包括加热机构的存储模块的制作方法

本发明涉及包括多个存储单元和用于加热存储单元的机构的存储模块。

背景技术：

存储模块例如使用在车辆中，以便存储用于驱动车辆的电能。存储模块典型地具有多个存储单元(例如基于锂离子的存储单元)，所述存储单元根据电压和/或容量要求串联和/或并联地相互耦合。

可通过存储模块接收或放出的电功率典型地随着存储模块的温度下降。这可例如在车辆在冬季冷起动时导致对车辆的可用驱动功率的限制。

因此存储模块可以如例如在us2013/0323548a1中说明的那样具有专用的加热系统，以便提高存储模块的温度。这样也可以在低的外界温度时接收或放出相对高的电功率。然而提供专用的加热系统要求在存储模块中的相对大的结构空间并且伴随有附加的费用和附加的重量。此外专用的加热系统的运行导致电能损耗并且因此导致电驱动的车辆的作用范围减少。

技术实现要素：

本文件涉及如下技术任务，即，提供一种存储模块，其包括能量有效、结构空间有效、重量有效和费用有效的用于加热存储模块的存储单元的机构。

该任务通过独立权利要求解决。有利的实施形式主要在从属权利要求中说明。

按照一方面，说明一种用于存储电能的存储模块。所述存储模块可以设计用于提供用于驱动电驱动的道路机动车的电能。例如在存储模块的端子上的模块电压可以为400v或更多。

存储模块具有分别包括一个正端子和一个负端子的第一存储单元和第二存储单元。存储单元可以具有例如基于锂离子的存储单元。典型地，存储模块具有多个存储单元，所述存储单元根据对存储容量、存储模块的模块电流和/或存储模块的模块电压的要求可以至少部分地彼此并联和/或至少部分地串联地连接。

存储模块可以具有壳体，第一存储单元和第二存储单元(或多个存储单元)设置在所述壳体中。存储模块可以具有一个正端子和一个负端子，所述正端子和负端子通过存储单元的一个正端子或通过存储单元的一个负端子形成。

存储模块进一步具有接触桥，所述接触桥将第一存储单元的端子与第二存储单元的端子导电连接。接触桥在此设计用于随着上升的温度减小第一存储单元和第二存储单元的电连接的端子之间的电阻。尤其是接触桥可以在相对低的温度时(例如在-30℃至-10℃的范围中)提供相对高的电阻。另一方面接触桥可以在相对高的温度时(例如在10℃至30℃的范围中)提供相对低的电阻。

通过提供具有与温度相关的电阻的接触桥，存储模块的存储单元可以在低的温度时以自动的方式通过在存储单元之间的电流加热。另一方面，在相对高的温度时(尤其是在存储模块的典型工作温度时)，保持小的存储模块内部损耗。因此可以为存储模块提供结构空间有效、费用有效、重量有效和能量有效的加热机构。

所述(至少一个)接触桥可以将第一存储单元的正端子与第二存储单元的负端子导电连接。另一方面，所述(至少一个)接触桥可以将第一存储单元的负端子与第二存储单元的正端子导电连接。因此通过接触桥可以提供存储单元的串联电路，从而模块电流的至少一部分流过接触桥并且在此(在相对低的温度时)产生热损耗功率，所述损耗功率可以用于加热存储单元。这样可以提供特别有效的加热机构。

尤其是存储模块可以具有多组一个或多个存储单元。一组的一个或多个存储单元可以在此彼此并联设置。所述组可以分别通过接触桥(包括与温度相关的电阻)(直接)相互耦合，以便形成各组一个或多个存储单元的串联电路。因此可以提供多个接触桥，以便对存储模块的存储单元加热。

存储模块可以设计用于在存储模块的端子上提供模块电流。所述一个或多个接触桥典型地这样设置，使得模块电流的至少一部分或所有模块电流流过所述一个或多个接触桥。这样可以提高、尤其是最大化在存储模块内的加热功率。

