專利名稱：儲能模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有多個堆疊的扁平電池(stacked flat cells)的儲能模塊。
背景技術：
這種儲能模塊被用在多種設備中，特別是機動車。它們可被組合起來生成由若干模塊組成的儲能單元，該儲能單元具有在每種單獨情況下所需的性能特征。伴隨產生的問題經常是以一種相對廣泛的方式實現單個模塊的互連(即它們彼此之間適當的連接)并且一般需要額外的連接零件。這也使得對應儲能單元的組裝更加困難。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的一個目標是提供一種緊湊并可通過簡便方式裝配的儲能模塊。更進一步說，儲能模塊是可靠且有效率的。這個目標是通過具有權利要求1特征的儲能模塊實現的。根據本發(fā)明的儲能模塊具有互連機構，所述互連機構被形成為使得儲能模塊可以與相同種類的至少一個另外的儲能模塊機械地連接、電連接和/或交換冷卻劑。換句話說， 根據本發(fā)明的儲能模塊已經具有了用于連接到相同種類相鄰模塊上所需的零件。僅需裝配各互連機構就可以使儲能模塊在功能上彼此聯接。因此，若干儲能模塊形成了靈活的模塊化結構系統(tǒng)以便能夠通過使用相同種類模塊組裝出各種不同構造的儲能單元。本發(fā)明的有利實施方式在從屬權利要求、說明書和附圖中被提及。有利地，儲能模塊具有冷卻扁平電池的冷卻元件，其中冷卻元件被布置在扁平電池之間，特別是板狀的。利用布置在扁平電池間的冷卻元件實現對扁平電池進行有效率的冷卻是有可能的，因此即便是在常常出現熱逸散的儲能模塊運轉期間，溫度范圍可被維持在使儲能模塊能夠有效使用的范圍內。根據有利的實施方式，儲能模塊在第一側處具有機械、電和/或冷卻劑第一互連機構，其中儲能模塊在與第一側相反的第二側處分別具有機械、電和/或冷卻劑第二互連機構。在該實施方式中，第一互連機構和第二互連機構被布置在關于彼此對稱的位置上并互成互補的形狀。第一側的互連機構因此被形成為使得它們能夠補充第二側的互連機構，反之亦然?；ミB機構在空間上相對彼此被布置為使得它們的連接有可能不使用任何其他手段，特別是不使用任何額外零件。此處互連機構的構造是互補的，也就是說它們關于彼此相匹配和兼容以實現在模塊之間的簡單連接。此處，連接被理解為諸如是將兩個相鄰儲能模塊組合形成機械單元的機械連接。電連接被理解為諸如這種連接，其中兩個相鄰儲能模塊彼此通電以便為由兩個儲能模塊組成的單元供能或從所述單元釋放能量。冷卻劑在相鄰儲能模塊之間被交換，這簡化了若干儲能模塊組成的單元的冷卻劑系統(tǒng)，因為這無需獨立于其他模塊為每個儲能模塊供應冷卻劑。而是，若干模塊一起形成了系統(tǒng)——這最終就是有機械連接和電連接的情況。為了生成冷卻劑系統(tǒng)，所介紹的儲能模塊的實施方式具有與相同種類模塊的對應互連機構兼容的冷卻劑互連機構。扁平電池堆可通過具有兩個加壓板的固定裝置保持在一起，所述加壓板與扁平電池堆的相反端面?zhèn)认嚓P聯，并通過至少一個彈性元件彼此連接。機械壓力通過加壓板和彈性元件協同作用被施加到扁平電池上。該壓力增加了所述堆的穩(wěn)定性，并且只要壓力沒有超過特定限制就會對使用壽命和單個扁平電池性能產生積極效果。另外，機械壓力增進了扁平電池和所謂冷卻元件之間的熱聯接(thermal coupling)，由此使得扁平電池的熱逸散被更有效地散發(fā)。為了在兩個相鄰儲能模塊之間生成機械連接，加壓板中的每一個可具有至少一個附接法蘭(attachment flange)，儲能模塊通過所述附接法蘭可被附接到相同種類的相鄰儲能模塊上，特別是被附接到相同種類的相鄰儲能模塊的其中一個加壓板上。假如至少一個第一彈性元件沿著扁平電池堆第一縱向側在兩個加壓板之間延伸， 而至少一個第二彈性元件沿著扁平電池堆第二縱向側在加壓板之間延伸的話，那么就可以生成均勻地作用在扁平電池堆上的壓力。第一彈性元件和第二彈性元件優(yōu)選地被布置在關于彼此的互補位置上，特別是在不同的高度上，以便能夠以緊湊的方式將兩個相同種類儲能模塊互連起來。為了附接彈性元件，加壓板可具有布置在兩個相反側上的附接區(qū)段，其中附接區(qū)段在各加壓板平面中突出超過加壓板和扁平電池堆。