专利名称：用来从能量存储器中排出热量的装置以及能量存储单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按主权利要求所述的装置，其用来从能量存储器中排出热量。
背景技术：
尤其在机动车中，在从化学的能量存储器(例如电池)中提供能量时，通过把化学存储的能量转化成电能会产生很高的废热。为了确保能量存储器的正常功能，这些很高的废热应该尽量快速且借助技术上简单的器件排出。在此，例如可应用这样的方式，即它在电池(即能量存储器)的侧面上具有特别的预防措施。例如在DE102007016944A1中公开了这种方式。还已知用于电池接触的总电路板(Sammelplatinen),例如在现有技术的建筑模块的范围内。因此，网络零售商尤其提供预先批量生产的锂离子电池包，它们通常由多个通过电路板连成一列的电池构成。此外，例如还可应用用于热量排放的方式，其中在接触电路板的侧面上实施预防措施，用来尽量有效地排放热量。例如可使用各种不同变形方案的金属型芯电路板，如同同样在现有技术中已知的一样。通常广泛传播还有，通过空气来冷却电池外罩。空气冷却的缺点在于构造空间和污染方面。DE102007016944A1公开了一种用于电池的冷却板，并且还描述了通过金属板的冷却，其中为传热路径应用了单独的元件。结果是产生了额外的重量，并提高了构造空间的需求。但是，通过电导体进行冷却使冷却器和导体之间的传热表面成为必要，此传热表面的尺寸必须设定得很大，以便将热流密度降至这样的程度，即可实现足够小的温度突变。在这种情况下，缺点是:1.在导体侧该扩大的表面必须由铜制成(这会提高价格)；2.由于表面更大，会提高冷却器和导体之间的短路危险；以及3.通过在安装线上的多个构件(例如冷却器和导体之间的间隔块/薄膜)，会在不同的工艺步骤中导致导体的电接触和热量连接。
发明内容因此，本发明的目的是，创造一种更好的装置，用来从能量存储器中排出热量。此目的通过按主权利要求所述的装置得以实现。本发明创造了一种装置，用来从能量存储器中排出热量，其中此装置具有以下特征:-电池连接器电路板，它具有金属核心和设置在金属核心上的绝缘层，其中电池连接器电路板具有至少一个孔口，用来容纳能量存储器的导体，其中电池连接器电路板还具有接触区域，绝缘层在此接触区域中具有绝缘层孔口 ；并且-吸热元件，它在接触区域中通过绝缘层孔口在热量方面与金属核心相耦合，其中吸热元件构造为用来从金属核心吸收热量并且排放到散热器上。电池连接器电路板理解成这样的电路板，它可在单个电池(或能量存储器)之间实现导电连接。吸热元件可理解成这样的元件，即它(例如)通过管子构成，此管子被冷却介质或制冷剂穿流，以便吸收热量并传输给散热器。备选或附加的是，吸热元件也可包含金属带，此金属带具有明显比电池连接器电路板的金属核心更大的厚度，以便提供尽量小的导热阻力。导体理解为可导电和传热的元件，它既可在热量方面也可在导电方面实现能量存储器的接触。本发明的基础是，如果吸热元件直接与金属核心在热量方面相连，则由导体和电池连接器电路板(尤其是电池连接器电路板的金属核心)构成的组合尤其适用于作为热量传递元件从能量存储器中排出热量。因为金属通常具有比绝缘层的材料更高的电纳，这种方式还可使热量从能量存储器通过所属的导体传输到金属核心上，热量从该处通过吸热元件排放到散热器上。本发明的优点是，这样设计的热量路径占据了穿过绝缘材料的尽量小的路程，此绝缘材料大多构成了很高的热量阻力。因此，存在以及排放到能量存储器中的热量可快速地从能量存储器中排出。