專利名稱：具有溫度調節的電池的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電池，所述電池具有殼體、布置在殼體中的多個原電池單元和布 置在殼體中用于生成在殼體內部循環的流體流(特別是氣體流或空氣流)的風扇。
背景技術：
可以獨立于電網操作的電動裝置和電子裝置當今被越來越多地使用。強大的裝置和對長操作時間的期望要求強大的電池，當然所述電池應當小并且輕質，同時仍然具有高能含量。這些要求尤其應用于電動車輛。沒有電池驅動的電動車輛的將來難以想象。將大量電動車輛引入到街道交通中則即將來臨，盡管其存在長期限于特殊應用，例如，作為叉車和礦車。從電池獲得最佳效率的一個要點是調節所述電池的溫度。原電池單元僅在一定溫度范圍內可以輸送最佳電力。如果電池太冷或太熱，則電力下降。另外，過熱還與電池單元的損壞的風險或甚至破壞的風險相關聯。在極端情況下，電池單元甚至可能會爆炸，或者如果電池單元的過剩溫度在連鎖反應中被傳遞給其它電池單元，則整個電池可能會爆炸。由于高功率容量，電動車輛的電池因此構成相當大的潛在危險。已經從現有技術公知用于冷卻或加熱電池的許多方法。例如，JP 06283214A描述了一種用于鈉硫電池的加熱系統。空氣通過加熱系統被加熱并通過風扇分布在封閉電池殼體內部。DE 10 2005 016 042 Al還公開了一種用于鋰離子電池的借助于風扇的冷卻系
統，其中電池單元相互以一定距離布置在殼體中。殼體還具有用于此目的的空氣入口開口和出口開口。另外，US 2008/0299449A1描述了一種通過框架彼此以間隔距離布置的板狀鋰電池單元的結構。風扇將空氣吹送通過空隙。最后,US 2008/0003491A1公開了一種用于電池的冷卻系統,其中熱交換器用于將熱能從電池傳輸出來。在過去，已經進行各種嘗試來冷卻或加熱電池。然而，根據當前的技術，已知的裝置僅涵蓋電池的有效溫度調節的部分方面。例如。JP06283214A中公開的方法僅適于加熱電池單元。然而，減小電池單元損壞或電池單元毀壞的風險所必需的冷卻沒有提出。DE 10 2005 016 042 Al 和 US2008/0299449A1 公開了其中空氣通過空氣入口開口被吸入到電池殼體中并再次通過出口開口被吹出的方法。這里的缺點在于笨重的空氣引導通道導管由于機動車輛中可獲得的有限空間而在電池的安裝中成為問題。另外，這些電池通常被定位在用于機動車輛的操作的地面的附近，從而造成土壤和水分可能會被容易地吸入到電池中。最后，從電池單元逃逸的氣體被吹送到外部，這涉及嚴峻的環境污染或在封閉空間中構成安全風險。最后，US 2008/0003491A1中所述的電池具有的缺點在于由于冷卻介質僅在電池內部的很少位置處冷卻電池單元，因此電池單元被非常沒有規律地被冷卻。這導致電池內部的不均勻的溫度分布，這是電池的局部過熱不能充分可靠地被排除的原因。另外，US2008/0003491A1中所述的裝置被設置成僅用于冷卻電池而不是用于加熱電池。
發明內容
本發明的目的是提供一種改善的電池和/或用于調節電池的溫度的改善的系統。
根據本發明，該目的通過介紹中限定的電池類型來獲得，其中具有用于從殼體引導出來的傳熱介質的順流裝置和逆流裝置的熱交換器布置在流體流的流動路徑中。本發明同時克服了當前現有技術的多個缺點。首先，電池單元可以被加熱以及冷卻。加熱尤其在寒冷季節時在電池單元的操作中尤其重要。已經詳細地說明了電池的冷卻在最小化安全風險方面的重要性。其次，不需要笨重的入口和出口通道，使得在機動車輛中的安裝變得更為方便。殼體中的開口如果存在則可以相對容易地定位，因此沒有由于被車輛攪起的塵土而導致電池的損壞的風險。最后，由于使用風扇，能夠在電池內部獲得均勻的溫度分布。因此可以實際上排除電池單元的局部過熱。在本發明的保護范圍內的“傳熱介質”可以被理解為包括任意適當的液體或氣態冷卻介質或傳熱介質。這些介質及其特性和/或使用范圍基本上可由當前現有技術已知，并因此這里不再進行詳細地說明。本領域的技術人員可以相對容易地進行適當的選擇。雖然已經根據用于電動車輛的電池具體地說明了本發明，但是本發明當然也涉及用于其它目的的電池，尤其包括用于固定設備和移動裝置的電池。“機動車輛”在本發明的保護范圍內被理解為涉及任意電動機驅動的車輛，S卩，包括鐵路車輛的地面車輛、船舶和飛行器。本發明的有利實施例和進一步的細化由從屬權利要求以及結合附圖的說明獲得和/或公開。有利的是殼體是氣密的。這樣，污物可以被完全防止進入殼體的內部。