CN106469799B - 蓄能装置的汇流装置、特别用于机动车的蓄能装置和机动车 - Google Patents

蓄能装置的汇流装置、特别用于机动车的蓄能装置和机动车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于蓄能装置的汇流装置，包括汇流排(1)，该汇流排包括轨道部分(3)和多个用于与蓄能器(12)端侧的极连接端(16)导电连接的触点部分(4)，其中，所述触点部分(4)具有保护区域(7)和用于在触点部分(4)上固定蓄能器(12)极连接端(16)的固定区域(6)，该保护区域构成为在流过该保护区域的电流超过电流阈值时中断导电连接，其中设有包围保护区域(7)的电气绝缘的表面覆层(13)。

Description

蓄能装置的汇流装置、特别用于机动车的蓄能装置和机动车
技术领域
本发明涉及一种用于蓄能装置的汇流装置，该汇流装置包括汇流排，该汇流排包括轨道部分和多个用于与蓄能器的相应端侧的极连接端导电连接的触点部分/接触部分。
背景技术
完全或部分电驱动的车辆的供电需要由多个蓄能器提供电能。典型地为此确定数量的蓄能器借助于汇流装置的汇流排连接，以便随后将这些蓄能器并联连接用于使蓄能器的容量的相加。经常地为此应用基于锂离子的具有基本上圆柱形外形的圆形电池，该圆形电池在端侧上具有极连接端。
已知的是，汇流排通过压焊方法与蓄能器的极连接端导电连接。在此应用的压焊线如此选择，压焊线用作熔断保护并且在故障情况下中断在汇流排与蓄能器之间的导电连接。再者已知的是，压焊线被引导通过汇流排的通孔并且将该压焊线连接在汇流排的背向蓄能器的侧上。
然而这具有如下缺点，压焊工艺特别是引导压焊线通过通孔是非常耗费时间的并且电连接由于应用小直径的压焊线再者是容易出错的。此外在压焊线的熔化或蒸发时产生极小的导电颗粒，该导电颗粒在其自身方面可以在处于导电颗粒的环境中的其余蓄能器或电的部件上引起故障情况，如短路或者通过在此电离化的空气产生电弧。
发明内容
因此本发明的任务在于，要更可靠地运行开头所述类型的汇流装置。
为了解决该任务按照本发明设定，所述触点部分具有分别一个用于在触点部分上固定蓄能器的极连接端的固定区域和保护区域/保险区，该保护区域构成为在流过该保护区域的电流超过电流阈值时中断导电连接，其中设有包围保护区域的、电绝缘的表面覆层。
本发明基于如下考虑，即设有触点部分的专用保护区域，该保护区域为了阻止并相对于其环境屏蔽极小颗粒——该极小的颗粒在故障情况下在保护区域分解时产生——的扩散。为此按照本发明的汇流装置具有汇流排，该汇流排可分为用于导电连接到蓄能器的触点部分和用于在蓄能器之间导电连接的轨道部分。相应的触点部分在此具有固定区域，在其中或在其上优选可产生与极连接端的焊接连接，并且触点部分还具有保护区域。特别是通过该区域的横截面和/或材料预定电流限值，在超过电流限值时保护区域分解并且因此在汇流排与蓄能器之间的导电连接中断。为了阻止在分解时产生的导电颗粒分布在保护区域的环境中，还设定，保护区域由表面覆层包围。该表面覆层可以形锁合和/或力锁合地通过粘附力设置在保护区域的表面上。
按照本发明的汇流装置如此有利地阻止在保护区域分解时导电颗粒的分布并且同样阻止颗粒在保护区域的环境中的扩散。由此保护其余的蓄能器、汇流排以及位于在环境中的其它构件免遭颗粒触及并且在那儿例如由于短路或电弧造成损坏。这样有利地阻止另外的故障的出现并且能实现汇流装置的更可靠的运行。
在按照本发明的汇流装置中优选的是，表面覆层部分或完全覆盖轨道部分。表面覆层可以因此向外使汇流排绝缘并且如此能实现相对于其他导电物体的接触保护和/或短路保护。在此优选的是，轨道部分在这样的区域中是未覆盖的，该区域设定用于其外部电接触。
