CN111095598A - 具有绝缘外罩的电的能量蓄存单体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车、尤其是用于为机动车的电驱动组件供电的电的能量蓄存器(1)，该能量蓄存器包括：多个排成行的且彼此贴靠的能量蓄存单体(2)，这些能量蓄存单体分别包括一个具有电极的壳体(5)，各能量蓄存单体(2)通过所述电极相互电连接，其中，能量蓄存单体(2)之中的至少一个能量蓄存单体具有外罩，该外罩包围所述一个能量蓄存单体(2)的壳体(5)，使得各壳体(5)彼此电绝缘。

Description

具有绝缘外罩的电的能量蓄存单体
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的、尤其是用于为机动车的电驱动组件供电的电的能量蓄存器。
背景技术
由现有技术已知一种用于机动车的电的能量蓄存器，该电的能量蓄存器尤其是为电驱动组件供电。
所述电的能量蓄存器包括能量蓄存模块，该能量蓄存模块由多个相互连接的棱柱形能量蓄存单体构成。每个能量蓄存单体包括两个电极和一个壳体，该壳体例如在锂离子蓄电池的情况下在内部具有隔膜、正电极以及负电极。能量蓄存单体的壳体保护并且包围所述隔膜和这两个电极，其中，这些元件处于以离子的方式传导的电解质中。
能量蓄存单体在能量蓄存器的一个方向上平行地并排设置。由此，能量蓄存单体的各个壳体分别在其相邻的侧面上接触。在各个相邻的壳体之间的接触面通过由塑料制成的粘合薄膜电绝缘。所述绝缘确保在相邻的壳体之间一般没有出现短路以及在发生故障的情况下没有出现电压击穿。
能量蓄存单体附加地设置在底板上。该底板用作冷却板，以便确保将由于能量蓄存单体的运行产生的热运走。在能量蓄存单体与所述底板之间同样设有绝缘部。所述绝缘部由填料、薄膜和导热板材构成。
能量蓄存模块最终还被两个侧框架和两个端部区段包围。所述侧框架以及端部区段同样通过粘合薄膜与能量蓄存单体电绝缘。
通过由现有技术已知的能量蓄存装置确保实现电绝缘，但是需要提高的装配花费。用于在能量蓄存单体的各个壳体之间绝缘的粘合薄膜在其装配时需要耗费的定位。这同样适用于在能量蓄存单体的壳体与侧框架或端部区段之间的绝缘。
此外，位于能量蓄存单体与底板之间的绝缘部具有带有许多不同材料的层结构。一方面，这导致能量蓄存装置的复杂性增加。另一方面，这对由能量蓄存单体产生的热的运走造成不利影响。
发明内容
因此，本发明基于如下任务，提供一种电的能量蓄存装置，该能量蓄存装置允许较简单地进行装配并且允许较简单地实现电绝缘。
所述任务借助一种根据权利要求1的电的能量蓄存装置来解决。优选的实施方式是从属权利要求的技术方案。
按照本发明的电的能量蓄存器设置用于机动车、尤其是用于为机动车的电驱动组件供电，其中，按照本发明的电的能量蓄存器包括：多个排成行的且彼此贴靠的能量蓄存单体，所述能量蓄存单体分别包括一个具有电极的壳体，各能量蓄存单体通过所述电极相互电连接，其中，所述能量蓄存单体之中的至少一个能量蓄存单体具有外罩，所述外罩包围所述一个能量蓄存单体的壳体，使得各壳体彼此电绝缘。
所述能量蓄存单体分别具有至少两个电极、即正极和负极。按照本发明的能量蓄存器在按照规定使用时通过两个主接头连接到机动车的电驱动组件上。在所述两个主接头之间例如施加400V、500V、600V、700V、800V、900V或1000V。
各能量蓄存单体的连接例如可以是串联结构和并联结构的组合。在第一组合中，例如可以将至少两个能量蓄存单体一起连接成并联结构并且接着可以将至少两个这种并联结构串联。
一种替代的组合可以由分别具有至少两个串联的能量蓄存单体的至少两个并行的支路构成。
每个能量蓄存单体如所阐述的那样包括一个壳体。该壳体可以由金属材料和/或非金属材料构成。此外，壳体可以具有棱柱形的形状或圆柱形的形状或袋形单体的形状。
能量蓄存单体优选可以在放电之后被再次充电。
在每个能量蓄存单体的壳体中容纳有相应的能量蓄存单体的电化学元件。所述电化学元件包括一起处于电解质溶液中的正电极、负电极和隔膜。
