DE202010003419U1 - Halbschalenmodul zur Speicherung elektrischer Energie - Google Patents

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Abstract

Halbschale (1, 2) zur Aufnahme elektronischer Bauteile (3) mit longitudinaler Ausdehnung (A) und jeweils zwei gegenüberliegenden elektrischen Kontakten (4, 5), umfassend:
Aufnahmen (6), die dicht gepackt und spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieachse (S) angeordnet sind;
wobei die Mehrzahl der Aufnahmen Nester (7) aus zwei Aufnahmen (6) zum paarweisen Aufnehmen der elektronischen Bauteile (3) in der Richtung ihrer longitudinalen Ausdehnung (L) bilden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Halbschalenmodul zur Speicherung elektrischer Energie. Elektronische Bauteile zur Speicherung elektrischer Energie, insbesondere Kondensatorzellen bzw. Doppelschichtkondensatorzellen, werden häufig in Modulen aus vielen elektronischen Bauteilen zusammengefasst. Im Falle der Kondensatorzellen dient dies dazu, dass die Kapazitäten und/oder Spannungen der Kondensatorzellen eines Moduls durch entsprechende Verschaltung addiert werden können, so dass weit höhere jeweilige Werte als bei einzelnen Kondensatorzellen erreicht werden. Aus mehreren Modulen werden wiederum Energiepakete gebildet, wodurch noch höhere Werte erreicht werden können.
  • Eine Anwendung für solche Energiepakete liegt insbesondere im Bereich der Windkraftanlagen. Im Falle einer Unterbrechung der Stromversorgung der Steuerung einer Windkraftanlage müssen deren Flügel so zum Wind gestellt werden, dass sie eine neutrale Stellung einnehmen, damit möglichst wenig Kraft auf die Flügel und damit auf die Konstruktion der Windkraftanlage einwirkt. Dies geschieht, um mögliche Schäden durch eine übermäßige Krafteinwirkung des Windes zu vermeiden, solange die Steuerung außer Betrieb ist. Energiepakete stellen als Notstromversorgung die dafür notwendige hohe Energie über einen kurzen Zeitraum zur Verfügung.
  • Wie in 1 gezeigt, werden bisher Doppelschichtkondensatorzellen 22 mit Lötanschlüssen an einer Platine 24 zunächst mit Kleber befestigt und anschließend festgelötet und gleichzeitig miteinander verschaltet, wodurch Module entstehen. Diese Module haben jeweils zwei Abgriffe als elektrische Kontakte.
  • Zur Bildung von Energiepaketen 26 werden diese Module wiederum nacheinander auf Gewindestangen 25 gesetzt, welche durch die Module hindurchlaufen.
  • Um einen Schutz gegen äußere Einflüsse wie mechanische Kräfte oder Feuchtigkeit zu gewährleisten, wird das Energiepaket 26 schließlich in einen Behälter 23 eingebracht und die Module werden mithilfe der Gewindestangen 25 miteinander verschraubt.
  • Ein Nachteil der bekannten Module liegt darin, dass mechanische Kräfte, die auf ein Modul vor oder während des Einbaus, z. B. während der Lagerung (z. B. Scherkräfte, Biegekräfte) oder beim Verschrauben des Moduls mit den Gewindestangen 25 (Druckkräfte), einwirken, Beschädigungen an den Verschaltungen oder den Kondensatorzellen 22 selbst hervorrufen können, da die Kondensatorzellen 22 auf den Platinen 24 nicht geschützt sind. Des Weiteren kann Feuchtigkeit ungehindert auf die Kondensatorzellen 22 und die Verschaltungen einwirken.
  • Ein Nachteil der bekannten Energiepakete 26 liegt darin, dass immer nur Vielfache der Spannungswerte eines Moduls erzeugt werden können. Für zwei Module mit einem Gesamtwert der Spannung von 175 V sind demnach die Abgriffe 0 V, 87,5 V und 175 V verfügbar. Unsymmetrische Spannungsverteilungen, wie z. B. in 2 für zwei Module mit drei Abgriffen (0 V, 75 V, 175 V) gezeigt, sind sehr schwer realisierbar, da die Verschaltung der Kondensatorzellen 22 auf der Platine 24 verändert werden müsste. Dies wird vermieden, um die Fertigungsbreite und damit die Kosten möglichst gering zu halten, so dass im Idealfall nur eine Art von Platine 24 hergestellt werden muss.
