УСТАНОВОЧНАЯ ПРОСТАВКА, ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ ЕЕ МОДУЛЬ НАКОПЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ И СПОСОБ СБОРКИ МОДУЛЯ
MOUNTING SPACER USING POWER ACCUMULATION MODULE AND METHOD OF ASSEMBLING MODULE

Изобретение относится к установочной проставке, предназначенной для позиционирования элементов накопления электрической энергии в модуле накопления энергии.
Эти элементы накопления электрической энергии являются, например, суперконденсаторами, каждый из которых обеспечивает большую емкость в фарадах, как правило, превышающую 1 фарад для каждого элемента.
Как известно, модуль накопления энергии содержит несколько элементов накопления энергии (суперконденсаторов), соединенных последовательно и расположенных в корпусе, выполненном в виде жесткого механического кожуха из металлического материала и содержащем множество проводников, соединенных с различными элементами, и электронную плату уравновешивания. На этих модулях необходимо оптимизировать различные параметры, и они должны в идеале одновременно иметь небольшой вес, быть изолированными электрически, выдерживать большие механические напряжения, а также удалять тепло.
Такие модули известны, например, из документов FR-A-2916306 и FR-A-2915626.
Одним из показателей эффективности систем накопления энергии является плотность энергии по объему (Вт·ч/л) или по массе (Вт·ч/кг). Системы должны быть максимально легкими и максимально изолированными.
Однако эти системы могут достигать очень высоких уровней напряжения или подвергаться перенапряжению. Поэтому цепи (высокого напряжения/низкого напряжения) необходимо изолировать друг от друга.
Кроме того, во время работы элементы накопления энергии выделяют тепло. Это тепло необходимо удалять для обеспечения оптимальной работы системы. Система накопления энергии может быть источником воспламенения или способствовать распространению уже появившегося пламени. В идеале, материалы, используемые для сборки в модули элементов накопления энергии, должны отвечать повышенным требованиям жаростойкости.
Элемент накопления энергии не требует специального положения при использовании. Следовательно, его установка в модуль не должна быть ограничительной в том смысле, что она должна обеспечивать использование системы в разных положениях с одинаковым уровнем эффективности.
Наконец, для облегчения промышленного производства этих систем ставится задача сокращения числа деталей, упрощения операций сборки, снижение стоимости элементов, то есть ведется разработка конструкций, позволяющих компенсировать некоторые геометрические погрешности на уровне элементов без ухудшения характеристик конечного продукта (надежность конструкции) и обеспечивать «человеконезависимое» качество продукта.
Вышеупомянутые проблемы относятся к общей проблематике накопления энергии.
В частности, в модуле необходимо сохранить все электрические и тепловые характеристики, одновременно обеспечивая огнестойкость и возможность использования в самых разных положениях. Так, необходимо, чтобы модуль можно было использовать в положении на одной из его боковых сторон.
В вышеупомянутых известных модулях конструкции не хватает надежности в зонах соединения изолирующих деталей. Действительно, электрическая изоляция модуля требует наличия многочисленных оболочковых деталей, и операция сборки этих деталей является сложной операцией, которая при ее некачественном выполнении может привести к образованию зазора или промежутка на стыке этих деталей, в результате чего активные части под напряжением (стенка модуля, покрытая эластомерным материалом) оказываются на недостаточном расстоянии от заземленных частей (стенки модуля, покрытые пеноматериалом), и возникает риск короткого замыкания.
Задачей изобретения является реализация установочной проставки, модуля накопления энергии и способа сборки модуля, которые позволяют устранить недостатки известных решений.
В связи с этим первым объектом изобретения является установочная проставка для позиционирования элементов накопления электрической энергии в модуле накопления электрической энергии, согласно изобретению, проставка содержит первую опорную часть и вторую часть, образующую бортик по отношению к первой части, при этом установочная проставка содержит на свободном конце своей второй части, по меньшей мере, один приемный паз, при этом проставка выполнена из электроизоляционного материала.
