CN106469885B - 特别用于机动车的蓄能装置、机动车和制造蓄能装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种特别是用于机动车的蓄能装置，包括第一汇流排(3)、第二汇流排(4)和多个蓄能器(2)，该蓄能器分别具有位于蓄能器(2)的第一电极的静电电位上的、设置在蓄能器(2)的端侧上的极连接端(7)，其中第一汇流排(3)导电固定在极连接端(7)上，其中，第二汇流排(4)在与第一汇流排(3)相同的端侧上导电固定在每个蓄能器(2)的壳体(5)上，该壳体位于蓄能器(2)的第二电极的静电电位上。

Description

特别用于机动车的蓄能装置、机动车和制造蓄能装置的方法
技术领域
本发明涉及一种特别是用于机动车的蓄能装置，包括第一汇流排、第二汇流排和多个蓄能器，该多个蓄能器分别具有位于蓄能器的第一电极的静电电位上的、设置在蓄能器的端侧上的极连接端，其中第一汇流排导电固定在极连接端上。
背景技术
完全或部分地以电驱动的机动车的供电需要由多个蓄能器提供电能。典型地，为此首先确定数量的蓄能器借助于两个汇流排并联连接并且紧接着多个这样的蓄能装置相互串联连接，以便通过蓄能装置电压的相加达到期望的总电压。经常地采用锂离子基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，极连接端位于在蓄能器的第一电极、特别是正极的静电电位上。
已知的是，第一汇流排和第二汇流在多个并联设置的蓄能器的对置的端侧上导电固定，以便如此实现蓄能器的并联连接。大多采用压焊方法用于固定，通过固定使汇流排与极连接端连接。
然而这具有如下缺点，压焊过程是非常耗费时间的并且再者电连接由于应用小的直径的压焊线是容易出故障的。此外汇流排在圆柱形蓄能器的对置的端侧上的导电连接需要在固定方法期间使蓄能装置或压焊工具运动。因此，常规的蓄能装置仅仅只能以高的技术和时间成本制造。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供开头所述类型的以低成本制造的蓄能装置。
为了解决该任务按照本发明设定，第二汇流排在与第一汇流排相同的端侧上导电固定在每个蓄能器的位于蓄能器的第二电极的静电电位上的壳体上。
本发明基于如下认识，即蓄能器的壳体通过相应的内部接触完全位于蓄能器的第二电极的电位上，相比之下第一电极在内部与相对于壳体绝缘的极连接端接触。典型地，第一电极是蓄能器的正极，而第二电极是蓄能器的负极。基于壳体和极连接端的上述设置，按照本发明设定，不仅第一汇流排而且第二汇流排设置在每个蓄能器的相同端侧上。为此第二汇流排导电固定在每个蓄能器的壳体上，而第一汇流排导电固定在每个蓄能器的极连接端上。适宜地，蓄能器相互并联设置并且极性相同地定向。自然地，为了避免短路在第一汇流排与第二汇流排之间设有电绝缘。由于第一汇流排和第二汇流排在相同端侧上的设置，因此可以省去蓄能装置或固定工具的运动，这是因为在蓄能装置的制造的范围中可以仅仅在蓄能器的端侧上工作。在制造过程期间因此可以省去对于常规蓄能装置需要的制造步骤，从而按照本发明的蓄能装置有利地可成本低得多地制造。优选地，按照本发明的蓄能装置用于机动车，其中该蓄能装置同样可安装在其他具有可电气供电的用电器的陆上交通工具中，如轨道车辆或用于飞行器、宇宙飞行器或船舶中。但是也可以考虑此外的静态应用目的，例如用作缓冲蓄能器用于对建筑物低压电网供电。
为此在按照本发明的蓄能装置中特别优选的是，第一汇流排借助于焊接连接固定在极连接端上，和/或第二汇流排借助于焊接连接固定在壳体上。由此可以特别是相比于具有压焊的固定的常规蓄能装置，在第一汇流排与极连接端以及在第二汇流排与壳体之间产生鲁棒得多的机械连接。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。
