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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201380029581.5 (22)申请日 2013.04.05 BO2012A000183 2012.04.06 IT H01M 2/10(2006.01) H01M 2/12(2006.01) H01M 2/20(2006.01) H01M 10/42(2006.01) H01M 10/48(2006.01) H01M 10/613(2014.01) H01M 10/625(2014.01) H01M 10/643(2014.01) H01M 10/655(2014.01) H01M 10/6555(2014.01) B60L 11。
2、/18(2006.01) B60L 1/00(2006.01) B60L 1/02(2006.01) B60L 3/00(2006.01) B60L 3/04(2006.01) B60L 11/14(2006.01) B60K 1/04(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) (71)申请人 法拉利公司 地址 意大利莫登纳 (72)发明人 F. 发瓦雷托 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人 王洪斌 徐红燕 (54) 发明名称 用于具有电力推进的车辆的电能存储并具有 通过 U 形刚性连接元件彼此并联和串联连接的圆 柱化学电池的系统 (5。
3、7) 摘要 一种用于具有电力推进的车辆 （1） 的电能存 储的系统 （14） ； 该存储系统 （14） 提供有 ： 一组化 学电池 （19） ， 该组化学电池 （19） 中的每一个具有 具有中心对称轴 （21） 的圆柱形状， 并在一端呈现 正极以及在相对的端呈现负极 ； 电池被布置在至 少一行 （22）中， 其中该行 （22）的所有化学电池 （19） 彼此并联并且以预定间距一个接一个地被 布置 ； 并且具有用于连接同一行 （22） 的化学电池 （19） 的极的多个电连接元件 （31） ， 以便创建化学 电池 （19） 的集合 （32） ， 其中化学电池 （19） 彼此并 联连接， 并且以便将化。
4、学电池 （19） 的集合 （32） 彼 此串联连接。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.12.05 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/IB2013/052742 2013.04.05 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/150499 EN 2013.10.10 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图11页 (10)申请公布号 CN 104428917 A (43)申请公布日 2015.03.18 CN 104428917 A 1/2 页 2 1. 一种用于具有电力。
5、推进的车辆 （1） 的电能存储的系统 （14） ， 该存储系统 （14） 包括 ： 一组化学电池 （19） ， 该组化学电池 （19） 中的每一个具有具有中心对称轴 （21） 的圆柱 形状， 并在一端呈现正极以及在相对的端呈现负极 ； 电池被布置在至少一行 （22） 中， 其中 该行 （22） 的所有化学电池 （19） 彼此并联并且以预定间距一个接一个地被布置， 使得该行 （22） 垂直于化学电池 （19） 的中心对称轴 （21） 展开 ； 以及 用于连接同一行 （22） 的化学电池 （19） 的极的多个电连接元件 （31） ， 以便创建化学电 池 （19） 的集合 （32） 的序列， 其中化。