接触桥可以设计用于以因数2、3、4或更大来减小在第一温度和第二温度之间的电阻。在此第一温度优选处于-30℃和-10℃之间和/或第二温度处于10℃和30℃之间。这样可以一方面提供高的加热功率(在低的温度时)和小的损耗功率(在高的温度时)。

接触桥可以包括具有特定电阻的一个或多个材料，所述电阻具有负的温度系数。示例性的材料是：金属氧化物，尤其是锰、镍、钴、铁、铜和/或钛的金属氧化物；半导体材料，尤其是硅、锗、硼、硒和/或碲；和/或化合物半导体，尤其是砷化镓、磷化铟、锑化铟、砷化铟等。

备选或补充地，接触桥可以设计用于随着上升的温度减小存储单元的端子和接触桥之间的接触电阻。为此目的，接触桥可以具有接触部件和压力机构，其中，压力机构这样设计，使得接触部件压到存储单元的端子上的力随着温度的上升而升高(从而在端子和接触部件之间的接触电阻减小)。例如压力机构可以具有在接触部件中或上的双金属条。备选或补充地，压力机构可以包括与温度相关地伸展的压力弹簧，所述压力弹簧设计用于将接触部件压到存储单元的端子上。

存储单元可以分别具有电池卷，所述电池卷直接与正和负端子连接并且至少部分地由绝缘层和/或电池杯包围。端子和电池卷之间的直接连接能够实现热能从接触桥到存储单元内部的特别有效的传输，以用于加热存储单元。

按照另一方面说明一种车辆(尤其是道路机动车，例如轿车、货车或摩托车)，其具有在本文中说明的存储模块。该车辆可以具有电驱动装置，所述驱动装置利用来自存储模块的电能运行。

要注意，在本文中说明的装置和系统不仅可以单独使用而且可以结合其他在本文中说明的装置和系统使用。此外在本文中所述的装置和系统的任何方面可以以多样化的方式相互组合。尤其是权利要求的特征可以以多样化的方式相互组合。

附图说明

此外借助实施例进一步说明本发明。在此示出：

图1a示例性存储模块的朝向存储单元的端子的俯视图中；

图1b示例性存储单元的侧视图；以及

图2在存储模块的两个存储单元的端子之间的示例性的电阻变化过程。

具体实施方式

如开头说明的那样，本文涉及提供能量有效、结构空间有效、重量有效和费用有效的用于电存储模块、尤其是用于存储用以驱动道路机动车的电能的存储模块的加热机构。

图la示出包括多个存储单元110的示例性存储模块100。在示出的示例中，各两个存储单元110通过接触桥103彼此并联地设置(尤其是为了提高存储模块100的容量)。此外并联连接的存储单元110的各组串联连接(尤其是为了提高存储模块100的额定电压)。

如在图1a和1b中所示，存储单元110具有电池卷115，所述电池卷通过绝缘层114和(典型地金属的)电池杯113包围。此外存储单元110具有正端子111和负端子112。在正端子111和负端子112之间存在电池电压。此外在端子111、112上有电池电流流过(到存储单元110中的充电电流或从存储单元110出来的放电电流)。

存储单元110的串联电路的第一存储单元110的正端子111形成存储模块100的正端子101并且存储单元110的串联电路的最后一个存储单元110的负端子112形成存储模块100的负端子102。在存储模块100的正端子101和负端子102之间存在模块电压(所述模块电压对应于串联连接的存储单元110的电池电压的总和)。此外模块电流在存储模块100的端子101、102上流动(所述模块电流对应于彼此并联连接的存储单元110的电池电流的总和)。

随着温度的降低，可以通过存储模块100的存储单元110接收或放出的电功率典型地下降。因此会需要提供加热系统，以便对存储模块100的存储单元110加热并且以便借此也在低的环境温度时提高存储单元110的电功率。加热系统可以例如具有加热丝，所述加热丝设置在存储单元110的外壁(尤其是电池杯115)上并且从外面被提供以电能。然而这样的加热系统伴随有附加的费用和附加的重量并且要求在存储模块100中的附加的结构空间。此外这样的加热系统基于电池卷115和加热丝之间的相对宽的距离而典型地具有相对低的能效。

