包括多个能量存储组件的能量存储模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能量存储模块，其包括多个能量存储组件。
【背景技术】
[0002]在本发明的范围内，“电能存储组件”指的是电容器(即，包括两个电极和绝缘体的无源系统)、超级电容器(即包括至少两个电极、电解质以及至少一个分离器的系统)或者特别是锂电池类型的电池(即包括至少一个阳极、至少一个阴极以及阳极与阴极之间的电解质的系统)。然而，本发明更具体地涉及超级电容器模块。
[0003]由于能量存储组件的内部电阻器(其通过焦耳效应而产生能量损失)，这种模块释放大量的热量。为了防止模块由于组件的温度过高而损坏，能量存储模块装配有用于排出热量的装置。为此，可以将模块与热交换器相关联，例如，增加与空气的换热面积的鳍片，或者使得流体能够流经组件的附近以便借助该流体排出热量的元件。
[0004]这些热交换器通常设置在模块的外部，靠近模块的热排出面(其制造为尽可能地导热)。
[0005]然而，在包括大量能量存储组件的大容量模块中，已经注意到，模块与热交换器的这样的关联并不总是足够的。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的目的在于研发这样一种能量存储模块:无论模块的尺寸和总容量如何，所述能量存储模块都能使热量的排出达到最佳效果。
[0007]为此，本发明的目标在于提供一种包括多个彼此电连接的能量存储组件的能量存储模块，该模块包括外壳体，将存储组件和至少一个热交换器布置于所述外壳体中，其中:
[0008]-能量存储组件并排设置于至少两个不同的层，将热交换器或者热交换器中的至少一个设置在两个相邻层之间，以在交换器的两个相对的各自接触面上与两个相邻层中的每一层的至少一个存储组件热接触，
[0009]-至少在不同于接触面的紧固壁处，将所述交换器或者所述交换器中的至少一个装配至模块的壳体，交换器和壳体的紧固壁以下列方式进行配置:至少在不同于紧固点的位置处，模块具有壳体与交换器的相应的紧固壁之间的空间。
[0010]因此，根据本发明，热交换器通过与模块的壳体接触而直接设置于模块的壳体内部而不在模块的外部。由于与现有技术相比交换器更直接地与组件接触(模块的壳体不插置在组件与交换器之间)，因此这使得由存储组件产生的热量可以进行更好的热排出。
[0011]此外，设置于模块中间的交换器包括两个相对的热交换面，每个热交换面使得由两个不同的相邻层的存储组件产生的热量得以排出。再次提高了模块的热排出效率，但是由于仅仅将一个热交换器添加于模块，因此不会显著地增加模块的总体尺寸。由于没有壳体插置在交换器与存储组件的每一层之间，因此相对于与相同的热交换器相关联的两个尺寸较小的相邻模块的总体尺寸，上述模块的总体尺寸也得到了改善。
[0012]然而，由于来自模块外部的热量经由壳体传输至交换器，即使将交换器紧固至壳体(模块的适当的机械强度所必要的)有可能中断交换器的操作，交换器的特殊结构也能够使得这个因素变得不重要。这种中断实际上有可能造成冷却组件的不均匀性，这会对组件的老化造成影响，并且因此使模块的工作寿命的降低。发明人已发现:在热交换器与外壳体之间提供空间是足够的，这通过在交换器与壳体之间插置气刀可以使得这些元件彼此绝缘，并且可以避免交换器的操作的中断。
[0013]因此，本发明可以研发一种大容量模块，其中热量得以大量地均匀排出，并且该模块具有有限的总体尺寸。
[0014]根据本发明的模块可以进一步包括下列一个或多个特征:
