特別是用於車輛電池的電池冷卻裝置的製作方法

2024-01-21 17:35:15 1

專利名稱：特別是用於車輛電池的電池冷卻裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電池，該電池具有一電池殼體和一用於為電池調溫的冷卻裝置， 其中該電池具有多個通過單體連接件相互並聯和/或串聯的單體。
背景技術：
通常，用在機動車中、特別是用在具有混合驅動裝置的機動車或燃料電池車輛中 的電池具有一由多個電串聯和/或並聯的單體(也稱為單電池)例如鋰離子單體組成的單 體組。單體必須冷卻，以排出所產生的損失熱。為此使用與單體熱連接的冷卻裝置。在單體的一種所謂的頭部冷卻裝置中，冷卻裝置布置在單體的一個極側上，單體 的電的極觸點也位於該極側上，所述極觸點通過單體連接件相互導電連接。此外，在US6512347B1、DE10003740C1、DE60213474T2 和 US2005/0174092A1 中也公 開了這種類型的電池。在US6512347B1中公開了一種電池，其冷卻裝置做成一可被冷卻介質穿流的冷卻 管，該冷卻管與單體通過設置在冷卻管與單體之間的導熱板導熱連接。在DE10003740C1所述的電池中，冷卻裝置做成一設置在單體的一個極側上的導 熱板，該導熱板與單體極觸點的單體連接件熱接觸，以冷卻單體。在DE60213474T2所述的電池中，冷卻裝置做成一由可變形的導熱材料組成的冷 卻袋。冷卻袋是多折皺的，以便安放單體，並可被傳熱介質穿流，熱量可通過該傳熱介質排
出ο由US2005/0174092A1已知一種電池，其冷卻裝置包括一定數量的冷卻通道。在此 為了冷卻單體，單體的極觸點和使這些極觸點電連接的單體連接件設置在冷卻通道內並可 藉助於穿流過冷卻通道的氣體來對流冷卻。為此單體連接件優選具有在冷卻通道內延伸的 冷卻片，以擴大其可冷卻的表面。同時，通過將單體連接件做成用於將極觸點固定在冷卻通 道壁部上的螺母的墊片元件，單體連接件還可用於固定所述單體。

發明內容
本發明的目的是，提供一種單體的冷卻被改善了的電池。按照本發明，這個目的通過具有在權利要求1中給出的特徵的電池來實現。本發明有利的設計方案是從屬權利要求的主題。按照本發明，帶有一電池殼體的電池包括多個通過單體連接件相互並聯和/或串 聯的單體，所述單體藉助於單體連接件以可預緊的方式固定在一冷卻裝置上。在已知的帶有頭部冷卻裝置的電池中，單體通常分別通過作用在極觸點上的力與 冷卻裝置連接。而在本發明中，單體可通過一形狀鎖合和力鎖合地設置在單體的極觸點上 或極觸點中從而支承在極觸點處的單體連接件的可預緊的連接而固定在冷卻裝置上。特別 是單體通過可張緊的單體連接件壓緊在冷卻裝置、例如冷卻裝置的下側上，其中為此所施加的拉拔力通過單體連接件傳入單體，從而使得卸去極觸點的機械載荷。通過將單體直接 壓緊在冷卻裝置上，改善了單體的冷卻和由單體構成的單體組的穩定性。此外還造成在由 冷卻裝置和單體構成的壓緊組件(Pressverbund)中的在電池的整個使用壽命期間的持久 預緊。在一種可能的實施形式中，用於可預緊地連接單體和冷卻裝置的單體連接件設計 成彈性的，特別是彈簧彈性的。