專利名稱：包括用于接收超高電容儲存單元的托架的供電設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于機動車的供電設備，其包括托架，該托架中設置有至少一個超高 電容電能儲存單元，該單元可發(fā)射熱，所述托架包括至少一個容槽，用于接收至少一個電能 儲存單元。
背景技術：
該類型的設備的多個例子是已知的。這種供電設備被用于例如電和/或混合類型的機動車的供電機器，即，其結(jié)合電 機和傳統(tǒng)的熱力發(fā)動機，對于其重要的是能將動能回收以給車輛電池重新充電以及給車載 網(wǎng)供電。該功能通常被稱為回收制動(recuperativebraking)。例如使用金屬氫化物類型 的電池。但是，這些供電設備具有多種問題。實際上，能量儲存單元經(jīng)歷多次充電和放電循環(huán)。例如，當機動車起動時，發(fā)生非 常強的放電。仍例如，在回收制動期間，儲存單元通過高強度電流被充電。在放電操作中電流被釋放時，或在充電操作中其被儲存時，超高電容儲存單元比 傳統(tǒng)的電池釋放更多的熱。釋放的熱的量與充電或放電期間循環(huán)的電流的強度成比例。此外，這些充電和放電循環(huán)可以以非?？斓墓?jié)奏彼此相繼，特別是當車輛在城市 中行進且駕駛員不得不頻繁停止和重啟車輛時。但是，為了儲存單元能高效地儲存電流，它們必須保持低于最大操作溫度。當充電和放電循環(huán)快速地彼此交替時，儲存單元的溫度可非?？焖俚厣仙阶畲?操作溫度。儲存單元的溫度增加得更快，因為它們?nèi)菁{在封閉的托架中。此外，每個儲存單元的使用壽命依賴于該單元所經(jīng)歷的溫度變化。因此，根據(jù)每個 儲存單元的配置，普遍的是一個儲存單元受到比其它儲存單元更強的溫度變化。該儲存單 元由此與其它儲存單元相比具有更短的使用壽命。當單個儲存單元有缺陷時，則比較簡單的是同時更換所有儲存單元，而不管其它 單元仍可工作。這由此造成非必要花費的增加。

發(fā)明內(nèi)容
為了消除所有這些缺點，本發(fā)明提出一種前述類型的供電設備，其中首先托架由 導熱材料制造，以把儲存單元發(fā)出的熱從所述容槽的壁的內(nèi)表面?zhèn)鲗У酵獗砻?，且其次?托架被分隔為多個容槽，每個容槽都設計為容納至少一個儲存單元，每個容槽的壁由所述 導熱材料制造，其特征在于，由導熱膠或?qū)針渲圃斓膫鲗颖粺o空隙地插置在儲存單 元和相關容槽的壁的內(nèi)表面之間，例如以把儲存單元發(fā)出的熱直接傳導到容槽的壁的內(nèi)表 面。通過本發(fā)明，能量儲存單元的溫度被均勻化，且熱被較好地排出。導熱樹脂或?qū)崮z不改變狀態(tài)，與熱調(diào)節(jié)材料相反，該熱調(diào)節(jié)材料例如是石蠟，其
3該改變狀態(tài)(固體_液體)而不同時改變溫度。石蠟，其通常是熱調(diào)節(jié)材料，被用于儲熱和將過熱限于微小變化的溫度附近?？尚械氖牵瑯渲蚰z以及根據(jù)本發(fā)明的導熱托架被用于將過熱限制于較大范圍內(nèi) 變化的溫度附近。根據(jù)本發(fā)明的方案使得可以更好地排熱，且由此更可靠。此外，石蠟在其改變狀態(tài)時被液化，以使得必須在能量儲存單元和/或容槽之間 設置專門的隔離物，例如文獻FR 2 883 670所述的彈性墊圈。通過本發(fā)明，這些間隔物被消除，因為根據(jù)本發(fā)明的樹脂或膠保持處于固體狀態(tài)， 且被用于擠住能量儲存單元。根據(jù)本發(fā)明的方案由此使得可以減少零件數(shù)，且由此是簡單和經(jīng)濟的。根據(jù)本發(fā)明的單獨或組合采用的其它特征-所述導熱樹脂和所述導熱膠是電絕緣的；-所述導熱樹脂被注射在儲存單元和容槽的壁之間；-導熱樹脂在被注射后硬化，以把儲存單元擠在容槽中；-硬化的導熱樹脂是可彈性變形的；-硬化的導熱樹脂是柔性的；-硬化的導熱樹脂是粘性的；-容槽是分隔壁；-每個容槽都包括單獨的壁，以使得容槽的外表面形成托架的外表面；-容槽的外表面是波浪形的；-容槽是一端不通的且電能儲存單元通過導熱膠層被擠在該一端不通的容槽的基 部中；-該膠是電絕緣的；-容槽被垂直地取向且導熱樹脂沿容槽的小于80%的垂直高度延伸；-容槽被縱向或橫向地取向，且導熱樹脂沿容槽的小于80%的垂直高度延伸；-導熱樹脂大體沿容槽的垂直高度的50%延伸；-導熱樹脂或膠的厚度是2mm或更?。?樹脂或膠的厚度大體等于Imm；-容槽是要接收一對電能儲存單元的容槽，該單元以相鄰的方式設置在具有長圓 形式的公共接收容槽中；-該公共容槽大體上具有“8”字的形狀；-每個容槽大體上具有半個“8”字的形狀；-容槽被橫向地和/或縱向地取向，且屬于通過蓋體封閉的托架，該蓋體構成用于 能量儲存單元和托架的帽；和-托架由金屬制造。通過以下提供的與附圖相關的說明，其它優(yōu)點將變得明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的供電設備的概略圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的教導生產(chǎn)的托架以及被設計為接收在托架中的儲存單元的分解透視圖
