帶有彈性地接觸的蓄能器的儲存單元的製作方法

2023-10-05 07:49:19 1

帶有彈性地接觸的蓄能器的儲存單元的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於儲存電能的儲存單元。所述儲存單元具有至少一個蓄能器，其中，所述蓄能器具有至少一個正聯接部和至少一個負聯接部。所述蓄能器構造成，通過所述正聯接部和負聯接部充入電能並且通過所述聯接部再次放出電能。根據本發明，在所述儲存單元中，所述正聯接部和負聯接部分別由導電的層形成。所述儲存單元具有與所述正聯接部相連接的導電的接觸導軌和與所述負聯接部相連接的導電的接觸導軌。所述接觸導軌分別與外部的電聯接部相連接並且分別具有至少一個接觸元件，其中，所述接觸元件構造成彈性地以電的方式接觸所述導電的層。
【專利說明】帶有彈性地接觸的蓄能器的儲存單元
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於儲存電能的儲存單元。該儲存單元具有至少一個蓄能器，其中，該蓄能器具有至少一個正聯接部和至少一個負聯接部。該蓄能器構造成，通過所述正聯接部和負聯接部充入電能並且通過這些聯接部再次放出電能。
【背景技術】
[0002]在從現有技術中已知的蓄能器中存在這樣的問題，即，在蓄能器串聯或並聯在儲存單元中時，蓄能器的熱膨脹可導致電聯接部的彎曲，這在之後因為由於進行運動引起的材料疲勞可能使電聯接部斷裂。

【發明內容】

[0003]根據本發明，在開頭所述類型的儲存單元中，正聯接部和負聯接部分別由導電的層、特別是金屬噴鍍層(Schoopschicht)形成。該儲存單元具有與正聯接部相連接的導電的接觸導軌和與負聯接部相連接的導電的接觸導軌。這些接觸導軌分別具有至少一個接觸元件，其中，所述接觸元件構造成彈性地以電的方式(特別是電流的方式)接觸所述導電的層。優選地，接觸導軌分別與用於電連接儲存單元的外部聯接部相連接。藉助於如此形成的布置，可有利地以電流的方式接觸蓄能器的藉助於導電的層形成的電聯接部，其中，接觸元件在蓄能器的層相對於接觸導軌運動且由此相對於與接觸導軌相連接的接觸元件運動時，被接觸元件滑動地接觸。因此，有利地，由熱引起的蓄能器的縱向膨脹不會導致在接觸導軌和形成蓄能器的負的亦或是正的聯接部的導電的層之間的熔焊連接部或釺焊連接部的斷
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[0004]接觸導軌理解為導電的連接件，至少一個接觸元件與該連接件相連接或者模製到該連接件上並且其使儲存 單元的外部聯接部與導電的層、特別是蓄能器的金屬噴鍍層相連接。
[0005]優選地，儲存單元的接觸導軌至少部分地通過板材的特別是彎折的區段形成。接觸元件優選地通過從板材中衝制凹口來形成，從而該凹口包圍接觸元件。該凹口例如構造成U形。
[0006]優選地，接觸導軌單獨或共同地形成溝部，在溝部中至少部分地容納至少一個蓄能器。由此，可有利地實現通過板形的接觸導軌大面積地引導從蓄能器中導出的或在蓄能器充電時導入的電能的電流。更為有利地，因此實現小的電流密度並且由此也實現在接觸導軌中小的熱損失。藉助於接觸導軌也可由此形成殼體的至少一部分，該殼體至少部分地或完全地容納蓄能器。接觸導軌可被嵌入模製物質，從而殼體的至少一部分由外部的塑料殼體形成，該塑料殼體例如包括聚氨酯或環氧樹脂。
[0007]在一個優選的實施方式中，至少一個接觸元件模製到接觸導軌上。該接觸元件例如可通過從接觸導軌、特別是接觸導軌的板材區段中衝制已經闡述的凹口來形成。因此，接觸元件模製到接觸導軌上。在另一實施方式中，接觸元件通過焊接、特別是點焊與接觸導軌相連接。因此，有利地，接觸元件可由與接觸導軌不同的材料形成。例如，接觸導軌的材料為鐵或銅。接觸元件的材料例如為鍍金的銅或包括銅和鋅的合金。
