密封接缝并且向上伸出。在单元之间安装冷却片，其位于单元的平面侧处，每个都在单元以下弯曲并且在此处置于冷却板上。通过冷却片，在单元中生成的热能够被输出到冷却板上。冷却板通过热载体并且将热传输到外部换热器。由该文件还已知了一些电池，其单元被设计为所谓的平面单元，其被设计为基本上长方体形状并且以堆栈的方式被前后顺次安装到冷却板上，并且使用所述冷却板夹紧，其中单元的一个用作单元极的导电侧壁分别在朝向冷却板的下侧处弯曲，以便为位于此处的冷却板形成尽可能大的热传递面。单元在这两种情况下通过夹紧装置，例如通过分离的夹紧板和/或通过夹紧带彼此紧固，并且被压到冷却板上。
由WO2010/081704A2已知的一种电池，其中借助于两个压力框架和一些拉紧杆将多个以咖啡袋构造方式形成的单元紧固在框架元件之间。由该文件已知的是，在电池块中顺次连接的单元之间设置柔软的元件。由此还能够缓解在单元的平面侧上的机械冲击，并且还能够平衡相对移动（比如热膨胀）。
本发明的任务在于，改善根据现有技术的结构。
该任务通过独立权利要求的特征来解决。本发明有利的改进方式形成了从属权利要求的主题。
按照本发明的观点建议一种能量存储器设备，其具有多个存储器单元和温度调节装置（其用于为存储器单元或为通过存储器单元构成的单元组合体调节温度），其中在存储器单元与其他组件之间设置用于减震支承或间隔的弹性装置，其中所述其他组件是其他存储器单元或保持元件或其他壳体部件或导热元件，并且其中所述弹性装置被设计和布置为温度调节装置的功能性组成部分。
在本发明的范畴中以下装置被理解为能量存储器设备，所述装置能够对特别是电能进行吸收、储存、以及（如有可能在利用电化学的过程中）重新输出。在本发明的范畴中，一种本身封闭的在能量存储器设备中的功能单元被理解为存储器单元，所述功能单元单独来看能够对特别是电能进行吸收、储存、以及（如有可能在利用电化学的过程中）重新输出。存储器单元例如能够是但不仅仅是伽伐尼一次单元或二次单元（在本申请的框架中，将一次或二次单元无差别地描述为电池单元，并且将由此类电池单元构成的能量存储器设备描述为电池）、燃料单元、高性能电容器（比如超级电容器或类似电容器）、或者其他类型的能量存储器单元。特别地，被构造为电池单元的存储器单元例如具有：活性区域或活性部分，电化学转换和存储过程在该活性区域或活性部分中进行；外罩，其用于围住所述活性部分以便与周边环境分隔开；以及，至少两个电流导体，其用作存储器单元的电极。所述活性部分例如具有电极装置，其最好以电流收集箔、活性层以及分隔物层构成为堆栈或卷轴。活性层和分隔物层能够至少部分地被设置作为电流收集箔的独立箔坯料（Folienzuschnitte）或作为涂层。电流导体与电流收集箔电连接或通过电流收集箔构成。
存储器单元还能够是一种吸收和/或放出不是电能，而是热能、势能、动能或其他能量类型的能量的单元；或者是一种吸收一种能量类型的能量并且重新放出另一种能量类型的能量的单元，在该单元中能够实现以又一种其他能量类型存储能量。
在本发明的范畴中，关于温度调节被理解为排出热或供给热（特别是排出热）。其能够实现作为被动冷却，例如通过在热放射面处进行的热放射；作为主动冷却，例如通过在换热面上的强制对流或通过与特别是在换热器中的循环热载体（比如水、油或类似物）进行的热交换。在这种情况下，能够设置控制装置或者调节装置，以便维持预定的许可的温度范围。在本发明的范畴中，温度调节装置能够被理解为用于单纯地在能量存储器设备内进行温度交换或用于与周边环境进行热交换的装置。
在本发明的范畴中，弹性装置被特别理解为拦截在存储器单元之间的，如有可能也是在存储器单元与其他组件之间的相对移动的组件。因此，该组件可能特别涉及阻尼元件，例如但不仅是垫状的、带状的、层状的或类似形式的阻尼元件。
当弹性装置被设计和布置为温度调节装置的功能性组成部分时，则能够克服关于此类弹性装置的位置和使用的、在结构上的局限性。此类局限性通常是存在的，这是因为阻尼元件通常由具有非常低的导热能力的绝热材料，比如PU泡沫、发泡橡胶、瓦楞纸板或类似物构成，并因此能够阻止有效的热传导。
在优选的设计方案中，弹性装置能够具有导热的包封和内部空间，其中内部空间由弹性的柔软材料所填充。在另一个优选的设计方案中，弹性装置能够由导热的并且弹性的柔软材料所构成。在另一个优选的设计方案中，弹性装置能够具有导热的或允许热通过的包封和内部空间，其中内部空间由导热的并且弹性的柔软材料所填充。
在本发明的范畴中，当材料具有导热能力时，则该材料被理解为是导热的，该材料允许被用作在技术意义上的导热体。关于在技术上可使用的并且在结构上计划的导热能力的看法是，其并不是也存在于本身绝热的材料中的、最小的和物理上不可避免的余热传导性。关于在技术上可使用的导热能力的下限能够假定在大约10至20Wm-1K-1的范围内；该范围对应于高合金钢以及一些配备了具有良好导热性的填充材料的合成材料的的导热能力。优选的是，所述导热能力在至少40至50Wm-1K-1的范围内，其对应于弹簧钢（例如55Cr3）。特别优选的是，具有至少一个或几个100Wm-1K-1的导热能力。例如但不仅是，能够适当地采用例如硅（导热能力148Wm-1K-1）或铝（导热能力221至237Wm-1K-1）或铜（导热能力240至400Wm-1K-1）或银（导热能力大约430Wm-1K-1）。就这一观点而言，碳纳米管（其具有大约6000Wm-1K-1的导热能力）显示出目前可实现的最佳目标；而其使用或其他特殊材料要考虑到成本、可加工性和其他在技术上的适当性。在此背景下，以在本发明的范畴中的导热的材料进行构造被理解为，弹性装置或其组成部分实质上是由这种材料构成的，或者例如是出于坚固性、电绝缘性、温度抗性或其他特性的原因或出于使用目的，而仅具有由此类材料制成的核、涂层或层、护套或类似物。因此通过适当的材料组合能够设定在导热和阻尼之间的期望的特性。可考虑与上述相同的材料或其他良好的导热体（比如陶瓷或金刚石）作为用于导热的合成材料的填充材料。因此，例如能够在本身绝热的泡沫中通过掺入此类材料得到在从大约10至20Wm-1K-1的范围内的、技术上可用的导热能力。（所有关于在冶炼之后20℃温度下的导热能力的信息包括，“Die Grundlagen derIngenieurwissenschaften”，Springer出版社，第31版，2000，作者Engelkraut等人；“
Figure BDA0000380819380000051
Kunststoffe für 
Figure BDA0000380819380000056
”，弗劳恩霍夫集成系统和元件技术研究所，当前版本15.07.2008；DeutscheEdelstahlwerke，数据页1.7176；以及Wikipedia，标题为“
Figure BDA0000380819380000058
”，当前版本22.02.411；申请人根据需要进行了取舍和范围概括。）
当弹性装置至少分段地（最好平面地）置于存储器单元的换热面上时，还可实现良好的热传递。
在优选的设计方案中，弹性装置被导电地或电绝缘地构成，以便例如考虑在技术上的边界条件。
在优选的设计方案中，弹性装置固定在相应存储器单元上，或者被构成为相应存储器单元的集成组成部分。
在另一个优选的设计方案中，弹性装置固定在被至少分段地安装在相应存储器单元之间的相应导热元件上，或者被构成为此类导热元件的集成组成部分。
特别优选地，温度调节装置具有换热器装置，并且被至少分段地安装在相应存储器单元之间的导热元件具有与换热器装置的导热接触。
在另一个优选的设计方案中，设置用于紧固存储器单元的夹紧装置，其中夹紧装置最好被设计和布置成为温度调节装置的功能性组成部分。在本发明的范畴中，关于紧固被理解为通过夹紧力固定在预定的位置上，特别是固定在彼此的相对位置上。在紧固期间，还能够但不仅仅是利用弹性力和摩擦力。另外，紧固不排除形状配合的位置固定；其能够但非必须是被限制用于避免散架（Auseinanderfallen）。当夹紧装置被设计和布置成为温度调节装置的功能性组成部分时，则夹紧装置还能够满足一些功能，这些功能是与存储器单元或者单元组合体的温度调节组合到一起的。这些功能例如能够但不仅仅是包括：从存储器单元传出热以及向存储器单元传入热；通过热放射面输出热；从热载体传出热以及向热载体传入热；从热源或散热器导出热以及向热源或散热器导入热；和/或类似的功能。此处，夹紧装置例如能够使用导热的材料构成。
