專利名稱：由多個棱柱形的存儲電池構成的儲能模塊以及用于制造儲能模塊的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種由多個儲能模塊組成的供電裝置所用的儲能模塊，特別是為機動車供電，其中，所述儲能模塊由多個棱柱形的存儲電池組成，這些存儲電池堆疊成至少一個序列、彼此相繼地布置并且通過牽條被緊固在兩塊端板之間。另外，本發(fā)明還涉及一種用于制造這樣的儲能模塊的方法。
背景技術：
在通常被稱作電池組/蓄電池的機動車的供電裝置中大多使用多個儲能模塊用于驅(qū)動車輛，例如電動車或者混合動力車。各儲能模塊典型地由多個堆疊的棱柱形存儲電池組成。各個單體的存儲電池包含電化學的電池組電池單元。堆疊起來的單體存儲電池大部分情況下通過機械的端板和牽條被緊固構成儲能模塊。除了將模塊彼此進行機械固定之夕卜，端板和牽條還特別用于防止運行過程中在布置于模塊內(nèi)部的電化學電池單元內(nèi)出現(xiàn)的 氣體壓力變化導致的變形。這樣的儲能模塊通常為了保證必要的運行溫度需要進行冷卻。由DE 10 2005 031 504 Al已知一種由多個存儲電池組成的儲能模塊，其中，存儲電池中的至少兩個被堆疊成儲能模塊并且相互緊固在兩個端板之間。被稱為棱柱形電池組的儲能模塊另外還包括一個與存儲電池(存儲電池在那里被稱為模塊)導熱接觸的散熱器。該散熱器具有至少一片散熱片，該散熱片被構造為平行于緊固的作用力方向。由于所述至少一片散熱片用作牽條，通過該散熱片能夠保持堆疊的存儲電池相互緊固，所以不需要設置附加的牽條。所述設置方式的缺點在于下述情況棱柱形的存儲電池必須具備用于散熱片的相應的槽。因此特殊的、相互匹配的部件是必要的。此外，由于電氣接線端被設置在存儲電池的相對置的側面上，在組裝過程中使得鑒于用電安全方面的操作變得困難。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，提供一種由多個儲能模塊組成的供電裝置用的儲能模塊，該儲能模塊可以以簡單的方式制造，其中，應該可以在無需注意針對觸電保護的特別保護措施的情況下實施模塊的制造。另外本發(fā)明的目的是，提供一種用于制造儲能模塊的方法，該方法針對觸電保護沒有特別要求。上述目的通過依照權利要求I特征的儲能模塊以及通過依照專利權利要求16特征的方法得以實現(xiàn)。分別在從屬的專利權利要求中對有益的設計進行了闡述。本發(fā)明提供一種由多個儲能模塊組成的供電裝置用的儲能模塊，特別是為機動車供電，其中，該儲能模塊由多個棱柱形的存儲電池組成，這些存儲電池堆疊成至少一個序列、彼此相繼地布置并且通過牽條被緊固在兩塊端板之間。本發(fā)明的儲能模塊的特征在于各個存儲電池序列通過完全環(huán)繞該存儲電池序列的、具有電絕緣特性的絕緣套與端板和牽條隔離，其中，所述絕緣套的電絕緣特性使得該絕緣套提供一種針對通過儲能模塊的所有存儲電池的串聯(lián)連接而獲得的電壓和/或針對通過儲能模塊的串聯(lián)連接而獲得的電壓的觸電保護。由于圍繞存儲電池序列設置有各一個絕緣套，本發(fā)明的儲能模塊在無需特別保護措施或者無需注意某些安全規(guī)則的情況下可以實施裝配，通過這種方式制造效率特別高。特別是著眼于儲能模塊串聯(lián)連接的情況，通過所述絕緣套提供了儲能模塊整體的高壓安全性。根據(jù)一種適宜的設計，絕緣套與端板粘接在一起。因此防止了在制造過程中部件相互間的移動。這種粘接的設置在儲能模塊后期，例如被安裝到機動車內(nèi)以后，還附加地起到使得存儲電池在儲能模塊內(nèi)部的移動降低到最小的作用。這有利于本發(fā)明的儲能模塊耐久的功能作用。根據(jù)另一種適宜的設計，絕緣套與至少有些存儲電池粘接在一起。同樣通過這種方式可以防止在制造過程中部件的相互移動。另外，存儲電池與絕緣套的粘接同樣阻止了在運行中的儲能模塊內(nèi)部的存儲電池的移動，例如在機動車內(nèi)。