Согласно варианту осуществления изобретения, предпочтительно проставка выполнена таким образом, чтобы первая и вторая части могли образовать не равный нулю угол, в частности, являлись по существу перпендикулярными. Согласно варианту осуществления изобретения, проставка может быть, в частности, выполнена таким образом, чтобы первая и вторая части образовали между собой не равный нулю угол, или может содержать зону деформации (такую как зона сгиба, например, утоненная зона) на границе раздела между этими двумя частями (при этом первая и вторая части находятся в одной плоскости во время изготовления проставки, но проставка деформируется во время ее установки в модуль).
Согласно варианту осуществления, вторая часть неподвижно соединена с первой частью.
Согласно варианту осуществления, вторая часть выполнена в виде единой детали с первой частью.
Вторым объектом изобретения является модуль накопления энергии, содержащий наружный корпус с наружными стенками, имеющий, по меньшей мере, одну первую стенку и, по меньшей мере, одну вторую стенку, смежную с первой стенкой, при этом стенки ограничивают внутреннее пространство, в котором расположены элементы накопления электрической энергии, согласно изобретению, модуль содержит, по меньшей мере, одну описанную выше установочную проставку для позиционирования, по меньшей мере, некоторых из элементов накопления электрической энергии относительно первой стенки и относительно смежной второй стенки, при этом первая часть проставки предназначена для обеспечения позиционирования относительно указанной, по меньшей мере, одной первой стенки, и вторая часть проставки предназначена для обеспечения позиционирования относительно указанной, по меньшей мере, одной второй стенки.
Согласно варианту осуществления изобретения, указанная, по меньшей мере, одна вторая стенка является в целом по существу перпендикулярной к первой стенке.
Согласно варианту осуществления изобретения, первая часть предназначена, в частности, для установки в положение опоры (напрямую или через другую деталь) на первую стенку, тогда как вторая часть предназначена для установки в положение опоры на вторую стенку.
Третьим объектом изобретения является способ сборки описанного выше модуля, содержащий следующие этапы:
формируют комплекс, включающий в себя элементы накопления электрической энергии и, по меньшей мере, одну проставку, таким образом, чтобы первая часть каждой проставки располагалась над или под элементами и чтобы вторая часть проставки располагалась сбоку снаружи комплекса по плоскости, содержащей параллель по отношению к продольному направлению элементов накопления,
комплекс охватывают оболочковой лентой, образующей вторую оболочковую деталь, таким образом, чтобы край ленты находился в пазу второй части проставки, и ленту крепят на элементах,
соединяют, по меньшей мере, вторые стенки корпуса с элементами таким образом, чтобы стенки входили в контакт с оболочковой лентой.
Изобретение будет более очевидно из нижеследующего описания, представленного в качестве неограничивающего примера, со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 показана часть модуля согласно варианту осуществления изобретения в его конечном собранном состоянии, схематичный вид в разрезе;
на фиг. 2 показан модуль согласно варианту осуществления изобретения в конечном собранном состоянии модуля, схематичный вид в перспективе с пространственным разделением деталей;
на фиг. 3 показана наружная часть модуля согласно варианту осуществления изобретения в конечном собранном состоянии модуля, схематичный вид в разрезе;
на фиг. 4 показано кольцо, присутствующее в модуле согласно варианту осуществления изобретения, схематичный вид в перспективе;
на фиг. 5 показана донная часть, присутствующая в модуле согласно варианту осуществления изобретения, схематичный вид сверху;
на фиг. 6 показана донная часть, присутствующая в модуле согласно другому варианту осуществления изобретения, схематичный вид сверху;
на фиг. 7 показана донная часть, изображенная на фиг.6, схематичный вид в перспективе;
на фиг. 8 показаны внутренние части модуля согласно варианту осуществления изобретения, вид в перспективе с пространственным разделением деталей;
на фиг. 9 показана часть модуля согласно варианту осуществления изобретения в конечном собранном состоянии модуля, схематичный вид в перспективе;
на фиг. 10 показан модуль согласно варианту осуществления изобретения, изображенному на фиг. 2, схематичный вид в перспективе в разборе;
на фиг. 11 показана часть модуля согласно другому варианту осуществления изобретения в конечном собранном состоянии модуля, схематичный вид в разрезе.