因此電池保持使用尤其長的時間。另外，即使危險氣體從電池單元逃逸出來，該危險氣體也不能到達外部。這能夠保護環境并防止封閉空間的任何危險。尤其有利的是殼體填充有隔離氣體。由于隔離氣體，電池內部中的電池單元起火根本不可能發生，或者至少被大大抑制。例如，氮氣或六氟化硫(SF6)可以被考慮作為隔離氣體。有利的是鋰離子電池單元被設置為原電池單元。鋰離子電池的特征在于高功率密度，熱穩定并且不受記憶效應的影響。在本發明的保護范圍內，鋰離子電池單元也被理解為包括進一步的延伸，例如，鋰聚合物電池單元。有利的是冷卻水被設置為傳熱介質。雖然水用于加熱和冷卻目的的適合性是公知的，但是水在電池結構領域具有專門的位置。首先，水是在大多數類型的電池單元的目標溫度范圍內的液體，并因此可以在不允許由于蒸汽導致危險過壓在管線內增加的情況下除去大量熱量。此外，與許多其它熱傳遞介質相比，水具有良好的滅火特性，并且不易燃。由于在事故中電池中的不幸的一連串缺陷，例如，由于熱交換器或其順流裝置或逆流裝置中的泄漏，在電池單元的著火期間可能會發生傳熱介質流入到電池的內部。如果傳熱介質易燃或甚至易爆，則這種情況構成對生命和身體的相當大的風險。然而，如果水逸出，則火被熄滅并由于蒸發被冷卻。電池可以任選地包括過壓閥，危險的過壓通過所述超壓閥被自動釋放。殼體內部的隔離氣體與作為傳熱介質的水的組合尤其有利，這是因為提供了雙重安全。諸如防凍劑的添加劑當然也可以被添加到冷卻水。有利的是包括或與電池單元一起形成用于流體流的通道的腹板布置在原電池單元之間。這樣，可以保持電池單元之間的一定距離，并因此保持電池單元之間的一定流體流。機動車的電池尤其被暴露于非常高的加速度，所述加速度在沒有進一步措施的情況下能夠容易地導致電池單元至少暫時相互接觸，并因此逃脫目標溫度調節。 還有利的是多個原電池單元布置在兩個腹板之間。這樣，可以減少腹板的數量，并因此不需要的容積直接用于儲能。尤其有利的是腹板由彈性材料(具體地，彈性塑料)制成。可以這樣補償電池單元在不同充電狀態和/或溫度下的體積的變化。電池的結構的另一個要點在于單獨電池單元的相互連接，這是因為需要的電壓(例如，400伏或更高)以及所需的能量(例如，IOOAh或以上)不能以任意其它方法獲得。由于高電流，還需要大的線路橫截面以連接電池單元。為此，夾具被提出用于電連接電池的多個原電池單元，其中夾具包括大致U形外軌道和操作元件，操作元件連接到夾緊元件，使得在操作元件的操作中夾緊元件被迫靠在外軌道的至少一個腿部上。根據本發明，通過操作元件操作的夾緊元件布置在外軌道的腿部之間。在操作中，夾緊元件(一個或多個)抵靠外軌道的腿部的內部被推壓。如果接線片接著布置在腿部與夾緊元件之間，則電池單元可以通過操作操作元件被連接。單元電池的連接首先可靠地實現，這是因為(通常的)制造公差對端子的功能僅具有不明顯的影響，其次，單元電池的連接靈活地實現，這是因為單元電池可以通過單獨的端子任意地相互連接(不同的蓄電池類型因此可以被經濟且便宜地制造)，第三，單元電池的連接可逆地實現，從而對蓄電池的維修變得更為方便。此外，強電流可以有利地通過U形外軌道傳導。最后，可以以相對簡單的方式連接堆疊布置的單元電池。有利的是定位在外軌道的腿部之間的凸輪被設置為夾緊元件，并且用于旋轉凸輪的裝置被設置為操作元件。在本發明的變形例中，夾具通過旋轉布置在U形外軌道中的凸輪來操作。對于凸輪的操作，僅需要使凸輪旋轉相對小的旋轉角度，從而可以非常迅速地進行夾緊操作，并因此可以非常迅速地進行電池的生產。也有利的是定位在外軌道的腿部之間的彈性體被設置為夾緊元件并且螺釘和配提供有螺紋孔并與螺釘協作的螺紋元件被設置為操作元件，當螺釘被緊固時擠壓彈性體。在該變形例中，插入中U形外軌道中的彈性體在高度上被擠壓，使得彈性體變寬，從而夾緊布置在外軌道與彈性體之間的電池單元接線片。彈性體有利地由于其彈性能夠很好地補償制造公差。相反，這意味著在不會損害安全的夾緊效應的情況下對夾具的尺寸精度沒有非常高的要求。夾具因此可以在技術上簡單地并因此以廉價的方式被制造而成。如果凹部設置在電池單元接線片中，則當被夾緊時彈性體將“蠕動”到所述凹部中，因此夾具實際上能夠防止由于另外的形狀配合連接而被拉走。以下情況也是有利的螺釘被設置為操作元件，提供有螺紋孔并與螺釘協作的螺紋元件被設置為操作元件，以及具有第一界面的主體被設置為夾緊元件，使得該第一界面與螺釘頭、螺紋元件或位于螺釘頭與螺紋元件之間的元件的第二界面協作，使得當緊固螺釘時，夾緊元件抵靠外軌道的至少一個腿部被推壓，兩個界面中的至少一個相對于螺釘的軸線傾斜。本發明的該變形例利用具有多個可能性的楔形效果。例如，形成夾緊元件的兩個楔形條帶可以布置在U形外軌道中，使得所述條帶被迫離開，并因此通過形成螺紋元件的操作軌道抵靠外軌道的腿部被推壓。在該變形例中有利的是可以通過選擇楔形元件的適當角度以高精度調節夾緊效應。另外，夾緊效應在夾具的整個操作時間中都基本上保持恒定，這是因為這里不需要設置其彈性模量、尺寸穩定性等隨時間任意變化的彈性體。
