CN103493254B - 用于存储电能的存储单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于存储电能的存储单元。存储单元具有至少一个储能器。储能器具有至少一个正联接部和至少一个负联接部。该储能器被构造成通过正联接部和负联接部来充电并且通过所述联接部又输出电能。根据本发明，该存储单元具有与正联接部相连的导电的接触导轨和与负联接部相连的导电的接触导轨。每个接触导轨具有用于存储单元的电连接的至少一个外联接部。

Description

用于存储电能的存储单元

技术领域

本发明涉及用于存储电能的存储单元。该存储单元具有至少一个储能器。储能器具有至少一个正联接部和至少一个负联接部。储能器被构造成通过正联接部和负联接部来充电并且通过联接部又输出电能。

背景技术

在由现有技术所公开的储能器中有以下问题，储能器的供电线不仅是接触电阻，而且形成电感，该电感减弱了储能器高效快速的充放电。

发明内容

根据本发明，该存储单元具有与正联接部相连的导电的接触导轨和与负联接部相连的导电的接触导轨。每个接触导轨具有用于存储单元电连接的至少一个外联接部。通过接触导轨，可以形成从外联接部至储能器的联接部尤其是正联接部和负联接部的、电感低且接触电阻低的连接。

在一个优选实施方式中，接触导轨利用板材与至少一个联接部相连。

板材在联接部区域内具有至少一个或就一个凹空部，该凹空部至少部分包围一个弯曲形触点。由此，在该凹空部内形成该弯曲形触点，该凹空部限定出触点外形。弯曲形触点与板材连接并且在弯曲形触点的一端的区域内与储能器的联接部相连。也可以想到这样的弯曲形触点，其在两个或更多的部位与板材相连并且通过两个或更多的凹空部来限定。

通过弯曲形触点，可以有利地实现正联接部和负联接部的机械卸载。优选如此构成该弯曲形触点，即，机械卸载可在至少两个且优选三个空间维度上实现。

优选该触点被焊接到储能器的联接部上。

在存储单元的一个优选实施方式中，弯曲形触点呈L形。作为弯曲形状的L形有利地造成触点在板材平面内节省面积地机械卸载，该板材具有构成弯曲形触点的凹空部。

在另一个实施方式中，该弯曲形触点具有至少一个蜿蜒通道作为弯曲形状。进一步优选地，该弯曲形触点具有至少两个蜿蜒通道作为弯曲形状，它们在一个平面内且优选是形成有凹空部的板材的平面内相对指向彼此相反的两个方向。因此，例如对于两个相互连接的蜿蜒通道可以形成S形。

储能器的正和／或负的电联接部优选由导电层且尤其是金属喷镀层构成。该层可以有利地由多个尤其是弯曲形触点来导电接触。因此，从接触导轨至储能器的电流密度和总接触电阻以及进而还有导电层内的热损可以是小的。

在一个优选实施方式中，该储能器具有至少一个蓄电池和／或至少一个电容器。

电容器的示例性实施方式是线圈电容器、盘形电容器或双层电容器。优选储能器且尤其是电容器被构造成在充电状态下以100伏-1000伏之间、且优选是300-500伏之间的电压相互独立地保持充电。

在另一个实施方式中或者除了呈电容器形式的实施方式外，该储能器还可以由蓄电池构成。该蓄电池例如是镍-金属氢化物蓄电池、铅蓄电池、锂离子蓄电池、锂-聚合物蓄电池或者锂-铁-磷酸盐蓄电池，所述蓄电池可以有利地以大电流来快速充放电。

在一个优选实施方式中，该接触导轨至少部分由板材的弯曲区段构成。因而，该接触导轨可以有利地以节省材料和占地的方式与储能器的联接部相连。

例如储能器可以在储能器的一侧具有至少一个正联接部，在另一侧具有至少一个负联接部，该另一侧与带有正联接部的那侧对置。因而，该存储单元可以在两个板材之间有利地容纳多个储能器，其中，两个板材中的第一板材接触储能器的负联接部，第二板材接触储能器的正联接部。

在一个优选实施方式中，该接触导轨在弯曲区段内至少部分与至少另一个加强板材相连。加强板材和弯曲区域分别以平面延伸部分相互叠加设置。因此，可有利地在接触导轨区域内产生与不带加强板材的接触导轨相比更低的电流密度。

在一个优选实施方式中，该加强板材与板材的弯曲区域借助扎钉(Clinch)连接和／或借助连接机构且尤其借助铆钉或螺栓相互连接。扎钉连接也被称为穿透接合连接并且例如可以是压合连接，其借助冲头和对应于冲头的凹模来产生。因此，加强板材和板材可以有利地具有彼此不同的板材厚度，进一步有利的是，可以形成在板材和加强板材之间的气密式电连接。

