带加固元件的电池组的制作方法

1.本发明涉及一种电池，其包括在制造过程中作为短路保护的加强元件。


背景技术：

2.在可再生能源时代，储能系统发挥着越来越重要的作用，特别是对于家庭应用场合。迄今为止，这已导致开发了大量不同类型的电池，例如锌锰电池、锌空气电池、汞锌电池或锂离子电池。由于相对较低的反应性和由此产生的更高的安全水平，磷酸铁锂电池特别适合家庭使用。
3.为了生产更强大的电池，将多个电池单元组合在一个电池组中以形成一个电池，这些电池单元以串联和并联电路相互连接，以实现所需的电压和所需的电池容量。为此，将电池单元安装在电池座中并通过适当的电池连接器相互连接。
4.例如，ep2891195b1示出了一种包括多个电池单元的电池组。电池托架容纳多个电池并且连接部件连接到所述多个电池。电路基板用于安装多个电池的电路。单元基板与容纳所述多个电池的电池单元容纳单元、支撑电池单元容纳单元的基部单元和冲击缓和肋一体地形成。每个冲击缓和肋形成在基部单元的外周和每个电池单元容纳单元的外表面之间，并且被构造成能够在发生冲击的方向上变形的形状。
5.然而，特别是电池组的制造仍然存在风险。例如，金属物体可能在制造过程中掉落并导致电池连接器短路。在插入电池连接器本身时可能会发生这种情况。然而，类似地，例如用于固定csc、t-csc电路板或外壳的螺钉和螺母可能落到已经插入的电池连接器上并使它们短路。还可以想象，参与电池组制造的员工的个人物品意外掉落。
6.因此，本发明的一个目的是提供一种在制造过程中具有改进的短路保护的电池组。