另外規(guī)定為了實現(xiàn)存儲電池彼此間的電絕緣，在處于存儲電池序列內(nèi)部彼此鄰接的存儲電池之間設置有粘合層或者膠粘薄膜或者圍繞存儲電池敷設的熱縮塑性套管(Schrumpfschlauch)ο除了抑制部件的相互運動之外,通過這種方式還附加地設置了相鄰的存儲電池之間的低壓絕緣保護。這一點例如即使是在存儲電池的各個殼體構成存儲電池的一個帶電壓的部件情況下也能夠使存儲電池直接堆疊。另外，利用粘合層或者膠粘薄膜或者圍繞存儲電池敷設的熱縮塑性套管構成絕緣，可以實現(xiàn)存儲電池的彼此相繼的緊湊布局，這樣可以提供空間最佳化的儲能模塊。根據(jù)另一種適宜的設計，絕緣套附加地具有絕熱特性。這一點防止了與儲能器相連接的冷卻器的冷卻能力流失到端板上。因此可以改善存儲電池的冷卻。此外絕緣套的絕熱特性使借助焊接方法連接牽條與端板以便固定彼此相繼布置的存儲電池成為可能。絕緣套的絕熱特性防止存儲電池過熱，否則過熱會導致存儲電池損壞。另一種有益的設計規(guī)定絕緣套由兩個絕緣套半部構成，這些絕緣套半部在它們各自的、彼此面對的端部搭接。由此儲能模塊的裝配變得更加易于實施，這是因為存儲電池能夠簡單地-與由于內(nèi)部氣體壓力變化造成的它們的變形無關地-置入絕緣套中。另外，通過由兩個絕緣套半部構成的絕緣套可以補償誤差。另外，絕緣套半部的各自的、彼此面對的端部的搭接能夠保持氣隙和爬電距離(Luft-und Kriechstrecke)并且由此起著必要的電絕緣保護作用。依據(jù)存儲電池序列的存儲電池的數(shù)量和/或厚度來選擇所述搭接的長度，從而，即使在最不利的狀態(tài)下-即所有的存儲電池都由于氣體壓力變化產(chǎn)生最大變形-裝配也得以保障，以便在以后為了形成固定而施加力的時候使搭接的端部能夠移動。如果在最不利的狀態(tài)下這樣的搭接沒有得到保障的話，那么彼此面對的端部在為了固定而施加力時可能會相互頂撞并且阻礙相互之間的相對移動。在這種情況下，各個存儲電池序列也許不會被無間隙地置入端板之間。存儲電池序列的厚度此處是指沿緊固的作用力方向延伸的長度。出于成本和制造原因，如果絕緣套半部被構造成通用件(Gleichteil)的話則是有益的。首先，由于單體部件的件數(shù)數(shù)量較大因此產(chǎn)生成本優(yōu)勢。其次，在單體部件組裝時不必注意絕緣套的哪個部分必須裝到哪個部位上。在本發(fā)明的另一個設計中，儲能模塊的存儲電池通過一個電池接觸單元相互串聯(lián)連接和/或并聯(lián)連接，其中電池接觸單元包括一個支架，在該支架上設置有多個電池連接件，通過這些電池連接件存儲電池的第一極性的相應連接端子與相鄰的存儲電池的第二極性的相應連接端子電連接，因此可以在電池接觸單元的兩個連接觸點之間分接出儲能模塊的總電壓，該總電壓大于單體存儲電池的電壓，然而名義上處于觸電保護極限以下。優(yōu)選電池接觸單元通過一個電絕緣的防護罩作為觸電保護被遮蓋。如果在電池組中多個儲能模塊相互串聯(lián)連接的話，那么在連接觸點處完全可以產(chǎn)生一個與共同的位能例如質(zhì)量相關的電壓，該電壓在觸電保護極限之上并且是單體儲能模塊的總電壓的數(shù)倍。絕緣套鑒于其絕緣特性被如此構造，即它針對這樣一個電壓也形成觸電保護。在另一個設計中，存儲電池各具有兩個連接端子，所述連接端子被共同布置在相應存儲電池的正面上，其中，所有存儲電池的正面在這些存儲電池被緊固于儲能模塊中時都是布置在一個平面內(nèi)。由此，在唯一一個制造步驟中借助電池接觸單元就能簡單地使儲能模塊的所有存儲電池電氣連接(Elektrifizierung)。

優(yōu)選地，存儲電池的與正面平行布置并且沒有連接端子的相應背面與冷卻裝置耦接。存儲電池的這種構成允許冷卻與供電在功能上分離，通過這種方式形成儲能模塊的簡單且成本低的構造。另外，通過這樣的功能上的分離也簡化了儲能模塊的制造。本發(fā)明的儲能模塊可以具有兩個或者更多的存儲電池序列，這些存儲電池序列特別是并排地、即與所述存儲電池序列的延伸成橫向地布置在儲能模塊內(nèi)。此外，為了保證在儲能模塊的整個寬度上的均勻膨脹，沿緊固的作用力方向相互平行布置的牽條具有不同的厚度。為了提供緊固的作用力，優(yōu)選牽條與端板被相互焊接在一起。焊接方法是汽車技術領域內(nèi)的可靠的連接工藝。特別是，通過這樣的連接可以保證耐久的固定，該連接可以快速形成并且可以再現(xiàn)加工。此外，焊接連接就是耐久連接，該連接可以在儲能模塊的使用壽命期間保持所述緊固作用。在儲能模塊的另一個具體的設計中，牽條具有與端板的高度相匹配的高度。因此保證了絕緣套與存儲電池的更加可靠的機械接觸。同時牽條構成存儲電池或者存儲電池序列的“外殼”的一部分，通過這種方式簡化了裝配。通過絕緣套形成觸電保護。