儲(chǔ)能裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種儲(chǔ)能裝置,其具有多個(gè)存儲(chǔ)單電池、用于將存儲(chǔ)單電池相互夾緊的夾緊裝置,以及用于對(duì)存儲(chǔ)單電池或?qū)τ纱鎯?chǔ)單電池構(gòu)成的單電池組進(jìn)行溫度控制的溫度控制裝置。所述夾緊裝置被設(shè)計(jì)和布置成溫度控制裝置的功能組件。對(duì)根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置中所用的存儲(chǔ)單電池和導(dǎo)熱元件也進(jìn)行了描述。
【專利說明】?jī)?chǔ)能裝置
[0001]具有優(yōu)先權(quán)的申請(qǐng)DElO 2011 013 618的全部?jī)?nèi)容在此通過引用的方式并入本申請(qǐng)。
[0002]本發(fā)明涉及一種儲(chǔ)能裝置,其具有多個(gè)存儲(chǔ)單電池、用于將所述存儲(chǔ)單電池夾緊 的夾緊裝置以及溫度控制裝置,該溫度控制裝置用于對(duì)存儲(chǔ)單電池或由該存儲(chǔ)單電池所構(gòu) 成的單電池組進(jìn)行溫度控制。
[0003]眾所周知,在機(jī)動(dòng)車、特別是具有混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)動(dòng)車或電動(dòng)車輛中使用 的電池具有多個(gè)電串聯(lián)/并聯(lián)的單電池,例如鋰離子單電池。
[0004]為了將產(chǎn)生的廢熱導(dǎo)走,這些單電池得經(jīng)常冷卻。已知的冷卻方法是通過冷卻劑 循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行間接冷卻,或者是借助被預(yù)冷卻的空氣(將這些被預(yù)冷卻的空氣在單電池之 間進(jìn)行引導(dǎo))來進(jìn)行直接冷卻。在通過冷卻劑循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻時(shí),可在電池的單電池塊 上安裝了有冷卻劑流經(jīng)的金屬散熱板,所述散熱板通常安裝在單電池下面。將廢熱從單電 池引導(dǎo)至散熱板例如是通過單個(gè)導(dǎo)熱元件(比如導(dǎo)熱棒或?qū)岚?;或者是通過單電池的被 相應(yīng)增厚的單電池殼體壁。單電池的單電池殼體一般是金屬結(jié)構(gòu),其上有電壓。為防止短 路,要用電絕緣體(例如導(dǎo)熱箔、成型體、鑄模材料或涂覆在散熱板上的涂層或薄膜)將散熱 板和單電池殼體隔離。所述冷卻劑循環(huán)系統(tǒng)也可用于電池加熱(例如冷啟動(dòng)時(shí)加熱)。
[0005]已知各種此類的電池。例如從DElO 2008 059 966A1和DElO 2008010 828A1中 已知一些電池,其單電池構(gòu)成所謂的扁平單電池,該扁平單電池形成為基本上呈六面體的 形狀,并且一個(gè)接一個(gè)堆棧式地排列在散熱板上。在這種情況下,所述單電池通過夾緊裝置 (例如單獨(dú)的夾緊板和/或緊固帶)彼此夾緊,并被壓到散熱板上。
[0006]從W02010/081704A2已知一種電池,其借助兩個(gè)壓力框架和幾個(gè)拉緊桿將多個(gè)單 電池以類似咖啡袋的方式固定在框架元件間。從該文件中還已知的是,在電池塊中順序連 接的單電池之間還置入了彈性元件。
[0007]本發(fā)明的任務(wù)在于改進(jìn)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電池結(jié)構(gòu)。
[0008]根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求所述的技術(shù)特征可實(shí)現(xiàn)此目的。從屬權(quán)利要求中的對(duì)象構(gòu)成了 本發(fā)明有利的改進(jìn)方案。
[0009]如本發(fā)明一方面所述,提出了一種儲(chǔ)能裝置,該儲(chǔ)能裝置具有多個(gè)存儲(chǔ)單電池、將 所述儲(chǔ)能單電池夾緊的夾緊裝置,以及溫度控制裝置,所述溫度控制裝置用于對(duì)存儲(chǔ)單電 池或由所述存儲(chǔ)單電池構(gòu)成的單電池組進(jìn)行溫度控制,其中,夾緊裝置被設(shè)計(jì)和布置成溫 度控制裝置的功能組件。
[0010]儲(chǔ)能裝置在本發(fā)明中被理解為這樣一種設(shè)備,該設(shè)備還能夠(在必要時(shí)利用電化 學(xué)過程)吸收電能,存儲(chǔ)電能,并將電能重新釋放出來。存儲(chǔ)單電池在本發(fā)明的范疇中被理 解為儲(chǔ)能裝置的自身封閉的功能單位,其本身也能夠(同樣在必要時(shí)利用電化學(xué)過程)吸收 電能,存儲(chǔ)電能,并將電能重新釋放出來。存儲(chǔ)單電池例如可以是但不只是伽伐尼初級(jí)電池 或次級(jí)電池(在本申請(qǐng)的框架中初級(jí)電池或次級(jí)電池不作區(qū)分統(tǒng)稱電池的單電池,由單電 池所構(gòu)成的儲(chǔ)能裝置稱為電池),燃料電池,高性能電容器(如超級(jí)電容等)或其它類型的儲(chǔ) 能單電池。特別地,構(gòu)成為電池單元的存儲(chǔ)單電池例如就具有活性區(qū)域或活性部分(電化學(xué)轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)過程在該活性區(qū)域或活性部分中進(jìn)行)、用于隔離活性部分和周圍環(huán)境的殼體以及至少兩個(gè)電流導(dǎo)體(這些電流導(dǎo)體被用作存儲(chǔ)單電池的電極)?;钚圆糠掷缇哂幸浑姌O排列,該電極排列優(yōu)選地構(gòu)成為具有匯流箔、活性層以及分隔物層的堆?;蚶@組?;钚詫雍头指粑飳又辽倏刹糠值卦O(shè)置作為單獨(dú)的箔剪裁(Folienzuschnitte)或作為匯流箔的涂層。電流導(dǎo)體與匯流箔電連接或由匯流箔構(gòu)成。
[0011]存儲(chǔ)單電池也可以是一種不吸收和釋放電能而是吸收和釋放熱能、勢(shì)能、動(dòng)能或其它類型的能源的單電池,或者是一種吸收一種形式的能源而以另外一種能源形式將其釋放,而其中存儲(chǔ)又是以另一種形式的能源實(shí)現(xiàn)的單電池。
[0012]夾緊在本發(fā)明的范疇中被理解為通過夾持力固定在預(yù)定位置,特別是固定在彼此之間的相對(duì)位置。夾緊時(shí)也可以但不僅限于使用彈力和摩擦力。另外,夾緊不排除以形狀配合的方式固定位置;夾緊可以但不是一定限于防止散架。
[0013]溫度控制在本發(fā)明中被理解為導(dǎo)入或?qū)С鰺?,特別是導(dǎo)出熱。溫度控制可以通過被動(dòng)冷卻(例如通過在熱輻射面處的熱輻射)、或通過主動(dòng)冷卻(例如通過在換熱面處的強(qiáng)制對(duì)流)、或通過與循環(huán)的熱載體(例如水、油等等)在換熱器中進(jìn)行的換熱來實(shí)現(xiàn)冷卻。在這種情況下,可安裝控制或調(diào)節(jié)裝置,以便使溫度保持在預(yù)定的許可范圍內(nèi)。
[0014]如果夾緊裝置被設(shè)計(jì)和布置成溫度控制裝置的功能組件,則該夾緊裝置也能實(shí)現(xiàn)與調(diào)節(jié)存儲(chǔ)單電池或單電池組溫度相關(guān)的功能。這些功能例如但不只是包括將熱導(dǎo)出和導(dǎo)入存儲(chǔ)單電池、通過熱輻射面散熱、將熱導(dǎo)出和導(dǎo)入傳載體、將熱導(dǎo)出和導(dǎo)入熱源或散熱器 (Warinesenke)和/或類似功能。
[0015]因此夾緊裝置優(yōu)選以導(dǎo)熱材料構(gòu)成。在本發(fā)明的范疇中,導(dǎo)熱被理解為,只要材料具有導(dǎo)熱能力,在技術(shù)上可當(dāng)作熱導(dǎo)體使用即認(rèn)為該材料導(dǎo)熱。其下限可選擇在大約 10-20W HT1IT1的范圍內(nèi),這相當(dāng)于高合金鋼以及一些具有良好導(dǎo)熱填充材料的合成材料 (最好是纖維增強(qiáng)合成材料)的導(dǎo)熱能力。優(yōu)選地,導(dǎo)熱能力選擇在至少為40-50W HT1ITi 的范圍內(nèi),這相當(dāng)于彈簧鋼(例如55Cr3)的導(dǎo)熱能力。導(dǎo)熱能力最好是100以上或幾百W JiT1K' 例如但不僅限于硅(148W Hr1IT1)或鋁(221-237W Hr1IT1 或銅(240-400W mH/銀 (大約430W Hr1IT1)都可視為合適的導(dǎo)熱材料。碳納米管,其導(dǎo)熱能力大約為6000W m^r1, 從導(dǎo)熱能力這方面來看應(yīng)該是目前可實(shí)現(xiàn)的最佳導(dǎo)熱材料;但鑒于成本、可加工性和其它技術(shù)適用性,碳納米管和其它特殊物質(zhì)的使用還需慎重考慮。在此背景下,用導(dǎo)熱材料構(gòu)成在本發(fā)明的范疇中要被這樣理解,即夾緊裝置或該夾緊裝置的元件要么基本上由該材料組成,要么由于堅(jiān)固性、電氣絕緣、耐溫性或其它性能或使用目的之類的原因能夠僅具有由該材料構(gòu)成的芯、涂層/膜、外罩等。通過適當(dāng)?shù)牟牧辖M合,可設(shè)定想要的特性。與上述材料相同的材料,或其它好的熱導(dǎo)體(例如陶瓷或金剛石)也可考慮作為導(dǎo)熱合成材料的填充材料。(所有關(guān)于在溫度為20°C條件下的導(dǎo)熱能力的說明參照Springer`出版社2000年出版的《Hiltte 工程技術(shù)基礎(chǔ)》(Hiitte, Die Grundlagen der Ingenieurwissenschaften), 第31版;弗勞恩霍夫集成系統(tǒng)和元器件技術(shù)研究所(Fraunhofer USB) 2008年7月15日公布的Engelkraut等人編著的《冷卻用導(dǎo)熱合成材料》(WSrmelejtf3.hige Kunststoffe
