CN102576916B - 用于机动车的储能器固定装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的储能器固定装置的制造方法。在此，该方法具有冷却板(2)的准备步骤，冷却板具有至少一条暴露于外的冷却通道，冷却通道设置用于导引冷却液。该方法还具有固定单元(1)的准备步骤，固定单元设置用于容纳和固定至少一个储能器单元。最后，该方法包括冷却板(2)与固定单元(1)的连接步骤，由此使至少一条冷却通道封闭。

Description

用于机动车的储能器固定装置的制造方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1或2的前述部分所述的用于机动车的储能器固定装置的制造方法。
背景技术
现代的HEV/EV-机动车(HEV＝hybrid electro vehicle＝混合电动车，EV＝electro vehicle＝电动车)在未来很可能采用锂离子蓄电池作为储能器。在这些电池中，在快速充电和放电过程中由于电池内部和外部的电阻会导致电池的升温。然而电池组或蓄电池在长期超过50℃的温度条件下会受到损坏，因此电池在运行中必须要进行冷却。在此，电池组箱体或蓄电池箱体与机动车结构的连接应该受到重视。对此，将蓄电池或电池组的连接装置应该设计成具有车身特定构件，从而能够简单地组装在机动车中。在特定的情况下，作为实施例还可以使电池箱体集成在EV-智能构造中。在此，主要关注点在于电池组的尺寸和质量方面。
在此，对于在HEV或EV中的使用，主要涉及到三种不同的箱体类型用于二级锂离子或锂聚合物电池：
-具有硬壳的圆形电池
-具有硬壳的棱柱形电池
-具有软包装的棱柱形电池，该软包装由铝复合膜构成，这种电池即所谓的咖啡袋电池。
现今的锂离子(蓄电)电池包装在拉伸而成的和/或焊接而成的箱体(通常壁厚为200-400μm)中，箱体由铝制成。然后以传统的方式将各个电池装配到散热器上(例如通过粘接)。再将该冷却板与一个冷却板(液体冷却装置、蒸发座或管式蒸发器)连接，由此能够使蓄电池在运行过程中冷却。
具有硬壳的电池能够通过它们的顶部、底部或外壳直接与冷却板连接；而具有铝复合膜的电池在此则利用散热器来进行机械固定。通过该附加的必不可少的散热器又消除掉一部分在重量和成本上带来的优势。此外，从电池到散热器的热传递由于粘接层而降低。
目前的电池箱体方案在电池尺寸方面是庞大又不成型的，并且很少能够根据特定的机动车结构而进行调整。因此，在已有的机动车构建中的连接难以实现，并且通常伴随有构造空间损失或低效地体积浪费。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种改善的用于储能器部件固定装置的制造方法以及一种相应的用于蓄能器单元的固定装置。
上述目的通过权利要求1或2的方法以及权利要求11的装置来实现。
本发明提供一种用于机动车的储能器固定装置的制造方法，其中，该方法具有以下步骤：
-冷却板的准备步骤，该冷却板具有至少一条暴露于外的冷却通道，冷却通道设置用于导引冷却液；
-固定单元的准备步骤，该固定单元设置用于容纳和固定至少一个储能器单元；以及
-冷却板与固定单元的连接步骤，由此使至少一条冷却通道封闭。
另外，本发明还提供一种用于机动车的储能器固定装置的制造方法，其中，该方法具有以下步骤：
-固定单元的准备步骤，该固定单元设置用于容纳和固定至少一个储能器单元，并且该固定单元具有基板，该基板包括至少一条暴露于外的冷却通道，冷却通道设置用于导引冷却液；
-冷却板的准备步骤；以及
-冷却板与固定单元的连接步骤，由此使至少一条暴露于外的冷却通道封闭。