此處的附接區(qū)段也被布置在關于彼此的互補位置上。假如至少其中一些的互連機構是插入式連接器(plug-in connector)，特別是可拆卸的話，那么兩個儲能模塊的組裝或連接可通過簡單的插入方式實現，這加快了組裝并減少了組裝成本。通過提供可拆卸的連接，形成了較大儲能單元組成部分的有缺陷模塊例如可以被簡單地置換?？梢蕴峁┚哂羞B接單元的儲能模塊，所述連接單元使扁平電池至少電互連，并特別地被形成為在與扁平電池各延伸平面垂直的平面中延伸的板。因此，連接單元形成了用于使扁平電池串聯或并聯地電互連的接觸元件。扁平電池也可通過并聯或串聯互連混合的形式彼此連接。連接單元可額外地提供機械穩(wěn)定性。優(yōu)選地，電互連機構被布置在連接單元處，其中電互連機構被分別形成為插接頭和插座?？梢蕴峁┚哂兄辽僖粋€冷卻劑管道的儲能模塊，所述冷卻劑管道在儲能模塊第一側處開放冷卻劑入口并且在儲能模塊第二側處開放冷卻劑出口。冷卻劑管道可垂直于或平行于扁平電池延伸。為了能夠提供更大的冷卻容量，提供多于一條的冷卻管線也是可以想到的。本發(fā)明進一步涉及一種儲能單元，其包括至少兩個根據前述實施方式中至少一個的儲能模塊。儲能模塊可被布置成二維或三維矩陣形式，以便最優(yōu)化的利用可用的結構空間。尤其地，以多維形式布置的儲能單元的實施方式中，也就是說，特別是并不僅是純串聯的模塊布置形式的話，那么可提供至少一個適配器機構用于將至少兩個儲能模塊彼此連接。例如，形成各列儲能模塊端部部件的兩個儲能模塊可通過這種方式被彼此連接起來。
按列布置且功能上彼此聯接的儲能模塊的扁平電池堆可被前后一個接一個地或并置地布置。還可以想到的是具有若干儲能模塊的儲能單元如果需要的話可具有這兩種變型。在具有至少兩個儲能模塊的儲能單元實施方式中，所述儲能模塊的每個都包括具有兩塊加壓板的固定裝置，兩個儲能模塊的相鄰加壓板可彼此機械聯接，特別是通過加壓板的對應附接法蘭。根據本發(fā)明的具體實施方式
，本發(fā)明不僅適合應用于鋰離子蓄能器/電池，而且還可被用于/用在其他的儲能裝置中，比如NiMH(金屬氫化物鎳)的儲能裝置/電池和/ 或電容器存儲電池，特別是雙層電容器電池(超級電容器(supercaps))。


此后，本發(fā)明將通過參見附圖利用有利實施方式僅以示例的方式進行解釋，其中圖1顯示的是儲能模塊第一實施方式的透視圖；圖2顯示的是圖1儲能模塊的第一側視圖；圖3顯示的是圖1儲能模塊的仰視圖；圖4顯示的是圖3的詳細視圖；圖5顯示的是圖1儲能模塊的第二側視圖；圖6顯示的是兩個根據圖1的儲能模塊處于非聯接狀態(tài)的透視圖；圖7顯示的是兩個根據圖1的儲能模塊處于聯接狀態(tài)的透視圖；圖8顯示的是兩個根據圖1的儲能模塊處于聯接狀態(tài)的俯視圖；圖9顯示的是兩個根據圖1的儲能模塊處于聯接狀態(tài)的側視圖；圖10顯示的是儲能模塊第二實施方式的透視圖；圖11顯示的是兩個根據圖10的儲能模塊處于非聯接狀態(tài)的透視圖；圖12顯示的是兩個根據圖10的儲能模塊處于聯接狀態(tài)的透視圖；圖13顯示的是兩個根據圖10的儲能模塊處于非聯接狀態(tài)的俯視圖；圖14顯示的是兩個根據圖10的儲能模塊處于聯接狀態(tài)的仰視圖；圖15顯示的是兩個根據圖10的儲能模塊處于聯接狀態(tài)的側視圖；圖16顯示的是儲能模塊第三實施方式的透視圖；圖17顯示的是圖16儲能模塊的側視圖。
具體實施例方式圖1顯示的是儲能模塊10的透視圖，包括彼此平行地布置在電池堆12’中的多個方形電池(prismatic cells)/扁平電池12。扁平電池12可以是，例如鋰離子蓄能器電池或雙層電容器電池(“超級電容器”)。各個電池12中的每一個具有兩個電極片(electrode tabs) 14a, 14b，它們被插入通過為之提供的互連板18的槽16。電極片14a，14b透穿過互連板18并在其自由頂側——也就是在互連板18背離扁平電池12的側面——，被連接到未示出的接觸表面上，以便在扁平電池12間提供電接觸。扁平電池12間的接觸可以是，例如并聯或串聯，或包括并聯和串聯接觸的混合形式。在扁平電池12中存儲的電能可經插接頭和對應插座分接，它們此后被簡要地就稱為插接器20。