CN113711429A - 蜂窝状的能量存储单元容纳件、电池组及制造电池组的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于固定和/或接触多个能量存储单元(2)的机动车能量存储单元容纳件(1)，具有两个容纳装置(3)，能量存储单元(2)保持在所述两个容纳装置之间，其中，所述能量存储单元(2)分别具有正极和负极的接触元件，其中，所述容纳装置(3)分别具有至少一个承载板(4)和至少一个接触片(5)，其中，所述承载板(4)和所述接触片(5)都具有用于容纳所述多个能量存储单元(2)的蜂窝状结构。本发明还涉及一种具有机动车能量存储单元容纳件(1)的电池组(15)和一种用于制造电池组(15)的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于固定和/或接触多个能量存储单元的能量存储单元容纳件、一种具有能量存储单元容纳件的电池组和一种用于制造电池组的方法。
背景技术
由现有技术已经已知电池组。例如DE 20 2014 008 335U1公开了一种用于电动车辆的电池组，其中，在基板上布置有电池模块，所述电池模块由相同的基础电池模块构造，所述基础电池模块能够连接成更大的子单元，尤其是电池子模块，其中，在基板和电池模块之间并且在电池模块的另一侧上设有由阻燃材料形成的层。
迄今为止，保持器已经在刚性的通常以成型方法制造的网格结构上实现，该网格结构在其最小的单元中不允许柔性。这些变型方案大多形状配合或力配合地与接触片连接，其中，此后“+”侧和“-”侧被固定在壳体中。这些解决方案提供了对公差的良好的可掌握性，然而其灵活性受到很大限制。
此外，迄今为止，保持器以各种不同的实施方案作为提供了高灵活性的插接系统提供。然而，在这里对出现的公差链的掌握非常困难，并且与“+”侧和“-”侧的均匀的可固定性相关的接触被评价为较差。
总体上，在按照现有技术的实施方案中不利的是，一方面不存在灵活性、尤其是外部轮廓灵活性，并且另一方面实现了具有适度的可固定性的电池单元的接触和保持。
本发明的任务是提供一种能量存储单元容纳件，该能量存储单元容纳件克服或至少减少了现有技术的缺点。因此，应提供一种柔性的装置，该装置同时实现了对电池单元的可靠的保持和接触。
发明内容
本发明的任务在根据本发明的装置中通过如下方式来解决，即，用于固定和/或接触多个能量存储单元的能量存储单元容纳件构造有两个容纳装置，能量存储单元保持在所述容纳装置之间，其中，所述能量存储单元分别具有正极和负极的接触元件，其中，所述容纳装置分别具有至少一个承载板/单元保持件/承载结构和至少一个接触片，其中，不仅承载板/电池保持件而且接触片都具有用于容纳多个能量存储单元的蜂窝状结构。
以这种方式，本发明以高度灵活的方式和以可持续的方式利用完全不同类型的用于连接“+”侧和“-”侧的保持元件和接触元件的解决方案提供了电池单元的保持和接触。对应于能量存储单元的类似于蜂窝的布置具有有效地利用结构空间的优点。尽管如此，这种布置在各个能量存储单元之间提供了足够的位置，以用于例如借助于流体来冷却单元。
此外，所述类型的装置具有的优点是，单元装置的限定可以成本低廉地制造。
有利的实施方式在从属权利要求中要求保护并且在下面更详细阐述。
因此，例如适宜的是，承载板具有互相连接的外侧的六边形成形的部件容纳部，其中，每个部件容纳部具有这样的内轮廓，该内轮廓的尺寸设计成用于力配合和/或形状配合地保持能量存储单元。换言之，这意味着，单独成形的六边形的部件容纳部彼此并列地布置，并且以这种方式构造具有蜂窝状结构的、优选闭合的、面状的承载板。
此外，有利的是，至少一个或多个部件容纳部在外侧上与至少一个或多个相同类型的部件容纳部连接。在此，部件容纳部的壁与相邻的部件容纳部的壁贴靠。由此确保了结构空间高效的结构。
优选的是，部件容纳部具有用于能量存储单元的至少一个轴向位置限制器，该轴向位置限制器这样定向，使得该轴向位置限制器在能量存储单元插入到承载板中的状态下贴靠在能量存储单元的端侧上或者与能量存储单元的端侧相邻地布置。
