TWI499113B - 用於船隻的蓄電池單元 - Google Patents

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Description

用於船隻的蓄電池單元
本發明涉及一種用於船隻的蓄電池單元，此種蓄電池單元具有多個蓄電池，這些蓄電池經由一固定裝置彼此連接成一蓄電池組，並經由極點連接件彼此導電連接。
DE 10 2004 049 615 B4揭示的船隻在船身內有一流體通道，並有一電動馬達設置在這個流體通道內。電動馬達經由一驅動軸驅動一個螺旋槳。馬達的任務是驅動螺旋槳。螺旋槳透過流體通道的一吸入孔將水吸入，並將吸入的水加速，然後在背面從船身的船尾部分將水向外噴出，因而產生噴射進。馬達所需的電流是由蓄電池單元供應。船隻的船尾設計讓船隻使用者的上半身至少可以部分躺在船尾上。這種船隻可以在水面上及水下行駛，因此亦可作為在水面下滑行的潛水滑台。
DE 10 2005 001 817 B4揭示一種控制電子組件，透過此控制電子組件可以經由匯流排系統控制船隻的電氣裝置。蓄電池單元也是連接到這個匯流排系統。
由於船身內的空間狹窄，這種船隻需盡可能使用尺寸較小的構造單元。此外，這些構造單元的自重 也要盡可能的小，以便在離開水後也易於運送船隻。因此應使用尺寸盡可能小但具有足夠高的電壓及能夠提供很高的功率密度的電池單元，以使馬達能夠產生很高的馬達功率。
本發明的目的是提出一種如前面所述的蓄電池單元，以便能夠將多個單一的蓄電池緊密的定位及錯接在一起。
採用如請求項1的蓄電池單元即可達到上述目的。
根據本發明，蓄電池單元具有多個蓄電池，這些蓄電池經由一固定裝置彼此連接成一蓄電池組，並經由極點連接件彼此導電連接。固定裝置具有至少一個構成多個容納區的支座，蓄電池在這些容納區被固定在一個極點終端區上。
蓄電池可以在固定裝置內緊密的排列在一起，並形成一可單一處理的蓄電池組。這個蓄電池組能夠與其他的蓄電池組(尤其是構造方式相同的蓄電池組)組合在一起，其中可以透過蓄電池錯接的方式調整組合後之蓄電池組能夠提供的功率密度及/或電壓。
本發明的裝置亦包含支座之容納區的可變位置，使功率密度的改變是可能的。
根據本發明的一種實施方式是在一個蓄電池組形成至少兩組蓄電池，該至少兩組蓄電池彼此經由極點連接件並聯。
一種特別有利的方式是使蓄電池單元的固定裝置具有兩個支座，這兩個支座的容納區分別容納各個蓄電池的相對而立的極點。以這種方式將極點集中在支座區域，並使各個蓄電池的極點能夠形成簡單的電氣錯接。
一種簡單的構造方式是將容納區設計成插入式容納區，也就是供電池的圓柱形外殼的終端插入的容納區。這種容納區能夠與價格較低的標準型蓄電池相配合。
根據一種可能的實施方式，支座具有可通往蓄電池之極點的缺口或穿孔。
如前面所述，可以將兩個或多個蓄電池組相鄰排列在一起，且彼此形成電連接。一種有利的方式是支座有配備對準元件，使兩個蓄電池組的兩個相鄰的支座可以在對準元件上相互對準，尤其是可以在一方向上確保彼此的形狀配合性。以這種方式可以確保各個蓄電池組之間的位置穩定性。
在多個蓄電池組相鄰排列在一起的配置方式中，只需使極點連接件具有從兩個相鄰排列的蓄電池的排列區向外伸出的接點，即可使相鄰的蓄電池達到簡單的電錯接。可以透過適當的電連接從側面使這些接點彼此接通。
一種特別有利的方式是使一蓄電池組的各組蓄電池與相鄰排列的另一個蓄電池組的各組蓄電池彼此串聯。這樣做可以透過串聯方式提高電壓。
如果將至少一部分蓄電池的極點在一致的連接平面上對準，則只需使用簡單的組件即可實現極點的電連接。
一種特別有利的實施方式是將兩個或多個相鄰排列的蓄電池組設置在一管子段內，同時該管子段的端面終端被一閉鎖件及一蓋子封住。蓄電池組在管子段內可受到保護，免於機械力的破壞。另一個優點是很容易就可以將這種構造封閉住。為了封閉管子段，必須在管子段的終端加上蓋子，以及在管子段的另一終端加上一閉鎖件，並以適當的密封件將管子段封閉住，尤其是將管子段的一管壁段封閉住。