圖3是接收在圖3中的托架中的儲存單元的平面視圖4是沿圖3中的截面4-4的截面視圖5是沿圖3中的截面5-5的截面視圖6是類似于圖4的視圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例生產(chǎn)的托架
圖7是類似于圖5的視圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例生產(chǎn)的托架
圖8是平面視圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例生產(chǎn)的托架；
圖9是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的殼體的分解透視圖10是圖9中的殼體的橫截面視圖11是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的殼體的透視圖12是圖11中的殼體的分解透視圖13是圖12中的電能儲存單元的支撐托架的前視圖14是本發(fā)明第六實施例的殼體的截面視圖15是根據(jù)本發(fā)明第七實施例的示意性前視圖16和17是類似于圖15的視圖，用于本發(fā)明的兩個變化實施例。
具體實施例方式在下面的說明中，在非限制性的基礎上，使用了由附圖中三面體(trihedron) "L, V，Τ”表示的縱向、垂直和橫向取向。在下面的說明中，相同的附圖標記代表相同的或具有類似功能的部件。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的、用于機動車的供電設備10的組件。設備10被設計為將至少一個旋轉(zhuǎn)電機12連接到機動車的至少一個電池16。電 機12設置有傳感器14，且可用作電馬達，例如為了啟動熱力發(fā)動機，或用于驅(qū)動車輛的至 少一個輪子，和/或該電機可用作發(fā)電機，例如用于在制動過程中回收車輛的動能。該電機 (稱為交流發(fā)電機-起動機)是可逆的。該電機被作為非限制性例子，用于本說明書的其它 部分。應注意，交流發(fā)電機-起動機是可逆交流發(fā)電機，其首先使得其在運行于發(fā)動機 模式中時能把機械能轉(zhuǎn)換為電能，特別是為了給至少一個電池重新充電和/或為至少一個 機動車車載網(wǎng)絡的耗電裝置供電，其次當其運行于電馬達模式(稱為起動機模式)中時能 把電能轉(zhuǎn)換為機械能，特別是為了啟動機動車的內(nèi)燃機或熱力發(fā)動機，且，根據(jù)一個實施 例，能防止熱力發(fā)動機失速，或能驅(qū)動車輛的至少一個輪子。該交流發(fā)電機起動機包括整流裝置，該整流裝置屬于包括分支的變換器。這些整 流裝置被安裝在變換器的分支中，且由例如MOSFET型晶體管組成，該類型晶體管由電子指 令和控制單元控制，例如如文獻FR A 2 745 444和FR A 2 745 445所述。該電子指令和控制單元接收從傳感器14獲得的關于電機轉(zhuǎn)子的角度位置的信 號，且還包括所謂的驅(qū)動器，這些驅(qū)動器為功率元件且控制MOSFET型晶體管。根據(jù)一個實 施例，這些驅(qū)動器屬于功率級，該功率級還包括變換器的MOSFET型晶體管，由此在發(fā)電機 模式中組成所謂的AC/DC可逆交流-直流電轉(zhuǎn)換器。在電馬達模式中，變換器的MOSFET 晶體管在全有或全無(all or nothing)基礎上受到控制，以在全波中控制電機的定子的繞組，或，作為一種變化，通過可變脈寬進行控制，即使用斬波技術，其被稱為PWM(脈寬調(diào) 制)?？刂圃儆诰哂休^低功率的控制級。根據(jù)一個實施例，功率級包括電子功率板，其承載功率元件，例如MOSFET型晶體 管和驅(qū)動器，且控制級包括承載控制元件的電子控制板。在這些前述的文獻中，交流發(fā)電機_起動機是多相的。根據(jù)一個實施例，如文獻 W0-A-02/08. 334和文獻W0-A-03/088. 471所述，交流發(fā)電機起動機屬于用于機動車且包括 至少兩個電能儲存單元的配置。這些儲存單元的一個是電池，且另一個是超級電容器，即具 有高值的稱為超電容器的電容器。在文獻WO 02/080334中，供電設備被設計為將旋轉(zhuǎn)電機連接到兩個電池，該電池 屬于具有不同電壓的車載網(wǎng)。在該例中，超電容器包括多個超電容器基本能量儲存單元，如下面所述。應注意， 在起動機模式中(運行于電馬達模式中)，該配置使得可以給交流發(fā)電機-起動機供應比發(fā) 電機模式中高的電壓。該類型的配置使得可以在制動過程中回收能量，且包括兩個配電網(wǎng)，至少一個開 關或具有兩個開關的電路，和直流/直流轉(zhuǎn)換器(稱為DC/DC轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器使得可以轉(zhuǎn) 換電壓，且可以工作于兩個不同電壓)。