fur Entwarmungsaufgaben);德國(guó)特種鋼材制造商 Deutsche Edelstahlwerke 公司的數(shù)
據(jù)表1.7176 ;以及,維基百科上的“導(dǎo)熱能力”一文(2011年2月22日); 申請(qǐng)人:根據(jù)需要進(jìn)行了取舍以及范圍概述)。
[0016]儲(chǔ)能裝置還優(yōu)選設(shè)置成,使得夾緊裝置至少要部分地,優(yōu)選平面地,緊靠存儲(chǔ)單電 池的換熱面。存儲(chǔ)單電池的換熱面在本發(fā)明的范疇中被理解為存儲(chǔ)單電池的一表面,該表 面能釋放存儲(chǔ)單電池內(nèi)部產(chǎn)生的熱且必要時(shí)(例如在冷的狀態(tài)下)也可吸收熱用以輸出到 存儲(chǔ)單電池內(nèi)部。會(huì)很有益處的是,如果還設(shè)計(jì)和布置有位于換熱面上的、用以將單電池的 活性區(qū)域中產(chǎn)生的熱進(jìn)一步傳遞給換熱面的組件。夾緊裝置緊靠換熱面確保了良好的熱耦 合。必要的話,可通過放置導(dǎo)熱元件來實(shí)現(xiàn)熱耦合,該導(dǎo)熱元件也能完成電氣絕緣或類似的 任務(wù)。
[0017]特別優(yōu)選地,儲(chǔ)能裝置設(shè)置成,使得存儲(chǔ)單電池具有棱形的、特別是扁平的形狀且 換熱面設(shè)置在存儲(chǔ)單電池的周圍側(cè)面,特別是窄側(cè)面中的至少一個(gè)上。扁平的棱形形狀在 本發(fā)明的范疇中被理解為,一種在被定義為厚度方向的空間方向上的延伸明顯小于在其它 空間方向上的延伸并因此具有相對(duì)較大平面延伸的兩個(gè)扁平側(cè)面與窄邊界,特別是至少四 個(gè)周圍側(cè)面或窄側(cè)面明顯不同的形狀。扁平的、棱形的存儲(chǔ)單電池可特別好地堆疊成單電 池組,特別是緊湊型的單電池塊,其具有好的空間利用能力且其接觸方式多樣,例如通過扁 平側(cè)面、通過窄側(cè)面、通過突出的導(dǎo)體帶(也稱為電流導(dǎo)體)等方式接觸。對(duì)于堆疊成棧的棱 形單電池,周圍側(cè)面露在外面,因此其適合用作換熱面。要確定的是,本發(fā)明也適用于不是 特別平的,而例如但不只是立方體形狀的存儲(chǔ)單電池,同樣也適用于非棱形的,而例如但不 只是圓柱形的存儲(chǔ)單電池。
[0018]儲(chǔ)能裝置還優(yōu)選地設(shè)置成,使得其具有導(dǎo)熱元件,該導(dǎo)熱元件由導(dǎo)熱材料構(gòu)成并 且至少部分地,優(yōu)選平面地,緊靠存儲(chǔ)單電池的換熱面,其中夾緊裝置至少要緊靠導(dǎo)熱元件 的裸露面。導(dǎo)熱元件在本發(fā)明的范疇中被理解為一種元件,該元件能夠?qū)釋?dǎo)入和導(dǎo)出存 儲(chǔ)單電池,尤其是能將熱從儲(chǔ)能裝置內(nèi)的存儲(chǔ)單電池之間的空間導(dǎo)出到所述存儲(chǔ)單電池之 間的空間以外,以及將熱從存儲(chǔ)單電池之間的空間以外導(dǎo)入到儲(chǔ)能裝置內(nèi)的所述存儲(chǔ)單電 池之間的空間。導(dǎo)熱元件例如可以是但不只是由導(dǎo)熱材料制成的薄板或成型體,其位于存 儲(chǔ)單電池之間。在這種情況下,導(dǎo)熱元件的裸露面在本發(fā)明的范疇中被理解為一個(gè)表面,該 表面可從存儲(chǔ)單電池構(gòu)成的單電池組外部進(jìn)入,例如在其裸露邊側(cè)處凸起并在此處,例如 但不一定成直角彎曲,以便緊靠存儲(chǔ)單電池的側(cè)邊。還優(yōu)選的是,存儲(chǔ)單電池具有棱形的、 尤其是扁平的形狀;這樣換熱面就可優(yōu)選設(shè)置在存儲(chǔ)單電池的平側(cè)面,并且導(dǎo)熱元件的裸 露面優(yōu)選設(shè)置在存儲(chǔ)單電池的周圍側(cè)面區(qū)域中,特別是窄側(cè)面區(qū)域中。如果存儲(chǔ)單電池的 平側(cè)面構(gòu)成存儲(chǔ)單電池的電極,那么導(dǎo)熱元件也可用導(dǎo)電材料構(gòu)成且另外還可當(dāng)作在相鄰 存儲(chǔ)單電池之間的或在存儲(chǔ)單電池與儲(chǔ)能裝置的極連接設(shè)備之間的電接觸元件。若要特別 防止電接觸,導(dǎo)熱元件也可選擇性地具有電絕緣特性。
[0019]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方式中,在兩存儲(chǔ)單電池之間和/或在存儲(chǔ)單電池和另外一 個(gè)組件之間設(shè)置至少一個(gè)至少部分柔韌的、尤其是彈性柔韌的阻尼器,該阻尼器能導(dǎo)熱,且 是存儲(chǔ)單電池的一部分或是導(dǎo)熱元件的一部分,或被安裝在存儲(chǔ)單電池或?qū)嵩谋砻?上,或被置于存儲(chǔ)單電池和導(dǎo)熱元件間。阻尼器在本發(fā)明的范疇中特別被理解為一種組件, 該組件能阻尼在存儲(chǔ)單電池之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),視情況而定也能阻尼在存儲(chǔ)單電池與其它組 件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。傳統(tǒng)阻尼器一般由所具有的導(dǎo)熱能力極低(例如PU泡沫、泡沫橡膠、瓦 楞紙板等等)的材料構(gòu)成,但根據(jù)本發(fā)明在本優(yōu)選設(shè)計(jì)方案中的阻尼器被設(shè)計(jì)為能導(dǎo)熱。這里所說的是技術(shù)上可用的且可結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)的導(dǎo)熱能力,而不是說隔熱材料所固有的、最小 的和物理上不可避免的余熱傳導(dǎo)性。
[0020]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選設(shè)計(jì)方案中,夾緊裝置至少具有一根緊固帶,該緊固帶由導(dǎo) 熱材料構(gòu)成且優(yōu)選至少逐段自身有彈性地、特別是波浪式起伏的彈簧狀地構(gòu)成,其中優(yōu)選 設(shè)置多根緊固帶,這些緊固帶中的至少一根緊固帶覆蓋在至少一根其他的緊固帶上。緊固 帶在本發(fā)明的范疇中被理解為長(zhǎng)形的、特別是扁平的、帶狀的組件,該組件也可用于,將順 序排列的存儲(chǔ)單電池相對(duì)于彼此夾緊,尤其是以纏繞式地夾緊。在這種情況下,可設(shè)置鎖栓 機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)等,以便能夠在受到應(yīng)力的條件下進(jìn)行裝配。借助固有的彈性結(jié)構(gòu)也可實(shí)現(xiàn) 的是,在單電池塊上施加均勻的夾緊力。緊固帶的彈性伸長(zhǎng)可這樣設(shè)置,即在受到預(yù)應(yīng)力 的情況下進(jìn)行裝配時(shí)緊固帶的尺寸比單電池組大且能繞過(gestreift)單電池塊,而當(dāng)預(yù) 應(yīng)力減少時(shí),緊固帶緊緊環(huán)繞單電池塊。因此,緊固帶可逐段地例如波浪式起伏的彈簧狀地 (wellenfederformig)構(gòu)成。特別有利的是,波浪式起伏的彈簧狀地構(gòu)成的段具有平面部
分,該平面部分在受到應(yīng)力的情況下可大面積地與存儲(chǔ)單電池、導(dǎo)熱元件等的換熱面接觸。
[0021]在本發(fā)明的另一優(yōu)選設(shè)計(jì)方案中,夾緊裝置具有多個(gè)拉緊桿,這些拉緊桿由導(dǎo)熱 材料構(gòu)成。拉緊桿在本發(fā)明的范疇中被理解為被長(zhǎng)形地構(gòu)成的、特別是超過單電池??傞L(zhǎng) 的棒狀物,該拉緊桿通過像板或法蘭這樣的壓力元件(其中壓力元件在存儲(chǔ)單電池的堆疊 方向上分別向外部的存儲(chǔ)單電池施壓)來將單電池塊夾緊。通常會(huì)設(shè)置多個(gè)(例如四個(gè),六 個(gè),八個(gè)或更多個(gè))拉緊桿。所述拉緊桿例如在一端有頭且在另一端有螺紋或在兩端都有螺 紋,以便能通過借助于螺母的旋入或旋緊所導(dǎo)致的拉動(dòng)來實(shí)現(xiàn)可靠的夾緊。對(duì)存儲(chǔ)單電池 進(jìn)行相應(yīng)的成形時(shí),使用拉緊桿也是有優(yōu)點(diǎn)的,即在夾緊前用相對(duì)簡(jiǎn)單的方式將存儲(chǔ)單電 池穿在(gefadelt)拉緊桿上,這也能簡(jiǎn)化安裝。拉緊桿例如可穿過框架式扁平單電池的框 架元件上對(duì)應(yīng)的凹槽并吸收這里的熱。
[0022]在一個(gè)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中,夾緊裝置具有固定件和夾持件,其中固定件與 存儲(chǔ)單電池交替排列,以便將存儲(chǔ)單電池固定在固定件之間,并且其中夾持件將固定件和 存儲(chǔ)單電池夾緊,其中固定件至少要部分地與存儲(chǔ)單電池的換熱面熱耦合,并且其中夾持 件要至少部分地緊靠固定件的換熱面。在這種情況下非常有利的是,固定件至少在與存儲(chǔ) 單電池接觸的接觸面以及與夾持件接觸的接觸面之間由導(dǎo)熱材料構(gòu)成。用這種方式也可 將固定件和存儲(chǔ)單電池有效地夾緊構(gòu)成電池塊。例如但不僅限于在緊固帶被設(shè)置為夾持件 時(shí),固定件的換熱面可以是固定件的外表面,特別是其邊緣面。夾持件(例如但不只是拉緊 桿)也可以通過管道(例如孔)引入固定件內(nèi);在這種情況下,固定件的換熱面可由管道的內(nèi) 表面構(gòu)成。存儲(chǔ)單電池的換熱面可由存儲(chǔ)單電池的平面或邊緣面構(gòu)成,也可以由電流導(dǎo)體 構(gòu)成,或在電流導(dǎo)體通道區(qū)處由存儲(chǔ)單電池的殼體構(gòu)成。