  • Ein weiterer Nachteil der bekannten Energiepakete 26 liegt darin, dass ihre Konstruktion eine geringe Steifigkeit aufweist, da das Modul nur einseitig durch eine Platine 24 stabilisiert wird. Auch bei den Energiepaketen ist ein schädlicher Einfluss von Feuchtigkeit durch die offene Anordnung möglich.
  • Ferner können die Kondensatorzellen 22 sich in den Windkraftanlagen durch Vibrationen von der Platine 24 lösen, da sie nur einseitig an der Platine 24 fixiert sind.
  • Ein weiterer Nachteil der Energiepakete 26 liegt darin, dass zwischen den Kondensatorzellen 22 und den jeweils benachbarten Platinen 24 Hohlräume vorhanden sind, wodurch die Energiepakete 26 ein großes Volumen einnehmen.
  • Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, die obigen elektrischen und mechanischen Nachteile der bekannten Module und Energiepakete zu überwinden und ein Modul bzw. Energiepaket bereitzustellen, welches eine unsymmetrische Spannungsverteilung an den Abgriffen zulässt, gegenüber mechanischen Beanspruchungen wie Scherkräften, Biegekräften, Druckkräften und Vibrationen unempfindlich ist und dennoch nur ein geringes Volumen einnimmt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Halbschalenmodul mit einer Halbschale zur Aufnahme elektronischer Bauteile gemäß Anspruch 1, ein Halbschalenmodul gemäß Anspruch 8, ein Energiepaket gemäß Anspruch 15 und einen Behälter gemäß Anspruch 18 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
  • Die erfindungsgemäße Halbschale hat den Vorteil, dass die Aufnahmen für elektronische Bauteile in der Weise angeordnet sind, dass diese in der Richtung ihrer longitudinalen Ausdehnung dicht gepackt aufgenommen werden. Dadurch werden unnötige Hohlräume vermieden, sodass eine platzsparende Anordnung realisiert ist. Des Weiteren stabilisieren die Nester die Konstruktion der Halbschale und machen diese unempfindlich gegenüber mechanischen Einwirkungen. Dadurch werden die elektronischen Bauteile, welche paarweise in den Nestern aufgenommen werden, geschützt. Ferner wird durch die spiegelsymmetrische Anordnung der Aufnahmen nur ein Spritzwerkzeug zur Herstellung einer oberen und unteren Halbschale für ein Halbschalenmodul benötigt. Da der Entwurf und die Herstellung eines Spritzwerkzeugs sehr kostspielig sind, ergeben sich dadurch wesentliche Einsparungen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Halbschale durch die Symmetrieachse in eine erste und zweite Hälfte eingeteilt, wobei zwei Aufnahmen eines Nests der ersten Hälfte nach einer Drehung um 180° der ersten Hälfte um die Symmetrieachse über zwei Aufnahmen der zweiten Hälfte liegen, welche kein Nest bilden. Durch die von der Symmetrieachse definierte Anordnung bleibt gewährleistet, dass nur ein Spritzwerkzeug zur Herstellung einer oberen und unteren Halbschale für ein Halbschalenmodul benötigt wird. Ferner wird dadurch eine Anordnung definiert, die zu einer besonders dichten Packung der Aufnahmen führt, da in dem zusammengesetzten Halbschalenmodul, nachdem zwei Halbschalen zusammengeführt wurden, jede Aufnahme eines Nests der einen Halbschale jeweils mit einer Aufnahme eines Nests der anderen Halbschale überlappt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Halbschale mindestens einen Passsitz zum Definieren des Abstandes von zwei Halbschalen in einem Halbschalenmodul. Dadurch halten die Halbschalen auch beim Verschrauben zu einem Halbschalenmodul einen durch die Passsitze vordefinierten Abstand, wodurch das Einwirken mechanischer Druckkräfte auf die elektronischen Bauteile verhindert wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der mindestens eine Passsitz so ausgeformt, dass sich die Form des Abschlusses auf der ersten Hälfte und die Form des Abschlusses auf der zweiten Hälfte, welche nach einer Drehung der ersten Hälfte um 180° um die Symmetrieachse auf die zweite Hälfte übereinander liegen, ergänzen.
