带有低电阻地接触的蓄能器的用于储存电能的储存单元的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种储存单元。所述储存单元具有至少一个蓄能器，其中，所述蓄能器具有正的电联接部和负的电联接部。所述蓄能器构造成，通过所述正的电联接部和负的电联接部充电和放电。根据本发明，所述储存单元具有与所述正联接部至少间接地相连接的导电的接触导轨和与所述负联接部至少间接地相连接的导电的接触导轨。所述接触导轨分别与所述储存单元的至少一个外部的电联接部相连接。所述接触导轨分别借助于导电的无纺布或利用分别包括多根单导线的绞合线与所述蓄能器的相应联接部电连接。
【专利说明】带有低电阻地接触的蓄能器的用于储存电能的储存单元
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种储存单元。该储存单元具有至少一个蓄能器，其中，该蓄能器具有正的和负的电联接部。该蓄能器构造成，通过该正的和负的电联接部充电和放电。
【背景技术】
[0002]在从现有技术中已知的带有蓄能器的储存单元中存在的问题是，到蓄能器的电联接部的连接线路在蓄能器相对于储存单元的壳体运动时可能折断。在特别是构造成卷绕式电容器的蓄能器中存在的问题是，卷绕式电容器的热膨胀可能导致在电联接部的区域中的电连接中断。
【发明内容】
[0003]根据本发明，储存单元具有与正联接部至少间接地相连接的导电的接触导轨和与负联接部至少间接地相连接的导电的接触导轨。该接触导轨分别与储存单元的至少一个外部的电联接部相连接。该接触导轨分别借助于导电的无纺布或利用分别包括多根单导线的绞合线与蓄能器的相应联接部电连接。
[0004]通过接触导轨经由绞合线或无纺布与卷绕式电容器的电联接部、例如金属喷镀层的连接，可有利地产生在接触导轨和蓄能器的联接部之间可靠的电连接，因为无纺布和/或绞合线有利地构造成在由于热膨胀弓I起的运动时不会折断。
[0005]无纺布理解为优选地构造成单个纤维的导电的单导线的复合物。在无纺布中，单导线、特别是单个纤维优选地不具有共同的取向并且通过其无序地机械地相互连接、特别是链接和/或钩住。
[0006]在绞合线中，单导线优选地具有基本上共同的取向。例如，绞合线可由多个相互交织的束形成，其中，每个束包括多根单导线。绞合线优选地构造成平地构造的、特别是带状的或网状的绞合线。
[0007]有利地，蓄能器的联接部、特别是导电的层可通过大面积的接触构造得比在点状接触的情况下更薄。由此有利地可节省材料。
[0008]优选地，绞合线的单导线的纵向取向(优选地以大多数分量)沿着接触导轨的纵向方向延伸。由此在联接部由于蓄能器的升温而运动时可以有利地通过单导线纵向区段形成滑动触点，其以滑动的方式电流地接触联接部、特别是导电层。
[0009]在另一实施方式中，绞合线的单导线的纵向取向以至少一个横向分量延伸或横向于接触导轨的纵向方向延伸。由此有利地可实现，例如在单导线的区段与电联接部点状地固定情况中，可由于热膨胀引起运动的联接部使单个纤维横向于其纵向弯曲。更为优选地，在该实施方式中单个绞合线的纵向长度横向于蓄能器的纵向长度延伸。
[0010]例如，蓄能器构造成，在变热时与沿着横向于其纵向长度的横向长度相比更强地沿着其纵向长度膨胀。在卷绕式电容器中，特别是当卷绕式电容器的电极绕其缠绕的缠绕轴横向于蓄能器的纵向长度延伸时，为这种情况。[0011]在一个优选的实施方式中，无纺布或绞合线的单导线的至少一部分或仅仅一部分在单导线的纵向区段上与蓄能器的电联接部特别是电流地相连接并且由此形成用于接触联接部的滑动触点。