在另一个优选实施方式中，该加强板材与板材的弯曲区域焊接在一起。

在一个优选实施方式中，该板材在弯曲区域内具有用于存储单元电连接的外联接部。进一步优选地，该板材在弯曲区域内与用于存储单元的电连接的外联接部导电相连。

优选板材在弯曲区域内具有以至少一个横向分量延伸成角形折痕的多个缝状缺口。这些缺口优选延伸至弯曲区域边缘并且有利地造成在汇流排机械变形或热致变形时的卸载。由此，可以有利地将一个要与汇流排电连接或还机械连接的单元、如电动机的功率末级以力解耦方式与储能器连接。

在一个优选实施方式中，外联接部由至少一个销构成，其中该销至少以横向分量或者横向于该弯曲区域延伸。销被构造成被压入配合触点的相应形成的孔中并且在该孔区域内完全接触该配合触点，优选接触该孔的孔边缘。因此，该存储单元可以有利地借助插接而与配合触点相连。

该存储单元优选具有用于每个接触导轨的多个外联接部。

进一步优选地，该接触导轨的外联接部沿该接触导轨的纵向长度相互分隔开。因此可以实现电流均匀输入该接触导轨，这不仅造成在接触导轨区域内的低热损，而且造成在接触导轨区域内的低感应损失。进一步有利的是，可以借助接触导轨来分散在外联接部被插入相应的配合触点时所产生的力，从而在存储单元与相应的配合触点插接时所出现的力只轻微作用于或甚至没有作用于蓄电池或储能器的正联接部和负联接部。

优选该储能器是电驱动装置的中间电路电容器。有利地，该储能器可以是分别具有电驱动装置的电动车辆或混合动力车辆的中间电路电容器。混合动力车辆例如除了电驱动装置外还具有另一驱动装置、如内燃机。该电驱动装置优选包括具有与电动机定子线圈相连的功率末级的、尤其是电子换向式电动机，其中，该功率末级与该储能器且尤其是中间电路电容器相连。

附图说明

下面，将结合附图和其它实施例来说明本发明。由从附图和从属权利要求中知道的特征得到其它有利的实施方式变型。

图1示意性示出了存储单元的一部分的实施例，其中具有与储能器的联接部相连的接触导轨；

图2以俯视图示意性示出了图1中所示的存储单元；

图3、图4和图5分别示意性示出了存储单元的用于接触储能器联接部的弹动触点的实施例；

图6示意性示出了图1和图2中所示的储能器的俯视图；

图7示意性示出了包括两个存储单元的布置结构的一个节约空间的实施例。

具体实施方式

图1示出了存储单元1的一个实施例。存储单元1具有储能器3和储能器5。储能器3和5分别以线圈电容器的形式构成。储能器3和5分别具有一个正联接部和一个负联接部，在此，图1示出了储能器3的正联接部10和储能器3的负联接部11。存储单元1具有板材16和板材18，其中板材16和18分别是弯折的并且以弯折区段将储能器3和5以及其它未示出的储能器夹在其间。为此，板材16和18的前述区段如此相互平行间隔布置，即，使储能器3和5容纳在包夹于板材区段之间的空间内。

板材18与负接触导轨14相连，该负接触导轨置放在板材18的一个弯折的板材区段上，该弯折的板材区段以至少一个横向分量延伸或垂直于板材18的板材区段延伸，板材18与板材16一起将储能器3、5夹在其间。

借助板材16和18形成一种空心轨材或槽，储能器容纳在其中。空心轨材具有利用板材16的一个区段构成的底部，被包在隔离体26中的屏蔽板28安置在该底部上。

屏蔽板28连同绝缘膜26的一部分在板材18的置放有负接触导轨14的弯折板材区段与板材16的一直延伸到板材18的置放有负接触导轨14的弯折板材区段一端的板材区段之间延伸。板材18置放在屏蔽板28的一个区段上，因此与屏蔽板28电连接。绝缘膜26的一部分在屏蔽板28和板材16之间延伸，该绝缘膜被构造成使板材16和18相互电绝缘。

正接触导轨12置放在板材16的在负接触导轨14区域内延伸的板材区段上。因而，正接触导轨12和负接触导轨14彼此对置并且例如像三明治那样在其间夹住板材16的该区段、电绝缘膜26、屏蔽板28的一个区段和板材18的一个区段。

通过接触导轨12、14分别形成一种加强板材，该加强板材被构造成与没有加强板材时相比减小接触导轨中的电流密度。

在此实施例中，如此构成的层结构通过借助冲头穿入凹模而接合的连接结构被保持在一起，在此针对如此构成的穿透接合的连接结构举例示出了接触导轨14的被压入凹模内的头部30和32。

