蓄能模块及其制造方法、蓄能装置和机动车 |
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| 申请号 | CN201380044045.2 | 申请日 | 2013-09-17 | 公开(公告)号 | CN104584263B | 公开(公告)日 | 2017-12-22 |
| 申请人 | 宝马股份公司; | 发明人 | R·卢斯蒂希; F·恩格尔; A·施莱歇; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种蓄能模 块 (1)，尤其是用于为机动车供电，该蓄能模块包括多个棱柱形的存储单元(2)，所述存储单元分别具有 正面 (3)和与正面(3)相对的背面(5)，在正面上设有至少一个 电流 输出部(4)，蓄能模块还包括一个纵向 支架 (6)，该纵向支架具有两个相对的外壁(7)，在每个外壁(7)上，至少一个存储单元(2)以其背面(5)进行贴靠。 | ||||||
| 权利要求 | 1.蓄能模块(1)，该蓄能模块包括多个棱柱形的存储单元(2)，所述存储单元分别具有正面(3)和与正面(3)相对的背面(5)，在正面上设有至少一个电流输出部(4)，蓄能模块还包括一个纵向支架(6)，该纵向支架具有两个相对的外壁(7)，在每个外壁(7)上，至少一个存储单元(2)以其背面(5)进行贴靠，所述蓄能模块如此制成，即： |
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| 说明书全文 | 蓄能模块及其制造方法、蓄能装置和机动车技术领域[0001] 本发明涉及一种蓄能模块，尤其是用于为机动车供电；涉及一种包括至少两个蓄能模块的蓄能装置；涉及一种使用蓄能模块或蓄能装置的机动车以及一种用于制造蓄能模块的方法。 背景技术[0002] 由现有技术已知不同的尤其是用于为机动车中的驱动装置供电的蓄能模块。在此涉及纯电动或电动辅助驱动的车辆。蓄能模块由多个存储单元组装成。在各存储单元中又有电化学元件，该电化学元件例如构造为锂离子电池。多个蓄能模块可在机动车中组装成所谓的蓄能装置。 发明内容[0003] 本发明的任务在于提供一种蓄能模块，该蓄能模块在成本有利制造和装配的情况下运行可靠且重量优化地由多个存储单元组装成，同时应能实现各个存储单元的优化的冷却。本发明的任务还在于提供一种蓄能装置，该蓄能装置包括多个蓄能模块。另外应提出一种用于有效地制造蓄能模块的方法。 [0004] 因此所述任务通过一种蓄能模块解决，该蓄能模块包括多个棱柱形的存储单元。每个存储单元具有正面和与正面相对的背面。在正面上构成至少一个电流输出部。尤其是在正面上设置用于两个极的两个电流输出部。棱柱形的存储单元例如包括罐状壳体(所谓的罐)和封闭罐状壳体的盖(所谓的盖子)。尤其是盖构成存储单元的正面。另外，蓄能模块具有纵向支架。在纵向支架的两侧上贴靠存储单元。也就是说，每两个存储单元关于纵向支架相对地设置。在纵向支架上定义两个相对的外壁。这样设置存储单元，使得在每个外壁上贴靠有至少一个存储单元。存储单元尤其是平放地位于机动车中，使得纵向支架沿机动车的纵向或横向方向延伸。通过所说明的存储单元沿纵向支架两个外壁的设置，蓄能模块的存储单元彼此平行并且位于一个平面中。根据本发明使用的纵向支架一方面能实现通过纵向支架的优化冷却并且另一方面能实现非常柔性和模块化的结构，因为可沿纵向支架两侧设置任意多的存储单元。多个分别具有一个纵向支架的蓄能模块可上下堆叠和/或彼此并排地设置在机动车中。 [0005] 本发明提出一种蓄能模块，该蓄能模块包括多个棱柱形的存储单元，所述存储单元分别具有正面和与正面相对的背面，在正面上设有至少一个电流输出部，蓄能模块还包括一个纵向支架，该纵向支架具有两个相对的外壁，在每个外壁上，至少一个存储单元以其背面进行贴靠，所述蓄能模块如此制成，即： [0006] 所述至少两个存储单元粘接到一个共同的薄膜上，各存储单元以其背面进行粘接，粘接有存储单元的薄膜围绕纵向支架折叠，使得在每个外壁上，至少一个存储单元以其背面进行贴靠；或者 [0007] 至少一个第一存储单元粘接到第一薄膜上并且至少一个第二存储单元粘接到第二薄膜上，各存储单元以其背面进行粘接，粘接有第一存储单元的第一薄膜贴靠到纵向支架的第一外壁上并且粘接有第二存储单元的第二薄膜贴靠到纵向支架的第二外壁上；或者[0008] 第一薄膜粘接到纵向支架的第一外壁上并且第二薄膜粘接到纵向支架的第二外壁上，至少一个第一存储单元粘接到第一薄膜上并且至少一个第二存储单元粘接到第二薄膜上，各存储单元以其背面进行粘接。 [0009] 本发明还提出一种蓄能模块，该蓄能模块包括多个棱柱形的存储单元，所述存储单元分别具有正面和与正面相对的背面，在正面上设有至少一个电流输出部，蓄能模块还包括一个纵向支架，该纵向支架具有两个相对的外壁，在每个外壁上，至少一个存储单元以其背面进行贴靠，在纵向支架中设有用于冷却两个相对的外壁的冷却装置，在纵向支架的内部，在两个外壁上分别设有一个引导流体的冷却通道。 [0010] 优选规定，在纵向支架中设有用于冷却相对的外壁的冷却装置。通过纵向支架的外壁也冷却存储单元的背面和因此整个存储单元。尤其是规定，纵向支架是内部空心的。例如纵向支架可构造为四边形中空型材。在纵向支架的内部有两个引导流体的通道，每个通道贴靠在一个外壁上。两个引导流体的通道用于传输冷却流体。两个冷却通道也可彼此连接。为了确保冷却通道可靠地贴靠在外壁的内表面上，尤其是在两个冷却通道之间设置撑开装置。该撑开装置将两个冷却通道向外压并且因此压紧到外壁上。尤其是撑开装置由一个或多个膨胀螺栓或膨胀套筒构成。相应冷却通道尤其是构造为扁管，该扁管贴靠在相应外壁的内侧上。代替扁管也可上下叠置地设置多个小管。 [0011] 另外优选规定，存储单元通过多个横梁固定。这些横梁与纵向支架固定连接。横梁尤其是垂直于纵向支架。优选规定，一个横梁固定至少两个相对的存储单元。横梁因此垂直于纵向支架向两个方向延伸并且因此延伸超过两个相对的存储单元。横梁尤其是设置在上方和下方，从而存储单元被夹紧在两个横梁之间。 [0012] 在横梁和存储单元之间优选可设有缓冲元件。该缓冲元件例如是由弹性材料制成的垫。 [0013] 特别优选规定，横梁相对窄并且不覆盖存储单元的整个表面。由此确保重量优化的结构。为此规定，平行于纵向支架方向测量横梁宽度和存储单元宽度。横梁宽度最高是存储单元宽度的80％、优选最高是存储单元宽度的50％。 [0014] 存储单元尤其是构造成长方体形的。存储单元的长方体形状具有最大表面。有利的是，该表面垂直于正面和背面。正面和背面是长方体形状的相对小的侧面。有利的是，所述横梁压紧到长方体形状的最大表面上。 [0015] 本发明还包括一种蓄能装置。在蓄能装置中组装至少两个所述蓄能模块。在此有利的是，一个横梁与两个蓄能模块的纵向支架连接。因而在蓄能装置中横梁不仅用于固定各个存储单元，而且也用于相互连接各个蓄能模块。 [0016] 本发明还包括一种机动车，该机动车包括至少一个所述蓄能模或一个所述蓄能装置。在机动车中这样设置蓄能模块或蓄能装置，使得存储单元平放。这意味着，棱柱形的存储单元的最大表面水平地设置在机动车中。由此可在机动车内实现非常节省空间的结构。 [0017] 在根据本发明的蓄能模块的范畴中所描述的有利方案可相应有利地用于本发明的蓄能装置和本发明的机动车。 [0018] 本发明还包括一种用于制造蓄能模块的方法。在该方法中首先提供多个所述棱柱形的存储单元。接着将存储单元粘接到一个平放的薄膜上。在此时存储单元以其背面粘接到薄膜上。在该方法结束时关于纵向支架相对的存储单元彼此间隔开地粘接到薄膜上。薄膜用于纵向支架和存储单元之间的电绝缘。在粘接存储单元之后，围绕纵向支架折叠粘接有存储单元的薄膜，使得在纵向支架的每个外壁上贴靠有至少一个存储单元。 [0019] 也可替换地使用下述用于制造蓄能模块的方法：首先提供至少两个棱柱形的存储单元，所述存储单元具有正面和与正面相对的背面，在正面上设有至少一个电流输出部；并且提供一个具有两个相对的外壁的纵向支架。接着，将至少一个第一存储单元粘接到第一薄膜上并且将至少一个第二存储单元粘接到第二薄膜上，各存储单元以其背面进行粘接。之后，将粘接有第一存储单元的第一薄膜贴靠到、尤其是粘接到纵向支架的第一外壁上，并且将粘接有第二存储单元的第二薄膜贴靠到、尤其是粘接到纵向支架的第二外壁上。 [0020] 另外也可替换地使用下述用于制造蓄能模块的方法：首先提供至少两个棱柱形的存储单元，所述存储单元具有正面和与正面相对的背面，在正面上设有至少一个电流输出部；并且提供一个具有两个相对的外壁的纵向支架。接着，将第一薄膜粘接到纵向支架的第一外壁上并且将第二薄膜粘接到纵向支架的第二外壁上。之后，将至少一个第一存储单元粘接到第一薄膜上并且将至少一个第二存储单元粘接到第二薄膜上，各存储单元以其背面进行粘接。 [0021] 有利的是，还可在围绕纵向支架折叠薄膜之前接通存储单元上的电流输出部。在接通期间、例如在设置汇流条或在电流输出部上布线期间，存储单元以其背面竖立于薄膜上并且因此可从上方进行处理。 [0023] 本发明其它细节、特征和优点由下述说明和附图给出。附图如下： [0024] 图1为按第一种实施例的本发明的蓄能模块； [0025] 图2为按本发明第一种实施例的蓄能模块的纵向支架； [0026] 图3为用于制造按第一种实施例的蓄能模块的一个方法步骤； [0027] 图4为按本发明第一种实施例的蓄能模块的横向支架一部分； [0028] 图5至8为用于制造按第二种实施例的蓄能装置的多个方法步骤。 具体实施方式[0029] 下面参照图1至4详细说明蓄能模块1。 [0030] 蓄能模块1具有多个存储单元2。图1示出四个存储单元2。每个存储单元具有长方体形的基本形状。在每个存储单元2的正面3上构造有两个电流输出部4。正面3分别与存储单元2的背面5相对。 [0031] 另外，蓄能模块1具有纵向支架6。纵向支架6构造为内部中空的四边形型材。在纵向支架6上定义两个相对的外壁7。在所示实施例中，在每个外壁7上贴靠两个存储单元2。所述存储单元2分别以其背面5贴靠在外壁7上。 [0032] 为了纵向支架6和存储单元2之间的电绝缘，围绕纵向支架6设置薄膜8。 [0033] 另外，图1示出两个横向支架9。所述横向支架9垂直于纵向支架6设置并且通过连接部10与纵向支架6固定连接。连接部10例如是焊接、螺纹连接或铆接。在两个相对的横向支架9之间夹紧一对相对的存储单元2。横向支架9因此可抵抗存储单元2内部产生的内部压力。 [0034] 为了简化显示，在图1中仅示出后侧的两个横向支架9。当然前侧的两个存储单元2也可借助两个横向支架9固定。 [0035] 图1还示出横向支架宽度17和存储单元宽度18。由图可见，横向支架宽度17显著小于存储单元宽度18。由此蓄能模块1可在重量方面优化地构造。 [0036] 图2示出纵向支架6的示意图。在纵向支架6中设置两个相对的冷却通道11。每个冷却通道11由多个小的上下叠置的管构成，由此冷却通道11极好地贴靠在相应外壁7上。