[0015]-交换器以如下方式配置:交换器的紧固点或者紧固点中的至少一个(特别是它们中的每一个)从紧固壁的其余部分突出。因此，通过调节交换器的配置来获取壳体与交换器的紧固壁之间的空间，这避免了模块的外部形状过于复杂。然而，通过改变壳体的配置(特别是通过至少将壳体的内表面设置为中空的)也绝对可以获得根据本发明的模块。
[0016]热交换器包括至少一个导管，流体(例如水)将要流入所述导管。此外，交换器可以包括流体进口和出口，壳体包括至少一个孔，以使得来自外部的流体可以通过。交换器特别地包括形成流体进口和出口的突出连接器，这些连接器配置为穿过壳体的相应的孔。在壳体与突出连接器之间特别地插置有密封件，该密封件优选地于壳体上二次成型。由于尽管在模块中进行流体输送但壳体还是具有相对封闭的配置(这避免了危害到模块的电绝缘体)，因此这种交换器配置尤其合适，
[0017]-热交换器旨在与两个相邻层的所有存储组件热接触。这实际上使得可以利用单个件来排出最多的热量，并且由此使得模块的设计最优，
[0018]-热交换器包括两个相对的接触面和在相对的接触面之间延伸的至少一个侧壁(其优选地大致垂直于接触面)，紧固点分布于侧壁或者侧壁中的至少一个，以使得其形成紧固壁。此外，无论交换器在操作中的位置如何(即使在交换器大致竖直延伸的情况下)，都可以优选地获得连接至壳体的所有侧壁的热交换器(该热交换器贯穿所述壳体的圆周)，这为模块提供了合适的机械强度，
[0019]-热交换器通过螺纹接合的方式紧固至模块的壳体，为此，交换器的紧固点包括紧固孔(所述紧固孔旨在设置为面向模块的壳体的紧固孔)。这种紧固模式实际上简单而便宜，
[0020]-包含于交换器的紧固壁与壳体的紧固壁之间的空间通过以下方式来限定尺寸:壳体和交换器的相应的紧固壁之间的距离小于3mm。这使得交换器的接触面的表面最大化，
[0021]-与壳体接触的交换器的紧固壁部分的表面小于紧固壁或者所述紧固壁的总表面的20% (特别是10%)。优选地，其内设置有紧固点的突出部中的一个或者突出部在紧固壁的至少一个方向(优选地为两个大致垂直的方向)上尺寸小于30mm，这使得可以将与壳体接触的交换器的表面最小化，并且由于通过壳体的壁而与外部的热交换而可以使得交换器的操作中断最少化，
[0022]-能量存储组件大致沿着纵向方向延伸，并且特别地为圆柱形状。在沿着纵向方向的交换器的一个端面处，这些能量存储组件与交换器的接触面中的一个重叠，
[0023]-模块包括至少一个条片(其重叠至两个相邻存储组件的端面)，以便电连接所述组件，
[0024]-将至少一个电绝缘构件(例如由弹性体制成的衬垫，特别是EPDM)插置在组件与交换器之间，优选地在条片与交换器之间，
[0025]-能量存储组件为超级电容器，
[0026]-模块还可以包括两个以上的层，热交换器优选地插置在模块的每个成对的相邻层之间，
[0027]-模块的每个组件电连接至模块的至少一个其他组件。所有的组件可以彼此电连接(例如串联)，或者组件可以形成彼此电连接的独立的组件群组。相同层的组件可以特别地全部彼此电连接，特别是串联。
[0028]本发明的目标还在于提供一种用于装配能量存储模块的方法，所述能量存储模块包括多个存储组件和至少一个热交换器，所述方法包括以下步骤:
[0029]-形成并排布置的第一能量存储组件群组和第二能量存储组件群组，其优选地彼此连接，特别是经由连接条片彼此连接，
[0030]-采用如下方式将包括至少两个相对的接触面的热交换器设置在两个组件群组之间:每个接触面分别与群组中的一个的至少一个存储组件热接触，
[0031]-采用如下方式布置外壳体:所述外壳体包围组件群组和热交换器，并且在不同于接触面的壳体的壁的至少一个处，将交换器紧固至壳体的至少一个壁；至少在不同于紧固点的位置处，交换器和壳体以