一種特別有利的方式是以一圓柱形的管子作為管子段，這樣就可以利用密封性良好的密封環將管子段封閉住。由於管子段具有很好的耐壓性，因此這種構造方式特別適於應用在船隻上。
只要以一在管子段之內腔中伸展的拉緊元件將閉鎖件及蓋子連接在一起，即可形成蓄電池單元的這種簡單的構造方式。這種構造方式也使維修工作變得很容易。要進行維修工作時，只需將拉緊元件鬆開即可。這樣就可以將蓋子及/或閉鎖件拆下，然後將蓄電池組從管子段中拉出。
如果將蓄電池單元設計成蓋子具有兩個可以從外面進入的極點端子，同時蓄電池組排成的行列在蓋子區域形成一正極及一負極，且這個正極及負極與極點端子形成導電連接，則可以減化蓄電池單元內部的接 線，以及在蓄電池單元的一終端實現蓄電池單元的外部觸點接通。
如果將蓋子設計成形成一可安裝蓄電池組之控制電路的容納區，則可以形成一具有全功能的蓄電池單元。控制電路在這個受保護的區域是位於管子段及蓋子之間。這樣做可保護控制電路免於受到機械力的破壞。
10‧‧‧蓄電池
11‧‧‧極點/正極
12‧‧‧極點/負極
20‧‧‧支座
21、22‧‧‧容納結構
21.1、22.1‧‧‧容納區
23‧‧‧襯墊
24、25‧‧‧對準元件
26、60‧‧‧拉緊元件
27‧‧‧接點容納區
28‧‧‧穿孔
30‧‧‧極點連接件
31‧‧‧連接段
32‧‧‧接觸區/接觸段
33‧‧‧接點
40‧‧‧管子段
50‧‧‧閉鎖件
51、72‧‧‧凹槽
52、71‧‧‧插接接頭
53、78‧‧‧底部
54‧‧‧螺紋件
70‧‧‧蓋子
73、74‧‧‧極點端子
75‧‧‧診斷接頭
76‧‧‧控制電路
77‧‧‧容納區
79‧‧‧夾緊件/螺紋容納區
Z‧‧‧蓄電池組
以下配合繪於圖示中的實施例對本發明的內容做進一步的說明。其中：第1圖：一蓄電池組的立體爆炸圖。
第2圖：一列蓄電池組的局部分解立體圖。
第3圖：如第2圖之排列成行的蓄電池組的組合圖。
第4圖：如第2圖及第3圖之排列成行的蓄電池組的側視圖。
第5圖：一蓄電池單元的側視圖及斷面圖。
第1圖顯示顯示一包含多個蓄電池10的蓄電池組Z。蓄電池10具有一圓柱形外殼，並在其相對而立的長邊上形成一正極11及一負極12。從第1圖可以看出，蓄電池10的設置方式是形成兩組蓄電池10，其中9個蓄電池10的正極11向左，負極向右。另外9個蓄電池10的設置方式是相對於第一組蓄電池10轉動180度。因此第二組蓄電池的負極12是位於左邊，正極11是位於右邊。蓄電池組Z包含兩個支座20，為減少零件種類，這兩個支座20是完全相同的。每一個支座20都 具有兩個容納結構21、22，且這兩個容納結構21、22分別構成多個容納區21.1、22.1。容納區21.1、22.1係設置在支座20的同心環上。容納區21.1、22.1的每一個環都構成一容納結構21、22。容納區21.1、22.1是製作成穿孔，其中穿孔的內壁形狀與蓄電池10的外輪廓相配合。蓄電池10的正極邊的終端插入容納區21.1、22.1。這個插入移動受到止檔的限制。在本實施例中，止檔是由襯墊23構成。在組裝完成的狀態下，蓄電池10的極點終端全部在一共同的連接平面上對準。在蓄電池10插入相對而立之支座的容納區21.1、22.1之後，將導電的極點連接件30與支座20連接。製作成導向隔板的極點連接件30構成一連接段31，其中極點連接件30具有與蓄電池10之極點11、12形成觸點接通的接觸區32。極點連接件30的側面帶有彎折的接片狀接點33。極點連接件30能夠從外側被放置在支座20上。襯墊23穿過極點連接件30的穿孔34，使其能夠輕易的對準。接點33進入支座20的側面接點容納區27。在接觸段32形成焊接連接，以使極點連接件30與蓄電池10連接，也就是使極點11、12及極點連接件30之間形成導電連接。每一組蓄電池10都設有兩個極點連接件30，其中極點連接件30將每一個蓄電池的正極11及/或負極12集結在一起。