夹紧装置例如具有至少一个夹紧带，所述夹紧带使用导热的材料构成并且其最好至少在一些部分中被本身弹性地，例如波浪弹簧状地（
Figure BDA0000380819380000063
）构成，和/或具有（比如夹紧插销或类似物的）夹紧部分，其中最好设置多个夹紧带，这些夹紧带中的至少一个夹紧带覆盖至少一个其他的夹紧带。在本发明的范畴中，关于夹紧带被理解为长形的、特别是平面的、带状的组件，其也可被用于将存储器单元的结构相对于彼此紧固，特别是缠绕式地紧固。在这种情况下，能够设置锁栓机构、夹紧机构或类似机构，以便能够在受到应力的条件下进行装配。通过本身弹性的构成还能够实现的是，在单元块上施加均匀的夹紧力。夹紧带的弹性伸长能够以如下方式来设计，即在受到预应力的情况下进行装配时夹紧带相比于单元块过大并且能够在单元块上绕过（gestreift），其中当预应力下降时，夹紧带围绕单元块进行固定。此外，夹紧带能够在一些部分中例如波浪弹簧状地构成。特别有利地，被波浪弹簧状地构成的部分具有平面部分，该平面部分在受到应力的情况下平面地支撑存储器单元、导热元件或类似物的换热面。
在另一个设计方案中，夹紧装置能够具有多个拉紧杆，所述拉紧杆以导热的材料构成。在本发明的范畴中，被长形地构成的，特别是延伸超过单元堆栈的整个长度的棒状物被理解为拉紧杆，该拉紧杆特别通过压力元件（比如板或法兰，其在存储器单元的堆栈方向上挤压每个外侧的存储器单元）来紧固单元块。一般来说，设置多个（例如四个、六个、八个或更多个）拉紧杆。此类拉紧杆例如具有在一端的头部和在另一端的螺纹或者在两端的螺纹，以便使得能够借助于螺母通过拉动、通过旋入或者通过拧紧来实现可靠的紧固。在存储器单元相应成形时，使用拉紧杆也是有利的，即存储器单元能够在紧固之前通过相对简单的方式被旋紧到（）拉紧杆上，这也能够使装配得以简化。拉紧杆例如能够延伸通过框架平面单元的框架元件的相应凹槽，并从其接收热。在这种情况下，夹紧装置还能够具有保持元件和夹紧元件，其中保持元件与存储器单元交替地安装，以便将存储器单元保持在所述保持元件之间，并且其中夹紧元件紧固保持元件和存储器单元，其中保持元件至少分段地与存储器单元的换热面热耦合，并且其中夹紧元件至少分段地支撑在保持元件的换热面上。在这种情况下有利的是，保持元件使用导热的材料至少形成在具有存储器单元的接触面与具有夹紧元件的接触面之间。以这种方式，还能够为电池块提供保持元件与存储器单元的可靠紧固。例如但不仅仅是当夹紧带被设置为夹紧元件时，保持元件的换热面能够是保持元件的外表面，特别是边缘表面。此外，夹紧元件（例如但不仅仅是拉紧杆）能够被引导通过保持元件中的通道（比如穿孔）；在这种情况下，保持元件的换热面能够通过通道的内表面构成。存储器单元的换热面能够通过存储器单元的平面侧面或边缘侧面，通过电流导体或者在通过存储器单元的外罩的电流导体的通道区域上提供。
在这种情况下有利的是，夹紧装置至少分段地，特别是通过平面的接触部，与换热器装置的一些部分热耦合，其中换热器装置最好连接到热载体循环系统上，并且其中所述热载体循环系统最好是可控制的或者可调节的。以这种方式，夹紧装置能够将从存储器单元接收的热传送到换热器装置，并且在此处输出到热载体（例如但不仅仅是水或油）上。被加热的热载体能够通过热载体循环系统来流通，并且在另一个位置将被接收的热重新输出到例如空气冷却器或类似物上。
根据其他的观点提出的是，一种能量存储器单元，其具有活性部分和包围该活性部分的外罩以及具有弹性装置，所述弹性装置固定在存储器单元上或构成为集成组成部分，并且被设计和布置成相对于其他组件来减震地支承或间隔存储器单元；一种安装在能量存储器单元之间的导热元件，所述能量存储器单元的特征在于弹性装置，所述弹性装置固定在导热元件上或构成为该导热元件的集成组成部分，并且被设计和布置成用于导热；以及；一种具有特别是薄壁的载体结构和弹性装置的导热元件，其中所述导热元件特别用于容纳能量存储器单元，其中薄壁的结构描述了一种最好扁平的长方体的形式，并且其中所述薄壁的结构具有至少一个平面侧和至少两个与该平面侧相邻的窄侧，并且所述弹性装置固定在导热元件上或构成为该导热元件的集成组成部分，并且被设计和布置成用于导热。弹性装置最好分别根据之前的描述来构成。
特别地，提出了用于在交通工具中使用的根据本发明的能量存储器设备、根据本发明的能量存储器单元和根据本发明的导热元件，其中交通工具特别是混合动力交通工具或电动交通工具。
本发明前述的和其他的特征、任务和优点根据以下说明变得更加明显，该说明参照所附附图完成。
在附图示出了：
图1以示意性的空间视图示出了框架平面单元；
图2示出了根据图1的单元的示意性剖视图；
图3示出了根据图1的单元的示意性空间分解图；
图4以示意性空间分解图示出了具有多个框架平面单元的电池；
图5示出了在组装完成状态下的根据图4的电池的示意性空间视图；
图6是阻尼元件的示意性剖视图；
图7是其他阻尼元件的示意性剖视图；
图8是另一个阻尼元件的示意性剖视图；
图9以示意性空间分解图示出了其他的框架平面单元；
图10以示意性空间分解图示出了类似的框架平面单元；
图11以示意性空间视图示出了具有框架平面单元的另一个电池；
图12以示意性空间视图示出了具有阻尼元件的带状单元；
图13以示意性空间视图示出了具有多个袋状单元的电池，所述带状单元借助于拉紧杆紧固在框架元件之间；
图14以示意性空间视图示出了单个单元和导热元件；
图15以示意性剖视图示出了单个单元和导热元件；
图16以示意性剖视图示出了单个单元和导热元件；
图17以示意性透视分解图示出了单个单元和导热元件；
图18以示意性透视分解图示出了单个单元和导热元件；
图19以示意性空间分解图示出了电池；
图20以示意性空间视图示出了被装配好的电池；
图21以示意性剖视图示出了导热元件；
图22以示意性空间视图示出了具有框架平面单元的导热元件；
图23以示意性空间视图示出了类似的导热元件；
图24以示意性空间视图示出了具有在三个空间方向上被紧固的、由多个框架平面单元构成的单元块的电池；
图25以示意性俯视图示出了具有多排圆柱形的电池单元的电池，所述电池单元借助于固定带紧固到电池壳体壁上；
图26以示意性俯视图示出了具有多排圆柱形的电池单元的电池，所述电池单元借助于固定带紧固在两个电池壳体壁之间。
需要指出的是，在附图中的视图是示意性的并且至少实质上仅限于再现对理解本发明有帮助的特征。此外还要指出的是，在附图中再现的尺寸和大小比例主要是为了清楚地显示，并且除非在说明书中另有说明，否则不必被理解为是限制性的。
在所有附图中彼此相应的部分配有相同的参考标记。
图1和图2示出了被构成为平面单元的伽伐尼单元2（也被称为单个单元2或单元2）。在这种情况下，单个单元2的单元壳体由两个单元壳体侧壁2.1、2.2和安装在其之间的围绕边缘侧面的单元壳体框架2.3所构成。
单个单元2的单元壳体侧壁2.1、2.2被实现为导电的，并且形成单个单元2的极P+、P-。
在负电极P-的单元壳体侧壁2.1上安装两个阻尼元件2.4。阻尼元件2.4被构成为具有弹性的柔软特性。此外，阻尼元件2.4被构成为导电的，并且具有良好的导热特性。阻尼元件2.4粘接到单元壳体侧壁2.1上，其中该粘接被实现为导热的或者允许热通过的并且是导电的。
单个单元2具有至少三个电压接口接触部K1至K3。也就是说，形成极P-的单元壳体侧壁2.1具有至少两个电压接口接触部K1、K2，其特别在单元内部是彼此电互连的，特别是并联的。在这种情况下，第一电压接口接触部K1通过导电地设置在单个单元2的极P-上并由此导电地设置在单元壳体侧壁2.1上的阻尼元件2.4来形成。第二电压接口接触部K2实现为测量接口2.11，其在任意位置径向地从单元壳体侧壁2.1伸出（此处是在单元2的上侧）超过单个单元2，作为凸起形式（fahnenartig）的延长部分。
第三电压接口接触部K3通过构成极P+的单元壳体侧壁2.2来形成。
单元壳体框架2.3被电绝缘地实现，从而使得不同极性的单元壳体侧壁2.1、2.2彼此电绝缘。此外，单元壳体框架2.3在上侧面处具有局部的材料加高部（）2.31，其功能在图4和图5的描述中有详细的说明。
