CN116783766A - 具有侧向单体接触系统的电蓄能器和机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电蓄能器(EES)，所述电蓄能器具有：多个蓄能器单体(5)，所述多个蓄能器单体分别具有单体壳体(7)并且分别具有两个单体端子(8a、8b)；用于电路连接蓄能器单体(5)的单体接触系统(6)，所述单体接触系统具有载体(10)和与载体连接的具有导体线路区段的导体线路(11)，所述导体线路区段构成接触区域(14a、14b)以用于与蓄能器单体(5)的单体端子(8a、8b)接触，其中，所述单体端子(8a、8b)具有要至少部分地侧向接触的端子区域(15)，并且所述接触区域(14a、14b)至少部分地构造为侧向的压力接触部，在接触时，所述压力接触部将侧向力施加到要侧向接触的端子区域(15)上。本发明还涉及一种机动车。

Description

具有侧向单体接触系统的电蓄能器和机动车
技术领域
本发明涉及一种具有多个蓄能器单体的电蓄能器，所述蓄能器单体分别具有单体壳体和两个单体端子。此外，所述电蓄能器具有用于电路连接蓄能器单体的单体接触系统，所述单体接触系统具有载体和与载体连接的具有导体线路区段的导体线路。导体线路区段形成用于与蓄能器单体的单体端子接触的接触区域。本发明还涉及一种机动车。
背景技术
当前关注的是电蓄能器，所述电蓄能器例如可以用作用于电气化的机动车、即电动车辆或混合动力车辆的牵引电池。这种电蓄能器一般具有由多个蓄能器单体组成的单体复合结构以及用于电路连接蓄能器单体的单体接触系统。所述单体接触系统一般布置在单体复合结构的一侧、例如单体复合结构的上侧，蓄能器单体的单体端子位于所述单体复合结构的上侧上。单体接触系统一般包括单体连接器，所述单体连接器以板材件的形式单独地置入到电绝缘的载体中。这些板材件通过接合线与蓄能器单体的单体端子接触。这种单体接触系统的缺点是，用于建立在单体连接部与单体端子之间的接合连接的生产成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种关于如何能使得电蓄能器的各蓄能器单体接触的备选的解决方案。
根据本发明，所述目的通过具有根据相应的独立权利要求的特征的一种电蓄能器以及一种机动车来实现。本发明的有利实施方案是从属权利要求、说明书以及附图的主题。
根据本发明的电蓄能器具有多个蓄能器单体，所述多个蓄能器单体分别具有单体壳体并且分别具有两个单体端子。此外，电蓄能器具有用于电路连接蓄能器单体的单体接触系统，所述单体接触系统具有载体和与载体连接的具有导体线路区段的导体线路。所述导体线路区段构成接触区域以用于与蓄能器单体的单体端子接触。所述单体端子具有要至少部分地侧向接触的端子区域。所述接触区域至少部分地构造为侧向的压力接触部，在接触时，所述压力接触部将侧向力施加到要侧向接触的端子区域上。
电蓄能器例如可以是高电压蓄能器，所述高电压蓄能器用作用于能电驱动的机动车的可再充电的牵引电池或牵引蓄电池。电蓄能器具有至少一个单体复合结构，所述单体复合结构包括多个蓄能器单体。蓄能器单体例如可以构造为棱柱形的蓄能器单体或软包单体。蓄能器单体构造为圆形单体。蓄能器单体具有布置在蓄能器单体的单体壳体上的单体端子或者说单体极。单体壳体特别是具有单体壳体盖、单体壳体侧壁和单体壳体底部。在圆形电池的情况下，单体壳体盖和单体壳体底部构造为圆形的，并且单体壳体侧壁构造为中空圆柱形的。可以规定，第一单体端子(例如正极)布置在蓄能器单体的单体壳体的单体壳体盖上，并且第二单体端子(例如负极)布置在单体壳体的单体壳体侧壁上。