[0023]儲(chǔ)能裝置還優(yōu)選設(shè)計(jì)成使得夾緊裝置至少部分地,特別是通過大面積地接觸,與 換熱器設(shè)備的一些部分熱耦合,其中換熱器設(shè)備最好連到熱載體循環(huán)系統(tǒng)上,并且其中該 熱載體循環(huán)系統(tǒng)優(yōu)選是可控制或可調(diào)節(jié)的。夾緊裝置可用這種方式將從存儲(chǔ)單電池吸收的 熱傳遞給換熱器,并在那里將熱釋放給熱載體(例如但不只是水或油)。被加熱的熱載體可 經(jīng)熱載體循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)并將吸收的熱在其它地方重新釋放出來,例如將熱釋放給空氣冷卻 器或類似物。
[0024]特別優(yōu)選的是,換熱器設(shè)備至少部分地緊挨著存儲(chǔ)單電池的換熱面,其中存儲(chǔ)單電池具有扁平的棱形形狀且換熱面設(shè)置在存儲(chǔ)單電池的至少兩個(gè)、優(yōu)選為相對(duì)的窄側(cè)面 上。這樣一來,存儲(chǔ)單電池一方面可以通過直接接觸將熱釋放給換熱器,而另一方面可將在 未與換熱器接觸處的熱釋放給夾緊裝置。夾緊裝置最好既能將單電池夾到一起又能將單電 池與換熱器夾到一起。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提出一種儲(chǔ)能單電池,該儲(chǔ)能單電池具有活性區(qū)域和包 圍該活性區(qū)域的殼體以及導(dǎo)熱件,其中導(dǎo)熱件被設(shè)計(jì)和布置成,用來將在儲(chǔ)能單電池工作 時(shí)至少一個(gè)較熱的儲(chǔ)能單電池表面上的熱傳導(dǎo)到在儲(chǔ)能單電池工作時(shí)至少兩個(gè)較冷的儲(chǔ) 能單電池表面上。如果將多個(gè)此類儲(chǔ)能單電池組裝到一塊,則有可能的是,在兩個(gè)較冷的表 面上通過直接接觸將熱釋放給夾緊裝置(比如緊固帶),或在一側(cè)釋放給緊固帶而在另一側(cè) 釋放給換熱器。因此,此類儲(chǔ)能單電池特別適合用于儲(chǔ)能裝置,正如此前所述。此外對(duì)于此 類儲(chǔ)能單電池而言,該儲(chǔ)能單電池上的熱分布無需明顯冷卻也可得以均衡。
[0026]在一優(yōu)選實(shí)施方式中,儲(chǔ)能單電池具有棱形的、電絕緣的框架部分以及兩個(gè)扁平 的、導(dǎo)電的側(cè)部,其中框架部分和側(cè)部構(gòu)成殼體,其中活性部分的導(dǎo)電凸起連接到這些側(cè)部 中的每一個(gè),使得這些側(cè)部構(gòu)成儲(chǔ)能單電池的電極,這些電極通過框架部分彼此電絕緣,其 中框架部分的至少兩個(gè)、優(yōu)選為相對(duì)的窄側(cè)面至少部分地被所述側(cè)部中的至少一個(gè)的彎曲 部分所覆蓋。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提出了一種導(dǎo)熱元件,該導(dǎo)熱元件具有薄壁結(jié)構(gòu),特別用 于容納儲(chǔ)能單電池,其中薄壁結(jié)構(gòu)優(yōu)選扁平的六面體形狀,并且其中薄壁結(jié)構(gòu)至少具有一 個(gè)扁平側(cè)面和兩個(gè)與該扁平側(cè)面毗鄰的窄側(cè)面。如果儲(chǔ)能單電池,特別是扁平單電池,例如 但不只是框架式扁平單電池,要容納在所述導(dǎo)熱元件中,那么薄壁結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱元件中的至 少一個(gè)扁平側(cè)面能吸收與扁平側(cè)面毗鄰的單電池活性區(qū)域處的熱并將熱引導(dǎo)到至少兩個(gè) 窄側(cè)面上。如果將多個(gè)具有此類導(dǎo)熱元件的儲(chǔ)能單電池組裝到一塊,則有可能的是,在窄側(cè) 面處通過直接接觸將熱釋放給夾緊裝置(比如緊固帶),或在一側(cè)釋放給緊固帶而在另一側(cè) 釋放給換熱器。因此,此類導(dǎo)熱元件特別適合用于儲(chǔ)能裝置,正如此前所述。如果儲(chǔ)能單電 池的扁平側(cè)面構(gòu)成電極,則有好處的是,導(dǎo)熱元件由導(dǎo)體材料組成,其中通過采取適當(dāng)?shù)拇?施可避免在儲(chǔ)能單電池相對(duì)的兩極之間發(fā)生短路。
[0028]在一優(yōu)選實(shí)施方式中,至少一個(gè)窄側(cè)面可通過在容納了儲(chǔ)能單電池之后將與扁平 側(cè)面毗鄰的連接板弄彎而得到,其中優(yōu)選生成一種至少基本上整個(gè)包圍儲(chǔ)能單電池的結(jié) 構(gòu)。
[0029]特別地,提出了在交通工具中使用的根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置,根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能 單電池以及根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱元件,其中交通工具特別是混合動(dòng)力交通工具或電動(dòng)交通工具。
[0030]本發(fā)明前述的和其他的特征、目的和優(yōu)點(diǎn)在下面的描述中能更清楚地看到,下面 會(huì)參照附圖進(jìn)行描述。
[0031]在附圖中示出了:
[0032]圖1為由多個(gè)框架式扁平單電池所組成的被彈性?shī)A緊的單電池塊的剖面示意圖;
[0033]圖2為電池的剖面示意圖,該電池具有構(gòu)成框架式扁平單電池的單電池,并且其 中在環(huán)繞單電池塊的夾緊裝置與單電池塊之間插入了彈性元件;
[0034]圖3為具有由多個(gè)框架式扁平單電池組成的且被夾緊的單電池塊的電池的空間示意圖;
[0035]圖4是以空間示意圖示出的圖3中的電池的分解示意圖;
[0036]圖5為具有由多個(gè)框架式扁平單電池組成的且在三個(gè)空間方向上被夾緊的單電 池塊的電池空間示意圖;
[0037]圖6是以空間示意圖示出的框架式扁平單電池的分解示意圖;
[0038]圖7為根據(jù)圖6所示的組裝到一起的單電池的橫截面示意圖;
[0039]圖8是以空間示意圖示出的類似的框架式扁平單電池的分解示意圖;
[0040]圖9是以空間示意圖示出的另一電池的分解示意圖;
[0041]圖10為根據(jù)圖9所示的電池在組裝到一起的狀態(tài)下的空間示意圖;
[0042]圖11為框架式扁平單電池和導(dǎo)熱元件的空間示意圖;
[0043]圖12為類似的導(dǎo)熱元件的空間示意圖;
[0044]圖13為另一種導(dǎo)熱兀件的空間不意圖;
[0045]圖14為根據(jù)圖13所示的導(dǎo)熱元件與電池單元的空間示意圖;
[0046]圖15為根據(jù)圖14的、具有多個(gè)電池單元和導(dǎo)熱元件的電池的空間示意圖,其中導(dǎo) 熱元件用底板和端側(cè)的散熱板夾緊;
[0047]圖16為具有多個(gè)袋狀單電池的電池,其中在框架元件之間袋狀單電池用拉緊桿 夾緊;
[0048]圖17為具有多排圓柱形電池單元的電池的示意性俯視圖,其中電池單元用固定 帶夾緊到電池殼體壁上;
[0049]圖18為具有多排圓柱形電池單元的電池的示意性俯視圖,其中電池單元用固定 帶夾緊到電池殼體壁之間;
[0050]圖19為具有彈性元件的袋狀單電池的空間示意圖;
[0051]圖20為具有彈性層的導(dǎo)熱元件的橫截面示意圖。
[0052]應(yīng)當(dāng)指出,附圖中的視圖是示意性的且基本上僅限于再現(xiàn)一些便于理解本發(fā)明的 特征。還要指出的是,圖中所示尺寸和大小比例主要是為了描述清楚,并且除非在說明書中 另有說明,否則不必被理解為是限制性的。
[0053]圖1所示為具有多個(gè)構(gòu)成單電池組的伽伐尼單電池2的電池I的(部分)剖面示意 圖,其為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。單電池2在圖1中未以剖面示出。
[0054]伽伐尼單電池2為具有活性區(qū)域的次級(jí)電池(充電電池),其含有鋰。像鋰離子單 電池等這類已知的伽伐尼單電池在結(jié)構(gòu)方面基本上是公知的。在本申請(qǐng)的框架中,為了簡(jiǎn) 單起見將伽伐尼單電池2稱為單電池2。在本實(shí)施例中,單電池2構(gòu)成所謂的框架式扁平單 電池,其具有窄的、一般為六面體形狀的殼體。單電池2面平行地順次排列并可根據(jù)用途被 彼此電并聯(lián)和/或電串聯(lián)。
[0055]在單電池2下面設(shè)置了用于控制單電池2的溫度的散熱板3。散熱板3在其內(nèi)部 有在一個(gè)圖中被剖開的多個(gè)冷卻通道3.3,冷卻劑流經(jīng)其中。在散熱板3和單電池2的底面 之間設(shè)置了電絕緣材料構(gòu)成的導(dǎo)熱箔4,該導(dǎo)熱箔將散熱板3和單電池2隔離開來。在單電 池2上方設(shè)置了由導(dǎo)熱能力良好的、由電絕緣材料(例如含導(dǎo)熱摻雜物的增強(qiáng)合成材料)所 構(gòu)成的壓板5??蛇x地,壓板5也可以由例如鋼、鋁等的金屬制成,然后再在單電池2的上窄 側(cè)面區(qū)域設(shè)置一個(gè)電絕緣涂層或類似導(dǎo)熱箔4那樣的電絕緣中間層。[0056]在單電池組前端是前極板6,并且在單電池組后端設(shè)置后極板7。極板6和極板7 分別構(gòu)成電池I的電極且分別具有延伸超出壓板5的、凸起形式的延長(zhǎng)部分(參閱下面進(jìn)一 步詳述的圖3中的6.1,7.1,),它們分別構(gòu)成電池I的極接觸部。
