蓄能裝置、機動車和用於製造蓄能器容納裝置的方法與流程

2023-04-24 23:48:37

本發明涉及一種特別是用於機動車的蓄能裝置。

背景技術：

用於電動車輛的能夠提供功率的蓄能裝置近期進入到汽車工業的研發的焦點中。在此典型地選擇如下結構，其中確定數量的蓄能器單元例如經由匯流排相互並聯連接，以便實現其蓄能能力的相加。這些並聯連接的蓄能器單元中的多個緊接著串聯連接用於產生期望的輸出電壓。

為此應用的蓄能器單元分別是自身封閉的單元，其中原本的包括由正電極和負電極組成的類型有關的裝置的蓄能器容納到蓄能器單元殼體中。在蓄能器單元內設有與蓄能器單元殼體的導電的內觸點和與蓄能器單元的極連接端的另外的內觸點。在兩個蓄能器單元的並聯連接的情況下，其蓄能器因此經由其內觸點和為了連接在一起而需要的外觸點在匯流排與蓄能器單元殼體或極連接端之間連接。

然而這些電觸點中的每個具有電阻，在該電阻上存在電勢降。由此產生的損耗是相當大的。此外多個觸點引起提高的空間要求和製造過程的較大的複雜性。由此伴隨的故障風險和成本最後導致在常規蓄能器裝置的運行中巨大的效率損耗。

技術實現要素：

因此作為本發明基礎的任務在於，提供相比之下改善的蓄能裝置。

為了解決該任務，按照本發明提供一種特別是用於機動車的蓄能裝置，該蓄能裝置包括蓄能器容納裝置和蓄能器，該蓄能器容納裝置具有多個各用於一個蓄能器的盆狀的容納部分，而蓄能器容納在該容納部分中，該蓄能器分別具有正電極和負電極，其中每個蓄能器的電極之一與容納相應蓄能器的容納部分導電接觸，所有蓄能器的與蓄能器容納裝置接觸的電極經由蓄能器容納裝置導電連接。

因此按照本發明提出，設有蓄能器容納裝置，該蓄能器容納裝置具有多個盆狀的容納部分，該容納部分分別設定用於容納具有正電極和負電極的蓄能器。在此蓄能器的同極的電極、優選負極與容納相應蓄能器的容納部分導電接觸，由此這些電極經由蓄能器容納裝置相互導電連接。蓄能器因此直接在沒有包圍電極的殼體的情況下容納到蓄能器容納裝置中。因此可以省去用於每個蓄能器的單獨的殼體。對於蓄能器的並聯連接需要的在同極電極之間的連接經由蓄能器容納裝置實現並且可以已經在蓄能裝置的製造過程中產生。優選地按照本發明的蓄能裝置應用在機動車中，其中蓄能裝置同樣可以安裝在其他具有要供電的用電器的陸上交通工具中，如軌道車輛中以及應用在飛行器、宇宙飛行器或船舶中。此外但是也可以考慮另外的靜態的應用目的，例如在建築物中，例如作為用於對低壓電網供電的緩衝蓄能器。

因此有利地取消了特別是傳統設定的匯流排，從而取消用於建立並聯連接的外觸點。由此產生的電阻因此減小並且能實現蓄能裝置的有效得多的運行。再者避免在建立外觸點時的工藝風險，從而可以特別實現蓄能裝置的不太容易出錯的運行。

在按照本發明的蓄能裝置中可以尤其有利地設定，蓄能器容納裝置具有多個單獨構成的分別用於單個的蓄能器的容納部分。因此給每個蓄能器配置單獨的盆狀的容納部分，從而蓄能器容納裝置從橫截面看來完全包圍每個蓄能器。對此備選地可以設定，蓄能器容納裝置具有針對所有蓄能器的多個組合構成的容納部分。在該情況下，蓄能器設置在蓄能器容納裝置中的共同的、組合的空間中，該蓄能器容納裝置從橫截面看來僅僅部分地包圍每個蓄能器。

在按照本發明的蓄能裝置中特別適宜的是，蓄能器的與蓄能器容納裝置接觸的電極分別與容納該蓄能器的容納部分的底部接觸。如果這些電極基於蓄能器的結構形式在容納狀態下無論如何接近底部設置，如此可以實現特別短的接觸路徑並因此實現特別小的接觸電阻。

