蓄能装置的制造方法
【专利说明】蓄能装置
[0001]根据权利要求1的前序部分，本发明涉及一种蓄能装置，该蓄能装置特别用于机动车辆。
[0002]本发明所涉及的蓄能装置的类型通常是已知的。该蓄能装置包括至少一个基体和至少一个固定到所述基体上的壳体部，以使得所述壳体部用于容纳至少一个蓄能单元，例如，电池或者电容器。由此基体形成盖，以封闭容纳蓄能单元的壳体部。在蓄能装置的运转过程中，一部分能量输出由于热耗散以热量的形式损失而浪费。由于这个原因，蓄能装置需要包括适当的冷却装置，该冷却装置通常设计复杂，并且由此大幅度增大蓄能装置的制造成本。
[0003]因此，本发明的任务是改善蓄能装置，该蓄能装置能够提供有效地冷却，并且该蓄能装置具有简单的结构，因此可以经济地制造蓄能装置。
[0004]具有权利要求1中的特征的蓄能装置提供了解决上述任务的技术方案。该蓄能装置特别用于机动车辆，且包括至少一个基体和固定在所述基体的至少一个壳体部，该壳体部用于容纳至少一个蓄能单元(例如，分别容纳电池、多个集成的电池单元或者一个或多个双层或者超级电容器)。该蓄能装置的特征是所述基体包括至少一个用于气体介质的集成的冷却管道。
[0005]因此，本发明的一个基本方面是，根据本发明，蓄能装置的冷却装置基本上为被动式设计，并且集成到所述基体(壳体部的盖)上的至少一个冷却管道能够产生烟筒效应，该烟筒效应利用蓄能装置周围的环境空气实现有效的被动冷却。
[0006 ]优选地，至少一个所述冷却管道沿所述基体的高度方向和/或横向和/或倾斜方向延伸，并且所述至少一个冷却管道优选为至少朝向所述蓄能装置的上侧开放。这能够获得特别好的烟筒效应，并且从而实现被动冷却；即，不需要额外的推进力或者流体输送装置来产生冷却效果。所述基体优选为板状设计，并且所述冷却管道的至少一部分集成在所述基体上，优选地，所述冷却管道通过板状设计的基体的两个侧壁限制。例如，可以想到的是，冷却管道铣削或钻削到基体内，并且所述冷却管道在所述基体内被配置为通道或者通孔的形式。然而，在可以想到的本发明的一个实施方式中，基体并不是整体结构而是分体式结构。空气管道总共多于一个，特别地为两个或者更多，优选为五个，五个空气管道也可以集成在所述基体上，上述五个空气管道基本上互相平行的布置，并且特别地布置为通过分隔条彼此隔开。
[0007]特别地，为了确保基体的下侧的有效进气，优选为至少一个冷却管道连接至设置在所述基体的至少一个进气口，并且所述进气口基本上垂直于所述冷却管道延伸。优选地，至少一个所述冷却管道连接至设置在基体的相对的边缘侧的至少两个进气口。为了提高烟筒效应和基体或各个冷却管道的进气量，可额外提供多个冷却管道，该多个冷却管道也与基体的下半部(特别是基体的下三分之一处)流体连接在一起。
[0008]为了通过环境空气获得更好的被动冷却效果，相对于基体的高度方向，至少一个进气口优选为布置在基体的下半部，特别是基体的下三分之一处。至少一个风扇(例如，电动径流式风扇)可额外的设置在蓄能装置上，特别是设置在壳体和/或基体上。于是环境空气通过该风扇被吸入，并且吹到进气口处。这进一步提高了该蓄能装置的冷却效果。因此，所述风扇优选为与至少一个进气口连接，并且由此主动将空气引导至所述进气口处。