图2以剖视图显示了根据图1的单个单元2，其中在单元壳体2中安装有电极堆栈2.5。
在这种情况下，在中央区域中，不同极性的电极箔2.51，特别是铝箔和/或铜箔和/或由合金制成的箔，相对于彼此进行堆叠，并且借助于分隔物（未详细示出），特别是分隔物箔，彼此电绝缘。
在延伸超过电极堆栈2.5的中央区域的电极箔2.51的边缘区域中，相同极性的电极箔2.51彼此电连接。相同极性的电极箔2.51的彼此连接的端部因此形成了极接触部2.52。单个单元2.2的不同极性的极接触部2.52在下面主要也被称为导电凸起2.52。具体来说，电极箔2.51的端部彼此导电地挤压和/或焊接到一起，并且形成电极堆栈4的导电凸起2.52。
电极堆栈2.5安装于在边缘侧面围绕电极堆栈2.5的单元壳体框架2.3中。此外，单元壳体框架2.3具有两个彼此之间有距离的材料收缩部分（Materialrücknahme）2.33、2.34，这些材料收缩部分被设计为，使得不同极性的导电凸起2.52被安装在材料收缩部分2.33、2.34中。材料收缩部分2.33、2.34的净空（lichte 
Figure BDA0000380819380000102
）h1被设计为，使得其相应于不受影响地相对于彼此堆叠的导电凸起2.52的延长部分，或小于该延长部分。材料收缩部分2.33、2.34的深度t相应于导电凸起2.52的延长部分，或被设计为大于该延长部分。
因为单元壳体框架2.3最好是由电绝缘的材料制成，所以不同极性的导电凸起7彼此电绝缘，从而使得不需要用于电绝缘的额外装置。
在固定单元壳体侧壁2.1、2.2的情况下（所述单元壳体侧壁2.1、2.2例如以未详细示出的方法借助于平面侧2.8的粘贴和/或弯边实现在围绕单元壳体框架2.3的凹部（Aussparung）中），相对于单元壳体侧壁2.1、2.2挤压不同极性的导电凸起2.52，从而使得导电凸起2.52的各个电势被应用在单元壳体侧壁2.1、2.2上，并且形成单个单元2的极P+、P-。
在本发明的改进方案中，在导电凸起2.52（其例如由铜制成）和壳体侧壁2.1、2.2（其例如由铝制成）之间还能够额外安装未详细示出的箔（其例如由镍制成），以便在导电凸起2.52和单元壳体侧壁2.1、2.2之间实现改善的电连接。
在本发明的设计方案中还有可能的是，在导电凸起2.52与单元壳体侧壁2.1、2.2之间安装未具体示出的电绝缘的箔，或者在单元壳体侧壁2.1、2.2上单侧地涂覆有电绝缘的层，从而使得在导电凸起2.52与单元壳体侧壁2.1、2.2之间的电连接仅在使用未具体实现的、根据现有技术已知的焊透工艺（Durchschweiβverfahren）时从外侧穿透单元壳体侧壁2.1、2.2产生。
根据图2所示，阻尼元件2.4以和导电凸起2.52大约相同的高度安装在壳体侧壁2.1上，并且具有从壳体侧壁2.1量起的高度h2。单元2的平面侧2.8或者壳体侧壁2.1上的一部分（其限制了电极堆栈2.5）上没有阻尼元件2.4。在单元堆栈的方向（堆栈方向s）上彼此连接和紧固多个单个单元2时，在单个单元2上施加压力D，压力D的引入被限制到导电凸起2.52上和单元壳体框架2.3的相邻区域上，而同时电极堆栈2.5不受压力影响。在单个单元2工作时当电极堆栈2.5在堆栈方向s上膨胀时，仍保持上述状态。
图3示出了在图1和图2中详细描述的单个单元2的分解视图，并且示出了电极堆栈2.5在单元壳体框架2.3以及单元壳体侧壁2.1、2.2中的安装。
在这种情况下，单元壳体侧壁2.1（其具有凸起形式的测量接口2.11）在下部区域中在单元壳体框架2.3的方向上弯曲90°，以便形成弯边2.12，从而使得使用在图4和图5中所示的导热板4时实现有效热传递面A1的放大并因此实现电池1的改善的冷却。
在本实施例的变化中，将阻尼元件2.4安装到另一个壳体侧壁2.2上或安装到两个壳体侧壁2.1、2.2上。在后一种变化中，作为另一个实施变体能够提出的是，将阻尼元件2.4安装到壳体侧壁2.1的上部区域中，并且将另一个阻尼元件2.4安装到壳体侧壁2.2的下部区域中，或反之亦然。一种此类安装（特别是当缺少测量接口2.11时）能够避免单元无意的反极性，因为极位置通过阻尼元件2.4的位置来编码。
在图4和图5中，电池1（其例如被使用在交通工具中，特别是混合动力交通工具和/或电动交通工具中）以分解视图和透视视图来显示。
图4示出了电池1的分解视图，所述电池1具有由多个单个单元2所构成的单元组合体Z。为了形成该单元组合体Z，多个单个单元2的极P+、P-根据电池1的所需电压和功率被彼此串联地和/或并联地电连接。同样，根据电池1的所需电压和功率，在本发明的改进方案中，单元组合体Z由任意数量的单个单元2构成。
通过具有不同电势的相邻单个单元2的单元壳体侧壁2.1、2.2的电接触，分别通过阻尼元件2.4实现了单个单元2的极P+、P-的电串联。在这种情况下，单个单元2的单元壳体侧壁2.2特别以力配合的方式、以形状配合的方式、和/或以材料决定的方式中的一种方式邻接被安装在具有凸起形式的测量接口2.11的单元壳体侧壁2.1上的、相邻单个单元2的阻尼元件2.4，并且因为阻尼元件2.4是导电的，所以通过该方法单元壳体侧壁2.2能够与相邻的单个单元2电连接。
在本发明所示的实施例中，电池1由彼此电串联的三十个单个单元2所构成。为了从电池1提取电能和/或向电池1中输入电能，在单元组合体Z的第一单个单元E1的单元壳体侧壁2.2（其特别形成第一单个单元的正极P+）上安装电接口元件10。该接口元件10实现为电接口凸起并且形成电池1的正极接口Ppos。
此外，在单元组合体Z的最后一个单个单元E2的单元壳体侧壁2.1（其特别形成了最后一个单个单元E2的负极P-）上安装有电接口元件11。该接口元件11同样实现为电接口凸起并且形成电池1的负极接口Pneg。要注意的是，在这个位置，至少将最后一个单个单元E2的上部阻尼元件2.4移除。
在电池1的下侧，单元组合体Z与导热板3热耦合。导热板具有热载体接口3.1，这些热载体接口与安装在导热板3内部的、例如是蜿蜒形式的（
Figure BDA0000380819380000133
）并且如有可能带有分叉的热载体通道（未详细示出）相连接。在这种情况下，单元壳体侧壁2.1与在单元壳体框架2.3的方向上弯曲90°的弯边2.12直接地或间接地通过能够导热的材料，特别是导热箔4与导热板3热耦合，从而使得能够实现电池1的有效冷却。
在本发明的改进方案中，能够导热的材料可额外地或可选择地由填料和/或喷漆（Lack）形成。
在壳体框架中安装单元组合体Z、导热板3和导热箔4，以便能够以力配合的方式将单个单元2连接到单元组合体Z并且以力配合的方式将导热板3和导热箔4连接到单元组合体Z上。壳体框架特别是由将一个或多个单元组合体Z完全包围的夹紧元件8（例如夹紧带）所构成，这些夹紧元件8能够在水平方向以及竖直方向上以力配合的方式连接单个单元2或者单元组合体Z、导热板3和导热箔4。为了使得能够安全地固定夹紧元件8，最好在导热板3的底侧处构成与夹紧元件8的尺寸相应的材料凹进部3.2。
在本发明未详细示出的改进方案中，一些组件或所有组件，也就是说单个单元2、导热板8、导热箔11或整个电池1能够可选择地或额外地在电池壳体中被部分地或完全地封装起来。
对于本发明的该实施例，阻尼元件2.4被弹性柔软地、导电地并且导热地构成。因此，壳体侧壁2.1和2.2（其构成单元2的极P-和P+）能够可靠地通过阻尼元件2.4在相邻单元之间电接触。此外，通过夹紧带8被引导至单元块Z中的压力通过阻尼元件2.4引入单元2的框架区域中，其中电极堆栈2.5的区域不受夹紧力的作用。单元2，特别是电极堆栈2.5，能够在工作的同时在堆栈方向上自由膨胀。此外，在阻尼元件2.4中能够吸收振动，其中单个单元2在机械上尽可能彼此去耦合。最后，阻尼元件2.4具有良好的导热特性。由此，能够进行在相邻单个单元2之间的热交换。单个单元2多余的热能够不仅仅通过单个单元2的单元壳体侧壁2.1耗散，而是还额外地通过相邻的单个单元2的单元壳体侧壁2.1耗散。
通常来说，电池1（锂离子高压电池）需要：专门的电子设备，其监视和修正例如单个单元2的单元电压；电池管理系统，其特别控制电池1的功率吸收和功率输出（=电池控制装置）；以及，保护元件，其在电池1故障的情况下，实现安全地将电池1与电网断开。