  • Durch diese Ausformung des Passsitzes bleibt gewährleistet, dass nur ein Spritzwerkzeug zur Herstellung einer oberen und unteren Halbschale für ein Halbscha lenmodul benötigt wird, während der mindestens eine Passsitz beim Zusammensetzen von zwei Halbschalen zu einem Halbschalenmodul in die ergänzenden Form eingreift und die Halbschalen dadurch eine optimale Ausrichtung zueinander aufweisen.
  • Das erfindungsgemäße Halbschalenmodul hat den Vorteil, dass die elektronischen Bauteile in Verbünden in Reihe geschaltet sind. Ist eines der elektronischen Bauteile defekt, muss nicht jedes elektronische Bauteil einzeln geprüft werden, sondern es kann zeitsparend identifiziert werden, in welchem Verbund sich das defekte elektronische Bauteil befindet. Der gesamte Verbund, in welchem sich das elektronische Bauteil befindet, kann dann am Einsatzort des Halbschalenmoduls in kurzer Zeit ausgetauscht werden.
  • Die durch die Symmetrieachse definierte Anordnung der Nester bietet den Vorteil, dass die elektronischen Bauteile in Reihe verschaltet werden können, ohne dass die Nester in einer oder beiden Halbschalen durchbrochen werden müssen. Durch das Verschalten innerhalb eines Nests werden die Verschaltungen der elektronischen Bauteile vor äußeren Einflüssen geschützt. Auch kann das Verschalten vor dem Einführen eines elektronischen Bauteilpaars in ein Nest erfolgen. Dies vereinfacht die Herstellung des Halbschalenmoduls. Durch die Form der Nester ohne Durchbrechung sowie die wechselnde Anordnung der Nester auf den beiden Halbschalen bildet das Halbschalenmodul eine stabile und steife Konstruktion, die äußere, einwirkende mechanische Kräfte wie Scherkräfte, Biegekräfte und Druckkräften abfängt und die elektronischen Bauteile schützt. Auch werden die elektronischen Bauteile so von den Halbschalen umgeben, dass sie sich im Falle von auftretenden Vibrationen nicht aus dem Halbschalenmodul lösen können.
  • Des Weiterein ermöglichen die Kontakte zum externen Abgreifen der Spannung eines jeweiligen Verbunds, dass die einzelnen Verbünde des Halbschalenmoduls oder auch die Verbünde mehrerer Halbschalenmodule zu gewünschten Kapazitäts- und/oder Spannungswerten gekoppelt werden können.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Halbschalen so dimensioniert, dass zwischen den elektronischen Bauteilen und den Halbschalen Zwischenräume als Toleranz vorhanden sind. Durch diese Toleranzen werden schädliche Einwirkungen mechanischer Kräfte von den Halbschalen auf die elektronischen Bauteile abgewendet, z. B. wenn die Verschaltungen falsch angebracht sind, so dass der Abstand der elektronischen Bauteile nicht exakt dem Abstand der Aufnahmen der Halbschalen entspricht.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform befindet sich in den Zwischenräumen ein ausgehärtetes Medium. Dieses gewährleitstet, dass die elektronischen Bauteile trotz der Zwischenräume fest in den Aufnahmen fixiert sind und, z. B. beim Einwirken von Vibrationen auf das Halbschalenmodul, keine Eigenvibrationen entwickeln.
  • Durch das Vorhandensein der Nester können die elektronischen Bauteile und die Verschaltungen ferner mit einer genau festgelegten, kleinen Menge des ausgehärteten Mediumsfixiert werden, um das Gesamtgewicht auf ein Minimum zu reduzieren. Das Zusammenwirken der Nester und des in diese eingebrachten ausgehärteten Mediums erhöht dabei weiter die Stabilität und Steifigkeit des Halbschalenmoduls.
  • In einer Weiteren bevorzugten Ausführungsform überlappen die beiden Halbschalen. Dadurch werden die elektronischen Bauteile vor mechanischen Einwirkungen und/oder Feuchtigkeit geschützt.
  • Das erfindungsgemäße Energiepaket hat den Vorteil, dass die Halbschalenmodule platzsparend mit ihrer flachen Seite übereinander angeordnet sind. Des Weiteren können die einzelnen Verbünde aller Module miteinander zu gewünschten Kapazitäts- und/oder Spannungswerten verschaltet werden.