[0009]设置在壳体内的蓄能单元可以是例如包含特别是多个电池单元的电池或者电容器(特别是双层或者超级电容器)，其中，可以有多个蓄能单元，并且从而有多个电容器或者类似装置。优选地，基体(特别是分别具有立方体状和/或板状设计的基体)包括两个相对的侧面，其中，用于容纳至少一个蓄能单元的壳体部固定到每个所述侧面上。在这种情况下，蓄能装置是大致上对称的结构，并且包括分别在基体的两侧的壳体部，此外，该壳体部设置为分别容纳一个或者多个蓄能单元。特别地，在对称布置的情况下，壳体部分别设置在基体的两侧，基体可包括用于电连接的至少一个馈电通路，该馈电通路特别用于设置在分隔的壳体部内的蓄能单元的串联连接。优选为提供两个或者多个馈电通路。优选地，馈电通路布置为使得该馈电通路穿过基体上的至少一个冷却管道伸出，并且特别地从基体的一个侧面延伸至基体的相对侧面(穿过冷却管道)。可选地择，使得馈电通路设置为穿过设置在两个冷却管道之间的基体的分隔条。
[0010]为了能够将蓄能单元产生的热量很好地传导至基体和冷却管道，优选地，设置在壳体部内的至少一个蓄能单元至少间接的与设置在基体上的热量传导区域连接。所述热量传导区域可以是具有高热传导率的材料，例如，由柔性硅片或其它这样适当的材料制成的热传导衬垫。设置在基体上的馈电通路能够使所有的蓄能单元(甚至是位于分隔的壳体部内的蓄能单元)以串联的方式连接，并且因此显著提高蓄能装置的容量。馈电通路布置在冷却管道内还能够便于馈电通路(高电流纽带)的冷却。蓄能单元与基体通过热传导区域间接连接(特别是通过导体板的形式)，蓄能单元固定在导体板上，以使得蓄能单元设置在导体板的一侧，并且热传导区域布置在相对侧。因此，蓄能单元附着在导体板上，特别是焊接在导体板上，其中，导体板通过热传导区域(热传导衬垫)连接至基体。
[0011]热传导区域为平坦的外形和在各自的导体板和基体之间延伸较大的截面是特别有利的。此外需要注意的是，为了获得有效的烟筒效应，至少一个冷却管道还优选为朝向蓄能装置的下侧开放。这允许空气进入分别位于蓄能装置或者基体的下侧的冷却管道，并且进入的冷空气被加热。然后加热的空气在冷却管道中上升。由于加热的空气的上升，冷空气随后从基体的下侧被再次被吸入(烟筒效应)，因此，位于壳体部内的部件有效的疏散，以使冷却热量输出。因此，在所述部件和所述基体之间的热传导区域确保将热量最好的传递到基体，并且因此获得最好的冷却效果。
[0012]下文将参照附图更详细的描述本发明。如下:
[0013]图1是根据本发明的蓄能装置的立体图；
[0014]图2是根据本发明的蓄能装置的俯视图；
[0015]图3是根据本发明的蓄能装置的侧视图；
[0016]图4是根据本发明的蓄能装置的主视图；
[0017]图5是蓄能装置沿穿过蓄能装置的基体的交线A-A的剖视图；以及
[0018]图6根据本发明的蓄能装置沿交线B-B的剖视图。
[0019]图1是蓄能装置I的立体图。在图1所示的实施方式中，蓄能装置I包括设置在中心处的基体3，该基体3大体上为矩形板状类(立方体状)设计。两个相对布置的壳体部5a和壳体部5b连接至基体3，每个壳体部分别连接至基体3的侧面。壳体部5a和壳体部5b在面向基体3的一侧基本开放，以使得基体3用作两个壳体部5a和壳体部5b的盖。
[0020]本发明的另一个实施方式提供了仅仅连接至基体3的壳体部5a。第二壳体部5b实质上用于容纳额外的蓄能单元(例如电池或者电容器)，该额外的蓄能单元能够提高蓄能装置I的总电容量。壳体部5a和壳体部5b优选地通过螺丝安装到基体3上，或者以其他方式固定到基体3上。优选地，在基体3与壳体部5a和壳体部5b之间的支撑面的区域设置有O-型密封圈，从而确保基体3与壳体部5a和壳体部5b之间的紧密密封。
