包括高电力储能单元的模块及包括该模块的储能装置的制造方法_2

文档序号:10463921阅读:来源:国知局
本实用新型的各实施例中,汇流条和壳体优 选共享大的热交换表面,从而汇流条与壳体电隔离但不热隔离。运具有W下优点:存在很大 的供热逸出的面积。汇流条可W通过电绝缘体与壳体电隔离或由绝缘材料制成。电绝缘体 或绝缘材料应当支持热从汇流条流到壳体或直接流到外部。运些传热元件(如汇流条和壳 体)优选牢固并永久地彼此连接,W增强热传递。
[0023] 在一些实施例中,高电力储能单元(如超级电容器或超电容或电容器或任选地某 些类型的主要基于裡的电池单元)可W安装到汇流条-壳体组装件上。汇流条的设计(即更 低的热阻)是为了经由壳体增强高电力储能单元(如超级电容器或超电容或电容器或任选 地某些类型的主要基于裡的电池单元)的端子与环境之间的热传导。壳体可具有多边形横 截面,即具有平坦侧面,例如正方形或长方形的四个平坦侧面。在一些实施例中,每一高电 力储能单元(如超级电容器或超电容或电容器或任选地某些类型的主要基于裡的电池单 元)优选具有至少两个通向壳体的导热通路,例如两个导热通道各自通向壳体的一个侧面, 例如壳体的平坦侧面。例如,如果高电力储能单元(如超级电容器或超电容或电容器或任选 地某些类型的主要基于裡的电池单元)被设置成顶部和底部有端子,则来自顶部端子的汇 流条可W将热传到壳体的上表面(例如平坦表面),而连接到底部端子的汇流条可将热传到 壳体的侧面(例如平坦表面)。如果壳体具有四个侧面,那么连接到每一高电力储能单元(如 超级电容器或超电容或电容器或任选地某些类型的主要基于裡的电池单元)的汇流条可W 提供到壳体的=个表面(例如平坦表面)的传导通路,例如到壳体的顶部表面、底部表面和 侧面表面(例如平坦表面)的传导通路。汇流条可W通过任何方式弯曲和扭曲,使得汇流条 形成在壳体的至少两个侧面或=个侧面上与壳体热接触的大表面积,W便在最小的空间需 求下增加表面。可W是通过在模块内部或外部的空气流动或壳体的液体冷却来冷却。
[0024] 如果不需要密封壳体,那么当高电力储能单元(如超级电容器或超电容或电容器 或任选地某些类型的主要基于裡的电池单元)被设置成在顶部和底部有端子时,来自顶部 终端的汇流条可具有上表面,W向上传导热量,而连接到底部端子的汇流条可在周围弯曲 成具有侧面部表面,W从该侧面表面将热传导走。在各行高电力储能单元(如超级电容器或 超电容或电容器或任选地某些类型的主要基于裡的电池单元)之间可提供额外的汇流条表 面,并且可存在到几个福射表面(如=个或更多个表面)的传导通路。汇流条可W通过任何 方式被弯曲和扭曲,使得汇流条形成用于福射热或供在壳体的至少两个侧面或=个侧面上 与壳体导热接触的大表面积,W便在最小的空间需求下增加表面。可W通过在模块内部或 外部的空气流动或壳体的液体冷却来冷却。
[0025] 如果壳体像盒子那样具有四个侧面,那么每个高电力储能单元(如超级电容器或 超电容或电容器或任选地某些类型的主要基于裡的电池单元)可W具有含到运四个侧面的 导热通路的汇流条,但是组装可能会更加困难。在螺栓端子被使用的情况下,当汇流条表面 被安装到运四个侧面时,运些螺栓端子可能需要保持未被梓紧。然后,通过壳体上的接入孔 梓紧螺栓端子。当运些传热汇流条和壳体侧面彼此被牢固地连接时,端子接入孔可被封锁。
[0026] 已完成的模块可W是密封或开放的。密封增加了储能装置的寿命,因为它防止污 染物、害虫和水等进入。如果是开放的,则壳体可被制成网格状,W允许热的自由对流。
[0027] 各模块可W堆叠 W优选形成彼此之间具有距离W允许自然对流的紧凑系统。距离 可W例如为至少20mm。
[0028] 用于液体冷却的装置可被提供,例如被添加到壳体的外部从而代替环境空气作为 冷却剂;或者可W被添加到壳体的内部。优点是通过将液体冷却添加到壳体的外部,高电力 储能单元(如超级电容器或超电容或电容器或任选地某些类型的主要基于裡的电池单元) 可被冷却到比环境低的溫度,而不会破坏安全性和易操作性,而如果将液体冷却剂传送到 模块的壳体内部,则将会是运种情况。可在模块中提供循环冷却气体,例如空气或氨气。
[0029] 本实用新型的实施例提供了一种储能装置,该储能装置包括位于模块中的高电力 储能单元,其中每个模块可存在有限数量的高电力储能单元(如超级电容器或超电容或电 容器或任选地某些类型的主要基于裡的电池单元),并且运些高电力储能单元可按W下方 式设置:每一个高电力储能单元(如超级电容器或超电容或电容器或任选某些类型的主要 基于裡的电池单元)至少在一侧面上被通过汇流条或模块壳体提供的热福射表面包围。
[0030] 高电力储能单元(如超级电容器或超电容或电容器或任选地某些类型的主要基于 裡的电池单元)的端子优选地连接到被设计为导热元件而不是导电体的汇流条。汇流条优 选由高导热材料(诸如,铜、侣、氧化侣或氮化侣)制成,或者是热管。运些材料提供高效热流 动。在对冷却很高要求并且例如由于空间限制而具有复杂的形状因素的情况下,汇流条14 可优选被构造热管W将热朝向外部或朝向模块壳体从单元端子24、26传输走。