插接器20被布置在互連板18相反側上。相似地，可以為數據線提供插接頭/插座，但這里并未示出數據線。數據線例如能夠起到的作用是傳遞儲能模塊10上的溫度信息和/或關于扁平電池12電壓狀態(tài)的信息。平面形狀、板狀的冷卻元件22被布置在相鄰扁平電池12之間(看圖幻，以便能夠有效地散發(fā)掉在儲能模塊10運行期間所產生的熱逸散，主要是在扁平電池12中。為了更好地穩(wěn)定堆12’并改善熱聯接，扁平電池12和冷卻元件22彼此可被膠粘起來。冷卻元件22被導熱地連接到或附接至集成在互連板18中的冷卻主體23。冷卻主體23經由連接件M被連接到冷卻劑管線26。冷卻劑管線沈中的一條，例如是冷卻劑的供應管線，而另一條冷卻劑管線沈是排放管線。被供應到冷卻主體23的冷卻劑可被導引通過被適當地形成在冷卻主體23中的管道，一方面以便實行對被電流傳導加熱升溫的互連板18的平面冷卻，而另一方面以便散發(fā)掉被冷卻元件22帶走的扁平電池12的熱逸散。冷卻主體23具有未示出的槽樣開口，扁平電池12的電極片Ha，14b延伸穿過所述開口從而使得電極片14a，14b能夠被導引到互連板18的自由表面上。為了將扁平電池堆12’保持在一起，提供了將扁平電池堆12’的兩個端面表面限制住的兩個加壓板觀。兩個加壓板觀被不牢固地彼此連接，這是因為由于老化以及電壓狀態(tài)引起扁平電池12的熱效應和/或尺寸/厚度改變使得在儲能模塊10運行期間堆12’的厚度發(fā)生改變。因此，兩個加壓板觀通過張力彈簧30被互連起來。設計張力彈簧30的彈性性質使得一方面保證了扁平電池堆12’充分良好的連貫性(coherence)，而另一方面還使得前述的不可避免的尺寸改變被容許到一個可接受的范圍內。附接托架32被用于將張力彈簧30附接到加壓板觀上，其中附接托架32橫向突出超過扁平電池堆12’并且每個附接托架32具有在與由扁平電池12形成的平面垂直的方向上延伸的部分32’。部分32’因此平行地偏離于堆軸A(看圖2)，所述堆軸垂直于由扁平電池12形成的平面延伸穿過扁平電池堆12’的中心。在部分32’上提供適合用于附接張力彈簧30的設備。圖中示出了被張力彈簧30 的鉤嚙合的開口 /孔。應理解到的是任何種類的附接機構可在該處被用到。更進一步說， 張力彈簧30可用任何其他適合的彈性元件代替。甚至張力彈簧30/彈性元件的數量都是任意的，并且可適應于在每個單個情況下的主導條件。最終，必要的是適合的機械壓力被施加于扁平電池12上以便使堆12’穩(wěn)定。另外，適度的施加壓力會增加扁平電池12的性能和工作壽命。生成的壓力分布應還被充分地均勻化以避免在電池12上產生過度的偏向一側的負載。為了這個原因，在堆12’的兩側表面上都提供張力彈簧30，下面將進行介紹。但是，理論上有可能備選地提供單側布置的彈性元件，其與另一側上的鉸鏈樣部分相對。加壓板觀具有硬化肋34，與厚重的板相比，它們在維持相同穩(wěn)定性的同時節(jié)省了材料和重量。額外地，裝配托架36被提供在加壓板觀上，其起到的作用是在儲能模塊10 處于其安裝就位位置時支撐儲能模塊10。安裝就位位置通常對應于所示的位置，也就是互連板18被布置在頂部的位置。在特定情況下，安裝就位位置也可被不同地定義。在這些情況下，需要對應更改裝配托架36的布置。裝配托架36中的每一個都提供有減震元件38，其在儲能模塊10處在安裝就位位置時減弱了儲能模塊10被支撐于其上的承載表面的振動傳遞到儲能模塊10上。優(yōu)選地， 減震元件38至少部分地由橡膠、塑料材料和/或其他適合的彈性材料制成。在儲能模塊10的組裝好狀態(tài)下，其重量因而分別地擱靠在減震元件38和裝配托架36上。對應選擇在此處提供減震元件38的彈性性質，如果減震元件38只是向下突出超過加壓板觀很小程度的話(圖2中幾乎看不出來)，彈性是足夠的。備選地或額外地，在組裝好狀態(tài)下與儲能單元 10接觸的承載表面/裝配表面裝配點可在與它們相關的減震元件38的區(qū)域中被精確地升高。因此加壓板觀不僅具有將堆12’保持在一起的功能，而且還起到經裝配托架36和減震元件38支撐整個儲能模塊10的結構性元件的作用。如圖1和2中可被看到的，減震元件38主要起到的作用是減弱承載表面/裝配表面在豎直方向上的振動。