對于進一步的細節(jié)，請參考這些文獻，已知該變換器是電子電流轉(zhuǎn)換器 (electronic current converter)0應認識到，該配置可使用旋轉(zhuǎn)電機，例如簡單的交流發(fā)電機，其電連接到電池。根據(jù)一個實施例，該交流發(fā)電機與起動機相關聯(lián)，該起動機與該交流發(fā)電機并聯(lián) 安裝在第一端子(接地)和第二端子(連接到電路)之間，在一個實施例中，這使得可以把 兩個電池串聯(lián)，例如12V電池，以在起動時給起動機供應24V電壓，且可以在機動車已經(jīng)起 動后把這兩個電池并聯(lián)。設備10由此包括至少一個電子轉(zhuǎn)換器18、22和一個具有超電容器的電能儲存單 元20。該設備包括兩個電網(wǎng)，一個用于功率(儲存單元20串聯(lián))且被設計用于能量的回 收，另一個用于能量，特別是為了給連接到車載網(wǎng)的電池16重新充電和/或給該車載網(wǎng)供 H1^ ο根據(jù)第一非限制性實施例，設備10包括直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器22。根據(jù)第二非限制性實施例，設備10包括變換器18。該變換器是可逆DC/AC轉(zhuǎn)換 器。當電機處于發(fā)電機模式中時該變換器用作AC/DC轉(zhuǎn)換器(其還被稱為整流橋)，且當電 機處于電馬達模式中時該變換器用作DC/AC轉(zhuǎn)換器。根據(jù)第三非限制性實施例，設備10包括變換器18和直流/直流轉(zhuǎn)換器22。根據(jù)非限制性例子中的第四實施例，如圖1所示，設備10包括三個電子轉(zhuǎn)換器，即 變換器18、直流/直流轉(zhuǎn)換器22和附加的兩位開關30或兩個開關30，其通過功率連接件 (power connection)(例如母線(bus bar))彼此連接。以上述方式，變換器18在發(fā)電機模式中是所謂的AC/DC可逆交流/直流電轉(zhuǎn)換 器，在電馬達模式中是所謂的DC/AC直流/交流轉(zhuǎn)換器。直流/直流轉(zhuǎn)換器22使得特別可以把能量儲存單元側(cè)20上的電壓(所述電壓在
6該例中以非限制性的方式處于6V至35V的數(shù)值范圍內(nèi))轉(zhuǎn)換為與電池16的電壓相適的電 壓(該電池為車載網(wǎng)供應例如約12V的電壓)。兩位開關30或兩個開關30，就它們而言使得可以確定電機12的運行模式。在采用的例子中，發(fā)電機模式包括兩個階段，即所謂的交流發(fā)電機階段和所謂的 能量回收階段，且馬達模式包括起動和動力輔助階段。具有兩位開關的電機的運行模式如下-在馬達模式中，且在能量回收階段中，該開關連接變換器18和儲存單元20；和_在交流發(fā)電機階段中，該開關連接變換器18和電池16。應注意，在其它實施例中不存在開關。為此，設備10通過纜線24連接到電機，通過纜線26連接到電池，且通過纜線28 連接到車輛的供電網(wǎng)。由于設備10使得可以通過電機回收車輛的動能，該架構更特別地稱為“14+X”架構。如圖1所示，設備10包括單個殼體32，其中設置有電子轉(zhuǎn)換器(一或多個)18、22 和電能儲存單元(一或多個)20，特別是為了降低這些元件之間的連接件的長度，例如為了 限制連接電感的效應。對于其它細節(jié)，請例如參考文獻FR 2 883 670，特別是該文獻的圖5，其以透視圖 示出了單個殼體，該殼體包括下部托架(該托架接收能量儲存單元(一個或多個))和上部 件(其形成下部托架的蓋體，且接收電子轉(zhuǎn)換器(一個或多個))。作為一種變化，電子轉(zhuǎn) 換器(一個或多個)被偏移，以使得上部件可被簡化。根據(jù)一個實施例，該上部件可包括具 有翅片的板，如申請FR 2 883 670的圖5所示。大體如圖2至5所示，殼體32包括下部件 34，其形成托架34用于接收一個或多個電能儲存單元20。在圖2至5所示的例子中，托架34包括12個能量儲存單元20，其串聯(lián)安裝。單元20在該例中為超電容器(ultra capacitor)，其也被稱為“超級 (supercapacitor)電容器”。這些超電容器比傳統(tǒng)電容更快地放電和充電，其方式例如如前 述文獻WO 02/080334中所述。應認識到，作為一種變化，這些單元20中的至少一些是具有 與超電容器相同形式和尺寸的電池。儲存單元20具有相同的外觀。每個單元20由此具有帶垂直軸線的圓柱形的形式。 每個單元20側(cè)向地通過外圓柱形表面36、垂直地通過上圓形水平端部表面38，且通過下端 圓形水平端部表面40劃界。每個單元20具有兩個電連接端子42。每個端子42分別相對 于表面38和表面40垂直地突出。托架34具有大體平行六面體的形式，其具有大體矩形的橫截面。該托架34在頂 部以下述方式敞開，且在基部通過平坦的下水平壁48封閉。