Узел элементов аккумуляторной батареи и способ сборки узла элементов аккумуляторной батарейки

Изобретение относится к узлу элементов аккумуляторной батареи и к способу сборки узла элементов аккумуляторной батареи. Согласно изобретению узел элементов аккумуляторной батареи содержит первый и второй элементы аккумуляторной батареи и теплообменник, расположенный между первым и вторым элементами аккумуляторной батареи. Теплообменник имеет пластмассовую рамку и первый и второй теплопроводные слои. Пластмассовая рамка имеет расположенное в ней внутреннее пространство. Первый и второй теплопроводные слои расположены на противоположных сторонах пластмассовой рамки, закрывая ее внутреннее пространство так, что когда во внутреннем пространстве находится жидкость, тепловая энергия переносится от первого элемента аккумуляторной батареи через первый теплопроводный слой в жидкость. Техническим результатом является поддерживание температуры в требуемом диапазоне для предотвращения снижения характеристик элемента аккумуляторной батареи. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к узлу элементов аккумуляторной батареи и к способу сборки узла элементов аккумуляторной батареи.

Предпосылки к созданию изобретения

Элементы аккумуляторной батареи предназначены для подачи электроэнергии на устройства. Проблема, связанная с элементами аккумуляторной батареи, заключается в том, что элементы аккумуляторной батареи могут генерировать теплоту, которая со временем может привести к снижению характеристик элемента аккумуляторной батареи.

Краткое описание изобретения

Техническая проблема

Соответственно, существует потребность в узле элементов аккумуляторной батареи, который уменьшает и/или минимизирует вышеуказанный недостаток.

Техническое решение

Узел элементов аккумуляторной батареи по иллюстративному варианту настоящего изобретения, содержащий первый элемент аккумуляторной батареи, имеющий первую сторону и вторую сторону, противоположную первой стороне. Узел элементов аккумуляторной батареи далее содержит первый панельный элемент, выполненный с возможностью контакта по меньшей мере с первой стороной первого элемента аккумуляторной батареи. Узел элемента аккумуляторной батареи далее содержит теплообменник, имеющий пластмассовую рамку и первый, и второй теплопроводные слои. Пластмассовая рамка имеет проходящее сквозь нее внутреннее пространство. Пластмассовая рамка имеет третью сторону и четвертую сторону, противоположную третьей стороне. Первый теплопроводный слой расположен на третьей стороне пластмассовой рамки и покрывает внутреннее пространство. Второй теплопроводный слой расположен на четвертой стороне пластмассовой рамки и покрывает внутреннее пространство. Первый теплопроводный слой расположен рядом со второй стороной первого элемента аккумуляторной батареи так, что когда во внутреннем пространстве находится жидкость, тепловая энергия переносится от первого элемента аккумуляторной батареи через первый теплопроводный слой в жидкость.

Согласно другому иллюстративному варианту предлагается способ сборки узла элементов аккумуляторной батареи. Узел элементов аккумуляторной батареи имеет первый элемент аккумуляторной батареи, имеющий первую сторону и вторую сторону, противоположную первой стороне, первый панельный элемент и теплообменник, имеющий пластмассовую рамку и первый, и второй теплопроводные слои. Пластмассовая рамка имеет проходящее сквозь нее внутреннее пространство. Пластмассовая рамка имеет третью сторону и четвертую сторону, противоположную третьей стороне. Способ содержит этап, на котором помещают первый панельный элемент на по меньшей мере часть первой стороны первого элемента аккумуляторной батареи. Способ далее содержит этап, на котором помещают первый теплопроводный слой на третью сторону пластмассовой рамки и покрывают внутреннее пространство. Способ далее содержит этап, на котором помещают второй теплопроводный слой на четвертую сторону пластмассовой рамки и покрывают внутреннее пространство. Способ далее содержит этап, на котором помещают первый элемент аккумуляторной батареи на первый теплопроводный слой теплообменника для получения элемента аккумуляторной батареи.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - разнесенный схематический вид узла элементов аккумуляторной батареи по иллюстративному варианту настоящего изобретения.