此外在按照本发明的汇流装置中特别有利的是，表面覆层紧接着保护区域分段地覆盖固定区域的一侧。该侧适宜地是固定区域的背向要固定的蓄能器的极连接端的一侧，其中表面覆层沿周向方向包围固定区域并且用于引导用于固定的工具、特别是焊接工具的中心开口保持未被覆盖。
为了保护蓄能器的端侧免于与物体进行不期望的碰触或其他方面的接触，此外在按照本发明的汇流装置中优选的是，在用于每个触点部分的表面覆层上成型有用于至少部分覆盖要固定的蓄能器的端侧的覆盖件。覆盖件因此从轨道部分中突出并且覆盖端侧，特别是极连接端。覆盖件可以为此优选在汇流排的朝向极连接端的侧上朝向固定区域地突出。覆盖件在其自由端上优选地具有附加的朝向蓄能器的端侧的突出部。
为了能实现蓄能器的并联连接，可以在按照本发明的汇流装置中设有另一汇流排，该另一汇流排在极连接端的一侧上电绝缘地设置在第一汇流排上并且具有多个触点元件，其中给触点部分分别配置至少一个可固定在蓄能器的壳体上的触点元件/接触元件。典型地，第一汇流排设定用于连接蓄能器的正极，而另外的第二汇流排设定用于连接蓄能器的负极。两个汇流排在此三明治式地设置并且相互机械连接。触点元件优选构成为板件突出部/板片，该板件突出部从另外的汇流排中突出并且可以围绕蓄能器的壳体。因为在多个蓄能器的情况下，特别是在圆形电池的情况下，壳体位于蓄能器的负静电电位上，汇流装置可以特别小型地构成并且再者为了建立固定连接仅仅由背向蓄能器的侧被加工以便使汇流装置固定。
在按照本发明的具有另一汇流排的汇流装置的特别有利的设计方案中设定，表面覆层在第一汇流排与另一汇流排之间延伸用于使这两个汇流排彼此相对绝缘。因此可以通过表面覆层的涂覆同时在汇流排之间产生绝缘并且根据形成表面覆层的材料的选择也实现在汇流排之间的机械连接。
为了进一步保护汇流装置免于触摸或与其他物体的接触，此外可以有利地在具有另一汇流排的汇流装置中设定，表面覆层附加地分段式地覆盖另一汇流排。这特别是涉及另一汇流排的背向第一汇流排的一侧。
此外在具有另一汇流排的汇流装置中特别优选的是，在表面覆层上针对每个触点部分成型有将该触点部分与至少一个触点元件分离的屏蔽元件。该屏蔽元件优选在轨道部分与触点元件之间设置并且连接片式地构成。该屏蔽元件形成贯穿的特别是部分圆环形状的开口，通过该开口可以达到触点元件。在此该屏蔽元件使极连接端与相对极性的壳体隔绝，从而避免特别是在固定蓄能器期间的短路。
此外在按照本发明的汇流装置中优选的是，表面覆层通过叠层或注塑包覆形成。同样特别有利的是，表面覆层由塑料形成。因此特别是考虑注塑或热铸方法用于产生表面覆层。除了通过叠层形成之外，然而原则上也可以采用另外的涂层方法。
在按照本发明的汇流装置中也可以有利地设定，触点部分分别构成为从轨道部分中突出的板件突出部。这能实现触点部分在极连接端上特别简单的固定，这是因为该触点部分典型地由钢板组成，而该轨道部分优选由铝构成。由于在钢和铝的焊接中的困难，由钢、镍或钢和镍合金形成的板件突出部优选用作触点部分。此外板件突出部优选设置在轨道部分的朝向要固定的蓄能器或另一汇流排的侧上，以便避免昂贵地穿通过通孔。
用于使触点部分在极连接端上固定的焊接方法的应用按如下方式被简化，即在按照本发明的汇流装置中设定，触点部分是可变形的用于压紧在要固定在触点部分上的蓄能器上。在固定中可以因此确保：固定区域平面并且固定地贴靠在极连接端上并且不产生阻碍焊接的间隙。有利地，包围保护区域的表面涂层在此也改善了可变形的触点部分的机械稳定性。