  • Die erfindungsgemäßen Abgriffe zum Abgreifen der Spannung an dem zumindest einen Verbund eines Halbschalenmoduls haben den Vorteil, dass eine Schraube zum Anbringen einer externen Verschaltung mit einer Mutter und einem hohen Drehmoment befestigt werden kann.
  • Bei einer Ausführungsform der Abgriffe hingegen kann die Schraube aufgrund des weichen Materials nur mit einen geringen Drehmoment von max. 10 Nm befestigt werden. Daher kann sich die Schraube bei Vibrationen lösen.
  • Da die Abgriffe seitlich zwischen der oberen und unteren Halbschale aus dem Modul hinausragen, können Kühlkörper oben und unten (auf den Halbschalen) am Modul angeordnet werden. Dies ist wichtig, da beim elektrischen Be- und Entladen der Module aufgrund des Innenwiderstands der Zellen Wärme entsteht. Um Schaden an den Modulen zu vermeiden, muss diese abgeführt werden.
  • Außerdem können aufgrund der seitlich hinausragenden Anschlüsse die Module aufeinander zu einem Energiepaket gestapelt werden, wobei bei Halbschalenmodulen jeweils die Grundplatten aneinandergrenzen.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
  • 1 zeigt ein Energiepaket mit Halbschalenmodulen in einem halbgeöffneten Behälter gemäß dem Stand der Technik.
  • 2 stellt schematisch eine asymmetrische Verschaltung dar, welche durch Energiepakete gemäß dem Stand der Technik schwer zu realisieren ist.
  • 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halbschale.
  • 4 stellt eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform der Halbschale gemäß der Erfindung dar, wobei der Weg der Verschaltung durch die Nester von elektronischen Bauteilen in einem Halbschalenmodul eingezeichnet ist.
  • 5 stellt einen schematischen Querschnitt eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen Halbschalenmoduls entlang der Schnittachse SA aus 4 dar.
  • 6 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiepakets aus zwei Halbschalenmodulen.
  • 7 stellt eine schematische Verschaltung von zwei Halbschalenmodulen zu einem Energiepaket mit elektrischen Abgriffen bei 0 V, 75 V und 175 V dar.
  • 8 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behälters mit Gewindestangen zur Aufnahme von einem oder mehrerer Energiepaket(en) nach 7.
  • 9 zeigt eine erste Ausführungsform eines Abgriffs für ein erfindungsgemäßes Halbschalenmodul.
  • 10 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Abgriffs für ein erfindungsgemäßes Halbschalenmodul.
  • 11 zeigt einen Abgriff gemäß 10, wobei eine externe Verschaltung mit einer Schraube und einer Mutter angebracht ist.
  • In 3 sind wesentliche Elemente einer Ausführungsform einer Halbschale 2 gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Auf einer Grundplatte 12 befinden sich Aufnahmen 6, welche zur Aufnahme von elektronischen Bauteilen 3 dienen. Der Großteil der Aufnahmen 6 ist dabei in Nester 7 und spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieachse S angeordnet.
  • Die Symmetrieachse S unterteilt die Halbschale 1, 2 in zwei Hälften H1 und H2. Würde die Hälfte H1 um die Symmetrieachse S um 180 Grad gedreht, wobei sie dabei auf der Hälfte H2 zum Liegen käme, würden zwei Aufnahmen 6 der ersten Hälfte H1, welche über zwei Aufnahmen 6 eines Nests 7 der zweiten Hälfte H2 liegen, keine Nester 7 bilden.
  • Wie aus den 3 und 4 ersichtlich ist, sind die Nester 7 der Hälfte H2 daher asymmetrisch zur Symmetrieachse S in Bezug auf die Nester 7 der Hälfte H1 angeordnet. Die Anordnung der Nester 7 ist dabei so, dass in einem Halbschalenmodul Verbünde 13 aus in Reihe geschalteten elektronischen Bauteilen 3 mit jeweils zwei äußeren Abgriffen 14 gebildet werden können.
  • Die Halbschale 1, 2 weist außerdem Durchführungen 27 auf, durch welche Hebevorrichtungen geführt werden können. Eine Hebevorrichtung kann z. B. aus einer Stange mit Griff bestehen, die mit einem T-Stück abschliesst. Das T-Stück kam in die Durchführung 27 eingeschoben werden und verkeilt, wenn es leicht gedreht wird. Ein Halbschalenmodul 9, dass mehrere Dutzend Kilo wiegen kann, wird dann mit Hilfe dieser Hebevorrichtungen an den gewünschten Ort gehoben, z. B. in einen Behälter wie in 8 gezeigt. Auch kann das Halbschalenmodul 9 leicht wieder aus dem Behälter 8 entfernt werden.