6、学电池 （19） 彼此并联连接， 并且以便将化学电池 （19） 的集合 （32） 彼此串联连接 ； 存储系统 （14） 的特征在于 ： 每个电连接元件 （31） 包括由导电体材料制成的刚性体组 成， 是 U 形的， 并且包括第一头板 （33） ， 该第一头板 （33） 电连接到化学电池 （19） 的相同的 第一集合 （32） 中的化学电池 （19） 的正极， 第二头板 （33） ， 该第二头板 （33） 电连接到临近 于化学电池 （19） 的第一集合 （32） 的化学电池 （19） 的相同的第二集合 （32） 中的化学电池 （19） 的负极， 以及架接板 （34） ， 该架接板 （34） 通过。
7、在化学电池 （19） 的两个集合 （32） 中的 化学电池 （19） 的上方或下方延伸而彼此连接两个头板 （33） 。 2. 根据权利要求 1 所述的存储系统 （14） ， 其中 ： 每个化学电池 （19） 呈现安全阀 （27） ， 该安全阀 （27） 被布置接近化学电池 （19） 的极 ； 以及 在每个电连接元件 （31） 中， 至少一个头板 （33） 呈现贯通开口 （35） ， 对应于相应的化学 电池 （19） 的安全阀 （27） 而布置该贯通开口 （35） 。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的存储系统 （14） ， 其中化学电池 （19） 的每个集合 （32） 包 括局部控制设备 。
8、（37） ， 该局部控制设备 （37） 控制相应的化学电池 （19） 的操作。 4. 根据权利要求 3 所述的存储系统 （14） ， 其中在化学电池 （19） 的每个集合 （32） 中， 局 部控制设备 （37） 由相应的电连接元件 （31） 的架接板 （34） 机械地支撑。 5. 根据权利要求 3 或 4 所述的存储系统 （14） ， 其中在化学电池 （19） 的每个集合 （32） 中， 局部控制设备 （37） 为每个化学电池 （19） 确定在两个极的端处的电压、 流过两个极的电 流强度和 / 或相应的电化学电池 （20） 的温度。 6. 根据权利要求 3、 4 或 5 所述的存储系统 （1。
9、4） ， 并且包括 ： 控制整个存储系统 （14） 的 中央控制单元 （36） 连接到局部控制设备 （37） ， 并根据与局部控制设备 （37） 自身的主 - 从 模式操作。 7. 根据权利要求 1 至 6 中任一项所述的存储系统 （14） ， 其中 ： 提供由塑料材料制成的支撑基体 （23） ， 在支撑基体 （23） 的内部布置化学电池 （19） ； 以 及 每个电连接元件 （31） 的架接板 （34） 位于支撑基体 （23） 的壁之上。 8. 根据权利要求 7 所述的存储系统 （14） ， 其中支撑基体 （23） 呈现机械强度， 该机械 强度比单个化学电池 （19） 的机械强度低， 并且经。
10、调节以便在碰撞的情况下引起支撑基体 （23） 的变形。 9.根据权利要求1至8中任一项所述的存储系统 （14） ， 其中每个头板 （33） 通过机械连 接机械地连接到相应的化学电池 （19） 的极， 该机械连接呈现经调节以便在碰撞的情况下引 起连接形变的机械强度。 权 利 要 求 书 CN 104428917 A 2 2/2 页 3 10. 根据权利要求 9 所述的存储系统 （14） ， 其中在每个电连接元件 （31） 中， 两个头板 （33） 仅仅靠着相应的化学电池 （19） 的极。 11. 根据权利要求 10 所述的存储系统 （14） ， 其中在每个电连接元件 （31） 中， 通过由电 连。
11、接元件 （31） 的变形生成的弹性回复力将两个头板 （33） 压在相应的化学电池 （19） 的极 上， 所述电连接元件 （31） 的变形是在电连接元件 （31） 耦合到化学电池 （19） 时建立的。 12. 根据权利要求 9 所述的存储系统 （14） ， 其中在每个电连接元件 （31） 中， 两个头板 （33） 被焊接到相应的化学电池 （19） 的极。 13. 根据权利要求 1 至 12 中任一项所述的存储系统 （14） ， 并且包括冷却系统， 该冷却 系统热耦合到电连接元件 （31） 的架接板 （34） 。 权 利 要 求 书 CN 104428917 A 3 1/5 页 4 用于具有电力推。