[0008]在一個有利的實施方式中，接觸元件藉助於彈簧元件與接觸導軌彈性地相連接。例如，接觸導軌可具有彈簧、特別是螺旋彈簧，其彈性地壓到接觸元件上並且使接觸元件通過設置用於電接觸所述層的面區域壓靠到層上。
[0009]在一個優選的實施方式中，蓄能器具有至少一個蓄電池和/或至少一個電容器。該電容器例如為線圈電容器。蓄電池例如為鋰離子蓄電池、特別是鋰離子聚合物蓄電池。在線圈電容器的情況中，可藉助於彈性地構造的接觸元件有利地形成滑動觸點，其在由於電容器的熱膨脹引起的電容器運動時可以滑動地接觸線圈電容器的導電的層、特別是金屬噴鍍層。該金屬噴鍍層例如可為銅鋅層或鋁層。
[0010]在蓄電池的情況中，可以相同的方式有利地形成接觸和/或滑動觸點，其以電流的方式接觸導電的層、特別是銅層或包括含銅的帶有至少另一金屬(例如鋅)的合金的層。由此，在蓄電池的熱膨脹、即所述層相對於接觸元件運動的情況中滑動地實現層的電接觸。
[0011]在一個優選的實施方式中，接觸元件為咬合元件。該咬合元件構造成，在設置成用於接觸電容器的導電的層的接觸部位和與該接觸部位間隔開的部位之間運動。優選地，接觸元件構造成，在接觸部位處彈性地接觸所述層。
[0012]通過咬合元件可有利地形成儲存單元的一種實施方式，在其中，咬合元件被保持在與接觸部位間隔開的部位處，緊接著蓄能器被引入接觸導軌附近，例如被插入藉助於接觸導軌形成的溝部中。在將蓄能器插入溝部中之後，為咬合元件形式的接觸元件向著接觸部位運動，在該處電地接觸蓄能器、特別是電容器的導電的層。有利地，可以通過如此形成的接觸元件的實施方式在插入溝部中期間不彎曲或損壞接觸元件。
[0013]在一個有利的實施方式中，接觸元件構造成通過其構造用於接觸所述層的區段至少部分地伸入層中並且由此電地接觸所述層。例如，構造成用於接觸所述層的區段為刀具或針，其構造成以切入的或壓入的方式接觸導電的層。因此，有利地可以在彈性地接觸時刮到且穿透位於蓄能器的導電的層上的氧化層。更為有利地，在通過熱膨脹引起的蓄能器相對於接觸元件運動時，例如由於熱的加熱和再次冷卻在儲存單元的運行過程中由於老化形成的氧化層在每次熱運動時重新被刮掉，從而在接觸元件和蓄能器的導電的層之間建立可靠的電接觸。
[0014]本發明也涉及一種用於電接觸存儲元件的至少一個蓄能器的方法。
[0015]在用於電接觸存儲元件的至少一個蓄能器的方法中，其中，蓄能器至少部分地被容納在殼體中，藉助於至少一個彈性地構造的觸點以電流的方式特別是滑動地接觸蓄能器的導電的層，從而蓄能器例如在熱膨脹時(特別是在變熱和再次冷卻時)可在殼體中移入和移出。由此，電容器的熱膨脹不可導致電聯接部的斷裂。
[0016]優選地，在蓄能器被插入殼體中之後，至少一個觸點從與接觸部位間隔開的部位(特別是以朝向接觸部位咬合的方式)運動到接觸部位。更為優選地，蓄能器在接觸部位處通過(特別是咬合的)觸點以機械的方式彈性地被電接觸。
[0017]儲存單元例如為電驅動裝置的、增程器的發電機的、特別是可由電動車攜帶的用於電動車的緊急電流設備的中間迴路電容器。該電驅動裝置例如為電動車、渦輪增壓器或包括電動機和內燃機的混合動力車的電驅動裝置。[0018]在另一實施方式中，儲存單元為太陽能逆變器的中間迴路電容器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]現在，以下根據附圖和其它實施例描述本發明。從從屬權利要求的特徵以及從附圖的特徵中得到其它有利的實施方案變型。
[0020]圖1示意性地示出了儲存單元的實施例，在該儲存單元中電接觸導軌的彈性地構造的多個接觸元件電地接觸線圈電容器的金屬噴鍍層；
[0021]圖2示意性地示出了已經在圖1中示出的多個接觸元件，其分別通過從接觸導軌12中衝制出凹口產生；