但是這并不是說橫向振動不會被減弱。因為儲能單元10僅經由減震元件38接觸到承載表面/裝配表面，因此由于減震元件38至少部分地由電絕緣材料制成，所以儲能單元10和承載表面/裝配表面的電斷聯能通過簡單的方式實現。為了能夠安全可靠地組裝儲能模塊10，在其兩個對側提供了加壓板觀，其具有突出超過電池堆12’的附接法蘭40。附接法蘭40能夠額外地將儲能模塊10附接到另外的承載零件和/或相鄰的儲能模塊10上，下面將進行介紹。儲能模塊10具有若干連接機構，它們是為了將儲能模塊10機械連接到其環(huán)境、電接觸以及供應冷卻劑。機械連接機構包括——如已經提到的一一附接法蘭40以及裝配托架36和與所述裝配托架相關聯的減震元件38。電連接可由插接器20完成。而連接到冷卻劑系統(tǒng)是經由冷卻劑管線沈的冷卻劑連接器42，42’實現的。此處的冷卻劑連接器42’被設計成使得它們可被插入到相鄰儲能模塊10的對應冷卻劑連接器42中(并且反之亦然)，以便在冷卻劑管線沈之間形成連接。冷卻劑連接器42，42’、附接法蘭40和插接器20在空間上被布置成使得儲能模塊 10有可能連接到電池堆12’的兩個相反側表面上，所述儲能模塊的連接裝置至少與連接器 42，42’，20是相同類型的。因此，冷卻劑管線沈在與互連板18平行偏離的平面中垂直于堆軸A延伸。圖2顯示的是圖1儲能模塊10的左側視圖，堆12’由備選布置的扁平電池12和冷卻元件22組成的結構可被清楚地看到。電極片14a，14b和冷卻元件22面向互連板18 的端部分別具有凹部44和44’，它們被用于容納前述的在儲能模塊10運轉期間單個零件的相對移動。凹部44，44’額外地用于容納所用零件的制造公差。進一步說，在圖2中可以看到加壓板觀的裝配托架36在橫向上從對應加壓板觀的各平面升高。圖3顯示的是圖1儲能模塊10的仰視圖。該視圖分別清晰地表明了裝配托架36 和減震元件38的定位位置。這些零件的每一個都被布置在對應加壓板觀的外側；但是，它們被定位在關于堆軸A的不同地點。下加壓板觀的裝配托架36/減震元件38被布置得比上加壓板觀的裝配托架36/減震元件38更靠外——因此更遠離堆軸A。反過來，在分別相對的加壓板觀的對應(互補)地點處提供凹進46，它們被形成以用于容納相鄰儲能電池 10的減震元件38。如圖1中可以看到的，凹進46不僅被提供在加壓板觀的邊緣中，而且還在肋34的一部分中。結合圖3，要進一步被提及的是冷卻劑連接器42不僅橫向突出超過電池堆12’而且還超過了加壓板28的附接托架32，以便簡化冷卻劑管線沈的連接。
圖3中扁平電池堆12的左側被在加壓板觀之間延伸的分隔板48保護起來。分隔板48的設計可在圖4中更清楚地看到，該圖顯示的是圖3的詳細視圖。分隔板48具有凹部44”和彎頭50，一方面，它們?yōu)榉指舭?8帶來穩(wěn)定性。而另一方面，分隔板48由此還獲得了彈性的性質，允許加壓板觀發(fā)生相對移動。原則上，有可能設計出可以省去張力彈簧30的分隔板48。那么分隔板48具有對應的彈性性質，將加壓板觀保持在一起。在這種情況中，要保證尺寸適合并且設計對應地使分隔板48附接到加壓板觀上。不同于所示的實施方式，其中分隔板48僅存在于堆12’的左側，分隔板48可以被提供至電池堆12’的兩個自由側。這在分隔板48被作為置換張力彈簧30的彈性元件提供的情況中是尤其有優(yōu)勢的。除此之外，分隔板48還具有作為一種阻隔物(bullhead)作用的額外功能，特別是著火時，它在相鄰儲能模塊10之間具有保護的效果。因此，原則上分隔板48僅被提供在每個儲能模塊10的一側上就足以實施這一功能。分隔板48還借助被成角部分52被連接到一些冷卻元件22的方式增加了電池堆 12’的機械穩(wěn)定性。由此局限了冷卻元件22的橫向活動能力使得電池堆12’穩(wěn)定。并沒有完全地禁止在分隔板48和設有成角部分52的各冷卻元件22之間的相對移動。因此，成角部分52不是簡單的角，而是具有S形特征以便由于電池堆12’的厚度變化而允許扁平電池 12橫向移動到一定程度。因此，作用于單個扁平電池12上的機械壓力受單個冷卻元件22 介紹過的實施方式和分隔板48共同作用的影響。作用于電池12上的壓力可進而——正如已經提到過的——對它們的工作壽命和效率產生積極的影響。