此外對於按照本發明的蓄能裝置的儘可能簡單的製造特別有利的是，蓄能器容納裝置一件式地通過板件的深衝方式製造。盆狀的容納部分因此作為一個或多個凹處形成在設定為原材料的板件中。這樣的蓄能器容納裝置也可以多件數地、低成本地製造，從而實現蓄能裝置的特別有效的製造。

在一設計方案備選中可以有利地設定，設有電氣絕緣封閉容納部分的蓋件，該蓋件具有將蓄能器的不與蓄能器容納裝置接觸的電極相互導電連接的連接部分。這樣的蓋件具有連接部分，該連接部分與每個蓄能器的未與蓄能裝置接觸的電極、特別是正電極導電連接。蓋件在此自然不與蓄能器容納裝置導電連接，以便阻止短路。出於該目的，蓋件可以特別是在如下區域中具有絕緣部分，在該區域中蓋件接觸蓄能器容納裝置。在此特別優選的是，蓋件以完全覆蓋盆狀的容納部分的所有開放區域的方式安置在蓄能器容納裝置上。在此連接部分適宜地直接與連接部分要接觸的電極面對面地設置，從而在該電極上有利地實現特別短的接觸路徑。通過蓋件使全部蓄能器並聯連接，從而蓄能裝置可以經由相應在蓋件和蓄能器容納裝置的連接部分上設定的連接端單個地運行或者與另外的按照本發明的蓄能裝置串聯連接地運行。

備選於蓋件，該蓋件具有將電極相互導電連接的連接部分，可以在按照本發明的蓄能裝置中有利地設定，對於每個容納部分分別設有將容納部分相對於蓄能器容納裝置電絕緣地封閉的蓋件，該蓋件具有連接部分，該連接部分同不與蓄能器容納裝置接觸的電極導電連接。在該設計方案備選中，每個容納部分都藉助於蓋件封閉，該蓋件具有用於與蓋件側的、特別是正電極接觸的連接部分。在此蓋件優選分別設置在要封閉的容納部分的內邊緣上，其中蓋件具有相對於蓄能器容納裝置的、例如環形絕緣部分的絕緣件。在連接部分上可由外部直接抽取與連接部分接觸的電極的電位。

最後可以在按照本發明的蓄能裝置中特別有利地設定，容納部分的幾何形狀分別至少部分地相應於容納到容納部分中的蓄能器的幾何形狀。因此實現容納部分的儘可能有效的空間利用。在此特別優選的是，蓄能器構成為特別是18650型的圓柱形的圓形電池的電池組。容納部分則分別圓柱形地形成並且完全容納蓄能器。

此外本發明涉及一種機動車，包括至少一個按照本發明的蓄能裝置。特別是至少一個蓄能裝置可以設定用於對機動車的驅動裝置或另外的用電器供電。此外特別優選的是，設有多個相互串聯連接的蓄能裝置。

此外本發明涉及一種用於製造用於按照本發明的蓄能裝置的蓄能器容納裝置的方法，其中通過板件的深衝方式形成多個分別用於容納蓄能器的容納部分。如上所述，如此也可以特別有利地實現蓄能器容納裝置以大件數的方式製造。

在按照本發明的方法的範圍中特別優選的是，板件的非設定用於容納部分的區域相比於板件的設定用於容納部分的區域具有較小的材料厚度。板件在此已經如此預處理，使得用於構成容納部分的深衝方式的工具壓入的區域具有相應的材料厚度，從而一個或多個容納部分可以形成需要的深度。在此特別優選的是，板件是「Taylored Blank」(定製的板坯)，該定製的板坯特別是由於以相應軋制方法的處理具有不同材料厚度的區域。