按本发明的尤其优选的实施例，可在至少一个孔口中设置绝缘元件、尤其是绝缘套筒。本发明的这种实施例的优点是，导体尤其良好地在导电方面相对于电池连接器电路板的金属核心隔绝开来，其中但尤其通过绝缘元件的壁板的薄薄的构造，可确保良好的热量传递能力。此外，本发明的有利的实施例是，绝缘层放置在金属核心的主表面上。本发明的这种实施例的优点是，可在热量以及电绝缘方面尤其良好地遮盖金属核心，因此废热能有效地通过金属核心传输至吸热元件。为了能在导电和热量方面更好地实现金属核心的绝缘，并因此能把金属核心中的废热更好地传输至吸热元件，电池连接器电路板可在与绝缘层相对而置的主表面上具有另一的绝缘层。如果金属核心和/或吸热元件由金属构成或具有金属材料，和/或如果吸热元件在应用粘贴材料的情况下与金属核心相连，则可确保尤其稳固且在热量传导方面良好的热量传递路径。本发明还创造了一种具有以下特征的能量存储单元:-一种装置，如同在以上变形方案中描述的一样，其中此装置的电池连接器电路板具有两个孔口 ；以及-至少两个分别具有导体的能量存储器，其中每个导体都构造为用来传导热量和电能，其中每个导体都通过电池连接器电路板的另一个孔口来引导，并且其中导体尤其在电池连接器电路板的侧面上彼此导电地相连，在此侧面上绝缘层位于金属核心上。本发明的这种实施例的优点是，使两个不同能量存储器的至少两个导体实现导电连接，其中通过导体排出的热量由于穿透了导体可通过另一孔口有效地传递到电池连接器电路板的金属核心上。尤其有利的是，在应用了导体桥的情况下，此至少两个能量存储器的导体材料配合地彼此相连，尤其是彼此钎焊在一起。以这种方式，一方面可在导体之间建立良好的热量连接以及良好的导电连接，其中同时还可确保导体与电池连接器电路板的机械稳定的连接，并因此通过此装置实现能量存储器的稳定固定。此外，本发明还创造了一种具有以下特征的能量存储单元:[0025]-一种装置，如同在以上变形方案中描述的一样；以及-至少两个分别具有导体的能量存储器，其中导体构造得用来传导热量和电能，并且通过电池连接器电路板的共同孔口来引导，并且其中能量存储器的导体尤其在电池连接器电路板的侧面上借助焊料彼此相连，在此侧面上绝缘层位于金属核心上。按本发明的另一实施例，吸热元件的主延伸方向与导体的主延伸方向不同，其中吸热元件的主延伸方向尤其垂直地指向导体的主延伸方向。本发明的这种实施例的优点是，提供了尤其稳固的能量存储单元。同时，还可使热量最佳地从能量存储器中排出来，因为可把通过金属核心的热量传递路径保持得较小。此外，本发明的尤其有利的实施例是，金属核心与至少一个导体、尤其是两个导体在电方面隔绝开来。本发明的这种实施例的优点是，导体既在导电方面也可在热量方面实现能量存储器的连接。
下面将参照附图对本发明的有利实施例进行详细描述，其中:图1在剖面图中示出了本发明的实施例的局部区域；图2a在另一剖面图中示出了本发明的实施例的局部区域；图2b在另一剖面图中示出了本发明的实施例的局部区域；以及图3在俯视图中示出了本发明的实施例的局部区域。
具体实施方式
在本发明的优选实施例的以下描述中，为在不同附图中示出的、作用相似的元件使用相同或类似的附图标记，其中省略了这些元件的重复描述。在现有技术中，尤其在电池中用来从能量存储器中排出热量的解决方案只能不充分地满足实际的要求，因为没有设置集成在电池连接器电路板中的散热器。在现有技术中，针对的是电池的电接触；在现有的电池连接器电路板中，热量方面的连接保持在外面。因此，在此申请中公开了一种具有散热器联结器的电池连接器电路板。因此，在此介绍的方式的目的在于，借助热量排放的重心通过电导体使热量从平坦的电池中导出。