  • Des Weiteren befinden sich auf an der Halbschale 1, 2 Passsitze 8, die an Orten angeordnet sind, an denen sich keine Aufnahmen 6 befinden. Bevorzugt befinden sich zwei der Passsitze 8 auf der Symmetrieachse S.
  • Die Passsitze 8 definieren im Halbschalenmodul 9 einen Abstand A zwischen den Halbschalen 1, 2. Die Passsitze 8 sind an ihrem Abschluss 10, 11 so ausgeformt, dass sie sich jeweils mit den spiegelsymmetrisch zur Symmetrieachse S angeordneten Abschlüssen 10, 11 der Passsitze 8 ergänzen. Zum Beispiel kann dies dadurch erreicht werden, dass die Abschlüsse 11 der Passsitze 8 auf der Hälfte H2 konisch eingewölbt sind und jene 10 auf der Hälfte H1 konisch ausgewölbt sind. Die Passsitze 8, welche sich auf der Symmetrieachse S befinden, sind in der Mitte geteilt. Der Teil des Abschlusses 10, 11 des Passsitzes 8, welcher sich auf der Hälfte H1 befindet, ergänzt sich daher mit dem Teil des Abschlusses 10, 11 des Passsitzes 8, der sich auf der Hälfte H2 befindet. Auch hier kann der eine Teil halbkonisch spitz, der andere Teil halbkonisch eingewölbt ausgebildet sein.
  • In einer Ausführungsform weist die Halbschale eine Grundplatte 12 auf. Auf dieser sind die Aufnahmen 6 angeordnet. Die Grundplatte 12 kann jede beliebige Form, wie eckig, rund oder vieleckig etc. aufweisen. Auf die Grundplatte 12 kann jedoch auch gänzlich verzichtet werden oder diese kann mit Löchern versehen sein, um Gewicht zu sparen.
  • Das Material der Halbschale 1, 2 könnte beispielsweise Kunststoff sein. Die Grundplatte 12 und die Aufnahmen 6 könnten aber auch aus verschiedenen Materialien bestehen. So wäre für die Grundplatte 12 insbesondere auch eine Platine geeignet. Insbesondere können die Grundplatte 12 und/oder die Aufnahmen 6 ganz oder teilweise aus Metall sein. Dadurch kann Wärme, welche beim elektrischen Be- und Entladen der elektronischen Bauteile auftritt, abgeführt werden.
  • Die elektronischen Bauteile 3 weisen an den Stirnseiten jeweils einen elektrischen Kontakt 4, 5 auf. Sie werden in der Richtung ihrer longitudinalen Ausdehnung L in die Aufnahmen 6 eingeführt, wobei sich jeweils ein elektrischer Kontakt 4 der Grundplatte 12 zugewandt ist und der gegenüberliegenden elektrische Kontakt 5 von der Grundplatte 12 abgewandt ist.
  • Wie aus 4 ersichtlich werden beim Fertigen eines Halbschalenmoduls benachbarte elektronischen Bauteile 3, welche sich in einem Nest 7 befinden, an denen der Grundplatte 12 zugewandten elektrischen Kontakten 4 mit einer internen Verschaltung 19 in Reihe verschaltet (gestrichelte Linie), wohingegen angrenzende elektronische Bauteile 3 aus verschiedenen Nester 7 über die Nestgrenzen hinweg mit den der Grundplatte 12 abgewandten elektrischen Kontakte 5 der elektronischen Bauteile 3 verschaltet werden (durchgezogene Linie).
  • 5 zeigt ein Halbschalenmodul 9 gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch im Querschnitt entlang der Schnittachse SA aus 4. Die elektronischen Bauteile 3 sind zwischen einer unteren Halbschale 1 und einer oberen Halbschale 2 angeordnet. Die oberen und unteren Halbschalen 1, 2 werden durch die jeweiligen Passsitze 8 in einem definierten Abstand A gehalten. Dieser Abstand A gewährleistet, dass am oberen und unteren Ende der elektronischer Bauteile 3 ein Zwischenraum 15 zwischen der Grundplatte 12 und den elektrischen Kontakten 4, 5 der Halbschalen 1, 2 verbleibt. Der Zwischenraum 15 wird mit einem aushärtenden Medium, z. B. Harz oder Klebstoff oder jedem anderen geeigneten Stoff, ausgefüllt. Nachdem dieses Medium ausgehärtet ist, werden die elektronischen Bauteile 3 durch dieses zusätzlich in denn Halbschalenmodul fixiert. Auch ist es bei einer Auswahl des Mediums mit hoher Wärmeleitfähigkeit möglich, überschüssige Wärme besser abzuführen.