此外，适宜的是，当能量存储单元布置在部件容纳部的壁内部时，两个对置的轴向位置限制器经由该能量存储单元接合。换言之，这意味着轴向位置限制器限定了待容纳的电池在轴向方向上的位置。
因此适宜的是，每个轴向位置限制器具有钩状、接片状或类似于回旋镖的形状。换句话说，这意味着，每个轴向位置限制器具有两个优选同样长地构造的、向内伸入到部件容纳部中的腿，这些腿与另外的腿连接，该另外的腿平行于六边形的侧棱边。
如果接触片具有多个在内侧和外侧构造成六边形的框架，该框架一体地/集成地互相连接或者由分离的结构组成地彼此紧固，则产生进一步的优点。在此优选的是，接触片的构造的框架在形状和大小上相应于承载板的部件容纳部。
尤其适宜的是，接触腹板被构造为在六边形成形的框架的两个对置的拐角之间的接片状的连接。这尤其具有的优点是，接触腹板一方面用作与能量存储单元的电接触并且另一方面这样构造的接触腹板给予六边形成形的框架稳定性。
优选的是，部件容纳部的轴向位置限制器朝向彼此会聚并且在这些轴向位置限制器之间限定间隔区域，该间隔区域被轴向接触片的六边形成形的框架的接触腹板精确地覆盖或填充。换言之，这意味着接触腹板的宽度与小于展开的轴向位置限制器的长度的1/5对应。
此外，有利的是，接触腹板的在轴向方向上测量的厚度优选精确地对应于轴向位置限制器的在轴向方向上测量的厚度。附加地，适宜的是，所有接触腹板彼此平行地构造。
此外适宜的是，承载板被设置为用于容纳多个能量存储单元的支撑体并且以板形、优选通过塑料注塑或通过模压来构造。换言之，这意味着基于这种蜂窝状结构开发出例如通过塑料注塑或通过模压而以板形制造的支撑几何结构。在此有利的是，承载板优选由塑料构造，以便一方面不具有导电特性并且另一方面与蜂窝状结构和与之相关的支撑几何结构组合地提供足够的支撑功能。
优选的是，接触片被设置用于多个能量存储单元的电接触并且以板形、优选通过冲压或通过变形来构造。换言之，与承载板适配地，例如在冲压过程/变形过程中制造同样作为板的接触片。
适宜的是，所述至少一个接触片与所述至少一个承载板形状配合地张紧或者力配合地连接。换言之，这意味着，一个接触片和承载板根据稍后的使用/应用目的要求形状配合地张紧，或者备选地在类似于定子绕组头或转子绕组头的缝合/包扎过程的方法中力配合地互相连接。
本申请中的缝合/包扎过程可以理解为如下过程，其中，所述至少一个接触片与所述至少一个承载板连接，使得所述至少一个接触片类似于通常由纺织领域已知的缝合或包扎。因此，通过该过程，通过接缝描述相同类型或不同类型的材料的连接，所述接缝带来的优点是，接缝连接被认为是非常稳定的并且可承载的。
此外有利的是，由所述至少一个接触片与所述至少一个承载板构成的复合件被构造成使得形状和尺寸沿着(优选是柔性的)蜂窝状结构适配于与预期目的对应的形状和尺寸。换言之，由承载板/支撑体板和接触片构成的复合件现在又在接合之后通过剪切过程或锯割过程沿着蜂窝结构非常灵活地被带到用于稍后的使用目的形状中。换言之，可以使本体的几何设计方案针对通过剪切和/或锯割的能量存储单元捆的稍后的柔性造型进行优化。相应地，接触元件/能量存储单元极和接触片可以彼此接触。
此外优选的是，多个能量存储单元的正极接触元件通过接合、尤其是焊接，或者通过类似定子或者转子绕组头的缝合/包扎过程的过程与第一接触片连接，并且多个能量存储单元的负极接触元件通过接合、尤其是焊接，或者通过类似定子或者转子绕组头的缝合/包扎过程的过程与第二接触片连接。换言之，各个待容纳的能量存储单元的“+”侧和“-”侧可以通过极/接触元件和接触片的接合(例如焊接)或者通过与缝合类似的过程来连接。
为此适宜的是，第一接触片布置成与第二接触片相对。
此外，本发明还涉及电池组或“InED电池组”，其具有根据前述方面中任一方面的能量存储单元容纳件，其中，所述第一接触片和第二接触片分别构造了由两个容纳装置和布置在两个容纳装置之间的多个能量存储单元构成的电池组的上方的外侧或者下方的外侧。这意味着，电池组以下列顺序由第一下侧接触片、第一承载板、多个能量存储单元、然后第二承载板和然后第二上侧接触片构建。