Фиг.2 - схематический вид первого панельного элемента, используемого в узле элементов аккумуляторной батареи по Фиг.1.

Фиг.3 - еще один схематический вид первого панельного элемента, используемого в узле элементов аккумуляторной батареи по Фиг.1.

Фиг.4 - схематический вид части теплообменника, используемого в узле элементов аккумуляторной батареи по Фиг.1.

Фиг.5 - сечение части теплообменника по Фиг.4.

Фиг.6 - сечение части узла элементов аккумуляторной батареи по Фиг.1.

Фиг.7 - схематический вид второго панельного элемента, используемого в узле элемента аккумуляторной батареи по Фиг.1.

Фиг.8 - еще один схематический вид второго панельного элемента, используемого в узле элементов аккумуляторной батареи по Фиг.1.

Фиг.9 - диаграмма последовательности способа сборки узла элементов аккумуляторной батареи по Фиг.1.

Фиг.10 - схематический вид системы подачи охлаждающей среды, соединенной с узлом элементов аккумуляторной батареи по Фиг.1, и

Фиг.11 - схематический вид системы аккумуляторной батареи, содержащей узел элементов аккумуляторной батареи по Фиг.1 и два дополнительных узла элементов аккумуляторной батареи.

Описание предпочтительных вариантов изобретения

На Фиг.1 показан узел 10 элементов аккумуляторной батареи. Узел 10 элементов аккумуляторной батареи содержит панельный элемент 30, прокладку 32, элемент 34 аккумуляторной батареи, теплообменник 38, элемент 38 аккумуляторной батареи, прокладку 40 и панельный элемент 42.

Преимущество узла 10 элементов аккумуляторной батареи заключается в том, что узел 10 элементов аккумуляторной батареи содержит теплообменник 36 с теплопроводными слоями для отвода теплоты от элементов 34, 38 аккумуляторной батареи.

Как показано на Фиг.1-3, панельный элемент 30 выполнен с возможностью прижимать элемент 34 аккумуляторной батареи к теплообменнику 36. Панельный элемент 30 содержит прямоугольную замкнутую рамку 48, которая определяет внутреннее пространство 50. Панельный элемент 30 имеет сторону 52 и сторону 54, противоположную стороне 52. Панельный элемент 30 дополнительно содержит отверстия 56, 58, 60, 62, проходящие в сторону 52 для приема крепежных элементов (не показаны). В одном иллюстративном варианте панельный элемент 30 выполнен из пластмассы. В других альтернативных вариантах панельный элемент 30 может быть выполнен из других материалов, известных специалистам в данной области техники.

Прокладка 32 выполнена с возможностью приложения удерживающего усилия к элементу 34 аккумуляторной батареи. Прокладка 32 расположена между панельным элементом 30 и элементом 34 аккумуляторной батареи. Прокладка 32 выполнена по существу в форме замкнутого прямоугольника и выполнена из гибкого материала, например из резиновой смеси.

Как показано на Фиг.1 и 6, элемент 34 аккумуляторной батареи предназначен для вывода рабочего напряжения между электрическими клеммами 68, 69. Элемент 34 аккумуляторной батареи содержит корпус 66 и периферийный выступ 67, проходящий вокруг корпуса 66, а также электрические клеммы 68, 69, отходящие от корпуса 66. Элемент 34 аккумуляторной батареи имеет по существу прямоугольную форму и содержит сторону 70 и сторону 72, противоположную стороне 70. В одном иллюстративном варианте элемент 34 аккумуляторной батареи является элементом литиевой аккумуляторной батареи. Разумеется, в альтернативных вариантах элемент 34 аккумуляторной батареи может являться элементом другого типа, известным специалистом. Размер периферийного выступа 67 по существу равен размеру панельного элемента 30 так, что панельный элемент 30 покрывает периферийный выступ 67 элемента 34 аккумуляторной батареи. Элемент 34 аккумуляторной батареи расположен между панельным элементом 30 и теплообменником 36.