通过按照本发明的绝缘外罩、尤其是通过由此得到确保的电绝缘能够实现较简单地装配按照本发明的能量蓄存器。这是因为在设置和连接各能量蓄存单体之前，壳体可以利用外罩来包围并且不必耗费地定位各个薄膜。这节省了制造和装配成本。
按照本发明的能量蓄存器的外罩优选构造为收缩软管并且尤其是由塑料和/或聚四氟乙烯构成。
根据所期望的抗电击穿强度，所述收缩软管可以由一系列不同的材料构成并且可以在其壁厚度方面构造成薄壁的、中等壁的或厚壁的。所述抗电击穿强度给出关于材料中的电场强度至多允许有多高而不出现电弧或火花冲击的信息。根据能量蓄存器的所要求的标准和电特征参量，作为绝缘外罩起作用的收缩软管具有确定的抗电击穿强度。
按照本发明的能量蓄存器的外罩可以替代地由塑料、尤其是由注射成型的塑料构成。
所述外罩例如可以通过如下方式形成，即，以注射成型方法利用塑料包裹能量蓄存单体的壳体。外罩可以根据需要在壳体的不同区段上以不同的壁厚制成。
按照本发明的能量蓄存器的外罩可以替代地优选由弹性的塑料、尤其是由弹性体构成。
壳体可以根据需要在壳体的不同区段上以不同的壁厚制成。
上文阐述的不同的外罩变型方案可以构造成，使得该外罩至少在需要和期望绝缘的区段上包裹或者说覆盖壳体。
替代地，按照本发明的能量蓄存器可以设置成，使得所述至少一个能量蓄存单体的壳体除了电极之外完全由外罩包围。
此外，按照本发明的能量蓄存器可以设计成，使得所述多个能量蓄存单体之中的(仅)每两个能量蓄存单体具有外罩。
根据对按照本发明的能量蓄存器的电要求，足够的可以是，仅每两个能量蓄存单体的壳体设有外罩。排成行的能量蓄存单体由此可靠地彼此绝缘并且装配或制造花费减少，因为不是每个能量蓄存单体都必须配备有外罩。
替代地，电的能量蓄存器可以设计成，使得每个能量蓄存单体分别具有外罩。
此外，按照本发明的能量蓄存器可以设计成，使得能量蓄存单体的外罩相同地构造、尤其是由相同的材料构成。
此外，按照本发明的能量蓄存器可以设计成，使得能量蓄存单体的外罩不同地构造。所述外罩之中的至少一个外罩例如可以由弹性体构成并且其它外罩可以由注射成型的塑料构成。替代地，所述外罩之中的至少一个外罩可以由弹性体构成并且其它外罩可以由收缩软管构成。此外替代地，所述外罩之中的至少一个外罩可以由注射成型的塑料构成并且其它外罩可以由收缩软管构成。
此外，按照本发明的能量蓄存器可以设计成，使得该能量蓄存器包含能量蓄存模块，该能量蓄存模块包括多个排成行的且彼此贴靠的能量蓄存单体，其中，每个能量蓄存单体具有外罩，并且所述外罩相对于能量蓄存模块的底板起电绝缘的作用，所述底板设置在能量蓄存单体的背离电极的一侧的下方。
因为所述外罩分别这样包围能量蓄存单体，使得所述外罩也在能量蓄存单体的下侧上起绝缘作用，所以确保了相对于底板的有效绝缘。
所述底板可以是冷却装置的一部分。通过按照本发明的外罩提供如下可行性，即，可以取消在现有技术中安装在能量蓄存单体与底板之间的塑料薄膜和导热板材。
因此，按照本发明的能量蓄存器的这种设计方案导致生产和装配花费的进一步减少。
此外，本发明的能量蓄存器可以设置成，使得该能量蓄存器包含能量蓄存模块，该能量蓄存模块包括多个排成行的且彼此贴靠的能量蓄存单体，其中，每个能量蓄存单体具有外罩，并且所述外罩相对于能量蓄存模块的至少一个具有侧支撑件的侧框架起电绝缘的作用，所述侧框架的至少一个侧支撑件侧向地设置在沿能量蓄存模块的纵向方向排成行的能量蓄存单体上。
在能量蓄存器的这种按照本发明的设计方案中，能量蓄存模块可以附加地至少具有侧框架。侧框架的侧支撑件可以位于能量蓄存模块的一侧上或两侧上并且可以将各个能量蓄存单体固定在其位置中。所述外罩承担能量蓄存单体相对于侧框架的电绝缘。
所提及的侧支撑件可以是上文提及的底板的一部分，或者说底板和侧支撑件能够集成到彼此中。
此外，所述电的能量蓄存器可以这样实现，使得该能量蓄存器包含能量蓄存模块，该能量蓄存模块包括多个排成行的且彼此贴靠的能量蓄存单体，其中，每个能量蓄存单体具有外罩，并且所述外罩相对于能量蓄存器的至少两个端部区段起电绝缘的作用，所述端部区段之中的至少一个端部区段设置在能量蓄存模块的一个端部上并且所述端部区段之中的另外的端部区段设置在该能量蓄存模块的一个相反的端部上。