此外在按照本发明的汇流装置中特别优选的是，触点部分沿横截面看去是弯曲的。触点部分可以具有由第一汇流排的轨道部分朝向极连接端的偏转部，其中通过弯曲的宽度可以调节在设有极连接端的平面与第一汇流排延伸的平面之间的间隔。
最后在按照本发明的汇流装置中可以设定，第一汇流排对于每个触点部分具有通孔用于将固定用的工具引导到要固定的蓄能器的端侧上。该通孔简化了将固定用的工具、特别是焊接工具引导到触点部分的固定区域上和/或另一汇流排的触点元件上。
此外本发明涉及一种特别是用于机动车的蓄能装置，该蓄能装置包括按照本发明的汇流装置，其中设有多个分别在触点部分的固定区域上和至少一个触点元件上导电固定的蓄能器，其中蓄能器具有在其端侧上设置的、位于在第一极的静电电位上的极连接端和位于在第二极的静电电位上的壳体。典型地，第一极是每个蓄能器的正极，而第二极是负极。优选地按照本发明的蓄能装置应用在机动车中，其中蓄能装置同样可以安装在其他具有要供电的用电器的如轨道车辆的陆上交通工具中，或飞行器、宇宙飞行器或船舶中。此外但是也可以考虑另外的静态的应用目的，例如用作对建筑物低压电网供电的缓冲蓄能器。
在此特别优选的是，蓄能器借助于焊接连接固定在固定区域和/或触点元件上。相比于借助于压焊的传统固定方式可以产生第一汇流排在极连接端上和/或在壳体上的触点元件上的显著更加鲁棒的机械连接。这具有特别的优点，即排除以压焊线形式的机械的薄弱部位。
最后在按照本发明的蓄能装置中特别优选的是，壳体设计为具有圆柱形外形的盆状的形状。这样的结构基本上相应于以圆形电池的形式的蓄能器，如这样的18550类型。蓄能装置可以因此有利地基于坚固的技术基础构成。在此蓄能器具有封闭盆状壳体的盖件，盖件包括极连接端，并且壳体相对于极连接端电绝缘地封闭。因此另一汇流排可以特别简单地固定在壳体的边缘区域上。因为边缘区域位于相对于极连接端仅仅微小间隔的平面中，所以再者能实现第一汇流排与另一汇流排相互之间特别节省空间的结构。
此外本发明涉及一种机动车，包括至少一个按照本发明的蓄能装置。
对于按照本发明的汇流装置的全部实施方案可以类似地转用到按照本发明的蓄能装置和按照本发明的机动车，从而利用这些实施方案也可以实现已述优点。
附图说明
本发明另外的优点和细节由在下文中所述的实施例以及根据附图产生。在此示出：
图1示出第一汇流排和第二汇流排的俯视图，以便阐明按照本发明的汇流装置的结构；
图2示出按照本发明的蓄能装置的俯视图，该蓄能装置包括按照本发明的汇流装置；以及
图3示出在蓄能器的端侧区域中沿蓄能装置的截面III-III剖开的截面图。
具体实施方式
图1示出第一汇流排1和由其覆盖的另一汇流排2的布置结构，以便阐明图2示出的汇流装置的结构。
第一汇流排1具有轨道部分3和三个触点部分4，触点部分4分别构成为板件突出部并且从轨道部分3中伸入到第一汇流排1的通孔5中。每个触点部分4包括固定区域6和保护区域7，保护区域7通过其横截面和应用的材料形成，该材料用于在流过该保护区域的电流超过电流阈值时分解。由此中断在轨道部分3与固定部分6之间的导电连接。
另一汇流排2在俯视图中位于第一汇流排1之下并且具有三个开口8，开口的边缘局部地平行于通孔5的边缘延伸。在开口8中三个触点元件9分别从另一汇流排2中突出并且同样构成为板件突出部。
图2和图3示出蓄能装置10，包括汇流装置11和三个固定在该汇流装置上的蓄能器12。汇流装置11包括来自图1的第一汇流排1和另一汇流排2，其中附加地表面覆层13由电气绝缘塑料形成，该塑料通过注塑包覆以注塑或热铸方法或者通过涂层方法如例如叠层方式涂覆到第一汇流排1上。
