电蓄能器、设备和/或车辆以及用于制造电蓄能器的方法
阅读说明：本技术 电蓄能器、设备和/或车辆以及用于制造电蓄能器的方法 (Electric energy accumulator, device and/or vehicle and method for producing an electric energy accumulator ) 是由 A.吕勒 B.根德林 I.M.里卡 M.厄克斯勒 T.迪泰特 M.鲁斯-莫尔 于 2019-07-30 设计创作，主要内容包括：电蓄能器、设备和/或车辆以及用于制造电蓄能器的方法。电蓄能器(1)、设备和/或车辆以及用于制造电蓄能器(1)的方法,该电蓄能器具有控制单元(11)和电蓄能电池(2),这些电蓄能电池分别具有电池控制装置(31),其中该控制单元(11)具有印刷电路板,该印刷电路板与每个电蓄能电池(2)的相应的电池控制装置(31)材料配合地连接。(An electrical energy accumulator, a device and/or a vehicle and a method for producing an electrical energy accumulator. An electrical energy accumulator (1), an apparatus and/or a vehicle and a method for producing an electrical energy accumulator (1) having a control unit (11) and electrical energy storage cells (2) each having a cell control device (31), wherein the control unit (11) has a printed circuit board which is connected to the respective cell control device (31) of each electrical energy storage cell (2) in a material-fit manner.)
技术领域
本发明涉及按照专利独立权利要求的前序部分的一种电蓄能器、设备和/或车辆以及用于制造电蓄能器的方法。
背景技术
EP 3 142 165 A1示出了一种具有过度充电和/或深度放电保护的电池组系统。该电池组系统具有快速放电单元和触发单元，该触发单元具有用于触发该快速放电单元的导电的机械组件。
EP 3 142 172 A1示出了一种具有过度充电和/或深度放电保护的电池组系统。该电池组系统包括：用于使电蓄能器快速放电的快速放电单元，该电蓄能器具有与电池组的第一极电连接的第一连接端，该电蓄能器具有与电池组的第二极电连接的第二连接端；和用于触发该快速放电单元的触发单元。
EP 3 128 575 A1示出了可再充电的电池组，该可再充电的电池组具有布置在电池组上方的充电和放电单元。
发明内容
本发明在具有控制单元和电蓄能电池（所述电蓄能电池分别具有电池控制装置）的电蓄能器方面的核心在于：该控制单元具有印刷电路板，该印刷电路板与每个电蓄能电池的相应的电池控制装置材料配合地连接。
本发明的背景是：该电蓄能器能紧凑地并且轻巧地来实施。电池控制装置的印刷电路板和印刷电路板部件材料配合地连接，尤其是其中印刷电路板的印制导线与印刷电路板部件的其它印制导线彼此导电连接。
有利地，改善了该电蓄能器的能量密度。
本发明的其它有利的实施方式是从属权利要求的主题。