可預緊的連接的這種設計方案的優點在於，對每個單體的預 緊可單獨地通過一例如藉助於螺釘——相應地緊上單體連接件來進行調整，由此可以特 別有利地補償單體的由製造造成的尺寸差。在一種可能的實施形式中，單體連接件具有一 Ω形的或迴環形的縱截面。這裡可 以通過Ω腿邊到0形或圓形Ω元件的距離和0形或圓形Ω元件的空腔的高度來確定預 緊(程度)的大小。例如單體連接件這樣布置在極觸點上，使得單體連接件在電池的縱截 面內呈現為倒立的Ω形，該Ω形的Ω腿邊固定在相鄰單體的極觸點上，而其圓形的Ω元 件形狀鎖合地和在安裝狀態下力鎖合地緊貼在單體的端側上。此外，單體連接件的高度適宜於大於單體極觸點突出於冷卻裝置的高度。在將單 體連接件安裝在單體的極觸點上時，單體連接件被預緊成，使得單體連接件將冷卻裝置以 有利的方式壓在單體組上，從而建立冷卻裝置和單體組之間的改善的導熱接觸。此外，通過單體連接件與冷卻裝置的接觸，有利地將產生在單體中的損失熱的一 部分通過單體的極觸點和通過布置在極觸點上、貼合在冷卻裝置上的單體連接件傳遞給冷 卻裝置。在一種另選的實施形式中，每個單體連接件各自配備有一個彈性件。換言之單體 連接件具有一附加的彈性件，該彈性件設置在單體連接件上並沿單體的端側方向取向。為了簡單和快速地進行安裝，相應的——特別是S形的——彈性件可形狀鎖合和 力鎖合、特別是鎖止地布置和固定在有關的單體連接件上。為了相對於冷卻裝置電絕緣，彈性件至少包括電絕緣材料，例如塑料。此外，彈性 件至少是耐熱的。冷卻裝置優選是一與單體導熱接觸的導熱板。這實現了電池的簡單和節省結構空 間的結構。通過單體連接件的彈性設計，單體連接件以簡單的方式方法將導熱板壓緊在單體 上。在本發明的一種改進結構中，單體連接件與做成導熱板的冷卻裝置導熱接觸。為 了改善導熱和使冷卻裝置相對於單體連接件電絕緣，在本發明的一種有利結構中，在冷卻 裝置上、特別是在朝向單體連接件的表面上具有一電絕緣的導熱膜。冷卻裝置特別是導熱板適宜地在單體極觸點的區域內具有用於供極觸點穿過的 開口和/或切口，導熱膜適宜地也具有用於供極觸點穿過的孔。在導熱板和單體之間可以附加地設置有導熱和電絕緣的成形體。所述成形體特別 是用於使單體極觸點電絕緣。為了最佳地散熱，導熱板可以具有用於冷卻劑的通道結構，所述冷卻劑穿流過所 述通道結構。通道結構例如連接在車輛空調裝置的空調迴路或冷卻迴路上，其中例如冷空 氣或空調裝置的致冷劑作為冷卻劑穿流過導熱板的通道結構，從而可通過所述冷卻劑將單體的傳遞到導熱板上的損失熱從電池中導出。此外，單體優選具有蜂窩形外殼，通過優選使蜂窩形外殼由電絕緣的和導熱特別 好的材料構成，所述外殼同樣可以實現最佳的冷卻。電池優選是汽車電池，特別是用於一具有混合驅動裝置的車輛或一燃料電池車輛 的電池。


藉助於附圖詳細說明本發明的實施例。附圖示出圖1示出在端側藉助於Ω形的單體連接件預緊地固定在冷卻裝置上的、一列平行 地並排布置的單體的示意透視圖；圖2示意性地以分解視圖示出一列在端側藉助於Ω形的單體連接件預緊地固定 在冷卻裝置上的單體的另一種實施例；圖3示出按照圖1的單體列的示意縱剖視；圖4示出Ω形單體連接件的一種實施例的示意透視圖；圖5示出具有一列在端側藉助於傳統的單體連接件和可設置在這些單體連接件 上的彈性件預緊地固定在冷卻裝置上的、平行地並排布置的單體的本發明一種另選實施形 式的示意透視圖；圖6示出按照圖5的單體列的示意縱剖視；圖7示出可固定在單體連接件上的彈性件的一種實施例的示意透視圖。