有利的是，在接触腹板的中心布置有中心孔，该中心孔的尺寸确定为使得当电池组完成时，多个能量存储单元中的一个能量存储单元的接触元件优选形状配合地和/或力配合地接合以建立电接触。这带来的优点是，通过每个能量存储单元的接触元件/极的接合，能量存储单元相应于通过相应的中心孔预先确定的位置并且可以与此相应地固定。
优选的是，能量存储单元容纳件的在轴向方向上测量的半厚度具有小于能量存储单元的在轴向方向上测量的厚度或高度的三分之一。
总体上，由优选增强的塑料构成的六边形构造的网格结构用于力配合和形状配合地容纳或者说固定多个柱形的能量存储单元(尤其18650或21700)和作为具有相应的正极或者负极的能量存储单元的共同连接件的所属的几何结构类似的/相同的导电的接触片。
模块化的、可彼此关联的方案因此允许能量存储单元容纳件或单元保持器或单元单体的外部几何轮廓或边界的高灵活性。除了通过用于承载板和接触片的很大程度上统一的基本形状的简单且成本低廉的制造外，通过能量存储单元的相同定向的分组得到防止极性反转的布置。
本发明还涉及一种用于制造根据关于电池组的上述方面的电池组的方法，其中，对至少一个承载板进行注塑成型、优选塑料注塑成型或模压成型，对至少一个接触片进行冲压或成形，并且通过用于容纳多个能量存储单元的蜂窝状结构构造承载板和接触片。
这带来的优点是，通过这种几何结构优化和方法适配产生了提高具有相应的极接触/接触元件接触的能量存储单元容纳件的构件和结构组的耐久性的可能性。
因此，本发明在同时非常好地控制所有空间方向上的公差的情况下提供了稍后的能量存储单元捆的造型的高灵活性。此外，通过优化的几何结构存在使基本组件标准化的可能性。这具有价值链的更低成本的优点。
附图说明
下面借助附图对本发明进行阐述。其中：
图1示出能量存储单元容纳件的容纳装置的示意图，
图2示出承载板的部件容纳部的示意图，
图3示出用于接触能量存储单元的接触元件的接触片的框架的示意图，
图4示出容纳机构中的一个容纳机构的承载板的示意图，
图5示出容纳机构中的一个容纳机构的接触片的示意图，和
图6示出电池组的示意图。
具体实施方式
附图仅是示意的并且仅用于理解本发明。相同的元件设有相同的附图标记。
用于固定和/或接触多个能量存储单元2的机动车能量存储单元容纳件1具有两个容纳装置3。在图1中示出根据本公开的能量存储单元容纳件1的这种容纳装置3的示意图。这种容纳装置3分别具有承载板4和接触片5。如在图1中可看出的，不仅承载板4而且接触片5具有用于容纳多个能量存储单元2的蜂窝状结构。
在图1中可以看出，接触片5安装在承载板4上。此外，接触片5的结构/形状和大小与承载板4的结构/形状和大小相适配。如下面参照图2更详细描述的那样，承载板4的部件容纳部6构造有两个轴向位置限制器7。如参考图3更详细地描述的，接触片5的六边形成形的框架9的接触腹板8处于部件容纳部6的这些轴向位置限制器7之间。
如图1所示，在接触片5的轴向方向上的厚度大约为承载板4的厚度1/10。
图2是根据本公开的承载板4的部件容纳部6的示意图。六边形的部件容纳部6中的每个部件容纳部具有六个侧棱边，侧棱边在下面被称为壁8。壁8的外侧被构造成彼此排成行列，以便由此形成平坦的承载板4。
限定数量的部件容纳部6与相应于部件容纳部6的数量限定的数量的处于部件容纳部6上的框架9组合地彼此贴靠并且因此形成两个容纳装置3中的一个容纳装置。
在两个彼此对置的壁10上分别安装有轴向位置限制器7。轴向位置限制器7接片状地构造。在几何学上观察，轴向位置限制器7中的每个轴向位置限制器具有第一腿和第二腿11，该第一腿和第二腿优选等长/等大地构造且优选在六边形的部件容纳部6的角点中开始，并且以预定的、优选相同的角度伸入到相应的部件容纳部6的内部中。第一腿和第二腿11在一侧通过部件容纳部6的壁10并且与平行于相应的壁10定向的第三腿12连接。
此外，根据图2规定，仅仅部件容纳部6的外轮廓具有六边形的形状，并且部件容纳部6的内轮廓具有与待容纳的能量存储单元2的形状/几何结构相应的形状/几何结构。优选地，容纳柱形的能量存储单元2、优选电池或蓄电池，并且因此部件容纳部6的内轮廓优选地构造为圆形。