按照一个有利的设计方案，印刷电路板具有第一留空部和印制导线，其中相应的印制导线穿过第一留空部与电池控制装置的相应的接触面材料配合地连接，尤其是焊接地连接，尤其是借助于激光焊接来连接。由此，印制导线能与接触面可靠地连接。与例如钎焊工艺相比，通过使用激光焊接能减少到电蓄能电池中的能量输入。因此，印刷电路板能与和电蓄能电池连接的电池控制装置连接，而由此电蓄能电池并没有达到对于这些电蓄能电池来说临界的温度。
在此有利的是：印刷电路板具有控制电路，该控制电路借助于印制导线和接触面与电池控制装置连接。因此，该电蓄能器能紧凑地来实施。
还有利的是：控制单元具有外壳件，其中外壳件具有第三留空部，其中第三留空部分别遮盖第一留空部。外壳件至少部分地形成外壳地包围控制单元。穿过相应的第三留空部，能够建立印刷电路板与相应的电池控制装置的材料配合的连接。因此，在印刷电路板与相应的电池控制装置材料配合地连接之前，首先可以安装该电蓄能器。
有利地，第三留空部借助于透明薄膜、尤其是激光透明薄膜来密封。在此，薄膜对于被用于激光焊接的激光光束来说能透过。该薄膜还液密地密封第三留空部。
按照一个有利的设计方案，印刷电路板与每个电蓄能电池都形状配合地连接。通过形状配合的连接，印刷电路板和电蓄能电池能相对于彼此取向。有利地，印刷电路板和电蓄能电池首先形状配合地彼此连接并且接着材料配合地彼此连接。由此，在印刷电路板与相应的电蓄能电池之间的相应的连接表面能在建立材料配合的连接之前精度高地被定位。
在此，有利的是：每个电蓄能电池都具有至少一个伸出部，该至少一个伸出部分别被引导穿过印刷电路板中的相应的第二留空部。因此，印刷电路板和相应的电蓄能电池能借助于伸出部和第二留空部以简单的方式和方法相对于彼此取向。
还有利的是：电蓄能电池的伸出部对齐地布置而且印刷电路板中的第二留空部对齐地布置。由此，电蓄能电池能以简单的方式和方法相对于彼此取向，尤其是借助于安装辅助装置来相对于彼此取向。
按照另一有利的设计方案，每个电蓄能电池都具有放电设备，该放电设备能借助于电池控制装置来操控。在此有利的是：电蓄能电池能在临界运行状态下借助于该放电设备来放电。由此，能建立电蓄能电池的安全状态。有利地，在电蓄能电池已被放电之后，该电蓄能器能继续使用。
本发明在设备和/或车辆方面的核心在于：该设备和/或该车辆具有至少一个如之前所描述的那样或根据涉及该电蓄能器的权利要求之一所述的电蓄能器。
本发明的背景是：该电蓄能器能紧凑地并且轻巧地来实施。由此，改善了该电蓄能器的能量密度。该电蓄能器能更小地和/或更轻巧地来实施。因此，能降低该设备和/或该车辆的质量和/或能扩大该车辆的航程。
本发明在用于制造电蓄能器、尤其是如之前所描述的那样或根据涉及该电蓄能器的权利要求之一所述的电蓄能器的方法方面的核心是：该方法具有如下时间上连续的方法步骤：
其中在第一方法步骤中，该电蓄能器的电蓄能电池并排地布置；
其中在第二方法步骤中，这些电蓄能电池彼此连接，尤其是彼此固定；
其中在第三方法步骤中，电池连接器被布置在这些电蓄能电池上并且与这些电蓄能电池的电池接线端子连接；
其中在第四方法步骤中，控制单元相对于这些电蓄能电池取向并且与该电蓄能器连接；
其中在第五方法步骤中，该控制单元的控制电路与电池控制装置传导信号地和/或导电地连接，尤其借助于激光焊接来连接。
本发明的背景是：电蓄能器在控制电路与电池控制装置传导信号地连接之前被布置、取向而且彼此连接并且与控制单元连接。由此，因为电蓄能器的组成部分相对于彼此固定，所以能够实现控制电路与电池控制装置的可靠的传导信号的连接。控制电路和电池控制装置可以逐点地传导信号地连接。