На фиг. 1-11 показана установочная проставка 7 и/или 9 для позиционирования элементов накопления электрической энергии в модуле накопления электрической энергии. Проставка содержит первую опорную часть 6; 92 и вторую часть 71, 91, образующую бортик 71, 91 относительно первой части 6; 92. Установочная проставка 7 содержит на свободном конце своей второй части 71, 91, по меньшей мере, один приемный паз 72, 93, при этом проставка выполнена из электроизоляционного материала.
Далее со ссылками на фиг. 1-11 следует описание вариантов осуществления изобретения.
Согласно варианту осуществления изобретения, проставка 7 и/или 9 представляет собой замкнутое распорное кольцо 7, 9.
Согласно варианту осуществления изобретения, первая часть является по существу плоским слоем 60; 92 материала, ограниченным наружным контуром, при этом вдоль наружного контура, по меньшей мере, частично проходит вторая часть 71, 91.
Согласно варианту осуществления изобретения, вторая часть 71, 91 содержит несколько не соединенных между собой участков.
Согласно варианту осуществления изобретения, в случае, когда первая часть является слоем 60, ограниченным наружным контуром, вторая часть выполнена таким образом, чтобы образующий или образующие ее участки проходили вдоль всего контура первой части для обеспечения лучшей изоляции. Согласно варианту осуществления изобретения, вторая часть 71, 91 является по существу перпендикулярной к первой части 6; 92.
Согласно варианту осуществления изобретения, первая часть проставки содержит, по меньшей мере, один выступ 602 для удержания элементов на расстоянии друг от друга, что позволяет электрически изолировать различные элементы относительно друг друга.
Согласно варианту осуществления изобретения, модуль 1 накопления энергии содержит наружный корпус 2 с наружными стенками 21, 22, 23, 24, 25, 26, имеющий, по меньшей мере, одну первую стенку 21, 22 и, по меньшей мере, одну вторую стенку 23, 24, 25, смежную с первой стенкой 21, 22, при этом стенки 21, 22, 23, 24, 25, 26 ограничивают внутреннее пространство, в котором расположены элементы 3 накопления электрической энергии. Согласно изобретению, модуль содержит, по меньшей мере, одну описанную выше установочную проставку 7; 9 для позиционирования, по меньшей мере, некоторых из элементов 3 накопления электрической энергии относительно первой стенки 21, 22 и относительно смежной второй стенки 23, 24, 25, при этом первая часть 6; 92 проставки предназначена для обеспечения позиционирования относительно указанной, по меньшей мере, одной первой стенки 21, 22, и вторая часть 71, 91 проставки предназначена для обеспечения позиционирования относительно указанной, по меньшей мере, одной второй стенки 23, 24, 25.
Согласно варианту осуществления изобретения, указанная, по меньшей мере, одна вторая стенка 23, 24, 25 является по существу перпендикулярной к первой стенке (21, 22).
Согласно варианту осуществления изобретения, первая часть 6; 92 проставки опирается на указанную, по меньшей мере, одну первую стенку 21, 22.
Согласно варианту осуществления изобретения, вторая часть 71, 91 проставки опирается на указанную, по меньшей мере, одну вторую стенку 23, 24, 25.
Согласно варианту осуществления изобретения, модуль содержит первую оболочковую деталь 60 из электроизоляционного материала, по меньшей мере, частично покрывающую первую стенку 21 модуля и расположенную между первой стенкой 21 и элементами 3 накопления электрической энергии.