此外，电蓄能器具有单体接触系统以用于根据预定的电路连接图来电连接蓄能器单体。单体接触系统具有导体线路，所述导体线路根据预定的导体线路图或导体线路布局布置。导体线路具有导体线路区段，所述导体线路区段构成用于与单体端子接触的接触区域。接触区域在此布置在单体接触系统的载体的留空部中，蓄能器单体也布置在所述留空部中。在此，接触区域构造用于侧向接触蓄能器单体，其方式为，接触区域侧向地压到单体端子的端子区域上。因此，通过力锁合建立在接触区域与端子区域之间的连接。端子区域在此特别是这样定向，使得所述端子区域至少部分地沿着蓄能器单体的竖直轴线延伸。
在侧向接触蓄能器单体的优点在于，单体复合结构的上侧不被单体接触系统占据，并且因此可以布置在用于冷却蓄能器单体的冷却装置上。另外，由于压力接触提供的接触力，在单体端子与接触区域之间的电连接具有低的接触电阻。
电蓄能器特别优选地具有蓄存器壳体，该蓄存器壳体具有壳体上部件和壳体下部件，其中，壳体上部件和壳体下部件构造成双壁的，以用于分别形成冷却通道，并且为了冷却蓄能器单体，壳体上部件布置在单体壳体的单体壳体盖上，而壳体下部件布置在单体壳体的单体壳体底部上。因此，蓄能器单体在两侧被冷却，其方式为，壳体上部件与单体复合结构的上侧热耦联，而壳体下部件与单体复合结构的下侧耦联，并且蓄能器单体的废热可以通过穿流的冷却剂运走。壳体件的内侧可以涂覆有绝缘层，从而壳体件可以布置成贴靠在蓄能器单体的单体壳体上。
在本发明的一种实施方案中，导体线路通过冲压梳构造，所述冲压梳与构成载体的绝缘材料接合。导体线路图或导体线路布局是根据蓄能器单体的预定的期望的电路连接来创建的，从而接触区域可以选择性地与蓄能器单体的各单体端子电连接并且经由以连接区域的形式的导体线路区段彼此电连接。单体接触系统在此能在多个交替的结构化工艺步骤和原型成型工艺步骤中制造。首先，提供导体材料、例如以板材的形式。在第一步骤中，从所述导体材料分离出留空部、特别是通过冲压来分离，以便形成冲压梳或引线框架。这样选择所述留空部，使得剩余的导体材料区域机械地连接并且也电连接，从而导体材料如先前那样一件式地存在。这些剩余的导体材料区域构成导体线路图的第一部分。
现在将经结构化的导体材料集成到载体中。为此，在第二步骤中借助于通过原型成型进行的接合来将经结构化的导体材料与绝缘材料连接。绝缘材料是起稳定作用的电绝缘的材料、例如塑料。在原型成型时，由不成形的绝缘材料制造具有几何上限定的形状的固态载体。为此，绝缘材料例如被塑化、成型和硬化。在原型成型期间，经结构化的导体材料在此嵌入到绝缘材料中并且因此与绝缘材料机械地连接。这种以通过成型进行的接合的形式的连接技术例如可以是以绝缘材料来注塑包封和/或浇注经结构化的导体材料。在原型成型时，在此特别是以绝缘材料至少局部地覆盖经结构化的导体材料的留空部。通过绝缘材料可以将剩余的导体材料区域机械地彼此连接。绝缘材料在此可以在两侧安置在经结构化的导体材料上。此外，在原型成型绝缘材料时可以形成用于载体的表面轮廓或高度轮廓。在此，在导体材料的下侧和上侧上的表面轮廓可以是不同的。所述表面轮廓例如包括接近开口，通过所述接近开口可以在将单体接触系统布置在单体复合结构上时使蓄能器单体与构成接触区域的导体线路区段接触。此外，接近开口用于在第三步骤中进一步结构化导体材料。表面轮廓还可以包括用于蓄能器单体的容纳部。