有利的是夾具還包括布置在螺釘的兩側并沿著外軌道對準的夾緊元件。這樣，同一夾緊元件可以用于具有不同寬度的外軌道。這大大簡化了用于生產和維修的供應品的儲存。有利的是夾緊元件的橫截面相對于螺釘的軸線呈鏡像。這樣，相同的基本材料(原材料)可以用于兩個夾緊元件。因此尤其簡化了用于生產和維修的儲存。還有利的是夾緊元件的橫截面相對于彼此關于沿著外軌道對準的軸線旋轉180°。這基本上產生與上述變形例相同的優點。有利的夾具包括細長夾緊元件，所述細長夾緊元件沿著外軌道對準并具有固定中心部分和連接到固定中心部分并面對外軌道的腿部的兩個夾具爪，使得當螺釘被緊固時夾具爪被彎曲分開，并被壓靠在外軌道的腿部上。本發明的這種變形例具有的優點在于僅需要為每一個夾具提供一個夾緊元件。因此，由于單獨部件的數量減少，制造夾具尤其低廉，并因此簡化操作。有利的是插入外軌道中的U形內軌道被設置為夾緊元件。為外軌道和內軌道設置的U形輪廓容易制造和/或是制成品。因此，夾具可以被低廉地制造。如果插入內軌道中的諸如梯形、三角形或圓柱形柱體和/或桿的標準元件也用于螺紋元件的情況下尤其低廉。有利的是插塞或插座或夾緊裝置布置在外軌道中或外軌道上。不僅夾具具有連接電池單元的作用，而且經常地其它單元也連接到夾具。例如，可以想到的是夾具的電壓可以被分接用于電池的控制/監控電路。這種控制/監控電路可以從單個電池單元電壓得出關于電池單元的狀態的結論。如果電池單元的電壓顯著下降，則例如可以輸出報警信息。還有利的是溫度傳感器布置在外軌道中或外軌道上。這樣可以相對容易地監控電池單元溫度，這是因為熱量通過通常也為良好的導熱體的電導體上從電池單元的內部移動到外軌道。經驗試驗已經顯示外軌道上的溫度對應于電池單元(芯體)溫度。這些數據可以存儲在電池的控制/監控電路中，并因此被考慮。因此不需要為電池提供復雜而且昂貴的溫度傳感器及其布線。當然也可以為溫度傳感器提供插塞、插座或夾緊裝置。還有利的是夾具具有散熱片和/或通氣孔。電池單元的接線片是良好的導電體，并因此也是良好的導熱體，因此從電池單元的內部將熱量輸出或將熱量傳導到電池單元。通過散熱片，該熱量可以被很好地輸送給流體或從流體接收熱量。流體還可以通過通氣孔穿過夾具并從而到達電池單元。這提供用于調節電池單元的溫度的有效裝置。當然也可以設置多個散熱片和/或通氣孔以增強這種效果。最后，提供散熱片和/或通氣孔也可以形成獨立于上述其它措施的獨立發明的基礎。最后，有利的是原電池單元的接觸件被涂布有貴金屬，特別是被鍍銀。這樣，可以在原電池單元的接觸件與夾具之間形成尤其良好的電連接。本發明的上述實施例和進一步改進可以以任意期望的方法和方式結合。
以下根據在附圖的示意圖中提供的示例性實施例更加詳細地說明本發明，其中圖I示意性地顯示本發明的電池的第一變形例；圖2示意性地顯示本發明的電池的第二變形例；圖3在傾斜視圖中顯示了電池堆；圖4在前視圖中顯示了電池堆；圖5顯示了具有U形內軌道的本發明的夾具的變形例；圖6顯示了來自圖5的具有可視溫度傳感器的夾具的后側；圖7顯示了布置在電池單元堆的夾具上的電路板；圖8顯示了具有兩個楔形條帶的本發明的夾具的變形例；圖9顯示了具有一件式夾緊元件的本發明的夾具的變形例；圖10顯示具有彈性夾緊元件的本發明的夾具的變形例；圖11顯示在不需要單獨的操作軌道的情況下具有兩個楔形條帶的本發明的夾具的變形例；圖12顯示具有偏心夾緊元件的本發明的夾具的變形例；圖13顯示具有散熱片和通氣孔的本發明的夾具的變形例；圖14顯示在電池單元的兩側上具有接線片的電池單元堆；圖15顯示具有布置在電池單元下面的熱交換器和布置在熱交換器下面的徑向風扇的電池。圖16顯示具有布置在電池單元下面的徑向風扇和布置在緊接于電池單元的側部處的熱交換器的電池；圖17顯示具有布置在電池單元下面的徑向風扇和緊接于徑向風扇布置的熱交換器的電池。附圖中的圖顯示了用相同的附圖標記來標記的相同和相似的部件，其中除非另有說明，具有相似功能的元件和特征用相同的附圖標記但不同的記號來表示
