儲能模塊和系統的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種儲能t旲塊、包括這種儲能t旲塊的儲能系統以及相應的制造方法。
【背景技術】
[0002]電和混合動力車輛最近在全世界的道路上變得更司空見慣了。它們的共同點是它們全部要求巨大和強大的可充電儲能例如電池組。在大多數這種電池中，若干電池元被堆疊在一起以形成足以為車輛提供能量從而例如行駛數十公里的電池電源。電池元在大多數情形下與共同框架或罩機械地固定在一起以形成便利地安裝在車輛內的單個單元。此外，為駕駛電或混合能量提供充分動力的電池的尺寸相對較大，藉此電池元傾向于被緊密地包裝從而減少電池的尺寸。
[0003]然而，當運行時，高能量的電池組也產生大量的熱。因此，需要適宜的冷卻系統將熱量輸送離開電池元以免電池元或電池的其它部分由于過熱而損壞。熱量例如可被穿過與電池元熱接觸的冷卻系統的液體冷卻劑輸送遠離電池元。可選地或額外地，可通過氣冷系統獲得冷卻。
[0004]電池組典型地包括保持在一起的若干堆疊的電池元(battery cells)以形成單元。典型地，包括電池元和冷卻系統的若干模塊形成并隨后安裝在一起。所述安裝不僅僅意味著將模塊或電池元保持在一起，而是防止隨后操作之后電池元的膨脹。
[0005]US 2012/0156537公開了電池組的一個示例。電池組具有與常見方向平行地堆疊的電池元。電池元的堆疊形成電池塊并且被穿過堆疊配置的形為螺桿和螺母的張緊裝置保持在一起。若干電池塊由被配置穿過從電池塊突出的突舌的通孔的螺栓機械地保持在一起。然而，這種配置包括相對較多的部件并且不能進一步充分地防止電池元膨脹同時保持電池元所需的冷卻。
[0006]因此，期望提供帶有更有效組件的儲能裝置而不損失能量儲存的性能。
【發明內容】
[0007]考慮到以上所述，本發明的一個基本目的是提供改進的儲能裝置，其包括更少的零件并且比現有技術已知的更容易組裝。
[0008]根據第一方面，它因此提供了一種儲能模塊，包括:
[0009]儲能電池單元；
[0010]沿縱向與所述儲能電池單元堆疊在一起的冷卻板單元，所述冷卻板單元與所述儲能電池單元熱接觸；以及
[0011]穿過所述每個儲能電池單元和所述冷卻板單元的通孔配置的第一細長保持元件，所述第一細長保持元件沿所述第一細長保持元件的伸長方向具有通孔，所述第一細長保持元件的所述通孔適于容納第二保持元件，所述第一細長保持元件包括具有尺寸大于所述儲能電池單元或所述冷卻板單元的所述通孔的尺寸的第一端部，
[0012]其中所述第一細長保持元件包括變形的第二端部，第二端部具有的尺寸大于所述儲能電池單元或所述冷卻板單元的尺寸，所述第一細長保持元件被配置為保持所述儲能模塊上沿所述縱向的壓力以便保持所述熱接觸。
[0013]根據本發明，第一細長保持元件可被配置為保持冷卻板單元與儲能電池單元之間充分的熱接觸。儲能電池單元可包括用于儲能以提供電能的儲能電池。第一保持元件所穿過的通孔是冷卻板單元和儲能電池單元的透視孔。因此，儲能電池單元和冷卻板單元均可包括沿縱向的通孔。通孔是穿過儲能電池單元的部分自然形成的，不是必須穿過包括儲能電池自身的部分。因此，儲能電池可保持原樣。
[0014]冷卻板可包括用于輸送冷卻介質(例如液體如水，或空氣)的通道或管從而熱量可被輸送遠離儲能電池。
[0015]此外，第一保持元件的端部可使得它們比第一細長保持元件的相鄰部分的尺寸更大。