在这里，能量蓄存模块可以具有至少两个端部区段，这些端部区段使能量蓄存模块在其端部处终止。所述端部区段之中的至少一个端部区段可以由金属材料或非金属材料构成。在当前的按照本发明的能量蓄存器中，通过外罩实现相对于各端部区段的绝缘。
附图说明
下面参照附图示例性地阐述本发明的优选的实施方式。
附图中：
图1示出按照本发明的能量蓄存器的能量蓄存单体的示意图，其中，所述能量蓄存单体具有壳体；以及
图2示出按照本发明的能量蓄存器的示意图。
具体实施方式
图1示出在图2中示出的按照本发明的能量蓄存器1的能量蓄存单体2的示意图。
能量蓄存单体2具有优选棱柱形的壳体5，在该壳体上设置有两个极、即第一极3和第二极4。所述极3、4是能量蓄存单体2的负极和正极，通过这些极可以使能量蓄存单体2电接触导通。所述两个电极3、4设置在能量蓄存单体2的上侧上。能量蓄存单体2也可以关于这方面不同地构造、尤其是极3、4也可以设置在其它位置上、例如侧面上。
在图1中未示出的外罩除了两个电极3、4之外优选完全包围壳体5。能量蓄存单体2的外罩是按照本发明的能量蓄存器1的重要元件。
图2示出按照本发明的能量蓄存器1的一个视图。能量蓄存器1在按照规定使用时为机动车的电驱动组件供电。
能量蓄存器1包含至少一个单独的能量蓄存模块11，该能量蓄存模块具有多个参照图1阐述的能量蓄存单体2。
各能量蓄存单体2在能量蓄存模块11的纵向方向上排成行并且设置在底板8上。各能量蓄存单体2在其沿纵向方向指向的面上相接触。
能量蓄存模块11包含两个端部区段6、6’，它们在能量蓄存模块11的纵向方向上分别贴靠在最后的能量蓄存单体2上。
能量蓄存模块11的侧框架侧向地在能量蓄存单体2上延伸。侧框架具有至少两个侧支撑件7、7’，它们分别在能量蓄存单体2的其中一个侧面上沿纵向方向延伸并且同样贴靠在能量蓄存单体2上。所述侧支撑件7、7’固定在端部区段6、6’上。总体上，侧支撑件7、7’与端部区段6、6’一起完全环绕多个能量蓄存单体2并且将这些能量蓄存单体保持在其紧凑的、排成行的布置结构中。
能量蓄存单体2的电极(负极和正极)位于能量蓄存单体2的背离底板8的一侧上。
接触导通板10承担各个能量蓄存单体2的接触导通。优选地，能量蓄存单体2通过接触导通板2这样彼此连接，使得能量蓄存器1的多个支路彼此并联，其中，每个支路由多个能量蓄存单体2的串联结构构成。接触导通板10在其位于纵向方向上的端部上分别具有一个主接头10a、10b，能量蓄存器1能够通过所述接头连接在电驱动组件上。
为了满足法律标准，能量蓄存单体2彼此电绝缘并且相对于底板8、侧支撑件7、7’和端部区段6、6’电绝缘。参照图1提到的外罩承担这种绝缘。优选地，每个能量蓄存单体2包含相应的外罩，该外罩包围相应的壳体5并且该外罩确保所提到的绝缘。所述外罩优选设计成，使得该外罩至少覆盖壳体5的需要绝缘的区域。
如果例如端部区段6、6’和/或侧支撑件7、7’和/或底板8由绝缘塑料构成，那么仅需要使每两个能量蓄存单体2设有一个绝缘外罩。
而如果端部区段6、6’和/或侧支撑件7、7’和/或底板8由传导的金属构成，那么每个能量蓄存单体2都配备有一个绝缘外罩，该外罩特别优选地完全包裹相应的能量蓄存单体10。
由现有技术已知的填料可以存在于底板8与能量蓄存单体2的下侧之间。这种填料负责公差补偿。如果能量蓄存单体2配备有所阐述的外罩，则不需要在底板8与能量蓄存单体2之间设置附加的绝缘薄膜或附加的热板材。
在图2中还示出一种可选的冷却装置。该冷却装置包括管路9，这些管路延伸穿过能量蓄存器1并且冷却介质可以经由这些管路被引导通过能量蓄存器1以便冷却能量蓄存单体。
按照本发明，包围能量蓄存单体2的外罩2能以不同的方式来实现。
所述外罩例如可借助收缩软管来实现。在将能量蓄存单体***到按照本发明的能量蓄存器1中之前，将每个待绝缘的能量蓄存单体引入到相应定尺寸的收缩软管中并且接着使其经受热处理。由此，收缩软管收紧并且贴靠到相应的能量蓄存单体2的壳体5上。所述收缩软管优选由如下材料构成，该材料在热处理之后可以在能量蓄存器1的正常的运行温度下使用。如果设置有所阐述的冷却装置，则运行温度能够保持在对于收缩软管的材料而言所允许的范围内。壳体5的除了电极2、3之外完整的外罩能够借助收缩软管通过相应的裁剪或通过折叠技术实现。