此外可以在按照本發明的方法中設定，分別針對單個的蓄能器單獨地形成容納部分或者針對所有蓄能器組合地形成容納部分。

最後可以有利地設定，容納部分分別至少部分地以如下幾何形狀形成，該幾何形狀相應於容納到該容納部分中的蓄能器的幾何形狀。

用於按照本發明的蓄能裝置的全部實施方案可以類似地轉用到按照本發明的機動車和按照本發明的方法，從而以此也可以實現已述優點。

附圖說明

本發明另外的優點和細節由在下文中所述的實施例以及根據附圖得到。在此示出：

圖1示出蓄能裝置的一實施例的縱截面；

圖2示出蓄能裝置的容納部分的細節視圖；

圖3示出蓄能裝置的俯視圖；

圖4示出蓄能裝置的另一實施例的縱截面；

圖5示出蓄能裝置的另一實施例的俯視圖；以及

圖6示出在用於製造蓄能器容納裝置的方法的範圍中應用的板材。

具體實施方式

圖1至圖3示出蓄能裝置1的實施例，該蓄能裝置包括具有盆狀的容納部分3的蓄能器容納裝置2，該容納部分3藉助於蓋件4封閉並且分別容納蓄能器5。

圖1示出蓄能裝置1的縱截面。蓄能器5具有一個正電極6和負電極7。負電極7在此分別藉助於接觸突出部8導電接觸在容納蓄能器5的容納部分3的底部9上。每個蓄能器5的正電極6同樣具有接觸突出部10，接觸突出部10將正電極6與蓋件4的連接部分11導電接觸。

蓋件4安置在蓄能器容納裝置2上，其中蓋件4的接觸蓄能器容納裝置2的區域通過絕緣部分12與該蓄能器容納裝置2電絕緣。由此阻止在蓄能器容納裝置2與連接部分11的不同靜電電位之間的短路。

圖2示出具有容納在容納部分中的蓄能器5的容納部分3的細節視圖。該蓄能器例如是18650型的鋰離子基的圓形電池的電池組。電池組5包括正電極6和負電極7，這兩個電極層狀地、相應地被隔片13、14隔離地設置。不僅在電池組的底側的而且與底部9對置的端部上該蓄能器分別具有絕緣件15、16。接觸突出部8與負電極7以及接觸突出部10與正電極6的連接沒有進一步示出。

圖3示出蓄能裝置1的俯視圖，其中省去蓋件4的顯示。容納部分3清楚地形成為圓柱形並且因此相應於容納在容納部分中的、構成為電池組的蓄能器5的幾何形狀。此外容納部分3單獨地構成並且分別僅僅容納唯一的蓄能器5。

蓄能裝置1因此實現蓄能器5的經由蓄能器容納裝置2和連接部分11的並聯連接。為了蓄能裝置1連接到用電器上或為了多個蓄能裝置1連接在一起，可以抽取出/分接出在蓄能器容納裝置2上的負靜電電位和連接在蓋件4的連接部分11上的正靜電電位。因為正電極6和負電極7僅僅藉助於接觸突出部8、10連接到實現並聯連接的部件上，所以相比於在多個蓄能器單池的常規設置中產生關於該抽取部的顯著更小的電阻，該多個蓄能器單元藉助於匯流排並聯連接。

圖4示出蓄能裝置1的另一實施例的縱截面，該蓄能裝置1相應於在圖1中示出的蓄能裝置，其中然而每個容納部分3通過單個蓋件4封閉。在此每個蓋件4具有連接部分11，該連接部分藉助於接觸突出部10與容納在容納部分3中的蓄能器5的正電極6導電接觸。每個蓋件4的連接部分11由絕緣環17包圍，該絕緣環將連接部分11與容納部分3電絕緣。

圖5示出蓄能裝置1的另一實施例的俯視圖，其中省去蓋件4的顯示。蓄能裝置1的蓄能器容納裝置2包括兩個組合構成的容納部分3，該容納部分3分別容納一個蓄能器5。容納部分3因此形成一個共同的空間，從而蓄能器容納裝置2從橫截面看去僅僅部分地包圍蓄能器5。蓄能裝置1優選用於在機動車中提供電能，特別是用於部分或完全地對電動驅動機組供電。同樣可以考慮的是用於其他陸上交通工具中，如鐵路或用於飛行器、宇宙飛行器或船舶中。此外蓄能裝置也可以用於靜態情景中，例如作為建築物中的緩衝蓄能器，該建築物的低壓電網是可分散供電的。

圖6示出板件18的截面側視圖，該板件用於製造在圖1至圖4中示出的蓄能器容納裝置2。在此通過深衝方式將多個容納部分3形成到板件18中。為此板件在未設定用於容納部分3的區域19中相比於在設定用於容納部分3的區域20中具有較小的材料厚度。通過藉助於未進一步示出的工具沿示出的箭頭的方向的力施加到區域20上，使容納部分3單獨地形成在板件18中，其中容納部分3的幾何形狀相應於容納在該容納部分中的蓄能器5的幾何形狀。為了如在圖5中所示那樣形成組合的容納部分3，以相應工具實施前述方法，其中相應選擇區域20的形狀。