具體實施例方式圖I顯示了電池la，所述電池Ia包括殼體2以及布置在殼體2中的多個原電池單元3 (例如，鋰離子電池單元)，所述原電池單元具有接線片4和布置在殼體2中以在殼體2內產生流體流的風扇5a。根據本發明，熱交換器6a布置在流體流的流動路徑A中。熱交換器6a包括用于從殼體2導出的傳熱介質的順流裝置7和逆流裝置8。
在以下示例中，空氣作為流體被提供。當然還可以想到的是流體可以是氣體，例如，SF6, N2或C02。上述氣體具有防火特性，從而禁止或至少抑制電池單元3中的火災。另夕卜，上述氣體防止電池Ia的內部中的腐蝕。圖I中所示的布置的功能被如下描述空氣可以通過的空隙設置在堆疊的電池單元3(在該示例中堆疊方向垂直于附圖的平面)之間。借助于風扇5a，在殼體2內部產生空氣流。布置在空氣流的流動路徑A中的熱交換器6a使流動通過所述熱交換器的空氣達到期望的溫度，從而加熱或冷卻空氣。溫度依此被調節的空氣然后還使電池單元3達到期望的操作溫度。流動通過熱交換器6a的例如水的傳熱介質然后有利地以基本上已知的方式將熱量攜帶到電池Ia(傳熱介質在加熱系統中被加熱，所述加熱系統這里未示出并布置在殼體2的外部)，或者所述傳熱介質消散熱量(為此，傳熱介質在另一個熱交換器中被冷卻，所述另一個熱交換器這里也未示出并布置在殼體2的外部)。 這樣，可以使電池Ia均勻地達到期望的操作溫度，而不需要用于供應和移除冷卻空氣的笨重的冷卻通道。代替此，熱量通過相對較小的順流裝置7和逆流裝置8被供應和移除。另一個優點在于殼體2是氣密的，并且代替空氣可以填充有諸如六氟化硫(SF6)、氮氣的隔離氣體，因此不會由于過熱的電池單元3而產生火災。圖2顯示了電池lb，電池Ib非常類似于圖I中所示的電池la，但是這里空氣供應，即空氣的流動路徑A稍微不同。還可以想到空氣供應的其它變形例，例如，在蜿蜒管線中。圖3顯示了來自電池堆的電池la、lb的細節，所述電池堆在中間具有腹板9，電池堆由這里在傾斜視圖中顯示的原電池單元形成。這清楚地顯示了兩個電池單元3布置在兩個腹板之間。在優選的變形例中，原電池單元3的這里被設計成為接線片4的接觸件還可以被涂布有貴金屬，特別是被鍍銀。圖4在側視圖顯示來自圖3的布置。這清楚地顯示了用于空氣流的流動通道B布置在腹板9中。可選地，所述通道也可以由腹板9和電池單元3形成。腹板9的面對電池單元3的邊界因此可以被省去。在優選的實施例中，腹板9由諸如彈性塑料的彈性材料制成，使得可以補償電池單元3在不同充電狀態和/或溫度下的體積變化。圖5則顯示連接電池單元3的有利的可能性。為此，使用夾具10a(這里在前視圖和側視圖中被顯示)，所述夾具IOa包括U形外軌道I Ia和操作元件12a以及夾緊元件13a。操作元件12a連接到夾緊元件13a，使得當操作元件12a操作時夾緊元件13a抵靠外軌道Ila的至少一個腿部lla’、lla"而被推壓。在具體的示例中，多個螺釘12a’被設置為操作元件12a，并且設有匹配的內螺紋并與螺釘12a’協作的操作軌道12a”被設置為螺紋元件。插入外軌道Ila中的U形內軌道被設置為夾緊元件13a。夾緊元件13a因此具有固定中心部分和兩個夾緊爪13a’、13a”，所述兩個夾緊爪13a’、13a”連接到中心部分并面對外軌道的腿部，使得當螺釘12a’被緊固時，夾緊爪被彎曲分開并抵靠外軌道的腿部被推壓。夾緊元件13a’、13a”也布置在螺釘12a’的兩側上并沿著外軌道Ila對準。另外，夾緊元件13a的橫截面被設計成相對于螺釘的軸線成鏡像。圖5還清楚地顯示了 U形內軌道13a具有第一界面，所述第一界面與操作軌道12a”(螺紋元件)的第二界面協作，使得當螺釘12a’被緊固時，U形內軌道13a的夾緊爪13a’、13a”抵靠外軌道Ila的腿部11a’、I la”被推壓。操作軌道12a”的與夾緊爪13a、13a”協作的第二界面相對于螺釘12a’的軸線傾斜。電池單元3的接線片4(電池單元3在圖5中沒有顯示)布置在外軌道Ila的腿部11a’和11a”與夾緊爪13a’和13a”之間，使得當螺釘12a’被緊固時電池單元3和/或其接線片4相互連接。用于將電纜連接到夾具IOa的輔助夾具14設置在夾具IOa的外軌道Ila上。例如，用于電壓監控回路的電池單元電壓這里可以被分接。圖6顯示了圖5中所示的夾具IOa的后側。由此所示，溫度傳感器15布置在外軌道Ila中或布置在外軌道Ila上。還想得到的是插塞或插座可以為此而設。圖7顯示了多個電池單元3的組合，所述電池單元的接線片4連接到夾具10以例如產生電池單元3的串聯或并聯電路。用于控制和/或監控電池I的電子電路(未示出)布置在上面的電路板16位于夾具10的上方。在該示例中的夾具10包括穿過電路板16突 出的輔助夾具14 (參見圖5)。這樣夾具10非常容易地與電路板16并因此與布置在電路板16上的電路接觸。圖8至圖12顯示了夾具10b. . . IOf的另外的變形例，且每一個在前視圖和斜視圖