[0057]此外,極板6和7分別有2個(gè)固定凸緣(參閱圖3中6.2,7.2),這兩個(gè)固定凸緣平 行于壓板5由相應(yīng)的極板6、7彎曲形成并與壓板5接觸。壓板5、單電池2和散熱板3通 過兩個(gè)夾持件8 (圖1中只示出I個(gè))壓在一起,該夾持件被分別引導(dǎo)環(huán)繞壓板5,極板6、7 和散熱板3。在本實(shí)施例中,夾持件8構(gòu)成為本身有彈性的緊固帶8,其中固有彈性基本上 由彈性區(qū)8.1來設(shè)定。彈性區(qū)8.1通過緊固帶8的波浪式起伏的形狀來實(shí)現(xiàn)。在這種情況 下,彈性區(qū)8.1優(yōu)選在以下位置構(gòu)成,即在該位置緊固帶8沒有經(jīng)過的極板6、7或散熱板3 的邊緣處,特別是電池I的上側(cè)面和下側(cè)面。其波浪式起伏的形狀至少在散熱板3和壓板5 上的波谷支撐區(qū)域中至少部分地具有至少基本上平面的部分,以便獲得大的接觸面。在軸 向上通過前極板6和后極板7可實(shí)現(xiàn)將力弓I入單電池塊I。在與之垂直的方向上,所述力經(jīng) 散熱板3在下方引導(dǎo)并經(jīng)壓板5在上方引導(dǎo)。此外,為防止短路,極板6、7至少在緊靠緊固 帶8的位置處設(shè)有電絕緣涂層或類似導(dǎo)熱箔4的電絕緣中間層。(盡管在附圖中未詳細(xì)示 出,但在極板6、7區(qū)域中,緊固帶也具有彈性部分。)
[0058]緊固帶8由好的熱導(dǎo)體例如彈簧鋼制成,且在彈性區(qū)8.1的波谷區(qū)域中與壓板5 和散熱板3導(dǎo)熱接觸。
[0059]至少在極板區(qū)域中要設(shè)置緊固帶8的電絕緣涂層或絕緣中間層。在一種實(shí)施形式 變體中,緊固帶可以用非導(dǎo)體材料制成,例如由導(dǎo)熱的合成材料(其優(yōu)選地具有強(qiáng)化玻璃纖 維、強(qiáng)化凱夫拉纖維或強(qiáng)化金屬,以及具有導(dǎo)熱填充材料)制成。在這種情況下,有可能不需 要額外的絕緣物。
[0060]由于緊固帶8和壓板5具有導(dǎo)熱能力并且壓板5與單電池上側(cè)部分以及緊固帶8 導(dǎo)熱接觸,所以一方面可以在電池上部區(qū)域中在單電池2之間實(shí)現(xiàn)熱補(bǔ)償,還可實(shí)現(xiàn)將熱 從上側(cè)輸送到位于下側(cè)的散熱板3。
[0061]在圖2中,以和圖1相對(duì)應(yīng)的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例,其中在環(huán)繞單 電池塊的緊固帶8和單電池塊之間設(shè)置了導(dǎo)熱元件8.20,8.21,8.22。
[0062]根據(jù)圖2所示,在緊固帶8和散熱板3之間設(shè)置了下部導(dǎo)熱元件8.20,在緊固 帶8和壓板5之間設(shè)置了上部導(dǎo)熱元件8.21,以及在緊固帶8和極板6、7之間設(shè)置了 端側(cè)導(dǎo)熱元件8.22。剛性的金屬塊,例如鋁塊,可用作導(dǎo)熱元件8.20,8.21,8.22。緊固 帶環(huán)繞單電池塊并保證在軸方向上和在垂直軸方向上的壓力相同。利用壓接閉鎖裝置 (Crimpverschluss) 8.3可閉鎖緊固帶;以此保證安全地夾緊電池I。
[0063]在一實(shí)施方式變體中,導(dǎo)熱元件8.20,8.21,8.22可具有彈性且例如可設(shè)置成波 浪式起伏的彈簧片、填充有金屬屑的墊、摻雜金屬泡沫墊或具有導(dǎo)熱凝膠的墊等。
[0064]與圖1中所示的實(shí)施例不同的是,緊固帶8是直的,即沒有彈性的波浪式起伏,且 完全附在導(dǎo)熱元件8.20,8.21,8.22上。
[0065]圖3和圖4是圖1或圖2所示電池I的另一實(shí)施方式變體的空間示意圖。在這種 情況下,圖3還示出了電池I的組裝到一起的狀態(tài),并且圖4示出了電池I的分解圖。
[0066]散熱板3在其內(nèi)部具有冷卻通道(圖1和圖2中的3.3),冷卻劑可流經(jīng)該冷卻通 道,此外還具有兩個(gè)冷卻劑連接端口 3.1,用于冷卻劑流入和流出。通過冷卻劑連接端口3.1可將散熱板3連接到未被示出的冷卻劑循環(huán)系統(tǒng),冷卻劑吸收的廢熱可經(jīng)此循環(huán)系統(tǒng) 從電池I導(dǎo)出。
[0067]在此實(shí)施方式變體中,夾緊裝置是由兩根金屬緊固帶8構(gòu)成,這些緊固帶具有電 絕緣的、但是導(dǎo)熱的層。緊固帶8具有夾緊區(qū)域8.4,該區(qū)域在所示實(shí)施例中構(gòu)成波浪式起 伏的延伸區(qū)域。也可以用夾壓方法來替代該延伸區(qū)域,以便夾緊緊固帶并牢固地彼此連接 這些端部。在另一可選方案中,可設(shè)置夾緊柄閉鎖裝置(Knebelverschlilsse)、螺紋閉鎖裝 置(Schraubverschliisse)或同等類型的夾緊接扣。雖然在圖上只能看到后極板7 —側(cè)的 夾緊區(qū)域8.4,但在前極板6 —側(cè)上也能夠設(shè)置有此類夾緊區(qū)域。
[0068]緊固帶8在凹進(jìn)部5.1中經(jīng)過壓板5,在凹進(jìn)部7.3中經(jīng)過后極板7,在凹進(jìn)部3.2 中經(jīng)過散熱板3,并且在未詳細(xì)示出的凹進(jìn)部中經(jīng)過前極板6。
[0069]圖5是根據(jù)圖3所示的電池I的另一實(shí)施方式變體的空間示意圖。
[0070]除了垂直的緊固帶8之外,還提供另一條緊固帶9,其水平環(huán)繞電池I。該緊固帶 9經(jīng)過在未詳細(xì)示出的單電池2的橫向窄側(cè)面以及前后極板6、7中的凹進(jìn)部,并在極板6、7 區(qū)域中覆蓋緊固帶8。在一個(gè)實(shí)施方式變體中,緊固帶8可覆蓋緊固帶9。
[0071]在另一實(shí)施方式變體中,還能夠在緊固帶9和單電池2的橫向窄側(cè)面之間設(shè)置壓 板(未詳細(xì)不出)。
[0072]在所有實(shí)施方式變體中,如果夾持件導(dǎo)電的話,如前面所描述的那樣,則要采取適 當(dāng)?shù)拇胧┮苑乐乖搶?dǎo)電的夾持件與極板6、7電接觸。
[0073]在一實(shí)施方式變體中,壓板5至少部分地構(gòu)成為由電絕緣的載體材料,優(yōu)選是由 具有可選的強(qiáng)化玻璃纖維的合成材料所構(gòu)成的電路板,并支撐用來監(jiān)視和/或控制電池功 能以及導(dǎo)電線路的電子部件,這些電子部件都未被示出。此類電子部件例如可以是用于補(bǔ) 償單電池的不同電荷水平的單電池電壓監(jiān)控元件和/或單電池電壓補(bǔ)償元件(其例如以微 型芯片的形式置于印刷電路板中),抑或是用來監(jiān)測(cè)單電池2溫度的溫度傳感器。至少在緊 靠緊固帶8或?qū)嵩?.21的區(qū)域中,壓板5具有良好的導(dǎo)熱能力;所述區(qū)域也被稱為導(dǎo) 熱區(qū)。在這種情況下,壓板5還優(yōu)選地構(gòu)造成使得產(chǎn)生熱的電路元件和/或熱敏的電路元 件可布置在導(dǎo)熱區(qū)附近和/或與導(dǎo)熱區(qū)導(dǎo)熱接觸。特別優(yōu)選地,電路板自身具有良好的導(dǎo) 熱能力并構(gòu)成所述壓板5。在另一實(shí)施方式變體中,壓板5可完全由具有良好導(dǎo)熱能力的材 料構(gòu)成,其中在沒有緊固帶8或?qū)嵩?.21緊靠的區(qū)域中設(shè)置如前所述的電路板。
[0074]圖6示出了構(gòu)成扁平單電池的伽伐尼單電池2的空間分解示意圖,其為本發(fā)明的 又一個(gè)實(shí)施例。
[0075]根據(jù)圖6所示,單電池2的單電池殼體(外殼)由兩個(gè)單電池殼體側(cè)壁2.1,2.2以 及一個(gè)位于這些側(cè)壁之間的圍繞邊側(cè)的單電池殼體框架2.3構(gòu)成。單電池2的單電池殼體 側(cè)壁2.1、2.2能導(dǎo)電并構(gòu)成單電池2的電極P+、P-。單電池殼體框架2.3被電絕緣地實(shí)現(xiàn), 使得不同極性的單電池殼體側(cè)壁2.1,2.2彼此電絕緣。此外,單電池殼體框架2.3在上側(cè) 處具有局部的材料加高部(Materialerh6hung) 2.31,其功能在圖9和圖10中會(huì)進(jìn)一步詳 細(xì)說明。
[0076]單電池2至少具有三個(gè)電壓連接接觸部Kl至K3。也就是說,構(gòu)成極P-的單電池 殼體側(cè)壁2.1具有至少兩個(gè)電壓連接接觸部Kl、K2,這兩個(gè)連接接觸部在單電池內(nèi)部彼此 電連接,優(yōu)選并聯(lián)連接。在這種情況下,第一個(gè)電壓連接接觸部Kl由單電池2的極P-構(gòu)成并因此由單電池殼體側(cè)壁2.1構(gòu)成。第二個(gè)電壓連接接觸部K2被實(shí)現(xiàn)為測(cè)量連接部2.11, 該測(cè)量連接部在單電池殼體側(cè)壁2.1的徑向上從任意位置出伸出,作為凸起形式的延長(zhǎng)部 分從單電池2上方伸出。
[0077]在本發(fā)明的此實(shí)施例中,具有凸起形式的測(cè)量連接部2.11的單電池殼體側(cè)壁2.1 在下部區(qū)域中具有朝單電池殼體框架2.3方向彎曲90°的下邊2.12,從而使得在使用圖9 和圖10中所示導(dǎo)熱板8時(shí)有效熱傳遞表面得以增大從而改進(jìn)電池I的冷卻。此外具有凸 起形式的測(cè)量連接部2.11的單電池殼體側(cè)壁2.1在上部區(qū)域中具有兩個(gè)朝單電池殼體框 架2.3方向彎曲90°的連接板2.13。在組裝到一起時(shí),連接板2.13在材料加高部2.31旁 邊咬合殼體框架2.3的上部窄側(cè)面2.32,而邊2.12咬合單電池殼體框架2.3的下部窄側(cè) 面。
[0078]在圖9和圖10中詳細(xì)示出的電池I由多個(gè)這樣的單電池I組成,這些單電池的極 P+、P-(特別是構(gòu)成為扁平側(cè)面的單電池殼體側(cè)壁2.1、2.2)依據(jù)所需電池電壓和功率并聯(lián) 和/或串聯(lián)起來且構(gòu)成在圖5至圖7中所示單電池組Z。