第1圖顯示一配備完整的蓄電池組Z，也就是說所有的容納區21.1、22.1都裝有蓄電池10。如果想要改變能量密度，可以僅配備部分的蓄電池，例如可以 將蓄電池10從構成內環的容納結構22中取出。
從第2圖可以看出，可以將多個相同構造的蓄電池組Z以串聯方式排列在一起。為達到這個目的，支座20帶有對準元件24、25。本實施例中是將對準元件24、25製作成鑽孔(對準元件24)及塞子(對準元件25)，而且塞子的形狀與鑽孔輪廓配合。構造相同的支座20的對準元件24、25與相鄰的蓄電池組Z交錯連接，且蓄電池組彼此精確的對準。此外，對準元件24、25還在切線方向形成形狀配合，因此蓄電池組不會相互扭轉。
第3圖顯示6個蓄電池組Z組成一緊密的構造單元的情況。
第4圖顯示各個蓄電池組Z彼此之間的極點配置情況。從第4圖可以看出，在上方的蓄電池組Z中，第一組蓄電池(9個蓄電池)的設置方式是負極12位於上方，正極11位於下方。上方蓄電池組Z的右邊那組蓄電池10的設置方式是正極11位於上方，負極12位於下方。與上方蓄電池組Z連接的下方蓄電池組Z的極點配置與上方蓄電池組Z相反。如第4圖中的正極及負極標示，接下來的其他蓄電池組的極點配置方式也是如此。
下方蓄電池組Z在左下方構成正極，在右下方構成負極。此處設有一特殊的極點連接件，其作用是將蓄電池組Z的所有極點(正極11及負極12)連接在一起。以這種方式可以產生一沿著第4圖中的編號順序1至12流動的電流。在每一個蓄電池組Z內有兩組並聯的蓄電池10，因此能夠產生很高的功率密度。由於各個蓄 電池組Z的這種極點配置方式，使串聯電路中的蓄電池10的電壓變成原來的12倍。這種串聯電路可以使蓄電池單元的尺寸變得很小。一種特別有利的方式是使用偶數個蓄電池組Z。因為這樣可以將組合成的蓄電池組的正極及負極設置於蓄電池單元的一終端區域，如第4圖上方標示的正極及負極。這樣就可以形成一致的連接區。
如第5圖所示，可以將第3圖顯示的配置裝到一管子段中。管子段40最好是一薄壁的圓柱形管。在將蓄電池組Z推入管子段40後，即可用閉鎖件50及蓋子70將管子段40封住。閉鎖件50具有一底部53，在底部53上有形成一插接接頭52。插接接頭52的外輪廓與管子段40的內輪廓相配合。插接接頭52具有一環繞的凹槽51，可以將一同樣是環繞的密封墊(最好是O形環)放到凹槽51內。裝上閉鎖件之後，密封墊會緊密的靠在管子段40的內壁上。底部53的中心有一容納區，可以將一螺紋件54緊密的固定在這個容納區中。可以用一較佳是由拉桿構成的拉緊元件60將螺紋件54旋緊。在本實施例中，拉緊元件60是由螺紋桿構成。從第5圖可以看出，拉緊元件60穿過支座20的彼此對齊且位於中心的穿孔28。拉緊元件60背對閉鎖件50的那一個終端與蓋子70連接。蓋子70也具有一底部78，在底部78上也有形成一插接接頭71。插接接頭71的外輪廓與管子段40的內輪廓相配合。插接接頭71具有一凹槽72，可以將一環繞的密封墊放到凹槽72內。密封墊緊密的靠在管子段40的內壁上。從第5圖可以看出，插接接頭 71將容納區77環繞住。控制電路76設置於容納區77內。控制電路76的任務是控制蓄電池組Z的組合。插接接頭71背對底部78的那一個面與夾緊件79連接。較佳是將夾緊件79與插接接頭71焊接在一起。夾緊件79形成一螺紋容納區79，拉緊元件60被旋入這個螺紋容納區79。將螺紋件54拉緊緊即可將閉鎖件50及蓋子70彼此拉緊。夾緊力是經由拉緊元件60傳遞。將螺紋件拉緊即可將閉鎖件50及蓋子70的插接接頭52和71持續的插入管子件40。這個插入移動受到在過渡區中形成於插接接頭52、71及底部53、78之間的止檔的限制。在組裝完成的狀態下，閉鎖件50的插接接頭52的終端位於所屬之蓄電池組Z上。與此相對的，蓋子70的夾緊件79會阻止所屬之蓄電池組Z在長邊上的移位。透過這種方式可以確保蓄電池組在管子段40中的排列。右方蓄電池組Z的兩個由極點連接件30形成的終端極點是經由導電元件與極點端子73和74連接。因此可以在第5圖顯示的蓄電池單元的外端形成觸點接通。蓄電池單元還具有一與控制電路76連接的診斷接頭75。經由診斷接頭75，蓄電池單元可以透過一母線系統與一計算電路連接，這樣就可以對運轉狀態進行持續性的監控。