在本发明的所示实施例中，设置电子组件13，其至少包括用于单元电压监视和/或用于单元电压平衡的（未被详细示出的）装置。在本发明的改进方案中，电子组件13还能够构成为被封装的电子组件。
电子组件13在单元组合体头部一侧安装到单个单元2的夹紧元件12和单元壳体框架2.3上。为了实现尽可能大的电子组件13的支承面并且同时将夹紧元件8固定到单元组合体Z的上侧，在每个单个单元2的框架2.3的上侧处部分地构成材料加高部2.31，其高度特别对应于夹紧元件8的厚度。为了将电子组件13固定到单元组合体Z和/或夹紧元件8上，使用未被详细示出的力配合的方式的、形状配合的方式的、和/或材料决定的方式的连接技术。
对于单元组合体Z与电子组件13的电连接而言，在单元壳体侧壁2.1上安装的凸起形式的测量接口2.11通过被安装在电子组件13中的接触元件13.3实现，其具有与凸起形式的测量接口2.11相应的形状。
此外，还设置了其他未被示出的电子组件，其中包括例如电池管理系统、电池控制装置、保护元件和/或其他用于驱动和控制电池1的装置。
图6以示意性剖视图示出了在图1、图2或图3所示的第一优选实施变体中的阻尼元件2.4的构造。
根据图6中所示，阻尼元件2.4具有第一壳2.41和第二壳2.42。壳2.41、2.42在接缝2.43处彼此连接，例如通过焊接、粘接或类似方法连接。壳2.41、2.42由能够导电的和能够导热的材料，例如铝或者类似材料制成。壳2.41、2.42包围内部空间2.44，该内部空间2.44在所示实施变体中以绝缘材料比如PU泡沫、发泡橡胶、矿泥（Filz）或类似物所填充。在另一个实施变体中还可设想的是，所述内部空间2.44仅以空气填充。
图7以示意性剖视图显示了在图1、图2或图3所示的阻尼元件2.4在另一个优选实施变体中的构造。
根据图7中所示，阻尼元件2.4具有第一壳2.41和第二壳2.42。在其边缘处有风箱式结构2.45在所述壳2.41、2.42之间延伸，所述风箱式结构2.45在接缝2.43处连接到壳2.41、2.42。壳2.41、2.42由能够导电的和能够导热的材料，比如铝或者类似材料制成。壳2.41、2.42包围内部空间2.44，该内部空间2.44在所示实施变体中以绝缘材料比如PU泡沫、发泡橡胶、矿泥或类似物所填充。在保证所述风箱式结构2.45相应的刚性时，在另一个实施变体中还可设想的是，所述内部空间2.44仅以空气填充。
图8以示意性剖视图显示了在图1、图2或图3所示的阻尼元件2.4在另一个优选实施变体中的构造。
根据图8中所示，阻尼元件2.4具有泡沫块2.45。该泡沫块2.45具有能够导热的和能够导电的合成材料。在另一个实施变体中，泡沫块2.45由电绝缘的和绝热的材料发泡形成，该泡沫块掺有作为良好的电导体和热导体的填充材料。
参考图6至图8，特别地但不仅仅要指出的是，组件尺寸的关系，比如组件的厚度或者组件的强度，在这些附图中为了清晰显示的目的而可能被夸张地显示，并且必要时会明显与实际的实现有所不同。
图9以示意性的空间分解图示出了作为本发明的另一实施例的、被构成为平面单元的单个单元2。该实施例是图1至图5中所示实施例的变化；只要以下说明书中没有其他的特别说明，则可相应地套用为图1至图5作出的说明。
根据图9中所示，单元2的单元壳体（外罩）由两个单元壳体侧壁2.1、2.2和被安装在其之间的围绕边缘侧的单元壳体框架2.3形成。单元2的单元壳体侧壁2.1、2.2实现为导电的，并且形成单元2的极P+、P-。单元壳体框架2.3实现为电绝缘的，从而使得不同极性的单元壳体侧壁2.1、2.2彼此电绝缘。此外，单元壳体框架2.3具有在上侧处的局部的材料加高部2.31。
和本发明的前述实施例相同，此处单元壳体侧壁2.1（其具有凸起形式的测量接口2.11）在下部区域中还具有在单元壳体框架2.3的方向上弯曲90°的弯边2.12。此外，单元壳体侧壁2.1在上部区域中具有两个在单元壳体框架2.3的方向上弯曲90°的连接板2.13。在组装到一起时，连接板2.13在材料加高部2.31旁边咬合到单元壳体框架2.3的上部窄侧2.32，而同时棱边2.12咬合到单元壳体框架2.3的下部窄侧。
在本实施例中，用作正极P+的单元壳体侧壁2.2具有阻尼元件2.4，其从单元壳体侧壁2.2突起。因此，阻尼元件2.4在此处形成单元2的第三电压接口接触部K3，而同时其他单元壳体侧壁2.1形成第一电压接口接触部K1。关于阻尼元件2.4的特性，引用了对前述实施例及其变化的说明。对于该实施例，阻尼元件2.4本身延伸直至达到在单元壳体侧壁2.2的整个表面上的小的边缘区域，这使得压力分布在单元2的单元壳体侧壁2.1、2.2的整个表面上成为可能。在一些实施变体中，阻尼元件2.4仅能够分段地形成在单元壳体侧壁2.2上。
图10以示意性的空间分解图示出了在图9中所示单元2的变化。
单元壳体侧壁2.1（其具有凸起形式的测量接口2.11）在下部区域中具有在单元壳体框架2.3的方向上弯曲90°的下棱边（弯边）2.12。对于该变化，另一个单元壳体侧壁2.2在上部区域中具有两个在单元壳体框架2.3的方向上弯曲90°的连接板2.22。在组装到一起时，第二壳体侧壁2.2的连接板2.22在材料加高部2.31旁边咬合到单元壳体框架2.3的上部窄侧2.32，而同时第一壳体侧壁2.1的棱边2.12咬合到单元壳体框架2.3的下部窄侧。
根据图10中所示，第二单元壳体壁2.2具有阻尼元件2.4，并且额外地，第一单元壳体壁2.1具有阻尼元件2.4。两个阻尼元件2.4按照和在图8中所示实施例的阻尼元件2.4一样的方式构成，并且形成单元2的第一和第三电压接口接触部K1、K3。
根据图9或图10的单元2的构造在被描述作为图4和图5中所示电池1的变化的电池中是有利的。在这种情况下，夹紧带8由导热的材料（比如金属）制成，并且与单元2的上部窄侧2.32接触，并由此与单元壳体侧壁2.1的连接板2.13平面地接触。由此可能发生的是，单元壳体侧壁2.1的连接板2.13之间的热传递进入夹紧带8，并且如有可能过多的热能够通过夹紧带8被输送至冷却板3。
通过夹紧带中电绝缘但是导热或允许热通过的涂层或者在夹紧带8和单元壳体侧壁2.1的连接板2.13之间相应的中间层（未详细示出）将避免在相邻单元2之间的短路或者不希望出现的接触。
为了放大热传递面，能够相对于在图4和图5中所示的电池1来放大夹紧带8的宽度，并且相应地减小单元壳体框架2.3的材料加高部2.31的宽度。
在该实施例中，单元2之间的电接触通过阻尼元件2.4来实现。通过阻尼元件2.4使得在相邻单元2之间的热交换以及排出单元2内部中产生的热更加简单。
图11以示意性的空间视图显示了作为本发明的另一个实施例的电池1的构造。该实施例的电池1能够被理解为图4和图5中所示的电池的变化，从而使得能够参考基础构造来引用其相应的说明。
电池1由三十五个单个单元2构成。这些单个单元2是具有活性区域（包含锂）的二次单元（充电电池单元），并且被构造为根据图9或图10的框架平面单元。
在单元2下方安装了冷却板3，其用于调节单元2的温度。冷却板3在其内部具有：冷却通道（未详细示出），在该冷却通道中可有冷却剂流通；以及，两个冷却剂接口3.1，其用于引入和排出冷却剂。通过冷却剂接口3.1，冷却板3可连接到未示出的冷却剂循环系统，通过该系统可将由冷却剂从电池1吸收废热耗散掉。
在冷却板3和单元2的底面之间或者在冷却板3和单元壳体侧壁2.1的弯边2.12之间安装由电绝缘的材料制成的导热箔4，其将冷却板3与单元2电绝缘。在单元2以上安装有压板5，该压板5由金属（比如不锈钢、铝或类似金属）制成，其中在底侧设置电绝缘的涂层（未详细示出）。此外还可选的是，压板5由具有良好导热特性的电绝缘材料（比如具有导热掺入物的加强合成材料）制成。
在单元组合体的前端存在前极板6，并且在单元组合体的后端安装有后极板7。极板6和7分别形成了电池1中的一个极，并且分别具有延伸超出压板5的、凸起形式的延长部分6.1、7.1，其分别形成电池1的极接触部。此外，极板6和7分别具有两个固定凸缘（Befestigungsnasen）（比较图3中的6.2、7.2），其平行于压板5从相应的极板6、7弯曲形成，并且与压板5接触但与压板5电绝缘。