圖5顯示的是儲能模塊10的另一側視圖。所示的側面與圖2中所示的扁平電池堆12’的側面相反。圖5的側視圖清晰地表明了分隔板48沒有覆蓋住電池堆12’的整個側表面。張力彈簧30在下區(qū)域和上區(qū)域中延伸；這就是為什么電池堆12的外殼在這里可以被省去的原因。應注意的是張力彈簧30——因此還有附接托架32和對應的部分32’——分別被布置得比相對側(圖2、處的更靠上或更靠下，也就是說更靠近互連板18 (在安裝就位位置中通常在頂部)和更靠近減震元件38 (在安裝就位位置中通常在底部)。該互補構造能夠實現節(jié)省空間地連接兩個儲能模塊10。圖6清楚地表明了同類型的兩個儲能模塊10可以如何地被組合形成儲能單元。為了這一目的，首先要將兩個儲能模塊10彼此緊挨著布置一如所示一通過這種方式使得右儲能模塊10在圖2中所示的一側面對左儲能模塊10在圖5中所示的一側。兩個儲能模塊10的對應側是互補的，也就是說它們彼此補充/彼此匹配。兩個儲能模塊10現在僅需被朝著彼此移動直到冷卻劑連接器42，42’被分別連接到相鄰儲能模塊10上各自的互補冷卻劑連接器42’和42上即可。因為在兩個儲能模塊10彼此面對的側面上的張力彈簧30 被布置在互補的位置上——也就是在不同高度上——因此模塊10可被彼此拉近。相反地， 兩個儲能模塊10的附接法蘭40位于同一高度上，這意味著有可能將相鄰模塊10在一個平面中的加壓板觀機械連接起來。通過將兩個模塊10拉近到一起，相鄰模塊10的插接器20 也發(fā)生互相的接觸，所述插接器彼此相對并具有互補的形狀，這意味著兩個模塊10的電接觸也得到了保證。在儲能模塊10所示的實施方式中，冷卻劑連接器42，42’被設計成在沒有任何另外的零件和/或組裝步驟是必須的情況下即可產生流體密封的連接。對經由插接器20進行的電接觸也是相同的。僅有附接法蘭40必須通過螺栓或類似的附接機構被互連起來。要理解到的是附接法蘭40——以及冷卻劑連接器42，42’和插接器20——可具有插入式連接裝置。反之亦然，例如，螺栓連接裝置和/或互補的連接零件可被提供用于額外固定連接裝 8 42,42'，20。圖7顯示的是兩個互連的儲能模塊10，現在形成了儲能單元M。除了固定附接法蘭40以外的組裝均已完成。張力彈簧30互補的布置使得儲能單元M具有緊湊的設計。儲能單元M具有兩個并置定位的電池堆12’，也就是說兩個堆12’的堆軸A被布置成關于彼此平行地偏離。位置互補形狀互補的插接器20和冷卻劑連接器42，42’的構造保證了儲能模塊10 安全可靠地連接以形成儲能單元M。要理解到的是任何數量的儲能模塊10都可被組合起來以便能夠提供滿足每個單個情況下存在的需求的儲能單元M。但是此處，單個的儲能模塊10不是必須僅被布置成列(一維的布置形式)，這是因為通過適合的適配器件有可能將若干列、尤其是若干平行的列相連。多列的儲能單元M就具有二維擴展(2D矩陣)。位于一列儲能模塊10端部的適配器件例如，可具有用于冷卻劑管線沈的180°曲率的管件。更進一步說，適配器件可包括用于將一列儲能模塊10的最后一個插接器20連接到相鄰列的第一個插接器20上的電導引。甚至，可以通過簡單的方式實現儲能模塊10的三維布置(3D矩陣)，以便例如盡可能有效率地用儲能模塊10填充可用的結構空間。在這種情況下，需要用于各個平面之間冷卻劑連接裝置和電連接裝置的對應適配器件。根據在若干平面上要連接的儲能模塊10的構造和數量，可提供額外的間隔件或載體區(qū)段以便使儲能單元M穩(wěn)定。圖8顯示的是圖7儲能單元M的俯視圖。因為在儲能單元M的這個特殊構造中，不提供并置的儲能模塊10列，圖8中單個儲能模塊10的減震元件38每個都處于頂部和底部位于相同高度處。相同形式的儲能模塊10然后就能夠布置成僅離所示儲能模塊10 某一距離/某一偏移。如果減震元件38被布置在圖3中所示的構造中的話，所提及的問題就不會發(fā)生。備選地，可以為相鄰列的儲能模塊10提供減震元件38，所述儲能模塊在兩側都具有減震元件38并且被布置得更靠近彼此，因此減震元件可被引入所示模塊10的凹進 46中，其中所述凹進46位于各加壓板觀的中間區(qū)域中。圖8進一步顯示的是位置互補形狀互補的插接器20的構造。