而且，本发明还提供一种用于机动车的储能器单元的固定装置，该装置通过实施前述任意一项权利要求所述的方法的步骤而制成。
本发明基于这样的认识，“冷却”和“箱体”功能的结合在节省材料的基础上可以这样实现，即，通过冷却板与固定单元的连接使至少一条冷却通道封闭。然后，这样的通道可以在储能器固定装置的运行中导通冷却液。以这种方式可以避免：首先使冷却板设置有完全液体密封的通道，然后使这样的冷却板与固定单元连接。以这种方式还能够节省用于密封冷却通道的材料，或者在冷却板中或固定单元的基板中采用多个冷却通道的情况下用于密封各个冷却通道的材料。
因此，本发明的优势在于，一方面使储能器固定装置的重量减轻，而且还通过减少待使用的材料而降低成本。
有利的是，还具有另一块冷却板的准备步骤，其中，该另一块冷却板具有至少另一条敞开设置的冷却通道，并且其中，在连接步骤中，使另一块冷却板中的另一条敞开设置的冷却通道由固定单元的侧面来封闭；或者其中，在固定单元的准备步骤中，准备这样的固定单元，该固定单元在一个侧面上具有至少另一条敞开设置的冷却通道，在连接步骤中，使该至少另一条敞开设置的冷却通道另外由准备的另一块冷却板来封闭。本发明的该实施方案的优势在于，不仅在固定单元的一侧设有冷却装置，而且还能够使至少一个设置在储能器固定装置中的储能器部件从多个侧面得到冷却。由此，充分利用了本发明的优势，即，相对于传统的储能器固定装置能够实现重量减轻和材料节省。
在本发明的另一个实施方案中，在冷却板的准备步骤中，可以准备这样的冷却板，该冷却板具有金属或金属成分，特别具有钢、铝、镁、钛或塑料-金属混合材料；或者，在固定单元的准备步骤中，准备这样的固定单元，该固定单元具有基板，其中，该基板具有金属或金属成分，特别具有钢、铝、镁、钛或塑料-金属混合材料。本发明的该实施方案的优势在于，金属、特别是所提到的金属具有非常好的导热性，从而实现了较高的热导率以及由此实现储能器部件的良好冷却，储能器部件可以设置在储能器固定装置中。
还可以提供一种用于机动车的储能器单元的制造方法，该方法具有以下步骤：
-前述任意一种实施方案的储能器固定装置的制造方法的步骤；
-将至少一个储能器部件***到固定单元中的步骤，以制成储能器单元。
本发明的该实施方案的优势在于，使储能器单元能够以简单的方式设置储能器部件，并且能够将储能器部件可靠地固定在固定单元中。特别是对于机动车中的应用，这样可靠的结构具有优势，这是因为，使行驶过程中的震动不会造成储能器部件在固定单元中的移动或损坏。
特别具有优势地，上述方法此外还包括附加的冷却板的准备步骤，其中，该附加的冷却板具有至少一个开孔；并且其中，还具有将该附加的冷却板安装在固定单元上的步骤，由此，在该安装步骤之后，使至少一个储能器部件的接触连接件通过该附加的冷却板的至少一个开孔而实现接触。本发明的该实施方案的优势在于，通过从多个侧面围绕储能器部件设置的冷却板使设置在固定单元中的储能器部件具有非常好的冷却方案以及热导率。
还有利的是，在***步骤中，使多个储能器部件以直接接触的方式彼此紧靠地***到固定单元中，并且其中，在该***步骤中，使储能器单元这样***到固定单元中，即，实现整个接触面上的各个储能器部件的接触连接件的电接触。本发明的该实施方案的优势在于，能够以非常简单的方式与整个接触面上的储能器部件的接触连接件的接触。由此例如实现了多个储能器部件的技术上非常简单的待实施的组装连接，从而获得整个储能器单元，该储能器单元能够为机动车的运行提供必要的电压强度和/或电流强度。