Согласно варианту осуществления изобретения, первая оболочковая деталь 6 является теплорассеивающей и электроизолирующей деталью 60, выполненной из теплопроводного материала и расположенной по существу параллельно первой стенке 21, для рассеяния в направлении этой первой стенки 21 тепла, выделяемого элементами 3 накопления электрической энергии. В альтернативном варианте осуществления изобретения установочная проставка может быть также присоединена к оболочковой детали в заявленном модуле (путем сжатия в конечном состоянии модуля, путем защелкивания и т.д.).
Согласно варианту осуществления изобретения, теплорассеивающая и электроизолирующая деталь 60 образована первой частью 6 указанной, по меньшей мере, одной проставки 7.
Согласно варианту осуществления изобретения, бортик 71 проходит, по меньшей мере, вдоль части контура детали 60.
Согласно варианту осуществления изобретения, модуль содержит, по меньшей мере, одну вторую оболочковую деталь 8 из электроизоляционного материала, по меньшей мере, частично покрывающую указанную, по меньшей мере, одну вторую стенку 23, 24, 25 модуля и расположенную между указанной второй стенкой 23, 24, 25 и элементами 3 накопления электрической энергии, при этом паз 72, 93 указанной, по меньшей мере, одной проставки служит для размещения края 81, 87 второй оболочковой детали 8.
Согласно варианту осуществления изобретения, вторая оболочковая деталь 8 выполнена из сжимаемого материала, по меньшей мере, на своем краю 81, 87, заходящем в паз 72, 93, для удержания оболочковой детали относительно проставки.
Согласно варианту осуществления изобретения, паз может быть выполнен таким образом, чтобы избегать превышения предела сжатия сжимаемого материала для сохранения изоляционных свойств в течение времени. Согласно варианту осуществления изобретения, толщину паза (в направлении, нормальном ко второй части) выбирают в значении от 1 до 4 мм, в частности, от 2 до 3 мм. Согласно варианту осуществления изобретения, паз может быть выполнен по всей длине второй части или только на ее участке.
Согласно варианту осуществления изобретения, указанная, по меньшей мере, одна вторая оболочковая деталь 8 выполнена в виде ленты, намотанной вокруг всех элементов 3 накопления электрической энергии и закрепленной на этих элементах 3 накопления электрической энергии, в частности, при помощи адгезива.
Согласно варианту осуществления изобретения, установочная проставка содержит, по меньшей мере, один упор 75, ограничивающий конец приемного паза 72, 93 и находящийся на расстоянии от свободного конца второй части 71; 91. Этот упор является, в частности, перпендикулярным ко второй стенке. Благодаря этому упору, обеспечивают эффективную электрическую изоляцию и простой монтаж. Действительно, обеспечивают эффективное удержание в положении оболочковых деталей и упрощают установку второй оболочковой детали на модуле, так как при помощи упора оператору проще позиционировать вторую оболочковую деталь (пеноматериал), не оставляя зазора на соединении стенок корпуса.
Согласно варианту осуществления изобретения, упор может быть образован стенкой, проходящей по всему или по части размера паза, или может содержать множество упорных стенок, распределенных по всему размеру паза. Согласно варианту осуществления изобретения, эти упорные стенки находятся в одной плоскости и разделены зазорами.
Согласно варианту осуществления изобретения, проставка представляет собой замкнутое распорное кольцо 7, 9, при этом образующее эту проставку кольцо 7, 9 имеет такие размеры, чтобы охватывать множество расположенных рядом друг с другом элементов 3 накопления электрической энергии.
Согласно варианту осуществления изобретения, на границе раздела между двумя определенными смежными элементами кольцо 7, 9 содержит, по меньшей мере, один изгиб 96, выполненный таким образом, чтобы локально отделять проставку относительно второй стенки 23, 24, 25 и следовать контуру двух определенных смежных элементов. Таким образом, распорное кольцо остается соединенным с элементами, что облегчает его установку и позволяет избегать контакта элементов со стенкой корпуса.