在纵向支架6中所显示的剖开处示出设置在纵向支架中的撑开装置12。该撑开装置12将两个冷却通道11压开并且因此压紧到外壁7上。两个冷却通道11通过转向装置13彼此连接。图2中所选择的显示应不具有限制作用。也可想到将冷却通道11分别构造为一个单独的扁平的管，即所谓的扁管。 [0037] 图3示出蓄能模块1的一个可能的制造步骤。在将存储单元2在纵向支架6上定位之前，将存储单元2以其背面5粘接在薄膜8上。在此时存储单元2水平地竖立并且电流输出部4可很好地接近并且已经可在该方法步骤中被接通。在将存储单元2粘接到薄膜8上之后，围绕纵向支架折叠薄膜8，从而产生根据图1的布置。 [0038] 图4以示意图示出横向支架9的细节设计。根据图4，在横向支架9上构造压紧区段14。在该压紧区段14上，横向支架9略微朝向存储单元2方向延伸，使得能以横向支架9无间隙地固定存储单元2。 [0039] 图5至8示出用于组装一个蓄能模块1并且用于将多个蓄能模块1装配成蓄能装置16的方法步骤S1至S11。根据方法步骤S1至S3，存储单元2以其背面5在纵向支架两侧设置在外壁7上。图5示出一种替代图3的装配。图6至8中的进一步的方法步骤可与根据图5或图3的装配无关地完成。 [0040] 在图5所示的替代装配中，在两个彼此相继的步骤中将存储单元2安装在纵向支架6上，首先安装到第一外壁并且随后安装到第二外壁上。出于绝缘原因，在该替代装配中也可在纵向支架6和存储单元2之间设置(图5中未示出的)用于电绝缘的薄膜8，但在此由于在两个步骤中将存储单元2安装到纵向支架6上，因而无需围绕纵向支架6折叠薄膜8。更加适宜的是，在纵向支架6的两个外壁7上分别安装单独的电绝缘的薄膜并且随后将存储单元2与相应薄膜粘接。或者可规定，首先分别将设置用于第一外壁的存储单元2和设置用于第二外壁的存储单元2粘接到单独的薄膜上，随后再将与薄膜粘接的存储单元2安装在相应外壁上，尤其是与外壁粘接。在另一种替换方案中可规定，使用在其背面5上已经设有电绝缘薄膜的存储单元。在此情况下存储单元可单个地安装到纵向支架6上。 [0041] 图6示出在每个存储单元2上设置缓冲元件15。该缓冲元件15例如是橡胶垫。相应横向支架9的压紧区段14通过缓冲元件15压紧到存储单元2上。在步骤S5中接通各个存储单元2的电流输出部4。 [0042] 图7中的步骤S6至S8示出，可将多个蓄能模块1组装成蓄能装置16。在步骤S8中示出其中三个蓄能模块1。在所示实施例中，横向支架9不仅用于固定存储单元2，而且也用于相互连接各个蓄能模块1的纵向支架6。 [0043] 在图7中，其中三个蓄能模块1并排地紧挨排列。图8示出蓄能模块1也可上下堆叠。在步骤S9中三个蓄能模块1并排排列。在步骤S10中再放上三个蓄能模块1并且在步骤S11中在上方放置三个横向支架9。如步骤S11所示，并非每层都需要横向支架9。例如也可通过两个相对的横向支架9固定多个上下堆叠设置的存储单元2。 [0044] 附图标记列表 [0045] 1 蓄能模块 [0046] 2 存储单元 [0047] 3 正面 [0048] 4 电流输出部 [0049] 5 背面 [0050] 6 纵向支架 [0051] 7 外壁 [0052] 8 薄膜 [0053] 9 横向支架 [0054] 10 连接部 [0055] 11 冷却通道 [0056] 12 撑开装置 [0057] 13 转向装置 [0058] 14 压紧区段 [0059] 15 缓冲元件 [0060] 16 蓄能装置 [0061] 17 横向支架宽度 [0062] 18 存储单元宽度 |
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