图3示出根据本公开的用于接触能量存储单元2的接触元件的接触片5的框架9的示意图。接触腹板8从六边形框架9的角点延伸至与该角点对置的角点。优选地，框架9的接触腹板8最大如此宽地设置尺寸，使得接触腹板构成/占据框架9的整个宽度的1/3。
每个框架9在中心具有中心孔13。中心孔13设置在接触腹板8中并且用于容纳相应的能量存储单元2的接触元件。这样的接触元件(未示出)分别构造在能量存储单元2的端侧上，一个接触元件构造为正极并且一个接触元件构造为负极。此外，中心孔13用于位置确定地布置相应的能量存储单元2。接触腹板8平行于两个不与接触腹板接触的侧框架棱边14定向。
图4是根据本公开的容纳机构3中的容纳机构的承载板4的示意图。承载板4具有互相连接的、在外侧呈六边形成形的部件容纳部6(如在图2中所示)。至少一个或多个部件容纳部6在外侧上与至少一个或多个相同类型的部件容纳部6连接。轴向位置限制器7根据图4在每个部件容纳部6中沿相同的方向定向。因此，挂连在一起的部件容纳部6的所有第三腿12彼此平行地布置/定向。
图5示出根据本公开的容纳机构3中的一个容纳机构的接触片5的示意图。接触片5具有互相连接的在内侧和外侧六边形成形的框架9(如在图3中示出的那样)。框架9的布置对应于部件容纳部6的布置。所有挂连在一起的框架9的接触腹板8彼此平行地定向。
图6示出根据本公开的电池组15的示意图。电池组15具有上侧，该上侧通过接触片5形成。第一接触片5放置在第一承载板4上或者固定在第一承载板上。第一承载板4的部件容纳部6容纳能量存储单元2。能量存储单元2的位置通过部件容纳部6确定并且在轴向方向上通过轴向位置限制器7限制。能量存储单元2的接触元件/极(未示出)嵌入到上侧的接触片5的相应的接触腹板8中的相应的中心孔13中并且与该中心孔电连接。
相应的布置被设置在电池组15的下侧上。因此，电池组15的下侧具有接触片5，该接触片与承载板4贴靠并且承载板4又容纳能量存储单元2的另一侧。因此，要么所有能量存储单元2都具有其在电池组15的下侧上的“-”侧并且具有其在电池组15的上侧上的“+”侧要么相应地正好相反。
根据图6，各个能量存储单元2仅仅通过接触片5和承载板4互相连接。在能量存储单元2之间在能量存储单元2的处于两个容纳装置3之间的区域中设置了空气槽。以这种方式能够设置能量存储单元2的空气流形式的冷却，或者避免过热。
附图标记列表
1 能量存储单元容纳件
2 能量存储单元
3 容纳装置
4 承载板
5 接触片
6 部件容纳部
7 轴向位置限制器
8 接触腹板
9 框架
10 壁
11 第一腿和第二腿
12 第三腿
13 中心孔
14 侧框架棱边
15 电池组
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种机动车能量存储单元容纳件(1)，用于固定和/或接触多个能量存储单元(2)，所述机动车能量存储单元容纳件具有两个容纳装置(3)，所述能量存储单元(2)保持在所述容纳装置之间，其中，所述能量存储单元(2)分别具有正极和负极的接触元件，其中，所述容纳装置(3)分别具有至少一个承载板(4)和至少一个用于电接触的接触片(5)，所述至少一个电接触片与所述至少一个承载板(4)形状配合地张紧或力配合地连接，其中，所述承载板(4)和所述接触片(5)都具有用于容纳所述多个能量存储单元(2)的蜂窝状结构，其特征在于，所述承载板(4)具有互相连接的外侧的六边形成形的部件容纳部(6)，并且所述接触片(5)具有多个框架(9)，这些框架(9)互相连接，其中，每个框架(9)在内侧和外侧分别构造为六边形。
2.根据权利要求1所述的机动车能量存储单元容纳件(1)，其特征在于，所述承载板(4)被设置为用于容纳所述多个能量存储单元(2)的支撑体并且被构造成板形。
3.根据前述权利要求中任一项所述的机动车能量存储单元容纳件，其特征在于，所述接触片(5)被设置用于接触所述多个能量存储单元(2)并且被构造成板形。