技术实现要素：

7.该目的通过根据独立权利要求1和独立权利要求15的特征实现。从属权利要求针对本发明的特定实施例。
8.根据本发明的电池组包括多个用于容纳电池单元的电池座。电池座排列成n行m列，整体连接形成平铺的电池单元安装件，其中m和n均》3。在优选实施例中，m和n可以各自》10。
9.电池座被构造成在竖直方向上开口，从而能够连接存储在其中的电池单元的两极。这意味着电池单元的正极可以在电池单元安装件的上侧连接，并且同一电池单元的负极可以在电池单元安装件的相对下侧连接。
10.根据本发明，多个电池单元存储在电池座中，在n方向的各行内具有相同极性，在m方向的各列内具有相反极性。换言之，在电池单元安装件的每一侧上的电池单元的可连接极性在n方向各行中的每一行交替。
11.根据本发明，电池组还包括多个电池连接器，这些电池连接器以交错的方式布置
在电池单元安装件两侧的多个n行中的两个上，并且将电池单元相互连接。例如，n＝1和n＝2、n＝3和n＝4、n＝5和n＝6等行的电池单元可以通过电池单元安装件上侧的电池连接器互连，而相应地，n＝2和n＝3、n＝4和n＝5、n＝6和n＝7等行的电池单元可以通过相对下侧的电池连接器互连。
12.根据本发明，电池组还包括多个加强元件，它们以两行的间隔布置在n行之间，使得它们将布置在n行各行中的相应两行上的电池连接器分开。加强元件形成为在纵向上高于电池座。
13.通过借助加强元件分离电池连接器，可以有利地在电池组的制造过程中实现对短路的更好保护，因为加强元件用作防止金属物体坠落的屏障。金属物体靠在加强元件上，因此不能再经由电池连接器短路电池单元。
14.在一个优选实施例中，加强元件可以一体地连接到电池座。换言之，在该实施例中，电池座可以形成与加强元件一体的电池单元安装件。除了屏障效果之外，这还可以有利地提高电池组对水平变形的稳定性，进而提高电池组的可堆叠性。
15.在另一优选实施例中，加强元件可以构造为具有至少一个凹口的加强肋。例如，加强肋可以构造成在相邻电池座之间的区域中具有至少一个凹口的分隔壁的形式。至少一个凹口的技术效果可以与膨胀节(expansion joint)的效果相比较，该膨胀节可以补偿电池单元安装件的变形，例如作为对加热/冷却的反应。特别优选地，加强肋可以具有两个凹口。
16.在优选实施例中，电池座和加强元件可以由塑料制成。特别优选地，电池座和加强元件可以由相同的塑料制成。
17.在一个特别优选的实施例中，塑料可以是丙烯酸丁二烯苯乙烯(abs)。
18.在一个非常特别优选的实施例中，电池座和加强元件可以使用注射压铸方法或真空铸造方法制造，例如作为一件式电池单元安装件。在这种情况下，上述至少一个凹口可以在制造过程中积极地影响部件的流变性，即防止电池单元安装件响应于温度差异而变形，例如在冷却过程中。
19.在另一个优选实施例中，销形间隔件可以与电池座上的加强元件交替布置成一排。在一个特别优选的实施例中，加强元件可以在间隔件下方沿纵向延伸。换言之，间隔件可以形成为在纵向上高于加强元件。优选地，加强元件可以在间隔件下方1.0mm至0.2mm的范围内延伸。然而，非常特别优选地，加强元件可以在间隔件下方延伸至多0.5mm。换言之，加强元件可以在纵向方向上延伸到电池座上方和间隔件下方的范围内。
20.除了加强元件之外，销形间隔件还可以提高电池组的可堆叠性。此外，这样的间隔件可用于限定与可安装电池组的外壳的距离。由此，例如可以避免电流泄露。这对于满足特定的保护等级尤为重要。
21.通常，多个电池单元可以通过串联和并联电路相互连接以实现期望的电压和容量。在一个优选实施例中，电池单元可以m向并联和n向串联。该电路可以特别优选地是15个串联和16个并联。
22.根据本发明，电池单元的类型不受限制。然而，在优选实施例中，电池单元可以是涂有塑料的圆形单元。
23.根据本发明，电池单元的类型也不受限制。然而，在特别优选的实施例中，电池单元可以是磷酸铁锂电池单元。通过这种方式，可以有利地提高电池组的安全性，因为磷酸铁
锂电池单元的反应性相对较低。
24.根据本发明，电池座的形状不受限制。然而，在另一个优选实施例中，电池座可以具有圆柱形形状。所述圆柱形特别有利于储存上述涂有塑料的圆形单元。
25.在进一步优选的实施例中，电池组可以具有至少4个用于连接元件的通道。术语连接元件在此应广义地解释并且可以包括插头连接和螺纹连接的元件。然而，螺钉连接，例如螺钉和螺母，是优选的。电池组可以例如通过通道连接到周围的外壳。
26.根据本发明的电池组优选地用于家庭应用的电池模块中。这种家庭应用尤其包括模块化存储系统，例如，该系统使单户或多户住宅独立于公共电网。
附图说明
27.图1和2a、2b示意性地示出了根据一个实施例的电池组。
28.图3示意性地示出了根据一个实施例的加强元件。
29.图4示意性地示出了根据一个实施例的具有间隔件和加强元件的电池组的一部分。
30.图5示意性地示出了根据一个实施例的具有用于连接元件的通道的电池组。
具体实施方式
31.在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例或示例性实施例。图中相同或相似的元件可以用相同的参考符号表示，但有时也可以用不同的参考符号表示。
32.需要强调的是，本发明绝不限于以下描述的示例性实施例及其实施特征，还包括对示例性实施例的修改，特别是通过修改包含在权利要求的保护范围内的修改描述示例的特征或通过组合描述示例的一个或多个特征。
33.图1示意性地示出了根据一个实施例的电池组。该电池组10包括多个电池单元2，每个电池单元2被相应的电池座3包围，用于在其中存储电池单元2。电池座3排列成n行m列，并相互连接成一体，从而形成平铺的电池单元安装件1，其中m和n均＞3。根据本发明的n行m列的数量不受限制，可依照电池组应用要求进行选择。然而，在优选实施例中，m和n可以各自》10。然而，电池组10也可以优选地具有n＝15行和m＝16列的电池座3。