為達到電絕緣的目的，支座20是以塑膠製成。在本實施例中，支座20是一種塑膠壓鑄件。從第1圖可以看出，支座20具有側面拉緊元件26，在蓄電池組Z被推入管子段40時，拉緊元件26會因為拉緊作用緊靠在管子段40的內壁上，因此形成無側向間隙的定 位。
蓄電池單元的一行列中的各個蓄電池組Z彼此經由適當的連接元件形成觸點接通。因此相鄰排列之蓄電池組從側面定位於支座的接點容納區27內的相鄰的接點彼此形成導電連接。例如可以設置電纜連接。較佳是使用與接點33形成固定導電連接的連接件，例如與和接點33焊接在一起的金屬板形成導電接通。透過這種方式可以達到蓄電池組Z在縱向方向上的固定。
10‧‧‧蓄電池
11‧‧‧極點/正極
12‧‧‧極點/負極
20‧‧‧支座
21、22‧‧‧容納結構
21.1‧‧‧容納區
23‧‧‧襯墊
24、25‧‧‧對準元件
26‧‧‧拉緊元件
27‧‧‧接點容納區
28‧‧‧穿孔
30‧‧‧極點連接件
31‧‧‧連接段
32‧‧‧接觸區/接觸段
33‧‧‧接點

Claims (13)

  1. 一種用於船隻的蓄電池單元，具有多個蓄電池(10)，這些蓄電池經由一固定裝置彼此連接成一蓄電池組(Z)，其中固定裝置具有至少一個構成容納區(21.1、22.1)的支座(20)，蓄電池(10)在這些容納區被固定在一極端區上，同時至少有一部分蓄電池(10)在其極點(11、12)區域經由一極點連接件(30)彼此導電連接，其中兩個或多個相鄰排列的蓄電池組(Z)被設置在一管子段(40)內，同時在管子段(40)的端面終端被一閉鎖件(50)及一蓋子(70)封住。
  2. 如請求項1的蓄電池單元，其中形成至少兩組彼此經由極點連接件(30)並聯的蓄電池(10)。
  3. 如請求項1的蓄電池單元，其中固定裝置具有兩個支座(20)，這兩個支座的容納區(21.1、22.1)分別容納各個蓄電池(10)的相對而立的極點(11、12)。
  4. 如請求項1的蓄電池單元，其中容納區(21.1、22.1)是一種供電池(10)的圓柱形外殼的終端插入的插入式容納區。
  5. 如請求項1的蓄電池單元，其中支座(20)具有可通往蓄電池(10)之極點(11、12)的缺口或穿孔。
  6. 如請求項1的蓄電池單元，其中兩個或多個蓄電池組(Z)相鄰排列在一起，且彼此形成電連接。
  7. 如請求項1的蓄電池單元，其中支座(20)有配備對準元件(24、25)，因此兩個蓄電池組(Z)的兩個相鄰的支座(20)在對準元件上相互對準，尤其是在一方向上確保彼 此的形狀配合性。
  8. 如請求項1的蓄電池單元，其中極點連接件(30)具有從兩個相鄰排列的蓄電池組(Z)的排列區向外伸出的接點(33)。
  9. 如請求項1的蓄電池單元，其中一蓄電池組的各組蓄電池(10)與相鄰排列的另一蓄電池組(Z)的各組蓄電池彼此串聯。
  10. 如請求項1的蓄電池單元，其中至少一部分蓄電池(10)的極點(11、12)在一致的連接平面上對準。
  11. 如請求項1的蓄電池單元，其中以一在管子段(40)之內腔中伸展的拉緊元件(60)將閉鎖件(50)及蓋子(70)連接在一起。
  12. 如請求項1的蓄電池單元，其中，蓋子(70)具有兩個可以從外面進入的極點端子(73、74)，同時蓄電池組(Z)排成的行列在蓋子區域形成與極點端子(73、74)導電連接的正極(11)及負極(12)。
  13. 如請求項1至12中任一項的蓄電池單元，其中蓋子(70)構成一可安裝蓄電池組(Z)之控制電路(76)的容納區(77)。
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