[0012]优选地，单导线接触蓄能器的电联接部或者附加地接触导轨与无纺布或绞合线的并非绞合线或无纺布端部区段的纵向区段接触。由此有利地，建立在绞合线或无纺布的平的延伸的表面与联接部、特别是金属喷镀层之间的大面积的电流接触，且更为优选地建立纵向区段的相对的表面与接触导轨之间的大面积的电流接触。
[0013]更为优选地，单导线的一部分借助于熔焊或钎焊与蓄能器的电联接部相连接。
[0014]单导线的一部分与蓄能器的电联接部和/或接触导轨的电流连接可与借助于熔焊或钎焊的电连接无关地或作为其附加地构造。
[0015]更为有利地，作为熔焊或钎焊连接的附加，绞合线或无纺布、特别是单导线的一部分以一纵向区段与电联接部电流地相连接。
[0016]优选地，单导线被镀金或镀银。以这种方式可有利地形成抗氧化的滑动触点，其在热膨胀和再次拉紧时以滑动的方式电流地接触蓄能器的导电层、特别是金属喷镀层。更为有利地，联接部、特别是导电层可包括银或金。优选地，导电层具有构造用于滑动地形成接触的银层或金层。
[0017]借助于熔焊连接或钎焊连接，可在无纺布或绞合线与电联接部、特别是卷绕式电容器的金属喷镀层之间形成抵抗电联接部的氧化影响或耐潮湿的电连接。
[0018]借助于由此形成的连接，借助于单个纤维与联接部、特别是导电层的多个接触部位产生的电流接触可形成作为熔焊或钎焊连接的附加的连接。有利地，当例如熔焊连接或钎焊连接由于振动断裂或者由于负载撕裂时，该附加的电流连接可确保在接触导轨和电联接部之间通过绞合线或无纺布的电接触。
[0019]优选地，蓄能器的联接部构造成导电层。更为有利地，特别是在联接部为导电层的形式的情况中可形成在蓄能器的联接部和接触导轨之间低电阻的连接。
[0020]在一个优选的实施方式中，无纺布或绞合线布置在优选平地延伸的接触导轨和电联接部之间。优选地，该无纺布或绞合线具有平的延伸，例如以网的形式。因此有利地，可形成(与夹心布置方案相似的)层布置方案，其中，绞合线或无纺布布置在优选地构造成导电层的蓄能器的联接部和接触导轨的平地延伸的区域之间。
[0021]优选地，无纺布或绞合线利用其一侧完全平的延伸而平置于联接部上并且利用其带有完全平的延伸的相对侧平置于接触导轨上，特别是接触导轨的平行于联接部延伸的区段上。
[0022]优选地，绞合线或无纺布、特别是单导线横向于平的延伸构造成弹性的。由此且通过电流的连接，有利地，绞合线在热变形、例如导电层的波纹变形时也可弹回并且补偿该变形以保持电流的连接。为此，绞合线或无纺布利用其平的延伸将形成联接部的导电层和优选平地延伸的接触导轨电流地连接并且由此形成连接层。弹性构造的绞合线或无纺布的单导线优选地具有包括铬、银、铁、钛、硅和份额最大的铜的混合物。
[0023]优选地，混合物的份额为0.5 %的铬、0.1 %的银、0.08 %的铁、0.06 %的钛和0.03%的硅。优选地，绞合线或无纺布的电导率为至少40、优选地46兆西门子每米。
[0024]例如，绞合线或无纺布的材料为根据US标准统一编码系统(US-NormUnited-Numbering-System)C18080 的铜合金。
[0025]在一个优选的实施方式中，单导线的至少一部分借助于熔焊或钎焊与蓄能器的电联接部相连接并且单导线的至少一部分或另一部分与蓄能器的电联接部电流地相连接。优选地，单导线与联接部的电流方式的连接的数量大于单导线与联接部的钎焊或熔焊方式的连接的数量。以这种方式有利地，可在绞合线或无纺布与电联接部之间形成更可靠且更有利的低电阻电流接触，其有利地补充熔焊或钎焊的接触。