可以看出左儲能模塊10的右插接器20被插入/接入到右模塊10的左插接器20中以保證可靠的電接觸。冷卻劑連接器42，42’具有對應的互補構造。冷卻劑連接器42比冷卻劑連接器42’略長，并且橫向突出超過對應的互連板18。因此冷卻劑連接器42可以至少部分地被滑動至相鄰儲能模塊10的冷卻劑連接器42，。圖9顯示的是儲能單元M的側視圖，用于說明位置互補的附接托架32的構造。附接托架32被形成在各加壓板觀的左側在空間上接近附接法蘭40，在本圖示中不能看到的部分32’被布置在所述附接托架上作為張力彈簧30的附接點。左附接法蘭40位于近似在加壓板觀的中間高度上。另外的附接法蘭40被提供在各自加壓板觀的右側，所述附接法蘭40也被布置在中間高度上用以連接到相鄰加壓板洲的左附接法蘭40上。右附接托架32分別位于加壓板觀的上下邊緣區(qū)域中，使得相鄰加壓板觀的左附接托架32能夠嚙合在右附接托架32和右附接法蘭40之間的空間中。相鄰儲能模塊10的張力彈簧30在儲能單元M組裝好的狀態(tài)下基本上位于豎直平面中，所述豎直平面是由相鄰加壓板觀附接法蘭40的橫向接觸表面限定而成并且所述部分32，也位于其中。圖10顯示的是儲能模塊的另一實施方式10’。其中，儲能模塊10’不同于儲能模塊10之處在于冷卻劑管線沈不是分別地平行于扁平電池12和冷卻元件22或加壓板觀延伸，而是垂直于它們延伸。因此它們平行于張力彈簧30延伸。更進一步說，插接器20不被布置在互連板18的與扁平電池堆12’側表面相對應的一側上，而是在平行于加壓板觀延伸的側面上突出超過互連板18。由于前面所述的插接器20和冷卻劑管線沈和冷卻劑連接器42，42’的布置形式，提供了兩個相鄰儲能模塊10’的連接裝置，其中在每種情況下它們的加壓板觀的其中一個都與另一個相對，如圖11中所示。儲能模塊10’的加壓板觀、扁平電池堆12’和張力彈簧30的構造在其他方面都基本對應于儲能模塊10的對應零件。如已經提到的，圖11清楚地表明了儲能模塊10’以何種方式結合在一起形成了儲能單元M’。在圖12中從不同的視角顯示出結果。圖12顯示的是也可由兩個儲能模塊10’生成緊湊的儲能單元54’。由于位置互補的附接托架32的布置，正如已經關于儲能模塊10介紹過的，另外的儲能模塊10’可以容易地以節(jié)省空間的方式被橫向結合到儲能單元M上。在圖12中所示的儲能單元54’中，附接法蘭40的構造需要與儲能單元M的情況略有不同的附接方式。但是，該附接方式可以通過諸如小板的簡單方式實現，所述小板通過四個螺栓被固定到相鄰附接法蘭40上進而將它們保持在一起。橫向相鄰的儲能單元54’ 也可被固定到附接法蘭40上。圖13再次顯示了為了形成緊湊而可靠的儲能單元54’怎樣設計儲能模塊10’面向彼此的側部。相鄰儲能模塊10’的減震元件38被布置在互補位置。另外，互連板18的插接器20被布置在兩個扁平電池堆12’的中間平面中，其包括堆軸A。冷卻劑連接器42， 42’也被構造成形狀互補和位置互補。與儲能模塊10的狀況相比，冷卻劑連接器42’比冷卻劑連接器42突出超過電池堆12’更遠。基于電極片14a，14b和槽16的定向，可以認識到兩個儲能模塊10’的電池堆12’ 被布置成一前一后。換句話說，兩個電池堆12’具有公共堆軸A。圖14顯示的是儲能單元54’的仰視圖。左儲能模塊10’的減震元件38突出進入與右儲能模塊10’的那些與減震元件相關聯的凹進46中(也看圖13)，反之亦然。相鄰模塊10’的張力彈簧30定位在豎直平面中，所述豎直平面平行地偏離堆軸A并與圖像平面成豎直延伸。圖15顯示的是儲能單元54’的側視圖，也就是扁平電池堆12’側表面之一上的視圖。與儲能模塊10的冷卻元件22相比，儲能模塊10’的冷卻元件22不具有任何凹部44’。 要理解的是如果需要的話是可以提供凹部的。更進一步說，冷卻元件22中每一個在它們背離互連板18的下端具有端部部分22’，所述端部部分22’與各冷卻元件22成直角延伸。因此，扁平電池12也可被從下方冷卻。冷卻元件22功能相似的側部22”橫向包圍一部分扁平電池12。