中被顯示。圖8顯示了夾具10b，夾具IOb包括U形外軌道I lb、操作元件12b和夾緊元件13b。在具體的示例中，多個螺釘12b’被設置為操作元件12b，而設有相應螺紋孔并與螺釘12b’協作的操作軌道12b被設置為螺紋元件。插入外軌道Ilb中的兩個楔形條帶被設置為夾緊元件13b。夾緊元件13b是細長的，布置在螺釘12b’的兩側，并沿著外軌道Ilb對準。夾緊元件13b的橫截面相對于螺旋軸成鏡像。圖8還清楚地顯示了夾緊元件13b的界面和操作軌道12b”的界面如何相對于螺釘軸線傾斜，并且還可以在這里清楚地看到。在緊固螺釘12b’時，操作軌道12b”被向上拉動，從而抵靠外軌道Ilb的腿部llb’、llb”推壓夾緊元件13b。電池單元3的接線片4(接線片4和電池單元3在圖8中沒有顯示)布置在外軌道Ilb的腿部11a’和11a”與夾緊爪13a’和13a”之間，使得當螺釘12a’被緊固時電池單元3和/或其接線片4相互連接。圖9顯示了夾具IOc的變形例，所述夾具IOc的功能非常類似于圖5中所示的夾具10a。然而，代替U形內軌道13a，這里提供特殊形狀的內軌道13c，該實施例的特征基本上在于中心部分和夾緊爪13c'和13c”被設計成相對較厚并且通過相對較窄的腹板相互連接。另外，夾緊爪13c’和13c”具有相對于螺釘軸線傾斜并與操作軌道12c”的界面協作的界面。圖10顯示了夾具10d，其中布置在外軌道Ild的腿部lid’與lid”之間的彈性體被設置為夾緊元件13d，而螺釘12d’和提供有螺紋孔并與螺釘12d’協作的螺紋元件12d”被設置為操作元件12d。螺紋元件12d”被設計為具有多個螺紋孔的扁平條帶。在緊固螺釘12(1'中，扁平條帶12d”被向上拉并從而使彈性體13d變形，彈性體13d的高度然后減小但是彈性體13d的寬度增加。電池單元3的接線片4 (接線片4和電池單元3在圖10中未示出)布置在外軌道Ild的腿部lid’和lid”與彈性體13d之間，使得電池單元3和/或其接線片4在緊固螺釘12d’時相互連接。當如圖3所示將孔布置在接線片4中時，彈性體13d然后在緊固螺釘12d'時蠕動到這些孔中，因此產生另外的形狀配合連接。圖11顯示了夾具10e，其中多個螺釘12e’被設置為操作元件12e，而設有相應的螺紋孔并與螺釘12e’協作的操作軌道12e”被設置為螺紋元件。另外，在該具體的示例中，操作軌道12e”也具有夾緊元件的功能(因此，這以下有時也被稱為夾緊元件12e”)。插入外軌道lie中的楔形條帶也被設置為另外的夾緊元件13e。在這示例中，夾緊元件12e”、13e的橫截面關于沿外軌道He對準的軸線相對于彼此旋轉180°。圖11還很好地顯示了夾緊元件12e”和13e的界面的相互作用，所述界面相對于螺釘軸線傾斜。當螺釘12e’被緊固時，夾緊元件12e”被向上拉并且在這種情況下與夾緊元件13e相互作用，使得夾緊元件12e"和夾緊元件13e抵靠外軌道lie的腿部lle’、lle”被推壓。因此，用于螺釘12e’的細長孔設置在外軌道lie以及夾緊元件13e中。
在可選的實施例中，夾緊元件12e”不包括任意螺紋孔或任意細長孔。另外，扁平條帶則作為操作軌道(如圖10中)被提供，從而壓在兩個楔形條帶形夾緊元件13上。在這種情況下，不需要在外軌道Ile中為螺釘12e’設置細長孔。在兩種情況下，電池單元3的接線片4 (接線片4和電池單元在圖11中沒有顯示)布置在外軌道lie的腿部He’和lie”與夾緊爪13e’和13e”之間，使得當螺釘12e’被緊固時電池單元3和/或其接線片4相互連接。圖12顯示了夾具10f，其中布置在外軌道Ilf的腿部Ilf’與Ilf”之間的凸輪被設置為夾緊元件13f，而用于轉動凸輪13f的裝置被設置為操作元件12f。在這里所示的示例中，夾緊元件13f的螺釘頭形突起部被設置為操作元件12f。例如，螺釘可以緊固到凸輪13f，然后焊接到凸輪13f，或者可以通過粘合劑形成永久連接。如果凸輪13f接著旋轉，則其側表面抵靠外軌道Ilf的腿部llf’、llf”被推壓。