正接触导轨12与外联接部20电连接且机械连接，例如借助焊接。外联接部20具有根脚21，其中，联接部20模制在根脚21上并且从根脚21垂直转向地伸出。

因此，联接部20借助根脚21与正接触导轨12相连接。联接部20在此实施例中被压入冲切格栅24中，在这里，冲切格栅是导电构成的，例如含有铜，并且在此实施例中以端部区段来示出。

板材18针对储能器(在此实施例中是储能器3和5)的每个负联接部分别具有一个触点，其中该触点与所述一个负联接部电连接。该电连接例如借助熔焊或钎焊来产生。触点34在此实施例中由板材18的平面区域构成。

板材18具有凹空部38，该凹空部至少部分包围触点34。

还示出了部分被凹空部39包围的触点36。触点34和36例如借助冲切或激光切割由板材18来产生。

在图3、图4和图5中详细示出了触点的其它实施例，其可代替触点34、36地与板材18连接且模制在其上。

与板材18一样，板材16具有像触点34和36一样的触点，每个触点分别与储能器3或5的正联接部相连。图2以俯视图示出了在图1中部分示出的存储单元1。

还示出了储能器3和5，它们在其它储能器旁容置在板材16和18之间。

图2还示出了负外联接部22，其沿负接触导轨14的纵向长度布置在外正触点20附近。

外负触点22与负接触导轨14电连接和机械连接。为此，外负触点22可借助焊接与负接触导轨14相连接。

为此，在夹于接触导轨12和14之间的板材中以及在屏蔽膜26以及正接触导轨12中形成有相应的凹空部，从而外正触点22可以通过触点根脚与负接触导轨14接触。

接触导轨14在其沿其纵向长度的一端的区域内具有联接部50，该联接部在此实施例中超出通过存储单元的一个端侧所形成的端部。

正接触导轨12在其沿其纵向长度的一端的区域内具有联接部48，该联接部沿纵向长度的侧向伸出，从而联接部48和50横向于接触导轨12和14的纵向长度地彼此相邻布置。

接触导轨12和14在此实施例中通过平面式纵向延伸的板材条来构成。

存储单元1的储能器分别彼此相邻布置，其中，储能器的联接部分别指向同一方向。

在此实施例中，存储单元1的储能器被分为三块，其中在彼此相邻的块之间延伸有伸缩缝。伸缩缝例如可以借助泡沫材料如弹性构成的聚氨酯泡沫材料来填充。因此，如图2所示具有尚断开的电触点的存储单元1可以有利地被一个壳体罩住，该壳体在联接部区域内至少部分或完全容纳储能器和板材16、18。该壳体例如可以由模制壳体或金属壳体构成。在模制壳体的情况下，由模制壳体容纳的部件且在此实施例中是储能器连同板材16、18被埋入构成模制壳体的塑料材料尤其是热塑性塑料中，例如通过在模具内注塑包封该部件。

联接部50具有在此实施例中呈圆形的缺口49，联接部48具有在此实施例中呈圆形的缺口47。联接部50和48分别被构造用于与电池、例如车辆牵引电池相连。

外联接部20和22分别被构造成与例如包括IGBT晶体管(IGBT=绝缘栅双极晶体管)的功率末级相连。存储单元1除了外联接部20和22外还具有其它的外联接部，即负联接部42、负联接部46和正联接部40和另一正联接部44。正联接部40和44像联接部20一样与正接触导轨12连接。外联接部42和46像外联接部22一样与负接触导轨14相连。因而，可以借助多个外联接部实现从外联接部直至储能器联接部的配电，该配电不仅具有低电感，而且具有低电流密度。

图3示出了触点57的实施例，该触点被构造成与一个储能器的联接部焊接相连。触点57利用L形触点区段59与板材16相连。

板材16具有凹空部58，凹空部至少部分包围触点57和L形触点区段59，从而L形触点区段连同触点57一起可在凹空部58内弹性运动。

触点57和L形触点区段59例如通过冲切或激光切割板材16以形成凹空部58来形成。

图4示出了另一触点60的实施例，该触点在板材16内通过冲切或激光切割出凹空部61来形成。触点60模制到蜿蜒的触点区段62上，在这里，一个与触点区段62的蜿蜒方向相反地蜿蜒的触点区段64与触点区段62相接。触点区段64通至板材16并在那里模制到板材16上。利用蜿蜒的触点区段62和64，可以有利地构成一个弹簧，从而触点60能以在板材16的板材平面内的两个平移自由度弹性振动，并且除了在板材平面内的所述两个自由度外，还能以与板材平面垂直地延伸的第三自由度弹性运动。因而，可有利地形成触点60的机械卸载，尤其是形成在触点60和储能器的一个联接部之间的焊接连接。

图5示出了触点65的一个实施例，它在凹空部69内例如通过冲切或激光切割而由板材16形成。触点65具有触点区段70，该触点区段模制在触点65上。触点区段70在板材16的板材平面内缩小构成并通至蜿蜒通道66中，一个与蜿蜒通道66相反地蜿蜒的蜿蜒通道67与蜿蜒通道66相接。