另外，本發(fā)明提供一種用于制造儲能模塊的方法，該儲能模塊用于由多個儲能模塊(I)組成的供電裝置，特別是為機動車供電，其中，所述儲能模塊(I)由多個棱柱形的存儲電池組成，這些存儲電池堆疊成至少一個序列、彼此相繼地布置并且通過牽條被緊固在兩塊端板之間。該方法包括如下步驟a)將至少兩塊特別是板狀的牽條以機械方式固定在第一端板上，使得每個存儲電池序列都能設置在兩塊沿緊固的作用力方向平行延伸的牽條之間；b)為每個存儲電池序列提供一個具有電絕緣特性的絕緣套,其中所述絕緣套的電絕緣特性使得該絕緣套提供一種針對通過儲能模塊的所有存儲電池的串聯(lián)連接而獲得的電壓的和/或針對通過儲能模塊(I)的串聯(lián)連接而獲得的電壓的觸電保護；c)將各個絕緣套如此地定位在兩塊牽條之間，即這個絕緣套與端板鄰接；d)在各個絕緣套內(nèi)順次定位預定數(shù)量的存儲電池，使存儲電池以其相應的主平面彼此相鄰接并且以其相對的端面與絕緣套相鄰接；e)為了將各個存儲電池序列的存儲電池緊固在端板之間，將牽條以機械方式固定在第二端板上；f)建立電連接，這樣可以在儲能模塊的兩個連接觸點之間分接出儲能模塊的總電壓，該總電壓大于單體存儲電池(10)的電壓，然而名義上處于觸電保護極限以下。如果在電池組中多個儲能模塊相互串聯(lián)連接的話，那么在連接觸點上完全可以產(chǎn)生一個與共同的位能例如質(zhì)量相關的電壓，該電壓在觸電保護極限之上并且為單體儲能模塊的總電壓的數(shù)倍。絕緣套鑒于其絕緣特性被如此構造，即它針對這樣一個電壓也構成觸電保護。由于最大產(chǎn)生的電壓都是處于觸電保護極限以下，所以在本發(fā)明的方法中要實施的步驟可以在針對存在的電壓無特別保護措施的情況下實施。為了保證絕緣套不會相對端板滑移以及因此這些端板可能成為帶電壓的，另外規(guī)定至少在絕緣套面對端板的側面上涂覆一種粘合劑，以使該絕緣套與第一和第二端板粘接。 在本發(fā)明的方法的另一個發(fā)展設計中，存儲電池各具有兩個連接端子，這些連接端子被共同布置在各個存儲電池的正面上，其中，在步驟d)中對所述數(shù)量的這些存儲電池如此地進行定位使各存儲電池的正面處在一個平面內(nèi)。這樣可以使連接端子的電接觸更加簡單。優(yōu)選地，在存儲電池的平行于正面布置的且不具有連接端子的相應背面上安裝用于連接至冷卻裝置的導熱板，其中，該導熱板通過導熱粘合劑與存儲電池的背面相連接。由于存儲電池的正面被如此定位，即這些正面處于一個平面內(nèi)，所以背面由于制造誤差之故而處于不同的平面內(nèi)。盡管如此為了保證與冷卻裝置的良好連接，通過導熱粘合劑實現(xiàn)一種誤差補償。在另一種適宜的設計中，步驟f)包括使電池接觸單元與儲能模塊的所有存儲電池的連接端子材料接合地相連接，其中，電池接觸單元包括一個支架，在該支架上設置有多個電池連接件，通過這些電池連接件，一個存儲電池的第一極性的相應連接端子與相鄰的存儲電池的第二極性的相應連接端子電連接，從而在電池接觸單元的兩個連接觸點之間可以分接出儲能模塊的總電壓，該總電壓大于單體存儲電池(10)的電壓，然而名義上處于觸電保護極限以下。由于電池接觸單元只需一次定向?qū)仕写鎯﹄姵氐倪B接端子，各個連接端子就可以實現(xiàn)與電池連接件的材料接合的連接，所以可以特別簡單和高效率地通過電池接觸單元構成所有電氣連接。在電池接觸單元與所有存儲電池的連接端子材料接合地連接之后，該電池接觸單元用電絕緣的蓋作為觸電保護加以遮蓋。因此，在本發(fā)明的儲能模塊制造的框架內(nèi)與帶電壓部件的觸碰僅僅在電池接觸單元的連接觸點上還是可能的，其中，在這種情況下存在的電壓名義上在觸電保護極限以下，這樣就沒有必要為實施裝配的工作人員實施其他的保護措施。在另一種有益的設計中，至少一個儲能模塊被置入一個電池外殼中并且與該電池外殼機械連接以及接通至特別是機動車的供電裝置。由于在此要實施的作業(yè)過程中可能會產(chǎn)生觸電保護極限之上的電壓，所以只有這個最后的步驟必須由經(jīng)過專門培訓過的專業(yè)人員來實施。


