МОДУЛЬНЫЙ НАКОПИТЕЛЬ ЭНЕРГИИ
ELECTRICITY STORAGE MODULE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к модульному накопителю электроэнергии.
Уровень техники
Известен традиционный модульный накопитель электроэнергии, имеющий корпус с множеством элементов аккумуляторной батареи, такой как ионно-литиевая аккумуляторная батарея, размещенных между расположенной по обе стороны от них пары боковых пластин, образующих корпус (патентный документ 1). В боковых пластинах имеются сквозные отверстия, соответствующие каждому из множества элементов аккумуляторной батареи, при этом каждое сквозное отверстие закрыто поверхностью электродной клеммы элемента аккумуляторной батареи. Положение элемента аккумуляторной батареи фиксируется за счет того, что оба конца элемента аккумуляторной батареи входят в сквозные отверстия в паре боковых пластин. К поверхности электродной клеммы элемента аккумуляторной батареи, положение которого ограничено боковыми пластинами, приварен электропроводящий элемент.
-5
-5
Материалом боковых пластин, которые ограничивают положение элемента аккумуляторной батареи, является полибутилентерефталат (ПБТ), а материалом электропроводящего элемента, который электрически соединяет элементы аккумуляторной батареи, является медь. Иными словами, материалы обоих компонентов отличаются друг от друга. Коэффициент линейного расширения ПБТ составляет порядка 6,0×10 [1/K], а коэффициент линейного расширения меди составляет порядка 1,7×10 [1/K]. Соответственно, при повышении температуры модульного накопителя электроэнергии происходит тепловое расширение боковой пластины, и расстояние между элементами аккумуляторной батареи увеличивается. Хотя при повышении температуры модульного накопителя электроэнергии также происходит тепловое расширение электропроводящего элемента, за счет того, что медь имеет меньший коэффициент линейного расширения, чем ПБТ, возникает разность тепловых расширений. В результате, на участке сварки электропроводящего элемента и электродной клеммы элемента аккумуляторной батареи возникают напряжения вследствие изменения температурных условий.
-5
Боковые пластины модульного накопителя электроэнергии согласно патентному документу 1, которые ограничивают положение элемента аккумуляторной батареи, соединены крепежными средствами, такими как винты, с формирующей траекторию входного потока пластиной, формирующей траекторию выходного потока пластиной, входной направляющей и выходной направляющей из жестких металлических пластин. Если описанные формирующие траектории пластины и направляющие под давлением отлиты из алюминия и т.п. с коэффициентом линейного расширения, например, порядка 2,1×10 [1/K], описанные формирующие траектории пластины или направляющие подавляют деформацию боковых пластин вследствие изменения температурных условий.
Список процитированных материалов
Патентная литература
Патентный документ 1: публикация выложенной японской заявки №2011-216400
Краткое изложение сущности изобретения
Техническая задача
Из-за того, что в модульном накопителе электроэнергии согласно патентному документу 1 формирующая траекторию входного потока пластина, формирующая траекторию выходного потока пластина, входная направляющая и выходная направляющая, которые образуют корпус, выполнены из металлических пластин, увеличивается его вес и стоимость. Соответственно, требуется эффективное снятие напряжений, возникающих в точке сварки вследствие изменения температурных условий, наряду со снижением веса и стоимости.
Решение задачи
Предложен модульный накопитель электроэнергии согласно первой особенности настоящего изобретения, в котором множество элементов аккумуляторной батареи электрически соединены посредством проводящих элементов, при этом каждый из проводящих элементов имеет пару соединителей электродов, приваренных к соответствующим электродным клеммам пары соседних элементов аккумуляторной батареи, основание, соединенное с парой соединителей электродов парой упругодеформируемых элементов, и индикатор напряжения на клеммах, соединенный с основанием и обнаруживающий напряжение на клеммах элемента аккумуляторной батареи.
Полезные результаты изобретения
В соответствии с настоящим изобретением могут сниматься напряжения, возникающие на участке сварки электродной клеммы элемента аккумуляторной батареи и электропроводящего элемента.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан перспективный вид снаружи батарейного устройства согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2 показан перспективный вид снаружи батарейного устройства с удаленной верхней крышкой.
На фиг. 3 показан перспективный вид снаружи модульного накопителя электроэнергии согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 4 показан перспективный вид по частям модульного накопителя электроэнергии, проиллюстрированного на фиг. 3.
На фиг. 5 показан перспективный вид снаружи модульного накопителя электроэнергии, у которого удалены расположенные с одной стороны подложка-индикатор напряжения, крышка и множеством шин.
На фиг. 6 показан перспективный вид по частям крепежного кожуха.
На фиг. 7 показан вид по частям в разрезе крепежного кожуха.
На фиг. 8 показана крепежная структура крепежного кожуха.
На фиг. 9 показан увеличенный вид, проиллюстрированный на фиг. 8.
На фиг. 10 показан перспективный вид снаружи модульного накопителя электроэнергии, у которого удалены расположенные с другой стороны подложка-индикатор напряжения и крышка.
На фиг. 11 показаны перспективные виды снаружи шины.
На фиг. 12 схематически показан вид в разрезе в плоскости по линии XII-XII на фиг. 3.
На фиг. 13 схематически показан вид в разрезе в плоскости по линии XIII-XIII на фиг. 3.
На фиг. 14 схематически показано, как деформируется изгибаемый участок шины, которая соединяет пару соседних элементов аккумуляторной батареи.
На фиг. 15 схематически показаны шины согласно традиционному примеру, сравнительному примеру и варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 16 показана шина, используемая в модульном накопителе электроэнергии согласно разновидностям настоящего изобретения.
На фиг. 17 показана шина, используемая в модульном накопителе электроэнергии согласно разновидностям настоящего изобретения.
Описание осуществления
Далее со ссылкой на чертежи описан один из вариантов осуществления настоящего изобретения применительно к модульному накопителю электроэнергии (батарейному модулю), встроенному в батарейное устройство, установленное на гибридном электромобиле с приводом как от двигателя внутреннего сгорания, так и от электродвигателя, или на электромобиле с приводом только от электродвигателя.
Далее со ссылкой на фиг. 1 и фиг. 2 описана общая конфигурация батарейного устройства 1. На фиг. 1 показан перспективный вид снаружи батарейного устройства 1 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, а на фиг. 2 показан перспективный вид снаружи батарейного устройства 1 с удаленной верхней крышкой.
Батарейное устройство 1 имеет модульный накопитель 10 электроэнергии и блок 4 управления, которые помещаются в корпусе модуля. Корпус модуля представляет собой в целом прямоугольный параллелепипед, образующий внутреннее пространство и имеющий нижний кожух 11 и верхнюю крышку 12. Нижний кожух 11 имеет форму мелкой прямоугольной коробки с открытой верхней стороной. Верхняя крышка 12 представляет собой плоскую пластину и прикреплена к нижнему кожуху 11 таким образом, чтобы закрывать верхнее отверстие нижнего кожуха 11.
Верхняя крышка 12 и нижний кожух 11 образованы тонкими металлическими пластинами, изготовленными путем штампования и т.п. В корпусе модуля в ряд расположены три модульных накопителя 10 электроэнергии таким образом, что они ориентированы параллельно друг другу в продольном направлении. Три модульных накопителя 10 электроэнергии соединены электрически.