該托架側(cè)向地通過波浪形外垂直表面51劃界，該表面與儲存單元20的形式匹配。 表面51垂直于平坦的下水平壁48，該壁構成托架34的基部。根據(jù)一個實施例，下壁48以突出的方式包括穿孔片或眼孔件(未示出)，用于通過 穿過該片或眼孔件中的孔的固定單元(例如螺釘、鉚釘或螺栓)把托架34固定至車輛的固 定部，例如車輛車體的冷件(cold part)。在該例中，殼體32的上部件未示出，以能看到單元20。該上部件構成用于封閉托架34的頂部的蓋體。托架34包括至少一個容槽44以接收至少一個超電容器電能儲存單元20。在圖2 所示的例子中，托架34被劃分為具有相同外觀的六個容槽44。其每個都可接收一對超電容 器能量儲存單元20。每對的兩個儲存單元20縱向地相鄰，且根據(jù)一個特征，由此接收在具 有通常的垂直取向的容槽44中。這些容槽44具有長圓(oblong)的形式。每對的儲存單元20的下端部表面40的端子42通過由導電材料(例如銅)制造 的條45電連接在一起，如圖5所示。未示出的條還連接上表面的端子42。這些條設置為例如將單元20串聯(lián)，其由此具有輸入和輸出端子。輸入和輸出端子的位置依賴于具體應用。每個容槽44包括上開口 50，其使得可以通過朝向封閉的基部垂直移位而把一對 電能儲存單元20引入。每個容槽44在底部通過由平坦的水平下壁48形成的水平內(nèi)基部 封閉。如圖3所示，每個容槽44的水平截面總體上具有“ 8 ”字的形式。更具體地，一對相鄰單元20的每個容槽44通過側(cè)壁43劃界，其具有長圓形式的 下表面46，該下表面在該例中總體上是“8”字形式。該下表面46(圖2和3)具有兩個圓形 部分，其通過兩個中心部分彼此連接，該中心部分具有彼此相對的平坦表面。中心部分每個 都連接到圓形部分的端部，該圓形部分延伸超過180°，如圖3更好地所示。中心部分的平坦表面具有總體上矩形的形式，其垂直方向上具有比它們的縱向尺 寸大的尺寸，如圖2所示。每個容槽44由此在相對的中心部分的平坦表面的位置處更窄。圓形部分具有的尺寸使得它們可每個都接收單元20。它們的尺寸由此通過單元的 外表面36的直徑限定。由此，如圖3所示，具有長圓形式的每個容槽44具有與每個儲存單元20的直徑的 兩倍基本上相等的縱向長度，和與儲存單元20的直徑基本上相等的橫向?qū)挾?。如圖4所示，每個儲存單元20的圓柱形表面36由此至少部分地設置在相關容槽 44的內(nèi)側(cè)向表面46的附近，具有側(cè)向插入空隙“j”。側(cè)壁43在外部分地通過垂直外表面51劃界，且部分地以下述方式通過存在于兩 個相鄰容槽44之間的材料劃界。每個壁43的厚度對于每個容槽44基本上相同。側(cè)壁43 的厚度在表面51的位置處相對較小，例如以輔助托架34的內(nèi)部和外部之間的熱交換。壁43的厚度在兩個相鄰容槽44之間較大，如圖3所示。從本說明和附圖可明白，每個容槽44都具有一端不通(blind)的形式，且由此包 括上開口 50，其使得可以通過向下垂直移位而弓I入儲存單元20。容槽44在三個橫排上以縱向?qū)υO置。每排包括四個單元20。該配置是緊湊的，且 托架可由此具有與車輛電池類似的尺寸。容槽是分隔壁44，即至少部分側(cè)壁43形成用于兩個相鄰容槽44的公共部分。由 此，如圖5所示，給定容槽44A的外表面52A的部分可構成相鄰容槽44B的內(nèi)表面46B。側(cè)壁43的不是分隔壁的那些部分的外表面形成托架34的外表面51。如圖3和5所示，構成一對的兩個儲存單元20相切于垂直接觸線。由此，在每個 容槽44中，接觸線兩側(cè)上的每對儲存單元20的圓柱形表面36的兩個相對部分之間具有縱 向空隙53。該接觸線使得可以獲得單對單元20的更均勻的溫度。
作為變化，接觸線被消除，以具有微小的空隙。在充電和放電操作中，每個儲存單元20從其上端部表面38和下端部表面40以及 從其圓柱形表面36發(fā)出強熱流。為了允許快速地排出每個儲存單元20產(chǎn)生的熱，且為了允許接收在托架34中的 所有儲存單元20的均勻受熱，根據(jù)一個特征，托架34由導熱材料制造，例如以盡可能快地 從相關容槽44的側(cè)壁43的內(nèi)表面46向外表面?zhèn)鲗總€儲存單元20產(chǎn)生的熱。根據(jù)一個實施例，托架34由單一的導熱材料制造為單件。根據(jù)一個實施例，該材 料是可模制的材料，以使得托架通過模制整體地形成。根據(jù)一個實施例，托架34由金屬制造。在給出的例子中，該托架34是基于鋁的，以降低其重量和獲得通過模制整體形成 的托架。作為一種變化，該托架是基于鎂的，例如其由鎂鋁合金(magnesium andaluminium alloy)制造。如圖4和5所示，為了能把每個儲存單元20垂直地插入相關容槽44中，和/或由 于托架34的制造中固有的約束，每個容槽44的內(nèi)表面46具有相對于垂直方向的間隙角 “ α ”，以使得內(nèi)表面46朝向容槽44的基部48收斂。該間隙角還使得可以獲得模制為單件 的托架。