在本发明的另一个实施方案中，还可以设有在不同的储能器部件的接触连接件之间安装接触导轨的步骤。本发明的该实施方案的优势在于，使不同的储能器部件的不同的接触连接件相连接，从而由此例如在用户需要不同的电压或电流强度的情况下非常灵活地实现储能器部件的并联或串联。以这种方式，使低电压的储能器部件能够简单地为机动车准备出所需的高电压。在此，具有低电压的储能器部件的准备比具有相对较高电压的储能器部件的准备具有显著的成本优势。而且根据使用目的的不同的使用情况可以设置相同的储能器单元，该储能器单元设有相应的接触导轨。
另外，还设有安装盖体的步骤，其中，使盖体这样接合和安装，即，避免形成至少一个储能器部件的接触连接件与储能器部件的外壳的导电连接。本发明的该实施方案的优势在于，防止储能器部件脱落，并同时确保实现了各个储能器部件的串联。
还可以在***步骤中，这样实现至少一个储能器部件的***，即，使至少一个储能器部件的外壳与储能器部件的接触连接件形成导电连接。本发明的该实施方案的优势在于，非常简单地实现了各个储能器部件的并联。那么，该并联连接仅需要各个储能器部件的第一接触连接件的连接(例如通过接触导轨)，其中，第二接触连接件或储能器部件的外壳(和例如一部分固定单元)之间的连接可以用作第二电连接件。
还可以在固定单元的准备步骤中，准备这样的固定单元，该固定单元设置用于无缝隙地容纳至少一个储能器部件，储能器部件具有蜂巢状或圆形的外部结构。本发明的该实施方案的优势在于，实现了可靠地容纳储能器部件。这样就避免了，例如在机动车行驶产生的运动过程中储能器部件由于在固定单元中打滑而受损。同时确保实现，通过避免储能器部件在固定单元中的运动，可靠地保持储能器部件的接触连接件的接触。
附图说明
接下来，结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。图中示出：
图1为本发明的第一实施例的侧视图；
图2为本发明的一个实施例的俯视图；
图3为本发明的另一个实施例的箱体部件的立体图；
图4为本发明的一个实施例的箱体部件的立体图；
图5为本发明的一个实施例的部分箱体的局部示意图；
图6为本发明的一个实施例的部分箱体的俯视图；
图7为本发明方法的一个实施例的流程图；以及
图8为本发明方法的一个实施例的另一流程图。
具体实施方式
在下文对本发明的优选实施例的说明中，在不同附图中示出的功能类似的部件用相同或相近的附图标记表示，其中，省去对这些部件的重复说明。另外，附图、对附图的说明以及权利要求书包括大量的技术特征的结合。由此使技术人员可以了解到，这些技术特征也可以单独使用或进行扩展，这里并不局限于确切提供的结合方案。而且，本发明的方法步骤可重复实施，并且还可以以不同于本发明的顺序来实现。如果一个实施例在第一特征和第二特征之间用“和/或”连接，那么可以理解为，根据一个实施方案，该实施例既具有第一特征、又具有第二特征；而根据另一个实施方案，该实施例或者仅具有第一特征、或者仅具有第二特征。
图1示出了本发明的第一实施例的侧视图，其中，冷却板集成设置在电池箱体中，该电池箱体用于作为储能器单元的原电池。
首先，例如用铝板加工成型一个用于储能器电池(例如蓄电池或电池组)的箱体。然后，将一个或多个箱体1与至少一块冷却板2的局部焊接在一起，从而建立起箱体1和冷却板2的固定连接。通过冷却板2与箱体1的连接，使形成并暴露于冷却板中的冷却通道以有利的方式液体密封地封闭。这一点还可以这样实现，即，使电池箱体1形成冷却板2的盖板。此外，可以使这样制成的储能器固定装置与各个储能器部件装配在一起，储能器部件具有接触连接件，这些接触连接件在整个的接触侧面上突伸出该储能器固定装置(例如在图1中向上突伸)。通过这样的制造方法可以获得例如如图1中以侧视图示出的储能器单元。
图2示出了储能器单元的俯视图，其中，在储能器固定装置中彼此紧靠地***八个(储能器)电池或储能器部件。然后填充电极总成和电解质。在此，电极可以这样安装到储能器单元中，即，使不同的储能器部件的相邻电极具有不同的极性。以这种方式极其简单地实现了各个储能器部件的串联，即，通过仅使储能器部件的两个相邻接触连接件经由非常短的连接导轨而相互连接，从而制成储能器单元。