此外，还可把热量分散在更大的平面上，目的是降低热传递阻力。同样，通过减少安装线中的零件，还可简化电池的安装。为了解决此目的，假设电池的形状是平整的，并且充分地利用这一点。平整的形状允许形成电池堆；为了导出热量，利用了电池的导体旗状物(Ableiterfahnen)，因为它们为了实现适用于高压的应用(例如在混合动力或纯电动汽车中应用的一样)具有对热量传导足够的横截面，尤其是因为同时在热量路径中存在着很小的转换阻力，一直到散热器的连接处。电池的导体旗状物从侧面从电池中引伸出来，并通过总电路板导电地接触。图1在剖面图中示出了本发明的实施例的局部区域。按照图1的视图，(电池连接器)电路板10由起电绝缘作用的基底材料I (例如FR4)、导电及导热良好的核心材料2和架桥元件3 (导体桥)构成，它们使能量存储器4a彼此接触。能量存储器4a借助导体4b通过电路板中的孔口中4c借助钎焊在热量和导电方面联结到导体桥3上。为了避免通过金属核心2的短路，用绝缘套筒6给电路板上的缺口加衬里。[0038]在保持用来平衡公差的间隙的同时，能量存储器4a之间的填充材料7确保了受限的机械强度(在形成预应力的情况下)；间隙可能是必要的，因为电池的制造公差可在电池堆中合计起来，以后就不再能实现朝向总电路板和整个结构的确切定位。作为图1的补充，图2a和图2b在另一剖面图中示出了本发明的实施例的局部区域。在此示出了，两个电池通过它们各自的导体4b在共同的电路板凹槽4c (孔口)内接触。在这种情况下，可省略导体桥，但减少了冷却器和电子路径之间的热量传递所需的表面。现在为了最佳地连接冷却器，吸热元件8放在电池连接器电路板的特别区域上。图3示出了电路板冷却器俯视图。导电地位于电势上的、具有焊料弯月片(Lmminiskus)5的导体4b在空间上与图3未示出的散热器是分开的，此散热器通过吸热元件8在热量方面接触。在此，吸热元件8位于电池连接器电路板10的被绝缘(层)松开的、裸露的金属核心2上。 优选金属的吸热元件8朝向散热器(它借助图3所示的吸热元件进行追踪)在热量方面连接到导电地位于电势上的金属核心2，这一点优选通过粘贴或粘贴薄膜实现，或备选地通过力配合或形状配合的连接器来实现(例如埋头铆钉，其中在铆接情况下在冷却器或在置于前面的固定点上设置相应的洞口)。对于上述解决方案来说备选的是，还可考虑金属核心的直接冷却/穿流；但这种解决方案比以上建议的方式明显费用更多。但是，以上公开的方式的优点是，在最简单的电池或导体几何形状中可能的是，把热量分布的功能性任务组合在一起，目的是平整地传递到散热器上，并且实现电池接触。所述的实施例只是示例性地选出，并且可以彼此组合在一起。附图参考标记列表I 绝缘层2 金属核心3 导体桥4a电池、能量存储器4b 导体4c在电池连接器电路板中的孔口5 焊料6 绝缘套筒7 填充材料8 吸热元件、散热器10电池连接器电路板11用来从能量存储单元的能量存储器中排出热量的装置12能量存储单元
权利要求1.一种装置(11)，用来从能量存储单元(12)的能量存储器(4a)中排出热量，其特征在于，此装置(11)具有: -电池连接器电路板(10)，它具有金属核心(2)和设置在金属核心(2)上的绝缘层(I )，其中电池连接器电路板(10)具有至少一个孔口(4c)，用来容纳能量存储器(4a)的导体(4b)，其中电池连接器电路板(10)还具有接触区域，绝缘层(I)在此接触区域中具有绝缘层孔口 ；以及 -吸热元件(8)，它在接触区域中通过绝缘层孔口在热量方面与金属核心(2)相耦合，其中吸热元件(8)构造为用来从金属核心(2)吸收热量并且排放到散热器上。