На фиг. 3 показан перспективный вид снаружи модульного накопителя 10 электроэнергии согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. На фиг. 4 показан перспективный вид по частям модульного накопителя 10 электроэнергии. Поскольку модульные накопители 10 электроэнергии имеют одинаковую конфигурацию, далее в качестве примера будет описан только один модульный накопитель 10 электроэнергии. Модульный накопитель 10 электроэнергии имеет форму в целом прямоугольного параллелепипеда, как показано на фиг. 3, и состоит из множества элементов 90 аккумуляторной батареи, которые электрически соединены шинами 40, как показано на фиг. 4. Модульный накопитель 10 электроэнергии содержит множество элементов 90 аккумуляторной батареи, множество шин 40, крепежный кожух 20, который фиксирует множество элементов 90 аккумуляторной батареи, подложку-индикатор 50 напряжения и крышку 60. Каждый из множества элементов 90 аккумуляторной батареи имеет цилиндрическую форму и расположен таким образом, что их центральные оси СА параллельны друг другу (смотри фиг. 8).
Следует отметить, что далее в описании направление, в котором модульный накопитель 10 электроэнергии имеет наибольшую протяженность, т.е. продольное направление модульного накопителя 10 электроэнергии, именуется направлением X. Направление, в котором проходит центральная ось элемента 90 аккумуляторной батареи, именуется направлением Y. Направление, в котором модульный накопитель 10 электроэнергии имеет наименьшую протяженность, т.е. поперечное направление модульного накопителя 10 электроэнергии, именуется направлением Z. Направления X, Y и Ζ являются взаимно ортогональными.
На фиг. 4 показан перспективный вид по частям подложки-индикатора 50 напряжения, крышки 60, шин 40 и других деталей, расположенных с одной стороны в направлении Υ. Подложка-индикатор напряжения, крышка, шины и другие детали, расположенные с другой стороны в направлении Υ, соединены друг с другом. На фиг. 5 показан перспективный вид снаружи модульного накопителя 10 электроэнергии, у которого удалены расположенные с одной стороны подложка-индикатор 50 напряжения, крышка 60 и множество шин 40. Подложка-индикатор 50 напряжения, крышка 60, шины 40 и другие детали с одной стороны модульного накопителя 10 электроэнергии, показанного на фиг. 4, имеют такую же конфигурацию, как не проиллюстрированные подложка-индикатор напряжения, крышка, шины и другие детали с другой стороны.
Как показано на фиг. 4 и фиг. 5, элементами 90 аккумуляторной батареи, скомпонованными в модульном накопителе 10 электроэнергии, являются элементы ионно-литиевой аккумуляторной батареи с номинальным напряжением 3,6 вольта. Такие компоненты элемента 90 аккумуляторной батареи, как группа роликовых электродов, помещаются в цилиндрическом аккумуляторном ящике, заполненном электролитом. Одна торцевая поверхность в направлении центральной оси элемента 90 аккумуляторной батареи служит поверхностью положительной клеммы, а другая торцевая поверхность служит поверхностью отрицательной клеммы. Со сторон каждого положительного электрода и отрицательного электрода элемента 90 аккумуляторной батареи предусмотрен предохранительный клапан. Если давление в аккумуляторном ящике достигает заданного уровня вследствие неисправности, такой как избыточная зарядка, предохранительный клапан разрывается, и из аккумуляторного ящика выпускается образующийся в нем газ, чтобы снизить давление в аккумуляторном ящике.
Крепежный кожух 20 рассчитан фиксацию элементов 90 аккумуляторной батареи, скомпонованных в пакет. Крепежный кожух 20 ограничивает положения множества элементов 90 аккумуляторной батареи таким образом, чтобы они располагались параллельно друг другу.
В модульном накопителе 10 электроэнергии имеется семь элементов 90 аккумуляторной батареи, расположенных с одинаковыми промежутками в верхнем слое (вверху чертежа) в нижнем слое (внизу чертежа). Элементы 90 аккумуляторной батареи в верхнем слое и элементы 90 аккумуляторной батареи в нижнем слое зафиксированы с взаимным смещением на полшага в направлении X. За счет этого элементы 90 аккумуляторной батареи в нижнем слое и элементы 90 аккумуляторной батареи в верхнем слое могут быть плотно скомпонованы, что позволяет уменьшить протяженность модульного накопителя 10 электроэнергии в направлении Z.
Элемент 90 аккумуляторной батареи в верхнем слое и элемент 90 аккумуляторной батареи в нижнем слое расположены таким образом, что положительная клемма и отрицательная клемма обоих элементов 90 ориентированы противоположно друг другу. Один конец в направлении Y элемента 90 аккумуляторной батареи в верхнем слое образует отрицательную клемму, а другой конец образует положительную клемму (не показанную на фиг. 4). Один конец в направлении Y элемента 90 аккумуляторной батареи в нижнем слое образует положительную клемму, а другой конец образует отрицательную клемму (не показанную на фиг. 4).
Крепежный кожух 20 содержит три элемента: нижний крепежный элемент 203, средний крепежный элемент 202 и верхний крепежный элемент 201, которые изготовлены из смолы, обладающей изолирующей способностью, такой как полибутилентерефталат (далее - ПБТ). Нижние элементы 90 аккумуляторной батареи помещаются между их нижним крепежным элементом 203 и средним крепежным элементом 202, а верхние элементы 90 аккумуляторной батареи помещаются между их средним крепежным элементом 202 и верхним крепежным элементом 201.
Далее со ссылкой на фиг. 6-9 будет описана крепежная конструкция крепежного кожуха 20 элементов 90 аккумуляторной батареи. На фиг. 6 показан перспективный вид по частям крепежного кожуха 20, а на фиг. 7 показан вид по частям в разрезе крепежного кожуха крепежного кожуха 20. Следует отметить, что на фиг. 6 показан с противоположной стороны перспективный вид по частям модульного накопителя 10 электроэнергии, показанного на фиг. 5.
Как показано на фиг. 6 и фиг. 7, нижний крепежный элемент 203 имеет плоский нижний участок 222 поверхности, который проходит в направлении X и имеет постоянную ширину (протяженность в направлении Y), и пару нижних вертикальных участков 223 поверхности стенки, которые отходят вверх от обоих боковых концов в поперечном направлении (направлении Y) нижнего участка 222 поверхности и расположены напротив друг друга. Нижний участок 222 поверхности нижнего крепежного элемента 203 образует нижний участок поверхности крепежного кожуха 20, а нижние вертикальные участки 223 поверхности стенки образуют нижние участки боковых пластин 210 крепежного кожуха 20.
Пара нижних вертикальных участков 223 поверхности стенки снабжена нижними крепежными участками 224 нижнего слоя, каждый из которых фиксирует нижнюю часть каждого элемента 90 аккумуляторной батареи в нижнем слое, и участками 225 открывающегося окна, каждый из которых обнажает центральные участки обеих торцевых поверхностей в направлении центральной оси элемента 90 аккумуляторной батареи, зафиксированного нижним крепежным участком 224 нижнего слоя.
Каждый нижний крепежный участок 224 нижнего слоя имеет нижнюю углубленную поверхность нижнего слоя, которая в форме полукруга прорезана от верхнего края нижнего вертикального участка 223 поверхности стенки до нижнего участка 222 поверхности и соприкасается с внешней периферической поверхностью торцевого элемента 90 аккумуляторной батареи и противоположными поверхностями напротив торцевых поверхностей в направлении центральной оси элемента 90 аккумуляторной батареи.