在按照本发明的蓄能装置中特别优选的是，每个蓄能器的壳体构成为盆状并且具有盖件，该盖件包括极连接端并且将壳体相对于该极连接端电绝缘地封闭，其中第二汇流排固定在每个壳体的边缘区域上。因此提出，应用如下蓄能器，该蓄能器具有盆状壳体、特别是圆柱形基本形状的壳体，其中壳体容纳电池单池的电池组。盆状壳体在此借助于包括极连接端的盖件封闭，其中为了阻止第一电极与第二电极的短路，盖件具有在极连接端与壳体之间的绝缘部件。这样的结构基本上相应于以圆形电池形式的蓄能器，如18650型的圆形电池。蓄能装置因此可以有利地在坚固的技术基础上构成。因为在具有盆状构成的壳体和盖件的蓄能器中，该盖件在壳体的边缘区域中封闭壳体，所以第二汇流排可以特别简单地在该边缘区域上接触。因为边缘区域位于在与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第二汇流排相互间特别节省空间的设置。
在按照本发明的蓄能装置中，其中第二汇流排固定在每个壳体的边缘区域上，此外特别优选的是，该第二汇流排为了固定在每个壳体上具有至少一个触点元件/接触元件，该触点元件至少部分搭接边缘区域。亦即，在第二汇流排上构成触点元件，该触点元件用于连接在壳体的边缘区域上。这特别是在建立焊接连接时出现，因为这样的触点元件相比于汇流排的其余部分可以更薄地构成，这些其余部分典型地构成为具有明显更大的材料厚度，以便确保更高电流密度的输送。触点元件为此优选从第二汇流排的其余部分中突出并且可以不仅与这些部分一件式地构成，而且作为单独的组件固定在这些部分上并且如此形成第二汇流排。
为了相对简化地固定第一汇流排，此外可以在按照本发明的蓄能装置中设定，第一汇流排对于每个要固定的极连接端具有突出的触点部分/接触部分。这样的触点部分也可以一件式地构成在第一汇流排的其余部分上或者作为单独的构件固定在这些部分上。在此应说明的是，触点部分可以不完全地固定在极连接端上，而触点部分仅仅部分地接触极连接端和/或仅仅部分直接固定在极连接端上就足够了，例如通过未完全填充触点部分的焊点。
在此特别适宜的是，触点部分沿横截面看去是弯曲的。触点部分可以具有从第一汇流排的其余部分朝极连接端的偏移，从而通过弯曲的宽度可以调节在其中设有极连接端的平面与其中延伸有第一汇流排的平面之间的间隔。有利地，蓄能装置可以关于第一汇流排和第二汇流排的尺寸确定方面非常灵活地设计。
此外在按照本发明的具有触点部分的蓄能装置中特别有利的是，触点部分分别构成为板件突出部，该板件突出部以其自由端固定在极连接端上并且为了压紧在极连接端上是可弹性变形的。如此构成的触点部分可以在其建立在极连接端上的固定时压紧在该极连接端上，从而触点部分至少部分为平面地安置在极连接端上。特别有利的是，在固定中在触点部分与极连接端之间不会产生空隙，这特别在建立焊接连接时是这种情况。
有利地，在按照本发明具有触点元件和/或触点部分的蓄能装置中设定，触点元件和/或触点部分、特别是板件突出部由钢或镍构成。典型地，蓄能器的壳体和极连接端由钢板构成，然而相比之下第一汇流排和/或第二汇流排优选具有由铝构成的部分。然而通过焊接连接这些材料是非常困难的。因此，通过选择适合用于触点元件和/或触点部分、特别是板插片的材料，也可以建立机械上特别稳定的连接。在此表明，特别是对于建立焊接连接，钢或镍是适合用于触点元件在第二汇流排上和/或触点部分在第一汇流排上固定的材料。
按照本发明的蓄能装置的特别节省空间的结构形式可以如此实现，即第一汇流排和第二汇流排层式地与在所述汇流排之间设置的绝缘层连接为汇流装置。汇流装置因此可以预制为由第一汇流排、第二汇流排和绝缘层构成的三明治式的构件，从而汇流装置放置到相应定位的蓄能器上或者蓄能器插入该汇流装置中。按照本发明的蓄能装置的制造可以由此有利地更进一步简化。
最后，在按照本发明的蓄能装置中特别适宜的是，第一汇流排和/或第二汇流排在蓄能器的端侧之上具有开口。这些开口简化了将固定工具、特别是焊接工具引导到第一汇流排和/或第二汇流排的要固定的位置上，这是因为这些位置由于设定的开口没有被覆盖。
此外本发明涉及一种机动车，其包括至少一个按照本发明的蓄能装置。
此外本发明涉及一种用于制造按照本发明的蓄能装置的方法，该蓄能装置包括第一汇流排、第二汇流排和多个蓄能器，该多个蓄能器分别具有位于在蓄能器的第一电极的静电电位上的、设置在蓄能器的端侧上的极连接端，其中第一汇流排导电固定在极连接端上，其中，第二汇流排在与第一汇流排相同的端侧上导电固定在每个蓄能器的位于在蓄能器的第二电极的静电电位上的壳体上。
在此可以有利地设定，第一汇流排焊接在极连接端上，和/或第二汇流排焊接在壳体上。
在按照本发明的方法中此外优选的是，第二汇流排固定在每个分别盆状构成的并且通过包围极连接端的盖件封闭的壳体的边缘区域上，该盖件使得极连接端相对于壳体电绝缘。