[0031] 汇流条和壳体优选共享大的热交换表面,从而热汇流条与壳体电隔离但不热隔 离。汇流条可W通过电绝缘体与壳体电隔离。电绝缘体应当支持从热汇流条到壳体的热流 动。所述高电力储能单元(如超级电容器或超电容或电容器或任选地某些类型的主要基于 裡的电池单元),可W被安装到汇流条-壳体组装件上的各模块的壳体内。汇流条优选由高 导热材料(例如铜或侣)制成,或者是热管。运些材料提供了高效的热流动。运些传热元件 (如汇流条和壳体)优选牢固并永久地彼此连接,W增强热传递。
[0032] 模块可W被堆叠,W形成彼此间具有距离W允许自然对流的系统。
[0033] 液体冷却可被添加到壳体的外部或内部,从而代替环境空气作为冷却剂。优点是 通过在壳体外部添加液体冷却系统,高电力储能单元(如超级电容器或超电容或电容器或 任选地某些类型的主要基于裡的电池单元)可被冷却到比环境低的溫度,而不破坏安全性 和易操作性,而如果将液体冷却剂传送到模块壳体内部,则将会是运种情况。
[0034] 在构造模块时,其尺寸不必依据最佳空间利用确定,但可W依据外部热交换表面 的可用性并因此依据改善的冷却来确定。根据本实用新型的各实施例的储能装置可具有壳 体的外部设计W利用通过驱动风的冷却,对于车辆,如公共汽车,驱动风通常可W大于3米/ 秒,从而使得任何强制通风设备都是多余的。通过热传导热连接到高电力储能单元(如超级 电容器或超电容或电容器或任选地某些类型的主要基于裡的电池单元)的端子且由汇流条 的延伸部提供的冷却表面的面积至少等于(NXWXH)的30%或(NXWXHM(N-I) X S))的 30%。此面积可被增加到(NXWXH)或上述限定的40% W上、50% W上、60% W上、70% W 上、80% W上或90% W上。出于节省成本和空间的原因,冷却表面的面积最大可能为200%。
[0035] 按照本实用新型的各实施例,对流表面可W等于或者几乎等于传导表面,例如对 流表面可在传导表面的30%、或40%、或50%、或60%、或70%-直到传导表面的90%之间。
[0036] 在包括高度哺勺任何等式中,其可W由壳体的侧面的高度化替换。
[0037] 本实用新型的各实施例提供一种储能装置,该储能装置包括位于模块内的高电力 储能单元,其中在运行时在高电力储能单元(如超级电容器或超电容或电容器或任选地某 些类型的主要基于裡的电池单元)中产生的热是通过高电力储能单元(如超级电容器或超 电容或电容器或任选地某些类型的主要基于裡的电池单元)的端子W及通过连接到运些端 子的汇流条传导的,运些汇流条被设计为热传导元件,而不是电流导体。
[0038] 汇流条和壳体优选共享大的热交换表面,从而热汇流条与壳体电隔离但不热隔 离。运具有W下优点:存在很大的供热散去的面积。汇流条可W通过电绝缘体与壳体电隔 离。电绝缘体应当支持从热汇流条到壳体的热流动。运些传热元件(如汇流条和壳体)优选 牢固并永久地彼此连接,W增强热传递。每一热交换表面可热连接到高电力储能单元的不 同端子。
[0039] 用于液体冷却的装置可被添加到壳体的外部从而取代环境空气作为冷却剂,或可 被添加到壳体的内部的。交通拥堵时可能需要额外的冷却,因为运时将存在许多短期停止/ 低速启动动作。特别是在高溫环境下(例如夏季),当没有风时,车辆的过热是常见的。在壳 体外部增加液体冷却的优点是高电力储能单元(如超级电容器或超电容或电容器或任选地 某些类型的主要基于裡的电池单元)可被冷却到比环境低的溫度,而不影响安全性和易操 作性,而如果将液体冷却剂传送到模块壳体内部时,则将会运种情况。
【附图说明】
[0040] 图1示出了根据本实用新型的一实施例的具有圆柱形电池的储能装置的分解图。 [0041 ]图2示出了根据本实用新型的一实施例的具有圆柱形电池的储能装置的组合图。
[0042] 图3示出了根据本实用新型的一实施例的具有圆柱形电池的储能装置的局部示意 图。
[0043] 图4示出了根据本实用新型的一实施例的具有圆柱形电池的储能装置的另一局部 示意图。
[0044] 图5示出了从正面来看的根据本实用新型的各实施例的具有盖体、框架和控制单 元的模块的外观图。
[0045] 图6示出了从背面来看的根据本实用新型的各实施例的具有盖体、框架和控制单 元的模块的外观图。
[0046] 图7示出了从一个角度来看的根据本实用新型的另一实施例的具有棱柱形单元的 储能装置的外观图。
[0047] 图8示出了从另一角度来看的根据本实用新型的另一实施例的具有棱柱形单元的 储能装置的外观图。
[0048] 图9示出了从下往上来看的根据本实用新型的一实施例的在各模块间具有距离的 储能装置的外观图。
[0049] 图10示出了从一侧面来看的根据本实用
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