12、进的车辆的电能存储并具有通过 U 形刚性 连接元件彼此并联和串联连接的圆柱化学电池的系统 技术领域 0001 本发明涉及一种用于具有电力推进的车辆的电能存储的系统。 0002 本发明被有利地应用于具有混合动力推进的道路车辆， 下列描述将明确提及该混 合动力推进而不失一般性。 现有技术 0003 混合动力车辆包括 ： 通过提供有变速箱的传动装置将驱动扭矩传动到驱动轮的内 燃热机， 以及机械地连接到驱动轮并且电连接到用于电能存储的系统的至少一个电机。通 常， 用于电能存储的系统包括一组彼此串联和并联连接的化学电池。 0004 专利申请 IT2012BO00056 描述一种用于具有电力推进的车辆的电。
13、能存储的系统 ； 该存储系统提供有彼此串联和并联连接的一组化学电池， 该组化学电池中的每一个具有具 有中心对称轴的圆柱形状， 并提供有各自的电化学电池。化学电池被布置在由塑料材料制 成的支撑基体中， 该支撑基体给化学电池本身提供机械支撑。 0005 在专利申请 IT2012BO00056 中， 同一行的化学电池彼此并联连接， 而不同行的化 学电池彼此串联连接 ； 特别地， 每一行的化学电池具有正的电歧管， 正的电歧管通过相应的 正导体电连接到该行化学电池的所有正极， 并且具有负的电歧管， 负的电歧管通过相应的 负导体电连接到该行化学电池的所有负极。 然而， 化学电池的上述电连接方法有一些缺点，。
14、 因为它不允许通过彼此并联连接同一行的所有化学电池而在存储系统的端子处获得高的 总电压， 并且特别难以实现 （并且因而昂贵） 。 发明内容 0006 本发明的目的是提供一种用于具有电力推进的车辆的电能存储的系统， 该存储系 统摆脱了上述缺点， 同时实现起来容易且效能成本合算。 0007 根据本发明， 根据所附权利要求提供一种用于具有电力推进的车辆的电能存储的 系统。 附图说明 0008 现在将参照附图描述本发明， 附图示出它的非限制性的示例， 其中 ： 图 1 示出具有混合动力推进的道路车辆的示意平面图 ； 图2示出图1中道路车辆的框架的示意平面图， 具有用于根据突出的本发明实现的电 能存储的。
15、系统 ； 图 3 示出图 2 中框架的示意平面图， 没有用于电能存储的系统 ； 图 4 示出只是图 2 中用于电能存储的系统的示意平面、 放大比例的视图 ； 图 5 示出图 2 中组成用于电能存储的系统的化学电池的一些模块的示意透视图 ； 图 6 示出图 2 中用于电能存储的系统的由塑料材料制成的支撑基体的示意透视图 ； 说 明 书 CN 104428917 A 4 2/5 页 5 图 7 示出图 5 中用于电能存储的系统的细节的示意剖面图 ； 图 8 示出图 5 中用于电能存储的系统的细节的示意纵向剖面图 ； 图9示出图2中组成用于电能存储的系统的化学电池的一些模块的示意透视图， 具有 在突。
16、出的化学电池之间的串联和并联的电连接 ； 图 10 示出刚性 U 形连接元件的示意透视图， 该刚性 U 形连接元件彼此串联和并联连 接化学电池的两个并排集合 ； 以及 图 11 示出布线图， 该布线示出一些行的化学电池的化学电池之间的串联和并联连 接。 具体实施方式 0009 在图1中， 附图标记1总体上指示具有混合动力推进的道路车辆， 其被提供有两个 前轮 2 和两个后驱动轮 3， 两个后驱动轮 3 从混合电动机推进系统 4 接收驱动转矩。 0010 车辆 1 具有平行于直线运动方向的纵向方向 L（即平行于具有零转向角的运动方 向） 和垂直于纵向方向 L 的横向方向 T。 0011 混合电动。
17、机推进系统4包括内燃热机5， 内燃热机5被布置在前方位置并提供有驱 动轴 6， 将由内燃热机 5 生成的驱动扭矩传动到后驱动轮 3 的自动传动装置 7， 以及机械地 连接到传动装置 7 并且可逆的电机 8 （即它能起到电动机的作用， 吸收电能并生成机械驱动 转矩， 还起到发电机的作用， 吸收机械能并生成电能） 。 0012 传动装置 7 包括驱动轴 9， 驱动轴 9 一方面成角度地是驱动轴 6 整体的一部分， 而 另一方面机械地连接到双离合器变速箱 10， 双离合器变速箱 10 被布置在后部位置并通过 两个车轴 11 将运动传动到后驱动轮 3， 两个车轴 11 从差动齿轮 12 接收运动。主电。