4.根据前述权利要求中任一项所述的机动车能量存储单元容纳件(1)，其特征在于，所述至少一个接触片(5)具有用于电接触的、带有能量存储单元的连接腹板(8)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的机动车能量存储单元容纳件(1)，其特征在于，所述多个能量存储单元(2)的正极接触元件通过接合或者类似缝制的过程与第一接触片(5)连接，并且所述多个能量存储单元(2)的负极接触元件通过接合或者类似缝制的过程与第二接触片(5)连接。
6.根据权利要求5所述的机动车能量存储单元容纳件(1)，其特征在于，所述第一接触片(5)被布置成与所述第二接触片(5)相对。
7.一种电池组(15)，具有根据权利要求5或6中任一项所述的机动车能量存储单元容纳件(1)，其特征在于，所述第一接触片和所述第二接触片(5)分别构造具有两个容纳装置(3)和布置在所述两个容纳装置之间的多个能量存储单元(2)的电池组(15)的上方的外侧或者下方的外侧。
8.根据权利要求7所述的电池组(15)，其特征在于，在所述接触片(5)中的接触腹板(8)的中心布置有中心孔(13)，所述中心孔的尺寸被确定成，使得当所述电池组(15)被完成时，所述多个能量存储单元(2)中的一个能量存储单元的接触元件接合以建立电接触。
9.一种用于制造根据权利要求7或8所述的电池组(15)的方法，其中，对至少一个承载板(4)进行注塑成型或模压成型，对至少一个接触片(5)进行冲压或成形，并且通过用于容纳多个能量存储单元(2)的蜂窝状结构构造所述承载板(4)和所述接触片(5)。
Claims (9)
1.一种机动车能量存储单元容纳件(1)，用于固定和/或接触多个能量存储单元(2)，所述机动车能量存储单元容纳件具有两个容纳装置(3)，所述能量存储单元(2)保持在所述容纳装置之间，其中，所述能量存储单元(2)分别具有正极和负极的接触元件，其中，所述容纳装置(3)分别具有至少一个承载板(4)和至少一个接触片(5)，其中，所述承载板(4)和所述接触片(5)都具有用于容纳所述多个能量存储单元(2)的蜂窝状结构，其特征在于，所述承载板(4)具有互相连接的外侧的六边形成形的部件容纳部(6)，并且所述接触片(5)具有互相连接的在内侧和外侧六边形构造的框架(9)。
2.根据权利要求1所述的机动车能量存储单元容纳件(1)，其特征在于，所述承载板(4)被设置为用于容纳所述多个能量存储单元(2)的支撑体并且被构造成板形。
3.根据前述权利要求中任一项所述的机动车能量存储单元容纳件，其特征在于，所述接触片(5)被设置用于接触所述多个能量存储单元(2)并且被构造成板形。
4.根据前述权利要求中任一项所述的机动车能量存储单元容纳件(1)，其特征在于，所述至少一个接触片(5)与所述至少一个承载板(4)形状配合地张紧或力配合地连接。
5.根据前述权利要求中任一项所述的机动车能量存储单元容纳件(1)，其特征在于，所述多个能量存储单元(2)的正极接触元件通过接合或者类似缝制的过程与第一接触片(5)连接，并且所述多个能量存储单元(2)的负极接触元件通过接合或者类似缝制的过程与第二接触片(5)连接。
6.根据权利要求5所述的机动车能量存储单元容纳件(1)，其特征在于，所述第一接触片(5)被布置成与所述第二接触片(5)相对。
7.一种电池组(15)，具有根据权利要求5或6中任一项所述的机动车能量存储单元容纳件(1)，其特征在于，所述第一接触片和所述第二接触片(5)分别构造具有两个容纳装置(3)和布置在所述两个容纳装置之间的多个能量存储单元(2)的电池组(15)的上方的外侧或者下方的外侧。
8.根据权利要求7所述的电池组(15)，其特征在于，在所述接触腹板(8)的中心布置有中心孔(13)，所述中心孔的尺寸被确定成，使得当所述电池组(15)被完成时，所述多个能量存储单元(2)中的一个能量存储单元的接触元件接合以建立电接触。
9.一种用于制造根据权利要求7或8所述的电池组(15)的方法，其中，对至少一个承载板(4)进行注塑成型或模压成型，对至少一个接触片(5)进行冲压或成形，并且通过用于容纳多个能量存储单元(2)的蜂窝状结构构造所述承载板(4)和所述接触片(5)。
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