下文將參照附圖進一步闡述本發(fā)明。附圖中圖I為制造本發(fā)明的儲能模塊的第一個步驟；圖2為制造本發(fā)明的儲能模塊的第二個步驟；圖3為制造本發(fā)明的儲能模塊的第三個步驟；圖4為制造本發(fā)明的儲能模塊的第四個步驟；圖5為制造本發(fā)明的儲能模塊的第五個步驟；圖6為制造本發(fā)明的儲能模塊的第六個步驟； 圖7為制造本發(fā)明的儲能模塊的第七個步驟；圖8為制造本發(fā)明的儲能模塊的第八個步驟；圖9為根據(jù)本發(fā)明制造的儲能模塊，其存儲電池還沒有被相互電連接；圖10為本發(fā)明的儲能模塊的電氣連接的第九個步驟；圖11為已經(jīng)被電氣連接的本發(fā)明的儲能模塊；圖12為將控制單元安裝在本發(fā)明的儲能模塊上的步驟圖13為被置入到供電裝置外殼內(nèi)的儲能模塊。
具體實施例方式在圖I中可以看到儲能模塊I的單體棱柱形的存儲電池10的透視圖，該儲能模塊的總體將在稍后示出。存儲電池10典型地包括一塊或者多塊單體的電化學電池單元，該電池單元在此處所選擇的視圖中位于存儲電池10的內(nèi)部而看不到。存儲電池10在正面13上具有第一極性的連接端子11和第二極性的連接端子12。在視圖中未被示出的該存儲電池10的背面14上沒有設置連接端子。連接端子11、12之一，典型的情況下為存儲電池的正極，可以與存儲電池10的外殼電連接。由于在本發(fā)明的儲能模塊I內(nèi)多個存儲電池10至少堆疊成一個序列、彼此相繼地布置，所以至少相對置的主平面15、16設置有電絕緣材料。在圖I中所示出的實施例中，膠粘薄膜20被貼覆在主平面15、16上。同樣可以考慮使用被貼覆在設置有粘合劑的主平面15、16上的熱縮塑性套管。膠粘薄膜20或者所述可選措施只需形成一個低壓絕緣，以便形成與存儲電池序列的相鄰的存儲電池的絕緣。由于在制造本發(fā)明的儲能模塊的過程中在操作單體存儲電池時不需要高壓安全保護，所以具有10至15V的絕緣能力的話，就是充分的。在高于所謂的觸電保護極限時高壓安全保護是必需的，該觸電保護極限在直流電的情況下根據(jù)ISO 6469-3或者DIN EN1987-3為60V。由于直接接觸對于人來說是沒有危險的，在低于這個觸電保護極限的情況下無需絕緣。為了使人員免受所有由于接觸帶電壓部分而產(chǎn)生的危險，在高于這個觸電保護極限的情況下需要絕緣。另外在視圖中存儲電池10的相對置的端面被標注有附圖標記17和18。如在圖7或9中可以看到的那樣，在本發(fā)明的儲能模塊中，存儲電池10被布置在僅僅例如兩個存儲電池序列60、61中。在實施例中使用端板和牽條對堆疊在序列中的存儲電池進行固定。在圖2的透視圖中示出夾緊裝置的一個中間部件，在該中間部件中也被稱為壓板的端板30與三塊構造平坦的牽條(牽板)40、41、42被焊接或者已經(jīng)焊接在一起。牽條40、41、42平行延伸并且如此地相互間隔，即分別形成一個用于各個存儲電池序列60、61的容納區(qū)域47、48。因此每個存儲電池序列的側面都由兩個牽條40、41或者41、42包圍。牽條40、42分別具有一個凸起部43、45，該凸起部被布置在牽條的縱向延伸的大約中間位置。另外在牽條42上設置有四個連接板46，控制裝置95可以被固定在這些連接板上。牽條41被構造得比牽條40、42厚。例如牽條40、42具有的厚度為2mm和牽條43具有的厚度為3_。通過這種方式，當存儲電池在兩個存儲電池序列中由于在該存儲電池運行中產(chǎn)生的氣體壓力變化而發(fā)生變形時，保證了儲能模塊平行于緊固作用力方向(即沿牽條40、41、42的延伸方向)均勻延伸。端板30在其相對置的端部分別具有一個基座31、32?；?1、32中的每一個都設置有一個開口或者孔33、34。成品儲能模塊通過基座31、32以及同樣被設置在另外的端板(未在圖2中示出)上的基座被固定在供電裝置的外殼內(nèi)，特別是機動車供電裝置。例如可以通過銷栓和/或螺釘實施所述固定。作為牽條40、41、42和端板30之間的連接，焊接在汽車技術領域是一種快速、可靠 和穩(wěn)定的連接方法。原則上圖2中所示的部件的機械連接的形成也可以采取可選的方法實施，例如通過螺栓連接或者任意一種其他的形狀配合連接或者力配合連接。為了焊接連接，牽條40、42以其端面齊平地與端板30貼靠并被焊接，而在其兩個相對置的端部區(qū)域內(nèi)分別具有形成各個貫穿連接板的一個槽44的牽條41被插入端板30的相應的空隙49內(nèi)并且然后從另一側被焊接。在下一個步驟中，絕緣套50、55被定位在準備完畢的夾緊裝置的容納區(qū)域47、48中。該絕緣套50、55的任務在于形成高壓絕緣。各個絕緣套50、55的電絕緣特性使得這些絕緣套針對由于儲能模塊的所有存儲電池的串聯(lián)連接而獲得的電壓提供一種觸電保護。