專利名稱：用來從能量存儲器中排出熱量的裝置以及能量存儲單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按主權(quán)利要求所述的裝置，其用來從能量存儲器中排出熱量。
背景技術(shù)：
尤其在機動車中，在從化學的能量存儲器(例如電池)中提供能量時，通過把化學存儲的能量轉(zhuǎn)化成電能會產(chǎn)生很高的廢熱。為了確保能量存儲器的正常功能，這些很高的廢熱應該盡量快速且借助技術(shù)上簡單的器件排出。在此，例如可應用這樣的方式，即它在電池(即能量存儲器)的側(cè)面上具有特別的預防措施。例如在DE102007016944A1中公開了這種方式。還已知用于電池接觸的總電路板(Sammelplatinen),例如在現(xiàn)有技術(shù)的建筑模塊的范圍內(nèi)。因此，網(wǎng)絡(luò)零售商尤其提供預先批量生產(chǎn)的鋰離子電池包，它們通常由多個通過電路板連成一列的電池構(gòu)成。此外，例如還可應用用于熱量排放的方式，其中在接觸電路板的側(cè)面上實施預防措施，用來盡量有效地排放熱量。例如可使用各種不同變形方案的金屬型芯電路板，如同同樣在現(xiàn)有技術(shù)中已知的一樣。通常廣泛傳播還有，通過空氣來冷卻電池外罩?？諝饫鋮s的缺點在于構(gòu)造空間和污染方面。DE102007016944A1公開了一種用于電池的冷卻板，并且還描述了通過金屬板的冷卻，其中為傳熱路徑應用了單獨的元件。結(jié)果是產(chǎn)生了額外的重量，并提高了構(gòu)造空間的需求。但是，通過電導體進行冷卻使冷卻器和導體之間的傳熱表面成為必要，此傳熱表面的尺寸必須設(shè)定得很大，以便將熱流密度降至這樣的程度，即可實現(xiàn)足夠小的溫度突變。在這種情況下，缺點是:1.在導體側(cè)該擴大的表面必須由銅制成(這會提高價格)；2.由于表面更大，會提高冷卻器和導體之間的短路危險；以及3.通過在安裝線上的多個構(gòu)件(例如冷卻器和導體之間的間隔塊/薄膜)，會在不同的工藝步驟中導致導體的電接觸和熱量連接。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是，創(chuàng)造一種更好的裝置，用來從能量存儲器中排出熱量。此目的通過按主權(quán)利要求所述的裝置得以實現(xiàn)。本發(fā)明創(chuàng)造了一種裝置，用來從能量存儲器中排出熱量，其中此裝置具有以下特征:-電池連接器電路板，它具有金屬核心和設(shè)置在金屬核心上的絕緣層，其中電池連接器電路板具有至少一個孔口，用來容納能量存儲器的導體，其中電池連接器電路板還具有接觸區(qū)域，絕緣層在此接觸區(qū)域中具有絕緣層孔口 ；并且-吸熱元件，它在接觸區(qū)域中通過絕緣層孔口在熱量方面與金屬核心相耦合，其中吸熱元件構(gòu)造為用來從金屬核心吸收熱量并且排放到散熱器上。電池連接器電路板理解成這樣的電路板，它可在單個電池(或能量存儲器)之間實現(xiàn)導電連接。吸熱元件可理解成這樣的元件，即它(例如)通過管子構(gòu)成，此管子被冷卻介質(zhì)或制冷劑穿流，以便吸收熱量并傳輸給散熱器。備選或附加的是，吸熱元件也可包含金屬帶，此金屬帶具有明顯比電池連接器電路板的金屬核心更大的厚度，以便提供盡量小的導熱阻力。導體理解為可導電和傳熱的元件，它既可在熱量方面也可在導電方面實現(xiàn)能量存儲器的接觸。本發(fā)明的基礎(chǔ)是，如果吸熱元件直接與金屬核心在熱量方面相連，則由導體和電池連接器電路板(尤其是電池連接器電路板的金屬核心)構(gòu)成的組合尤其適用于作為熱量傳遞元件從能量存儲器中排出熱量。因為金屬通常具有比絕緣層的材料更高的電納，這種方式還可使熱量從能量存儲器通過所屬的導體傳輸?shù)浇饘俸诵纳希瑹崃繌脑撎幫ㄟ^吸熱元件排放到散熱器上。本發(fā)明的優(yōu)點是，這樣設(shè)計的熱量路徑占據(jù)了穿過絕緣材料的盡量小的路程，此絕緣材料大多構(gòu)成了很高的熱量阻力。因此，存在以及排放到能量存儲器中的熱量可快速地從能量存儲器中排出。按本發(fā)明的尤其優(yōu)選的實施例，可在至少一個孔口中設(shè)置絕緣元件、尤其是絕緣套筒。