因此，在每個儲存單元20的圓柱形表面36和相關容槽44的內(nèi)表面46之間形成 側(cè)向空隙“ j”。由此夾置在每個儲存單元20的圓柱形表面36和相關容槽44的內(nèi)表面46 之間的滯留空氣層作為熱絕緣部。為了解決該問題，由具有導熱性的物質(zhì)制造的傳導層54被沒有空隙地徑向插入 在儲存單元20的圓柱形表面36和相關容槽44的內(nèi)表面46之間。傳導層54由此有利地填充存在于一對的儲存單元20之間的縱向空隙53。根據(jù)一 個實施例，傳導層是電絕緣的。根據(jù)本發(fā)明的一個特征，無空隙地徑向插入在儲存單元20的圓柱形表面36和相 關容槽44的內(nèi)表面46之間的該導熱層54包括導熱樹脂或?qū)崮z。根據(jù)一個實施例，該導熱膠或該導熱樹脂是電絕緣的。所述導熱樹脂初始為液體或粘性形式。其通過在儲存單元20已被設置后填充容 槽44而被注入每個儲存單元20和相關容槽44的內(nèi)表面46之間。因此，所述導熱樹脂被 插置在兩個儲存單元20之間，以使得一對中的兩個相鄰儲存單元20處于相同的溫度下。有利地，導熱樹脂54形成導熱層，其在被注射后硬化，例如以側(cè)向地(即縱向地和 橫向地)把儲存單元20擠(wedge)在容槽44中。根據(jù)一個實施例，硬化的傳導層54可彈 性變形，以吸收任何沖擊。該導熱樹脂由此是柔性的。其被用于擠住單元20。為了便于導熱樹脂的注入操作，儲存單元20可預先通過膠層56被膠粘并擠住在 相關容槽44的基部48處。實際上，當儲存單元20未被擠住時，它們在相關條45上處于不 穩(wěn)平衡中，如圖5所示。用于形成膠層56的膠優(yōu)選地為電絕緣體。有利地，膠層56由具有導熱性的材料制造。
在組裝過程中，膠層56首先被施加到每個容槽44的基部48。然后，多對儲存單元 20通過上開口 50被垂直地插入相關容槽44中。然后，導熱樹脂被注射到每個容槽44中，例如以形成傳導層54。該導熱樹脂層的 厚度有利地為2mm或更小，以能與導熱托架34 —起更好地放熱。根據(jù)一個實施例，該厚度 大體上等于1mm。導熱膠56還用于把儲存單元20固定到托架34。膠56還使得可以減少樹脂54的量。實際上，在圖4和5中，樹脂沿容槽44的整 個高度延伸。作為變化，通過膠56，樹脂可沿容槽的小于80 %的垂直高度延伸，例如在容槽 的50%的高度上延伸。這一點同樣應用于圖6和7的第二實施例。應認識到，容槽44的形 狀(其大體上是“8”字的形式)使得其可以減少使用的導熱樹脂54的量且由此減少其體 積。作為一種變化，導熱樹脂層54被與膠56類型相同的膠代替。作為一種變化，層54和56由具有粘性的導熱樹脂制造。一旦其被硬化，該樹脂變得具有粘性。以前述方式，樹脂已被選擇，其一旦被硬化就具有粘性、柔性和彈性變形，以減弱 沖擊。有利地，導熱樹脂由此硬化，例如以具有堅固性和彈性的協(xié)調(diào)性(a solidand resilient consistency)。通常，根據(jù)本發(fā)明的樹脂或膠使得可以提供絕緣，其能避免水或任意其它雜質(zhì)的 滲透。在儲存單元20的充電和放電操作中，每個儲存單元20通過其圓柱形表面36發(fā)出 的熱流經(jīng)由傳導層54被直接且快速地傳導到每個容槽44的內(nèi)表面46。該熱然后被傳導到 相關壁43的外表面。由此，部分熱經(jīng)由托架34的外表面51被直接傳導到托架34的外部，而另一部分 熱通過形成間隔部的側(cè)壁43傳導到其它容槽44。根據(jù)本發(fā)明教導制造的設備由此可以獲得一瞬時溫度，其對于設置在托架34中 的所有儲存單元20是基本上均勻的，且所有的儲存單元20由此具有基本上相同的使用壽 命。此外，所有儲存單元20發(fā)出的熱通過傳導到托架34的外表面51而被直接或間接 地傳遞。有利地，托架34的外表面51熱連接到冷卻裝置，例如冷空氣流、熱管、或任意其它 合適的冷卻裝置。根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，其在圖6和7中示出，托架34具有與本發(fā)明的第一實 施例類似的外觀和結(jié)構。但是，容槽44不是分隔壁，即每個容槽44側(cè)向地通過單獨的側(cè)壁43劃界。每個容槽44的單獨側(cè)壁43的外表面由此形成托架34的外表面51。每個容槽44 的側(cè)壁43的外表面51由此彼此側(cè)向地間隔開，以使得容槽44中的儲存單元20發(fā)出的熱 不經(jīng)由相鄰容槽44而被直接傳導至容器34的外部。托架34包括上板58，容槽44從該上板的下表面垂直地向下延伸。每個容槽44中