在連接觸點上獲得的儲能模塊的這個總電壓雖然大于單體存儲電池的電壓，然而名義上在觸電保護極限以下?？墒沁@個電壓也可能在觸電保護極限之上，也就是在一個電池組內(nèi)含有的儲能模塊相互串聯(lián)連接的情況下。在這種情況中通過所述絕緣套50、55形成對進行裝配的裝配人員的保護。在多個串聯(lián)連接的儲能模塊的情況下一個儲能模塊上存在的、與共同的位能例如質(zhì)量相關的電壓可以完全是單體儲能模塊的總電壓的數(shù)倍，在最不利的情況下這個電壓相當于單體儲能模塊的總電壓與串聯(lián)連接的儲能模塊的數(shù)量的乘積。如果沒有絕緣套的話，這個電壓例如會存在于由端板30、35和牽條40、41、42所構成的壓框上。因此設置絕緣套50、55的目的是為了使壓框成為電絕緣的。優(yōu)選絕緣套50、55還具有絕熱特性。通過這種方式一方面可以防止在成品儲能模塊中冷卻能力流失到端板上。這樣冷卻能力完全有益地作用于儲能模塊的存儲電池。另外，在將端板35通過焊接固定在牽條40、41、42上的過程中還防止了存儲電池過熱以及由此受損。每個絕緣套50、55由兩個絕緣套半部51、52或者56、57構成。這些絕緣套半部51、52、56、57優(yōu)選被構造成通用件。在這種情況下，配屬的絕緣套半部51、52或者56、57的平行延伸的側邊被彼此如下地布置，即這些側邊在它們各自彼此面對的端部搭接。在圖3中該搭接被標注附圖標記53或者58。該搭接一方面用作保持氣隙和爬電距離。另一方面，在存儲電池序列的所有存儲電池10被置入各自的容納區(qū)域內(nèi)之后，這些搭接使儲能模塊的固定變得容易。搭接53或者58通過絕緣套半部51、52或者56、57的側邊中之一的部段交錯得以實現(xiàn)。通過這種方式，當借助第二端板35實施固定時，配屬的絕緣套半部51、52或者56、57可以容易地相互移動。搭接53、58的長度與存儲電池序列的存儲電池的數(shù)量和/或厚度相關地進行選擇。就此而言，存儲電池的厚度是指存儲電池沿緊固的作用力方向，即牽條的延伸方向延伸的長度。由于化學上已經(jīng)活化的存儲電池出于在內(nèi)部產(chǎn)生的壓力在無預加應力的情況下產(chǎn)生膨脹，該存儲電池可能會有隆起。該隆起典型地為存儲電池厚度的最大5%。因此根據(jù)被布置在一個存儲電池序列內(nèi)的存儲電池的數(shù)量，包括所有存儲電池的最大可能的隆起在內(nèi)來確定依然可以相互移動的絕緣套半部56、57的搭接尺寸，這樣在緊固時可以使絕緣套半部56、57相對運動。在將絕緣套50、55置入各自的容納區(qū)域47、48中之前，這些絕緣套在兩側上，即朝向端板或者這些端板30、35側以及它們朝向兩個最外端的存儲電池的主平面的內(nèi)側面上被涂覆膠粘劑。這種粘接使部件在裝配過程中的相互移動降低到最小程度。另外，這種粘接在成品儲能模塊I中起到如下作用部件在機動車內(nèi)的裝配狀態(tài)中不會再產(chǎn)生移動。特 別是通過這種方式沿機動車的Z-方向，即豎軸方向的移動被降低到最小程度。從圖3的透視圖中另外可以看到，凸起部45-以及還有在附圖中看不到的凸起部43-位于搭接58或者53的區(qū)域內(nèi)并且在裝配過程中和在運行過程中保證更好的機械穩(wěn)定性。在絕緣套50、55置入圖2的中間部件內(nèi)之后，通過由槽44 (未示出)構成的貫穿連接板被插入穿過端板35的相應的空隙49'，所述端板35被松動地預置在中間的牽條41上。在進一步的制造過程中，現(xiàn)在第一存儲電池10被定位在容納區(qū)域47、48之一中。在這種情況下首先如下地實施該定位，即背面14在此過程中指向上方。如從圖5中可以看到的那樣，存儲電池10首先順次置入容納區(qū)域48以及接著被置入容納區(qū)域47，或者反過來。與此同時背面14分別面向觀察者或者裝配人員。在本實施例中存儲電池序列61具有六個被彼此相繼布置的存儲電池10。以同樣的方式被置入容納區(qū)域47內(nèi)的存儲電池序列60同樣具有六個存儲電池10，而這在圖5中還是看不出來的。原則上儲能模塊可以具有不同數(shù)量的彼此相繼布置的存儲電池10。同樣并排布置的存儲電池序列的數(shù)量也可以變化。如果將絕緣的和非絕緣的存儲電池10交錯地彼此相繼地布置在存儲電池序列中的話，有益于使儲能模塊I的結構空間最佳化。這就意味著一個存儲電池具有在圖I中示出的膠粘薄膜20，而布置在其旁邊的存儲電池10卻沒有等等。