  • Auf der linken Seite des dargestellten Querschnittes, wo eine Außenseite des Halbschalenmoduls darstellt ist, überlappen die Aufnahmen 6 bzw. Nester 7 der Halbschalen 1, 2, so dass die elektronischen Bauteile 3 vor mechanischer Einwirkung und/oder Feuchtigkeit geschützt sind. Wie schon oben beschrieben, sind die Abschlüsse 10, 11 der Passsitze 8 jeweils ergänzend als konischer Stumpfkegel oder konische stumpfe Einwölbung ausgeformt. Durch die Passsitze 8 der oberen Halbschale 2 und der unteren Halbschale 1 zieht sich ein Durchlass 21, durch welchen Gewindestangen 18 zur Fixierung gesteckt werden können.
  • Die elektronischen Bauteile 3 sind vorzugsweise Energiespeicher in Zellenform. Noch bevorzugter handelt es sich um Kondensatorzellen oder Doppelschichtkondensatorzellen.
  • 6 zeigt ein Energiepaket 16 gemäß der vorliegenden Erfindung, welches aus zwei Halbschalenmodulen 9 besteht. Die Abgriffe 14 der Halbschalenmodule 9 sind dabei so angeordnet, dass sie leicht von außen erreichbar sind und variabel verschaltet werden können. Die Halbschalenmodule 9 sind mit ihrer flachen Seite übereinander angeordnet.
  • In 7 wird die Verschaltung des Energiepakets aus 6 schematisch dargestellt. Jeweils zweimal acht und einmal 21 elektronische Bauteile 3 sind zu drei Verbünden 13 von elektronischen Bauteilen 3 auf einen Halbschalenmodul 9 verschaltet. Die insgesamt sechs Verbünde 13 sind über externe Verschaltungen 20 (durchgezogene Linien) an den Abgriffen 14 so in Reihe verschaltet, dass an dem oberen Halbschalenmodul 9 drei Spannungen (0 V, 75 V und 175 V) abgegriffen werden können.
  • 8 zeigt ein Energiepaket 16 gemäß der vorliegenden Erfindung, welches in einen Behälter 17 gemäß der vorliegenden Erfindung eingebracht ist. Die Abgriffe 14 des gesamten Energiepakets 16 sind dabei vorteilhaft zum Behälter 17 gewandt, so dass diese leicht erreicht werden können. Die Gewindestangen 18 dienen zum Verschrauben der Halbschalenmodule 9 des Energiepakets 16 und sind in die Durchlässe 20 der Passsitze 8 geschoben.
  • 9 zeigt eine erste Ausführungsform für einen Abgriff 14 zum Abgreifen der Spannung an einem Verbund 13 aus elektronischen Bauteilen 3 eines Moduls. Dieser Abgriff 14 ist an dem Kontakt 4, 5 eines elektronischen Bauteil 3 am Anfang oder Ende des Verbunds 13 angebracht und weist ein Innengewinde 32 auf, so dass eine externe Verschaltung 20 mit einer Schraube 30 befestigt werden kann, um eine externe Verschaltung anzubringen. Da die Abgriffe 14 für gewöhn lich aus reinem Aluminium bestehen, sind sie sehr weich, so dass das Innengewinde 32 zerstört wird, wenn die Schraube zu fest angezogen wird. Die externe Verschaltung 20 kann dann im Falle einer Demontage nicht erneut in stabiler Weise angebracht werden.