图2示出蓄能装置10的俯视图。蓄能器12例如是具有基本上圆柱形外形的类型18650的锂离子基的圆形电池。蓄能器12分别包括盆形的壳体14，该壳体通过在端侧设置的盖件15封闭。盖件15具有极连接端16以及绝缘环17，绝缘环将极连接端16相对于壳体14电绝缘。极连接端16在此位于蓄能器12的正极的静电电位上，而壳体14位于蓄能器12的负静电电位上。
每个蓄能器12分别与触点部分4的固定区域6连接，其中在图2中仅仅每个固定区域6的一部分是可见的，这是因为触点部分4的其余部分通过表面覆层13覆盖。此外，每个蓄能器12的壳体14在三个触点元件9上导电地固定，这些触点元件围绕壳体14的边缘区域。触点元件9在壳体14上的固定和触点部分4在蓄能器12的极连接端16上的固定区域6通过焊接、特别是通过激光焊接方式产生。
表面覆层13覆盖第一汇流排1的背向蓄能器12的整个侧直至触点部分4的固定区域6的为焊点设定的部段。在此特别是触点部分4的保护区域7由表面覆层13包围。由此阻止：在保护区域7中板件突出部分解时在此产生的颗粒可以达到外部。否则这可以自身方面导致故障，如在蓄能器12、汇流装置11或者其他位于在蓄能装置10的环境中的电部件上的短路或电弧。
如上所述，表面覆层13分别局部地覆盖固定区域6，以便覆盖蓄能器12免于触摸或与其他物体接触，该物体自身方面可以引起故障，如短路或电弧。此外在表面覆层13上在每个通孔5的区域中成型有盖件18，该盖件覆盖蓄能器12的端侧的盖件15并且同样用于接触保护。
最后，针对每个蓄能器12连接片式地成型在表面覆层13上的屏蔽元件19和壳体14上的触点元件9与触点部分4和极连接端16分隔开。由此确保，在固定用的工具引导到触点元件9或固定区域6上时不产生不期望的短路或电弧。
图3示出沿截面III-III剖开的蓄能器10的截面图。在此对于示例性示出的蓄能器12的所有实施方案也适用于蓄能装置10的其余部分。
明显地，表面覆层13也在第一汇流排1的朝向另一汇流排2的侧上延伸并且因此确保在同时机械连接情况下使两个汇流排相互绝缘。汇流装置11因此形成三明治式构成的连续的构件以便固定在蓄能器12上。
盖件18关于其余的表面覆层13深入地构成在第一汇流排1的轨道部分3的背向另一汇流排2的侧上，以便释放尽可能大的自由空间以便引导焊接工具。此外盖件18具有附加的突出部20，该突出部在极连接端16与绝缘环17的接触区域中贴靠在盖件15上。屏蔽元件19与盖件18相反不深入地构成并且与表面覆层13平齐地在轨道部分3的背向另一汇流排2的侧上终止。
触点部分4在极连接端侧上或者在轨道部分3的朝向另一汇流排2的侧上设置在第一汇流排1的轨道部分3上，由此相比于在传统装置中触点部分4可以显著更低成本地连接在轨道部分3上，该传统装置之前引导压焊线穿过通孔。此外触点部分4在其保护区域7的区域中具有朝极连接端16方向的弯曲。弯曲允许在产生焊接连接时随可变形的触点部分4实现特别简单的压紧。同样再次阐明：保护区域7在两侧由表面覆层13包围并且这样在由于超过电流限值而分解时没有导电颗粒可以向外流出。因此能实现蓄能装置10和汇流装置11的更可靠的运行。
在另外实施例的范围中也还可以考虑的是，表面覆层13附加地在另一汇流排2的背向第一汇流排1的侧上延伸，以便实现蓄能装置10向外更远距离的绝缘。
蓄能装置10优选用于在机动车中提供电能，特别是用于部分或完全地对电驱动机组供电。同样可以考虑的是这样的用于其他如铁路的陆上交通工具中或飞行器、宇宙飞行器或船舶中。此外蓄能装置10也可以用于静态的情景中，例如作为建筑物中的缓冲蓄能器，该建筑物的低压电网是可分散供电的。

Claims (19)