Показанный на Фиг.1, 4 и 5 теплообменник 36 предназначен для отвода теплоты от элементов 34, 38 аккумуляторной батареи. Теплообменник 36 расположен между элементом 34 аккумуляторной батареи и элементом 38 аккумуляторной батареи. Теплообменник 36 содержит прямоугольную замкнутую рамку 90, впускной порт 92, выпускной порт 94, перемычки 96, 98 и теплопроводные слои 100, 102. Следует отметить, что перемычки 96, 98 не являются обязательными.

Прямоугольная замкнутая рамка 90 определяет внутреннее пространство 110 для приема жидкости. Прямоугольная замкнутая рамка 90 имеет сторону 160 и сторону 162, противоположную стороне 160. Прямоугольная замкнутая рамка 90 дополнительно содержит проходящие в ней удлиненные отверстия 112, 114. Удлиненное отверстие 112 проходит от впускного порта 92 вдоль первого участка прямоугольной замкнутой рамки 90 и сообщается с отверстиями 116, 118, 120, 122, 124, 126, которые сообщаются с внутренним пространством 110. Удлиненное отверстие 114 проходит от выпускного порта 94 по второму участку прямоугольной замкнутой рамки 90 и сообщается с отверстиями 140, 142, 144, 146, 148, 150, которые сообщаются с внутренним пространством 110. В одном иллюстративном варианте прямоугольная замкнутая рамка 90 выполнена из пластмассы. Разумеется, в альтернативных вариантах прямоугольная замкнутая рамка 90 может быть выполнена из других материалов, известных специалистам.

Перемычки 96, 98 расположены поперек внутреннего пространства 110 и соединены с первым и вторым участками прямоугольной замкнутой рамки 90 для разделения внутреннего пространства 110 на области 170, 173 и 174. Перемычки 96, 98 используются для направления потока охлаждающей жидкости во внутреннем пространстве 110 для уравнивания теплообмена на поверхностях теплообменника. В одном иллюстративном варианте перемычки 96, 98 выполнены из пластмассы. Разумеется, в альтернативных вариантах перемычки 96, 98 могут быть выполнены из других материалов, известных специалистам в данной области техники.

Впускной порт 92 выполнен с возможностью приема жидкости и направления жидкости сквозь удлиненное отверстие 112 в отверстия 116, 118, 120, 122, 124 и 126. Впускной порт 92 соединен с первым участком прямоугольной замкнутой рамки 90. В альтернативных вариантах впускной порт 92 может быть расположен в любом месте на периметре рамки 90.

Выпускной порт 94 выполнен с возможностью принимать жидкость из внутреннего пространства 110 через отверстия 140, 142, 144, 146, 148, 150 и удлиненное отверстие 114.

Выпускной порт 94 соединен со вторым участком прямоугольной замкнутой рамки 90.

Как показано на Фиг.1 и 4, теплопроводные слои 100, 102 предназначены для переноса теплоты от элементов 34, 38 аккумуляторной батареи в жидкость, находящуюся во внутреннем пространстве 110. Теплопроводный слой 100 расположен на стороне 160 прямоугольной замкнутой рамки 90. Теплопроводный слой 102 расположен на стороне 162 прямоугольной замкнутой рамки 90. В одном иллюстративном варианте теплопроводные слои 100, 102 выполнены из алюминия. Разумеется, в альтернативных вариантах для создания теплопроводных слоев 100, 102 можно использовать другие материалы, известные специалистам, такие как нержавеющую сталь или гибкие слоистые материалы. В одном иллюстративном варианте теплопроводные слои 100, 102 приклеены к сторонам 160, 162 прямоугольной замкнутой рамки 90 так, что внутреннее пространство 110 охвачено теплопроводными слоями 100, 102. В альтернативных вариантах замкнутая рамка 90 может формоваться поверх теплопроводных слоев 100, 102.

Во время эксплуатации теплообменника 36 впускной порт 92 принимает жидкость, которая проходит сквозь удлиненное отверстие 112 и отверстия 116, 118, 120, 122, 124, 126 во внутреннее пространство 110. Во внутреннем пространстве 110 жидкость поглощает теплоту из теплопроводных слоев 100, 102 и выходит через отверстия 140 142, 144, 146, 148, 150 в удлиненное отверстие 114. Из удлиненного отверстия 114 жидкость направляется в выпускной порт 94. Таким образом, теплота, произведенная элементами 34, 38 аккумуляторной батареи, переносится через теплопроводные слои 100, 102, соответственно, в жидкость, которая выводится из теплообменника 38. В результате, благодаря теплообменнику 36 температура элементов 34, 38 аккумуляторной батареи поддерживается в требуемом диапазоне температур.