[0079]但首先根據(jù)圖7中所示的橫截面示意圖來說明單電池2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
[0080]根據(jù)圖7所示,在由前面所述的殼體部件2.1,2.2,2.3構(gòu)成的殼體內(nèi)設(shè)置不作詳 細(xì)描述的活性區(qū)2.4,在該活性區(qū)內(nèi),不同極性的電極箔2.5(特別是鋁箔和/或銅箔和/或 金屬合金制的箔),其涂敷有電化學(xué)活性材料,被重疊地堆棧并借助于分隔物(特別是分隔 箔)彼此電絕緣。
[0081]在電極箔2.5的、從電極棧2.4的中間區(qū)域突起的邊界區(qū)域中,相同極性的電極箔 2.5彼此電連接。相同極性的電極箔2.5彼此連接的末端構(gòu)成極接觸部2.7,該極接觸部也 被稱為導(dǎo)電凸起。為了清楚起見,單電池2的不同極性的極接觸部2.7在下面被稱為導(dǎo)電 凸起2.7。具體來說,電極箔2.5的末端導(dǎo)電地彼此夾壓和/或焊接到一起并且構(gòu)成電極棧 2.4的導(dǎo)電凸起2.7。
[0082]電極棧2.4布置在圍繞電極棧2.4邊界的單電池殼體框架2.3內(nèi)。為此,單電池 殼體框架2.3具有兩個(gè)相互間隔開的材料凹部2.33、2.34,該材料凹部被設(shè)置成,使得不同 極性的導(dǎo)電凸起2.7可置入其中。材料凹部2.33,2.34的凈高h(yuǎn)被構(gòu)造成,使得其要與不 受影響地彼此堆疊的導(dǎo)電凸起7的延長(zhǎng)部分一致或比它小。材料凹部2.33,2.34的深度t 被構(gòu)造成與導(dǎo)電凸起7的延長(zhǎng)部分一致或比它大。
[0083]因?yàn)閱坞姵貧んw框架2.3優(yōu)選由電絕緣材料制成,所以不同極性的導(dǎo)電凸起7被 彼此電絕緣,這樣非常有利且不需要用于電絕緣的額外裝置。
[0084]在固定單電池殼體側(cè)壁2.1,2.2時(shí)(其例如以未被詳細(xì)說明的方式通過扁平側(cè)面 的粘結(jié)和/或彎邊實(shí)現(xiàn)在圍繞單電池殼體框架2.3的凹部中),不同極性的導(dǎo)電凸起2.7要 往單電池殼體側(cè)壁2.1,2.2處擠壓,從而使得導(dǎo)電凸起2.7的各電位被應(yīng)用到單電池殼體 側(cè)壁2.1、2.2上并構(gòu)成單電池2的極P+、P-。
[0085]在一實(shí)施方式中,在導(dǎo)電凸起2.7 (例如銅制的導(dǎo)電凸起)和殼體側(cè)壁2.1,2.2 (例 如鋁制的殼體側(cè)壁)之間要額外設(shè)置未示出的箔(例如鎳制的箔),以便在導(dǎo)電凸起2.7與單 電池殼體側(cè)壁2.1,2.2之間實(shí)現(xiàn)改善的電連接。
[0086]在其它實(shí)施方式變體中,未詳述的電絕緣薄箔被布置在導(dǎo)電凸起2.7與單電池殼 體側(cè)壁2.1,2.2之間或在單電池殼體側(cè)壁2.1,2.2上單側(cè)地涂覆有電絕緣的層,從而使得在采用未具體實(shí)現(xiàn)的、根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的焊透法從外側(cè)穿透單電池殼體側(cè)壁2.1,2.2產(chǎn) 生導(dǎo)電凸起2.7與單電池殼體側(cè)壁2.1,2.2的電接觸。
[0087]圖8示出了在圖6和圖7中所示的單電池2的實(shí)施方式的空間分解示意圖。
[0088]如圖6所示,具有凸起形式的測(cè)量連接部2.11的單電池殼體側(cè)壁2.1在下部區(qū)域 具有朝單電池殼體框架2.3方向彎曲90°的下邊2.12。在圖6的修改圖中,另一個(gè)單電池 殼體側(cè)壁2.2在上部區(qū)域具有兩個(gè)朝單電池殼體框架2.3方向彎曲90°的凸起2.22。組 裝到一起時(shí),第二個(gè)殼體側(cè)壁的凸起2.22會(huì)在材料加高部2.31旁?shī)A緊殼體框架2.3的上 窄側(cè)面2.32,而第一個(gè)殼體側(cè)壁2.1的邊2.12會(huì)咬合單電池殼體框架2.3的下窄側(cè)面。
[0089]圖9示出了具有由多個(gè)單電池2構(gòu)成的單電池組Z的電池I空間分解示意圖,這 是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。
[0090]為了依據(jù)電池I所需的電壓和功率將多個(gè)單電池I的極P+、P_彼此電串聯(lián)和/或 并聯(lián)以便構(gòu)成單電池組Z。同樣,在本發(fā)明的改進(jìn)方案中也能夠依據(jù)電池I所述的電壓和功 率由任意數(shù)量的單電池2構(gòu)成單電池組Z。
[0091]單電池2的極P+、P_的串聯(lián)通過將相鄰的單電池2的單電池殼體側(cè)壁2.1、2.2電 接觸來實(shí)現(xiàn)不同的電勢(shì)。在這種情況下,單電池2的單電池殼體側(cè)壁2.2特別以力配合的 方式、以形狀配合的方式和/或者以材料配合的方式與相鄰的單電池2中具有凸起形式的 測(cè)量連接部2.11的單電池殼體側(cè)壁2.1電連接。
[0092]電池I (例如用在交通工具,特別是混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的交通工具和/或電動(dòng)交通工具 中的電池)在本發(fā)明的所示實(shí)施例中由30個(gè)單電池2構(gòu)成,這些單電池2以電串聯(lián)的方式 連接。在單電池組Z的第一個(gè)單電池El的單電池殼體側(cè)壁2.2(該殼體側(cè)壁2.2構(gòu)成第一 個(gè)單電池El的正極P+)上設(shè)置了電接口元件10,用于從電池I導(dǎo)出電能和/或?qū)㈦娔軐?dǎo)入 電池I。該電接口元件10被實(shí)現(xiàn)為電接口凸起并構(gòu)成電池I的正極接口 Pp()S。
[0093]在單電池組Z的最后一個(gè)單電池E2的單電池殼體側(cè)壁2.1 (該殼體側(cè)壁2.1特別 是構(gòu)成最后一個(gè)單電池E2的負(fù)極P-)上也設(shè)置了電接口元件11。該接口元件11同樣被實(shí) 現(xiàn)為電接口凸起并構(gòu)成電池I的負(fù)極端口 PMg。
[0094]在本發(fā)明所示設(shè)計(jì)方案中,單電池組Z與導(dǎo)熱板3熱耦合。在這種情況下,單電池 殼體側(cè)壁2.1與朝單電池殼體框架2.3方向彎曲90°的下邊界2.12直接或間接地通過導(dǎo) 熱的材料,特別是導(dǎo)熱箔4,熱耦合到導(dǎo)熱板3上。
[0095]在本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)方案中,導(dǎo)熱的材料可另外地或可選地由鑄模材料和/或涂 料構(gòu)成。
[0096]為了以力配合的方式將單電池2連接構(gòu)成單電池組Z并且以力配合的方式將導(dǎo)熱 板3和導(dǎo)熱箔4連接到單電池組Z上,在殼體框架中設(shè)置單電池組Z、導(dǎo)熱板3以及導(dǎo)熱箔4。
[0097]殼體框架特別是由一個(gè)或多個(gè)完全圍繞單電池組Z的夾持件,例如緊固帶8所構(gòu) 成的,這些夾持件以力配合的方式在橫向和縱向上連接單電池2或單電池組Z、導(dǎo)熱板3以 及導(dǎo)熱箔4。
[0098]為了能夠?qū)A持件8安全地固定,在導(dǎo)熱板3的下側(cè)優(yōu)選設(shè)置與夾持件8尺寸大 小一致的材料凹進(jìn)部3.2。
[0099]在電池I的上部區(qū)域夾持件8平放在連接板2.13 (圖5)或2.22 (圖7)上。夾持件8,此處是指緊固帶8,由導(dǎo)熱能力好的材料,優(yōu)選非導(dǎo)電的材料制成。如果在一實(shí)施方式 變體中,夾持件由導(dǎo)電材料制成的話,則通過涂層或通過在單電池2上側(cè)與夾持件8之間的 中間層以及在第一個(gè)和最后一個(gè)單電池El和E2暴露在外的端面與夾持件8之間的中間層 來確保電絕緣,以防元件之間的短路。
[0100]由于單電池2上側(cè)導(dǎo)熱接觸緊固帶8再加上緊固帶8具有導(dǎo)熱能力,因此能夠在 單電池2上側(cè)處實(shí)現(xiàn)熱分布,并將聚集在該處的熱傳遞到設(shè)置在單電池I下側(cè)的散熱板3 上。通過這種方式能進(jìn)一步改進(jìn)此類電池I的冷卻。
[0101]設(shè)置在上側(cè)處的連接板2.13或2.22對(duì)單電池2上側(cè)處的導(dǎo)熱接觸是有益的,所 述連接板是扁平的、暴露于單電池2的電極棧2.4所產(chǎn)生的熱的單電池側(cè)壁2.1或2.2的 組成部分。在另一個(gè)未詳細(xì)不出的實(shí)施方式變體中,殼體側(cè)壁2.1或2.2中的一個(gè)(參見圖 6或圖8)具有在側(cè)面區(qū)域中分別朝單電池殼體框架2.3方向彎曲90°的側(cè)邊,該側(cè)邊在將 單電池組裝到一起時(shí)咬合單電池殼體框架2.3的窄側(cè)面。當(dāng)除了圖9所示緊固帶外,還設(shè) 置了另一個(gè)與緊固帶8交叉的緊固帶時(shí),這種結(jié)構(gòu)形式有利于傳熱,圖5中所示實(shí)施方式變 體正是這種情況(請(qǐng)參閱參考編號(hào)9)。交叉的緊固帶可用于固定接口元件10、11。
[0102]在本發(fā)明未詳細(xì)示出的改進(jìn)方案中,若干個(gè)或所有的組件,即單電池2、導(dǎo)熱板3、 導(dǎo)熱箔4或整個(gè)電池1,能夠可選地或額外地被部分地或全部地封裝置入電池殼體中。