压板5、单元2、极板6、7和冷却板3通过两条夹紧带8彼此挤压，所述两条夹紧带8分别被围绕压板5、极板6、7和冷却板3引导。夹紧带8夹紧相对于电池1而言垂直走向的面，并因此也被称为垂直夹紧带8。
夹紧带8是由好的导热体（比如弹簧钢）构成，并且具有电绝缘的、但导热的或者允许热通过的涂层。可供选择地，在压板5和单元2之间能够安装（类似于导热箔4的）电绝缘的中间层。垂直走向的夹紧带8与压板5和冷却板3具有导热的、平面的接触。
通过垂直夹紧带8和压板5的导热特性以及通过压板5与容纳有单元2的导热元件15的上部窄侧和垂直夹紧带8的导热接触，还能够在电池的上部区域中实现在单元2之间的热交换，以及从上侧到位于底侧的冷却板3的热传输。
在一个实施变体中，压板5至少部分地由电绝缘的载体材料，最好是由合成材料与光学的强化玻璃纤维构成为导体板，并且承载用于监视和/或控制电池功能的电子组件以及导体轨道，这些电子组件和导体轨道并未被示出。此类电子组件例如是：单元电压监视元件；和/或单元电压平衡元件（其用于平衡单元的不同的充电状态），这些单元电压平衡元件例如以微型芯片的形式置于导体板上；和/或温度传感器，其用于监视单元2的温度。至少在其上存在有夹紧带8的区域中，压板5具有良好的导热特性；此类区域还能够被称为导热区域。在这种情况下，压板5最好还能够被设计为，可在导热区域附近和/或在具有导热区域的导热接触部中安装生成热和/或对热敏感的开关元件。特别优选地，导体板本身具有良好的导热特性，并本身形成压板5。在另一个实施变体中，压板5能够完全由具有良好的导热特性的材料构成，其中在其上没有夹紧带8的区域中，设置如前所述的导体板。
在该实施例中，夹紧装置通过两条金属夹紧带8来实现，这些夹紧带8配有电绝缘但导热的层。除涂层之外还可选的是，电绝缘但是导热或允许热通过的中间层，比如还可能在垂直夹紧带8和极板6、7之间的导热箔4。
在一个实施变体中，夹紧带8能够由不导电的材料制成，比如由导热的合成材料制成，最好具有强化玻璃纤维、强化凯夫拉纤维或强化金属，以及导热填充物。在这种情况下，有可能不需要额外的绝缘。
在该实施例中，夹紧带8分别具有夹紧区域，其在所示的实施变体中被设计为波浪形式的膨胀区域。代替夹紧带8的膨胀区域，还能够应用压接方法（Crimpverfahren），以便使夹紧带张紧并且将这些端部彼此固定地连接。在另一个实施方式变体中，能够设置夹紧柄闭锁装置（Knebelverschlüsse）、螺纹闭锁装置（Schraubverschlüsse）或一种可比较类型的夹紧接口。
在一个实施变体中，夹紧带8能够在压板5、后极板7、冷却板3和前极板6上的未详细示出的凹进部中。
图12以示意性空间视图示出了作为本发明的另一实施例的电池单元2的构造。
该实施例中的电池单元2是所谓的咖啡袋单元或袋状单元，其扁平的、大约长方体形状的电极堆栈（活性部分）被包装到箔中，所述箔密封在边缘区域中并且形成所谓的密封接缝2.7。单元2的电流导体2.6在通过区域2.71上延伸穿过密封接缝2.7。在该实施例中，单元2的电流导体2.6安装在单元2的相对的窄侧上，最好是安装在单元2的较短的窄侧上。在密封接缝2.7的其他窄侧上构成凹槽2.72。
在单元2的平面侧上安装（例如粘接或以其他方式安装）作为弹性装置（衬垫）的阻尼元件2.4。阻尼元件2.4用作单元2相对于其他单元或电池壳体框架或框架元件的弹性支撑物，并且适用于平衡热膨胀或吸收冲击。阻尼元件2.4具有良好的导热特性，但其是不导电的。另外，在导热良好的包封（箔或类似物）中设置有例如柔软的、本身并非特别好地导热地形成的材料（比如PU泡沫、发泡橡胶或类似物）。包封本身最好是可膨胀地或风箱式地构成的，以便能够实现柔软材料的移动。
在一种变化中，柔软的材料（其能够但非必须被设置到单独的包封中）本身具有导热特性。其例如涉及导热凝胶，金属弹簧、金属片或类似物的结构，或者掺有金属颗粒的泡沫。
此外，能够可对照地适用根据图6至图8对阻尼元件2.4的描述。
由于阻尼元件2.4的导热特性能够使得在相邻单元2之间的热平衡更加简单。如果在相邻的单元2之间设置导热元件，比如导热片或类似物时，还能够实现从单元2所构成的单元组合体有效地排出热，而不必在单元组合体的内部设置有源的冷却装置。
图13以空间视图示出了作为本发明的另一实施例的、具有多个根据图12的单元2的电池1。
根据图13中所示，分别在两个保持框架16、16或16、17之间安装多个单元2。由单元2与保持框架16、17构成的结构被安装在两个端部板18、19之间。设置四根具有防松螺母21的拉紧杆20，用于紧固由单元、保持框架16、17和端部板18、19所形成的组合体。
端部板18、19还用作电池1的电极。为了进行连接，设置相应的接口装置23、24。安装在支柱25上的控制器26设置成用于监视电池1和单个单元2的状态参数，以便进行充电平衡和类似操作。为了避免在端部板18、19之间的短路，拉紧杆20和/或防松螺母21相对于端部板18、19中的至少一个是电绝缘的。
在本实施例中，单元2被设计为根据图12的所谓的咖啡袋单元或带状单元。单元2由保持框架16、17固定在导电体本身上或固定在通过区域2.71中，并且在该位置将热输出到框架元件16、17上。此外，在一个单元2的阻尼元件2.4与相邻单元2的空的平面侧2.8之间安装导热箔（未详细示出），该导热箔向上或向下延伸至密封接缝2.7的凹槽2.72的区域中，并在此处被夹紧到凹槽2.72与相应的保持框架16、17之间。以这种方式，还能够通过平面侧2.8、阻尼元件2.4和未详细示出的导热箔将热从单元内部输出到框架元件16、17上。热能够从构成紧凑的块的框架元件16、17通过对流或散热片（比如冷却板，例如图5中所示的）被导出。
在一个实施变体中，拉紧杆20能够从框架元件16、17吸收热，以便将热向外排出。为此，其与端部板18、19导热接触。热能够借助于适当的冷却装置（未详细示出）通过端部板18、19排出。拉紧杆穿过框架元件16、17，并且从保持框架16、17吸收热。可选择地，能够提供分离的接触元件，其由保持框架16、17所固定，并且将挤压力施加到单元2的边缘部分并且从其吸收热。被考虑使用的冷却装置例如是，周边有空气流动的铝制型材或其他的良好导热体，其通过拉紧杆在头部侧和/或螺母侧与端部板18、19螺旋固定。可选择地，还能够在端部板18、19中的一个或两个处端面安装冷却板（其具有或不具有循环的热载体介质），拉紧杆20能够将热输出到冷却板上。还可设想其他类型的通过拉紧杆20进行的热耗散。
在其他的实施变体中，能够设置多于四个的拉紧杆，例如六个或八个拉紧杆，以便紧固单元块并且耗散热。
可选择地，在这种单元块形式下还能够例如通过导热的夹紧带实现紧固（比较图11）。在其他的实施变体中，此类夹紧带能够例如但不仅仅是在保持框架16、17和端部板18、19的斜面16.1、17.1、18.1、19.1上被引导。
在图14和图15中，示出了被实现为平面单元的伽伐尼单元或者电池单元（单个单元）2以及与之相应的导热元件14，其中图14示出了透视图，并且图15示出了单个单元2和导热元件14的剖视图。
单个单元2具有未详细显示的外罩，其围绕此处未详细示出的电极堆栈。外罩具有两个箔层，这些箔层在边缘区域中被焊接，以便形成所谓的密封接缝2.7，从而气密和液密地包围电极堆栈。电极堆栈表现为单个单元2的隆起。在堆栈方向s上连接到电极堆栈的平面侧的外罩部分能够在图1和以下的定义中被理解为壳体侧壁2.1、2.2。
电极堆栈构造成类似于在图2中所示的电极堆栈2.5；然而（依赖于极性侧向偏移的）导电凸起在电极堆栈单个的窄侧（此处为上侧）处伸出，并且在外罩内部与电流导体2.6连接，其向外延伸穿过密封接缝2.7，并且构成单元2的极接触部P+、P-。在一个实施变体中，根据极性组装在一起的、电极堆栈的导电凸起本身能够作为电流导体2.6被向外引导穿过密封接缝2.7。
在壳体侧壁中的一个（此处为壳体侧壁2.2）上安装有阻尼元件2.4。在该实施例中，阻尼元件2.4与壳体侧壁2.2集成地形成。也就是说，壳体侧壁具有内壳2.2a和外壳2.2b，其例如由箔材料形成，并且能够被理解为类似于根据图6的阻尼元件2.4的壳2.41、2.42。在内壳2.2a与外壳2.2b之间延伸有中空空间2.44，该中空空间2.44填充有弹性柔软的和导热的材料；以便为可能的实施变体对图6的实施方式进行参考。为了与图6所示的阻尼元件2.4进行区别，需要指出的是，对于本实施例，外壳2.2b是不导电的，并且中空空间2.44的填充物是导热的。