Согласно варианту осуществления изобретения, наружный корпус 2 имеет общую форму параллелепипеда и содержит две первые стороны 21, 22, образующие стороны наибольшей площади корпуса 2, смежные с четырьмя другими сторонами 23, 24, 25, 26 параллелепипеда, называемыми вторыми сторонами, при этом в качестве проставки предусмотрена, по меньшей мере, первая проставка 7, первая часть 6 которой опирается на одну из двух первых сторон 21, 22, образующих первую стенку 21, 22, и вторая часть которой опирается, по меньшей мере, на одну из вторых сторон 23, 24, 25, образующих указанную, по меньшей мере, одну вторую стенку 23, 24, 25.
Согласно варианту осуществления изобретения, в качестве проставки предусмотрена, по меньшей мере, одна вторая проставка 9, первая часть 92 которой опирается на другую первую сторону 22, образующую другую первую стенку 22, и вторая часть 91 которой опирается, по меньшей мере, на одну из вторых сторон 23, 24, 25, образующих указанную, по меньшей мере, одну вторую стенку 23, 24, 25.
Согласно варианту осуществления изобретения, модуль содержит:
единственную первую проставку 7, первая часть 6 которой образована первой оболочковой деталью 60 из электроизоляционного материала, по меньшей мере, частично покрывающей первую стенку 21 модуля и расположенную между первой стенкой 21 и элементами 3 накопления электрической энергии, при этом первая оболочковая деталь 60 является теплорассеивающей и электроизолирующей деталью, выполненной из теплопроводного материала и расположенной по существу параллельно первой стенке 21, рассеивая в сторону этой первой стенки 21 тепло, выделяемое элементами 3 накопления электрической энергии,
и
единственную вторую проставку 9, образующую распорное кольцо.
Согласно варианту осуществления изобретения, модуль содержит, по меньшей мере, одно механическое усиление 212, проходящее через корпус, соединяя две противоположные стенки модуля, в частности, например, две стенки наибольшей площади.
В этом случае, согласно варианту осуществления изобретения, проставка 7; 9 может содержать, по меньшей мере, одно отверстие 603, предназначенное для прохождения механического усиления, и ствол 604, ограничивающий отверстие, в частности, в ее первой части 71; 91. Это позволяет избегать утечек тока на уровне механических усилений.
Согласно варианту осуществления изобретения, установочная проставка и, в случае необходимости, рассеивающая деталь выполнены из эластомерного материала, например, из ЭПДМ (этилен-пропилен-диен-мономер).
Согласно варианту осуществления изобретения, наружная сторона 210 первой стенки входит в контакт, по меньшей мере, с одной дополнительной теплорассеивающей деталью 211.
Согласно варианту осуществления изобретения, модуль содержит доступные снаружи электрические клеммы 4, 5, при этом предусмотрены средства 35 электрического соединения для образования между этими электрическими клеммами 4, 5 электрической цепи с элементами 3 накопления электрической энергии.
Согласно варианту осуществления изобретения, предусмотрен способ сборки описанного выше модуля, содержащий следующие этапы:
формируют комплекс, включающий в себя элементы 3 накопления электрической энергии и указанную, по меньшей мере, одну проставку, таким образом, чтобы первая часть 6, 92 каждой проставки располагалась над или под элементами 3 и чтобы вторая часть 71, 91 проставки 7, 9 располагалась сбоку снаружи комплекса по плоскости, содержащей параллель по отношению к продольному направлению L элементов 3 накопления,
комплекс охватывают оболочковой лентой 8, образующей вторую оболочковую деталь 8, таким образом, чтобы край 81 ленты 8 заходил в паз 72, 93 второй части 71, 91 проставки 7, 9, и ленту крепят на элементах 3,
по меньшей мере, вторые стенки 23-26 корпуса 2 соединяют с элементами 3 таким образом, чтобы стенки входили в контакт с оболочковой лентой 8.
Согласно варианту осуществления изобретения, ленту крепят на элементах 3, например, при помощи адгезива. Согласно варианту осуществления изобретения, оболочковую ленту (в частности, пеноматериал) можно располагать в положение упора в установочный упор 75 проставки.