有利地，使用激光焊接来建立传导信号的连接，由此，与例如钎焊工艺相比，能减少到电蓄能电池中的能量输入。因此，印刷电路板能与和电蓄能电池连接的电池控制装置连接，而由此电蓄能电池并没有达到对于这些电蓄能电池来说临界的温度。
按照一个有利的设计方案，在第一方法步骤中，电蓄能电池布置为使得相应的蓄能电池的正和负电连接端交替地布置。在此有利的是：在电蓄能电池串联的情况下，电池连接器能紧凑地被实施用于连接相邻的电蓄能电池的正和负电连接端。
有利地，这些电蓄能电池取向为使得在这些电蓄能电池上的伸出部对齐地取向。由此，这些电蓄能电池能以简单的方式和方法相对于彼此取向，尤其是借助于安装辅助装置来相对于彼此取向。
上述设计方案和扩展方案只要合理就可以任意地彼此组合。本发明的其它可能的设计方案、扩展方案和实现方案也包括本发明的之前或随后关于实施例所描述的特征的未明确提到的组合。在此，本领域技术人员尤其也将把单个方面作为改进方案或补充方案添加到本发明的相应的基本形式。
附图说明
在接下来的段落，本发明依据可从中得到其它发明特征的实施例予以阐述，但是本发明在其保护范围内并不限于这些实施例。这些实施例在附图中示出。
其中：
图1示出了按照本发明的电蓄能器1的分解图；
图2示出了在图1中示出的按照本发明的电蓄能器1的透视侧视图；
图3示出了在图1中示出的按照本发明的电蓄能器1的细节图；而
图4示出了按照本发明的用于制造电蓄能器1的方法的流程图。
具体实施方式
在图1中示出的按照本发明的电蓄能器1具有：
- 至少两个电蓄能电池2，
- 至少一个电池连接器13，用于使电蓄能电池2导电连接，
- 顶盖件14，
- 紧固装置12，
- 控制单元11，和
- 冷却设备6。
电蓄能电池2方形地来实施并且分别具有六个侧面。电蓄能电池2堆叠地布置在电蓄能器1中。在此，两个电蓄能电池2分别借助于相应的蓄能电池2的最大的侧面来接触。
电蓄能电池2借助于顶盖件14和紧固装置12来紧固。在此，顶盖件14和紧固装置12沿着电蓄能器1的堆叠方向17延伸。顶盖件14和紧固装置12彼此对置地布置。电蓄能电池2布置在顶盖件1与紧固装置12之间，尤其是借助于顶盖件14和紧固装置12夹紧。
优选地，顶盖件14和/或紧固装置12实施为板材件，尤其是实施为冲压弯曲件。
顶盖件14具有遮盖部分18和两个第一顶盖件侧面部分20和两个第二顶盖件侧面部分19，其中第一和第二顶盖件侧面部分（19、20）从遮盖部分18中伸出。优选地，第一或第二顶盖件侧面部分（20、19）和遮盖部分18分别围出角度，其中该角度在60°与120°之间，尤其是其中该角度为直角。遮盖部分18完全遮盖每个电蓄能电池2的侧面。
第一顶盖件侧面部分20彼此对置地布置在遮盖部分18上。第一顶盖件侧面部分20分别部分地遮盖电蓄能器1的外侧的电蓄能电池2的最大的侧面，优选地遮盖到20%至50%。
第二顶盖件侧面部分19彼此对置地布置在遮盖部分18上。第二顶盖件侧面部分19分别部分地遮盖电蓄能器1的每个电蓄能电池2的另一侧面，优选地遮盖到5%至20%。
紧固装置12沿着电蓄能电池2的其它侧面延伸并且分别部分地遮盖电蓄能电池2的其它侧面，优选地遮盖到5%至20%。
相邻于电蓄能电池2布置至少一个冷却设备16，优选地各有一个冷却设备6沿堆叠方向17分别布置在电蓄能器1的外侧的电蓄能电池2旁边。优选地，冷却设备6实施为通风装置。
电蓄能电池2能借助于电池连接器13彼此导电连接。为此，电池连接器13布置在电蓄能电池2的其它侧面上。
控制单元11至少部分地布置在外壳件22中。控制单元11沿着电蓄能电池2的其它侧面延伸。电池连接器13布置在控制单元11与电蓄能电池2之间。
电蓄能电池2具有：
- 外壳16，在该外壳中布置有电蓄能电池2的电极、隔膜和电解质，
- 放电设备15，