在本实施例中，导热元件14构成为宽度为w并且高度为h的导热片，其具有长侧边14.11和短侧边14.12，其中短侧边14.12是从长侧边14.11以L形形式弯曲大约90°形成的并且具有长度d。短侧边14.12的下侧形成了冷却接触面A1，其能够按照在下面被详细描述的方法来冷却。
导热元件14的长侧边14.11具有厚度b并且具有单元接触面A2，该单元接触面A2与单个单元2的第一壳体侧壁2.1接触。由此，能够将热流W从单个单元2大面积地通过单元接触面A2引导至导热元件14的长侧边14.11，并在此处引导至其短侧边14.12，并且在该短侧边14.12上通过其冷却接触面A1排出。同时，以堆栈形式排布的多个单元2和导热元件14能够以另一个未详细示出的热流将热从单元2的内部通过导热的阻尼元件2.4输出到导热元件14的长侧边14.12，并且在短侧边14.12上通过其冷却接触面A1排出。
图16以剖视图形式在相应于图15的视图中示出了根据本发明的另一个实施例的单个单元2和导热元件14。
单个单元2被构造为与图14和15中的单个单元类似。然而，该实施例的单个单元2缺少阻尼元件（图14中的2.4或者图15中的2.2a、2.2b、2.44）。作为代替，导热元件14在长侧边14.11的远离单个单元2的侧面上具有阻尼元件14.2。
阻尼元件14.2具有良好的导热特性。为此，在良好导热的包封（箔或类似物）中设置有例如柔软的、本身并不特别导热地构成的材料，比如PU泡沫、发泡橡胶或类似物。该包封最好本身是可膨胀地或风箱式地构成的，以便能够实现柔软的材料的移动。
在一种变化中，柔软的材料（其能够但非必须被设置到单独的包封中）本身具有导热特性。其例如涉及导热凝胶，金属弹簧、金属片或类似物的结构，或者掺有金属颗粒的泡沫。
在另一种变化中，阻尼元件14.2能够作为导热的阻尼层直接应用到长侧边14.11上。
由于阻尼元件14.2的导热特性能够使得在相邻单元2之间的热平衡更加简单，并且还能够实现从单元2所构成的单元组合体有效地排出热，而不必在单元组合体的内部设置有源的冷却装置。
图17以空间视图示出了根据本发明的另一实施例的单个单元2和导热元件14。
单个单元2构造为与图16中的单个单元一样。导热元件14同样构造为基本上与图16中的导热元件14一样；然而在该实施例中导热元件14在长侧边14.11的朝向单个单元2的侧面上具有阻尼元件14.2。相对于阻尼元件14.2的单个单元引用对图21的说明。
图18以空间分解视图在相应于图17的视图中示出了根据本发明的另一实施例的单个单元2和导热元件14。
单个单元2构造为与图17中的单个单元一样。导热元件14同样构造为基本上与图16或17中的导热元件14一样；然而在该实施例中导热元件14在长侧边14.11的两个平面侧上具有阻尼元件14.2。相对于阻尼元件14.2的单个单元引用对图21的说明。
图19和图20示出了电池1，其具有多个根据图14至图18描述的单个单元2和设置在这些单个单元2之间的导热元件14，其中电池1在图19中以分解图示出，而在图20中则是以被安装好的状态示出。这些单个单元2组装到一起成为单元组合体Z。
为了冷却电池1，在单个单元2底侧安装冷却板3。在这种情况下，导热元件14的短侧边14.12是导热的，即通过平面接触部与冷却板3连接。由此，当冷却板3的温度低于导热元件14的温度时，从单个单元2传输到所属导热元件14的热在冷却板3上耗散。
导热元件14借助于夹紧元件8（特别是夹紧带）与单个单元2紧固到一起，并且固定到冷却板3上。在这种情况下，冷却板3在远离单元组合体Z的侧面上在长度方向上具有刻槽（Einkerbung）3.2，该刻槽与夹紧元件8的尺寸，特别是其宽度和高度相适应。刻槽3.2的数量特别相应于夹紧元件8的数量，其被用于固定单元组合体Z。
冷却板3还具有冷却剂接口单元3.10，其具有至少一个输入口3.11和至少一个输出口3.12，通过这些输入口和输出口可以导入冷却板3的冷却介质或热载体或者从冷却板3导出冷却介质或热载体。通过冷却剂接口单元3.10可将冷却板3连接到冷却剂循环系统，例如连接到交通工具的未示出的空调设备的冷却剂循环系统。冷却介质在该冷却剂循环系统中流动，其通过冷却剂循环系统将被吸收的热导出。
图21以剖视图示出了作为本发明的另一实施例的导热元件14的构造。
该实施例的导热元件14具有载体结构14.1和两个阻尼元件14.2。载体结构14.1是由良好导热的材料（比如铝或其他金属、导热的合成材料或类似物）制成的。该载体结构14.1在截面上具有T形轮廓的形式，其带有一个长侧边14.11和两个短侧边14.12。长侧边14.11被设置成用于布置在单元组合体的电池单元2（如虚线轮廓2所示）之间，以便吸收在电池单元2中生成的热。短侧边14.12被设置成安装导热板3（如点划线轮廓3所示）或类似物，以便排出从电池单元2吸收的热。
在长侧边14.11的两侧安装（例如粘接或以类似方式安装）阻尼元件14.2。阻尼元件14.2用作单元2彼此之间的弹性支撑物，并且适用于平衡单元2的热膨胀或吸收冲击。另外，关于阻尼元件14.2的特性可引用对根据图16的导热元件14中的阻尼元件14.2的说明。
在一种变化中，阻尼元件14.22能够在短侧边14.12上延伸，以便特别对于框架平面单元还实现向下的弹簧缓冲。
在短侧边14.22和冷却板3之间能够设置电绝缘的导热箔或类似物。
该实施例的导热元件14能够被使用在单元2（其本身不具有弹簧元件）之间的电池1（如图4和图5中所示）中。
为了与单元（其平面侧构成为单元极）一起使用，阻尼元件14.2或载体结构14.1被导电地构成。在电池内的一些位置处，该类型单元的串联电路应当被中断，以及为了与单元（其中单元极被不同地例如通过凸起形式的导电体构成）一起使用，能够至少电绝缘地构成阻尼元件14.2。
作为本发明的另一实施例，图22以空间视图示出了导热元件15（其具有构成为框架平面单元的伽伐尼单元（单个单元）2），其中为了说明目的将框架平面单元2和导热元件15彼此分开显示。
根据图22中所示，单元2被构成为类似于图1至图3或图9或图10中所示的单元2。然而，单元壳体侧面部分2.1、2.2不具有弯曲部分（即图6或图8中的2.12、2.13或2.22），并且单元壳体侧面部分2.1、2.2中没有任何一个承载阻尼元件。因此，单元壳体侧面部分2.1、2.2基本上被构成平面板，其高度和宽度基本上对应于单元壳体框架2.3而没有材料加高部2.31。应当指出的是，当单元2的单元壳体侧面部分2.1、2.2具有弯曲部分和/或弹簧元件时，本发明在该实施例的设计方案中也是有效的。
导热元件15构成为扁平的盒状物，其具有底部15.1和环形的窄边15.2。在这种情况下，底部15.1形成导热元件15的第一平面侧，并且边缘15.2形成导热元件的四个窄侧，同时边缘15.2暴露的棱边15.20限定导热元件15的第二个开放式的平面侧。在本实施例中，导热元件15被制成为深冲工件（Tiefziehteil），其由具有良好的导电特性和导热特性的材料制成，最好是由铝或不锈钢或其他金属制成。
边缘15.2在上部区域的中间处具有材料凹进部15.3。该材料凹进部15.3的宽度对应于（有空隙）单元2的单元壳体框架2.3的材料加高部2.31的宽度。导热元件15的内部尺寸（特别是内部高度和内部宽度）以很小空隙地匹配单元2的外部尺寸，从而使得单元2能够找到在导热元件15的内部的位置，并且能够不费力地插入（比较图21中的箭头“F”）。当单元2在工作时发热并由此膨胀时，单元壳体能够随后固定地接触导热元件15的边缘15.2。在这种情况下，边缘15.2的高度以如下方式确定尺寸，即当单元2以其单元壳体侧壁2.2接触导热元件15的底部15.1时，边缘15.2达不到另一个单元壳体侧壁2.1。
在底部15.1的内表面上设置阻尼元件15.5。关于阻尼元件15.5的特性，能够引用根据前述说明对阻尼元件2.4、14.2的说明。