Как показано на Фиг.1 и 6, элемент 38 аккумуляторной батареи предназначен для вывода рабочего напряжения между клеммами 192 и 194. Элемент 38 аккумулятора содержит корпус 190 и периферийный выступ 191, проходящий вокруг корпуса 190, и электрические клеммы 192, 194, отходящие от корпуса 190. Элемент 38 аккумуляторной батареи имеет по существу прямоугольную форму и содержит сторону 196 и сторону 198, противоположную стороне 196. В одном иллюстративном варианте элемент 38 аккумуляторной батареи является литиевым элементом. Разумеется, в альтернативных вариантах элемент 38 аккумуляторной батареи может быть элементом другого типа, известного специалистам. Размер периферийного выступа 191 по существу равен размеру панельного элемента 42 так, что панельный элемент 42 покрывает периферийный выступ 191 элемента 38 аккумуляторной батареи. Элемент 38 аккумуляторной батареи расположен между теплообменником 26 и панельным элементом 42.

Прокладка 40 выполнена с возможностью прилагать удерживающее усилие к элементу 38 аккумуляторной батареи. Прокладка 40 расположена между панельным элементом 42 и элементом 38 аккумуляторной батареи. Прокладка 40 по существу имеет форму замкнутого прямоугольника и выполнена из гибкого материала, например из резиновой смеси.

Панельный элемент 42 выполнен с возможностью прижимать элемент 38 аккумуляторной батареи к теплообменнику 36. Панельный элемент 42 содержит прямоугольную замкнутую рамку 210, которая имеет внутреннее пространство 212. Панельный элемент 42 имеет сторону 214 и сторону 216, противоположную стороне 214. Панельный элемент 42 дополнительно содержит отверстия 230, 232, 234, 236, проходящие в сторону 210 для приема частей крепежных элементов (не показаны). В одном иллюстративном варианте панельный элемент 42 выполнен из пластмассы. В других альтернативных вариантах панельный элемент 42 может быть выполнен из других материалов, известных специалистам.

На Фиг.9 представлена диаграмма последовательности способа сборки узла 10 элементов аккумуляторной батареи, описание которого приведено ниже.

На этапе 260 оператор получает элемент 34 аккумуляторной батареи, прокладки 32, 40, прямоугольную замкнутую рамку 90, теплопроводные слои 100, 102, панельные элементы 30, 42 и элемент 38 аккумуляторной батареи. Элемент 34 аккумуляторной батареи имеет сторону 70 и сторону 72, противоположную стороне 70. Прямоугольная замкнутая рамка 90 имеет внутреннее пространство 110, расположенное в ней. Прямоугольная замкнутая рамка 90 дополнительно имеет сторону 160 и сторону 162, противоположную стороне 160. Элемент 38 аккумуляторной батареи имеет сторону 196 и сторону 198, противоположную стороне 196.

На этапе 262 оператор устанавливает прокладку 32 на панельный элемент 30 и прокладку 40 на панельный элемент 42.

На этапе 264 оператор помещает панельный элемент 30 на по меньшей мере часть стороны 70 элемента 34 аккумуляторной батареи так, чтобы прокладка 32 находилась между панельным элементом 30 и элементом 34 аккумуляторной батареи.

На этапе 266 оператор помещает теплопроводный слой 100 на сторону 160 прямоугольной замкнутой рамки 90, покрывая внутреннее пространство 110. На этапе 268 оператор помещает теплопроводный слой 102 на сторону 162 прямоугольной замкнутой рамки 90, покрывая внутреннее пространство 110.

На этапе 270 оператор помещает элемент 34 аккумуляторной батареи на теплопроводный слой 100.

На этапе 272 оператор помещает теплопроводный слой 102 на сторону 190 элемента 38 аккумуляторной батареи.