具體實施例方式在所有附圖中，彼此相應的零部件都用相同的附圖標記來表示。圖1示意示出一列平行地並排布置的單體1的透視圖，其中單體1的多個這種列 可以連接成一單體組，該單體組構成一未具體畫出的電池。相鄰的單體1在極側藉助於單體連接件2串聯和/或並聯地相互電連接。為此每 個單體連接件2將一個單體1的極觸點1. 1與相鄰單體1的極觸點1. 2相互導電連接。這 裡根據電連接方式——串聯或並聯——的不同，可以將相同極性的極觸點1. 1、1. 1或不同 極性的極觸點1. 1、1. 2相互連接。為了冷卻，單體1在端側或在極側以可預緊的方式固定、特別是壓緊在冷卻裝置3 上。單體1在冷卻裝置3下方布置在該冷卻裝置上，而在冷卻裝置3上方通過極觸點1. 1、 1. 2藉助於單體連接件2相互導電連接。此外，單體1分別具有一蜂窩形的導熱的單體殼體1. 3，熱量可通過所述單體殼體 傳導給冷卻裝置3。這裡，相應單體1的極觸點1. 1、1. 2穿過冷卻裝置3被引出。在極觸點1. 1、1. 2 上具有不同的電勢(=單體1的正、負極)。冷卻裝置3做成一導熱板(也稱冷卻板)。冷卻裝置3可以配備有通道結構3. 1。 冷卻劑、例如空調設備的空調迴路的冷卻介質可以通過所述通道結構。通過冷卻劑可以將 單體1的傳輸到冷卻裝置3特別是導熱板上的損失熱從電池中導出。
附加地可以在單體連接件2和冷卻裝置3之間設置一導熱且電絕緣的導熱膜4。 作為另一種選擇，導熱膜4也可以做成一墊子。為了使單體1簡單而可靠地預緊地連接在冷卻裝置3上，單體連接件2做成彈性 的，單體連接件2優選做成彈簧彈性的。在圖1中示出彈性的單體連接件2的一種可能的實施例。所述單體連接件2做成 Ω形或迴環形，其具有在側面的Ω腿邊2.1和一在中間的圓形或0形的Ω元件2.2。在 此實施例中，單體連接件2是單獨的單個元件。可選擇地，所述單體連接件也可以集成在一 所謂的單體連接件電路板內，在該單體連接件電路板中例如集成有用於單體電壓監測和/ 或單體電壓補償的電氣構件。通過這種帶集成單體連接件2的單體連接件電路板，安裝特 別簡單。在此，通過Ω腿邊2.1到0形或圓形的Ω元件2. 2的距離和0形或圓形Ω元件 2. 2的空腔的高度，確定了預緊程度的大小。單體連接件2例如這樣布置在相鄰單體1的 極觸點1. 1、1. 2上，使得單體連接件在單體1的縱剖面內呈現為一倒立的Ω形，其Ω腿邊 2. 1固定在相鄰單體1的極觸點1. 1、1. 2上，而其圓形Ω元件2. 2形狀鎖合地和在裝配狀 態下力鎖合地緊貼在相鄰單體1的端側上。通過單體連接件2的這種Ω形狀將單體1以可預緊的方式固定在冷卻裝置3上。圖2以分解視圖示出單體1的列的另一種實施例。在該實施例中，在冷卻裝置3和單體1之間附加地設置有一導熱且電絕緣的成形 體5。成形體5用於使相應單體1的極觸點1. 1U. 2電絕緣並具有與極觸點1. 1U. 2相對 應的缺口 5. 1,5. 2。成形體5至少部分地在冷卻裝置3的開口 3. 2內延伸，極觸點1. 1和 1. 2以及可裝入極觸點中的固定元件6——例如螺釘或鉚釘——穿過缺口 5. 1,5. 2和開口在裝配狀態下、進而對於單體1在冷卻裝置3上的預緊連接，固定元件6被放入有 關極觸點1. 