相鄰加壓板觀的每一個裝配托架36鄰接在與之相對的加壓板觀上，以保證儲能模塊10’之間的距離恰當并且另外給整體布置更大的穩(wěn)定性。圖16顯示的是儲能模塊的另一實施方式10”。在儲能模塊10”中，冷卻劑管線 26——如圖1的儲能模塊10的情況那樣——平行于扁平電池12和冷卻元件22延伸，即垂直于堆軸A延伸。但是，儲能模塊10”除了固定到加壓板觀上的減震元件38之外，還具有額外的減震元件38’，其經由裝配托架36’連接到單個的冷卻元件22上。在圖16中，可以看到的是所述減震元件38’被設在電池堆12’可見的左側表面處。減震元件38’起到了作為另外支撐點的作用，實際上這并不主要意味著在支撐表面支撐起儲能模塊10”的重量。這個額外的支撐點事實上起到的作用是改變固定狀態(tài)下儲能模塊10”的固有頻率。假如儲能模塊10” 例如被安裝在車輛中的話，那么模塊10”的固有頻率可通過提到的額外支撐點改變，從而使得能夠引起惱人噪聲以至損傷的共振事件可被減少。換句話說，儲能模塊10”及其環(huán)境之間的聯接特性通過額外的支撐點而被改變。聯接通過數量和/或構造適合的額外減震元件 38’及它們的空間分布得到優(yōu)化。例如，根據儲能模塊10”的電池堆12’和其他零件的構造和尺寸可以進行修正。此處支撐表面/裝配表面的頻率特性和構造也是相關的。在儲能模塊10”中——如圖17中可以看到的——減震元件38’被設在電池堆12’ 的兩側表面上。減震元件38’被裝配在各種冷卻元件22上，因此減震元件38’在電池堆 12’變化的“高度”上展現出它們的效用。冷卻元件22的裝配托架36’從電池堆12’橫向突出，因此不是必須在電池堆12’ 的區(qū)域中提供用于容納減震元件38’的對應凹進。電池堆12’因此基本對應于儲能模塊 10，10’的電池堆12’。帶有被固定于其上的減震元件38’的裝配托架36’因此僅形成了對應冷卻元件22的額外“橫向伸長部”。這些伸長部也可以是單獨的零件，所述零件例如為了調節(jié)儲能單元10與支撐表面的聯接而被可拆卸地/依次地連接到特定冷卻元件22上。如同減震元件38 —樣，減震元件38’也主要被用來減弱來自下方的振動，即減弱或部分吸收平行于其縱軸(柱體軸(cylinder axis))的振動。這不排除與所述縱軸垂直的振動，它們也被減弱到一定的程度。減震元件38，38’基本是相同的結構。但對于特定的應用可以提供不同設計的減震元件38，38’，特別是涉及它們的尺寸大小和彈性性質的不同設計。圖17顯示的是儲能模塊10”的側視圖，至少在一定程度上能夠看到位于電池堆 12’后側表面的減震元件38’，這在圖16中不能看到。在儲能模塊10”中，冷卻元件22以及電極片14a，14b分別設有凹部44’和44，用于補償特別是互連板18和電池堆12’之間的
豎直距離變更。要理解到的是僅分別基于儲能模塊的實施方式10，10'，10"中之一和基于儲能單元實施方式M，54'中之一所已經介紹過的各種方面和細節(jié)可被隨機地與各其他實施方式相組合生成適于每個單個情況下存在的需求的產品。儲能模塊10，10'，10"的模塊化設計能夠快速便宜地使儲能單元適于每個情況下存在的需求。這一方面是通過模塊10，10'，10"的外部形狀的設計，而另一方面是通過連接器20，42，42' ,40的成套/互補位置及其形狀互補的構造實現的。附圖標記列表
10,10'，10〃 儲能模塊12扁平電池12' 電池堆14a, 14b 電極片16 槽18互連板20插接器22冷卻元件22'端部部分22〃 側部23冷卻主體24連接件26冷卻劑管線28加壓板30張力彈簧32附接托架32'部分34 肋36,36' 裝配托架38,38' 減震元件40附接法蘭42,42' 冷卻劑連接器44，44'，44〃 凹部46 凹進48分隔板50 彎頭52成角部分54,54' 儲能單元A 堆軸
權利要求
1.一種儲能模塊，其具有多個堆疊的扁平電池(12)，其中，儲能模塊具有互連機構 (20,40,42,42')，所述互連機構被形成為使得儲能模塊可以與相同種類的至少一個另外的儲能模塊機械地連接、電連接和/或交換冷卻劑。
2.根據權利要求1的儲能模塊， 其特征在于，儲能模塊在第一端面?zhèn)染哂袡C械、電和/或冷卻劑第一互連機構00，40，42，42')，其中，儲能模塊在與第一端面?zhèn)认喾吹牡诙嗣鎮(zhèn)忍幘哂袡C械、電和/或冷卻劑第二互連機構(20,40,42,42')，并且其中，第一互連機構(20,40,42,42')和第二互連機構(20，40， 42,42')被布置在關于彼此對稱的位置上并形成互為互補的形狀。