電池單元3的接線片4 (接線片4和電池單元3在圖12中沒有顯示)再次布置在凸輪13f與外軌道Ilf的腿部Ilf’和Ilf”之間，使得在凸輪13f操作時電池單元3和/或其接線片4相互連接。凸輪13f的輪軸還可以與外軌道Ilf平行，使得凸輪13f可以通過在側部引出的軸和/或在導軌Ilf的端面上的側部引出的操作元件12f操作。例如，多個凸輪13f可以因此與一個操作元件12f同時操作。在側部處被引出的操作元件12f在導軌Ilf的外表面不可接近或被例如電路板16覆蓋的情況下可以是有利的，如圖7所示。在整個外軌道lib. . Ile的長度上延伸的棱柱形操作軌道12b. . 12e和夾緊元件13b. . 13e始終設有圖8至圖11所示的夾具10b. . IOe0這是有利的，這是因為可以被切割成任意長度的線材坯可以用于此目的，但是這決不是必需的。因此，上述元件還可以僅在外軌道12.. 12e的一部分上延伸。還可以提供多個這種元件。另外，上述元件也不必是棱柱形的。還可以想得到的是所述元件關于相應的指定螺釘12b’.. 12e’的軸線旋轉對稱。例如，代替操作軌道12b. . 12e，截錐體形式的多個螺母還可以在圖8中提供。在另一個可選的實施例中，代替圖10中所示的單獨的棱柱形彈性體13d，還可以設置圓柱形式的多個彈性體。另外，代替螺紋孔，通孔還可以設置在操作軌道12b. . 12e中。然后，操作通過(傳統的)螺母來實現。
另外，螺釘12b’ . . 12e’的形狀僅可以看作例子。然而，還可以使用其它形狀。螺釘頭的位置還可以與螺母的位置互換，使得外軌道lib. . Ile從下面穿過螺釘12b’. . 12e’。埋頭螺釘還可以設有圖5的夾具10a、圖8的夾具IOb和圖9的夾具10c。夾緊效應則可以通過截頭圓錐體形式的螺釘頭的形狀來實現。最后，代替螺釘12b’ . . 12e’，還可以提供具有螺母的螺紋銷。特別是，對于圖5的夾具10a、圖8的夾具IOb和圖9的夾具10c，還可想得到的是通過縱向軸線沿著外軌道IlaUlb和/或Ilc對準的圓柱形柱體形成操作軌道12a”、12b”和12c”。由于僅與夾緊元件13a、13b和13c進行線接觸，因此夾具10a、IOb和IOc可以在一些情況下通過施加較小的力來操作。尤其當圓柱形操作軌道12a”的直徑在圖5的夾具IOa的情況下被選擇使得內導軌13a與操作軌道12a”之間的有效角在端部位置中相對較淺時會發生此情況。因此，腿部 11a’和11a”由于圓柱形形狀而使得有效夾緊角度逐漸變小而導致初始被相對迅速地推開，但是腿部11a’和11a”的移動被重復抑制，從而有利于增加楔形效果并因此減小力的消耗。夾具IOa的這種變形因此尤其便于操作，這是因為該夾具IOa的變形允許相對快速的夾緊，但是另一方面該夾具IOa的變形還允許相對較高的夾緊力。圖13在傾斜視圖中顯示了另一個電池的細節，S卩，由原電池單元3形成的電池堆，且腹板9位于所述原電池單元3之間。接線片4與夾具IOg結合，其中夾具IOg通過操作元件12g操作并具有另外的散熱片17和通氣孔18。接線片4是良好的導電體以及良好的導熱體，并因此從電池單元3的內部耗散熱量或將熱量攜帶到電池單元3的內部。通過散熱片17，這種熱量可以被很好地耗散掉或者從循環空氣吸收這種熱量。此外，空氣可以通過夾具IOg穿過通氣孔18，并可以從而到達腹板9和/或電池單元3 (由用于流動路徑A的箭頭標記)。電池單元3的溫度因此被有效調節。然而，上述措施，即，散熱片17和通氣孔18無須一起使用，而是可以被單獨提供。然而，散熱片17和/或通氣孔18可以設置在夾具的所有模型上，并且除了圖5-12中所示的夾具之外原則上還適用于其它夾具10a. . IOf。因此，散熱片17和/或通氣孔18通常可以形成用于電連接電池的多個原電池單元的夾具的獨立發明的基礎。圖14在俯視圖和前視圖中顯示了另一個電池的細節，S卩，由原電池單元3形成的電池堆，且肋板9位于所述原電池單元3之間。如這容易地顯示，用于連接接線片4的夾具IOh沒有僅位于電池堆的一側，而是相反位于電池堆的兩側。這樣，具有接線片4的電池單元可以連接在多個側部上。電路板16布置在電池單元堆上方(這里顯示為透明的并且沒有電子部件)。例如，電路板16可以具有用于監控電池的電路。夾具IOh通過帶安裝在電路板16的底側上。其軸線沿著夾具IOh定向的兩個夾緊元件13h(這里為凸輪)每一個都通過操作元件12h操作，并因此夾緊接線片4。在夾具IOh中，通氣孔18再次設置在流動路徑A中以允許空氣通過。