在该第三步骤中，经由接近开口来从导体材料中分离出另外的留空部。特别是，将如下区域分离出来以便构型或制造导体线路图，所述区域在第一步骤中不能被分离出来，因为否则将出现由各单独件构成的多件式的导体线路布局，然而这将在导体材料区域之间形成不期望的电连接。在第三步骤之后，导体线路图可以是制造完成的。但是也可以根据导体线路图的复杂性而执行另外的第二和第三步骤。
已证实有利的是，各单体壳体分别具有至少一个凹口，所属的接触区域布置在所述凹口中，并且所述凹口构成相应的单体端子的要侧向接触的的端子区域。这些凹口或者说凹槽可以例如在单体壳体的整个周部上延伸或仅在单体壳体的周部的一部分上延伸。例如，凹口可以在中空圆柱形的侧壁上在周向方向上延伸并且构成第二单体端子的端子区域。接触区域可以布置在凹口中，以便附加于力锁合，经由形锁合建立在端子区域与接触区域之间的连接。
例如，所述接触区域可以具有构造为翻边的折叠部，所述折叠部通过将导体线路区段的边缘区域卷边而构造，所述折叠部侧向地压到相应的端子区域上。这种构造为翻边或者说叠层的折叠布构成弹簧式的压力接触部。例如，可以通过将经结构化的板材或导体材料卷边来形成折叠部。
在本发明的一种实施方式中，各单体壳体盖分别具有向上突出的凸起，所述凸起的侧面构成第一单体端子的要侧向接触的端子区域。因此，单体壳体通过所述凸起沿着竖直的高度轴线向上延长，从而第一单体端子对于侧向接触而言能良好地接近。所述凸起例如可以构造为截锥形的或柱形的。
证实有利的是，所述凸起的侧面具有螺纹并且载体具有与所述螺纹对应的配合螺纹，以用于将蓄能器单体固定在载体上。因此，可以通过将单体壳体旋入到载体的容纳部中来将蓄能器单体固定在载体上。
在一种实施方式中，所述第一单体端子的要侧向接触的端子区域构造为至少一个与单体壳体盖连接的向上突出的第一压入销，所述第二单体端子的要侧向接触的端子区域构造为至少一个与单体壳体侧壁连接的向上突出的第二压入销，并且所属的接触区域构造为在导体线路中的接触孔，压入销压入到所述接触孔中。这种借助于压入销和接触孔的接触具有高的接触力，由此降低接触电阻并且提高导电性。
本发明还包括一种具有至少一个根据本发明的电蓄能器的机动车。所述机动车特别是电气化的机动车并且具有所述电蓄能器作为牵引电池。特别是，所述电蓄能器的框架与机动车的车身连接以构成支撑结构。
参考根据本发明的电蓄能器提出的实施方式及其优点相应地适用于根据本发明的机动车。
本发明的其它特征由权利要求、附图和附图说明得出。以上在说明书中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅可以以分别给出的组合、而且也可以以其他组合或单独地使用。
附图说明
现在将借助于优选的实施例以及参考附图更详细地阐述本发明。
图中：
图1示出电蓄能器的示意图；
图2示出电蓄能器的第一实施方式的示意性剖视图；
图3示出电蓄能器的第二实施方式的示意性剖视图；
图4示出电蓄能器的第三实施方式的在第一平面内的示意性剖视图；和
图5示出电蓄能器的第三实施方式的在第二平面内的示意性剖视图。
具体实施方式
在附图中，相同的或功能相同的元件配设有相同的附图标记。
图1示出电蓄能器EES，所述电蓄能器具有存储器壳体1，该存储器壳体具有以壳体下部件形式的第一壳体件2a和以壳体上部件形式的第二壳体件2b。电蓄能器EES例如可以用作用于能电驱动的机动车的牵引电池并且可以构造为高电压蓄能器。壳体下部件2a和壳体上部件2b可以构造成双壁的并且分别包含用于流动的冷却流体的冷却通道3。冷却通道3可以经由接口与外部冷却回路连接。在蓄存器壳体1中，由多个蓄能器单体5组成的单体复合结构4布置在壳体下部件2a与壳体上部件2b之间。电蓄能器EES还具有用于接触蓄能器单体5的单体接触系统6。