2.根据权利要求1所述的装置(11)，其特征在于，在至少一个孔口(4c)中设置绝缘元件。
3.根据权利要求2所述的装置(11)，其特征在于，所述绝缘元件为绝缘套筒(6)。
4.根据权利要求1所述的装置(11)，其特征在于，绝缘层(I)设置在金属核心(2)的主表面上。
5.根据权利要求1所述的装置(11)，其特征在于，电池连接器电路板(10)可在与绝缘层(I)相对而置的主表面上具有另一的绝缘层(I )。
6.根据权利要求1所述的装置(11)，其特征在于，吸热元件(8)由金属构成，和/或吸热元件(8)在应用粘贴材料的情况下与金属核心(2)相连。
7.一种能量存储单元(12)，其特征在于，该能量存储单元(12)具有: -一种根据上述权利要求中任一项所述的装置(11)，其中此装置的电池连接器电路板(10)具有两个孔口(4c);以及 -至少两个分别具有导体(4b)的能量存储器(4a)，其中每个导体(4b)都构造为用来传导热量和电能，其中每个导体(4b)都通过电池连接器电路板(10)的另一个孔口(4c)来引导，并且其中导体(4b)尤其在电池连接器电路板(10)的侧面上彼此导电地相连，在此侧面上绝缘层(I)位于金属核心(2 )上。
8.根据权利要求7所述的能量存储单元(12)，其特征在于，在应用了导体桥(3)的情况下，所述至少两个能量存储器(4a)的导体(4b)材料配合地彼此相连，尤其是在应用了焊料(5)的情况下彼此钎焊在一起。
9.一种能量存储单元(12)，其特征在于，该能量存储单元(12)具有: -一种根据权利要求1-6中任一项所述的装置(11);以及 -至少两个分别具有导体(4b)的能量存储器(4a)，其中导体(4b)构造为用来传导热量和电能，并且通过电池连接器电路板(10)的共同孔口(4c)来引导，并且其中能量存储器(4a)的导体(4b)尤其在电池连接器电路板(10)的侧面上借助焊料(5)彼此相连，在此侧面上绝缘层(I)位于金属核心上。
10.根据权利要求9所述的能量存储单元(12)，其特征在于，吸热元件(8)的主延伸方向与导体(4b)的主延伸方向不同，其中吸热元件(8)的主延伸方向尤其垂直地指向导体(4b)的主延伸方向。
11.根据权利要求9所述的能量存储单元(12)，其特征在于，金属核心(2)与至少一个导体(4b)在电方面隔绝开来。
12.根据权利要求11 所述的能量存储单元(12)，其特征在于，金属核心(2)与两个导体(4b)在电方面 隔绝开来。
专利摘要本实用新型涉及一种用来从能量存储器中排出热量的装置以及能量存储单元。本实用新型提供了一种装置(11)，用来从能量存储单元(12)的能量存储器(4a)中排出热量。此装置(11)包含电池连接器电路板(10)，它具有金属核心(2)和设置在金属核心(2)上的绝缘层(1)，其中电池连接器电路板(10)具有至少一个孔口(4c)，用来容纳能量存储器(4a)的导体(4b)，其中电池连接器电路板(10)还具有接触区域，绝缘层(1)在此接触区域中具有绝缘层孔口。此外，此装置(11)还包含吸热元件(8)，它在接触区域中通过绝缘层孔口在热量方面与金属核心(2)相耦合，其中吸热元件(8)构造为用来从金属核心(2)吸收热量并且排放到散热器上。
文档编号H01M10/50GK202977653SQ20122040042
公开日2013年6月5日 申请日期2012年8月13日 优先权日2011年8月15日
发明者托比亚斯·伊泽迈尔, 罗曼·洛伦茨 申请人:贝洱两合公司