接下来，可以准备一个盖体，并且在该盖体上这样安装装配有储能器部件的储能器固定装置，即，在(储能器)电池或多个电池的一个外壳上没有电势，由此使各个电池也可以在冷却板1上串联。在组成之后，电池例如通过接触导轨而相互连接，并且与电保护元件以所需的方式连接。
除了棱柱形电池之外，还可以例如采用圆形电池作为储能器部件呈蜂巢结构地设置在冷却板上，并且由储能器固定装置固定。当仅需要一个并联线路时，在电池外壳上还可以设置一定的电势，那么，该电势相对于第一接触连接件而表现为第二电连接件或第二接触连接件。还可以将多块冷却板安装在固定单元上，例如安装在底部或者一个或多个(外)侧面。借助接触凹槽，还可以安装在整个的接触侧面上。可替换地，还可以使箱体成型有暴露于外的管道结构，其中，暴露于外的管道设置用于在储能器固定装置运行中导引冷却液，该暴露于外的管道例如由焊接在其上的盖板封闭。
通过在储能器部件的包装中集成设置冷却功能，改善了热传递，并且相对于连接至冷却板的电池而改善了成本和重量。
图3中示出了本发明的另一实施例中用于容纳储能器部件的箱体部分的立体图。在该实施例中，各个组件、诸如电池组、框架座、电子组件都容纳在一个固定装置中，并且同时建立了与车身的连接方案。对此，应该使待准备的箱体具有充分的防入侵功能，入侵例如指的是特别在事故发生时产生的入侵。在特定的情况下，箱体的方案还应该包括冷却结构，并由此实现了电池组的“冷却”功能。电池箱体分为两个部分，即，一部分为箱盖，另一部分为箱底。
图3的箱盖可以是塑料件，例如由惯用技术的塑料(如纤维合成材料)制成。由此确保实现了低成本的处理和重量优化的转变。通过与箱底的铆合和连接，使箱体具有重要的稳定性。
例如由图4的立体图可以了解到，所示出的箱底应该优选由例如高强度钢、铝、镁、钛、纤维增强复合材料、塑料-金属混合材料等制成。箱底的制造应该尽可能地通过铸造方法来实现。对此，应该使箱底这样实现，即，在底侧通过支柱实现必要的刚性。
箱体可以由图3所示的箱盖和图4所示的箱底组成，该箱体应该这样实现，即，该箱体是液体密封的，并且可以打开，而且能够再次液体密封地封闭。箱体同样包括用于平衡压力或避免凝聚的部件。那么箱底例如由盖板和铸造承载部件组成，承载部件可以容纳储能器部件。在箱底的顶侧使冷却通道节省空间地暴露于外，该冷却通道然后例如通过安装盖板而液体密封地封闭。在此，这两个部件(即：盖板和铸造承载部件)或箱底能够在焊接过程中材料配合地相互连接。图5中示出了箱底的一个实施例的局部立体图。图6中示出了箱底的俯视图，其中，在底面上用虚线示出加强支柱。
本发明的该实施例的优势在于该设计方案的轻构造形式以及高效的功能集成。由此实现了诸如上文所述组件的支撑和固定功能。所有车身连接点都应该包括在箱底中。除了轻构造之外，还能够承载质量高达200kg的电池组或蓄电池。
通过箱盖和箱底之间的分离面的适宜组装，实现了原始构造装配过程中的集成设置。因此，本发明的该实施例的主要优点在于承载结构与冷却结构的结合。
图7示出了本发明一个实施例中用于机动车的储能器固定装置的制造方法70的流程图。方法70包括冷却板的准备步骤72，该冷却板具有至少一条暴露于外的冷却通道，冷却通道设置用于导引冷却液。此外，该方法还具有固定单元的准备步骤74，固定单元设置用于容纳和固定至少一个储能器单元。最后，方法70又包括冷却板与固定单元的连接步骤76，由此使前述至少一条冷却通道封闭。