- 电池控制装置31，该电池控制装置具有放电控制装置，
- 安全阀，
- 至少一个电池接线端子7，用于与电极接触，和
- 绝缘系统，该绝缘系统具有第一绝缘装置3、第二绝缘装置8、第三绝缘装置5、第四绝缘装置10、第五绝缘装置4和第六绝缘装置9。
外壳16实施为金属外壳并且形成外壳地包围电极、隔膜和电解质。电池接线端子7和电池控制装置31布置在外壳16的第三侧面上。
优选地，外壳16与电蓄能电池2的电极导电连接并且充当另一电池接线端子。
外壳16被绝缘系统、电池接线端子7、电池控制装置31和放电设备15完全包围。第一绝缘装置3和第二绝缘装置8分别具有两个侧边部分和一个基础部分，第一和第二绝缘装置（3、8）优选地分别实施为U形。外壳16分别布置在每个第一和第二绝缘装置（3、8）的两个侧边部分之间。在此，第一和第二绝缘装置（3、8）的侧边部分分别重叠。
外壳16的第一侧面、尤其是最大的侧面分别借助于第一绝缘装置3和第二绝缘装置8的侧边部分被遮盖，尤其是分别完全被遮盖。优选地，第一绝缘装置3的侧边部分分别完全遮盖第二绝缘装置8的侧边部分。
第一绝缘装置3的侧边部分和第二绝缘装置8的侧边部分借助于第三绝缘装置5来遮盖。
第一绝缘装置3的另一侧边部分和第二绝缘装置8的另一侧边部分借助于第四绝缘装置10来遮盖。
第三绝缘装置5和第四绝缘装置10分别板状地和/或平坦地来实施。
第一和/或第二和/或第三和/或第四绝缘装置（3、8、5、10）实施为模制件和/或由薄膜来实施，尤其是由塑料来实施。
第六绝缘装置9布置在外壳16的第三侧面上。为此，第六绝缘装置9具有留空部，该留空部具有电池接线端子7、电池控制装置31和放电设备15的外形的形状。
电蓄能器1的电蓄能电池2和另一电蓄能电池2的绝缘系统沿堆叠方向17以如下堆序列来布置：
- 该电蓄能电池2的第三绝缘装置5，
- 该电蓄能电池2的第一绝缘装置3，
- 该电蓄能电池2的第二绝缘装置8，
- 该电蓄能电池2的外壳16，
- 该电蓄能电池2的第二绝缘装置8，
- 该电蓄能电池2的第一绝缘装置3，
- 该电蓄能电池2的第四绝缘装置10，
- 该另一电蓄能电池2的第三绝缘装置5，
- 该另一电蓄能电池2的第一绝缘装置3，
- 该另一电蓄能电池2的第二绝缘装置8，
- 该另一电蓄能电池2的外壳16，
- 该另一电蓄能电池2的第二绝缘装置8，
- 该另一电蓄能电池2的第一绝缘装置3，
- 该另一电蓄能电池2的第四绝缘装置10。
在此，能分别交换第一和第二绝缘装置（3、8）的顺序。
替代该电蓄能电池2的第四绝缘装置10和该另一电蓄能电池2的第三绝缘装置5，能在该电蓄能电池2的第一绝缘装置3与该另一电蓄能电池2的第一绝缘装置3之间布置唯一的绝缘装置。
外壳16具有安全阀。安全阀布置在外壳16的尤其是与电池接线端子7、电池控制装置31和放电设备15对置的第二侧面上。安全阀被第五绝缘装置4至少部分地遮盖。优选地，第五绝缘装置4在安全阀的区域具有留空部。即第五绝缘装置4布置在外壳16的与第六绝缘装置9对置的侧面上。
第五和第六绝缘装置（4、9）实施为铸件，尤其是实施为塑料铸件。
优选地，绝缘装置（3、8、5、10、4、9）与电蓄能电池2粘接，尤其是其中绝缘装置（3、8、5、10、4、9）分别具有粘合剂。优选地第一和/或第二和/或第三和/或第四绝缘装置（3、8、5、10）实施为粘合薄膜。
在图2中，以侧视图示出了电蓄能器1。
电池连接器13分别将电蓄能电池2的电池接线端子7与相邻的电蓄能电池2的外壳16连接。优选地，电蓄能电池2借助于电池连接器13串联地布置。
在此，电池接线端子7是电蓄能电池2的第一电连接端而外壳16充当电蓄能电池2的第二电连接端。相应的电池接线端子7与相应的电蓄能电池2的相应的外壳16电绝缘地布置。