在附圖中所示出的、共具有十二個存儲電池的實施例中，該存儲電池以各六個存儲電池被布置在兩個序列中，因此總共有六個存儲電池兩側通過圖I中所示出的膠粘薄膜20被絕緣。圖6示出的是儲能模塊，在該儲能模塊中，存儲電池序列60以所述方式被布置在容納區(qū)域47內(nèi)。在這種情況下，總共十二個存儲電池的定位和定向如下具有連接端子的正面(在圖6中無法看到)被布置在一個平面內(nèi)。如在圖7中所示出的那樣，然后對端板30、35施加一個預定的力F，通過該力消除存儲電池10的隆起。然后將牽條40、41、42與端板35焊接在一起(附圖標記65)。通過該緊固而防止了存儲電池10的再次膨脹，由此提高了單體存儲電池的性能和使用壽命。
存儲電池10的冷卻連接通過其背面14得以實施。由于單體存儲電池10的制造誤差的原因，存儲電池10的背面14可能會不在一個平面內(nèi)。為了這個目的導熱粘合劑71被涂覆在導熱板70上(參見圖8)。導熱板70通過導熱粘合劑71與存儲電池10的背面14粘接在一起。與此同時通過導熱粘合劑71背面14的不同高度得到平衡補償。為了確保全部存儲電池10通過導熱粘合劑與導熱板和冷卻裝置相連接 ，可以與確定的高度誤差相關地對導熱粘合劑的用量符合需要地進行控制。實際上如果導熱板70與存儲電池10的背面14之間的O. 2至O. 6_范圍內(nèi)的間距通過導熱粘合劑71能夠得到平衡補償?shù)脑捑妥銐蛄?。如在圖8中示意性地示出的那樣，涂覆有導熱粘合劑71的導熱板70以一個事先限定的力F被壓緊在存儲電池10的背面14上。在圖9中示出的是設置有導熱板70的儲能模塊I的正面的透視圖。同時可以再次看到兩個存儲電池序列60、61具有各六個存儲電池10。另外還可以看到在存儲電池序列60、61中相互鄰接地存儲電池10彼此被如下定位，即一個存儲電池10的第一極性的連接端子11與相鄰的存儲電池10的第二極性的連接端子12相鄰。如已經(jīng)述及的那樣，儲能模塊I的所有存儲電池10的全部連接端子11、12同時處在一個共同的平面內(nèi)。圖10示出的是下一個制造步驟，根據(jù)該制造步驟一個電池接觸單元80與儲能模塊I的所有存儲電池10的連接端子11、12相連接。電池接觸單元80包括一個支架81，在該支架上固定有一定數(shù)目的電池連接件82。另外，電池接觸單元80包括兩個連接觸點83、84，在它們之間可以獲得儲能模塊I的總電壓。該總電壓大于單體存儲電池的電壓，然而名義上在觸電保護極限以下。如果此后在電池組內(nèi)多個儲能模塊彼此串聯(lián)連接起來的話，那么在連接觸點83、84上絕對存在一個電壓，該電壓相當于一個單體儲能模塊的總電壓的數(shù)倍。連接觸點83、84和86被構造成插頭觸點。連接觸點86用作與在進一步的制造步驟中被安裝的控制裝置95的連接。電池接觸單元80首先被定位在儲能模塊I的上方。然后使用激光焊接機85將電池連接件82與各個連接端子11、12材料接合地相連接。由于裝配人員可能會意外觸電的所有電壓都低于觸電保護極限，所以所有到目前為止所描述的制造步驟都能夠在沒有針對電壓的特別保護措施的情況下予以實施。因此到這個時間點的裝配可以成本低廉地由未特別受過電學方面訓練的專業(yè)人員實施。在一個進一步的、在圖11中示出的步驟中，蓋90作為觸電保護被安裝在電池接觸單元80上。這樣電觸點接通就只能通過連接觸點83、84才有可能。根據(jù)圖12，已經(jīng)述及的控制裝置95被固定在構造在牽條42上的連接板46上并且與連接觸點86電連接。該控制裝置用作對存儲電池10的溫度監(jiān)控。另外，控制裝置為了監(jiān)控存儲電池10還與各個儲存器分接頭(無法看到)相連接。圖13最終示出的是成品儲能模塊1，該儲能模塊被置入例如機動車的供電裝置，即電池組的外殼100內(nèi)。在這種情況下，在外殼100的底部102上設置有多個螺栓101。為了裝配和機械固定儲能模塊1，螺栓101被插入穿過基座31、32的開口 33、34以及基座36、37的開口 38、39。螺栓101例如在其端部設置有螺紋，這樣可以通過旋在螺栓上的螺母擰緊105基座。在外殼100內(nèi)可以以所述的方式布置多個按照本發(fā)明制造的儲能模塊I。通過各個連接觸點83、84實施儲能模塊I的電連接。優(yōu)選儲能模塊相互串聯(lián)連接。由于在相互連接這些模塊的作業(yè)過程中會產(chǎn)生觸電保護極限以上的電壓，所以這些步驟必須由受過特別訓練的電氣專家實施。絕緣套在其絕緣特性方面是如此構造的，S卩，它們一方面提供針對通過儲能模塊的所有存儲電池的串聯(lián)連接而獲得的電壓的觸電保護。另一方面，它們提供針對通過一個 電池組中包含的儲能模塊的串聯(lián)連接而獲得的電壓的觸電保護，以及由此提供針對通過一個電池組中包含的所有存儲電池的串聯(lián)連接而獲得的電壓的觸電保護。