[0026]在一个优选的实施方式中，无纺布或绞合线的单导线的至少一部分以一个纵向区段与接触导轨熔焊或钎焊在一起。以这种方式，可以有利地例如在无纺布或绞合线与电联接部接触时，借助于绞合线或无纺布形成绞合线与接触导轨的两种彼此不同的接触。有利地，在绞合线或接触导轨之间的接触部熔焊或钎焊并且由此形成在绞合线和接触导轨之间的紧密的材料复合。以这种方式，接触导轨可具有绞合线覆面和/或无纺布覆面。在两个接触导轨作为彼此间隔开的壁的布置方案中，无纺布覆面或绞合线覆面指向内腔，在该处可接触蓄能器的联接部。
[0027]有利地，在绞合线或接触导轨之间的第二接触方式为电流的并且优先地通过多个单导线纵向区段产生，该单导线纵向区段与接触导轨、特别是接触导轨的表面处于电流的有效接触中。
[0028]在一个优选的实施方式中，蓄能器的正联接部和负联接部通过导电层、特别是金属喷镀层形成。该金属喷镀层优选为包括铜和锌的合金。在另一或附加的实施方式中，金属喷镀层包括铝层或带有铝的合金。
[0029]优选地，该无纺布和/或绞合线主要具有铜。在一个优选的实施方式中，该无纺布和/或绞合线包括由铜和锌组成的合金。
[0030]在一个有利的实施方式中，绞合线或无纺布的单导线被镀金或镀银。由此，可产生与联接部和接触导轨的良好的电流接触。
[0031]例如，平地构造的绞合线或平地构造的无纺布的厚度尺寸在0.5至2毫米之间、优选地为I毫米。
[0032]优选地，无纺布或绞合线的单个纤维具有在0.01至0.3毫米之间的直径、优选在0.1毫米至0.5毫米之间的直径。
[0033]也可设想镀锡的铜绞合线作为绞合线。由此有利地，简化了利用钎焊锡点状地钎焊绞合线。
[0034]优选地，接触导轨由铜或含铜的合金形成。接触导轨例如被镀上锡层。例如，该锡层在3微米至10微米之间。构造成板材的接触导轨的厚度例如在0.5毫米至2毫米之间、优选地为I毫米。
[0035]储存单元的纵向尺寸例如在10至30cm之间。接触导轨的距离例如在3至5厘米之间。
[0036]有利地，储存元件可具有在正的和负的联接部之间的长度尺寸彼此不同的蓄能器。有利地，该彼此不同的长度尺寸可通过绞合线或无纺布补偿。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]现在，以下根据附图和其它实施例描述本发明。从附图特征和从属权利要求的特征中得到其它有利的实施变型方案。
[0038]图1示出了用于带有通过绞合线网和/或无纺布网与储存单元的蓄能器的电联接部相连接的接触导轨的储存单元的实施例；
[0039]图2示出了用于储存单元的实施例，其接触导轨具有缺口，并且平绞合线与接触导轨沿着接触导轨的纵向相连接并且以一个纵向区段伸出穿过该缺口，以穿过该缺口接触蓄能器的联接部；
[0040]图3和4分别示出了用于储存单元的实施例，其接触导轨具有缺口，并且平绞合线与接触导轨横向于接触导轨的纵向相连接并且以一个纵向区段伸出穿过该缺口，以穿过缺口接触蓄能器的联接部。
【具体实施方式】
[0041]图1示出了储存单元I的实施例。该储存单元I具有蓄能器5，该蓄能器5在该实施例中为电容器、特别是卷绕式电容器。代替电容器5也可设想蓄电池、特别是锂电池。储存单元I具有导电的接触导轨14和导电的接触导轨16。这些接触导轨分别由沿着接触导轨的纵向长度弯折的板材形成。
[0042]接触导轨14和16 —起形成沟部或槽部的形式，其中，接触导轨14的弯折的区段14a和接触导轨16的弯折的区段16a —起形成沟部或槽部的底部。该底部借助于绝缘层
21、例如聚乙烯或聚酰亚胺与蓄能器电绝缘。
[0043]外部联接部20与区段16a相连接，在该实施例中，该外部联接部20构造成板条并且模制在区段16a上。与联接部20 —样构造成板条的外部联接部18模制在区段14a上。在该实施例中，接触导轨14和16构造成板材。例如，该板材具有在0.5至2mm之间的板厚。