1、1. 2上的單體連接件2的Ω腿邊2. 1的孔2. 3、導熱膜4的通孔4. 1、冷卻裝 置3的開口 3.2以及成形體5的缺口 5. 1、5. 2中並螺釘連接或卡夾在那裡。為此極觸點 1. 1、1. 2相應地具有內螺紋或內部卡鎖結構。通過緊上固定元件6，例如將螺釘擰入極觸點 1. 1、1. 2的內螺紋中，相應的單體1便被壓緊在冷卻裝置3上。通過例如藉助於螺紋連接固 定在極觸點1. 1、1. 2上的Ω形的單體連接件2，實現在縱軸線方向上充分的彈性變形，從而 實現預緊。圖3以縱剖視示意示出根據圖2的單體1的列。在此，通過將第一極觸點1. 1經由電絕緣的密封件7固定在單體殼體蓋8上，第一 極觸點1. 1與相應單體1的單體殼體1. 3電絕緣。為了保護密封件7，在密封件上設置有一優選由金屬製成的墊圈9。此外，第一極 觸點1. 1在位於墊圈9上方的區域內形成為鉚釘狀，從而形成圍繞第一極觸點1. 1環形延 伸的突起部10，該突起部緊靠在墊圈9上，從而使第一極觸點1. 1可靠地保持在單體殼體蓋 8內。第二極觸點1. 2與單體殼體1. 3和特別是單體殼體蓋8導電連接。如藉助於按圖3的視圖可看到的，Ω形單體連接件2的高度h比相應的單體1的 極觸點1. 1、1. 2的突出於冷卻裝置3的高度大。在將單體連接件2安裝在極觸點1. 1,1. 2上時，彈性的單體連接件2這樣預緊，使得所述單體連接件以有利的方式將冷卻裝置3壓緊 在單體1的組上，從而建立冷卻裝置3和單體組之間的改善的導熱接觸。此外，這種預緊還 可以通過將一未畫出的電池蓋施加在單體組的頂面上來得到支持。圖4以透視圖示意示出Ω形單體連接件2的一種實施例的細節。單體連接件2具 有中間的圓形Ω元件2. 2，兩條Ω腿邊2. 1從該圓形Ω元件沿側向伸出。在Ω腿邊2. 1 中加工有孔2. 3，所述孔2. 3的形狀與固定元件6的杆的形狀相匹配，而其橫截面積大於固 定元件6的杆的橫截面積。圖5以透視圖示意示出本發明的一種另選實施形式，其具有一列平行地並排布置 的單體1，單體1的極觸點1. 1,1. 2在端側藉助於傳統的單體連接件2』——例如簡單的長 金屬板——相互導電連接。為了將單體1預緊地連接在冷卻裝置3上，如上文藉助於Ω形單體連接件2詳細 說明的那樣，在傳統單體連接件2』上可附加設置有彈簧件11。根據實施形式的不同，單體 連接件2和彈性件11可以是單獨的構件，或者它們也可以做成一個成形件。圖6以縱剖視示意示出按照圖5的單體1的列，圖7以透視圖示意示出這種彈性 件11的一種實施例，該彈性件可以固定在單體連接件2』上。彈性件11在縱長方向上包括一彈性的成形結構11. 1、例如S形的成形結構。所述 彈性的成形結構11. 1能夠實現上面所述的、單體1在冷卻裝置3上的預緊連接。為了將彈 性件11固定在單體連接件2』上，彈性件11包括例如卡鎖鉤11. 2或其它合適的可拆松的
元件。
彈性件11宜至少包括電絕緣的塑料和優選導熱的材料，並且是耐熱的
附圖標記列表
1單體11. 1成形結構
1.1,1. 2極觸點11. 2卡鎖鉤
1.3單體殼體h單體連接件的高度
2單體連接件
2.1Ω腿邊
2.2Ω元件
2.3孔
2'傳統的單體連接件
3冷卻裝置
3.1通道結構
3.2開口
4導熱膜
4.1通孔