34.电池座3在竖直方向上开口，即朝向电池单元安装件1的上侧和下侧开口。电池单元2可以例如通过相应的固定元件(未示出)存储在这些电池座3中。由于电池座3上下开口，所以收纳在其中的电池单元2可以在电池单元安装件1的两侧连接，即可以同时连接电池单元2的正极和负极。
35.根据本发明，电池座3的形状不受限制，并且可以基于待存储于其中的电池单元2的形状。然而，在一个优选实施例中，电池座3可以具有圆柱形形状。
36.根据本发明，电池单元2的类型和种类也不受限制。在一个优选实施例中，电池单元2可以是涂有塑料的圆形单元2。
37.在一个特别优选的实施例中，电池单元2也可以是磷酸铁锂电池单元。磷酸铁锂电池单元的优点是它们的反应性低于其他电池，因此更安全。
38.根据本发明，电池组10还包括多个电池连接器5。电池连接器通常用于将电池组中的电池单元组合成一个电池，电池单元串联和并联连接。根据本发明，电池连接器5以交错
的方式布置在电池单元安装件1的两侧，覆盖n行电池座3中的两行，并且将安装在其中的电池单元2互连。根据本发明，互连的类型不受限制，并且可以根据电池组的应用要求来选择。然而，在一个优选实施例中，电池单元2可以m向并联连接且n向串联连接。特别优选地，电池单元16可以16并联(16p)且15串联(15s)连接。
39.此外，根据本发明的电池组10包括多个加强元件4。所述多个加强元件4以每行两行的间隔布置在n行电池座3之间。在纵向上，加强元件4形成为高于电池座3，使得它们将布置在n行中的相应两行上的电池连接器5分开。换言之，加强元件4相对于通过电池连接器连接的各列以两列的间隔交替布置。
40.加强元件提供的优点是在电池组的制造过程中可能掉落的金属物体不再横穿几行电池单元，从而可能导致短路。因此，加强元件用作一种屏障。此外，加强元件也可以加强电池组，特别是平铺的电池单元安装件，以防止变形。
41.在优选实施例中，电池座3和加强元件4可以由塑料制成。特别优选地，电池座3和加强元件4可以由相同的塑料制成。在一个特别优选的实施例中，塑料可以是丙烯酸丁二烯苯乙烯(abs)。在一个非常特别优选的实施例中，电池座3和加强元件4可以通过注射压铸或真空铸造方法制造。
42.在另一个优选的实施例中，加强元件4可以与电池座3一体连接。这样可以进一步提高电池单元安装件的稳定性，避免加强元件可能发生的滑动。
43.作为图1的补充，图2a和2b示意性地示出了根据一个实施例的电池组的两侧。在图2a中，1a对应于电池单元安装件的上侧，而在图2b中，1b对应于电池单元安装件的下侧。对应于侧面标识，其他附图标记类似于图1以图2a和2b中的索引a和b来标识。正如在图2a和图2b中显而易见的那样，电池连接器5a、5b在n行中的两行上的电池单元安装件的两侧1a、1b上错开布置并且将存储在电池座3a、3b中的电池单元2a、2b彼此连接。在两侧1a、1b的每一个上，加强元件4a、4b分别在n行之间以两行的间隔布置。加强元件4a、4b各自形成为在纵向上比电池座3a、3b高，使得它们将布置在n行中的两行上方的电池连接器5a、5b分开。
44.图3示意性地示出了根据一个实施例的加强元件。加强元件在此被详细示出并且在该实施例中被配置为加强肋6。如图3中虚线所示，加强肋6可以布置在两个相邻的电池座之间。加强肋6可以布置在行方向上相邻的电池座之间，并且可以在行的整个长度上延伸。加强肋6可以在纵向上高于电池保持器。
45.在一个优选实施例中，加强元件可以构造为具有至少一个凹口的加强肋。图3中示出的实施例的加强肋6具有凹口7。该凹口7尤其可以是楔形(wedge-shaped)的。该至少一个凹口可以有利地用作一种膨胀节，其可以防止电池单元安装件变形，例如作为温度的函数。当电池座和加强肋由塑料一体成型时，例如，使用注射模具或真空铸造，至少一个凹口可以防止所得电池单元安装件在冷却过程中变形。
46.图4示意性地示出了根据一个实施例的具有间隔件和加强元件的电池组的一部分。在图4的实施例中，加强元件构造为具有两个凹口7的加强肋6。在这种情况下，两个凹口7也可以特别是楔形的。与图3相反，图4的实施例中所示的电池座3的每一个都包括销形间隔件8。加强肋6可以在间隔件8的下方沿纵向延伸，优选地在从1.0mm到0.2mm的范围内，但特别优选地在间隔件8下方至多0.5mm。销形间隔件8可以与加强肋6在电池座3上沿行方向交替布置。例如，当电池组安装在外壳中时，可以有利地由间隔件限定与外壳壁的距离。这
样可以避免电流泄露的发生。此外，间隔件可以提高电池组的可堆叠性。
47.图5示意性地示出了具有用于连接元件的通道的电池组的实施例。在一个优选实施例中，电池组10可以具有至少四个用于连接元件的通道9a、9b。四个通道可以布置在电池组10的中心9b或电池组10的角部9a的区域中。有利地，电池组10还可以在中心9b和拐角9a的区域中都具有四个通道。根据本发明，通道9a、9b相对于连接元件不受限制。连接元件可以包括插头连接或螺钉连接，例如螺钉和螺母，并且通道9a、9b可以相应地配置。然而，通道9a、9b可以有利地构造以用于螺纹连接。例如，电池组10可以通过穿过通道9a、9b的连接元件连接到周围的外壳。
48.本发明的电池组可用于家庭应用的电池模块中。特别是，家庭应用可以是模块化存储系统，例如，使单户或多户住宅独立于公共电网，并通过太阳能等替代能源供电。
49.附图标记列表
50.10 电池组
51.1 电池单元安装件
52.1a 电池单元安装件的上侧
53.1b 电池单元安装件的下侧
54.2、2a、2b 电池单元
55.3、3a、3b 电池座
56.4,4a,4b 加强元件
57.5、5a、5b 电池连接器
58.6 加强肋
59.7 凹口
60.8 间隔件
61.9a,9b 通道