用于移動工作機的電容器模塊的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種適用于電容性能量存儲器的基本結構單元的電容器模塊。此外， 本發明設及一種包括機電動力傳動鏈的移動工作機。
【背景技術】
[0002] 機電動力傳動鏈通常包括一個或多個電機W及一個電功率轉換器。該機電動力傳 動鏈可W是串行傳動鏈，其中一個電機作為發電機操作并且該電功率轉換器設置成將發電 機產生的電壓轉換為具有適用于該一個或多個其它電機的振幅和頻率的電壓。該發電機由 內燃機驅動，該內燃機例如可W是柴油發動機、奧托循環發動機、或滿輪發動機。其它的電 機例如可W是移動工作機的車輪中的電動馬達。該電功率轉換器通常包括中間電路、位于 發電機和中間電路之間的轉換器級W及位于中間電路和其它電機之間的一個或多個其它 轉換器級。也可能的是，機電動力傳動鏈為并行傳動鏈，其中發電機偶爾用作輔助內燃機的 馬達，尤其是在需要高輸出功率的時候。在運種情況下，電功率轉換器通常包括中間電路、 位于發電機和中間電路之間的轉換器級、W及位于中間電路和一個或多個能量存儲器之間 的一個或多個轉換器級。
[0003] 上述中間電路通常是電容性能量存儲器，其包括一個或多個電容器模塊，每個電 容器模塊包括一個或多個電容器元件W及用于冷卻該一個或多個電容器元件的冷卻結構。 該冷卻結構通常包括一個或多個散熱元件，該散熱元件設置有用于將熱傳導到周圍空氣中 的散熱片和/或用于傳導例如水的冷卻流體冷卻通道。每個電容器元件包括電極結構，用 于W電極結構的電極之間電荷極化的形式來存儲電能。該電極結構連接到電容器元件的電 端子，并且該電極結構位于例如由侶制成的外殼中。在許多情況下，該外殼安裝在散熱元件 的孔中。
[0004] 然而，前述類型的冷卻裝置具有許多挑戰。挑戰之一是設及在外殼和散熱元件之 間需要提供足夠好的熱接觸。另一個挑戰是大部分熱量生成產生在輸送電流的電極結構 中，因此從電極結構至外殼的導熱路徑的導熱性非常重要。使電容器元件的電端子與冷卻 結構連接W便在電極結構和冷卻結構之間提供更直接的導熱關系也是一個挑戰，因為電端 子之間的距離是由于負載和/或溫度的變化和/或電容器元件的老化而變化的。因為電端 子之間距離的變化，所W連接到電端子之一的冷卻結構的一部分相對于連接到其它電端子 的冷卻結構的另一部分是柔性支撐的。因而，運在與例如移動工作機結合的情況的振動環 境中會成為問題。
【發明內容】
[0005] 下面進行簡要的概述W便提供各種發明實施例的一些方面的基本理解。概述不是 對本發明的廣泛綜述。運并不為了確認本發明的關鍵或關鍵因素也不是為了劃定本發明的 范圍。下面的概述僅僅W簡單形式表達本發明的一些觀點，作為本發明的示例性實施例的 更詳細說明的前序。
[0006] 根據本發明，提供一種新型的電容器模塊，其適用于電容性能量存儲器的基本結 構單元。根據本發明的一種電容器模塊包括：
[0007] -電容器元件，每個包括電端子，
[0008] -冷卻結構，用于冷卻該電容器元件，該電容器元件的電端子機械連接到該冷卻結 構W與該冷卻結構導熱連接相關，
[0009] -柔性連接元件，由導電材料制成，每個電容器元件的至少一個電端子經由該柔性 連接元件之一機械連接到該冷卻結構，
[0010] -電絕緣膜，位于該冷卻結構和一個或多個柔性連接元件之間，
[0011] -一個或多個連接板，由導電材料制成并設置成在電容器元件之間提供電流連接 (galvanic connection)，使得該柔性連接元件的一個末端壓在連接板和電絕緣膜之間，W 及
[0012] -一個或多個絕緣板，包括電絕緣材料，W及按壓裝置，用于將絕緣板壓向該冷卻 結構，使得該連接板壓在絕緣板和柔性連接元件的末端之間。
[0013] 如上所述，每個電容器元件的至少一個電端子經由柔性連接元件之一機械連接到 冷卻結構。運樣，當所考慮的電容器元件的電端子之間的距離變化時，允許所考慮的電端子 相對于冷卻結構移動。因此，因為所需的柔性存在于電端子和冷卻結構之間的機械連接中， 所W不需要冷卻結構的柔性支撐部分。
[0014] 根據本發明，還提供了一種新型的移動工作機。根據本發明的一種移動工作機包 括：
[0015] -內燃機，W及
[0016] -機電動力傳動鏈，位于該內燃機和一個或多個車輪、履帶和/或該移動工作機的 其它致動器之間。
[0017] 該機電動力傳動鏈包括電容性能量存儲器，該電容性能量存儲器包括一個或多個 根據本發明的電容器模塊。
[0018] 該移動工作機包括，優選但不限于，液體冷卻系統，其被配置成冷卻該移動工作機 的液壓系統和該機電動力傳動鏈。該移動工作機例如可W是拖拉機、挖掘機、刮路機、推± 機或具有車輪和/或履帶或任何其它用于移動的裝置的任何其它工作機。
[0019] 在所附權利要求中說明了本發明的多個示例性的W及非限定性的實施例。