[0103]電池I例如是鋰離子高壓電池,則通常需要:專門的電子設(shè)備,該電子設(shè)備例如能 監(jiān)測(cè)和校正單電池2的單電池電壓;電池管理系統(tǒng),該電池管理系統(tǒng)特別用于控制電池I功 率消耗和輸出(=電池控制裝置);以及,安全元件,該安全元件能夠在電池I發(fā)生故障時(shí)使 電池I安全地與電網(wǎng)分離。
[0104]在本發(fā)明所示實(shí)施例中,設(shè)置了電子元件13,其至少具有未詳細(xì)示出的用于單電 池電壓監(jiān)控的設(shè)備和/或用于單電池電壓補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備。電子元件13在本發(fā)明的修改方案 中也可構(gòu)造為被封裝的電子模塊。
[0105]所述電子元件13在頭側(cè)處在夾持件12和單電池2的殼體框架2.3上布置在單電 池組上。為了使電子元件13的承載表面盡可能大同時(shí)也為了實(shí)現(xiàn)將夾持件8固定在單電 池組Z上側(cè),在每個(gè)單電池2的框架2.3的上側(cè)處部分地設(shè)置材料加高部2.31,該材料加高 部的高度與夾持件8的厚度一致。為了將電子元件13固定在單電池組Z上和/或固定在 夾持件8上,可使用未詳細(xì)示出的以力配合的方式、形狀配合的方式和/或材料配合的方式 的連接技術(shù)。通過緊固帶8 (其中電子元件13緊靠其上)可將電子元件13內(nèi)產(chǎn)生的熱引 導(dǎo)到設(shè)置在電池I下側(cè)的散熱板3上。通過這種方式也可進(jìn)一步改進(jìn)此類電子元件13的 冷卻。
[0106]通過設(shè)置在電子元件13內(nèi)的接觸元件13.3引導(dǎo)設(shè)置在單電池殼體側(cè)壁2.1上 的凸起形式的測(cè)量連接部2.11,用于電連接單電池組Z和電子元件13,其中所述接觸元件
13.3具有與凸起形式的測(cè)量連接部2.11相對(duì)應(yīng)的形狀。
[0107]另外還設(shè)置了其他未被示出的電子模塊,所述電子模塊例如包括電池管理系統(tǒng)、 電池控制裝置、安全元件和/或其它用于操作和控制電池I的設(shè)備。
[0108]圖11示出了作為本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的、構(gòu)成框架式扁平單電池的伽伐尼單 電池2和導(dǎo)熱裝置14的空間圖,其中為了說明目的將框架式扁平單電池2和導(dǎo)熱裝置14 彼此分開示出。[0109]根據(jù)圖11所示,單電池2的構(gòu)造與圖6或圖8中的實(shí)施例類似。與圖6或圖8實(shí) 施例不同的是,單電池殼體側(cè)部2.1,2.2沒有任何彎曲部分(圖6、圖8中的2.12,2.13或 2.22),但單電池殼體側(cè)部2.1,2.2的尺寸大小(厚度除外)與單電池殼體框架2.3的尺寸大 小相對(duì)應(yīng)。需要說明的是,如果單電池2的單電池殼體側(cè)部2.1,2.2具有如圖6、圖8所示 的彎曲部分,則在此實(shí)施例的設(shè)計(jì)方案中本發(fā)明也是可用的。
[0110]導(dǎo)熱裝置14被構(gòu)造為具有底板14.1和窄的環(huán)形邊界14.2的扁平箱體。其中底 板14.1構(gòu)成導(dǎo)熱裝置14的第一個(gè)扁平側(cè)面,并且邊界14.2構(gòu)成導(dǎo)熱裝置的四個(gè)窄側(cè)面, 而同時(shí)邊界14.2暴露在外的邊14.20限定了導(dǎo)熱裝置14的第二個(gè)開放式的扁平側(cè)面。在 此實(shí)施例中,導(dǎo)熱裝置14被制成深沖工件(Tiefziehteil ),其由具有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱能 力的材料制成,優(yōu)選為由鋁或鋼或其它金屬制成。
[0111]邊界14.2在上部區(qū)域中間具有材料凹槽14.3。該材料凹槽14.3的寬度與單電池
2的單電池殼體框架2.3的材料加高部2.31的寬度相對(duì)應(yīng)(有間隙)。導(dǎo)熱裝置14的內(nèi)部 尺寸,特別是其內(nèi)部高度和內(nèi)部寬度,與單電池2的外部尺寸匹配且要略有間隙,以便使得 單電池2能在導(dǎo)熱裝置14內(nèi)部找到空間且不用力就可置入其中(參見圖11箭頭“F”)。如 果單電池2在工作時(shí)變熱并因此膨脹,則單電池殼體可緊靠導(dǎo)熱元件14的邊界14.2。在這 種情況下,邊界14.2的高度的尺寸要被確定為,使得當(dāng)單電池2以其單電池殼體側(cè)壁2.2 抵靠導(dǎo)熱裝置14的底板14.1時(shí),邊界14.2接觸不到另一單電池殼體側(cè)壁2.1。
[0112]具有導(dǎo)熱裝置14的單電池2可以組合構(gòu)成與圖3-5、圖9或圖10所示類似的單 電池塊或電池。在這種情況下,導(dǎo)熱裝置14 一方面作為在連續(xù)的單電池的接觸部分K1、K3 之間的接觸部分,而另一方面將單電池2內(nèi)部產(chǎn)生的熱經(jīng)相應(yīng)的底板14.1向外傳輸?shù)奖┞?的邊界14.2上,熱在此處不但能夠被直接釋放給散熱板(下部)而且能夠經(jīng)夾緊裝置(上部) 引導(dǎo)至散熱板。與前面描述的實(shí)施例和實(shí)施方式變體類似的是,在導(dǎo)熱裝置14和散熱板或 緊固帶(參閱圖9等中的參考數(shù)字3、8)之間要提供電絕緣裝置,以防短路。
[0113]在一實(shí)施方式變體中,導(dǎo)熱裝置14的內(nèi)部尺寸沒有空隙,而是要將其尺寸確定得 比單電池2的外部尺寸略小,以使得要用一定的力才能在導(dǎo)熱裝置14中插入單電池2。
[0114]盡管在圖中未詳細(xì)示出,但可設(shè)置凹進(jìn)部,其對(duì)于容納和引導(dǎo)緊固帶而言是有用 的。
[0115]圖12所示為根據(jù)圖11所示的導(dǎo)熱裝置14修改后的空間示意圖。
[0116]根據(jù)圖12中所示,導(dǎo)熱裝置的邊界14.2在其邊緣處有中斷部分(切口)14.4,從而 使得連續(xù)的邊界14.2 (圖11)被分成兩個(gè)側(cè)邊界部分14.21、一個(gè)下部邊界部分14.22和 兩個(gè)上部邊界部分14.23。如果該邊界的尺寸相比于單電池2的尺寸被確定得較小,則在此 修改方案中插入力也可能較小,這是因?yàn)檫吔绮糠?4.21、14.22、14.23能夠以彈性方式隨 著插入而發(fā)生變化。導(dǎo)熱裝置14在制作時(shí)能夠首先由平面的片材沖壓或切割出來,然后彎 曲成形??蛇x地,導(dǎo)熱裝置14可以被深沖,然后再進(jìn)行切割。
[0117]圖13所示為本發(fā)明的又一實(shí)施例的另一導(dǎo)熱裝置14的空間圖。
[0118]導(dǎo)熱裝置14被構(gòu)造為具有底板14.1和高的環(huán)形邊界14.2的扁平箱體。其中邊 界14.2具有第一平側(cè)面14.21、第二平側(cè)面14.22和兩個(gè)窄側(cè)面14.23。第一平側(cè)面14.21 具有在其上邊界處突出的連接板14.5。底板構(gòu)成導(dǎo)熱裝置14的第三個(gè)窄側(cè)面,而同時(shí)邊界
14.2的上部暴露的邊14.20限定了導(dǎo)熱裝置14的第四個(gè)開放式的窄側(cè)面。[0119]導(dǎo)熱裝置14仍可例如被制成深沖工件,其由具有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱能力的材料 制成,優(yōu)選為由鋁或鋼或其它金屬制成。
[0120]圖14示出了根據(jù)圖13所示的、具有內(nèi)置于其中的電池單元2的導(dǎo)熱裝置14。
[0121]根據(jù)圖14所示,被構(gòu)造成扁平單電池的單電池2具有扁平的、被封裝的電極棧和 兩個(gè)突出于單電池2窄側(cè)面(此處指上側(cè)面)的電流導(dǎo)體2.70,其中一個(gè)構(gòu)成單電池2的負(fù) 極接口 P-,而另一個(gè)構(gòu)成正極接口 P+。
[0122]導(dǎo)熱裝置14的朝圖13中所示箭頭“B”方向彎曲的連接板14.5位于單電池2的 上側(cè)面。電流導(dǎo)體2.70在導(dǎo)熱裝置14的開放式的側(cè)面處可自由進(jìn)入。因?yàn)閱坞姵?的側(cè) 面緊靠導(dǎo)熱裝置14的壁14.1、14.21、14.22、14.23,所以單電池2內(nèi)部產(chǎn)生的熱被釋放到導(dǎo) 熱裝置14上。
[0123]圖15所示為具有多個(gè)單電池2的電池I空間示意圖,所述多個(gè)單電池2容納在根 據(jù)圖13或圖14的導(dǎo)熱裝置14內(nèi),這是本發(fā)明的又一實(shí)施例。
[0124]容納在導(dǎo)熱裝置14內(nèi)的單電池2共同構(gòu)成了單電池塊或單電池組Z。單電池2的 電流導(dǎo)體2.7在所示實(shí)施例中以串聯(lián)方式連接。
[0125]對(duì)于該實(shí)施例中的電池I而言,設(shè)置有散熱板3,該散熱板安裝在單電池塊的端面 上。單電池2和導(dǎo)熱裝置14以及散熱板3放置在基板15上。緊固帶9在水平平面上圍繞 單電池塊Z和散熱板3,并因此也被稱為水平緊固帶9。緊固帶8在垂直平面上圍繞單電池 塊Z、散熱板3以及基板15,并因此也被稱為垂直緊固帶8。通過這種方式,單電池塊Z、散 熱板3和基板15被交叉夾緊。因?yàn)樗骄o固帶9靠著導(dǎo)熱裝置14的側(cè)向窄側(cè)面,所以水 平緊固帶9可以在此處吸收熱并將熱釋放到散熱板3上。因?yàn)榇怪本o固帶8挨著導(dǎo)熱裝置 14的上部窄側(cè)并在此處挨著彎曲的連接板14.5,所以垂直緊固帶8可以在此處吸收熱,并 將熱釋放到散熱板3上。