如图2、图3和图4中所示，蓄能器单体5具有单体壳体7，所述单体壳体具有单体壳体底部7a、单体壳体侧壁7b以及单体壳体盖7c。蓄能器单体5在此构造为圆形单体，从而单体壳体7构造为圆柱形。蓄能器单体5具有单体端子8a、8b。在这里，第一单体端子8a构造在单体壳体盖7c上，并且第二单体端子8b在这里构造在单体壳体侧壁7b上。在这里，单体壳体侧壁7b区域性地与单体壳体盖7c相叠地设置，但是所述单体壳体侧壁通过绝缘层9与单体壳体盖7c电绝缘。
单体接触系统6具有载体10，所述载体承载用于电路连接蓄能器单体5的导体线路11。此外，载体10形成用于保持蓄能器单体的框架。为此，可以在框架中设置有用于蓄能器单体5的容纳部，在圆形单体的情况下，所述容纳部可以构造为圆柱形的空腔。单体壳体7可以与框架和壳体上部件2b固定或粘接，并且所述单体壳体具有排气开口12。根据图2，排气开口12构造在单体壳体盖7c中。根据图3，排气开口12构造在单体壳体底部7a中。所属的壳体件2a、2b具有与排气开口12相配设的开口或破裂元件13。
导体线路11具有构成用于单体端子8a、8b的接触区域14a、14b的导体线路区段。所述接触区域14a、14b至少部分地侧向延伸并且因此位于x-y平面内。单体端子8a、8b具有要至少部分地侧向接触的端子区域15，所述端子区域在竖直方向上(沿着z方向)延伸。接触区域14a、14b形成压力接触部，所述压力接触部通过施加侧向指向的力而接触侧向的端子区域15。仅根据图3，第二接触区域14b和第二单体端子8b构造成平坦的，从而第二接触区域14b将竖直指向的力施加到第二单体端子8b上。在这里，第二接触区域14b和第二单体端子8b例如可以冶金学地连接。
根据图2和图3，单体壳体盖7c还具有向上突出的凸起16，第一单体端子8a的端子区域15由凸起16的侧面17形成。单体壳体7还可以具有凹口18，所述凹口形成要侧向接触的端子区域15并且接触区域14a、14b布置在所述凹口中。根据图2，单体壳体侧壁7b具有凹口18，并且根据图3，凸起16具有凹口18。接触区域14a、14b具有构造为翻边的折叠部19，所述叠部形成弹簧接触式的压力接触部。凸起16的侧面17还可以具有用于将蓄能器单体5固定在载体10上的螺纹部20。通过单体端子8a、8b的侧向接触，壳体件2a、2b可以在两侧布置在单体壳体7上。由于不仅壳体件2a、2b而且单体壳体7都可以由金属构造，因此壳体件2a、2b在内侧具有绝缘层21。因此，借助于壳体件2a、2b的冷却通道3能够在两侧冷却蓄能器单体5。
在根据图4的电蓄能器EES的实施方式中，第一单体端子8a的要侧向接触的端子区域15构造为第一压入销22a，所述第一压入销沿高度方向z延伸。第二单体端子8b的要侧向接触的端子区域15构造为第二压入销22b，所述第二压入销沿竖直方向z延伸。接触区域14a、14b构造为接触孔23a、23b，压入销22压入所述接触孔中。如根据图5的剖视图(所述剖视图示出沿剖切线A的剖面)，多个第一压入销22a与单体壳体盖7c连接，并且多个第二压入销22b与单体壳体侧壁7b连接，并且所属的接触区域14a、14b具有多个接触孔23a、23b。

Claims (11)

1.电蓄能器(EES)，所述电蓄能器具有：
-多个蓄能器单体(5)，所述多个蓄能器单体分别具有单体壳体(7)并且分别具有两个单体端子(8a、8b)，
-用于电路连接蓄能器单体(5)的单体接触系统(6)，所述单体接触系统具有载体(10)和与载体连接的具有导体线路区段的导体线路(11)，所述导体线路区段构成接触区域(14a、14b)以用于与蓄能器单体(5)的单体端子(8a、8b)接触，