權利要求
1.由多個儲能模塊(I)組成的供電裝置(100)所用的儲能模塊(1)，特別是為機動車供電，其中，所述儲能模塊(I)由多個棱柱形的存儲電池(10)組成，這些存儲電池堆疊成至少一個序列(60，61)、彼此相繼地布置并且通過牽條(40，41，42 )被緊固在兩塊端板(30，35 )之間，其特征在于各個存儲電池序列(60，61)通過完全環(huán)繞該存儲電池序列(60，61)的、具有電絕緣特性的絕緣套(50，55)與端板(30，35)和牽條(40，41，42)隔離，其中，所述絕緣套(50，55)的電絕緣特性使得該絕緣套提供一種針對通過儲能模塊的所有存儲電池(10)的串聯(lián)連接而獲得的電壓和/或針對通過儲能模塊(I)的串聯(lián)連接而獲得的電壓的觸電保護。
2.如權利要求I所述的儲能模塊，其特征在于所述絕緣套(50，55)與所述端板(30，35)粘接在一起。
3.如權利要求I或2所述的儲能模塊，其特征在于所述絕緣套(50，55)與至少有些存儲電池(10)是粘接在一起的。
4.如前述權利要求之任一項所述的儲能模塊，其特征在于在存儲電池序列(60，61)中相互鄰接的存儲電池(10)之間為了實現(xiàn)存儲電池(10)彼此間的電絕緣而設置有膠合層或者膠粘薄膜或者圍繞存儲電池敷設的熱縮塑性套管。
5.如前述權利要求之任一項所述的儲能模塊，其特征在于所述絕緣套(50，55)具有絕熱特性。
6.如前述權利要求之任一項所述的儲能模塊，其特征在于所述絕緣套(50，55)由兩個絕緣套半部(51，52 ;56，57)構成，這些絕緣套半部在它們各自的、彼此面對的端部處搭接。
7.如權利要求6所述的儲能模塊，其特征在于所述搭接的長度是依據(jù)存儲電池序列(60，61)的存儲電池(10)的數(shù)量和/或厚度選擇的。
8.如權利要求6或7所述的儲能模塊，其特征在于絕緣套半部(51，52;56，57)構成為通用件。
9.如前述權利要求之任一項所述的儲能模塊，其特征在于儲能模塊的各存儲電池(10)通過電池接觸單元(80)相互串聯(lián)和/或并聯(lián)地電連接，其中，所述電池接觸單元(80)包括支架(81)，在該支架上設置有多個電池連接件(82)，通過這些電池連接件，存儲電池的第一極性的相應連接端子與相鄰存儲電池的第二極性的相應連接端子電連接，從而在電池接觸單元(80 )的兩個連接觸點之間能夠分接出儲能模塊的總電壓，該總電壓大于一個單體存儲電池(10)的電壓，然而名義上處于觸電保護極限以下。
10.如權利要求9所述的儲能模塊，其特征在于所述電池接觸單元(80)用電絕緣的蓋(90)作為觸電保護加以遮蓋。
11.如前述權利要求之任一項所述的儲能模塊，其特征在于各存儲電池(10)分別具有兩個連接端子，所述連接端子共同布置在相應存儲電池的正面上，其中，所有存儲電池(10)的正面在這些存儲電池被緊固于儲能模塊中時都是布置在一個平面內(nèi)。
12.如權利要求11所述的儲能模塊，其特征在于存儲電池(10)的與所述正面平行布置并且沒有連接端子的相應背面與冷卻裝置耦接。
13.如前述權利要求之任一項所述的儲能模塊，其特征在于該儲能模塊具有多個、特別是兩個并排布置的存儲電池序列，其中，沿緊固的作用力方向彼此平行布置的牽條(40，.41，42)具有不同的厚度。
14.如前述權利要求之任一項所述的儲能模塊，其特征在于所述牽條(40，41，42)和所述端板(30，35)為了提供緊固的作用力而相互焊接在一起。
15.如前述權利要求之任一項所述的儲能模塊，其特征在于所述牽條(40，41，42)具有與所述端板(30，35)的高度相匹配的高度。