10的上開口被形成在托架34的板58中。托架34被制造為單件，例如通過擠出工藝，其包括利用活塞垂直向下擠壓水平鋁 板的長圓區(qū)域(該鋁板通過加熱變得容易延展)，以形成容槽44。在該實施例中，如前面那個，傳導層54被插置在每個儲存單元20的圓柱形表面36 和每個容槽44的內(nèi)表面46之間。膠層56也被設置，以把單元20膠粘到托架34的基部 48。根據(jù)本發(fā)明第二實施例的托架34由此可以增加外側(cè)向表面51的累計面積，以更 快速地排放儲存單元20產(chǎn)生的熱。根據(jù)本發(fā)明第三實施例，其在圖9中示出，該設備包括三對相鄰的儲存單元20。存在單個殼體32，且其由此構成用于接收單元20的托架。單個中空件由此被設置 用于形成用于單元20的具有長圓形式的容槽234。單元20被橫向地引入到容槽234中。 這些容槽具有縱向取向，導熱樹脂或?qū)崮z54被插置在容槽234的內(nèi)表面和單元20的外 表面之間。根據(jù)一個實施例，殼體由鋁制造。作為一種變化，殼體由銅制造。具有長圓形式的內(nèi)部容槽234通過具有半圓形式的兩個部分和通過使該半圓部 分的圓周端部彼此連接的兩個直部分劃界。根據(jù)該實施例，其可應用于所有前述實施例，殼體32的外表面和由此托架的外表 面包括突出單元，例如翅片60或銷，以虛線示出，例如以增加殼體32的內(nèi)部和殼體32的外 部之間的熱交換表面。135示出了用于把殼體32固定至車輛的固定部(例如車輛的車體) 的凸片。這些凸片被穿孔用于通過固定單元(例如螺釘、螺栓或鉚釘)將殼體32固定到例 如車輛的車體。在圖9和10的實施例中，能量儲存單元20部分縱向地和部分橫向地被嵌入。在該實施例中，殼體32包括中空托架34，其具有縱向波浪形基部，以形成九個縱 向容槽44’，以安裝三個為一組的九個單元。這些容槽44’由橫向間隔部144’劃界，如圖9 更好地所示。這些間隔部144’是中心中空的，以供相關單元20的端子42通過。如前述附圖中， 單元20的端子被彼此連接，特別是通過傳導條45，以把單元串聯(lián)在兩個端子146、147之間。每個容槽44’包括基部，其構成圓柱體的一部分。另一單元20也設置在托架34的端部中的一個處。為此，該托架34具有橫向容槽 144，其與容槽44，相似(in the image of the rec印tacles)，但垂直于后者。導熱樹脂層54沒有空隙地插置在每個單元20和相關容槽44’、144的壁43的內(nèi) 表面46之間，如前述附圖所示。這些單元彼此不接觸，如圖10更好地所示。以上述方式，壁43的位置處的樹脂的 厚度e小于2mm，以更好地導熱。在該例中，該厚度等于1mm。以經(jīng)濟的方式，樹脂在具有波浪形基部的托架34的小于80%的垂直高度上延伸。 在該例中，其大體上在朝向外部鼓起的托架34的50%的垂直高度上延伸，如圖10所示。該 托架34在其自由端部上和其外周具有附加厚度(沒有附圖標記)，其被構造為形成邊緣，以 接收用于封閉托架的平坦蓋體132。該附加厚度具有容槽(無附圖標記)，以安裝密封件(未示出)。該密封件被蓋體132壓住，該蓋體被局部穿孔以插入固定單元(例如螺釘)以把蓋體132固定到托架34。導熱樹脂，其在該例中為電絕緣的，該樹脂被選擇為使得在其被固化后具有粘接 和彈性變形的性質(zhì)。該樹脂是柔性的且還是不可滲透的。單元20由此被固定在托架34中，且被粘性 樹脂擠住。用于封閉托架34的蓋體132構成用于單元20的保護性蓋體。托架34例如是基于鋁的，且蓋體132是基于金屬板的。托架例如通過模制獲得。通過樹脂54，組件34、132、20可被操縱和運輸。這同樣適用于其它實施例。在圖11至13的實施例中，殼體32包括用于接收電能儲存單元20的托架134，其 相對較平坦，且被蓋體132全部蓋住，該蓋體具有中空形式，其構成用于單元20和托架134 的帽，如圖11所示。在該實施例中，蓋體132具有矩形形式的基部，其由垂直于基部的側(cè)邊 緣劃界。該側(cè)邊緣包括兩個縱向側(cè)壁和兩個橫向側(cè)壁。該蓋體132在該例中由鋁制造。蓋 體132的邊緣的縱向壁和基部分別設置有開口 141、40，以更好地放熱。在該實施例中，殼體 32被安裝在例如車輛的行李箱或乘員空間中。蓋體的邊緣的橫向側(cè)壁每個都設置有兩個帶肋凸片，用于通過螺釘138把蓋體 132固定到托架的橫向側(cè)豎立部139，該螺釘擰入豎立部139中的螺紋孔。在該例中，托架134包括容槽144以接收單元20。容槽144具有橫向取向。容槽144被構造為如第一實施例那樣接收成對的儲存單元20。這些容槽通過兩 個大體半圓柱形的部分劃界，該部分具有適于接收單元20的外圓柱形表面的尺寸。每個容 槽144總體上是半個“8”字的形式。一對的兩個單元20在該例中沿橫向線彼此局部接觸。 作為一種變化，如圖10中那樣沒有接觸。導熱層54被無空隙地徑向插置在容槽144的內(nèi) 表面和該對中的單元20的外圓柱形表面之間，如圖2至5的第一實施例中那樣。層54例 如是導熱樹脂。托架在該例中由鋁制造。作為一種變化，可以上述方式使用導熱膠。托架134是矩形板的形式，該板在橫向上是中空的，在該例中用于形成三對容槽 144，以接收三對超電容器單元20。托架134例如由金屬制造。根據(jù)一個實施例，其由鋁制造。該托架134側(cè)向上通過其用于固定蓋體132的兩個橫向豎立部139劃界，且其縱 向上通過兩個橫構件(cross-member) 142劃界。每個橫構件142在其每個端部處都包括穿 孔的眼孔件135，其每個都連接到豎立部139的一個端部。