Средний крепежный элемент 202 имеет пару средних вертикальных участков 232 поверхности стенки, которые проходят в направлении X, имеют постоянную протяженность в направлении Y и расположены напротив друг друга, и участки 233 торцевой поверхности, которые соединяют друг с другом пару средних вертикальных участков 223 поверхности стенки с обоих концов в продольном направлении (направлении X) средних вертикальных участков 232 поверхности стенки. Когда средний крепежный элемент 202 наложен на нижний крепежный элемент 203 и соединен с ним, каждый средний вертикальный участок 232 поверхности стенки непрерывно соединен с верхом каждого нижнего вертикального участка 223 поверхности стенки нижнего крепежного элемента 203. Средний вертикальный участок 232 поверхности стенки среднего крепежного элемента 202 образует центральный участок в направлении Ζ боковой пластины 210 крепежного кожуха 20, а каждый участок 233 торцевой поверхности среднего крепежного элемента 202 образует участок торцевой поверхности крепежного кожуха 20. На одном из пары участков 233 торцевой поверхности имеется открывающийся участок 216 для впуска охлаждающего воздуха, а на другом имеется открывающийся участок 217 для выпуска охлаждающего воздуха.
Пара средних вертикальных участков 223 поверхности стенки снабжена верхними крепежными участками 234 нижнего слоя, каждый из которых фиксирует верхний участок каждого элемента 90 аккумуляторной батареи, который зафиксирован нижним крепежным элементом 203, и нижними крепежными участками 236 верхнего слоя, каждый из которых фиксирует нижний участок каждого элемента 90 аккумуляторной батареи в верхнем слое. Средние вертикальные участки 223 поверхности стенки снабжены участками 235 и 237 открывающихся окон, которые обнажают центральные участки обеих торцевых поверхностей в направлении центральной оси элемента 90 аккумуляторной батареи, зафиксированного верхним крепежным участком 234 нижнего слоя, и центральные участки обеих торцевых поверхностей в направлении центральной оси элемента 90 аккумуляторной батареи, зафиксированного нижним крепежным участком 236 верхнего слоя, соответственно.
Каждый верхний крепежный участок 234 нижнего слоя имеет верхнюю углубленную поверхность нижнего слоя, которая в форме полукруга прорезана от нижнего края до верхнего края среднего вертикального участка 232 поверхности стенки и соприкасается с внешней периферической поверхностью торцевого элемента 90 аккумуляторной батареи и противоположными поверхностями напротив торцевых поверхностей в направлении центральной оси элемента 90 аккумуляторной батареи.
Каждый нижний крепежный участок 236 верхнего слоя имеет нижнюю углубленную поверхность верхнего слоя, которая в форме полукруга прорезана от верхнего края средний вертикальный участок 232 поверхности стенки до нижнего края и соприкасается с внешней периферической поверхностью торцевого элемента 90 аккумуляторной батареи и противоположными поверхностями напротив торцевых поверхностей в направлении центральной оси элемента 90 аккумуляторной батареи.
Каждый верхний крепежный участок 234 нижнего слоя и каждый нижний крепежный участок 236 верхнего слоя расположены с взаимным смещением на полшага в продольном направлении среднего крепежного элемента 202. Иными словами, центр нижнего крепежного участка 236 верхнего слоя находится между соседними верхними крепежными участками 234 нижнего слоя, а центр верхнего крепежного участка 234 нижнего слоя находится между соседними нижними крепежными участками 236 верхнего слоя.
Верхний крепежный элемент 201 имеет плоский верхний участок 242 поверхности, который проходит в направлении X и имеет постоянную ширину (протяженность в направлении Y), и пару верхних вертикальных участков 243 поверхности стенки, которые отходят вниз от обоих боковых концов в поперечном направлении (направлении Y) верхнего участка 242 поверхности и расположены напротив друг друга. Верхний участок 242 поверхности верхнего крепежного элемента 201 образует верхний участок поверхности крепежного кожуха 20, а верхний вертикальный участок 243 поверхности стенки образует верх боковой пластины 210 крепежного кожуха 20.
Пара верхних вертикальных участков 243 поверхности стенки снабжена верхними крепежными участками 244 верхнего слоя, каждый из которых фиксирует верхнюю часть каждого элемента 90 аккумуляторной батареи в верхнем слое, и участками 245 открывающегося окна, каждый из которых обнажает центральные участки обеих торцевых поверхностей в направлении центральной оси элемента 90 аккумуляторной батареи, зафиксированного верхним крепежным участком 244 верхнего слоя.
Каждый верхний крепежный участок 244 верхнего слоя имеет верхнюю углубленную поверхность верхнего слоя, которая в форме полукруга прорезана от нижнего края верхнего вертикального участка 243 поверхности стенки до верхнего участка 242 поверхности и соприкасается с внешней периферической поверхностью торцевого элемента 90 аккумуляторной батареи и противоположными поверхностями напротив торцевых поверхностей в направлении центральной оси элемента 90 аккумуляторной батареи.
Верхний крепежный элемент 201, средний крепежный элемент 202 и нижний крепежный элемент 203 снабжены множеством выступов 271, 272, 273, через которые проходят крепежные винты 263. Верхний крепежный элемент 201 и средний крепежный элемент 202 соединены крепежными винтами 263, ввинченными в резьбовые отверстия в выступах 271, 272 верхнего крепежного элемента 201 и среднего крепежного элемента 202. Средний крепежный элемент 202 и нижний крепежный элемент 203 соединены крепежными винтами 263, ввинченными в выступы 272, 273 среднего крепежного элемента 202 и нижнего крепежного элемента 203.
Верхний крепежный участок 234 среднего крепежного элемента 202 нижнего слоя и нижний крепежный участок 224 нижнего слоя нижнего крепежного элемента 203 совместно фиксируют элемент 90 аккумуляторной батареи в нижнем слое таким образом, чтобы ограничивать движение элемента 90 аккумуляторной батареи в направлении центральной оси и радиальном направлении. Нижний крепежный участок 236 верхнего слоя среднего крепежного элемента 202 и верхний крепежный участок 244 верхнего слоя верхнего крепежного элемента 203 совместно фиксируют элемент 90 аккумуляторной батареи в верхнем слое таким образом, чтобы ограничивать движение элемента 90 аккумуляторной батареи в направлении центральной оси и радиальном направлении.
На фиг. 8 показана крепежная конструкция крепежного кожуха 20. На фиг. 9 показан проиллюстрированный на фиг. 8 частичный увеличенный вид крепежной конструкции элементов 90 аккумуляторной батареи в нижнем слое. Как показано на фиг. 8 и фиг. 9, нижний крепежный элемент 203 имеет нижние углубленные поверхности нижнего слоя, каждая из которых имеет полукруглую форму, радиус которой немного превышает радиус внешней периферической поверхности элемента 90 аккумуляторной батареи. На нижнем участке 222 поверхности за одно целое выполнены в целом М-образные упругодеформируемые прижимные элементы 226, проходящие вдоль нижней углубленной поверхности нижнего слоя.
Средний крепежный элемент 202 имеет верхние углубленные поверхности нижнего слоя, каждая из которых имеет полукруглую форму, радиус которой немного превышает радиус внешней периферической поверхностью элемента 90 аккумуляторной батареи. На верхней углубленной поверхности нижнего слоя выполнены два выступа 238. На плоскости YZ, в которой лежит центральная ось СА элемента 90 аккумуляторной батареи, выполнен прижимной элемент 226 и выполнены два выступа 238, плоскосимметричных относительно плоскости YZ, в которой лежит центральная ось СА. При сопряжении нижней углубленной поверхности нижнего слоя нижнего крепежного элемента 203 и верхней углубленной поверхности нижнего слоя среднего крепежного элемента 202 образуется углубленная поверхность круглой формы. Эта круглая углубленная поверхность проходит в радиальном направлении снаружи вокруг проходящего в осевом направлении конца элемента 90 аккумуляторной батареи.
