用于電池系統的用于電的和熱的分開的接觸器的制作方法

本發明涉及一種按權利要求1的前序部分所述的接觸器以及一種按權利要求10所述的電池系統，尤其是用于混合動力車、插電式混合動力車以及電動車，對于所述機動車來說所述電池系統通過至少一個具有至少兩個觸點的接頭與機動車電氣設備相連接。

背景技術：

從普遍的現有技術中知道，混合動力車和電動車相對于擁有內燃機的常規的機動車具有擁有明顯更高的工作電壓的車載電網。所使用的蓄能單元、比如蓄電池或者電池在此布置在所述機動車內部的一個區域中、比如機動車底板上，用于在需要時可以向所述機動車提供用于運行電動馬達的電能。

除了鋰離子電池的傳統的鋰離子單池之外，目前開發了新的電池方案，在這些電池方案中在比室溫高的溫度下使用固體電池。這些電池比傳統的鋰離子電池更加安全、更加成本有利并且擁有更高的能量密度。除了所述固體電池之外，也開發了另一些電池系統（zebra-電池），所述電池系統要求比室溫高的溫度，用于比如能夠在電池組件之一的熔點之上來運行。由此所述電池由于其構造而需要所定義的工作溫度，用于能夠最佳地進行工作。為了將所研究的電池恒溫處理到所定義的并且因此最佳的工作溫度上，已知將所述電池布置在所謂的熱管理系統上，所述熱管理系統比如在低的外部溫度時在時間上在起動所述機動車之前、期間或者之后對所述單池進行加熱，或者所述熱管理系統比如在所述機動車運行期間中并且尤其在高的外部溫度時對所述單池進行冷卻。在文獻wo2009/103462a1中公開了一種這樣的熱管理系統，對于所述熱管理系統來說所述電池單池與導熱板相連接，由此可以將所述電池保持或者置于工作溫度上。為進行恒溫處理所需要的加熱功率尤其通過導熱的連接、比如管路或者熱漏/熱橋而受到負面的影響。力求達到所述電池的良好的熱的隔離，用于降低由于管路或者熱漏而引起的熱損失。

技術實現要素：

因此，本發明的任務是，至少部分地避免電池系統中的前面所描述的缺點。尤其本發明的任務是，提供一種接觸器，該接觸器優選可以最佳地集成到電池系統的上面或者里面，其中由所述接觸器產生的熱能能夠理想地用于所述電池。

前述任務尤其通過一種具有權利要求1的特征的、用于電池系統的接觸器和一種具有權利要求10的特征的、用于機動車的電池系統得到解決。本發明的另外的特征和細節從從屬權利要求、說明書和附圖中產生。在此，結合所述接觸器所描述的特征和細節當然也適用于結合所述電池系統并且相應地反之亦然，因而與此相關地，關于各個發明方面的公開內容始終相互參照或者可以相互參照。

按照本發明，設置所述用于尤其是機動車的電池系統的接觸器，其中所述電池系統具有一個擁有至少一個隔離元件的系統殼體以及至少一個布置在所述系統殼體內部的電池組。所述電池系統能夠通過至少一個具有至少兩個觸點的接頭與機動車電氣設備相連接。對本發明來說重要的是，通過所述接觸器能夠在電和熱方面分開在機動車電氣設備與所述電池系統之間的連接。因此，所述接觸器可以用作將電池的電壓與機動車的分開件，同時通過在所述電池組里面或者上面的靈巧的布置以及在所述電池組的里面或者上面的結構來用作熱的去耦聯件。

出于安全原因，在機動車中、的具有在正和負端子（電的觸點）上超過60vdc的電壓的每塊電池都擁有接觸器，該接觸器用于在電池與機動車、尤其是機動車電氣設備之間進行電壓分開。按照本發明，通過所述接觸器的相應的布置，同時也將該接觸器用于在電池與機動車之間進行熱的分開。

按本發明的接觸器優選具有一個殼體以及至少兩個接觸元件和一個開關觸點，所述開關觸點用于連接所述接觸元件，其中所述接觸元件能夠與所述接頭的兩個觸點相連接。通過電源電壓的加載，以磁性的方式將所述開關觸點朝所述接觸元件擠壓并且由此建立在電池與機動車之間的電的接觸。在現有技術中，所述殼體是由金屬制成的殼體，該殼體不利地具有較好的導熱性。