[0020] 本發明的各種示例性的和非限定性的實施例既是結構也是操作方法，與其附加的 目的和優點一起，在結合附圖閱讀時，從W下對于具體示例性的和非限定性實施例的說明 可W得到更好的理解。
[0021] 用于本文中的動詞"具有"W及"包括"為開放性的限定，既不排除也不必須存在 所列舉的特征。所附權利要求中列舉的特征可相互自由組合，除非另有明確限定。此外，應 該理解的是，本文通篇使用的"一"或"一個"，即單數形式，并不排除多個的情況。
【附圖說明】
[0022] 下面在實施例的基礎上并結合附圖，更詳細的解釋本發明的示例性W及非限定性 的實施例W及它們的優點。
[0023] 圖Ia和化示出了根據現有技術的電容器模塊，
[0024] 圖2a、化和2c示出了根據本發明的示例性和非限定性實施例的電容器模塊，化及
[0025] 圖3顯示了根據本發明的示例性和非限定性實施例的移動工作機的示意圖。
【具體實施方式】
[00%] 作為本發明示例性實施例的說明的前序，圖Ia顯示了根據現有技術的電容器模 塊的側視圖。圖化顯示了該電容器模塊的頂視圖。在坐標系190的輔助下描述與圖Ia和 化有關的視圖方向。該電容器模塊包括用于存儲電能的電容器模塊101。該電容器元件包 括用于W電極結構的電極之間電荷極化的形式存儲電能的電極結構。該電極結構例如包括 第一錐、第二錐W及第一錐和第二錐之間的干燥的電介質材料。還可能的是，該電極結構包 括陽極錐、陰極錐W及該陽極錐和陰極錐之間的多孔填料，使得該填料浸潰有液體電解質。 運種情況下，電容器元件101為電解電容器。此外，還可能的是，電極結構構造成電雙層電 容器"E化C"，其通常被稱為"超級電容器"。此外，該電容器元件101包括例如由侶制成的 外殼化及連接到電極結構的電極的電端子102a和10化。在許多情況下，外殼構成電端子之 O
[0027] 該電容器模塊包括用于冷卻電容器元件101的冷卻結構103。該冷卻結構例如包 括用于將熱量傳導到周圍空氣的散熱片和/或用于傳導液體或氣體冷卻流體的冷卻通道。 液體冷卻流體例如可W是水，并且氣體冷卻流體例如可W是空氣。在圖Ia所描述的示例性 的情況中，冷卻結構103包括冷卻通道106和散熱片107兩者。該電容器模塊包括由導電 材料制成的柔性連接元件104a和104b。如圖Ia所示，電容器元件101的電端子102a和 10化經由柔性連接元件104a和104b機械連接到冷卻結構103。運樣，在電端子之間的距 離D由于負載和/或溫度和/或電容器元件101的老化的變化而變化時，允許電端子102a 和102b相對于冷卻結構103移動。
[0028] 在圖Ia和化所描述的示例性電容器模塊中，每個柔性連接元件104a和104b是 例如銅或侶的導電材料的彎曲片材。每個柔性連接元件的第一末端與相應的電端子具有電 流接觸（galvanic contact)，該柔性連接元件的第二末端與冷卻結構機械連接，并且該柔 性連接元件的中間部分設置成響應于其中相應電端子相對于冷卻結構移動的情況彎曲。在 運個示例性情況下，該柔性連接元件104a和104b不僅提供從電端子102a和10化至冷卻 結構103的導熱路徑還提供對于電容器元件101的機械支撐。然而，還可能的是，每個柔性 連接元件例如是細銅絲叢，并且還有能對于電容器元件提供機械支撐的其它工具。
[0029] 在圖Ia和化所描述的示例性電容器模塊中，在冷卻結構103和柔性連接元件 104a和104b之間存在電絕緣膜105, W便提供冷卻結構和柔性連接元件之間的電流隔離 (galvanic separation)。該柔性連接元件104a和104b利用螺栓112壓向膜105,該螺栓利 用電絕緣墊圈113和襯套與柔性連接元件104a和104b絕緣。該電絕緣襯套在圖Ia和化 中未示出。該電絕緣膜105例如可W是BergquiSt Company生產的Sil-Pad⑥400、Sil-Pad⑥ K-IO或GapPadS 1450,或提供足夠好的導熱性和足夠好的抗電介質擊穿的一些其它合適 的材料或組合物。還可能的是，該冷卻結構包括兩個隔離的散熱元件并且一個或兩個散熱 元件經由各個柔性連接元件與電容器元件的各個電端子具有電流連接，從而所考慮的散熱 元件具有與電容器元件的各個電端子同樣的電位。
[0030] 圖2a顯示了根據本發明的示例性和非限定性實施例的電容器模塊的等角視圖。 圖化描述了圖2a所描述的類型的電容器模塊如何互連W構成更大的體積。圖2c顯示了 圖2a中所示的電容器模塊的分解圖。
[0031] 如圖2c所示，該電容器模塊包括十二個電容器元件。圖2a中的附圖標記201曰、 2(Ub、201c、20W、201e和201f表示了六個電容器模塊。電容器模塊機械連接到包括第一散 熱元件203a和第二散熱元件203b的冷卻結構203。該第一和第二散熱元件包括用于傳導 例如水的冷卻流體的冷卻通道206。電容器模塊包括由圖2c中的附圖標記204a、204b、204c 和20