多个具有导热元件15的单元2被组装到一起，其类似于在图4和图5所示的单元块或者电池。在这种情况下，导热元件15一方面作为在前后顺序连接的单元的接触部分K1、K3之间的接触物，而另一方面将在单元2的内部生成的热通过阻尼元件15.5和底部15.1输送至向外暴露的边缘15.2，在此处热不但能够直接输出到冷却板上或者能够通过夹紧装置被引导至冷却板。类似于之前所描述的实施例，在导热元件15与冷却板或者夹紧带（比较在图5以及其他附图中的8）提供电绝缘装置，以便避免误接触。
在一个实施变体中，导热元件15的内部尺寸没有空隙，而是将其尺寸确定得与单元2的外部尺寸相比而言较小，从而使得要借助一定的力才能将单元2插入导热元件15。
虽然在附图中没有详细示出，但是能够设置凹进部，其对于容纳和引导夹紧带而言是有用的。
图23以示意性空间视图示出了根据图22的导热元件15的变化。
根据图23中所示，导热元件的边缘15.2在其棱边处具有中断部分（切口）15.4，从而使得不间断的边缘15.2（图21）被分成两个侧向的边缘部分15.21、一个下部边缘部分15.22和两个上部边缘部分15.23。如果该边缘相对于单元2将尺寸确定得较小，则在这种变化中，插入力可能较小，这是因为边缘部分15.21、15.22、15.23能够以弹性方式随着插入而发生变化。导热元件15在制造时能够首先由平面的片材压出或切出，并随后弯曲成型。可选地，导热元件15能够随后被深冲并随后被切割出来。
作为另一种变化，此处设置四个阻尼元件15.5，其分布在底部15.1的内表面上。关于该变化的弹性元件15.5的特性，能够可比较地套用对阻尼元件2.4或14.2的说明。
图24以示意性的空间视图示出了作为本发明的另一个实施例的电池1的构造。电池1由三十五个单个单元2构成，这些单个单元2被分别容纳在根据图22或图23的导热元件15中。这些单个单元2是二次单元（充电电池单元），其具有包含锂的活性区域，并且被构造为根据图22的框架平面单元。另外，本实施例的电池1被理解为在图4和图5中所示的电池的变化，从而使得相对于基础构造引用相关说明。
除了垂直的夹紧带8（其由导热的材料构成并且能够将热从电池的上侧引导至冷却板3），还能够提出另一个夹紧带9，其在单个单元2或者导热元件15的侧面上，并且在水平平面上围绕电池1；因此，其也被称为水平夹紧带9。关于水平夹紧带9的特性，可引用对根据图11的垂直夹紧带8的说明。特别地，水平夹紧带9还被导热地构成。水平夹紧带9在极板6、7的区域中覆盖到夹紧带8上。在一个实施方式变体中，夹紧带8能够覆盖到夹紧带9上。水平夹紧带9在导热元件15的侧向窄侧的区域中具有与导热元件15之间平面的、导热的接触部，并且在极板6、7的区域中还具有与垂直夹紧带8的平面的、导热的接触部。
通过水平夹紧带9的导热特性以及通过水平夹紧带9与容纳有单元2的导热元件15的侧向窄侧和垂直夹紧带8的导热接触，则一方面能够在电池的侧向区域中实现在单元2之间的热平衡，以及能够实现将热从侧面通过垂直的夹紧带8传输至与底侧接触的冷却板3。
类似于夹紧带8、9，夹紧带9能够具有电绝缘的但是导热的或允许热通过的涂层。可选地，在压板5与单元2或者导热元件15的上部窄侧之间能够设置类似于导热箔4的电绝缘的中间层。可选地，还能够将导热的或允许热通过的中间层（比如导热箔4）设置在垂直夹紧带8和极板6、7之间，在水平夹紧带9和导热元件15之间，以及在水平夹紧带9和极板6、7之间。当作为另一个实施变体的导热元件15的边缘外侧本身承载电绝缘层时，则一方面在导热元件15之间并且另一方面在冷却板3、压板5和夹紧带9之间不需要电绝缘装置。
在另一个实施变体中，夹紧带9在导热元件15的侧向窄侧以及前后极板6、7的未详细示出的凹进部中。在另一个变体中，还能够在夹紧带9与导热元件15的侧向窄侧之间设置压板（未详细示出）。
图25以示意性视图示出了作为本发明的另一实施例的电池1的构造。
电池1由多个单个单元（单元）2构成，其以三个行R1至R3来设置。第一行R1被设置成毗邻电池壳体壁27，同时其后的行分别以一个行的宽度进一步被远离电池壳体壁27设置。在该附图中，示出了来自每个行R1至R3的单元2，同时该行的其他单元通过点来代表。与行R1至R3的延伸方向成横向的彼此相邻的电池单元定义了单元2的纵列Si。
该实施例的电池1的单元2是被圆柱形地构成的单元2。一个纵列Si的单元2通过缠绕的固定带28固定在电池壳体壁27上。固定带28从电池壳体壁27延伸出来，并且首先波浪状地绕过纵列Si的单元2，直至达到最远的行R3的单元2，进一步按上述方式环绕单元2并随后返回电池壳体壁27，其中纵列Si的单元2是按和之前相反的顺序重新被波浪状地绕过。以这种方式，纵列Si的单元2被固定在其位置上。
固定带28由导热的材料制成。通过围绕单元2使得在与单元2的狭窄接触部中吸收由单元2生成的热，并且将热传输至电池壳体壁27。电池壳体壁27被有源地或无源地冷却或者调节温度。
图26以示意性的视图示出了作为本发明的另一实施例的电池1的构造。该实施例是在图25中示出的实施例的变化。其中，三个行R1至R3的单元2位于两个壳体侧壁27.1、27.2之间。两条固定带28.1、28.2在壳体侧壁27.1、27.2之间延伸，其中这两条固定带波浪状地围绕电池单元2。
在图25或图26中示出的电池1内的固定带28或者28.1、28.1是由弹性柔软的、最好是可很好弯曲的材料制成。因此实现了在单个单元2之间的弹性支撑，以及在单个单元2与电池壳体之间的弹性支撑。
要理解的是，本发明并不是针对特定数量的多个纵列Si；相反，本发明根据前述实施例还可应用到只具有一个纵列S的电池单元2的电池中。
还要理解的是，本发明不限于三个行R1至R3的电池单元2；相反，本发明根据前述实施例还可应用到具有或多或少个行的电池单元2的电池中。
虽然在图25和图26中是从长形的、圆柱形的单元2出发，但是在一个实施变体中在单元2的位置处也能够设置扁平的圆柱形的单元（比如纽扣型单元）或类似单元的堆栈，其通过另一个未详细示出的夹紧装置在轴方向上彼此压紧到一起。
在前面根据优选的实施例、实施变体和实施备选方式、以及变化（其本身同样被理解为本发明的优选实施例）描述了本发明。为了避免不必要的重复，在这种情况下，在适当的位置处引用了对其他实施例、实施变体等等的说明。还要强调的是，在任何没有明确说明的位置处，实施例、实施变体、实施备选方案或变化的特征和特性可至少以类似的方式应用到其他的实施例、其他的实施变体、实施备选方案或变化中。
本说明书中所有的单元或者单个单元2是在本发明的范畴中的存储器单元或者能量存储器单元。本说明书中所有的电池1是在本发明的范畴中的能量存储器设备。本说明书中所有的阻尼元件2.4、14.2、15.5以及固定带28、28.1、28.2是在本发明的范畴中的弹性装置。后者固定带28、28.1、28.2也是在本发明的范畴中的夹紧装置，正如在本说明书中的夹紧带8、9和具有螺母21的拉紧杆20，保持框架16、17和压力框架18、19。本说明书中所有用于排出热的组成部分，特别是冷却板3、导热元件14、15和所有的导热阻尼元件2.4、14.2、15.5是在本发明的范畴中的温度调节装置的功能性组成部分。在本说明书中的冷却板3是在本发明的范畴中的换热器装置。本说明书中的壳2.41、2.42，内壳2.2a，外壳2.2b是在本发明的范畴中的导热的包封。
附图标记列表：
1                   电池
2                   单元
2.1                 单元壳体侧壁
2.11                测量接口
2.12                弯边
2.13                连接板
2.2                 单元壳体侧壁
2.2a                内壳
2.2b                外壳
2.4                 阻尼元件
2.22                连接板
2.3                 单元壳体框架
2.31                材料加高部
2.32                上部窄侧
2.33，2.34          材料收缩部分
2.4                 阻尼元件
2.41，4.42          壳
2.43                接缝
2.44                内部空间