[0044]蓄能器5具有正的电联接部10和负的电联接部12。这些联接部10和12分别构造成导电层。例如，该层具有在0.3至Imm之间的层厚。蓄能器5至少部分地、在该实施例中完全地被容纳在借助于接触导轨14和16形成的沟部中。分别构造成层的电联接部10和12分别布置在蓄能器5的端侧上并且在该实施例中彼此平行地伸延。借助于接触导轨14和16形成沟部的壁，其彼此平行地延伸。蓄能器5的电联接部10平行于接触导轨14延伸，从而联接部10和借助于接触导轨14形成的壁在其之间围成一个空腔。接触导轨16、特别是借助于接触导轨16形成的沟部的壁平行地伸延并且与联接部12间隔开，从而一个空腔在接触导轨16和联接部12之间延伸。在该实施例中，在联接部12和接触导轨16之间的空腔中布置有导电的无纺布24。在该实施例中，该无纺布为铜无纺布，其包括多根导电纤维形式的单导线，其中，这些单导线彼此无规律地取向。
[0045]在联接部10和接触导轨14之间的空腔中布置有平地构造的绞合线。该绞合线通过金属丝编织网形成，其中该金属丝编织网的金属丝形式的单导线基本上在一个共同的编制方向上延伸。
[0046]在该实施例中，绞合线22形成一种扁平的网，其至少部分地、在该实施例中完全地填充在联接部10和接触导轨14之间的空腔。绞合线22的单导线彼此接触，从而通过该接触建立在单导线之间的电流接触。绞合线22利用布置在联接部10的区域中的单导线的一部分的至少一个纵向区段接触蓄能器5的通过电联接部10形成的导电层。绞合线22的在接触导轨14的区域中伸延的单导线至少在纵向区段上接触接触导轨14。由此建立在接触导轨14和联接部10之间的电流接触。
[0047]作为电流接触的附加，可如下在接触导轨14和联接部10之间建立熔焊接触或钎焊接触:
[0048]接触导轨14具有缺口 28。在该实施例中，该缺口 28形成一种窗部。接触导轨14在窗部的窗边缘的区域中借助于焊点30与绞合线22的至少一个单导线的至少一个纵向区段相连接。也示出了其它焊点，示例性地绘出了其中的焊点31。绞合线22也可借助于点焊或钎焊利用单导线的至少一部分至少在单导线的这一部分的纵向区段上与联接部10相连接。为此，例如可借助于相应的工具穿过窗部28断开绞合线、特别是绞合线的单导线，并且通过由此形成的开口将单导线的一部分与联接部10相熔焊或钎焊。因此，作为以上描述的在接触导轨14和联接部10之间借助于绞合线22建立的电流接触的附加，也可至少局部地、在该实施例中点状地建立紧密的材料连接，这保证了在接触导轨14和蓄能器5的电联接部10之间的更为良好的电连接。例如，如果熔焊连接或钎焊连接断开，则还可存在电流的电连接。以这种方式，给出了在联接部10中的接触导轨14之间更可靠的电接触。如此形成的接触的另一优点在于，接触导轨14和联接部10大面积地相互连接。S卩，由于联接部10 (以及联接部12)构造成导电层，该导电层不仅点状地或以面的方式局部地与接触导轨14相连接(且在该处也仅仅与接触导轨14的面区域相连接)，而且进而面对联接部10的整个表面的接触导轨14的整个表面(除了在彼此邻近的、接触联接部10或接触导轨14的单导线之间的间隙之外)借助于平地构造的绞合线22电连接。
[0049]在接触导轨16和联接部12之间的电连接可如已经以联接部10为示例解释的那样借助于绞合线22或无纺布24仅仅电流地建立或者附加地借助于熔焊或钎焊连接建立。
[0050]以无纺布24或绞合线22示例性地给出用于电流连接的电连接方式的实施方式。
[0051]可设想这样的储存单元1，其仅仅具有用于使联接部10和12与接触导轨14和16电连接的绞合线22。
[0052]也可设想这样的储存单元1，其仅仅具有用于使蓄能器的联接部10与接触导轨电连接的无纺布24。