16.用于制造儲能模塊(I)的方法，該儲能模塊用于由多個儲能模塊(I)組成的供電裝置(100)，特別是為機動車供電，其中，所述儲能模塊(I)由多個棱柱形的存儲電池(10)組成，這些存儲電池堆疊成至少一個序列(60，61)、彼此相繼地布置并且通過牽條(40，41，.42)被緊固在兩塊端板(30，35)之間，該方法包括如下步驟 a)將至少兩塊特別是板狀的牽條(40，41，42)以機械方式固定在第一端板(30，35)上，使得每個存儲電池序列都能設置在兩塊沿緊固的作用力方向平行延伸的牽條(40，41，42)之間； b)為每個存儲電池序列(60，61)提供一個具有電絕緣特性的絕緣套(50，55)，其中，所述絕緣套(50，55)的電絕緣特性使得該絕緣套提供一種針對通過儲能模塊的所有存儲電池(10 )的串聯(lián)連接而獲得的電壓和/或針對通過儲能模塊(I)的串聯(lián)連接而獲得的電壓的觸電保護； c )將各個絕緣套(50，55 )如此地定位在兩個牽條(40，41，42 )之間，S卩，使該絕緣套與端板(30，35)鄰接； d)在各個絕緣套(50，55 )內(nèi)部順次定位預定數(shù)量的存儲電池(10 )，使存儲電池(10 )以其相應的主平面(15，16)彼此相鄰接并且以其相對置的端面與絕緣套(50，55)相鄰接； e )將牽條(40，41，42 )以機械方式固定在第二端板(30，35 )上，以便將各個存儲電池序列(60，61)的存儲電池(10 )緊固在各端板之間； f )建立電連接，從而能夠在儲能模塊的兩個連接觸點之間分接出儲能模塊的總電壓，該總電壓大于一個單體存儲電池(10)的電壓，然而名義上處于觸電保護極限以下。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于至少在絕緣套(50，55)的面向端板(30，35)的側面上涂覆粘合劑，以便將該絕緣套與第一和第二端板(30，35)粘接。
18.如權利要求16或17所述的方法，其特征在于各存儲電池(10)分別具有兩個連接端子，所述連接端子共同布置在相應存儲電池的正面上，其中，在步驟d)中如此地定位所述數(shù)量的這些存儲電池(10 )，S卩，使各存儲電池(10 )的正面處于一個平面內(nèi)。
19.如權利要求18所述的方法，其特征在于在存儲電池(10)的平行于正面布置的并且不具有連接端子的相應背面上安裝用于連接至冷卻裝置的導熱板，其中，該導熱板通過導熱粘合劑與所述存儲電池(10)的背面相連接。
20.如權利要求16至19之任一項所述的方法，其特征在于步驟f)包括將電池接觸單元(80)與儲能模塊的所有存儲電池(10)的連接端子材料接合地相連接，其中，所述電池接觸單元(80 )包括支架(81)，在該支架上設置有多個電池連接件(82 )，通過這些電池連接件，存儲電池的第一極性的相應連接端子與相鄰存儲電池的第二極性的相應連接端子電連接，從而在電池接觸單元(80)的兩個連接觸點之間能夠分接出儲能模塊的總電壓，該總電壓大于一個單體存儲電池(10)的電壓，然而名義上處于觸電保護極限以下。
21.如權利要求20所述的方法，其特征在于用電絕緣的蓋(90)作為觸電保護遮蓋住所述電池接觸單元(80 )。
22.如權利要求16至21之任一項所述的方法，其特征在于將至少一個儲能模塊置入一儲存器外殼內(nèi)并與該儲存器外殼機械連接以及接通至供電裝置、特別是機動車的供電裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由多個儲能模塊(1)組成的供電裝置所用的儲能模塊(1)，特別是為機動車供電，儲能模塊(1)由多個棱柱形的存儲電池(10)組成，這些存儲電池堆疊成至少一個序列(60，61)、彼此相繼地布置并且通過牽條(40，41，42)被緊固在兩塊端板(30，35)之間。本發(fā)明的儲能模塊的特征在于各個存儲電池序列(60，61)通過完全環(huán)繞該存儲電池序列(60，61)的、具有電絕緣特性的絕緣套(50，55)與端板(30，35)和牽條(40，41，42)隔離。絕緣套(50，55)的電絕緣特性使得該絕緣套提供一種針對通過儲能模塊的所有存儲電池(10)的串聯(lián)連接而獲得的電壓和/或針對通過儲能模塊(1)的串聯(lián)連接而獲得的電壓的觸電保護。
文檔編號H01M2/10GK102782896SQ201180012650
公開日2012年11月14日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權日2010年5月11日
發(fā)明者G·韋斯萊, H·格斯曼, R·勒夫勒, R·盧斯蒂希, S·平特, S·魏萊德 申請人:寶馬股份公司