圖15顯示了本發明的電池Ic的另一個變形例，其中再次多個電池單元(在多個電池單元中，僅接線片4在圖15中可以看到)布置在殼體2中，且腹板9位于所述多個電池單元之間。熱交換器6c和風扇5c (在這種情況下被設計為徑向風扇)在腹板9上布置在由電池單元形成的電池堆的下方。電路板16布置在上述電池堆上方以連接接線片4。風扇5c產生沿著流動路徑A的空氣流(由箭頭所示)，從而在殼體2內部循環。空氣流沿著電池堆的外部被向上引導并從所述電池堆經腹板9被引導到熱交換器6c。從殼體2引導出來的熱交換器6c的順流裝置和逆流裝置為了簡化起見在圖15中沒有顯示。圖16顯示了本發明的電池Id的另一個變形例，其中電池Id非常類似于圖15中所示的電池lc。然而，與此對比，熱交換器6d沒有布置在電池堆的下方，而是設置在側部。最后，圖17顯示了本發明的電池Ie的又一個變形例，電池Ie也非常類似于圖15所示的電池lc。雖然熱交換器6d再次布置在電池堆的下方，但是在這種情況下，熱交換器6d沒有位于風扇5c的上方，而是位于風扇5c的側部。總之，要指出的是這里所述的變型例僅是本發明的電池la. . Ie的多種可能的選 擇，并且不用于限制本發明的保護范圍。對于本領域的技術人員來說，可以根據這里所述的條件在不超過本發明的保護范圍的情況下容易地使本發明適于自己的需求。另外，要指出的是附圖中所示的裝置的多個部件也可以形成獨立發明的基礎。附圖標記列表A流動路徑B流動通道la. . Ie電池2殼體3原電池單元4接線片5a. . 5c風扇6a. . 6e熱交換器7順流裝置8逆流裝置9腹板10a. . IOh 夾具11a. . Ilf 外軌道12a. . 12g 操作元件12a’ 12e’ 螺釘12a”. .12e” 操作軌道13a. . 13f, 13h 夾緊元件13a’，13a” 夾具爪13c’，13c” 夾具爪14輔助夾具15溫度傳感器16電路板17散熱片18通氣孔
權利要求
1.一種電池(la., le)，包括殼體(2)、布置在殼體⑵中的多個原電池單元(3)和布置在殼體中以產生在殼體(2)內循環的流體流的風扇(5a. . 5c),其特征在于熱交換器(6a. . 6e)布置在流體流的流動路徑(A)中，并具有用于從殼體(2)引導出來的傳熱介質的順流裝置(7)和逆流裝置⑶。
2.根據權利要求I所述的電池(la..Ie)，其特征在于，殼體(2)是氣密的。
3.根據權利要求2所述的電池(la..Ie)，其特征在于，殼體(2)填充有隔離氣體。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的電池(la..Ie)，其特征在于，鋰離子電池單元被設置作為原電池単元(3)。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的電池(la.. Ie)，其特征在于，冷卻水被設置作為傳熱介質。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的電池(la.. Ie)，其特征在于，腹板(9)布置在原電池單元(3)之間，所述腹板(9)包括用于流體流的流動通道(B)，或者所述腹板(9)與原電池單元(3) —起形成流動通道。
7.根據權利要求6所述的電池(la..Ie)，其特征在于，多個原電池単元(3)布置在兩個腹板(9)之間。
8.根據權利要求6或7所述的電池(la..Ie)，其特征在于，腹板(9)由弾性材料制成。
9.根據權利要求1-8中任一項所述的電池(la.,le)，其特征在于，用于電連接電池(la. . Ie)的多個原電池單元⑵的夾具(10a. . IOh)包括U形外軌道(11a. . Hf)和操作元件(12a. . 12g)，藉此操作元件(12a. . 12g)連接到夾緊元件(13a. . 13f，13h)，使得當操作元件(12a. . 12g)操作時，夾緊元件(13a. . 13f，13h)壓靠在外軌道(11a. . Hf)的至少ー個腿部(11a，. . Ilf”)上。
10.根據權利要求9所述的電池(la.. Ie)，其特征在于，夾具(10a. . IOh)具有散熱片(17)和/或通氣孔(18)。
11.根據前述權利要求中任一項所述的電池(la..Ie)，其特征在于，原電池單元(3)的接觸件(4)被涂布有貴金屬。