  • Die 10 und 11 zeigen eine zweite Ausführungsform für einen Abgriff 14. Dieser besteht aus einer leitenden Platte 28, welche z. B. aus Aluminium oder jedem anderen leitenden Material besteht, in welche ein Loch 29 eingebracht ist. Des Weiteren ist er gebogen und kann mit einem elektrischen Kontakt 4, 5 eines elektronischen Bauteils 3 am Anfang oder Ende eines Verbunds 13 aus elektronischen Bauteilen so verbunden werden, dass er aus dem Halbschalenmodul 9 hinausragt. Durch das Loch 29 kann eine Schraube 30 gesteckt werden, so dass eine externe Verschaltung 20, z. B. Litzen oder Kabel oder jedes andere geeignete Mittel, welche eine Lasche aufweist, mit der Schraube 30 an dem Abgriff 14 befestigt werden kann und durch eine Mutter 31 gesichert werden kann. Durch diese Anordnung wird gewährleistet, dass die externe Verschaltung 20 auch nach einer Demontage noch in stabiler Weise an dem Abgriff 14 befestigt werden kann. Sollte die Schraube 30 zu fest angezogen werden, so nimmt höchstens die Mutter 31 schaden, welche leicht durch eine andere ersetzt werden kann.
  • Ein Halbschalenmodul 9 kann hergestellt werden, indem zunächst eine Halbschale 2 gemäß der Erfindung bereitgestellt wird, dann die elektronischen Bauteile 3 mit longitudinaler Ausdehnung L bereitgestellt werden, dann die Mehrzahl der elektronischen Bauteile 3 paarweise angeordnet werden, so dass diese der Richtung der longitudinalen Ausdehnung L parallel sind, dann zwei benachbarte elektrische Kontakte 4 eines jeweiligen Paares elektronischer Bauteile 3 verschaltet werden, dann die Paare in die Nester 7 der Halbschale 1, 2 eingebracht werden, wobei die verschalteten elektrischen Kontakte 4 einer Grundplatte 12 der Halbschale 1, 2 zugewandt werden, dann die der Grundplatte 12 abgewandten elektrischen Kontakte 5 von jeweils zwei elektronischen Bauteilen 3 in benachbarten Nestern 7 über die Nestergrenzen hinweg in der Weise verschaltet werden, dass Verbünde 13 von elektronischen Bauteilen 3 entstehen, dann die Abgriffe 14 zum Abgreifen der Spannung eines jeweiligen Verbunds 13 angebracht werden, dann eine zweite Halbschale 1 über die freiliegenden Enden der elektronischen Bauteile 3 aufgebracht wird und schließlich Zwischenräume 15 zwischen den Halbschalen 1, 2 und den elektronischen Bauteilen 3 mit einem aushärtenden Medium aufgefüllt werden.
    • 1
    Obere Halbschale
    2
    Untere Halbschale
    3
    elektronisches Bauteil
    L
    longitudinale Ausdehnung
    4, 5
    Elektrischer Kontakt
    6
    Aufnahme
    S
    Symmetrieachse
    7
    Nest
    (H1)
    erste Hälfte einer Halbschale
    (H2)
    zweite Hälfte einer Halbschale
    8
    Passsitz
    A
    Abstand
    9
    Halbschalenmodul
    10, 11
    Abschluss eines Passsitzes
    12
    Grundplatte
    13
    Verbund
    14
    Abgriff
    15
    Zwischenraum
    16
    Energiepaket
    17
    Behälter
    18
    Gewindestange
    19
    Interne Verschaltung
    20
    Externe Verschaltung
    21
    Durchlass
    22
    Kondensatorzelle
    23
    Behälter
    24
    Platine
    25
    Gewindestange
    26
    Energiepaket
    27
    Durchführung
    28
    Leitende Platte
    29
    Loch
    30
    Schraube
    31
    Mutter
    32
    Innengewinde

Claims (18)

  1. Halbschale (1, 2) zur Aufnahme elektronischer Bauteile (3) mit longitudinaler Ausdehnung (A) und jeweils zwei gegenüberliegenden elektrischen Kontakten (4, 5), umfassend: Aufnahmen (6), die dicht gepackt und spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieachse (S) angeordnet sind; wobei die Mehrzahl der Aufnahmen Nester (7) aus zwei Aufnahmen (6) zum paarweisen Aufnehmen der elektronischen Bauteile (3) in der Richtung ihrer longitudinalen Ausdehnung (L) bilden.
  2. Halbschale (1, 2) zur Aufnahme elektronischer Bauteile (3) nach Anspruch 1, wobei die Halbschale (1, 2) durch die Symmetrieachse (S) in eine erste (H1) und zweite Hälfte (H2) eingeteilt ist und wobei zwei Aufnahmen (6) eines Nests (7) der ersten Hälfte (H1) nach einer Drehung um 180° der ersten Hälfte (H1) um die Symmetrieachse über zwei Aufnahmen (6) der zweiten Hälfte (H2) liegen, welche keine Nester (7) bilden.