图la示出接触桥104，其作为加热机构使用并且直接设置在存储模块100的模块电流的路径中并且这样可以以高能效的方式运行。接触桥104设计用于将一组存储单元110的负端子112与下一组存储单元110的正端子111触点接通(并且反之亦然)，以便构造各组存储单元110的串联电路。

接触桥104在此具有与温度相关的电阻。如在图2中所示，电阻202随着温度201的上升而下降。接触桥104因此在相对低的温度201时具有相对高的电阻202并且因此在相对低的温度201时引起相对多的损耗热量，所述损耗能量可以用于加热存储单元110。另一方面接触桥104在相对高的温度201时具有相对低的电阻202，从而存储模块100在相对高的温度201时(尤其是在存储模块100的工作温度203时，例如在20°至40℃的范围中)可以以高能效的方式运行。

通过提供包括具有负温度系数的与温度相关的电阻202的接触桥104，存储模块100的存储单元110可以自动被加热，而无须为此目的必须提供专用的加热系统。这样可以减少需要的结构空间和费用。此外接触桥104直接设置在存储单元110的端子111、112上，从而在接触桥104上产生的热能可以以有效的方式引导到电池卷115上并且因此引导到存储单元110的内部区域中。

图2示出电阻202作为温度201的函数的示例性变化过程204。对于在存储单元110的目标工作温度203之下的温度201，电阻202可以处于电阻阈值204之上。另一方面，电阻202可以对于目标工作温度203之上的温度201处于电阻阈值204之下。

具有与温度相关的电阻202的接触桥104可以通过使用一个或多个材料提供，所述材料具有特定电阻，所述电阻具有(实质上)负温度系数。换句话说，可以使用所谓的热敏电阻作为材料，以便提供接触桥104(尤其是用于构造存储单元110的串联电路)。

备选或补充地，接触桥104的电阻202可以机械改变。例如接触桥104可以具有至存储单元110的端子111、112的接触部件，其中，在接触部件和端子111、112之间的接触面和/或接触压力随着温度改变，以便提供接触部件和端子111、112之间的与温度相关的接触电阻。

例如接触桥104(也称为电池触点接通系统)可以作为双金属条实施并且自控制地通过在双金属中产生的弯曲以变化的力压到电池接头111、112(也称为电池端子)上。在此在低的温度201时压紧力小，并且借此接触电阻和加热作用相对大。随着温度201的上升，压紧力变得较大并且借此电阻202或加热作用变得较小。此外可以使用双金属的螺旋，其在温度201上升时提高其伸展并且借此将提高的压紧力施加到电池端子111、112上。

存储单元110可以因此借助电池触点接通系统104电触点接通。因为电池触点接通系统104套装到直接与电池卷115连接的端子111、112上，所以从电池触点接通系统104至电池卷115的热传导路径是相对有利的。通过适当地将电阻202构造在端子111、112和电池触点接通系统104之间的接触位置上和/或通过将电阻202构造在电池触点接通系统104内以及由此造成的放热，可以提供用于存储模块100的存储单元110的加热系统。电阻202可以借助机械机构(例如双金属)和/或通过合适的材料选择(负温度系数、即ntc材料)与温度相关地变化。在低的温度201时，相对高的电阻202可以导致相对高的放热并且借此导致存储单元110的相对快速的加热。在达到优化的温度203时，电阻202可以(例如通过合适的结构)减小，从而没有或只还有小的热效应和对应的电损耗出现。

在图la中示出用于存储单元110的串联电路的与温度相关的接触桥104的使用。可选地，也可以为存储单元110的并联电路使用与温度相关的接触桥103，以便基于存储单元110之间的平衡电流获得热能。

通过使用接触桥104以用于提供在存储单元110的端子111、112之间的与温度相关的电阻202，可以通过取消专用加热系统节省费用、重量和结构空间。此外在低的温度时自调节地优化存储模块100的功率提供，同时一旦达到目标工作温度则保证小的损耗功率。

本发明不限制于示出的实施例。尤其是要注意，说明书和附图只应该形象地说明提出的装置和系统的原理。