3.根據權利要求1或2的儲能模塊， 其特征在于，扁平電池堆(1 被具有兩個加壓板08)的固定裝置( ，30)保持在一起，所述兩個加壓板與扁平電池堆(12')的相反端面?zhèn)认嚓P聯，并通過至少一個彈性元件(30)彼此連接。
4.根據權利要求3的儲能模塊， 其特征在于，每一個加壓板08)具有至少一個附接法蘭(40)，儲能模塊通過所述附接法蘭可被附接到相同種類的另外的儲能模塊上。
5.根據權利要求3或4的儲能模塊， 其特征在于，至少一個第一彈性元件(30)沿著扁平電池堆(12')的第一縱向側在兩個加壓板 (28)之間延伸，其中，至少一個第二彈性元件(30)沿著扁平電池堆(12')的第二縱向側在兩個加壓板08)之間延伸，其中，第一彈性元件(30)和第二彈性元件(30)優(yōu)選地被布置在關于彼此互補的位置上，特別是在不同的高度上。
6.根據權利要求5的儲能模塊， 其特征在于，加壓板08)具有布置在兩個相反側上用于附接彈性元件(30)的附接區(qū)段(32， 32')，其中，附接區(qū)段(32，32')在各加壓板08)的平面中突出超過加壓板08)和扁平電池堆(12')，其中，附接區(qū)段(32，32')被布置在關于彼此互補的位置上。
7.根據在前至少一個權利要求的儲能模塊， 其特征在于，至少一些所述互連機構(20，40，42，42')是插入式連接器，所述連接器特別是可拆卸的。
8.根據在前至少一個權利要求的儲能模塊， 其特征在于，儲能模塊具有連接單元(18)，所述連接單元使扁平電池(1 至少電互連，并且所述連接單元特別地被形成為在與扁平電池(1 的各延伸平面垂直的平面中延伸的板。
9.根據權利要求8的儲能模塊， 其特征在于，電互連機構00)被布置在連接單元(18)處，其中，電互連機構00)被分別形成為插接頭和插座。
10.根據在前至少一個權利要求的儲能模塊， 其特征在于，儲能模塊具有至少一個冷卻劑管道(26)，所述冷卻劑管道在儲能模塊的第一端面?zhèn)忍庨_口到冷卻劑入口 G2，42')中并在儲能模塊的第二端面?zhèn)忍庨_口到冷卻劑出口(分別是 42'和 42)中。
11.根據權利要求10的儲能模塊， 其特征在于，冷卻劑管道06)垂直于或平行于扁平電池(12)延伸。
12.根據在前至少一個權利要求的儲能模塊， 其特征在于，冷卻元件02)被布置在扁平電池(12)之間。
13.一種儲能單元，包括至少兩個根據至少一個在前權利要求所述的儲能模塊(10， 10' ，10")。
14.根據權利要求13的儲能單元， 其特征在于，儲能模塊(10，10'，10")能被布置成二維或三維矩陣形式。
15.根據權利要求13或14的儲能單元， 其特征在于，具有至少一個適配器機構，其用于將至少兩個儲能模塊(10，10'，10")彼此連接。
16.根據權利要求13至15中至少一個的儲能單元， 其特征在于，按列布置且功能上彼此聯接的儲能模塊(10，10'，10")的扁平電池堆(1 可被前后一個接一個地布置。
17.根據在前權利要求之一的儲能單元， 其特征在于，按列布置且功能上彼此聯接的儲能模塊(10，10'，10")的扁平電池堆(12')可被并排地布置。
18.儲能單元，具有至少兩個根據權利要求3至6中至少一項所述的儲能模塊(10， 10'，10")，其中，兩個儲能模塊(10，10'，10")的加壓板08)彼此機械聯接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有多個堆疊的扁平電池的儲能模塊。儲能模塊具有互連機構，所述互連機構被形成為使得儲能模塊可以與相同種類的至少一個另外的儲能模塊機械地連接、電連接和/或交換冷卻劑。
文檔編號H01M2/10GK102203979SQ200980143509
公開日2011年9月28日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權日2008年9月30日
發(fā)明者D·尼德爾, M·米歇利奇, R·溫舍, U·耶德爾 申請人:瑪格納E-汽車系統(tǒng)有限兩合公司