Согласно варианту осуществления изобретения, если первая часть проставки 7 является слоем 60, элементы 3 располагают на этом слое 60.
Согласно варианту осуществления изобретения, если проставка образует распорное кольцо 9, элементы 3 окружают проставкой 9.
Согласно варианту осуществления изобретения, можно также расположить проставку 7, 9 на каждом конце 31, 32 элементов 3.
Согласно варианту осуществления, вторая часть 71, 91 неподвижно соединена с первой частью 6, 92.
Согласно варианту осуществления, вторая часть 71, 91 выполнена в виде единой детали с первой частью 6, 92.
Согласно варианту осуществления изобретения, предусмотрен модуль накопления энергии, содержащий наружный корпус 2 с наружными стенками 21, 22, 23, 24, 25, 26, имеющий, по меньшей мере, одну первую стенку 21 и, по меньшей мере, одну вторую стенку 23, 24, 25, смежную с первой стенкой 21, при этом стенки 21, 22, 23, 24, 25, 26 ограничивают внутреннее пространство, в котором расположены элементы 3 накопления электрической энергии,
в котором между первой стенкой 21 и элементами 3 накопления электрической энергии расположена, по меньшей мере, одна первая теплорассеивающая и электроизолирующая деталь 60, расположенная по существу параллельно первой стенке 21 и рассеивающая в направлении этой первой стенки 21 тепло, выделяемое элементами 3 накопления электрической энергии,
согласно изобретению,
установочная проставка 7, содержит бортик 71, входящий в контакт с частью второй стенки 23, 24, 25, при этом указанный бортик 71 выступает в поперечном направлении относительно первой теплорассеивающей и электроизолирующей детали 60, и расположена так, чтобы бортик 71 проходил, по меньшей мере, вдоль части контура первой теплорассеивающей и электроизолирующей детали 60, при этом установочная проставка 7 выполнена из электроизоляционного материала.
Согласно варианту осуществления изобретения, проставку крепят, по меньшей мере, на части контура первой теплорассеивающей детали 60.
Согласно варианту осуществления изобретения, модуль содержит доступные снаружи электрические клеммы 4, 5, при этом предусмотрены средства 35 электрического соединения для образования между этими электрическими клеммами 4, 5 электрической цепи с элементами 3 накопления электрической энергии.
Согласно варианту осуществления изобретения, установочная проставка 7 и первая теплорассеивающая деталь 60 выполнены в виде единой детали из указанного электроизоляционного материала.
Согласно варианту осуществления изобретения, установочная проставка 7 является деталью, отдельной от первой теплорассеивающей детали 60, и расположена над этой деталью, например, будучи к ней присоединенной.
Согласно варианту осуществления изобретения, установочная проставка 7 закреплена по всему контуру первой детали 60.
Согласно варианту осуществления изобретения, установочная проставка 7 закреплена на части контура первой теплорассеивающей детали 60 напротив трех вторых боковых смежных друг с другом стенок 23, 24, 25.
Согласно варианту осуществления изобретения, установочная проставка 7 содержит на своем бортике 71, по меньшей мере, один паз 72, предназначенный для размещения края 81 второй оболочковой детали 8 из электроизоляционного материала, расположенной между второй стенкой 23, 24, 25 и элементами 3.
Согласно варианту осуществления изобретения, паз 81 обращен ко второй стенке 23, 24, 25.
Согласно варианту осуществления изобретения, паз 81 ограничен частью, находящейся сзади относительно наружной стороны 710 бортика 71, предназначенной для вхождения в контакт со второй стенкой 23, 24, 25, для размещения края 81 второй оболочковой детали 8 между второй стенкой 23, 24, 25 и этой частью.