[0022]圖3示意性地示出了用於構造成咬合元件的彈性地構造的接觸元件的實施例；
[0023]圖4示意性地示出了用於電接觸在儲存單元中的線圈電容器的方法的實施例。
【具體實施方式】
[0024]圖1示出了儲存單元I的實施例。該儲存單元I具有至少一個電的蓄能器，在該實施例中，儲存單元I具有電的蓄能器3和電的蓄能器5。所述電的蓄能器3和5分別具有正聯接部和負聯接部，其中，蓄能器3和5分別可通過該正聯接部和負聯接部充電並且再次放電。蓄能器3具有例如構造成金屬噴鍍層的導電層20作為正的電聯接部。蓄能器3也具有例如構造成金屬噴鍍層的導電層22作為負的電聯接部。
[0025]儲存單元I具有導電的接觸導軌10，其在該實施例中構造成彎折的板材。該接觸導軌10具有用於將儲存單元I電連接的電的外部的聯接部16。該聯接部16模製到接觸導軌10上並且在該實施例中構造成彎折的板條。
[0026]儲存單元I也具有構造成彎折的板材、特別是銅板的導電的接觸導軌12。該導電的接觸導軌12如導電的接觸導軌10 —樣具有外部的聯接部14，其被模製到接觸導軌12上。
[0027]接觸導軌10具有多個模製到接觸導軌上的導電的接觸元件。在該實施例中，接觸導軌10具有多個通過衝制U形凹口而形成的接觸元件。示例性地示出了接觸元件30、32、34和36。接觸元件30通過衝制U形凹口 31產生。
[0028]接觸導軌12與接觸導軌10同樣具有多個模製到接觸導軌12上的接觸元件。示例性地示出了接觸元件38、40、42和44。
[0029]也示出了截面A-A的截面線，該剖面線沿著接觸導軌12的縱向長度延伸穿過接觸元件38、40、42和44。截面A-A以下在圖2中部分地被示出。
[0030]也示出了外部的電聯接部15，其藉助於焊接、特別是點焊與接觸導軌12相連接。因此，接觸導軌12可獨立地或作為聯接部14的附加向外電連接。
[0031]圖2示出了在圖1中已經示出的接觸元件38和40，其分別通過從接觸導軌12中衝制凹口產生。接觸元件38和40分別通過分別模製到構成接觸導軌12的板材上的板材區段形成。接觸元件38和40分別在一個端部的區域中具有拱形部，其以向著導電的層22凸起的方式延伸。在此，接觸元件38和40的拱形部通過拱形部的表面區域接觸層22。如果層22 (由於通過蓄能器的熱膨脹)沿著蓄能器的縱向長度51運動，則接觸元件38和40分別形成滑動觸點，其之前提及的拱形部的表面區域保持與導電的層22電的有效連接。[0032]圖3a和3b示出了用於構造成咬合元件的接觸元件的實施例。
[0033]在圖3a中局部地示出了接觸導軌11。該接觸導軌11通過板材形成，其中，在該板材中通過將兩個溝部55和57壓入接觸導軌11中產生接觸元件45。環57具有比環55更小的直徑，其中，環57在環55之內布置在接觸導軌11的表面上。
[0034]布置在環55之內的環57從接觸導軌11的平面中拱起來並且在此形成邊緣，接觸元件45從該邊緣起(與火山口相似地)凹陷地延伸到環57的中央。
[0035]在接觸導軌11的板材的與接觸元件45的凹陷側相對的一側形成凸的拱形部，其通過距離52與導電的層21的表面間隔開。為了藉助於接觸元件45接觸導電的層21，例如可藉助於與接觸元件45的凹的拱形部相應地成型的銷46通過沿著銷46的方向50運動到接觸元件45的凹的拱形部中並且壓到凹的拱形部的表面48上，使接觸元件45以咬合的方式與導電的層21電地有效接觸。在圖3b中示出了在已經咬合成電接觸的狀態45'中的圖3a的導電的接觸元件45。如果例如通過沿著縱向長度51的熱膨脹使導電的層21運動，則導電的接觸元件45在位置45'中滑動式地且彈性地接觸層21。
[0036]圖4示出了一種用於電接觸作為儲存單元的組成部分的線圈電容器的金屬噴鍍層的方法。
[0037]在步驟62中，例如通過從板材中衝制或通過壓印板材的區域在接觸導軌中形成接觸元件。