替代地，所述外罩也可以通过包围壳体5的塑料实现。优选地，这种外罩被注射成型，其方式为，将相应的能量蓄存单体2***到模具中并且将塑料注射到存在于壳体5与模具之间的中间空间中。在塑料固化之后可以将能量蓄存单体从模具中再次取出。
此外替代地，所述外罩可以由有弹性的塑料、例如由弹性体构成。
当能量蓄存器1的能量蓄存单体2之中的多个能量蓄存单体具有绝缘外罩时，这些能量蓄存单体可以要么根据上述替代方案之一相同地构造要么相应地不同地构造。

Claims (12)

1.用于机动车的、尤其是用于为机动车的电驱动组件供电的电的能量蓄存器(1)，所述能量蓄存器包括：
多个排成行的且彼此贴靠的能量蓄存单体(2)，所述能量蓄存单体分别包括一个具有电极的壳体(5)，各能量蓄存单体(2)通过所述电极相互电连接，
其中，所述能量蓄存单体(2)之中的至少一个能量蓄存单体具有外罩，所述外罩包围所述一个能量蓄存单体(2)的壳体(5)，使得各壳体(5)彼此电绝缘。
2.根据权利要求1所述的能量蓄存器(1)，其中，所述外罩构造为收缩软管并且尤其是由塑料和/或聚四氟乙烯构成。
3.根据权利要求1所述的能量蓄存器(1)，其中，所述外罩由塑料、尤其是由注射成型的塑料构成。
4.根据权利要求1所述的能量蓄存器(1)，其中，所述外罩由弹性的塑料、尤其是由弹性体构成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的能量蓄存器(1)，其中，所述至少一个能量蓄存单体(2)的壳体(5)除了电极之外完全由所述外罩包围。
6.根据前述权利要求中任一项所述的能量蓄存器(1)，其中，所述多个能量蓄存单体(2)之中的每两个能量蓄存单体(10)具有所述外罩。
7.根据前述权利要求中任一项所述的能量蓄存器(1)，其中，各能量蓄存单体(2)分别具有所述外罩。
8.根据前述权利要求中任一项所述的能量蓄存器(1)，其中，能量蓄存单体(2)的外罩相同地构造。
9.根据前述权利要求中任一项所述的能量蓄存器(1)，其中，能量蓄存单体(2)的外罩不同地构造，其中，要么所述外罩由弹性体和由注射成型的塑料构成，要么所述外罩由弹性体和收缩软管构成，要么所述外罩由注射成型的塑料和收缩软管构成，要么所述外罩由弹性体、注射成型的塑料和收缩软管的组合构成。
10.根据前述权利要求中任一项所述的能量蓄存器(1)，其中，所述能量蓄存器(1)包含能量蓄存模块(11)，所述能量蓄存模块包括多个排成行的且彼此贴靠的能量蓄存单体(2)，每个能量蓄存单体(2)具有外罩，并且所述外罩相对于底板(8)起电绝缘的作用，所述底板(8)设置在能量蓄存单体(2)的背离电极(2、3)的一侧的下方。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的能量蓄存器(1)，其中，所述能量蓄存器(1)包含能量蓄存模块(11)，所述能量蓄存模块包括多个排成行的且彼此贴靠的能量蓄存单体(2)，每个能量蓄存单体(2)具有外罩，并且所述外罩(2)相对于至少一个具有侧支撑件(7、7’)的侧框架起电绝缘的作用，所述侧支撑件之中的至少一个侧支撑件侧向地设置在沿能量蓄存模块(11)的纵向方向排成行的能量蓄存单体(10)上。
12.根据权利要求1至9中任一项所述的能量蓄存器(1)，其中，所述能量蓄存器(1)包含能量蓄存模块(11)，所述能量蓄存模块包括多个排成行的且彼此贴靠的能量蓄存单体(2)，每个能量蓄存单体(2)具有外罩，并且至少所述外罩相对于至少两个端部区段(6、6’)起电绝缘的作用，所述端部区段(6、6’)之中的至少一个端部区段设置在沿能量蓄存模块(11)的纵向方向排成行的能量蓄存单体(2)的一个端部上并且所述端部区段(6、6’)之中的另外的端部区段设置在所述沿能量蓄存模块的纵向方向排成行的能量蓄存单体的一个相反的端部上。
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