Как показано на фиг. 8, верхний крепежный элемент 201 имеет верхние углубленные поверхности верхнего слоя, каждая из которых имеет полукруглую форму, радиус которой немного превышает радиус внешней периферической поверхности элемента 90 аккумуляторной батареи. На верхнем участке 242 поверхности за одно целое выполнены в целом М-образные упругодеформируемые прижимные элементы 242, проходящие вдоль верхней углубленной поверхности верхнего слоя.
Средний крепежный элемент 202 имеет нижние углубленные поверхности верхнего слоя, каждая из которых имеет полукруглую форму, радиус которой немного превышает радиус внешней периферической поверхности элемента 90 аккумуляторной батареи. На верхнем слое нижней углубленной поверхности выполнены два выступа 239. На плоскости YZ, в которой лежит центральная ось СА элемента 90 аккумуляторной батареи, выполнен прижимной элемент 246 и выполнены два выступа 239, плоскосимметричных относительно плоскости YZ, в которой лежит центральная ось СА.
При сопряжении нижней углубленной поверхности верхнего слоя среднего крепежного элемента 202 и верхней углубленной поверхности верхнего слоя верхнего крепежного элемента 202 образуется углубленная поверхность круглой формы. Эта круглая углубленная поверхность проходит в радиальном направлении снаружи вокруг проходящего в осевом направлении конца элемента 90 аккумуляторной батареи.
Как показано на фиг. 9, точка контакта одного выступа 238 и внешней окружности элемента 90 аккумуляторной батареи в нижнем слое обозначена позицией А, точка контакта другого выступа 238 и внешней окружности элемента 90 аккумуляторной батареи в нижнем слое обозначена позицией В, а точка контакта прижимного элемента 226 и внешней окружности элемента 90 аккумуляторной батареи в нижнем слое обозначена позицией С. Точка С находится на плоскости YZ, в которой лежит центральная ось СА, а точки А и В предпочтительно находятся в положениях, плоскосимметричных относительно плоскости YZ, в которой лежит центральная ось СА.
За счет этой конфигурации элемент 90 аккумуляторной батареи в нижнем слое соприкасается с двумя выступами 238 среднего крепежного элемента 202 таким образом, что прижимной элемент 226 нижнего крепежного элемента 203 давит на него снизу вверх. В результате, обеспечивается сбалансированная фиксация элемента 90 аккумуляторной батареи в нижнем слое в трех точках в трех направлениях, при этом его положение ограничивается прижимным элементом 226 и выступами 238.
Следует отметить, что элемент 90 аккумуляторной батареи в верхнем слое зафиксирован аналогичным образом. Как показано на фиг. 8, элемент 90 аккумуляторной батареи в верхнем слое соприкасается с двумя выступами 239 среднего крепежного элемента 202, таким образом, что прижимной элемент 246 верхнего крепежного элемента 201 давит на него сверху вниз. В результате, обеспечивается сбалансированная фиксация элемента 90 аккумуляторной батареи в верхнем слое в трех точках в трех направлениях, при этом его положение ограничивается прижимным элементом 246 и выступами 239.
Поскольку положение каждого элемента 90 аккумуляторной батареи ограничено крепежным кожухом 20, за счет деформации верхний и нижний прижимные элементы 226, 246 могут приспосабливаться к допуску на диаметр внешних окружностей собранного элемента 90 аккумуляторной батареи при незначительном отклонении диаметра внешней окружности.
При соединении нижнего крепежного элемента 203, среднего крепежного элемента 202 и верхнего крепежного элемента 201 на соответствующих боковых пластинах 210 с обеих сторон в направлении Y крепежного кожуха 20 (на фиг. 4 и фиг. 5, показана только одна боковая пластина 210 в направлении Y, а на фиг. 10 показан только другая боковая пластина 210 в направлении Y) образуются круглые открывающиеся окна 211, которые обнажают соответствующие торцевые поверхности с обеих сторон в направлении Y элемента 90 аккумуляторной батареи. Открывающееся окно 211, которое обнажает поверхность электродной клеммы элемента 90 аккумуляторной батареи в верхнем слое, образовано участком 245 открывающегося окна верхнего крепежного элемента 201 и участком 237 открывающегося окна среднего крепежного элемента 202. Открывающееся окно 211, которое обнажает поверхность электродной клеммы элемента 90 аккумуляторной батареи в нижнем слое, образовано участком 225 открывающегося окна нижнего крепежного элемента 203 и участком 235 открывающегося окна среднего крепежного элемента 202.
На поверхности электродных клемм элементов 90 аккумуляторной батареи, которые обнажают открывающееся окно 211, т.е. на поверхность положительной клеммы и поверхность отрицательной клеммы, наварены шины 40, обеспечивающие электрическое соединение соседних элементов 90 аккумуляторной батареи в верхнем слое и в нижнем слое.
На фиг. 10 показан перспективный вид снаружи модульного накопителя 10 электроэнергии, у которого удалены расположенные с другой стороны подложка-индикатор 50 напряжения и крышка 60. На фиг. 10 показан с противоположной стороны перспективный вид модульного накопителя 10 электроэнергии, показанного на фиг. 5. Как показано на фиг. 10, шины 40 представляют собой медные пластинчатые электропроводящие элементы (проводящие элементы), которые электрически соединяют соседние элементы 90 аккумуляторной батареи в верхнем слое и в нижнем слое.
На фиг. 11(a) показан перспективный вид снаружи шины 40, а на фиг. 11(б) показан с противоположной стороны перспективный вид снаружи шины 40. На фиг. 15(в) и на фиг. 15(г) проиллюстрированы формы шины 40. На фиг. 15(в) показан схематический перспективный вид шины согласно описанному варианту осуществления, а на фиг. 15(г) показан вид сбоку в направлении D на фиг. 15(в). На фиг. 15(в) и фиг. 15(г) не показаны удлиненные отверстия 451, соединительные элементы 452, сквозные отверстия 455а, 455b и участок 417 с внутренней резьбой.
Как показано на фиг. 11, фиг. 15(в) и фиг. 15(г), шина 40 имеет основание 456, пару соединителей 457 электродов, пару изгибаемых участков 458 и индикатор 410 напряжения на клеммах. Шина 40 вырезана, согнута и т.п. из плоского материала путем штампования. Основание 456 имеет прямоугольную плоскую форму. К одному торцу основания 456 посредством изгибаемого участка 458 прикреплен в целом дискообразный соединитель 457 электрода, а к другому торцу основания 456 посредством другого изгибаемого участка 458 прикреплен другой в целом дискообразный соединитель 457 электрода. Один соединитель 457 электрода приварен к поверхности положительной клеммы (или поверхности отрицательной клеммы) элемента 90 аккумуляторной батареи в верхнем слое, а другой соединитель 457 электрода приварен к поверхности отрицательной клеммы (или поверхности положительной клеммы) элемента 90 аккумуляторной батареи в нижнем слое.
Основание 456 и соединители 457 электродов шины 40 расположены параллельно плоскости XZ (смотри фиг. 12 и фиг. 13). Как показано на фиг. 15(г), поверхности контакта пары соединителей 457 электродов с электродными клеммами элементов 90 аккумуляторной батареи расположены на одной плоскости Т.