18、机 8 机 械地连接到变速箱 10， 并且特别地， 它成角度地是变速箱 10 的主轴整体的一部分 ； 关于将 主电机 8 连接到双离合器变速箱 10 的方法将参考例如专利申请 EP2325034A1 的描述。 0013 如图 2 和图 3 中所示， 道路车辆 1 提供有包括底盘 16（在图 3 中部分地和示意性 地示出） 的框架 15， 底盘 16 构成了隔室的下盘 ； 在容纳存储系统 14 的底盘 16（因此存储系 统 14 位于底盘 16 之上） 中获得两个壳体 17（在图 3 中示出） 。存储系统 14 包括两个容器 18（典型地由导热和电绝缘的塑料材料制成） ， 两个容器 18 中的每。
19、一个被插在相应的壳体 17 中， 并且因此具有和壳体 17 本身相同的形状。 0014 一组化学电池19被布置在每个容器18中， 该化学电池彼此并联和串联连接， 并且 包括各自的电化学电池 20 （在图 7 和图 8 中示意性地示出） ， 各自的电化学电池 20 适于将存 储的化学能转化成电能， 反之亦然。根据优选实施例， 电化学电池 20 是锂离子 （ “Li-Ion” ） 电池。 0015 如图 5 中所示， 每个化学电池 19 具有具有中心对称轴 21 的圆柱形状， 并且在一端 具有正极， 而在相对的端具有负极。存储系统 14 被成形， 以便以这样一种方式被装在车辆 1 内， 该方式是每。
20、个化学电池 19 的中心对称轴 21 不平行于车辆 1 的纵向方向 L， 也不平行 于车辆 1 的横向方向 T。 0016 如图 5 中所示， 化学电池 5 被彼此平行地布置在行 22 中， 并且被布置在单个层上 （即没有化学电池19具有在它本身的上方或下方布置的另一个化学电池19） ； 根据未示出的 不同实施例， 该组化学电池 19 具有一个在另一个上方布置的两层或更多层的化学电池 19。 说 明 书 CN 104428917 A 5 3/5 页 6 在每行 22 中， 行 22 的所有化学电池 19 彼此平行， 并且以这样一种方式以预定间距一个接 一个地被布置， 该方式是行 22 与化学电。
21、池 19 的中心对称轴 21 垂直地展开。 0017 如图 5 和图 6 中所示， 存储系统 14 包括由塑料材料制成的支撑基体 23， 化学电池 19 被布置在该支撑基体 23 内部。特别地， 支撑基体 23 具有具有多个通孔 24 的矩形平行 六面体的形状， 多个通孔 24 中的每一个适于接收和包含被轴向地插入到通孔 24 中的相应 的化学电池 19。在本实施例中， 只有每个化学电池 19 的中心部分由支撑基体 23 啮合 （即 被布置在相应的通孔 24 中的支撑基体 23 中） ， 而每个化学电池 19 的两个端部 （其中布置两 个正电极和负电极） 从支撑基体 23 突出。与化学电池 1。
22、9 分离地和独立地实现支撑基体 23 （ “空” 的支撑基体 23 看上去如图 6 中所示） ， 并且化学电池 19 在稍后的时间被插入到先前 已被实现的支撑基体 23 的通孔 24 中。每个化学电池 19 的两个端部从支撑基体 23 突出 ； 因此， 在将化学电池 19 插入到支撑基体 23 中后， 实现化学电池 19 的电连接和安全连接， 因 为每个化学电池 19 的端部完全可从外部访问。 0018 根据图5中所示的优选实施例， 支撑基体23不是承载该组电池的所有化学电池19 的单个主体， 而是通过彼此接近地布置支撑基体 23 的多个模块而以模块化的方式实现， 多 个模块中的每一个承载预定。
23、数量的化学电池 19 （在图 5 和 6 中所示的示例中的六个化学电 池 19） 。换句话说， 支撑基体 23 是由多个模块的联合以模块化的方式组成， 所述多个模块 彼此相同且各自承载相同数量的化学电池 19（作为替代方案， 可提供彼此有区别的不同类 型的模块， 而不是单个类型的模块） 。 这样， 容易将支撑基体23的整体形状适应存储系统14 的容器 18 的 （通常是不规则的） 形状。 0019 如图 7 和图 8 中所示， 支撑基体 23 的底面位于底盘 16 的底板 25 之上。每个化学 电池 19 包括 ： 具有圆柱形状的电化学电池 20， 以及外壳 26， 外壳 26 具有圆柱形状，。