在此特别是可以设定，第二汇流排为了固定在每个壳体上具有至少一个触点元件，该触点元件至少部分搭接边缘区域地固定。
在按照本发明的方法的实施中有利地也可以设定，第一汇流排对于每个在蓄能器上的固定都具有触点部分，其中触点部分固定在极连接端上。
在此特别优选的是，触点部分构成为可弹性变形的板件突出部，其中板件突出部在固定中压紧在相应的极连接端上。
此外在按照本发明的方法中可以设定，第一汇流排和/或第二汇流排在要设置在端面上的区域中具有开口，其中引导设定用于固定的工具通过凹槽，以便产生固定连接。
最后可以在按照本发明的方法的实施中有利地设定，通过摄像机监控要制造的蓄能装置，以便对第一汇流排在极连接端上和/或第二汇流排在壳体上的成功固定进行检查。由此可以在涉及所建立的固定的质量方面特别简单地检测自动化制造方法。
用于按照本发明的蓄能装置的全部实施方案可以类似地转用到按照本发明的机动车和按照本发明的方法，从而以此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得到。在此示出：
图1示出蓄能装置的俯视图；以及
图2示出蓄能装置在蓄能器的端侧区域中的截面图。
具体实施方式
图1示出蓄能装置1的俯视图，该蓄能装置包括三个蓄能器2和第一汇流排3，该蓄能器为了产生尽可能高的封装密度相互错开地设置。第二汇流排4被覆盖地位于在第一汇流排3之下并且以虚线描绘。
蓄能器2例如是具有基本上圆柱形外形的、18650型锂离子基圆形电池。蓄能器2分别包括盆状的壳体5，该壳体通过设置在端侧的盖件6封闭。盖件6具有极连接端7以及绝缘环8，该绝缘环使得极连接端7相对于壳体5电绝缘。极连接端7在此位于蓄能器2的第一电极、在此为正极的静电电位上，而壳体5位于在蓄能器2的第二电极、在此为负极的电位上。
对于每个蓄能器2构成为板件的触点部分9从第一汇流排3中突出，该触点部分借助于焊接连接10导电固定在极连接端7上。为了产生焊接连接10特别是应用激光焊接方法。触点部分9分别具有弯曲部11，从而触点部分以其自由端平面地安置在极连接端7上。触点部分9再者构成为可弹性变形的，从而触点部分在产生焊接部位10时可以压紧在极连接端7上。如由图1清晰可见，第一汇流排3对于每个蓄能器2具有开口12，从而不覆盖蓄能器2的端侧。
第二汇流排4同样具有开口13，从而该第二汇流排曲折地/蜿蜒地环绕错开设置的蓄能器2。对于每个蓄能器2还设有三个触点元件14，这些触点元件搭接每个壳体5的端侧的边缘区域并且焊接在其上。第二汇流排4因此位于在蓄能器2的负极的静电电位上。触点元件14在此构成为薄的金属板并且从第二汇流排4的其余部分中突出，其中触点元件在其边缘区域中搭接壳体5。
触点部分9以及触点元件14由钢或镍构成或者由这两种材料的合金制成，而第一汇流排3和第二汇流排4分别由铝制成。因为铝焊接在由钢板构成的壳体5和极连接端7上在技术上难以实现，所以触点部分9和触点元件14由上述特别容易焊接的材料制成。
图2示出蓄能装置1在中间蓄能器2的端侧区域中的截面。在第一汇流排3与第二汇流排4之间设有绝缘层15用于防止短路。第一汇流排3、第二汇流排4和绝缘层15在此形成汇流装置16，该汇流装置作为组合的构件被放置在蓄能器上以固定在蓄能器2上。
触点部分9在极连接端侧上设置在第一汇流排3的其余部分上，其中通过触点部分的弯曲部11的宽度确定在第一汇流排3与第二汇流排4之间的间隔。弯曲部11再者允许弹性可变形的触点部分9特别简单的压紧，以便产生焊接连接10。清楚可视，触点部分9不接触壳体5。图2再者示出两个触点元件14，这两个触点元件同样在端侧设置在第二汇流排4的其余部分上并且在图平面之后的两个位置上搭接壳体5的边缘。
通过开口12、13在制造过程中可以通过激光焊接工具无问题地不仅到达触点部分9而且到达触点元件14。在此摄像机17监该控制造方法以便检测在触点部分9和触点元件14上产生的焊接连接的质量。
蓄能装置1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设备供电。同样可以考虑的是用于其他陆上交通工具中，如铁路或用于飞行器、宇宙飞行器或船舶中。此外蓄能装置1也可以用于静态情景中，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 (10)