На основании 456 за одно целое с ним выполнен индикатор 410 напряжения на клеммах, имеющий L-образное поперечное сечение. Индикатор 410 напряжения на клеммах согнут под углом 90 градусов к одной стороне основание 456 в сторону крышки 60 (в направлении +Y на фиг. 13) и имеет восходящий участок 410а, проходящий вверх от основания 456, и концевой участок 410b напротив основания 456.
Вдоль одной стороны основания 456 проходит изгибаемый участок 458, соединяющий основание 456 и каждый соединитель 457 электрода и выступающий из основания 456 в сторону концевого участка 410. Изгибаемый участок 458 имеет внутренний плоский пластинчатый участок, согнутый под углом 90 градусов к основанию 456 в сторону концевого участка 410b, изогнутый участок, согнутый под углом 180 градусов к вершине внутреннего плоского пластинчатого участка, и внешний плоский пластинчатый участок, проходящий от конца изогнутого участка до соединителя 457 электрода. Соответственно, изгибаемый участок 458 имеет U-образную форму в поперечном сечении. Изгибаемый участок 458 упруго деформируется при отдалении пары соединителей 457 электродов друг от друга или при их сближении друг с другом, как описано далее. Кроме того, изгибаемый участок 458 упруго деформируется при сближении основания 456 с элементом 90 аккумуляторной батареи (в направлении -Y на фиг. 13), как описано далее.
На фиг. 15(в) и фиг. 15(г) показано, что центральная ось СА элемента 90 аккумуляторной батареи, соединена с соединителем 457 электрода. Пара изгибаемых участков 458 имеет форму, плоскосимметричную относительно плоскости S, ортогональной плоскости, в которой лежат соответствующие центральные оси СА пары элементов 90 аккумуляторной батареи, посередине между центральными осями СА пары элементов 90 аккумуляторной батареи. Так, как показано на фиг. 15(г), расстояние (L1) от плоскости S, которая проходит посередине сегмента, соединяющего пару центральных осе СА, до одного из пары изгибаемых участков 458, равно расстоянию (L2) до другого из пары изгибаемых участков 458 (L1=L2).
Как показано на фиг. 15(г), высота p изгибаемого участка 458 от основания 456 в качестве точки отсчета является равной или меньшей, чем высота q индикатора 410 напряжения на клеммах от основания 456 в качестве точки отсчета (p≤q). Иными словами, вершина изгибаемого участка 458 не выступает наружу за концевой участок 410b. Следует отметить, что высота q индикатор 410 напряжения на клеммах от основания 456 в качестве точки отсчета установлена с учетом высоты гайки 470 и выступающей длины болта 70 с тем, чтобы соединительная клемма 504 и концевой участок 410b можно было соединить посредством гайки 470 и болта 70, как показано на фиг. 13.
Как показано на фиг. 11(a) и (б), в каждом соединителе 457 электрода шины 40 имеется одно удлиненное отверстие 451. В каждом соединителе 457 электрода шины 40 имеются два соединительных элемента 452 для сочленения с поверхностью электродной клеммы элемента 90 аккумуляторной батареи. Поверхность соединительного элемента 452 на стороне концевого участка 410b немного углублена, а противоположная поверхность немного выступает. Удлиненное отверстие 451 служит для регулирования электрического тока при дуговой сварке соединителя 457 электрода шины 40 и поверхности электродной клеммы элемента 90 аккумуляторной батареи. В основании 456 шины 40 имеются сквозные отверстия 455а, 455b, в которые входят направляющие штифты 214а, 214b (смотри фиг. 5), которые имеются на боковой пластине 210.
На фиг. 12 схематически показан вид в разрезе в плоскости YZ по линии XII-XII на фиг. 3, на котором схематически показан только участок поперечного сечения. Шина 40 установлена на боковой пластине 210 таким образом, что в каждое сквозное отверстие 455а, 455b основания 456 входит каждый направляющий штифт 214а, 214b боковой пластины 210 (смотри фиг. 5). Когда шина 40 установлена на боковой пластине 210, оба соединителя 457 электродов шины 40 (на фиг. 12 показан только один соединитель 457 электрода) входит в открывающееся окно 211 и упирается в поверхность электродной клеммы (поверхность положительной клеммы или отрицательной клеммы) элемента 90 аккумуляторной батареи. Соединитель 457 электрода шины 40 и поверхность электродной клеммы элемента 90 аккумуляторной батареи соединены путем дуговой сварки соединительного элемента 452 и элемента 90 аккумуляторной батареи с помощью сварочной горелки (не показанной), расположенной, например, на соединительном элементе 452.
На фиг. 13 схематически показан вид в разрезе в плоскости XY по линии XIII-XIII на фиг. 3, на котором схематически показан только участок поперечного сечения. Как показано на фиг. 13, на поверхности концевого участка 410b со стороны основания 456 неподвижно закреплена гайка 470. Посередине концевого участка 410b находится круглый открывающийся участок 411, в котором зажат установочный конец 471 гайки 470. В гайке 470 имеется сквозное отверстие, которое проходит от конца на стороне крышки 60 в сторону элемента 90 аккумуляторной батареи. От конца на стороне крышки 60 на заданную длину сквозного отверстия проходит участок без внутренней резьбы, а от конца участка без внутренней резьбы до конца на стороне элемента 90 аккумуляторной батареи проходит участок 417 с внутренней резьбой (эффективный резьбовой участок).
Как показано на фиг. 4, подложка-индикатор 50 напряжения является в целом прямоугольной и расположена параллельно плоскости XZ. Подложка-индикатор 50 напряжения имеет схему обнаружения напряжения (не показанную), которая обнаруживает напряжение на клеммах каждого элемента 90 аккумуляторной батареи. На одном конце подложки-индикатора 50 напряжения имеется соединитель (не показанный) для подсоединения линии обнаружения напряжения (не показанной) и т.п., при этом схема обнаружения напряжения (не показанная) подложки-индикатора 50 напряжения подсоединена к котроллеру (не показанному) посредством линии обнаружения напряжения (не показанной). Подложку-индикатор 50 напряжения устанавливают на боковой пластине 210 крепежного кожуха 20 после монтажа каждой шины 40.
В центральной части в направлении Ζ боковой пластины 210 имеется множество выступов 218, расположенных в ряд в направлении X. Как показано на фиг. 13, выступ 218 проходит в направлении Y и имеет участок 218а с внутренней резьбой, в который ввинчен установочный винт 80. Участок 218а с внутренней резьбой (эффективный резьбовой участок) проходит на заданное расстояние от верхней поверхности выступа 218 и скошен со стороны верхней поверхности. Подложка-индикатор 50 напряжения крепится к крепежному кожуху 20 путем ввинчивания установочного винта 80 в участок 218а с внутренней резьбой, предусмотренный на выступе 218 боковой пластины 210 крепежного кожуха 20.
Как показано на фиг. 4, фиг. 12 и фиг. 13, на подложке-индикаторе 50 напряжения имеются круглые открывающиеся участки 503, находящиеся напротив соответствующих концевых участков 410b шин 40, когда подложка-индикатор 50 напряжения установлена на боковой пластине 210. На каждом открывающемся участке 503 имеется соединительная клемма 504, электрически соединенная с концевым участком 410b. Как показано на фиг. 12 и фиг. 13, индикатор 410 напряжения на клеммах и соединительная клемма 504 соединены болтом 70 и гайкой 470.