1.一种用于蓄能装置的汇流装置，包括第一汇流排(1)，该第一汇流排包括轨道部分(3)和多个用于与蓄能器(12)端侧的极连接端(16)导电连接的触点部分(4)，其特征在于，所述触点部分(4)具有保护区域(7)和用于在触点部分(4)上固定蓄能器(12)极连接端(16)的固定区域(6)，该保护区域构成为在流过该保护区域的电流超过电流阈值时分解并由此中断导电连接，其中设有包围保护区域(7)的、电绝缘的表面覆层(13)，其中，设有另一汇流排(2)，该另一汇流排在极连接端的那侧电绝缘地设置在第一汇流排(1)上并且具有多个触点元件(9)，其中给触点部分(4)分别配置至少一个能够固定在蓄能器的壳体(14)上的触点元件(9)。
2.根据权利要求1所述的汇流装置，其特征在于，表面覆层(13)附加地部分或完全覆盖轨道部分(3)。
3.根据权利要求1或2所述的汇流装置，其特征在于，表面覆层(13)附加地紧接着保护区域(7)局部地覆盖固定区域(6)的一侧。
4.根据权利要求1或2所述的汇流装置，其特征在于，在用于每个触点部分(4)的表面覆层(13)上成型有用于至少部分覆盖要固定的蓄能器(12)的端侧的盖件(18)。
5.根据权利要求1所述的汇流装置，其特征在于，表面覆层(13)在第一汇流排(1)与另一汇流排(2)之间延伸用于使这两个汇流排彼此相对绝缘。
6.根据权利要求1所述的汇流装置，其特征在于，表面覆层(13)附加地局部地覆盖另一汇流排(2)。
7.根据权利要求5所述的汇流装置，其特征在于，表面覆层(13)附加地局部地覆盖另一汇流排(2)。
8.根据权利要求1所述的汇流装置，其特征在于，在表面覆层(13)上针对每个触点部分(4)成型有将该触点部分与至少一个触点元件(9)分隔开的屏蔽元件(19)。
9.根据权利要求5至7中任一项所述的汇流装置，其特征在于，在表面覆层(13)上针对每个触点部分(4)成型有将该触点部分与至少一个触点元件(9)分隔开的屏蔽元件(19)。
10.根据权利要求1或2所述的汇流装置，其特征在于，表面覆层(13)通过叠层或注塑包覆方式形成。
11.根据权利要求1或2所述的汇流装置，其特征在于，表面覆层(13)由塑料构成。
12.根据权利要求1或2所述的汇流装置，其特征在于，触点部分(4)分别构成为从轨道部分(3)中突出的板件突出部。
13.根据权利要求1或2所述的汇流装置，其特征在于，触点部分(4)是能够变形的，用于压紧在要固定在该触点部分上的蓄能器(12)上。
14.根据权利要求1或2所述的汇流装置，其特征在于，触点部分(4)沿横截面看去是弯曲的。
15.根据权利要求1或2所述的汇流装置，其特征在于，第一汇流排(1)对于每个触点部分(4)具有通孔(5)用于将固定用的工具引导到要固定的蓄能器(12)的端侧上。
16.一种蓄能装置，其特征在于根据上述权利要求之一所述的汇流装置(11)，其中设有多个分别在触点部分(4)的固定区域(6)上和至少一个触点元件(9)上导电固定的蓄能器(12)，其中蓄能器(12)分别具有在其端侧上设置的、位于第一极的静电电位上的极连接端(16)和位于第二极的静电电位上的壳体(14)。
17.根据权利要求16所述的蓄能装置，其特征在于，蓄能器(12)借助于焊接在固定区域(6)处和/或触点元件(9)处被固定。
18.根据权利要求16或17所述的蓄能装置，其特征在于，壳体(14)设计为具有圆柱形外形的盆状的形状。
19.机动车，包括至少一个根据权利要求16至18之一所述的蓄能装置(10)。
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