Согласно варианту осуществления изобретения, модуль содержит распорное кольцо 9, общее для нескольких из стенок 23, 24, 25 и элементов 3, расположенных напротив этих стенок 23, 24, 25, причем это кольцо 9 опирается на зону нескольких из этих элементов 3, отстоящую от установочной проставки 7, и является периферическим относительно этих элементов 3.
Согласно варианту осуществления изобретения, распорное кольцо 9 является общим напротив указанной зоны указанных элементов 3, содержащей часть их проксимальной кромки относительно указанных стенок 23, 24, 25.
Согласно варианту осуществления изобретения, распорное кольцо 9 содержит два смежных бортика 91, 92 опоры на две смежные стороны, находящиеся в указанной зоне указанных элементов 3, при этом смежные бортики 91, 92 и смежные стороны образуют между собой не равный нулю угол.
Как показано на фигурах, в качестве наружных стенок предусмотрена первая станка 21 и, по меньшей мере, одна вторая стенка 23, 24, 25, 26, смежная с этой первой стенкой 21. Поскольку наружный корпус 2 после сборки имеет в варианте осуществления, показанном на фиг. 2, общую форму параллелепипеда с первой стенкой 21, которая является первой из двух стенок большей площади параллелепипеда, и с четырьмя вторыми стенками 23, 24, 25, 26, образованными четырьмя стенками параллелепипеда, которые являются смежными с этой первой стенкой 21 и смежными друг с другом, при этом стенка 22 является другой стенкой большей площади, противоположной к стенке 21 и смежной со стенками 23, 24, 25, 26 в конечном собранном состоянии модуля 1 (стенка 22 показана отдельно от других стенок 21, 22, 23, 24 и 25 на фиг. 2, но, разумеется, она скреплена с ними в конечном собранном состоянии). В дальнейшем первая стенка 21 будет называться донной стенкой 21, стенка 22 будет называться верхней стенкой, и стенки 23, 24, 25, 26 будут называться боковыми стенками. Однако, разумеется, модуль 1 может быть расположен с любой из стенок 21, 22, 23, 24, 25, 26, находящейся внизу в конечном собранном состоянии.
Корпус 2 содержит доступные снаружи электрические клеммы 4, 5. Предусмотрены средства электрического соединения для образования между клеммами 4, 5 электрической цепи с элементами 3 накопления электрической энергии. Стенки 21, 22, 23, 24, 25, 26 являются электропроводящими и, например, металлическими. Эти стенки 21, 22, 23, 24, 25, 26 предназначены, например, для подсоединения к одному электрическому потенциалу, например, к электрической массе. Вокруг клемм 4 и 5 предусмотрены изолирующие детали для изоляции этих клемм 4, 5 от боковой стенки 26, через которую они проходят, при этом стенка 26 имеет два отверстия 41, 51, обеспечивающих прохождение клемм 4, 5 и этих изолирующих деталей. Клеммы 4, 5 являются доступными снаружи корпуса 2 для обеспечения их электрического соединения с внешней цепью.
Элементы 3 накопления электрической энергии являются, например, суперконденсаторами, каждый из которых имеет индивидуальную емкость, превышающую или равную 1 фарад. Модуль 1 выполнен с возможностью зарядки электрической энергией и разрядки через клеммы 4, 5. Разумеется, модуль 1 может содержать другие электрические клеммы, доступные снаружи для его зарядки и/или его разрядки и/или другие доступы сообщения с наружным пространством и/или управления снаружи и/или мониторинга параметров снаружи.
Эти элементы 3 накопления электрической энергии соединены, например, последовательно при помощи соединительных средств. Например, каждый элемент 3 накопления электрической энергии имеет две соединительные электрические клеммы. Например, каждый элемент 3 имеет первую нижнюю сторону 31, обращенную к первой стенке 21, и другую сторону 32, удаленную от этой первой стороны 31 и обращенную к стенке 22. Первая из соединительных клемм элемента 3 накопления электрической энергии находится, например, на его первой стороне 31, тогда как вторая из соединительных клемм элемента 3 накопления электрической энергии находится, например, на его второй стороне 32. Как показано на фигурах, каждый элемент 3 имеет общую круглую цилиндрическую форму между своими сторонами 31 и 32. Элементы 3 расположены рядом друг с другом в корпусе 2. Оси вращения элементов 3 являются, например, по существу параллельными. В других, не показанных на фигурах вариантах элементы накопления электрической энергии могут иметь другую форму, например, форму параллелепипеда, квадрата, овала, шестиугольника или другую форму.
