電的能量存儲器模塊和制造電的能量存儲器模塊的方法
【專利說明】電的能量存儲器模塊和制造電的能量存儲器模塊的方法
[0001]本發(fā)明涉及一種電的能量存儲器模塊和用于制造電的能量存儲器模塊的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常從電的能量存儲器單體獲取直流電，或者將直流電輸入到所述電的能量存儲器單體中。因此，能量存儲器單體的此前已知的結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)用于優(yōu)化該能量存儲器單體的專門的能量密度或功率密度和歐姆內(nèi)部電阻。
[0003]在電的能量存儲器單體的多種應(yīng)用中，存儲器單體在串聯(lián)或并聯(lián)的布置中彼此連接成電池模塊，以便調(diào)節(jié)所希望的初始參數(shù)、如總電壓、電壓范圍、內(nèi)能或功率密度。如果由這種能量存儲器單體獲得了具有上升的交變分量的電流，則對能量存儲器單體的所分配的電感的影響與頻率相關(guān)地提高。此外，在kHz范圍內(nèi)的工作頻率時(shí)，由于趨膚效應(yīng)，損耗可能在承載電流的區(qū)域中出現(xiàn)，以及渦流可能在能導(dǎo)電的面中、例如在殼體中出現(xiàn)。
[0004]DE 10 2010 035 114 Al公開了一種具有多個(gè)單體單元的電池單元，所述單體單元分別具有蓄電池單體，所述蓄電池單體通過總線軌而電耦合。
[0005]存在對由一個(gè)或多個(gè)能量存儲器單體組成的能量存儲器模塊的要求，所述能量存儲器單體在獲取高頻的交流電方面具有較小的損耗，并且由此改善了裝入所述能量存儲器單體的系統(tǒng)的效率。
[0006]發(fā)明公開內(nèi)容
根據(jù)第一方面，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種電的能量存儲器模塊，包括:
至少一個(gè)存儲器單體疊組，具有:
多個(gè)能量存儲器單體，所述能量存儲器單體分別包括一各具有兩個(gè)極接頭的單體殼體，其中所述能量存儲器單體以下述方式串聯(lián)地布置在所述存儲器單體疊組中:兩個(gè)相鄰的能量存儲器單體的具有不同極性的分別一第一極接頭和一第二極接頭借助于平坦地構(gòu)成的單體連接元件彼此電連接，其中所有的能量存儲器單體的單體殼體彼此電連接，其中設(shè)置在所述存儲器單體疊組的第一端部上的能量存儲器單體的第一極接頭與所述單體殼體電連接，并且其中設(shè)置在所述存儲器單體疊組的第二端部上的能量存儲器單體的第二極接頭和所述單體殼體分別具有平坦地構(gòu)成的回導(dǎo)體(RUckleiter )。
[0007]所述裝置的優(yōu)選實(shí)施方式是從屬權(quán)利要求的主題。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的能量存儲器模塊的一種優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，在所述能量存儲器單體的單體殼體之間的電連接盡可能低阻抗地構(gòu)造。由此可以有利地實(shí)現(xiàn)在AC-運(yùn)行中低損耗地應(yīng)用所述能量存儲器模塊。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的能量存儲器模塊的另一種優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，所述多個(gè)能量存儲器單體相同地構(gòu)成。由此由于能量存儲器單體的統(tǒng)一的設(shè)計(jì)方案可以有利地成本經(jīng)濟(jì)地構(gòu)造整個(gè)能量存儲器模塊，因?yàn)橛欣夭恍枰貜?fù)設(shè)計(jì)能量存儲器單體。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的能量存儲器模塊的另一種優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，設(shè)置在所述存儲器單體疊組的第一端部上的能量存儲器單體的第一極接頭具有平坦地構(gòu)成的單體連接元件，所述單體連接元件與相應(yīng)的能量存儲器單體的單體殼體電連接。其優(yōu)點(diǎn)在于簡單地實(shí)現(xiàn)了，成本經(jīng)濟(jì)地且損耗低地將能量存儲器單體的極電連接到所述單體殼體上。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的能量存儲器模塊的另一種優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，設(shè)置在所述存儲器單體疊組的第一端部上的能量存儲器單體具有第一極接頭，所述第一極接頭直接與相應(yīng)的單體殼體電連接。這能夠?qū)崿F(xiàn)所述能量存儲器模塊的替選的實(shí)施方案，其中在這種情況下各個(gè)能量存儲器單體的極接頭直接與單體殼體電連接。能以這種方式有利地節(jié)省單體連接元件。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的能量存儲器模塊的另一種優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，在與所述第二極接頭電連接的回導(dǎo)體和相應(yīng)的單體殼體之間設(shè)置薄的絕緣層。由此有利地在能量存儲器單體的極接頭和單體殼體之間實(shí)現(xiàn)電絕緣，所述電絕緣確保了所述能量存儲器模塊的運(yùn)行安全性。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的能量存儲器模塊的另一種優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，與所有單體殼體電連接的、用于所有能量存儲器單體的固定元件設(shè)置成回導(dǎo)體(RUckleiter)。