  3. Halbschale (1, 2) zur Aufnahme elektronischer Bauteile (3) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Halbschale (1, 2) mindestens einen Passsitz (8) umfasst zum Definieren des Abstandes (A) von zwei Halbschalen (1) in einem Halbschalenmodul (9).
  4. Halbschale (1, 2) zur Aufnahme elektronischer Bauteile (3) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Halbschale (1, 2) durch die Symmetrieachse (S) in eine erste (H1) und eine zweite Hälfte (H2) eingeteilt ist und wobei der mindestens eine Passsitz (8) so ausgeformt ist, dass sich die Form des Ab schlusses (10) auf der ersten Hälfte (H1) und die Form des Abschlusses (11) auf der zweiten Hälfte (H2), welche nach einer Drehung der ersten Hälfte (H1) um 180° um die Symmetrieachse (S) auf die zweite Hälfte (H2) übereinander liegen, ergänzen.
  5. Halbschale (1, 2) zur Aufnahme elektronischer Bauteile (3) nach Anspruch 4, wobei die Form eines Abschlusses eine konische Spitze oder konische Einwölbung ist.
  6. Halbschale (1, 2) zur Aufnahme elektronischer Bauteile (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei der dicht gepackten Anordnung der Aufnahmen (6) um zumindest eine Vielzahl der Aufnahmen (6) jeweils sechs angrenzende Aufnahmen (6) angeordnet sind.
  7. Halbschale (1, 2) zur Aufnahme elektronischer Bauteile (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufnahmen (6) auf einer Grundplatte (12) angeordnet sind.
  8. Halbschalenmodul (9), umfassend: zwei Halbschalen (1, 2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine obere Halbschale (1) in Bezug auf eine untere Halbschale (2) um 180° um die Symmetrieachse (S) gedreht ist; eine Vielzahl an elektronischen Bauteilen (3), wobei die elektronischen Bauteile (3) durch interne Verschaltungen zu mindestens einem Verbund (13) in Reihe geschaltet sind; und Abgriffe (14) zum externen Abgreifen der Spannung an jedem einzelnen des mindestens einen Verbunds (13).
  9. Halbschalenmodul (9) nach Anspruch 8, wobei die elektrischen Kontakte (14) der beiden elektronischen Bauteile (3) eines Nests (7) innerhalb ihres jeweiligen Nests (7) verschaltet sind.
  10. Halbschalenmodul (9) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Halbschalen (1, 12) so dimensioniert sind, dass zwischen den elektronischen Bauteilen und den Halbschalen (1, 2) Zwischenräume (15) als Toleranz vorhanden sind.
  11. Halbschalenmodul (9) nach Anspruch 10, wobei sich in den Zwischenräumen (15) ein ausgehärtetes Mediumbefindet.
  12. Halbschalenmodul (9) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die elektronischen Bauteile (3) Energiespeicher in Zellenform sind.
  13. Halbschalenmodul (9) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die beiden Halbschalen (1, 2) überlappen.
  14. Halbschalenmodul (9) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die elektronischen Bauteile (3) symmetrisch zur Symmetrieachse (S) verschaltet sind.
  15. Abgriff (14) zum Abgreifen der Spannung an dem zumindest einen Verbund eines Halbschalenmoduls (9) nach einem der Ansprüche 8 bis 14, bestehend aus einer leitenden Platte (28) mit einem Loch (29), welcher seitlich zwischen der oberen und unteren Halbschale aus dem Halbschalenmodul (9) hinausragt.
  16. Energiepaket (16), mindestens zwei Halbschalenmodule (9) nach einem der Ansprüche 8 bis 15 umfassend, die mit ihrer flachen Seite (17) übereinander angeordnet sind; wobei die Verbünde der Halbschalenmodule (9) durch externe Verschaltungen (18) in Reihe oder parallel geschaltet sind.
  17. Energiepaket (16), nach Anspruch 16, wobei die Halbschalenmodule (9) mit Gewindestangen (18) aneinander fixiert werden.
  18. Behälter (17), in welchen ein Energiepaket nach Anspruch 16 oder 17 eingebracht ist.
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