[0021 ]基体3和壳体部5a、壳体部5b都可以由塑料材料制成，特别是以喷射模塑法或者其他适当工艺制成。可以想到的是，基体3可以由传热性好的其他材料制成。例如，由金属材料制造基体3，这也是可以想到。
[0022]在本发明的实施方式中，特别地，七个超级电容电池能够设置在壳体部5a内，同时总共14个超级电容电池能够布置在相对的壳体部5b中。因此，蓄能装置的总容量明显高于不具有相对布置的第二壳体部5b的实施方式。此外，壳体部5a包括端子11，特别地，该端子11配置为14-频宽带连接件(14-polig ausgebildet ist)，并且该端子11连接至导体板(在图1中未示出)。在壳体部5a中的蓄能单元(从而，特别是布置在其中的超级电容器)也连接至各自的导体板。宽带连接件7使蓄能单元能够信号控制，以能够(例如)监测充电量、放电量、温度和其他参数，从而相应地监控和控制蓄能装置的全部功能。例如，当上述蓄能装置应用在机动车辆上时，例如，端子7可以连接至车辆总线系统和车辆机电系统相应的控制装置。此外，壳体部5a包括接线头端子，特别是“负极”端子9和“正极”端子11。
[0023]根据参照蓄能装置I的安装状态(特别是安装在机动车辆)的指向，蓄能装置I包括上侧13和下侧15。在所述安装状态中，下侧朝向地面，以使得在安装状态下的蓄能装置I的高度方向h大体上与车辆一致。图1中还示出了集成在基体3上的五个冷却管道17a至17e，该五个冷却管道17a至17e向蓄能装置I的上侧13开放。特别地，冷却管道17a至17e同样向基体3的下侧15开放，以便在基体3上整体形成为通孔。
[0024]由于冷却管道17a至17e集成在基体3上，因此，这些冷却管道17a至17e不仅由两个相对设置的侧壁19s和侧壁19b限制，此外还由将冷却管道17a至17e彼此分隔的分隔条21限制。相对于蓄能装置I的高度方向h，基本上垂直于高度方向h(并且从而垂直于冷却管道17a至17e)延伸的侧部进气口 23设置在基体3的下三分之一处。流体连接至冷却管道17a至17e的相应的进气口 23优选地设置在基体3的相对侧上(图1中未示出)。
[0025]图1还清楚地表明，冷却管道17a至17e具有基本上为矩形的横截面，并且冷却管道17a至17e占据了基体3的较大部分，使得在基体3主要由冷却管道17a至17e构成，侧壁19a和侧壁19b和分隔条21仅占较小的体积比例。
[0026]图2示出了根据本发明的蓄能装置I的上侧13的俯视图。图2清楚的示出馈电通路25和馈电通路25’ (a current feed-through)分别设置在两个外侧的冷却管道17a和冷却管道17e内，馈电通路25和馈电通路25’沿垂直于高度方向h的横向q穿过基体3(特别是冷却管道17a和17e)伸出。馈电通路25和馈电通路25 ’用于连接设置在壳体部5a和壳体部5b内的蓄能单元，并且特别地串联所述蓄能单元，随后他们的总能量能够施加到端子9和端子11。
[0027]图3进一步示出了具有两个接线头端子9和接线头端子11以及宽带连接件7的壳体部5a的侧视图。
[0028]图4示出了蓄能装置I的主视图，图中示出了位于壳体部5a和壳体部5b之间的基体3的夹层状布置(sandwich-like arrangement)，以及在基体3的下三分之一处的另一个进气口 23’的布置。
[0029]图5示出了蓄能装置I沿交线A_A(参见图4)的剖视图。因此，图5示出了基体3