其特征在于，所述单体端子(8a、8b)具有要至少部分地侧向接触的端子区域(15)，并且所述接触区域(14a、14b)至少部分地构造为侧向的压力接触部，在接触时，所述压力接触部将侧向力施加到要侧向接触的端子区域(15)上。
2.根据权利要求1所述的电蓄能器(EES)，其特征在于，所述蓄能器单体(5)构造为圆形单体。
3.根据权利要求1或2所述的电蓄能器(EES)，其特征在于，所述导体线路(11)通过冲压梳构造，所述冲压梳与构成载体(10)的绝缘材料接合。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电蓄能器(EES)，其特征在于，第一单体端子(8a)布置在蓄能器单体(5)的单体壳体(7)的单体壳体盖(7c)上，并且第二单体端子(8b)布置在单体壳体(7)的单体壳体侧壁(7b)上。
5.根据权利要求4所述的电蓄能器(EES)，其特征在于，所述单体壳体(7)分别具有至少一个凹口(18)，所述导体线路(11)的所属的接触区域(14a、14b)设置在所述凹口中，并且所述凹口构成相应的单体端子(8a、8b)的要侧向接触的端子区域(15)。
6.根据权利要求4或5所述的电蓄能器(EES)，其特征在于，所述单体壳体盖(7c)分别具有向上突出的凸起(16)，所述凸起(16)的侧面(17)构成第一单体端子(8a)的要侧向接触的端子区域(15)。
7.根据权利要求6所述的电蓄能器(EES)，其特征在于，所述凸起(18)的侧面(17)具有螺纹(20)，并且所述载体(10)具有与所述螺纹(20)相对应的配合螺纹，以用于将蓄能器单体(5)固定在载体(10)上。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电蓄能器(EES)，其特征在于，所述接触区域(14a、14b)具有构造为翻边的折叠部(19)，所述折叠部通过将导体线路区段的边缘区域卷边而构造，所述折叠部(19)侧向地压到相应的单体端子(8a、8b)的要侧向接触的端子区域(15)上。
9.根据权利要求4所述的电蓄能器(EES)，其特征在于，所述第一单体端子(8a)的要侧向接触的端子区域(15)构造为至少一个与单体壳体盖(7c)连接的向上突出的第一压入销(22a)，所述第二单体端子(8b)的要侧向接触的端子区域(15)构造为至少一个与单体壳体侧壁(7b)连接的向上突出的第二压入销(22b)，并且所属的接触区域(14a、14b)构造为在导体线路(11)中的接触孔(23a、23b)，压入销(22a、22b)压入到所述接触孔中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电蓄能器(EES)，其特征在于，所述电蓄能器(EES)具有蓄存器壳体(1)，所述蓄存器壳体具有壳体上部件(2b)和壳体下部件(2a)，壳体上部件(2b)和下部壳体件(2a)构造成双壁的，以用于分别构成冷却通道(3)，并且为了冷却蓄能器单体(5)，壳体上部件(2b)布置在单体壳体(7)的单体壳体盖(7c)上，而壳体下部件(2a)布置在单体壳体(7)的单体壳体底部(7a)上。
11.机动车，所述机动车具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的电蓄能器(EES)。
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