Как показано на фиг. 13, соединительная клемма 504 имеет плоский пластинчатый участок 541, который упирается в концевой участок 410b, и вставку 542, которая согнута под углом 90 к концу в направлении -X плоского пластинчатого участка 541 в направлении +Y, т.е. в сторону подложки-индикатора 50 напряжения. Плоский пластинчатый участок 541 и вставка 542 имеют поперечное сечение L-образной формы.
В плоском пластинчатом участке 541 имеются сквозные отверстия (далее - отверстия 541h под болты), в которые входят стержни 702 болтов 70. Вершина вставки 542 входит в сквозное отверстие в подложке-индикаторе 50 напряжения, как схематически показано на фиг. 13, и припоем 514 соединена со схемой 501 обнаружения напряжения, выполненной на подложке-индикаторе 50 напряжения.
В подложке-индикаторе 50 напряжения имеются сквозные отверстия (далее - резьбовые отверстия 508), в которые входят стержни 802 установочных винтов 80. Когда подложка-индикатор 50 напряжения упирается в верхнюю поверхность выступа 218, стержень 802 установочного винта 80 входит в резьбовое отверстие 508, и участок его стержня с наружной резьбой ввинчивается в участок 218а выступа 218 с внутренней резьбой.
После фиксации установочного винта 80 до заданной степени подложка-индикатор 50 напряжения зажимается между установочной поверхностью головки 801 установочного винта 80 и верхней поверхностью выступа 218, в результате чего подложка-индикатор 50 напряжения крепится к крепежному кожуху 20.
Когда подложка-индикатор 50 напряжения зафиксирована установочным винтом 80, плоский пластинчатый участок 541 соединительной клеммы 504 упирается в концевой участок 410 шины 40. Стержень 702 болта 70 входит в отверстие 541h под болт в соединительной клемме 504 и открывающемся участке 411 концевого участка 410b, в результате чего участок стержня 702 болта 70 с наружной резьбой ввинчивается в участок 417 гайки 470 с внутренней резьбой.
Между установочной поверхностью головки 701 болта 70 и плоским пластинчатым участком 541 соединительной клеммы 504 находится прокладка 75. Когда болт 70 зафиксирован до заданной степени, плоский пластинчатый участок 541 соединительной клеммы 504 и прокладка 75 зажимаются между установочной поверхностью головки 701 болта 70 и концевым участком 410 шины 40, и происходит электрическое соединение индикатора 410 напряжения на клеммах шины 40 и соединительной клеммы 504. В результате, происходит электрическое соединение шины 40 и схемы 501 обнаружения напряжения подложки-индикатора 50 напряжения посредством соединительной клеммы 504.
Как показано на фиг. 3 и фиг. 4, крышка 60 сформована из смолы, обладающей изолирующей способностью, такой как ПВХ (поливинилхлорид), и полностью закрывает боковую пластину 210 и подложку-индикатор 50 напряжения. Крышка 60 имеет в целом прямоугольный боковой участок 601, верхний участок 602, который отходит от конца в направлении +Z бокового участка 601 крышки в сторону крепежного кожуха 20, и нижний участок 603, который отходит от конца в направлении -Z бокового участка 601 крышки в сторону крепежного кожуха 20.
Как показано на фиг. 12, на вершине верхнего участка 602 крышки имеется монтажная деталь 621, которая согнута в направлении +Z (вверх на чертеже). На вершине нижнего участка 603 крышки имеется монтажная деталь 631, которая согнута в направлении -Z (вниз на чертеже).
На конце в направлении +Z крепежного кожуха 20 выполнены канавки 212, открытые в направлении -Z. Канавки 212 проходят на заданное расстояние в направлении X и выполнены во множестве положений на крепежном кожухе 20. Аналогичным образом, на конце в направлении -Z крепежного кожуха 20 выполнены канавки 213, открытые в направлении +Z. Канавки 213 проходят на заданное расстояние в направлении X и выполнены во множестве положений на крепежном кожухе 20.
Поскольку крышка 60 является упругодеформируемой, расстояние между верхним участком 602 крышки и нижним участком 603 крышки уменьшается при нажатии на верхний участок 602 крышки в направлении -Z (вниз на чертеже) и при нажатии на нижний участок 603 крышки в направлении +Z (вверх на чертеже). Соответственно, чтобы извлечь каждую монтажную деталь 621, 631 из каждой канавки 212, 213, можно приложить прижимающую силу снаружи крышки 60, чтобы упруго деформировать крышку 60 и уменьшить расстояние между монтажной деталью 621 и монтажной деталью 631 крышки 60. При креплении крышки 60 к крепежному кожуху 20 прилагают прижимающую силу снаружи крышки 60, чтобы упруго деформировать крышку 60, в результате чего монтажные детали 621, 631 оказываются напротив соответствующих канавок 212, 213. Затем прекращают прилагать прижимающую силу снаружи крышки 60, чтобы вставить монтажные детали 621, 631 в соответствующие канавки 212, 213.
На фиг. 14(a), 14(б) схематически показано, как деформируется изгибаемый участок 458 шины 40, соединяющей пару соседних элементов 90 аккумуляторной батареи. На фиг. 14(a) показано состояние до упругой деформации, а на фиг. 14(б) показано состояние после упругой деформации. Следует отметить, что для простоты степень деформации на фиг. 14(a), 14(б) показана преувеличенной. На фиг. 14(a), 14(б), штриховкой схематически обозначен участок W сварки соединителя 457 электрода и поверхности электродной клеммы элемента 90 аккумуляторной батареи, и за исключением элементов 90 аккумуляторной батареи и шины 40 не показаны такие компоненты, как крепежный кожух 20.
-5
-5
В рассматриваемом варианте осуществления материалом крепежного кожуха 20, который ограничивает положение элемента 90 аккумуляторной батареи, является ПБТ, а материалом шины 40, электрически соединяющей элементы 90 аккумуляторной батареи, является медь. Иными словами, материалы обоих компонентов отличаются друг от друга. Коэффициент линейного расширения ПБТ составляет порядка 6,0×10 [1/K], а коэффициент линейного расширения меди составляет порядка 1,7×10 [1/K]. Соответственно, при повышении температуры модульного накопителя 10 электроэнергии и тепловом расширении крепежного кожуха 20 расстояние между элементами 90 аккумуляторной батареи увеличивается. Хотя при повышении температуры модульного накопителя 10 электроэнергии также происходит тепловое расширение шины 40, за счет того, что медь имеет меньший коэффициент линейного расширения, чем ПБТ, возникает разность тепловых расширений.
В рассматриваемом варианте осуществления на обоих концах основания 456 имеются изгибаемые участки 458, которые должны упруго деформироваться. Соответственно, при увеличении или уменьшении расстояния N между парой соседних элементов 90 аккумуляторной батареи с повышением или снижением температуры крепежного кожуха 20, каждый из пары изгибаемых участков 458 деформируется в зависимости от изменений расстояния N. В результате, снимаются напряжения, возникающие на участке W сварки соединителей 457 электродов и поверхностей электродных клемм.
На фиг. 14(a) показано состояние, когда температурой крепежного кожуха 20 и шины 40 является комнатная температура (например, 20°С). При комнатной температуре изгибаемый участок 458 не деформирован. При повышении температуры крепежного кожуха 20 и шин 40, например, до около 60°С, пара соседних элементов 90 аккумуляторной батареи отдаляется друг от друга, в результате чего расстояние N увеличивается. С увеличением расстояния N соединитель 457 электрода, который неподвижно закреплен на поверхности электродной клеммы, вытягивает изгибаемый участок 458 наружу, в результате чего U-образный изгибаемый участок 458 деформируется таким образом, что его открывающаяся сторона открывается, и шина 40 растягивается в продольном направлении, как показано на фиг. 14(б). Следовательно, могут сниматься напряжения, возникающие на участке W сварки соединителей 457 электродов и поверхностей электродных клемм.