[0126]盡管圖中未示出,但散熱板3可以具有用于容納水平緊固帶9的凹進(jìn)部,該凹進(jìn)部 的大小可以被確定為,使得垂直緊固帶9平貼靠在散熱板3和水平緊固帶8的表面上。導(dǎo) 熱裝置14的壁也可以具有用于容納緊固帶8和9的凹進(jìn)部,并且底板15可具有用于容納 垂直緊固帶8的凹進(jìn)部。
[0127]在一實(shí)施方式變體中,底板15由導(dǎo)熱材料制成并有助于單電池組Z內(nèi)部的熱傳遞 和熱分布。
[0128]在一可選的實(shí)施方式變體中,底板15由絕熱材料制成。在此實(shí)施方式中,垂直緊 固帶8可引入底板內(nèi),例如通過水平延伸的槽引入底板內(nèi)。
[0129]在另一實(shí)施方式變體中,垂直緊固帶8是底板15的一部分或與該底板15牢牢地
連在一起。
[0130]在另一未詳細(xì)示出的修改方案中,與圖13中所示的導(dǎo)熱元件14類似的導(dǎo)熱元件 適于容納具有布置在相對(duì)窄側(cè)面上的電流導(dǎo)體2.7上的扁平單電池。此類導(dǎo)熱元件可以構(gòu) 造成由導(dǎo)熱材料制成的兩側(cè)開放式的護(hù)套。只要此類單電池上的電流導(dǎo)體延伸超過相應(yīng)窄 側(cè)面的總寬度,且用于導(dǎo)熱的可彎曲連接板(參見圖13、14中的14.5)無法構(gòu)成,那么所述 導(dǎo)熱元件就只能通過封閉的窄側(cè)面來散熱。在這種情況下,可設(shè)置額外的經(jīng)由電流導(dǎo)體來 導(dǎo)熱。
[0131]圖16所示為作為本發(fā)明另一實(shí)施例的單電池I的空間示意圖。[0132]根據(jù)圖1所示,多個(gè)單電池2被分別設(shè)置在兩個(gè)保持框架16、16或者16、17之間。 由單電池2和保持框架16、17組成的結(jié)構(gòu)位于兩個(gè)端部板18、19間。將四個(gè)帶有鎖緊螺母 21的拉緊桿20設(shè)置成用于夾緊由單電池、保持框架16、17和端部板18、19所構(gòu)成的組合 體。
[0133]端部板18、19也被用作電池I的電極。設(shè)置相應(yīng)的接口裝置23、24用于連接。安 裝在支柱25上的控制設(shè)備26被設(shè)置成用于監(jiān)視電池I和各單電池2的狀態(tài)參數(shù),以便進(jìn) 行電荷補(bǔ)償和類似操作。為防止端部板18、19之間的短路,拉緊桿20和/或鎖緊螺母21 相對(duì)于端部板18、19中的至少一個(gè)是電絕緣的。
[0134]在此實(shí)施例中,拉緊桿20吸收電池I內(nèi)部產(chǎn)生的熱。該拉緊桿導(dǎo)熱接觸端部板 18、19。借助合適的冷卻裝置(未示出)將熱經(jīng)端部板18、19導(dǎo)走。
[0135]例如由鋁或另一種良好熱導(dǎo)體制成的且有空氣在其周圍流動(dòng)的型材可考慮被用 作冷卻裝置,通過頭側(cè)和/或螺帽側(cè)處的拉緊桿將所述型材擰到端部板18、19上。另一種 選擇是在端部板18、19中的一個(gè)的端面處安裝換熱器,如圖15所示,拉緊桿20可將熱釋放 給該換熱器。除了拉緊桿20之外的其它散熱形式也是可設(shè)想的。
[0136]盡管圖中未詳細(xì)示出,但單電池2在該實(shí)施例中被構(gòu)造成所謂的咖啡袋狀單電池 或袋狀單電池(也參閱圖19所示單電池)。此類單電池2具有電極棧和由箔材料(包封箔)構(gòu) 成的殼體,該殼體在邊界部分封閉,以便形成所謂的密封接縫。在這種情況下,導(dǎo)體在單電 池2的兩個(gè)窄側(cè)邊處穿透密封接縫。單電池2被保持框架16、17夾在導(dǎo)體本身處或接觸區(qū) 域中,接觸區(qū)域是密封縫所在區(qū)域,不僅導(dǎo)體在此處穿透密封接縫,而且至少在此處經(jīng)導(dǎo)體 將熱釋放給框架元件16、17。拉緊桿穿過框架元件16、17,并從與導(dǎo)體接觸的保持框架16、 17吸收熱。可選地,可設(shè)置單獨(dú)的接觸元件,這些接觸元件由保持框架16、17夾緊,并對(duì)單 電池2的邊界部分施加壓力并從其吸收熱。還可選擇地,單電池2的扁平側(cè)面處的熱可通 過導(dǎo)熱片和/或?qū)釓椥栽?參閱圖19和圖20)(該彈性元件設(shè)置在單電池2之間)傳 遞到保持架16、17上,并在此處通過拉緊桿20再次被導(dǎo)走。
[0137]在其它實(shí)施方式中,可以設(shè)置四個(gè)以上的拉緊桿,例如可以設(shè)置六個(gè)或八個(gè)拉緊 桿,以便夾緊單電池塊以及為了散熱。
[0138]可選地,對(duì)于該形狀的單電池塊,也可通過例如導(dǎo)熱的緊固帶來夾緊(參閱圖1-圖5等)。在另一個(gè)實(shí)施方式中,例如可通過但不是只可通過保持架16、17和端板18、19 的斜面16.1,17.1,18.1,19.1引導(dǎo)所述緊固帶。
[0139]圖17所示為電池I的結(jié)構(gòu)的示意圖,這是本發(fā)明的另一實(shí)施例。
[0140]電池I由多個(gè)單體電池(單電池)2構(gòu)成,這些單體電池分三行Rl至R3來排列。第 一行Rl與電池殼體壁27毗鄰,而另外兩行分別以一個(gè)行的寬度進(jìn)一步遠(yuǎn)離電池殼體壁27。 在附圖中,示出了來自Rl至R3每行中的一個(gè)單電池2,而這些行中的其它單電池則用圓點(diǎn) 表示。與Rl至R3延伸方向成橫向的且彼此相鄰的單電池定義了單電池2的列Si。
[0141]此實(shí)施例中電池I的單電池2是圓柱形結(jié)構(gòu)的單電池2。一列Si的單電池2通過 纏繞的固定帶28被固定在電池殼體壁27上。固定帶28從電池殼體壁27處延伸出來,并 首先波浪起伏式地繞過該列Si的單電池2直至最遠(yuǎn)的行R3的單電池2,接著進(jìn)一步繞該單 電池一圈然后再返回到電池殼體壁27,其中按照和先前相反的順序重新波浪起伏式地繞過 所述列Si的單電池2。通過這種方式,將一列Si的單電池2保持在其位置上。[0142]緊固帶28由導(dǎo)熱材料制成。通過圍繞單電池2使得與單電池緊密接觸,并吸收單 電池2中產(chǎn)生的熱,并且將熱傳遞到電池殼體壁27。電池殼體壁27被主動(dòng)地或被被動(dòng)地冷 卻或受到溫度控制。
[0143]圖18所示為電池I的結(jié)構(gòu)示意圖,這是本發(fā)明的另一實(shí)施例。該實(shí)施例是在圖17 所示實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)行的修改。在此實(shí)施例中,三行Rl至R3單電池2位于兩個(gè)殼體側(cè) 壁27.1、27.2之間,兩條固定帶28.1、28.2經(jīng)過殼體側(cè)壁27.1、27.2之間,并波浪起伏式地 環(huán)繞單電池2。
[0144]圖17和圖18所示電池I的固定帶28或28.1,28.1由彈性的、優(yōu)選是易彎曲的材 料制成。
[0145]要理解的是,本發(fā)明并不是針對(duì)特定數(shù)量的多個(gè)列Si ;相反,本發(fā)明的前述的實(shí) 施例也可應(yīng)用到僅具有一列S單電池2的電池上。
[0146]還需要理解的是,本發(fā)明并不局限于三行Rl至R3的電池單元2。相反,本發(fā)明的 前述的實(shí)施例也可應(yīng)用到具有更多行或更少行Ri的單電池2的電池上。
[0147]盡管在圖17、圖18中假定的是長(zhǎng)形的圓柱形單電池2,但在實(shí)施方式中可用扁平 圓柱形單電池,如紐扣電池等的堆棧來代替,這些扁平圓柱形單電池通過另一未詳細(xì)示出 的夾緊裝置沿軸方向被彼此壓緊。
[0148]圖19所示為電池單元2的結(jié)構(gòu)的空間示意圖,這是本發(fā)明的又一實(shí)施例。
[0149]此實(shí)施例中的電池單元2為所謂的咖啡袋狀單電池或袋狀單電池,其扁平、近似 六面體形狀的電極棧(活性部分)被箔包裹,所述箔在邊緣區(qū)域密封并形成所謂的密封接縫
2.8。單電池2的電流導(dǎo)體2.70穿透該密封接縫2.8。單電池2的電流導(dǎo)體2.70不受通用 性限制地布置在相對(duì)的窄側(cè)面上,優(yōu)選為在單電池2較短的窄側(cè)面上。
[0150]彈性裝置(墊)29安裝在單電池2的扁平側(cè)面上,例如粘貼上去或用其它方法安裝 上去。墊29用于彈性支撐單電池2使之挨著其它單電池或電池殼體框架或框架元件,并且 其還適合用于補(bǔ)償熱膨脹或緩解沖擊。墊29具有良好的導(dǎo)熱能力。因此,例如在導(dǎo)熱能力 良好的護(hù)套(箔等)中可設(shè)置自身導(dǎo)熱能力不佳的彈性材料如PU泡沫、泡沫橡膠等等。所述 護(hù)套優(yōu)選是自身能拉伸或具有風(fēng)箱式的結(jié)構(gòu),以便能隨著柔韌的材料一起運(yùn)動(dòng)。
[0151]在一修改方案中,能夠但非必須被設(shè)置在特殊護(hù)套中的柔韌的材料自身具有導(dǎo)熱 能力。例如導(dǎo)熱凝膠,金屬?gòu)椈?、金屬屑等的結(jié)構(gòu),或摻有金屬的泡沫都可當(dāng)作所述柔韌的 材料使用。
[0152]因?yàn)閴|29具有導(dǎo)熱能力,所以使得在相鄰單電池2間的熱補(bǔ)償就更加容易。如果 在相鄰單電池2間設(shè)置導(dǎo)熱裝置(比如導(dǎo)熱板等),則不必在單電池組內(nèi)設(shè)置主動(dòng)冷卻裝置 就可實(shí)現(xiàn)有效耗散由單電池2構(gòu)成的單電池組內(nèi)的熱。例如導(dǎo)熱片等的導(dǎo)熱裝置可與散熱 板等耦合,例如如圖1所示。
[0153]圖20為示出了導(dǎo)熱裝置30的結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖,這是本發(fā)明的另一實(shí)施例。