在本發明的范圍內，可以至少在所述接觸器的殼體的里面或者上面布置用于進行熱分開的隔離介質。在此可以考慮，不僅在所述接觸器的殼體內壁或者殼體外壁上而且在所述接觸器的構件之間都可以布置按本發明的隔離介質。在此可以考慮不同的隔熱材料，其中下面簡要地列舉常見的、適合于使用的材料。因此，比如可以考慮在所述接觸器的殼體的里面或者上面使用塑料隔離件，所述塑料隔離件也可以構造為以人工有機的泡沫的形式構成的泡沫，其中在此優選涉及聚乙烯、聚苯乙烯、neopor塑料、聚氨酯或者a階段樹脂泡沫（resolschaum）。此外，也可以為按本發明的熱分開結構考慮使用礦物質纖維、比如石棉和玻璃棉。氣凝膠墊和真空隔墊由于其較差的導熱性而特別有利地適合使用。氣凝膠是高孔隙度的固體，對于所述高孔隙度的固體來說直到體積的99.98%由氣孔所構成。真空隔板是高效的、用于隔熱的材料，所述材料利用真空隔熱的原理。它們由多孔的核心材料，所述核心材料尤其用作用于在所述真空隔板中存在的真空的支撐體，以及高度密封的外殼，所述外殼防止氣體進入到所述隔板中，組成。在本發明的范圍內同樣可以考慮，當前的熱輻射通過鏡面鍍層（verspiegelung）來降低，這與熱水瓶的原理相類似。

按照本發明，所述接觸器的殼體可以至少部分地通過所述電池系統的隔離介質來構成。由此產生一種至少部分集成的、由殼體和隔離介質構成的結構形式，由此可以進一步降低所述熱損失。由此可以放棄所述接觸器殼體的、在現有技術中常見的金屬設計并且轉而使用基于塑料的設計結構。由此也可以將由所述接觸器產生的熱用于所述電池系統。除此以外，由此在生產所述接觸器殼體時產生另外的優點，因為這些接觸器殼體可以簡化地、比如通過注塑法來制造或者取消后來施加隔離材料。

此外，在本發明的范圍內可以考慮，所述接觸器至少部分地被集成到所述電池系統的隔離元件中，尤其是所述殼體至少部分地通過所述隔離元件來包圍或者來構成。在此，所述接觸器直接布置在所述電池殼體上或者布置在所述電池系統的隔離元件上，由此在所述電池組中產生在熱方面得到優化的結構形式。此外，由此獲得所述電池系統的明顯更為緊湊的結構形式，由此在機動車中提供更多的位置空間或為另外的電池單池提供更多的位置空間。通過所述集成的結構而精簡了所述電池系統內部的另外的熱漏和/或熱橋，從而進一步降低了熱的損耗功率。尤其如果所述接觸器的殼體通過所述電池系統的隔離元件構成，那就防止熱漏并且同時節省用于制造的材料。由此實現這一點，將盡可能少的熱能從所述電池系統中排出，因而可以將所述電池盡可能長時間地保持在最佳的工作溫度上，而沒有忍受能量損失。通過所述集成的結構，此外實現這一點：至少所述接觸器的電池側的觸點通過所述電池隔離件來隔熱，從而可以進一步降低在代表著熱橋的觸點上的熱損失。

此外，在本發明的范圍內可以考慮，在所述接觸器的殼體中存在保護氣體并且/或者在所述殼體中存在負壓，尤其是存在幾乎無空氣的空間，由此熱的隔離得到改進。壓力的降低導致與材料相關的熱傳遞（傳導和對流）的減少。除了真空中的較少的熱傳遞之外，也防止通過處于空氣中的氧氣引起的金屬的觸點的氧化。除此以外，通過真空以及所述殼體的與由此相關的封裝進一步地避免開關電弧的產生。保護氣體的使用除了所述隔熱作用之外也提高了用于形成開關電弧的反應惰性，這相對于空氣用于獲得更高的擊穿強度，從而有效地減少或者中斷開關電弧。