24、 在其内 部容纳保持电化学电池 20 自身被压缩的电化学电池 20， 并且由具有高机械强度的材料制 成。每个化学电池 19 提供有安全阀 27（即排气或过压阀） ， 安全阀 27 被布置在外壳 26 的 基座上， 并在进到外壳 26 中的压力超过预定的安全压力时被调节以打开 ； 换句话说， 安全 阀 27 是机械最大压力阀， 当进入到外壳 26 中的压力太高以不能防止外壳 26 本身的剧烈爆 炸时， 机械最大压力阀打开。每个化学电池 19 提供有排出道 28， 排出道 28 将安全阀 27 连 接到通过底盘16的底板25获得的疏散开口28 ； 优选地， 每个疏散开口29由调节的塞30关 闭， 。
25、存在大于预定阈值的压力时， 调节的塞 30 被设置为脱落。 0020 图 11 示出在存储系统 14 的情况下并联和串联连接的布线图， 其中化学电池 19 被 分布在三行 22 上 （在图 11 中， 三行 22 是有区别的， 即第一行较短， 并且由六个化学电池 19 组成， 而其它两行较长， 并且各自由 12 个化学电池 19 组成） 。提供多个电连接元件 31， 用于 连接同一行 22 的化学电池 19 的极， 以便创建化学电池 19 的集合 32 的序列 （在附图中， 由 三个化学电池 19 组成） ， 其中化学电池 19 彼此串联连接 ； 换句话说， 在化学电池 19 的每个 集合 3。
26、2（在附图中， 由三个化学电池 19 组成） 中， 化学电池 19 彼此并联连接， 而化学电池 19 的各种集合 32 彼此串联连接。优选地， 如图 11 中所示， 化学电池 19 的行 22 彼此串联连 接， 但是替代地， 化学电池 19 的行 22 也可以 （全部或部分地） 彼此并联连接。 0021 如图 9 和图 10 中所示， 每个电连接元件 31 由导电体材料 （典型地是金属材料， 诸 如铜或铝） 制成的刚性体组成， 是 U 形的， 并且包括第一头板 33， 该第一头板 33 电连接到相 同的化学电池 19 的第一集合 32 中的化学电池 19 的正极， 第二头板 33， 该第二头板。
27、 33 电 说 明 书 CN 104428917 A 6 4/5 页 7 连接到临近于化学电池 19 的第一集合 32 的相同的化学电池 19 的第二集合 32 中的化学电 池19的负极， 以及架接板34， 该架接板34通过在化学电池19的两个集合32中的化学电池 19 上方 （根据未示出的不同实施例， 或者在下方） 延伸而彼此连接两个头板 33。因此， 每个 电连接元件 31 的架接板 34 位于支撑基体 23 的壁之上 （顶部或底部） 。 0022 根据优选实施例， 在每个电连接元件 31 中， 至少一个头板 33 具有贯通开口 35， 贯 通开口 35 被布置在相应的化学电池 19 的安。
28、全阀 27 处 ； 贯通开口 35 的功能是防止头板 33 和相应的化学电池 19 的安全阀 27 之间的机械干扰。 0023 支撑基体23具有机械强度， 该机械强度小于单个化学电池19的机械强度， 并且在 （剧烈） 碰撞的情况下经调节以便变得变形。换句话说， 支撑基体 23 大小适合于具有足够高 的机械强度 （具有足够的安全余量） ， 以承受标准驱动的应力 （或者由加速度引起或者由振 动引起） ， 但没有高到足以承受在碰撞的情况下 （当然有一定严重性， 例如不是以低速的简 单的后部碰撞） 发生的应力。在任何情况下， 对于支撑基体 23 的机械强度来说，（显著地） 小 于单个化学电池19的机械。
29、强度是必要的， 因为在严重碰撞的情况下， 如果支撑基体23变得 变形 （通常是分裂） 是容许的 （或者是希望的） ， 但结果是单个化学电池 19 完整。 0024 同样地， 每个头板 33 通过机械连接机械地连接到相应的化学电池 19 的极， 该机 械连接具有在碰撞的情况下经调节以便导致连接中断的机械强度， 该碰撞导致存储系统 14 的变形以及因此导致如上所述的化学电池 19 的一部分从它们天然的座上位移 （由于支承 基体 23 的机械破裂） ； 这样， 化学电池 19 之间的电连续性被至少部分地中断， 即被放置的化 学电池 19 自动从电路断开， 从而降低短路或电击的风险。因此， 在碰撞之后。