本發(fā)明的這種實施例的優(yōu)點是，導體尤其良好地在導電方面相對于電池連接器電路板的金屬核心隔絕開來，其中但尤其通過絕緣元件的壁板的薄薄的構(gòu)造，可確保良好的熱量傳遞能力。此外，本發(fā)明的有利的實施例是，絕緣層放置在金屬核心的主表面上。本發(fā)明的這種實施例的優(yōu)點是，可在熱量以及電絕緣方面尤其良好地遮蓋金屬核心，因此廢熱能有效地通過金屬核心傳輸至吸熱元件。為了能在導電和熱量方面更好地實現(xiàn)金屬核心的絕緣，并因此能把金屬核心中的廢熱更好地傳輸至吸熱元件，電池連接器電路板可在與絕緣層相對而置的主表面上具有另一的絕緣層。如果金屬核心和/或吸熱元件由金屬構(gòu)成或具有金屬材料，和/或如果吸熱元件在應用粘貼材料的情況下與金屬核心相連，則可確保尤其穩(wěn)固且在熱量傳導方面良好的熱量傳遞路徑。本發(fā)明還創(chuàng)造了一種具有以下特征的能量存儲單元:-一種裝置，如同在以上變形方案中描述的一樣，其中此裝置的電池連接器電路板具有兩個孔口 ；以及-至少兩個分別具有導體的能量存儲器，其中每個導體都構(gòu)造為用來傳導熱量和電能，其中每個導體都通過電池連接器電路板的另一個孔口來引導，并且其中導體尤其在電池連接器電路板的側(cè)面上彼此導電地相連，在此側(cè)面上絕緣層位于金屬核心上。本發(fā)明的這種實施例的優(yōu)點是，使兩個不同能量存儲器的至少兩個導體實現(xiàn)導電連接，其中通過導體排出的熱量由于穿透了導體可通過另一孔口有效地傳遞到電池連接器電路板的金屬核心上。尤其有利的是，在應用了導體橋的情況下，此至少兩個能量存儲器的導體材料配合地彼此相連，尤其是彼此釬焊在一起。以這種方式，一方面可在導體之間建立良好的熱量連接以及良好的導電連接，其中同時還可確保導體與電池連接器電路板的機械穩(wěn)定的連接，并因此通過此裝置實現(xiàn)能量存儲器的穩(wěn)定固定。此外，本發(fā)明還創(chuàng)造了一種具有以下特征的能量存儲單元:[0025]-一種裝置，如同在以上變形方案中描述的一樣；以及-至少兩個分別具有導體的能量存儲器，其中導體構(gòu)造得用來傳導熱量和電能，并且通過電池連接器電路板的共同孔口來引導，并且其中能量存儲器的導體尤其在電池連接器電路板的側(cè)面上借助焊料彼此相連，在此側(cè)面上絕緣層位于金屬核心上。按本發(fā)明的另一實施例，吸熱元件的主延伸方向與導體的主延伸方向不同，其中吸熱元件的主延伸方向尤其垂直地指向?qū)w的主延伸方向。本發(fā)明的這種實施例的優(yōu)點是，提供了尤其穩(wěn)固的能量存儲單元。同時，還可使熱量最佳地從能量存儲器中排出來，因為可把通過金屬核心的熱量傳遞路徑保持得較小。此外，本發(fā)明的尤其有利的實施例是，金屬核心與至少一個導體、尤其是兩個導體在電方面隔絕開來。本發(fā)明的這種實施例的優(yōu)點是，導體既在導電方面也可在熱量方面實現(xiàn)能量存儲器的連接。

下面將參照附圖對本發(fā)明的有利實施例進行詳細描述，其中:圖1在剖面圖中示出了本發(fā)明的實施例的局部區(qū)域；圖2a在另一剖面圖中示出了本發(fā)明的實施例的局部區(qū)域；圖2b在另一剖面圖中示出了本發(fā)明的實施例的局部區(qū)域；以及圖3在俯視圖中示出了本發(fā)明的實施例的局部區(qū)域。
具體實施方式
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例的以下描述中，為在不同附圖中示出的、作用相似的元件使用相同或類似的附圖標記，其中省略了這些元件的重復描述。在現(xiàn)有技術(shù)中，尤其在電池中用來從能量存儲器中排出熱量的解決方案只能不充分地滿足實際的要求，因為沒有設(shè)置集成在電池連接器電路板中的散熱器。在現(xiàn)有技術(shù)中，針對的是電池的電接觸；在現(xiàn)有的電池連接器電路板中，熱量方面的連接保持在外面。因此，在此申請中公開了一種具有散熱器聯(lián)結(jié)器的電池連接器電路板。因此，在此介紹的方式的目的在于，借助熱量排放的重心通過電導體使熱量從平坦的電池中導出。