[0154]此實(shí)施例中的導(dǎo)熱裝置30具有一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)30.1和兩個(gè)彈性層30.2。支撐結(jié)構(gòu) 30.1由導(dǎo)熱能力良好的材料例如鋁或其它金屬、導(dǎo)熱塑料等制成。此支撐結(jié)構(gòu)在橫截面上 具有帶一個(gè)長(zhǎng)邊30.11和兩個(gè)短邊30.12的T型形狀。其中長(zhǎng)邊30.11布置在單電池組的 電池單元2之間(用虛線輪廓2示出),以便吸收電池單元2產(chǎn)生的熱。短邊30.12緊靠導(dǎo) 熱板3等(用點(diǎn)劃線輪廓3示出),以便釋放從電池單元2吸收的熱。[0155]在長(zhǎng)邊30.11的兩側(cè)均安裝了彈性層30.2,例如粘貼上去或用其它方法安裝。該彈性層30.2用作單電池2彼此之間的彈性支撐物,該彈性層還適合補(bǔ)償單電池2的熱膨脹或緩解沖擊。彈性層30.2具有良好的導(dǎo)熱能力。因此,例如導(dǎo)熱能力良好的護(hù)套(箔等)中可設(shè)置自身導(dǎo)熱能力不佳的柔韌的材料例如PU泡沫、泡沫橡膠等。所述護(hù)套優(yōu)選是自身能拉伸或具有風(fēng)箱式的結(jié)構(gòu),以便能隨著柔韌的材料一起運(yùn)動(dòng)。
[0156]在一修改方案中,能夠但非必須被設(shè)置在特殊護(hù)套中的柔韌的材料自身具有導(dǎo)熱能力。例如導(dǎo)熱凝膠,金屬?gòu)椈?、金屬屑等的結(jié)構(gòu),或摻有金屬的泡沫都可當(dāng)作所述柔韌的材料使用。
[0157]因?yàn)閺椥詫?0.2具有導(dǎo)熱能力,所以使得在相鄰單電池2間的熱補(bǔ)償就更加容易,并且不必在單電池組內(nèi)設(shè)置主動(dòng)冷卻裝置就可實(shí)現(xiàn)有效耗散由單電池2構(gòu)成的單電池組內(nèi)的熱。
[0158]在一修改方案中,彈性層30.22可延伸到短邊30.12上,以實(shí)現(xiàn)向下緩沖。
[0159]在短邊30.22和散熱板3之間可設(shè)置絕緣的導(dǎo)熱箔或類似物。
[0160]盡管前面根據(jù)具體實(shí)施例的主要特征對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述,但要明白的是,本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例,而是能夠在專利權(quán)利要求規(guī)定的范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改和擴(kuò)展。
[0161]因此,本發(fā)明決不只局限于鋰離子類的扁平單電池或圓柱形單電池,從其基本概念來看,本發(fā)明可適用于所有類型的儲(chǔ)能裝置例如其它電化學(xué)組成和功能的初級(jí)電池和次級(jí)電池、燃料電池、電容器(尤其是高性能電容器例如超級(jí)電容)等。
[0162]要理解的是,只要技術(shù)上可行,任一前面所述且在圖中示出的實(shí)施例、實(shí)施方式變體以及修改方案中的單個(gè)技術(shù)特征可應(yīng)用在任何其它的實(shí)施例、實(shí)施方式變體以及修改方案中。
[0163]在本發(fā)明的范疇中,電池I或單電 池組或單電池塊Z是一種儲(chǔ)能裝置的示例。在本發(fā)明的范疇中,單電池2是存儲(chǔ)單電池的示例。在本發(fā)明的 范疇中,緊固帶8、9,拉緊桿 20和固定帶28、28.1、28.2是夾緊裝置或夾持件的示例。在本發(fā)明的范疇中,保持框架16、 17是固定件的示例。在本發(fā)明的范疇中,散熱板3是換熱器設(shè)備的示例。在本發(fā)明的范疇中,冷卻劑是熱載體。
【權(quán)利要求】
1.一種儲(chǔ)能裝置,所述儲(chǔ)能裝置具有多個(gè)存儲(chǔ)單電池、用于夾緊所述存儲(chǔ)單電池的夾緊裝置,以及用于對(duì)所述存儲(chǔ)單電池或?qū)τ伤龃鎯?chǔ)單電池構(gòu)成的單電池組進(jìn)行溫度控制的溫度控制裝置,其特征在于,所述夾緊裝置被設(shè)計(jì)和布置成所述溫度控制裝置的功能組件。
2.如權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述夾緊裝置由導(dǎo)熱材料構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述夾緊裝置至少部分地,優(yōu)選平面地,緊靠存儲(chǔ)單電池的換熱面。
4.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述存儲(chǔ)單電池具有棱形的、特別是扁平的形狀,且換熱面設(shè)置在所述存儲(chǔ)單電池的周圍側(cè)面、特別是窄側(cè)面中的至少一個(gè)上。
5.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)能裝置,其特征在于,設(shè)置有導(dǎo)熱元件,所述導(dǎo)熱元件由導(dǎo)熱材料構(gòu)成,并且至少部分地,優(yōu)選平面地,緊靠所述存儲(chǔ)單電池的換熱面,其中所述夾緊裝置至少緊靠所述導(dǎo)熱元件的裸露面。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)能裝置,其特征在于,在兩個(gè)存儲(chǔ)單電池之間和 /或在存儲(chǔ)單電池和另外一個(gè)組件之間設(shè)置有至少一個(gè)至少部分柔韌的、尤其是彈性柔韌的阻尼器,所述阻尼器被構(gòu)成為能導(dǎo)熱的,并且是存儲(chǔ)單電池的一部分或是導(dǎo)熱元件的一部分,或者所述阻尼器被安裝在存儲(chǔ)單電池或?qū)嵩谋砻嫔希虮恢糜诖鎯?chǔ)單電池和導(dǎo)熱元件之間。
7.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述夾緊裝置具有至少一根緊固帶,所述緊固帶由導(dǎo)熱材料構(gòu)成,并且優(yōu)選地逐段自身有彈性地、特別是波浪式起伏的彈簧狀地構(gòu)成,其中優(yōu)選設(shè)置有多根緊固帶,所述多根緊固帶中的至少一根緊固帶覆蓋在至少一根其他的緊固帶上。
8.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述夾緊裝置具有多個(gè)由導(dǎo)熱材料構(gòu)成的拉緊桿。
9.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述夾緊裝置具有固定件和夾持件,其中所述固定件與所述存儲(chǔ)單電池交替排列,以便固定所述存儲(chǔ)單電池,并且其中所述夾持件將所述固定件和存儲(chǔ)單電池夾緊,其中所述固定件至少部分地與所述存儲(chǔ)單電池的換熱面熱耦合,并且其中所述夾持件至少部分地緊靠所述固定件的換熱面。
10.如上述權(quán)利要求中任一`項(xiàng)所述的儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述夾緊裝置至少部分地,特別是通過大面積地接觸,與換熱器設(shè)備的一些部分熱耦合,其中所述換熱器設(shè)備最好連到熱載體循環(huán)系統(tǒng)上,并且其中所述熱載體循環(huán)系統(tǒng)優(yōu)選是可控制的或可調(diào)節(jié)的。
11.如權(quán)利要求10所述的儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述換熱器設(shè)備至少部分地緊挨所述存儲(chǔ)單電池的換熱面,其中所述存儲(chǔ)單電池具有扁平的棱形形狀,并且換熱面設(shè)置在所述存儲(chǔ)單電池的至少兩個(gè)、優(yōu)選為相對(duì)的窄側(cè)面上。
12.—種儲(chǔ)能單電池,所述儲(chǔ)能單電池具有活性部分、包圍所述活性部分的殼體以及導(dǎo)熱件,其特征在于,所述導(dǎo)熱件被設(shè)計(jì)和布置成用來將在所述儲(chǔ)能單電池工作時(shí)至少一個(gè)較熱的儲(chǔ)能單電池表面上的熱傳導(dǎo)到在儲(chǔ)能單電池工作時(shí)至少兩個(gè)較冷的儲(chǔ)能單電池表面上。
13.如權(quán)利要求12所述的儲(chǔ)能單電池,所述儲(chǔ)能單電池具有棱形的、電絕緣的框架部分以及兩個(gè)扁平的、導(dǎo)電的側(cè)部,其中所述框架部分和側(cè)部構(gòu)成殼體,其中所述活性部分的導(dǎo)電凸起分別連接到所述側(cè)部中的一個(gè),使得所述側(cè)部構(gòu)成所述儲(chǔ)能單電池的電極,該電極通過所述框架部分彼此電絕緣,其中所述框架部分的至少兩個(gè)、優(yōu)選為相對(duì)的窄側(cè)面至少部分地被所述側(cè)部中的至少一個(gè)的彎曲部分所覆蓋。
14.一種導(dǎo)熱元件,所述導(dǎo)熱元件具有薄壁結(jié)構(gòu),特別用于容納儲(chǔ)能單電池,其特征在于,所述薄壁結(jié)構(gòu)優(yōu)選為扁平的六面體形狀,并且其中所述薄壁結(jié)構(gòu)至少具有一個(gè)扁平側(cè)面、兩個(gè)與所述扁平側(cè)面毗鄰的窄側(cè)面。
15.如權(quán)利要求14所述的導(dǎo)熱元件,其特征在于,至少一個(gè)窄側(cè)面能夠通過在容納了儲(chǔ)能單電池之后將與扁平側(cè)面毗鄰的連接板弄彎而得到,其中優(yōu)選生成了一種至少基本`上整個(gè)包圍儲(chǔ)能單電池的結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H01M2/10GK103518274SQ201280022800
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月11日
【發(fā)明者】蒂姆·謝弗, 詹斯·邁因斯歇爾 申請(qǐng)人:鋰電池科技有限公司