5成形體
5.1缺口
6固定元件
7密封件
8單體殼體蓋
9墊圈
10突起部
11彈性件
權利要求
1.一種電池，所述電池具有用於為電池調溫的冷卻裝置(3)，其中所述電池具有多個 通過單體連接件(2、2』 )相互並聯和/或串聯的單體(1)，其特徵為所述單體(1)藉助於所述單體連接件0、2』)以能預緊的方式固定在所述冷卻裝置(3)上。
2.根據權利要求1所述的電池，其特徵在於，所述單體連接件( 做成彈性的，特別是 彈簧彈性的。
3.根據權利要求1所述的電池，其特徵在於，所述單體連接件( 具有一Ω形的縱截
4.根據權利要求1所述的電池，其特徵在於，所述單體連接件(2)的高度(h)大於所述 單體(1)的極觸點(1. 1、1.2)的突出於所述冷卻裝置(3)的高度。
5.根據權利要求1所述的電池，其特徵在於，每個單體連接件O』)分別配備有一彈性 件(11)。
6.根據權利要求5所述的電池，其特徵在於，所述——特別是S形的——彈性件(11) 形狀鎖合和力鎖合地、特別是卡鎖地安裝在相應的單體連接件(2』 )上。
7.根據權利要求5所述的電池，其特徵在於，所述彈性件(11)至少包括電絕緣的塑料。
8.根據權利要求5所述的電池，其特徵在於，所述彈性件(11)至少是耐熱的。
9.根據權利要求1所述的電池，其特徵在於，所述冷卻裝置C3)是一與所述單體(1)導 熱接觸的導熱板。
10.根據權利要求9所述的電池，其特徵在於，所述單體連接件(2、2』)將所述導熱板 壓緊在所述單體(1)上。
11.根據權利要求9所述的電池，其特徵在於，所述單體連接件(2、2』)與所述導熱板 導熱接觸。
12.根據權利要求9所述的電池，其特徵在於，所述導熱板在所述單體(1)的所述極觸 點(1. 1、1.2)的區域內具有用於供所述極觸點(1. 1、1.2)穿過的開口和/或切口。
13.根據權利要求9所述的電池，其特徵在於，在所述單體連接件(2、2』)和所述導熱 板之間設置有一電絕緣的導熱膜G)。
14.根據權利要求13所述的電池，其特徵在於，所述導熱膜(4)具有用於供所述極觸點 (1. 1>1.2)穿過的孔(4. 1)。
15.根據權利要求9所述的電池，其特徵在於，在所述導熱板和所述單體(1)之間設置 有一導熱的且電絕緣的成形體(5)。
16.根據權利要求9所述的電池，其特徵在於，所述導熱板具有用於冷卻劑的通道結構 (3. 1)，該冷卻劑穿流過所述通道結構。
17.根據權利要求1所述的電池，其特徵在於，所述單體(1)具有蜂窩形的外殼。
18.根據權利要求1至17之任一項所述的電池，其特徵在於，所述電池能用作車輛電 池、特別是用作用於一具有混合驅動裝置的車輛或一利用燃料電池來運行的車輛的電池。
全文摘要
本發明涉及一種帶有一用於為電池調溫的冷卻裝置(3)的電池，其中電池具有多個通過單體連接件(2、2』)相互並聯和/或串聯的單體(1)。按照本發明，各單體(1)藉助於單體連接件(2、2』)以可預緊的方式固定在冷卻裝置(3)上。
文檔編號H01M10/50GK102089926SQ200980126774
公開日2011年6月8日 申請日期2009年6月27日 優先權日2008年7月26日
發明者C·巴拉格羅克, D·施勒特爾, J·邁因斯歇爾, M·博爾澤 申請人:戴姆勒股份公司