此外，還可把熱量分散在更大的平面上，目的是降低熱傳遞阻力。同樣，通過減少安裝線中的零件，還可簡化電池的安裝。為了解決此目的，假設(shè)電池的形狀是平整的，并且充分地利用這一點。平整的形狀允許形成電池堆；為了導出熱量，利用了電池的導體旗狀物(Ableiterfahnen)，因為它們?yōu)榱藢崿F(xiàn)適用于高壓的應用(例如在混合動力或純電動汽車中應用的一樣)具有對熱量傳導足夠的橫截面，尤其是因為同時在熱量路徑中存在著很小的轉(zhuǎn)換阻力，一直到散熱器的連接處。電池的導體旗狀物從側(cè)面從電池中引伸出來，并通過總電路板導電地接觸。圖1在剖面圖中示出了本發(fā)明的實施例的局部區(qū)域。按照圖1的視圖，(電池連接器)電路板10由起電絕緣作用的基底材料I (例如FR4)、導電及導熱良好的核心材料2和架橋元件3 (導體橋)構(gòu)成，它們使能量存儲器4a彼此接觸。能量存儲器4a借助導體4b通過電路板中的孔口中4c借助釬焊在熱量和導電方面聯(lián)結(jié)到導體橋3上。為了避免通過金屬核心2的短路，用絕緣套筒6給電路板上的缺口加襯里。[0038]在保持用來平衡公差的間隙的同時，能量存儲器4a之間的填充材料7確保了受限的機械強度(在形成預應力的情況下)；間隙可能是必要的，因為電池的制造公差可在電池堆中合計起來，以后就不再能實現(xiàn)朝向總電路板和整個結(jié)構(gòu)的確切定位。作為圖1的補充，圖2a和圖2b在另一剖面圖中示出了本發(fā)明的實施例的局部區(qū)域。在此示出了，兩個電池通過它們各自的導體4b在共同的電路板凹槽4c (孔口)內(nèi)接觸。在這種情況下，可省略導體橋，但減少了冷卻器和電子路徑之間的熱量傳遞所需的表面。現(xiàn)在為了最佳地連接冷卻器，吸熱元件8放在電池連接器電路板的特別區(qū)域上。圖3示出了電路板冷卻器俯視圖。導電地位于電勢上的、具有焊料彎月片(Lmminiskus)5的導體4b在空間上與圖3未示出的散熱器是分開的，此散熱器通過吸熱元件8在熱量方面接觸。在此，吸熱元件8位于電池連接器電路板10的被絕緣(層)松開的、裸露的金屬核心2上。 優(yōu)選金屬的吸熱元件8朝向散熱器(它借助圖3所示的吸熱元件進行追蹤)在熱量方面連接到導電地位于電勢上的金屬核心2，這一點優(yōu)選通過粘貼或粘貼薄膜實現(xiàn)，或備選地通過力配合或形狀配合的連接器來實現(xiàn)(例如埋頭鉚釘，其中在鉚接情況下在冷卻器或在置于前面的固定點上設(shè)置相應的洞口)。對于上述解決方案來說備選的是，還可考慮金屬核心的直接冷卻/穿流；但這種解決方案比以上建議的方式明顯費用更多。但是，以上公開的方式的優(yōu)點是，在最簡單的電池或?qū)w幾何形狀中可能的是，把熱量分布的功能性任務組合在一起，目的是平整地傳遞到散熱器上，并且實現(xiàn)電池接觸。所述的實施例只是示例性地選出，并且可以彼此組合在一起。附圖參考標記列表I 絕緣層2 金屬核心3 導體橋4a電池、能量存儲器4b 導體4c在電池連接器電路板中的孔口5 焊料6 絕緣套筒7 填充材料8 吸熱元件、散熱器10電池連接器電路板11用來從能量存儲單元的能量存儲器中排出熱量的裝置12能量存儲單元
權(quán)利要求1.一種裝置(11)，用來從能量存儲單元(12)的能量存儲器(4a)中排出熱量，其特征在于，此裝置(11)具有: -電池連接器電路板(10)，它具有金屬核心(2)和設(shè)置在金屬核心(2)上的絕緣層(I )，其中電池連接器電路板(10)具有至少一個孔口(4c)，用來容納能量存儲器(4a)的導體(4b)，其中電池連接器電路板(10)還具有接觸區(qū)域，絕緣層(I)在此接觸區(qū)域中具有絕緣層孔口 ；以及 -吸熱元件(8)，它在接觸區(qū)域中通過絕緣層孔口在熱量方面與金屬核心(2)相耦合，其中吸熱元件(8)構(gòu)造為用來從金屬核心(2)吸收熱量并且排放到散熱器上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(11)，其特征在于，在至少一個孔口(4c)中設(shè)置絕緣元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置(11)，其特征在于，所述絕緣元件為絕緣套筒(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(11)，其特征在于，絕緣層(I)設(shè)置在金屬核心(2)的主表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(11)，其特征在于，電池連接器電路板(10)可在與絕緣層(I)相對而置的主表面上具有另一的絕緣層(I )。