沿堆叠方向17在外侧的电蓄能电池2的外壳16与连接装置30导电连接，用于电蓄能电池2与电蓄能器1的接线装置40的导电连接。在此，连接装置30实施为板材件，尤其是实施为冲压弯曲件。例如，接线装置40实施为螺丝件，尤其是实施为螺丝。
放电设备15与电池控制装置31连接，电池控制装置31具有用于控制放电设备15的放电控制装置。替选地或附加地，电池控制装置31与至少一个传感器连接，用于确定电蓄能电池2的运行参数，尤其是其中电池控制装置31被设立用于确定电蓄能电池2的运行状态。
电池控制装置31实施为例如在印刷电路板部件上的集成电路。
每个电蓄能电池2都具有单独的放电设备15和单独的电池控制装置31。
借助于放电设备15，可以使相应的电蓄能电池2受控制地放电。为此，放电设备15分别与相应的电蓄能电池2的电池接线端子7和外壳16导电连接。
电蓄能电池2、尤其是放电设备15具有伸出部41，用于电蓄能电池2与控制单元11的连接。相应的伸出部41从电蓄能电池2、尤其是从放电设备15伸出，而且例如构造为引脚。
电蓄能电池2布置在电蓄能器1中，使得所有伸出部41对齐地布置。
电池控制装置31具有至少一个接触面43，该接触面布置在印刷电路板部件上。电池控制装置31能借助于接触面43与控制单元11以传导信号的方式连接。
在图3中示出了具有控制单元11的电蓄能器1。在此，控制单元11的外壳件22被隐没，使得印刷电路板42可见，在该印刷电路板上布置有控制电路44、尤其是微控制器。优选地，印刷电路板42实施为柔性的印刷电路板。
印刷电路板42具有印制导线45，用于控制电路44与电池控制装置31的导电连接。印刷电路板42具有分别彼此间隔开的第一留空部46和第二留空部47。
借助于第二留空部47，印刷电路板42能相对于电蓄能电池2取向，尤其是相对于放电设备15和/或相对于电池控制装置31取向。为此，相应的伸出部41至少部分地引导经过相应的第二留空部47。
借助于相应的第一留空部46，相应的印制导线45能与相应的电池控制装置31的相应的接触面43连接，尤其是能借助于激光焊接来连接。
控制单元11的外壳件22具有彼此间隔开的第三留空部21。在外壳件22被安装在控制单元11上的情况下，相应的印制导线45借助于第三留空部21与相应的接触面43连接。为此，第三留空部21优选地用激光透明材料、尤其是激光透明薄膜覆盖。第三留空部21对齐地布置。
在图4中示出了按照本发明的用于制造电蓄能器1的方法100的流程图。
该方法100具有如下时间上连续的方法步骤：
在第一方法步骤101中，电蓄能电池2并排地布置，其中相应的蓄能电池2的正和负电连接端交替地布置。在此，电蓄能电池2取向为使得所有伸出部41都对齐地取向。
在第二方法步骤102中，电蓄能电池2借助于顶盖件14和紧固装置12彼此连接，尤其是彼此固定。
在第三方法步骤103中，电池连接器13被布置在电蓄能电池2上并且与电池接线端子7连接。
在第四方法步骤104中，控制单元11相对于电蓄能电池2取向并且与电蓄能器1连接。
在第五方法步骤105中，控制单元11的控制电路44与电池控制装置31传导信号地和/或导电地连接，尤其借助于激光焊接来连接。
在这种情况下，电蓄能器被理解为可再充电的蓄能器，该可再充电的蓄能器尤其具有：电化学蓄能电池和/或具有至少一个电化学蓄能电池的蓄能器模块和/或具有至少一个蓄能器模块的蓄能器包。蓄能电池能实施为基于锂的电池组电池、尤其是锂离子电池组电池。替选地，该蓄能电池实施为锂聚合物电池组电池或镍金属氢化物电池组电池或铅酸电池组电池或锂空气电池组电池或锂硫电池组电池。