以這種方式，固定元件不僅可以有利地用于機(jī)械固定目的，而且還可以用于電的回導(dǎo)或者說回輸(elektrische RUckleitung)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的能量存儲器模塊的另一種優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，所述固定元件是金屬的夾緊帶。以這種方式，已經(jīng)存在的固定元件能以夾緊帶的形式用作為電的回導(dǎo)元^(elektrisches RUckleitungselement)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的能量存儲器模塊的另一種優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，通過施加到所述固定元件上的預(yù)先確定的壓緊力，能夠在所述回導(dǎo)的歐姆總電阻方面經(jīng)由所述單體殼體來優(yōu)化在所述單體殼體之間的接觸過渡。以這種方式，能有利地借助于預(yù)先確定的壓緊力來調(diào)節(jié)在單體殼體之間的優(yōu)化的接觸電阻。由于在壓緊力和歐姆電阻之間的物理關(guān)系，這一點(diǎn)得出了用于接觸電阻的良好適合的度量措施。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的能量存儲器模塊的另一種優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，在所述極接頭和所述單體連接元件之間的電連接是焊接連接。以這種方式和方法，能有利地實(shí)現(xiàn)在能量存儲器單體或能量存儲器模塊的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)的最小化的接觸電阻。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的能量存儲器模塊的另一種優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，在單體殼體的、沒有鄰接到單體殼體表面上的表面上施加絕緣層。以這種方式能有利地實(shí)現(xiàn)保護(hù)或電絕緣，所述絕緣例如可以實(shí)現(xiàn)為漆層。
[0018]根據(jù)第二方面，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種電的能量存儲器模塊，其包括:
至少一個(gè)疊組的、分別具有兩個(gè)極接頭的能量存儲器單體的多個(gè)內(nèi)部構(gòu)造，
其中所述能量存儲器單體的內(nèi)部構(gòu)造設(shè)置在整體殼體中，其中在所述內(nèi)部構(gòu)造之間分別構(gòu)造一分離層，
其中所述能量存儲器單體在所述疊組中以下述方式串聯(lián)地布置:兩個(gè)相鄰的內(nèi)部構(gòu)造的、具有不同極性的分別一第一極接頭和一第二極接頭彼此電連接，
其中設(shè)置在疊組的第一端部上的內(nèi)部構(gòu)造的所述第一極接頭與所述整體殼體電連接，并且其中設(shè)置在所述疊組的第二端部上的內(nèi)部構(gòu)造的第二極接頭和所述整體殼體分別具有平坦地構(gòu)成的回導(dǎo)體。借助于用于能量存儲器單體的所有內(nèi)部構(gòu)造的唯一的整體殼體有利地消除了在單體殼體之間的接觸電阻的可能出現(xiàn)的問題。
[0019]根據(jù)第三方面，利用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種方法，所述方法包括下述步驟: -將具有單體殼體和各兩個(gè)極接頭的能量存儲器單體交替地布置成存儲器單體疊組，其中所述能量存儲器單體在根據(jù)運(yùn)行的位置中分別以180度相對彼此錯(cuò)置地布置；
-借助于平坦地構(gòu)成的單體連接元件來連接兩個(gè)相鄰的能量存儲器單體的不同極性的第一極接頭與第二極接頭；
-相鄰的單體殼體的外表面基本上完全平面地接觸；
-設(shè)置在第一端部上的能量存儲器單體的第一極接頭與相應(yīng)的單體殼體進(jìn)行電連接；
并且
-一平坦地構(gòu)成的回導(dǎo)體與設(shè)置在存儲器單體疊組的第二端部上的能量存儲器單體的第二極接頭進(jìn)行電連接，并且一平坦地構(gòu)成的回導(dǎo)體與單體殼體進(jìn)行電連接。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
在本發(fā)明中特別有利的是，一種回導(dǎo)通過能量存儲器單體的單體殼體來實(shí)現(xiàn)，由此在很大程度上省略了單獨(dú)的回導(dǎo)體?；谙率鍪聦?shí)一通過單體殼體實(shí)現(xiàn)了較大的接觸面，接觸電阻較小，由此可以較小地保持歐姆損耗。能量存儲器模塊的在入導(dǎo)體(Hinleiter)和回導(dǎo)體(RUckleiter)之間圍成的表面、且進(jìn)而引起的總電感可以有利地被最小化。此外能以這種方式實(shí)現(xiàn)用于其它組件(例如氣體收集器)的空間。結(jié)果是，通過所述單體連接元件和回導(dǎo)體的平面的設(shè)計(jì)方案，可以非常低地且由此節(jié)省空間位置地構(gòu)造所述能量存儲器模塊。
[0021]這種布置的另一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)在于，特別是在從能量存儲器模塊獲取高頻交流電時(shí)可以顯著地降低損耗能量。特別是在具有集成的變頻器、所謂的電池直接變頻器(英語“battery direct inverter”，BDI)的電池系統(tǒng)中一其中快速地變換經(jīng)由電池模塊的電流流通以用于改變電壓，非常有利的是使得損耗能量降低。而且在獲取直流電方面，所述能量存儲器模塊是有利的，因?yàn)樗瞿芰看鎯ζ髂K具有由于阻抗非常低的接觸而降低的歐姆損耗。
[002