30、， 有许多不彼此 连接的化学电池 19， 从而单独地具有中等电压。 0025 根据可能的实施例， 在每个电连接元件31中， 两个头板33只位于相应的化学电池 19 的极之上 ； 在本实施例中， 优选地， 在每个电连接元件 31 中， 通过由电连接元件 31 的变 形生成的弹性回复力将两个头板 33 压在相应的化学电池 19 的极上， 电连接元件 31 的变形 是在电连接元件 31 耦合到化学电池 19 时建立的。换句话说， 当它耦合到化学电池 19 时， 每个电连接元件 31 变得略微弹性变形， 并且这种弹性变形生成将两个头板 33 推压化学电 池 19 的极的弹性回复力。 0026 根据替代。
31、实施例 （其也可与上述的弹性压力组合） ， 在每个电连接元件 31 中， 通过 具有低机械阻力的焊接材料 （诸如通过锡） 将两个头板 33 焊接到相应的化学电池 19 的极。 0027 根据图9中所示的优选实施例， 存储系统14包括 ： 控制整个存储系统14的中央控 制单元 36， 以及连接到中央控制单元 36 的多个局部控制设备 37。每个局部控制设备 37 与 化学电池 19 的相应的集合 32 相关联， 控制化学电池 19 的操作， 并且根据与中央控制单元 36 的主 - 从模式操作。优选地， 在化学电池 19 的每个集合 32 中， 局部控制设备 37 由相应 的电连接元件 31 的架。
32、接板 34 机械地支撑。典型地， 在化学电池 19 的每个集合 32 中， 局部 控制设备 37 为每个化学电池 19（或者为化学电池 19 的每个集合 32） 确定在两个极的端处 的电压、 流过两个极的电流强度和 / 或相应的电化学电池 20 的温度。 0028 根据可能的实施例， 提供热耦合到电连接元件 31 的架接板 34 的冷却系统 ； 事实 上， 电连接元件 31 通常由也是热导体的金属材料 （铜或铝） 制成。例如， 冷却系统可包括由 通过泵循环的冷却流体穿过并位于架接板 34 的顶部表面上的线圈 ； 典型地， 塑料材料的薄 层被插入在冷却系统的线圈和架接板 34 之间， 该塑料材料。
33、是电绝缘的并且是热导体。 说 明 书 CN 104428917 A 7 5/5 页 8 0029 用于电能存储的上述系统 14 具有几个优点。 0030 首先， 在用于电能存储的系统 14 中， 通过电连接元件 31 的化学电池 19 的电连接 方法允许在存储系统 14 的端子处获得高的总电压， 因为和并联连接相比， 串联连接 （这加 算单个电压） 在同一行 22 中占优势。 0031 此外， 在用于电能存储的系统 14 中， 通过电连接元件 31 的化学电池 19 的电连接 方法作为元件部分和作为组件二者是非常简单和廉价的。事实上， 电连接元件 31 彼此全部 相等， 并且具有很简单的形状 。
34、； 此外， 在组装过程中， 电连接元件 31 通过易于自动化的移动 而几乎 “榫接 （joint-wise） ” 地耦合到相应的化学电池 19。 说 明 书 CN 104428917 A 8 1/11 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 104428917 A 9 2/11 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 104428917 A 10 3/11 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 104428917 A 11 4/11 页 12 图 4 说 明 书 附 图 CN 104428917 A 12 5/11 页 13 图 5 说 明 书 附 图 CN 104428917 A 13 6/11 页 14 图 6 说 明 书 附 图 CN 104428917 A 14 7/11 页 15 图 7 说 明 书 附 图 CN 104428917 A 15 8/11 页 16 图 8 说 明 书 附 图 CN 104428917 A 16 9/11 页 17 图 9 说 明 书 附 图 CN 104428917 A 17 10/11 页 18 图 10 说 明 书 附 图 CN 104428917 A 18 11/11 页 19 图 11 说 明 书 附 图 CN 104428917 A 19 。