2.45                风箱式结构
2.46                泡沫块
2.5                 电极堆栈
2.51                电极箔
2.52                导电凸起
2.6                 极接触部（电流导体）
2.7                 密封接缝
2.71                通过区域
2.72                凹槽
2.8                 平面侧
3                   冷却板
3.1                 冷却剂接口
3.2                 凹进部
3.3                 冷却通道
4                   导热箔
5                   压板
5.1                 凹进部
6                   前极板
7                   后极板
6.1，7.1            凸起形式的延长部分
6.2，7.2            固定凸缘
7.3                 凹进部
8                   夹紧元件（垂直夹紧带）
8.1                 夹紧区域
9                   水平夹紧带
10，11              电接口元件
13                  电子组件
13.1                用于监视单元电压的装置
13.2                用于平衡单元电压的装置
13.3                接触元件
14                  导热元件
14.1                载体结构
14.11               长侧边
14.12               侧边
14.2                阻尼元件
14.21               柔软材料
14.22               包封
15                  导热元件
15.1                底部
15.2                边缘
15.20               棱边
15.21，15.22，15.23 边缘部分
15.3                凹进部
15.4                切口
15.5                阻尼元件
15                  底板
16，17              保持框架
16.1，17.1          斜面
18，19              端部板
18.1，19.1          斜面
20                  拉紧杆
21                  螺母
22，23，24          接口装置
25                  支柱
26                  控制器
27，27.1，27.2      壳体壁
28，28.1，28.2      固定带
A1                  冷却接触面
A2                  单元接触面
B                   弯曲方向
D                   压力
E1                  第一个单元
E2                  最后一个单元
F                   插入方向
K1至K3              电压接口接触部
P+                  正极
P-                  负极
Pneg                负极接口
Ppos                正极接口
R1至R3              单元行
Si                  单元纵列
W                   热流
Z                   单元组合体
b，w                宽度
d                   厚度
h，h1，h2           高度
s                   堆栈方向
t                   深度、厚度
需要指出的是，以上参考标记列表是整合到说明书中的组成部分。

Claims (15)

1.一种能量存储器设备，其具有多个存储器单元和用于对所述存储器单元或对由所述存储器单元所构成的单元组合体进行温度调节的温度调节装置，其中在存储器单元与其他组件之间设置有用于减震的支承或间隔的弹性装置，其中所述其他组件是其他的存储器单元或保持元件或其他壳体部件或导热元件，其特征在于，所述弹性装置被设计和布置成为所述温度调节装置的功能性组成部分。
2.如权利要求1所述的能量存储器设备，其特征在于，所述弹性装置以导热的材料构成。
3.如权利要求1或2所述的能量存储器设备，其特征在于，所述弹性装置具有导热的包封和内部空间，其中所述内部空间以弹性的柔软材料填充。
4.如权利要求1或2所述的能量存储器设备，其特征在于，所述弹性装置由导热的且弹性的柔软材料构成。
5.如权利要求1或2所述的能量存储器设备，其特征在于，所述弹性装置具有导热的或允许热通过的包封和内部空间，其中所述内部空间由导热的且弹性的柔软材料填充。
6.如前述权利要求中任一项所述的能量存储器设备，其特征在于，所述弹性装置至少分段地，最好平面地与所述存储器单元的换热面接触。
7.如前述权利要求中任一项所述的能量存储器设备，其特征在于，所述弹性装置被导电地构成。
8.如前述权利要求中任一项所述的能量存储器设备，其特征在于，所述弹性装置被电绝缘地构成。
9.如前述权利要求中任一项所述的能量存储器设备，其特征在于，所述弹性装置固定在相应的存储器单元上或构成为相应存储器单元集成的组成部分。
10.如前述权利要求中任一项所述的能量存储器设备，其特征在于，所述弹性装置固定在相应的导热元件上，所述导热元件至少以分段的方式设置在相应的存储器单元之间，或者所述弹性装置被构成为所述导热元件集成的组成部分。
11.如前述权利要求中任一项所述的能量存储器设备，其特征在于，所述温度调节装置具有换热器装置，并且至少以分段的方式设置在相应的存储器单元之间的导热元件与所述换热器装置具有导热接触。
12.如前述权利要求中任一项所述的能量存储器设备，其特征在于，设置有用于紧固所述存储器单元的夹紧装置，其中所述夹紧装置最好被设计和布置成为所述温度调节装置的功能性组成部分。
13.一种能量存储器单元，其具有活性部分和包围所述活性部分的外罩，以及具有弹性装置，所述弹性装置固定在存储器单元上或被构成为所述存储器单元集成的组成部分，并且被设计和布置成用于相对于其他组件减震地支承或间隔所述存储器单元，其特征在于，所述弹性装置被设计和布置成用于导热，其中所述弹性装置最好被设计和布置成为温度调节装置的功能性组成部分。
14.一种安装在能量存储器单元之间的导热元件，其特征在于，弹性装置固定在所述导热元件上或构成为所述导热元件集成的组成部分，所述弹性装置被设计和布置成用于导热，其中所述弹性装置最好被设计和布置成为温度调节装置的功能性组成部分。
15.一种具有特别是薄壁的载体结构的导热元件，所述导热元件特别用于容纳能量存储器单元，其特征在于，薄壁的结构描述了一种最好扁平的长方体的形式，并且其中所述薄壁的结构具有至少一个平面侧和至少两个毗邻所述平面侧的窄侧，并且其特征还在于，弹性装置固定在所述导热元件上或构成为所述导热元件集成的组成部分，所述弹性装置被设计和布置成用于导热，其中所述弹性装置最好被设计和布置成为温度调节装置的功能性组成部分。
CN201280012937XA 2011-03-11 2012-02-23 能量存储器设备、能量存储器单元和导热元件 Pending CN103430347A (zh)

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