На этапе 274 оператор помещает сторону 198 элемента 38 аккумуляторной батареи на панельный элемент 42 для получения узла 10 элементов аккумуляторной батареи. Прокладку 40 помещают между элементом 38 аккумуляторной батареи и панельным элементом 42.

На этапе 276 оператор использует первый, второй, третий и четвертый крепежный элемент для скрепления узла 10 элементов аккумуляторной батареи. В частности, первый крепежный элемент зацепляется с отверстиями 56, 234 панелей 30, 42, соответственно. Второй крепежный элемент зацепляется с отверстиями 58, 236 панелей 30, 42, соответственно. Третий крепежный элемент зацепляется с отверстиями 60, 230 панелей 30, 42, соответственно. Далее, четвертый крепежный элемент зацепляется с отверстиями 62, 323 панелей 30, 42, соответственно.

На Фиг.10 показана система 290 охлаждения, которая используется для пропускания жидкости сквозь теплообменник 36 узла 10 элементов аккумулятора, описание которой следует ниже. Система 290 охлаждения сдержит резервуар 292, канал 296, насос 298 и каналы 300, 302. Резервуар 292 выполнен с возможностью удержания жидкости 294. Канал 296 соединяет резервуар 292 и насос 298. Канал 300 соединяет насос 298 и впускной порт 92 теплообменника 36. Насос 298 выполнен с возможностью прокачивания части жидкости 294 из резервуара 292 через канал 296 по каналу 300 во впускной порт 92 теплообменника 36. Часть жидкости 294 в теплообменнике 36 поглощает теплоту от элементов 34, 38 аккумуляторной батареи и выходит из теплообменника 36 через выпускной порт 94. Затем часть жидкости 294 направляется по каналу 302 в резервуар 292.

На Фиг.11 показана система 310 аккумуляторной батареи, в которой используется множество узлов элементов аккумуляторной батареи, установленных один поверх другого. Как показано на чертеже, в системе 310 аккумуляторной батареи используется узел 10 элементов аккумуляторной батареи, узел 312 элементов аккумуляторной батареи и узел 31 элементов аккумуляторной батареи. Узел 10 элементов аккумуляторной батареи расположен поверх узла 312 элементов аккумуляторной батареи. Узел 312 элементов расположен поверх узла 314 элементов аккумуляторной батареи. Следует отметить, что хотя система 310 аккумуляторной батареи содержит три узла элементов аккумуляторной батареи, в альтернативных вариантах система 310 аккумуляторной батареи может содержать меньше чем три узла элементов аккумуляторной батареи или больше чем три узла элементов аккумуляторной батареи.

Хотя настоящее изобретение было описано со ссылками на иллюстративные варианты, специалистам понятно, что в них могут быть внесены различные изменения и различные элементы могут быть заменены их эквивалентами, не выходя за пределы объема настоящего изобретения. Кроме того, для адаптации к конкретной ситуации или материалу в идеи настоящего изобретения могут вноситься различные изменения, не выходящие за пределы объема защиты. Таким образом, настоящее изобретение не ограничивается конкретным описанным вариантом, но включает все элементы, входящие в объем приложенной формулы. Кроме того, термины "первый", "второй" и т.д. применяются для проведения различия между элементами. Далее, использование неопределенных артиклей не означает ограничение по количеству, а указывает на наличие по меньшей мере одного из описываемых элементов.

Промышленная применимость

Узел 10 элементов аккумуляторной батареи и способ сборки узла 10 элементов аккумуляторной батареи представляют существенное преимущество по сравнению с другими узлами и способами. В частности, узел 10 аккумуляторной батареи создает технический эффект использования теплообменника 36 с теплопроводным слоем для отвода теплоты от элемента аккумуляторной батареи, расположенного рядом с теплопроводным слоем. Таким образом можно поддерживать температуру в требуемом диапазоне для предотвращения снижения характеристик элемента аккумуляторной батареи.