[0016]本發明基于這種認識:通過使得穿過包括儲能電池的模塊的保持元件具有通孔，可能以更少數目的零件實現儲能電池的預張力和包括這種儲能電池的若干儲能模塊的裝配。此外，應該了解到因此也有利于包括若干儲能模塊的儲能系統的制造。例如，可穿過第一保持元件的通孔配置用于相對于彼此固定多個模塊的第二保持元件。藉此，關于預張力并因此例如防止儲能電池單元的膨脹以及關于將兩個模塊彼此固定，可使用儲能電池單元和冷卻板單元的相同通孔。因此，需要更少的零件以用于預拉緊和模塊的固定。此外，更空間有效的(從而要求更小的空間)儲能模塊是可能的。
[0017]第一細長保持元件可沿縱向延伸儲能模塊的整個長度。此外，第一保持元件的通孔可沿縱向延伸穿過整個儲能模塊。
[0018]根據本發明的實施例，變形端部具有的尺寸可大于所述儲能電池單元或所述冷卻板單元的所述通孔的開口的尺寸，因此可防止所述變形端部穿過所述儲能模塊的所述開口。因此，可防止第一保持元件穿過所述通孔的開口以使得第一保持元件的至少一部分突出到通孔外部。因此，儲能模塊的簡化安裝是可能的。例如，通過便于進出第一保持元件的端部，可使得冷卻板單元與儲能電池單元之間能夠熱接觸。
[0019]第一細長保持元件可有利地為管狀。因此，端部可更容易變形。此外，更對稱的變形是可能的從而使得能夠極大差異地形成第二保持元件。
[0020]根據本發明的第二方面，提供了包括根據第一方面的兩個儲能模塊的儲能系統，所述儲能模塊沿縱向堆疊；以及
[0021]穿過所述兩個儲能模塊中每個的所述第一細長保持元件的所述通孔配置的第二保持元件，所述第二保持元件被配置為保持所述儲能模塊沿所述縱向的相對位置。
[0022]因此，第二保持元件沿縱向延伸穿過第一保持元件的通孔。因此，第一和第二保持元件可同軸地配置。此外，第一和第二保持元件的配置有利地能夠使用第二保持元件組裝和相對于彼此固定兩個已預拉緊(通過第一保持元件)的模塊。
[0023]要注意，預拉緊儲能模塊的數量可為兩個以上，例如儲能系統中可能包括4-8個模塊。
[0024]儲能系統可有利地配置為車輛例如電或混合小汽車或卡車中的儲能系統。
[0025]第二保持元件可被配置為從儲能模塊的第一端部沿縱向延伸至第二端部。因此，第二保持元件沿縱向延伸穿過堆疊的整個長度。
[0026]根據本發明的實施例，可在堆疊的第一端部處配置端板，其中第二保持元件被配置為穿過端板的通孔，并且其中第二保持元件被配置為經由端板將力施加于儲能模塊。藉此，力可被更均勻地施加于儲能電池單元或冷卻板單元的表面上。此外，端板可為儲能模塊提供物理保護。
[0027]進一步有利地是將第二端板配置在儲能模塊堆疊的端部處，相對于堆疊與第一端板相對。
[0028]此外，第二保持元件優選為銷-螺栓。
[0029]本發明該第二方面的其它效果和特征基本上類似于如上所述與本發明第一方面有關的那些。
[0030]根據本發明的第三方面，提供了用于制造包括儲能模塊的儲能系統的方法，儲能模塊包括:
[0031]儲能電池單元；
[0032]與儲能電池單元沿縱向堆疊在一起的冷卻板單元，冷卻板單元與儲能電池單元熱接觸；
[0033]其中所述方法包括如下步驟:
[0034]沿縱向穿過儲能電池單元和冷卻板單元中每個的通孔配置第一細長保持元件，第一細長保持元件包括尺寸大于儲能電池單元或冷卻板單元的通孔尺寸的第一端部，第一細長保持元件具有沿第一細長保持元件的伸長方向的通孔，
[0035]沿縱向在儲能模塊上施加力從而保持儲能電池單元與冷卻板單元之間的接觸；并且
[0036]當施加力時，使得第一細長保持元件的第二端部變形從而所述第二端部的尺寸大于所述儲能電池單元或所述冷卻板單元的所述通孔的尺寸，其中通過所述第一細長保持元件的所述第一和第二端部保持所述儲能電池單元與所述冷卻板單元之間的所述接