1.蓄能装置，包括第一汇流排(3)、第二汇流排(4)和多个蓄能器(2)，该蓄能器分别具有位于蓄能器(2)的第一电极的静电电位上的、设置在蓄能器(2)的端侧上的极连接端(7)，其中第一汇流排(3)导电固定在极连接端(7)上，其特征在于，第二汇流排(4)在与第一汇流排(3)相同的端侧上导电固定在每个蓄能器(2)的壳体(5)上，该壳体位于蓄能器(2)的第二电极的静电电位上，
其中，第一汇流排(3)对于每个要固定的极连接端(7)具有一件式地构成在第一汇流排的其余部分上的突出的触点部分(9)，触点部分(9)分别构成为板件突出部，该板件突出部以其自由端固定在极连接端(7)上并且能够弹性变形以压紧在极连接端(7)上，
其中，所述多个蓄能器(2)为了产生尽可能高的封装密度相互错开地设置，每个蓄能器(2)的壳体(5)构成为盆状的并且具有盖件(6)，该盖件包围极连接端(7)并且将壳体(5)相对于该极连接端电绝缘地封闭，
其中，第二汇流排(4)蜿蜒地环绕错开设置的蓄能器(2)，并且第二汇流排(4)对于每个蓄能器具有至少一个触点元件(14)，该触点元件至少部分搭接每个壳体(5)的端侧的边缘区域并固定在该边缘区域上，
其中，第一汇流排(3)和第二汇流排(4)以及在所述第一汇流排和第二汇流排之间设置的绝缘层(15)层状地预制为三明治式的汇流装置(16)。
2.根据权利要求1所述的蓄能装置，其特征在于，第一汇流排(3)借助于焊接连接(10)固定在极连接端(7)上，和/或第二汇流排(4)借助于焊接连接(10)固定在壳体(5)上。
3.根据权利要求1或2所述的蓄能装置，其特征在于，触点部分(9)沿横截面看去是弯曲的。
4.根据权利要求1或2所述的蓄能装置，其特征在于，触点元件(14)和/或触点部分(9)由钢或镍制成。
5.根据权利要求1或2所述的蓄能装置，其特征在于，第一汇流排(3)和/或第二汇流排(4)在蓄能器(2)的端侧上方具有开口(12、13)。
6.机动车，包括至少一个根据权利要求1至5之一所述的蓄能装置(1)。
7.用于制造蓄能装置(1)的方法，该蓄能装置包括第一汇流排(3)、第二汇流排(4)和多个蓄能器(2)，该蓄能器分别具有位于蓄能器(2)的第一电极的静电电位上的、设置在蓄能器(2)的端侧上的极连接端(7)，其中第一汇流排(3)导电固定在极连接端(7)上，其特征在于，第二汇流排(4)在与第一汇流排(3)相同的端侧上导电固定在每个蓄能器(2)的壳体(5)上，该壳体位于第二电极的静电电位上，
其中，第一汇流排(3)为了固定在每个蓄能器上具有一件式地构成在第一汇流排的其余部分上的突出的触点部分(9)，其中，触点部分(9)固定在极连接端上，触点部分(9)构成为能够弹性变形的板件突出部，其中该板件突出部在固定中压紧在相应的极连接端(7)上，
其中，所述多个蓄能器为了产生尽可能高的封装密度相互错开地设置，每个蓄能器(2)的壳体(5)构成为盆状的并且具有盖件(6)，该盖件包围极连接端(7)并且将壳体(5)相对于该极连接端电绝缘地封闭，
其中，第二汇流排(4)蜿蜒地环绕错开设置的蓄能器(2)，并且第二汇流排(4)对于每个蓄能器具有至少一个触点元件(14)，该触点元件至少部分搭接每个壳体(5)的端侧的边缘区域并固定在该边缘区域上，
其中，第一汇流排(3)和第二汇流排(4)以及在所述第一汇流排和第二汇流排之间设置的绝缘层(15)层状地预制为三明治式的汇流装置(16)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，第一汇流排(3)焊接在极连接端(7)上，和/或第二汇流排(4)焊接在壳体(5)上。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，第一汇流排(3)和/或第二汇流排(4)设置在端面上方的区域中具有开口(12、13)，其中用于固定的工具穿过该开口以便产生固定连接。
10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，通过摄像机监控要制造的蓄能装置(1)，以便对第一汇流排(3)在极连接端(7)上和/或第二汇流排(4)在壳体(5)上的成功固定进行检查。
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