[0053]也可设想如在图1中示出的储存单元1，其同时具有用于使蓄能器的电联接部与接触导轨电连接的绞合线22和无纺布24。有利地，代替焊点30和31，可将另一绞合线区段卡入网形的绞合线22和接触导轨14之间，该绞合线区段在一个自由端部的区域中从外部与接触导轨钎焊或熔焊在一起。
[0054]图2示出了储存单元2的实施例。该储存单元2具有蓄能器5以及另一蓄能器6和7。蓄能器5、6和7分别通过电绝缘层相互分离。蓄能器5具有正的电联接部10，其在该实施例中构造成导电层、特别是金属喷镀层。储存单元2也包括导电的接触导轨40以用于与联接部10电连接。储存单元2也具有导电的接触导轨42以用于与在图2中不可见的、布置在蓄能器5的相对端侧上的负的电联接部相连接。接触导轨40和42 —起形成一种沟部或槽部，蓄能器5、6和7可被容纳在该沟部或槽部中。在该实施例中，接触导轨40具有六个缺口，其分别形成一种窗部。接触导轨42同样具有六个分别形成一种窗部的缺口。不例性地绘出缺口 44。该接触导轨40与平地构造的、带形的绞合线23相连接，其中，绞合线借助于焊点固定在布置在缺口之间的桥接部上并且由此电地与接触导轨40相连接。示例性地绘出焊点32、34和36。绞合线23在桥接部之间穿过缺口伸入容纳蓄能器5、6和7的沟部的内腔中。当与沟部一起以分解图示出的蓄能器5、6和7被插入沟部中时，绞合线23可在焊点33、35处和其它通过缺口伸入内腔中的绞合线纵向区段处与在该实施例中构造成导电层的电联接部10点状地焊接在一起。示例性地绘出焊点33和35。
[0055]在该实施例中，储存单元2具有板形地构造的托架50，接触导轨40和42与该托架50相连接。接触导轨40和42分别与外部的电联接部相连接，从而可从外部电接触储存单元2，以通过接触导轨40和42电地为蓄能器5、6和7充电并再次放电。
[0056]图3示出了储存单元4的实施例，其与储存单元2相似地包括与接触导轨41和43相连接的托架50。接触导轨41和43 —起形成一种沟部，在该沟部中容纳有蓄能器、在该实施例中卷绕式电容器,并且其分别由两个板材组合而成。示例性地绘出卷绕式电容器8和
9。对于蓄能器的每个正的联接部，接触导轨41具有一个缺口。对于蓄能器的每个负的联接部，接触导轨43具有一个缺口。接触导轨41借助于绞合线25与蓄能器的正的联接部电连接。为此，绞合线25利用至少一个焊点37与蓄能器的正的联接部相连接。该正的联接部例如通过导电层、特别是金属喷镀层形成。绞合线25利用沿着绞合线的纵向延伸与焊点
37间隔开的焊点38与接触导轨14相连接。作为焊点37的附加，绞合线25可电流地接触该正联接部。示例性地绘出蓄能器9的正联接部10。也示出了接触导轨41的外部的联接部46和47，其分别布置在接触导轨41的纵向长度的彼此相对的端部上。接触导轨43具有外部的联接部48和49，其分别布置在接触导轨43的彼此相对的端部上并且在该实施例中被模制在该处。
[0057]接触导轨43 (在图3中不可见)如接触导轨41那样与蓄能器的负的电联接部相连接。
[0058]图4示出了储存单元3的实施例。该储存单元3如储存单元4那样包括托架50，该托架50与接触导轨41和43相连接。接触导轨41和43 —起形成容纳蓄能器11的沟部。在该实施例中，蓄能器11构造成正方形。在蓄能器11的端侧处分别构造有导电层，其分别形成蓄能器11的电联接部(如在图2中的蓄能器5中的联接部10)。蓄能器11如蓄能器8和9那样借助于绞合线25与接触导轨41和43电连接。因此有利地，既可在绞合线25和电联接部10之间给出熔焊或钎焊接触，也可通过与形成联接部10的导电的层接触且由此电流地接触的绞合线区域给出电流的接触。