此外，可以考慮，在所述接觸器的殼體上并且/或者在所述電池系統的系統殼體上布置至少一個額外的隔離段（isolationssegment），尤其是所述隔離段能夠通過保持器件來可逆地安裝，其中所述隔離段至少部分地掩蓋所述接觸元件。由此可以實現，不僅所述電池側的接觸元件而且所述機動車側的接觸元件都被隔離段所包圍，由此所述隔熱進一步得到改進。按本發明的隔離段在此可以具有不同的結構形式，所述結構形式以最佳的方式與所述接觸器或者電池系統的結構形式相匹配。由此提供一種在極大的程度上最佳的結構空間，對于該結構空間來說可以在獲得緊湊的結構形式的同時實現隔熱。額外的隔離段按照本發明可以具有保持器件，由此所述隔離段能夠可逆地安裝在所述接觸器上并且/或者所述電池系統上，從而在進行保養和/或維修作業時可以實現至少接近所述接觸器的接觸元件。所述保持器件比如可以是尼龍搭扣、磁性的搭扣或者能夠可逆地建立的粘合連接以及螺紋-、卡夾-或者插塞連接。除此以外，所述隔離段也可以具有以鉸鏈或者類似的折合機構的形式構成的保持器件，從而在需要時可以將所述隔離段從至少一個使用位置置于保養位置中。由此能夠提供通往所述接觸器和/或所述電池系統的入口，而不損壞所述隔離件。

按照本發明可以考慮，所述隔離段具有空隙，由此至少所述接觸元件至少部分地被包裹。所述隔離段上的空隙能夠進一步簡化所述隔離段的結構形式，其中同時地熱的和電的隔離得到改進。由此通過所述接觸元件來建立的熱橋進一步得到減少，從而降低了熱的損耗功率。除此以外，所述隔離段也用于進行電隔離，尤其是用于防止火花形成。由此作為所述熱的隔離補充也進一步提高所述電池系統的電的隔離和由此進一步提高其安全性。

在本發明的范圍內，所述隔離元件和所述隔離介質可以一體地構成，由此至少所述接觸元件部分地被包裹。由此所需要的結構空間進一步得到減小并且同時用于實現，在各個隔離件之間的、可能出現的熱漏和/或熱橋進一步得到減少。由此可以實現材料節省，由此進一步降低材料成本并且由此進一步降低制成成本。

按照本發明的另一方面，要求一種電池系統的權利，該電池系統具有電池組、尤其是固體電池組以及按權利要求1到9中任一項所述的按本發明的接觸器。對于所述要求權利的電池系統來說，產生所有關于按本發明的接觸器已經描述的優點。

一種具有按權利要求10所述的、按本發明的電池系統的機動車同樣被置于保護之下。對于所述機動車來說，產生所有關于按本發明的接觸器和所述電池系統已經描述的優點。

附圖說明

另外的、對本發明進行改進的措施從以下對本發明的一些在附圖中示意性地示出的實施例所作的說明中產生。所有從權利要求、說明書或者附圖中得知的特征和/或優點、包括設計上的細節和空間的布置情況不僅本身而言而且在極為不同的組合中對本發明來說都可能是很重要的。附圖相應地示意性示出：