豎立部142使得可以增加與冷源接觸的接觸表面。如圖10中那樣，眼孔件135是用于把殼體32固定至車輛一部件的眼孔件，該部件 在該例中為冷件，例如是車輛的車體。在該例中固定是通過螺釘137進行的，或作為一種變 化，是鉚釘、螺栓或銷樁，其每個都穿過眼孔件135中的孔。圖12示出了單元20的端子42之間的電連接條45，以及包括電子部件的印刷電路 板145，以在單元由超電容器或超級電容器組成時平衡單元20，以使得該電容器被均勻地 充電。單元20，其在該例中通過條45和印刷電路145串聯(lián)連接，預先形成模塊120，該模 塊被安裝在托架134中且被保護性蓋體132覆蓋。保護性蓋體132覆蓋和保持模塊120。
作為一種變化，蓋體132具有例如托架134這樣的容槽，單元20被夾置在這些大 體半圓柱形的容槽之間且與托架134和蓋體132相對。供電設備的所有組合和變化是可能的。因此，可以進行90°旋轉(zhuǎn)，例如圖2至5中的實施例，基部48然后具有垂直取向。作為一種變化，圖11至13中的托架134具有波浪形外壁，如圖2至5。作為一種變化，圖11至13中的蓋體132具有半圓柱形容槽，如托架134。在該例中，單元的容槽是兩件式的，且總體上具有尺寸適用于單元20的外表面的 形式，以接收該單元。該類型的容槽在圖14和15中示出。作為一種變化，如圖14所示，托架134和蓋體132由導熱材料制造，且每個都具有 波浪形外壁151 (如圖2至5)以及用于單元20的容槽34。與圖2至5中的實施例相比較，執(zhí)行了 90°旋轉(zhuǎn)且壁151具有橫向取向。200示出了托架134的外壁和冷源(例如機動車的車體的冷件)之間的局部接觸 表面，201示出了蓋體132的外壁和空氣或冷源之間的局部接觸表面，154示出了能量儲存 單元20和容槽144的內(nèi)表面之間的接觸表面。容槽144的外表面151由此是波浪形的。根據(jù)一個實施例，表面154屬于導熱物質(zhì)，例如導熱且電絕緣的樹脂，如圖11至 13。作為一種變化，如圖15所示，能量儲存單元20例如經(jīng)由導熱膠與蓋體132的和托 架134(其由導熱材料制造)的容槽144接觸。在該變化中，托架134和冷源之間的接觸表 面沿具有平坦外表面的托架134的整個長度設置。類似地，蓋體132的外表面和空氣或冷 源之間的接觸沿蓋體132的整個長度設置。 應認識到，接觸表面的長度依賴于具體應用。例如在圖14中，至少兩個表面200或201可被彼此連接，且形成僅單個表面。應認識到，表面201可被裝備有突出單元，如圖8所示。應注意，圖15中的蓋體132通過固定單元138 (例如螺釘，其擰入到兩個容槽34 之間的材料厚度中)連接到托架134。這由此在兩個部件132、134中形成殼體，其形成用于 單元20的螺釘夾持件，由此這些單元被固定。應認識到，單元20的數(shù)量依賴于具體應用，且特別是依賴于電壓需求?？删哂? 或12個單元，或該單元數(shù)量為非6或12個。例如，這些單元可包括六個具有超電容器的單 元20和傳統(tǒng)電池形式的兩個單元20。在圖10中的實施例中，可以將容槽234垂直地取向，且將其數(shù)量加倍，如圖16所
7J\ ο殼體32的厚度被增加，同時保持其軸向長度32。這可應用于圖15中的實施例，如圖17所示。殼體32可被安裝在被保護的區(qū)域，例如機動車的行李箱或乘員空間。應認識到，圖11至15中的單元和圖11至15中的托架可被垂直地取向。應認識到，作為一種變化，單元20的截面可以不是圓形的。這些單元20具有例如 卵形或多邊形形狀。這同樣應用于用來接收單元20的容槽。容槽可被水平地和垂直地取向。例如，圖16中的殼體可接收八個單元20。在該例中，殼體包括兩個垂直容槽234和兩個水平容槽。單元20可包括并聯(lián)安裝的兩個組，每個組包括串聯(lián)安裝的單元。因此，通過根據(jù)本發(fā)明的教導制造的托架32、34、134、334，儲存單元20產(chǎn)生的熱 被非?？焖俚嘏懦?，這防止了溫度突然增加到儲存單元20的最大工作溫度以上。此外，傳導層的存在，通過消除滯留空氣區(qū)域(其阻止了熱的通過)，使得可以通 過傳導排出熱量。單元20通過熱傳導具有均勻的溫度，特別是由于導熱材料制造的托架。該托架與單元20和冷源間接接觸。根據(jù)一個實施例，該冷源是車體的金屬板。作 為一種變化，其可以是至少一個珀耳帖效應單元(Peletier effectcell)，其具有熱的下表 面和與托架接觸的冷的上表面。作為一種變化，冷空氣流掃過與托架為一體的突出部，例如圖10中的那種類型的 翅片。空氣流的循環(huán)例如通過至少一個風扇獲得，其例如根據(jù)單元20的溫度而被控制。至少一個熱管可將該托架連接到冷源，例如冷板。作為一種變化，托架和蓋體由導熱且電絕緣的材料制造。應認識到，當單元20的外表面是電絕緣的時，圖15和17中的托架和蓋體可由金 屬制造。當物質(zhì)54是電絕緣的時，托架可以是導電或電絕緣的。該物質(zhì)使得可以使單對中 的單元20的溫度更均勻。