1. Узел элементов аккумуляторной батареи, содержащий:
первый элемент аккумуляторной батареи, имеющий первую сторону и вторую сторону, противоположную первой стороне,
первый панельный элемент, выполненный с возможностью контактировать с по меньшей мере частью первой стороны первого элемента аккумуляторной батареи,
теплообменник, имеющий пластмассовую рамку и первый и второй теплопроводные слои, при этом пластмассовая рамка имеет внутреннее пространство, проходящее через нее, при этом пластмассовая рамка имеет третью сторону и четвертую сторону, противоположную третьей стороне; при этом первый теплопроводный слой расположен на третьей стороне пластмассовой рамки, покрывая внутреннее пространство; при этом второй теплопроводный слой расположен на четвертой стороне пластмассовой рамки, покрывая внутреннее пространство; при этом первый теплопроводный слой расположен рядом со второй стороной первого элемента аккумуляторной батареи так, что когда во внутреннем пространстве находится жидкость, тепловая энергия переносится из первого элемента аккумуляторной батареи через первый теплопроводный слой в жидкость.

2. Узел по п.1, в котором пластмассовая рамка теплообменника является по существу прямоугольной замкнутой рамкой, при этом теплообменник дополнительно содержит выпускной порт и впускной порт, соединенные с прямоугольной замкнутой рамкой; при этом прямоугольная замкнутая рамка имеет первое удлиненное отверстие, сообщающееся по текучей среде с впускным портом и внутренним пространством; при этом прямоугольная замкнутая рамка имеет второе удлиненное отверстие, сообщающееся по текучей среде с выпускным портом и внутренним пространством так, что текучая среда течет через впускной порт и первое удлиненное отверстие во внутреннее пространство, и затем текучая среда течет из внутреннего пространства через второе удлиненное отверстие в выпускной порт.

3. Узел по п.2, в котором теплообменник далее содержит по меньшей мере одну перемычку, проходящую поперек прямоугольной замкнутой рамки для разделения внутреннего пространства на по меньшей мере первую и вторую внутреннюю области.

4. Узел по п.1, в котором первый теплопроводный слой выполнен из алюминия.

5. Узел по п.1, дополнительно содержащий:
второй элемент аккумуляторной батареи, имеющий пятую сторону и шестую сторону, противоположную пятой стороне, при этом пятая сторона второго элемента аккумуляторной батареи расположена на втором теплопроводном слое так, что когда во внутреннем пространстве находится жидкость, тепловая энергия переносится от второго элемента аккумуляторной батареи через второй теплопроводный слой в жидкость.

6. Узел по п.5, дополнительно содержащий второй панельный элемент, выполненный с возможностью контактировать с по меньшей мере частью шестой стороны второго элемента аккумуляторной батареи.

7. Способ сборки узла элементов аккумуляторной батареи, имеющего первый элемент аккумуляторной батареи с первой стороной и второй стороной, противоположной первой стороне, первый панельный элемент и теплообменник, имеющий пластмассовую рамку и первый и второй теплопроводные слои, при этом пластмассовая рамка имеет внутреннее пространство, проходящее через нее, при этом пластмассовая рамка имеет третью сторону и четвертую сторону, противоположную третьей стороне, при этом способ содержит этапы, при которых:
помещают первый панельный элемент на по меньшей мере часть первой стороны первого элемента аккумуляторной батареи;
помещают первый теплопроводный слой на третью сторону пластмассовой рамки и покрывают внутреннее пространство;
помещают второй теплопроводный слой на четвертую сторону пластмассовой рамки и покрывают внутреннее пространство, и
помещают первый элемент аккумуляторной батареи на первый теплопроводный слой теплообменника для получения узла элементов аккумуляторной батареи.

8. Способ по п.7, при котором узел элементов аккумуляторной батареи дополнительно имеет второй элемент аккумуляторной батареи, имеющий пятую сторону и шестую сторону, противоположную пятой стороне, при этом способ дополнительно содержит этап, на котором помещают пятую сторону второго элемента аккумуляторной батареи на второй теплопроводный слой теплообменника.

9. Способ по п.8, при котором узел элементов аккумуляторной батареи имеет второй панельный элемент, и способ дополнительно содержит этап, на котором помещают шестую сторону второго элемента аккумуляторной батареи на второй панельный элемент.

10. Способ по п.7, при котором первый теплопроводный слой выполнен из алюминия.