Хотя это не показано, при снижении температуры крепежного кожуха 20 и шин 40, например, до около -40°С пара соседних элементов 90 аккумуляторной батареи приближается друг к другу, в результате чего расстояние N уменьшается. С уменьшением расстояния N соединитель 457 электрода, который неподвижно закреплен на поверхности электродной клеммы, вдавливает изгибаемый участок 458 внутрь, в результате чего U-образный изгибаемый участок 458 деформируется таким образом, что его открывающаяся сторона закрывается, и шина 40 сжимается в продольном направлении. Следовательно, могут сниматься напряжения, возникающие на участке W сварки соединителей 457 электродов и поверхностей электродных клемм.
В описанном выше варианте осуществления могут обеспечиваться следующие полезные результаты.
(1) Шина 40 имеет пару соединителей 457 электродов, которые приварены к соответствующим электродным клеммам пары соседних элементов 90 аккумуляторной батареи, основание 456, которое посредством пары изгибаемых участков 458 соединено с каждым из пары соединителей 457 электродов, и индикатор 410 напряжения на клеммах, который соединен с основанием 456 и обнаруживает напряжение на клеммах элемента 90 аккумуляторной батареи. Поскольку изгибаемый участок 458 способен упруго деформироваться, могут сниматься напряжения, возникающие на участке W сварки соединителя 457 электродов и поверхности электродной клеммы элемента 90 аккумуляторной батареи вследствие изменения температурных условий, когда материал шины 40 и материал крепежного кожуха 20, фиксирующего элемент 90 аккумуляторной батареи, отличаются друг от друга, т.е., когда коэффициенты линейного расширения обоих компонентов отличаются друг от друга.
-5
(2) За счет пары изгибаемых участков 458 снимаются напряжения, возникающие на участке W сварки вследствие изменения температурных условий. Если весь крепежный кожух 20 плотно покрыт металлом с меньшим коэффициентом линейного расширения, чем у ПБТ, например, отлит под давлением из алюминия с коэффициентом линейного расширения порядка 2,1×10 [1/K] с тем, чтобы подавлять тепловое расширение крепежного кожуха с целью снятия напряжений, образующихся на участке W сварки, может увеличиваться его вес и стоимость. Напротив, в рассматриваемом варианте осуществления не требуется металлический кожух для подавления деформации вследствие изменения температурных условий крепежного кожуха 20, в результате чего может быть достигнуто уменьшение его веса и стоимости.
(3) Как показано на фиг. 15(г), изгибаемый участок 458 с поперечным сечением U-образной формы, который выступает из основания 456 в сторону концевого участка 410b индикатора 410 напряжения на клеммах, выполнен в виде упругодеформируемой детали. Высота p изгибаемого участка 458 от основания 456 в качестве точки отсчета является равной или меньшей, чем высота q индикатора 410 напряжения на клеммах от основания 456 в качестве точки отсчета. В результате, предотвращается контакт соединительной клеммы 504, которая подсоединена к концевому участку 410b индикатора 410 напряжения на клеммах, и изгибаемого участка 458.
На фиг. 15(a) показан перспективный вид известной из техники шины 840, а на фиг. 15(б) показан перспективный вид шины 940 согласно сравнительному примеру. На фиг. 15(в) и фиг. 15(г) схематически показана шина 40 согласно описанному варианту осуществления. Известная из техники шина имеет прямоугольное плоское основание 856 и соединители 857 электродов на обоих концах основания 856, при этом основание 856 и соединители 857 электродов соединены вертикальными участками и образуют ступени, как показано на фиг. 15(a).
Поскольку известная из техники шина 840 также соединена сваркой с парой элементов 90 аккумуляторной батареи, требуется, чтобы шина 840 обладала функцией снятия напряжений, возникающих на участке сварки вследствие изменения относительного положения пары элементов 90 аккумуляторной батареи на участке сварки или при фиксации болтом индикатора напряжения на клеммах и соединительной клеммы. В данном случае ширина основания 856 обозначена как j, высота обозначена как k, длина обозначена как m, а толщина пластины обозначена как n. С точки зрения снятия напряжений предпочтительны большие высота k и длина m и меньшие ширина j и толщина n пластины. По этой причине размеры устанавливают таким образом, чтобы в максимальной возможной степени снимать напряжения с учетом пространства, веса, прочности и электрических характеристик.
Как показано на фиг. 15(б), шиной 940 согласно сравнительному примеру является традиционная шина 840 с L-образным индикатором 410 напряжения на клеммах. В сравнительном примере высота шины 940 увеличена, что может приводить к увеличению размера модульного накопителя 10 электроэнергии. В рассматриваемом варианте осуществления основание 456 расположено вблизи соединителя 457 электрода, и на обоих концах основания 456 имеются изгибаемые участки (упругодеформируемые участки) 458 выступающие на сторону концевого участка 410b, как показано на фиг. 15(в) и фиг. 15(г). Соответственно, высота всей шины может быть уменьшена. Следует отметить, что предотвращается контакт изгибаемого участка 458 и соединительной клеммы 504, поскольку вершина изгибаемого участка 458 не выходит по высоте за концевой участок 410b, как описано выше. Кроме того, поскольку в рассматриваемом варианте осуществления предусмотрены упругодеформируемые изгибаемые участки 458, напряжения могут сниматься более эффективно, чем в известном уровне техники и сравнительном примере на фиг. 15(a) и фиг. 15(б).
(4) Пара изгибаемых участков 458 имеет плоскосимметричную форму относительно плоскости S, ортогональной плоскости, в которой лежит соответствующая центральная ось СА пары элементов 90 аккумуляторной батареи, в результате чего расстояния L1, L2 от плоскости S посередине между центральными осями СА пары элементов 90 аккумуляторной батареи до каждой пары изгибаемых участков 458 равны друг другу. За счет этого напряжения на участке сварки между одним из пары соединителей электродов и соединителем 457 электродов и напряжения на участке сварки между другим из пары соединителей электродов и другим соединителем 457 электродов могут быть равны друг другу.
(5) В описанном выше варианте осуществления на поверхности концевого участка 410b на стороне основания 456 неподвижно закреплена гайка 470, а соединительная клемма 504 и концевой участок 410b соединены болтом 70 и гайкой 470. Соответственно, при ввинчивании болта 70 в гайку 470 головка 701 болта 70 прижимает концевой участок 410b к основанию 456. При этом, поскольку U-образный изгибаемый участок 458 деформируется, может подавляться напряжение, возникающее на участке сварки между соединителем 457 электрода и поверхностью электродной клеммы.
Следует отметить, что следующие далее разновидности также входят в объем настоящего изобретения, и одна или несколько из них могут сочетаться с упомянутым вариантом осуществления.
Разновидности
(1) Хотя в качестве примера в описанном выше варианте осуществления материалом шины 40 является медь, а материалом крепежного кожуха 20 является ПБТ, настоящее изобретение не ограничено этим, и для обоих компонентов могут быть выбраны разнообразные материалы. Например, шина 40 может быть изготовлена из другого металла, такого как никель. Путем применения настоящего изобретения к случаю, когда коэффициент линейного расширения материала шины 40 и коэффициент линейного расширения материала крепежного кожуха 20 отличаются друг от друга, могут сниматься напряжения на участке сварки между соединителем 457 электрода и поверхностью электродной клеммы вследствие изменения температурных условий.