12.—種電池系統,包括 包含隔離流體的氣密殼體； 布置在所述殼體中的原電池單元堆，所述原電池單元堆包括多個原電池單元； 置于所述原電池單元堆中的多個腹板，所述腹板中的每ー個分別設置在相應的ー對相鄰原電池單元之間； 所述多個腹板中的每ー個形成用于傳導隔離流體的相應的多個流動通道； 被構造成將熱量添加給隔離流體或從隔離流體移除熱量的熱交換器，所述熱交換器設置在所述殼體中，所述熱交換器傳導傳熱介質通過所述熱交換器； 順流導管，所述順流導管穿過所述氣密殼體并連接到所述熱交換器，以通過所述順流導管引入傳熱介質； 逆流導管，所述逆流導管穿過所述氣密殼體并連接到所述熱交換器，以從所述逆流導管收回傳熱介質；以及 用于循環隔離流體的風扇，所述風扇使隔離流體在所述熱交換器的外表面上循環，所述風扇使隔離流體循環通過所述腹板的所述流動通道。
13.根據權利要求12所述的電池系統，其中，所述多個腹板中的至少ー個具有在內部形成的相應的多個流動通道。
14.根據權利要求12所述的電池系統，其中，所述多個腹板中的至少ー個具有被限定成與至少ー個相鄰的原電池單元協作的相應的多個流動通道。
15.根據權利要求12所述的電池系統，其中，所述腹板由彈性材料制成。
16.根據權利要求12所述的電池系統，還包括電連接所述多個原電池單元中的至少兩個的夾具。
17.根據權利要求16所述的電池系統，其特征在于，所述夾具具有至少ー個散熱片。
18.根據權利要求17所述的電池系統，其特征在于，所述夾具具有被構造成使隔離氣體通過的至少ー個通氣孔。
19.一種電池系統，包括 包含隔離流體的氣密殼體； 布置在所述殼體中的原電池單元堆，所述原電池單元堆包括多個原電池單元； 置于所述原電池單元堆中的多個腹板，所述腹板中的至少ー個分別設置在相應的ー對相鄰原電池單元之間； 所述多個腹板中的每ー個形成用于傳導隔離流體的相應的多個流動通道； 被構造成將熱量添加給隔離流體或從隔離流體移除熱量的熱交換器，所述熱交換器設置在所述殼體中，所述熱交換器傳導傳熱介質通過所述熱交換器； 順流導管，所述順流導管穿過所述氣密殼體并連接到所述熱交換器以通過所述順流導管引入傳熱介質； 逆流導管，所述逆流導管穿過所述氣密殼體并連接到所述熱交換器，以從所述逆流導管收回傳熱介質；以及 用于循環隔離流體的風扇，所述風扇使隔離流體在所述熱交換器的外表面上循環，所述風扇使隔離流體循環通過所述腹板的所述流動通道。
20.根據權利要求19所述的電池系統，其中，所述多個腹板中的至少ー個具有在內部形成的相應的多個流動通道。
21.根據權利要求19所述的電池系統，其中，所述多個腹板中的至少ー個具有被限定成與至少ー個相鄰的原電池單元協作的相應的多個流動通道。
22.根據權利要求19所述的電池系統，其中，所述腹板由彈性材料制成。
23.根據權利要求19所述的電池系統，還包括電連接所述多個原電池單元中的至少兩個的夾具。
24.根據權利要求23所述的電池系統，其特征在于，所述夾具具有至少ー個散熱片。
25.根據權利要求23所述的電池系統，其特征在干，所述夾具具有被構造成使隔離氣體通過的至少ー個通氣孔。
26.ー種電池堆組件，包括 第一鋰離子電池單元板； 緊鄰所述第一鋰離子電池單元板的第二鋰離子電池單元板；和設置在所述第一鋰離子電池單元板與所述第二鋰離子電池單元板之間的腹板，所述腹板形成多個流動通道。
27.根據權利要求26所述的電池堆組件，其中，所述腹板具有在內部形成的所述流動通道。
28.根據權利要求26所述的電池堆組件，其中，所述腹板與至少ー個所述鋰離子電池単元板協作限定所述流動通道。
29.根據權利要求26所述的電池堆組件，其中，所述腹板由彈性材料制成。
30.根據權利要求26所述的電池堆組件，還包括 在所述第一鋰離子電池單元板和所述第二鋰離子電池單元板上的多個接線片；和 電連接所述接線片中的至少兩個的夾具。
31.根據權利要求30所述的電池堆組件，其中，所述夾具具有至少ー個散熱片。
32.根據權利要求30所述的電池堆組件，其中，所述夾具具有至少ー個通氣孔。
全文摘要
提供了一種具有殼體(2)和布置在殼體(2)中的多個原電池單元(3)的電池(1a..1e)。另外，風扇(5a..5c)布置在殼體(2)中以產生在殼體(2)內部循環的流體流。根據本發明，具有用于從殼體(2)引導出來的傳熱介質的順流裝置(7)和逆流裝置(8)的熱交換器(6a..6e)布置在流體流的流動路徑(A)中。
文檔編號B60H1/00GK102696130SQ201080054962
公開日2012年9月26日 申請日期2010年11月23日 優先權日2009年12月4日
發明者安德烈·梅爾, 阿克塞爾·克勞澤 申請人:布魯薩電子公司