[0038]在步驟64中，將具有導電的金屬噴鍍層作為電聯接部的蓄能器引入接觸元件附近。
[0039]在步驟66中，使接觸元件以咬合到金屬噴鍍層上的方式運動，從而接觸元件通過構造成用於與金屬噴鍍層電接觸的表面區域而彈性地接觸金屬噴鍍層並且由此電接觸所述金屬噴鍍層。
【權利要求】
1.一種用於存儲電能的存儲單元(I)，所述儲存單元(I)具有至少一個蓄能器(3、5)，所述蓄能器具有至少一個正聯接部(20)和至少一個負聯接部(22)，其中，所述蓄能器(3、5)能夠通過所述正聯接部(20)和負聯接部(22)充入電能並且通過所述正聯接部(20)和負聯接部(22)再次放出電能， 其特徵在於， 所述正聯接部(20)和負聯接部(22)分別由導電的層、特別是金屬噴鍍層形成，並且所述儲存單元(I)具有與所述正聯接部(20)相連接的導電的接觸導軌(10)和與所述負聯接部(22)相連接的導電的接觸導軌(12)，其中，所述接觸導軌(10、12)分別具有至少一個接觸元件(30、32、34、36、45)，其中，所述接觸元件(30、32、34、36、45)能夠彈性地以電的方式接觸所述導電的層(20、22)，其中，所述接觸導軌(10、12)分別與用於電連接所述儲存單元(I)的外部的聯接部(14、15、16)相連接。
2.按照權利要求1所述的儲存單元(I)，其特徵在於，所述接觸導軌(10、12)至少部分地通過板材的特別是彎折的區段形成。
3.按照權利要求1或2所述的儲存單元(I)，其特徵在於，所述接觸導軌(10、12)單獨或共同地形成溝部，在所述溝部中至少部分地容納所述蓄能器(3、5)。
4.按照上述權利要求中任一項所述的儲存單元(I)，其特徵在於，所述至少一個接觸元件(30、32、34、36、45)模製到所述接觸導軌(10、12)上。
5.按照上述權利要求中任一項所述的儲存單元(I)，其特徵在於，所述接觸元件(30、32、34、36、45)藉助於彈簧元件與所述接觸導軌彈性地相連接。
6.按照上述權利要求中任一項所述的儲存單元(I)，其特徵在於，所述蓄能器(3、5)具有至少一個蓄電池和/或至少一個電容器、特別是線圈電容器。
7.按照上述權利要求中任一項所述的儲存單元(I)，其特徵在於，所述接觸元件(45)為咬合元件(45)，所述咬合元件能夠在設置成用於接觸所述層(20、22)的接觸部位和與所述接觸部位間隔開的部位之間運動，其中，所述接觸元件(45)能夠在所述接觸部位處特別是彈性地電接觸所述層(20、22)。
8.按照上述權利要求中任一項所述的儲存單元(I)，其特徵在於，所述接觸元件(30、32、34、36、45)能夠通過構造用於接觸所述層(20、22)的區段至少部分地伸入所述層(20、22)中並且由此電接觸所述層(20、22)。
9.一種用於電接觸存儲元件(I)的至少一個蓄能器(3、5)的方法，其中，所述蓄能器(3,5)至少部分地被容納在殼體(10、12)中，並且藉助於至少一個彈性地構造的觸點(30、32、34、36、45)以電流的方式接觸所述蓄能器的導電的層(20、22)，從而所述蓄能器(3、5)能夠在所述殼體(10、12)中移入和移出。
10.按照權利要求9所述的方法，其中，在所述蓄能器(3、5)被插入所述殼體(10、12)中之後，所述至少一個觸點(45)從與接觸部位間隔開的部位以咬合的方式運動到接觸部位，並且在所述接觸部位處以機械的方式彈性地且電地接觸所述蓄能器(3、5)。
【文檔編號】H01G9/00GK103477466SQ201280017150
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年3月13日 優先權日:2011年4月13日
【發明者】A·迪爾曼, R·霍爾普, S·許納爾 申請人:羅伯特·博世有限公司