圖1是所述按本發明的接觸器的第一種實施方式的示意圖；

圖2是所述按本發明的接觸器的第二種實施方式的示意圖；并且

圖3是所述按本發明的接觸器的第三種實施方式的示意圖。

具有相同的功能和作用原理的元件在圖1到3中分別設有相同的附圖標記。

具體實施方式

圖1示出了按本發明的接觸器10的第一種實施方式。所述接觸器具有一個殼體10.1以及至少兩個接觸元件10.2，10.3和一個開關觸點10.4。

在右邊的半圖中示出了所述電池系統100的系統殼體110的一部分，在其處在上方布置了電池隔離件120。在所述系統殼體110上布置或者至少部分地集成了按本發明的具有殼體10.1的接觸器10，使得所述接觸器10的至少一部分被所述電池系統100的隔離元件120所包圍。在此，所述至少一個接觸元件10.3也被所述隔離元件120完全包圍，并且由所述接觸器10所產生的熱也可以被傳遞到所述電池系統100上。從所述至少一個接觸元件10.3引出通向所述電池系統100的電池組的連接，其中所述連接也被所述隔離件一同包圍。在圖1的左側中示出了所述機動車側的接觸元件10.2以及所述隔離元件120的另一部分，其中所述隔離元件120包裹著所述殼體10.1的另外的處于外部的殼體件。此外，在圖1中示出了布置在所述接觸器10的殼體10.1中的隔離介質11并且示范性地示出了處于內部的隔離可行方案。所述隔離介質11在此比如可以作為隔離層被施加在所述接觸器10的殼體10.1的內側面上。這個隔離層在此可以沿著所述接觸器10的完整的內部殼體并且/或者沿著其完整的外部殼體來布置。此外可能的是，也將所述隔離介質11布置在所述接觸器10的組件之間，從而進一步改進熱的隔離。所述隔離元件120在此僅僅部分地示出并且在另外的實施方式中也可以集成所述接觸器10的殼體10.1的另外的表面。從所述接觸元件10.2到所述機動車的連接在圖1中還在極大的程度上不含所述隔離元件120或者所述隔離介質11，從而在此可以從外面至少接近所述接觸元件10.2。在圖1中所示出的、將所述接觸器10集成到所述電池系統100的系統殼體110的至少一些部分中并且集成到所述隔離元件120中能夠在獲得得到改進的熱的隔離的情況下同時實現緊湊的結構形式。

如可以從圖2中得知的那樣，大部分涉及在圖1中示出的相同的實施方式，其中在圖2中額外地示出了隔離段12。按照所示出的第二種實施例，所述接觸器10同樣部分地被集成到所述系統殼體110和所述隔離元件120中，使得至少所述接觸元件10.3被所述隔離元件120所包圍。為了通過所述接觸元件10.2所形成的熱漏至少可以部分地被減小，如所描繪的那樣，通過保持器件13將所述隔離段12固定在所述隔離元件120上。所述保持器件13在此構造為鉸鏈，使得所述隔離段12通過所述鉸鏈13被可活動地支承。相應地，所述布置在所述接觸元件10.2上方的隔離段12在需要情況下可以從所述接觸元件上翻轉開來，從而能夠產生通往所述接觸器或者通往所述接觸元件10.2的入口。所述保持器件13的另一種實施方式在圖2中在所述接觸器殼體10.1的殼體外壁上示出，對于所述接觸殼體來說所述隔離段12通過連接器件與所述隔離元件120可逆地連接。在此，所述可逆的連接比如可以通過粘扣帶、粘合連接、螺紋或者卡夾-以及插塞連接來建立。這同樣能夠在需要情況下將所述隔離段12從所述隔離元件120上拆下。

圖3示出了按本發明的接觸器10的另一種實施例，其顯示出一種較少地集成的結構。在此，所述接觸器10與所述電池系統100或者所述系統殼體110隔開地布置，由此能夠實現所述接觸器的、在所述電池系統內部的可變的布置。所述接觸器10的殼體10.1在此至少部分地通過所述隔離介質11來構成或者被其包圍，由此產生所述接觸器10的得到改進的熱的隔離。此外，所述電池系統100的隔離元件120沿著在所述接觸元件10.3與所述電池系統100之間的連接來延伸。由此可以通過以下方式在實現所述接觸器10的、在所述電池系統100內部的可變的布置的同時實現最佳的熱的隔離，即所述隔離元件120沿著所述連接連續地延伸。在此同樣可以考慮，所述電池系統100的隔離元件120和所述隔離介質11統一地構成，從而在所述接觸器10與所述電池系統100之間存在幾乎無縫的（übergangslos）熱隔離體。也可以考慮，所述接觸元件10.2與所述機動車的連接同樣通過所述隔離元件120或者所述隔離介質11來隔熱，從而可以通過所述隔離體也在機動車側在極大的程度上避免熱橋。由此能夠設想，在所述隔離元件120與所述隔離介質11的一體的設計方案中，所述電池、所述接觸器以及所述從電池到接觸器和從接觸器到機動車的連接通過唯一的隔離件來隔熱。