图8示出了本发明一个实施例中用于机动车的储能器固定装置的制造方法80的流程图。方法80包括固定单元的准备步骤82，固定单元设置用于容纳和固定至少一个储能器单元，并且固定单元还具有基板，该基板包括至少一条暴露于外的冷却通道，冷却通道设置用于导引冷却液。此外，该方法80还具有冷却板的准备步骤84，以及冷却板与固定单元的连接步骤86，由此使前述至少一条暴露于外的冷却通道封闭。

Claims (11)

1.一种用于机动车的储能器固定装置的制造方法(80)，其特征在于，所述方法(80)具有以下步骤：
-固定单元(1)的准备步骤(82)，所述固定单元设置用于容纳和固定至少一个储能器单元，并且所述固定单元具有基板，该基板包括暴露于外的至少一条冷却通道，所述冷却通道设置用于导引冷却液，所述固定单元(1)为液体密封的箱体，该基板具有加强支柱；
-冷却板(2)的准备步骤(84)；以及
-所述冷却板(2)与所述固定单元(1)的连接步骤(86)，其中，将所述固定单元(1)与所述冷却板(2)的局部焊接在一起，由此使所述暴露于外的至少一条冷却通道封闭；
在所述固定单元(1)的准备步骤中，固定单元(1)在一个侧面上具有至少另一条敞开设置的冷却通道，在所述连接步骤(86)中，使该至少另一条敞开设置的冷却通道另外由准备的另一块冷却板来封闭。
2.根据权利要求1所述的方法(80)，其特征在于，在所述固定单元(1)的准备步骤中，准备这样的固定单元(1)，该固定单元具有基板，该基板具有暴露于外的冷却通道，其中，所述基板具有金属或金属成分。
3.根据权利要求2所述的方法(80)，其特征在于，所述基板具有钢、铝、镁、钛或塑料-金属混合材料。
4.一种用于机动车的储能器单元的制造方法，其特征在于，所述方法具有以下步骤：
-权利要求1至3中任意一项所述的方法(80)的步骤；
-将至少一个储能器部件***到固定单元(1)中的步骤，以制成储能器单元。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括附加的冷却板的准备步骤，其中，该附加的冷却板具有至少一个开孔；并且其中，所述方法还具有将该附加的冷却板安装在所述固定单元(1)上的步骤，由此，在该安装步骤之后，使至少一个储能器部件的接触连接件通过该附加的冷却板的至少一个开孔而实现接触。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在***步骤中，使多个储能器部件以直接接触的方式彼此紧靠地***到所述固定单元(1)中，并且其中，在该***步骤中，使储能器部件***到所述固定单元(1)中，实现整个接触面上的各个储能器部件的接触连接件的电接触。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在不同的储能器部件的接触连接件之间安装接触导轨的步骤。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括安装盖体的步骤，其中，使盖体的接合和安装以避免形成至少一个储能器部件的接触连接件与储能器部件的外壳的导电连接。
9.根据权利要求5至7中任意一项所述的方法，其特征在于，在***步骤中，至少一个储能器部件的***使至少一个储能器部件的外壳与储能器部件的接触连接件形成导电连接。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述固定单元(1)的准备步骤中，固定单元(1)设置用于无缝隙地容纳至少一个储能器部件，该储能器部件具有蜂巢状或圆形的外部结构。
11.一种用于机动车的储能器单元的固定装置(1、2)，所述装置通过实施权利要求1至3中任意一项所述的方法(80)的步骤而制成。
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