蜿蜒通道68与蜿蜒通道67相接，蜿蜒通道68在板材16平面内在与蜿蜒通道66相同的方向上蜿蜒。蜿蜒通道68通至一个尤其在板材16平面内扩宽的区域72，该区域通至板材16中。借助扩宽或缩小的区域70和62，有利地形成触点65的联接部区域的机械卸载，从而在弹性运动的情况下在触点65和板材16之间的弹性运动波及包含蜿蜒通道66、67和68的区域。因而，可以有利地在触点65来回振动时使振动优选不在触点65接合至板材16的区域内进行，该振动例如可能导致材料疲劳，进而可能导致触点65从板材上断掉。

图6以俯视图示出了已经在图1和图2中被示出的存储单元1。示出了负接触导轨14，其沿着纵向长度通至联接部50中。还示出了联接部48。图6还示出了存储元件1的端侧俯视图。在端侧俯视图中还示出了联接部48和50。

图7示出了存储单元2的俯视图，其在图7中连同已在图1、图2和图6中所述的存储单元1一起被示出。存储单元2像存储单元1那样形成，在这里，联接部52和54分别在一个与联接部48、50方向相反的方向上延伸以便连接至驱动单元并且超出储能器1、2的端侧。借助如此构成的包括储能器1、2的布置结构，可以非常节约空间地构成电联接部配置结构。

在此布置结构中，储能器1、2的接触导轨分别以一个平行于接触导轨纵向的端侧彼此相向。结果，得到了这样的布置结构，此时的联接部48和50分别设置在上述布置结构的第一端部区域内，并且联接部52和54布置在该布置结构的纵向长度的第二端部区域内。

Claims (8)

1.一种用于存储电能的存储单元(1、2)，具有多个储能器(3、5)，其中，所述储能器(3、5)具有至少一个正联接部(10)和至少一个负联接部(11)，其中，该储能器(3、5)构造成通过正联接部(10)和负联接部(11)来充电并且通过所述正联接部(10)和负联接部(11)又输出电能，其中，该存储单元(1、2)具有分别与正联接部(10)相连的和与负联接部(11)相连的导电的接触导轨(12、14)，其中，所述接触导轨(12、14)分别具有用于所述存储单元(1、2)的电连接的至少一个外联接部(20、22、40、42、44、46)，其中，所述接触导轨(12、14)借助板材(16、18)分别与所述正联接部(10)和负联接部(11)连接，其中，所述板材(16、18)在所述正联接部(10)和负联接部(11)的区域内具有至少一个凹空部(38、39、58、61、69)，所述凹空部(38、39、58、61、69)至少部分包围触点(34、36、57、59、60、61、62)，其中，所述触点(34、36、57、59、60、61、62)与所述板材(16、18)连接并且模制在所述板材(16、18)上并且在触点(34、36、57、59、60、61、62)的一端的区域内与所述储能器(3、5)的正联接部(10)和负联接部(11)连接，其特征是，所述触点是弯曲形的并且弯曲形触点(34、36、57、59、60、61、62)能够在凹空部(38、39、58、61、69)内弹性运动。

2.根据权利要求1所述的存储单元(1、2)，其特征是，在所述储能器(3、5)的一侧具有至少一个正联接部(10)，在另一侧具有至少一个负联接部(11)，该另一侧与带有正联接部的那侧对置，所述存储单元具有多个储能器，所述多个储能器容纳在两个板材之间，其中，所述两个板材(16、18)中的第一板材接触所述储能器(3、5)的负联接部(11)，第二板材接触所述储能器(3、5)的正联接部(10)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的存储单元(1、2)，其特征是，所述弯曲形触点(57、59)具有L形弯曲形状。

4.根据权利要求2所述的存储单元(1、2)，其特征是，所述弯曲形触点(60、62、64、65、66、67、68、70、72)具有至少一个蜿蜒通道(62、64、66、67、68)作为弯曲形状。

5.根据权利要求1或2所述的存储单元(1、2)，其特征是，所述储能器(3、5)具有至少一个蓄电池和/或至少一个电容器。

6.根据权利要求1或2所述的存储单元(1、2)，其特征是，所述储能器(3、5)的导电的正联接部(10)和/或导电的负联接部(11)由导电层构成，其中，该层由多个弯曲形触点导电接触。

7.根据权利要求6所述的存储单元(1、2)，其特征是，借助所述板材(16、18)形成一种空心轨材或槽，所述储能器(3、5)容纳在其中。

8.根据权利要求7所述的存储单元(1、2)，其特征是，所述弯曲形触点(34、36)借助冲切或激光切割由所述板材(16、18)来产生。