(2) Хотя пара изгибаемых участков 458 имеет плоскосимметричную форму относительно плоскости S, настоящее изобретение не ограничено этим. Например, как показано на фиг. 16(a), высота p1 одного из пары изгибаемых участков 458А, 458В превышает высоту р2 другого участка (p1>p2). Как показано на фиг. 16(б), один из пары изгибаемых участков 458С, 458D расположен вблизи плоскости S, а другой участок расположен дальше от плоскости S. Иными словами, расстояния u1, u2 от пары изгибаемых участков 458С, 458D, соответственно, до плоскости S могут отличаться друг от друга (u1≠u2).
(3) Хотя в описанном выше варианте осуществления рассмотрен случай, когда между основанием 456 и соединителем 457 электрода имеется один изгибаемый участок 458, настоящее изобретение не ограничено этим. Как показано на фиг. 16(в) и фиг. 16(г), число изгибаемых участков 458 может составлять два или более.
(4) Хотя в описанном выше варианте осуществления рассмотрен случай, когда поперечное сечение изгибаемого участка 458 имеет U-образную форму, настоящее изобретение не ограничено этим. Например, как показано на фиг. 17(a) и фиг. 17(б), поперечное сечение может иметь V-образную или дуговидную форму. Могут применяться разнообразные формы, способные упруго деформироваться с изменением зазора между парой описанных выше соседних элементов 90 аккумуляторной батареи.
(5) Хотя в описанном выше варианте осуществления рассмотрен случай, когда гайка 470 неподвижно закреплена на поверхности концевого участка 410b со стороны основания 456, настоящее изобретение не ограничено этим. Вместо неподвижного крепления гайкой 470 соединительная клемма 504 и концевой участок 410 могут крепиться гайкой 470 и болтом 70, при этом стержень 702 болта 70 проходит через открывающийся участок 411 концевого участка 410b, а головка 701 болта 70 неподвижно закреплена на поверхности со стороны основания 456 концевого участка 410b.
(6) Хотя в описанном выше варианте осуществления рассмотрен случай, когда на нижнем крепежном элементе 203 имеются прижимные элементы 226, на верхнем крепежном элементе 201 имеются прижимные элементы 246, а на среднем крепежном элементе 202 имеются выступы 238, 239, настоящее изобретение не ограничено этим. Например, на нижнем крепежном элементе 203 могут иметься два выступа, на нижней стороне среднего крепежного элемента 202 может иметься прижимной элемент, на верхней стороне среднего крепежного элемента 202 может иметься прижимной элемент, и на нижней стороне верхнего крепежного элемента 201 могут иметься два выступа.
(7) Хотя в описанном выше варианте осуществления крепежный кожух 20 образован тремя элементами: нижним крепежным элементом 203, средним крепежным элементом 202 и верхним крепежным элементом 201, настоящее изобретение не ограничено этим. Могут применяться разнообразные элементы, ограничивающие положение каждого элемента 90 аккумуляторной батареи.
(8) Хотя в описанном выше варианте осуществления модульный накопитель 10 электроэнергии содержит множество цилиндрических элементов 90 аккумуляторной батареи, форма элемента 90 аккумуляторной батареи не ограничена цилиндрической формой. Например, настоящее изобретение может применяться в модульном накопителе электроэнергии, содержащем множество призматических элементов аккумуляторной батареи.
(9) Хотя в описанном выше варианте осуществления рассмотрен случай, когда поверхности контакта пары соединителей 457 электродов с электродной клеммой элемента 90 аккумуляторной батареи лежат в одной плоскости Τ (смотри фиг. 15(г)), настоящее изобретение не ограничено этим.
(10) Хотя в качестве примера элементов аккумуляторной батареи описана ионно-литиевая батарея, настоящее изобретение может применяться в других вторичных батареях, таких как никель-водородные батареи. Кроме того, настоящее изобретение может применяться в модульных накопителях электроэнергии с двухслойными электрическими конденсаторами или ионно-литиевыми конденсаторами в качестве элементов аккумуляторной батареи.
(11) Хотя в описанном выше варианте осуществления рассмотрен случай применения настоящего изобретения в электромобиле, настоящее изобретение не ограничено этим. Настоящее изобретение также может применяться в модульном накопителе электроэнергии, встроенном в батарейное устройство, образующее силовую установку других транспортных средств с приводом от двигателя, например, железнодорожного подвижного состава, такого как гибридные поезда, пассажирских транспортных средств, таких как автобусы, транспортных средств для перевозки грузов, таких как грузовые автомобили, промышленных транспортных средств, таких как вилочный погрузчик с батарейным питанием.
Настоящее изобретение не ограничено описанным вариантом осуществления, и в него могут быть включены разновидности и модификации, входящие в объем настоящего изобретения.
В настоящую заявку в порядке ссылки включено содержание следующей приоритетной заявки:
патентная заявка Японии №2013-166802, поданная 9 августа 2013 г.
Список позиций
1 … батарейное устройство, 4 … блок управления, 10 … модульный накопитель электроэнергии, 11 … нижний кожух, 12 … верхняя крышка, 20 … крепежный кожух, 40 … шина, 50 … подложка-индикатор напряжения, 60 … крышка, 70 … болт, 90 … элемент аккумуляторной батареи, 201 … верхний крепежный элемент, 202 … средний крепежный элемент, 203 … нижний крепежный элемент, 210 … боковая пластина, 211 … открывающееся окно, 212 … канавка, 213 … канавка, 214а, 214b … направляющий штифт, 216 … открывающийся участок, 217 … открывающийся участок, 218 … выступ, 218а … участок с внутренней резьбой, 222 … нижний участок поверхности, 223 … нижний вертикальный участок поверхности стенки, 224 … нижний крепежный участок нижнего слоя, 225 … участок открывающегося окна, 226 … прижимной элемент, 232 … средний вертикальный участок 232 поверхности стенки, 233 … участок торцевой поверхности, 234 … верхний крепежный участок нижнего слоя, 235 … участок открывающегося окна, 236 … нижний крепежный участок верхнего слоя, 237 … участок открывающегося окна, 238 … выступ, 239 … выступ, 242 … верхний участок поверхности, 243 … верхний вертикальный участок поверхности стенки, 244 … верхний крепежный участок верхнего слоя, 245 … участок открывающегося окна, 246 … прижимной элемент, 271, 272, 273 … выступ, 410 … индикатор напряжения на клеммах, 410а … восходящий участок, 410b … концевой участок, 411 … открывающийся участок, 417 … участок с внутренней резьбой, 451 … удлиненное отверстие, 452 … соединительный элемент, 455а, 455b … сквозное отверстие, 456 … основание, 457 … соединитель электродов, 458 … изгибаемый участок, 470 … гайка, 471 … установочный конец, 501 … схема обнаружения напряжения, 503 … открывающийся участок, 504 … соединительная клемма, 508 … резьбовое отверстие, 541 … плоский пластинчатый участок, 541h … отверстие под болт, 542 … вставка, 601 … боковой участок крышки, 602 … верхний участок крышки, 603 … нижний участок крышки, 621 … монтажная деталь, 631 … монтажная деталь, 701 … головка, 702 … стержень, 801 … головка, 802 … стержень, 840 … шина, 856 … основание, 857 … соединитель электродов, 940 … шина