[0059]储存单元3和储存单元4可分别具有塑料壳体，其包围带有蓄能器的接触轨41和43。有利地，该壳体可具有壁，其具有突出区域，该突出区域在接触导轨的缺口中压到在缺口的区域中的绞合线25上。例如，如果焊接连接37由于振动断裂或撕裂，则布置在焊接连接旁边的绞合线可至少在绞合线的单导线的纵向区段上电流地接触、通过压到绞合线上的壳体突出部按压联接部10。例如,该壳体可通过塑料壳体、特别是铸模壳体形成。
【权利要求】
1.一种用于储存电能的储存单元(1、2、3、4)，其具有至少一个蓄能器(5、6、7、11)，所述蓄能器具有正的电联接部(10)和负的电联接部(12)并且构造成通过所述正的电联接部(10)和负的电联接部(12)充电和放电，其特征在于，所述储存单元(1、2、3、4)具有与所述正联接部(10)至少间接地相连接的导电的接触导轨(14)和与所述负联接部(12)至少间接地相连接的导电的接触导轨(16)，其中，所述接触导轨(14、16)分别与所述储存单元(I)的至少一个外部的电联接部(18、20)相连接，其中，所述接触导轨(14、16)分别借助于导电的无纺布(24)和/或分别包括多根单导线的绞合线(22)与所述蓄能器(5、6、7、11)的相应联接部(10、12)电连接。
2.按照权利要求1所述的储存单元(1、2)，其特征在于，所述绞合线(22)为由多根单导线编织的、特别是平地构造的绞合线，所述绞合线的单导线沿着所述接触导轨(12、14、40,42)的纵向方向延伸。
3.按照权利要求1所述的储存单元(3、4)，其特征在于，所述绞合线(22)为由多根单导线编织的、特别是带形的绞合线，所述绞合线的单导线以至少一个横向分量延伸或横向于所述接触导轨(41、43)的纵向方向延伸。
4.按照上述权利要求中任一项所述的储存单元(1、2、3、4)，其特征在于，所述单导线的至少一部分在所述单导线的纵向区段上与所述蓄能器(5、6、7、11)的电联接部(10、12)相连接。
5.按照权利要求4所述的储存单元(1、2、3、4)，其特征在于，所述单导线的一部分借助于熔焊或钎焊与所述蓄能器(5、6、7、11)的电联接部(10、12)相连接。
6.按照权利要求4或5所述的储存单元(1、2、3、4)，其特征在于，所述单导线的一部分与所述蓄能器(5、6、7、11)的电联接部(10、12)电流地相连接并且由此形成用于接触所述联接部的滑动触点。
7.按照上述权利要求4中任一项所述的储存单元(1、2、3、4)，其特征在于，所述单导线的至少一部分借助于熔焊或钎焊与所述蓄能器(5、6、7、11)的电联接部(10、12)相连接并且所述单导线的至少一部分或另一部分与所述蓄能器(5、6、7、11)的电联接部(10、12)电流地相连接，其中，单导线与所述联接部的电流方式的连接的数量大于单导线与所述联接部(10、12)的钎焊或熔焊方式的连接的数量。
8.按照上述权利要求中任一项所述的储存单元(1、2、3、4)，其特征在于，所述无纺布(24)或绞合线(22)的单导线的至少一部分以一个纵向区段与所述接触导轨(14、16)熔焊或钎焊在一起。
9.按照上述权利要求中任一项所述的储存单元(1、2、3、4)，其特征在于，所述正联接部(10)和负联接部(12)分别通过导电层、特别是金属喷镀层形成。
10.按照上述权利要求中任一项所述的储存单元(1、2、3、4)，其特征在于，所述无纺布(24)和/或绞合线(22)主要具有铜。
【文档编号】H01M2/22GK103477467SQ201280018122
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年3月13日 优先权日:2011年4月13日
【发明者】A·迪尔曼, R·霍尔普, S·许纳 申请人:罗伯特·博世有限公司