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(11)，其特征在于，吸熱元件(8)由金屬構(gòu)成，和/或吸熱元件(8)在應用粘貼材料的情況下與金屬核心(2)相連。
7.一種能量存儲單元(12)，其特征在于，該能量存儲單元(12)具有: -一種根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置(11)，其中此裝置的電池連接器電路板(10)具有兩個孔口(4c);以及 -至少兩個分別具有導體(4b)的能量存儲器(4a)，其中每個導體(4b)都構(gòu)造為用來傳導熱量和電能，其中每個導體(4b)都通過電池連接器電路板(10)的另一個孔口(4c)來引導，并且其中導體(4b)尤其在電池連接器電路板(10)的側(cè)面上彼此導電地相連，在此側(cè)面上絕緣層(I)位于金屬核心(2 )上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的能量存儲單元(12)，其特征在于，在應用了導體橋(3)的情況下，所述至少兩個能量存儲器(4a)的導體(4b)材料配合地彼此相連，尤其是在應用了焊料(5)的情況下彼此釬焊在一起。
9.一種能量存儲單元(12)，其特征在于，該能量存儲單元(12)具有: -一種根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的裝置(11);以及 -至少兩個分別具有導體(4b)的能量存儲器(4a)，其中導體(4b)構(gòu)造為用來傳導熱量和電能，并且通過電池連接器電路板(10)的共同孔口(4c)來引導，并且其中能量存儲器(4a)的導體(4b)尤其在電池連接器電路板(10)的側(cè)面上借助焊料(5)彼此相連，在此側(cè)面上絕緣層(I)位于金屬核心上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的能量存儲單元(12)，其特征在于，吸熱元件(8)的主延伸方向與導體(4b)的主延伸方向不同，其中吸熱元件(8)的主延伸方向尤其垂直地指向?qū)w(4b)的主延伸方向。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的能量存儲單元(12)，其特征在于，金屬核心(2)與至少一個導體(4b)在電方面隔絕開來。
12.根據(jù)權(quán)利要求11 所述的能量存儲單元(12)，其特征在于，金屬核心(2)與兩個導體(4b)在電方面 隔絕開來。
專利摘要本實用新型涉及一種用來從能量存儲器中排出熱量的裝置以及能量存儲單元。本實用新型提供了一種裝置(11)，用來從能量存儲單元(12)的能量存儲器(4a)中排出熱量。此裝置(11)包含電池連接器電路板(10)，它具有金屬核心(2)和設(shè)置在金屬核心(2)上的絕緣層(1)，其中電池連接器電路板(10)具有至少一個孔口(4c)，用來容納能量存儲器(4a)的導體(4b)，其中電池連接器電路板(10)還具有接觸區(qū)域，絕緣層(1)在此接觸區(qū)域中具有絕緣層孔口。此外，此裝置(11)還包含吸熱元件(8)，它在接觸區(qū)域中通過絕緣層孔口在熱量方面與金屬核心(2)相耦合，其中吸熱元件(8)構(gòu)造為用來從金屬核心(2)吸收熱量并且排放到散熱器上。
文檔編號H01M10/50GK202977653SQ20122040042
公開日2013年6月5日 申請日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者托比亞斯·伊澤邁爾, 羅曼·洛倫茨 申請人:貝洱兩合公司