應理解，在一些附圖中，儲存單元20成對地安裝，同時保持彼此接觸，這使得可以 更好地使單元20的溫度更均勻。應注意，容槽144和234是分隔壁，且下托架32、34、134、334是要支撐單元20的 托架。還應注意，總體上為“8”字形式的容槽具有長圓形狀。例如，使用的樹脂可以是聚氨酯類型的樹脂，其具有兩種組分，一種是硬化劑。例 如，RAIGI公司出售的標記為RAIGITANE 4759/RAIGIDUR HR的兩組分樹脂可被使用，其在 環(huán)境溫度下形成液態(tài)聚氨酯系統(tǒng)(polyurethanesystem)。該黑色樹脂是柔性的(50邵氏 HR)且具有優(yōu)良的抗熱沖擊性，以及對于金屬和塑料件的非常好的粘接性。該樹脂由此是粘 性的。作為一種變化，可以使用由TOVO公司出售的兩組分聚氨酯系統(tǒng)(樹脂PD4431FL 和硬化劑300)，具有邵氏硬度50-55。
權利要求
一種用于機動車的供電設備(10)，其包括托架(32，34，134)，該托架中設置有至少一個超高電容電能儲存單元(20)，該單元可發(fā)出熱，所述托架(32，34，134，334)包括至少一個容槽(44，144，234)，用于接收至少一個電能儲存單元(20)，其中首先托架(32，34，134)由導熱材料制造，以把儲存單元發(fā)出的熱從所述容槽(44，144，234)的壁(43)的內(nèi)表面(46)傳導到外表面(51，52，151)，且其次該托架被分隔為多個容槽(44，44’，144)，每個容槽都設計為容納至少一個儲存單元(20)，每個容槽的壁(43)由所述導熱材料制造，其特征在于，由導熱膠或?qū)針渲圃斓膶釋?54)被無空隙地插置在儲存單元(20)和相關容槽(44，144，234)的壁(43)的內(nèi)表面(46)之間，以把儲存單元(20)發(fā)出的熱直接傳導到容槽(44，144，234)的壁(43)的內(nèi)表面(46)。
2.根據(jù)前一項權利要求所述的供電設備(10)，其特征在于，所述導熱樹脂和所述導熱 膠是電絕緣的。
3.根據(jù)前述權利要求任一項所述的供電設備(10)，其特征在于，所述導熱樹脂被注射 在儲存單元(20)和容槽(44)的壁(43)之間。
4.根據(jù)前一項權利要求所述的供電設備(10)，其特征在于，導熱樹脂在被注射后硬 化，以把儲存單元(20)擠在容槽(44)中。
5.根據(jù)前一項權利要求所述的供電設備(10)，其特征在于，硬化的導熱樹脂是可彈性 變形的。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的供電設備(10)，其特征在于，硬化的導熱樹脂是粘性的。
7.根據(jù)前述權利要求任一項所述的供電設備(10)，其特征在于，容槽(44，144，234)是分隔壁。
8.根據(jù)權利要求1至6任一項所述的供電設備(10)，其特征在于，每個容槽(44)包括 單獨的壁(43)，以使得容槽(44)的外表面(51)形成托架(34)的外表面(51)。
9.根據(jù)前述權利要求任一項所述的供電設備(10)，其特征在于，容槽(44，144)的外表 面(51，151)是波浪形的。
10.根據(jù)前述權利要求任一項所述的供電設備(10)，其特征在于，容槽是一端不通的 (44)且電能儲存單元(20)通過導熱膠層(56)擠在一端不通的容槽(44)的基部(48)中。
11.根據(jù)前述權利要求任一項所述的供電設備(10)，其特征在于，容槽(44，144，234) 是要接收一對電能儲存單元的容槽，該單元以相鄰的方式設置在具有長圓形式的公共容槽 (44，144，234)中。
12.根據(jù)權利要求11或12所述的供電設備(10)，其特征在于，公共容槽大體上具有 “8”字的形狀。
13.根據(jù)權利要求11所述的供電設備(10)，其特征在于，每個容槽(144)大體上具有 半個“8”字的形狀。
14.根據(jù)前述權利要求任一項所述的供電設備(10)，其特征在于，托架(44，134)由金屬制造。
15.根據(jù)前述權利要求任一項所述的供電設備(10)，其特征在于，導熱樹脂層為2mm或更薄。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于機動車的供電設備(10)，其包括導熱材料制造的托架(34)，該托架中設置有至少一個超高電容電能儲存單元(20)，該單元可發(fā)出熱量，所述托架(34)包括至少一個容槽(44)，用于容納至少一個電能儲存單元(20)，由導熱粘接劑或?qū)針渲圃斓膶釋?54)被無空隙地插置在儲存單元(20)和相關容槽(44)的壁的內(nèi)表面之間，以傳導由儲存單元(20)發(fā)出的熱。
文檔編號H01M2/10GK101926022SQ200880125758
公開日2010年12月22日 申請日期2008年12月4日 優(yōu)先權日2007年12月6日
發(fā)明者帕特里克·龍迪爾, 法比恩·格林, 羅杰·阿巴迪亞 申請人:法雷奧電機設備公司