В показанном на фигурах варианте осуществления элементы 3 накопления электрической энергии расположены таким образом, чтобы их оси вращения были перпендикулярными к нижней и верхней стенкам 21, 22 корпуса 2.
Соединительные средства выполнены, например, в виде металлических соединительных электропроводящих перемычек, попарно соединяющих стороны 31, и в виде других перемычек 35, попарно соединяющих стороны 32 элементов 3. Обычно перемычки закреплены на сторонах элементов 3 посредством сварки.
Далее следует описание примера осуществления, показанного на фиг. 1-10, в котором первая часть 6 первой установочной проставки 7 является первой оболочковой деталью 60, образованной первой теплорассеивающей и электроизолирующей деталью 60, установленной между первой стенкой 21 и элементами 3 накопления энергии.
Действительно, предпочтительно элементы 3 накопления электрической энергии проводят тепло вдоль своей оси вращения, параллельной продольному направлению L, показанному на фиг. 2, таким образом, чтобы осевое охлаждение элементов 3 накопления электрической энергии было более эффективным, чем охлаждение, поперечное к этому направлению L. Установление термического контакта элементов 3 накопления электрической энергии с первой стенкой 21 позволяет улучшить охлаждение элементов 3 накопления электрической энергии за счет увеличения площади теплообмена между элементами 3 и наружным пространством модуля 1.
Первая теплорассеивающая и электроизолирующая деталь 60 выполнена из электроизоляционного и теплопроводного материала.
Первая теплорассеивающая и электроизолирующая деталь 60 расположена по существу параллельно первой стенке 21 для рассеяния тепла, выделяемого элементами, в сторону этой первой стенки 21.
В конечном собранном состоянии, когда собранный узел 100, содержащий элементы 3 накопления электрической энергии и первую деталь 60, находится в корпусе 2, первая теплорассеивающая и электроизолирующая деталь 60 входит в контакт с элементами 3 накопления энергии, а также в контакт с первой стенкой 21 для рассеяния тепла, выделяемого элементами 3 накопления энергии, в направлении этой первой стенки 21.
Согласно варианту осуществления, первая теплорассеивающая и электроизолирующая деталь 60 содержит, например, слой 60, расположенный между элементами 3 и первой стенкой 21 и находящийся, по меньшей мере, напротив элементов 3.
Согласно варианту осуществления, наружная сторона 210 первой стенки 21 входит в контакт, по меньшей мере, с одной дополнительной теплорассеивающей деталью 211. Согласно варианту осуществления, дополнительная теплорассеивающая деталь 211 содержит, например, ребра или в целом устройство, позволяющее увеличить площадь контакта с атмосферой по сравнению с площадью стороны 21 для рассеяния тепла наружу.
12
14
Первая теплорассеивающая и электроизолирующая деталь 60 выполнена, например, из деформирующегося материала. Например, первая теплорассеивающая и электроизолирующая деталь 60 выполнена из эластомерного материала, например, такого как ЭПДМ (этилен-пропилен-диен-мономер) и имеет, например, удельное сопротивление, превышающее 10 Ом. см и, например, предпочтительно превышающее 10 Ом. см.
Вторая часть первой установочной проставки 7 содержит бортик 71, входящий в контакт с частью второй стенки 23, 24, 25. Бортик 71 выполнен в виде выступа, поперечного относительно первой теплорассеивающей и электроизолирующей детали 60. В этом варианте осуществления установочная проставка 7 выполнена за одно целое, по меньшей мере, с частью контура первой теплорассеивающей и электроизолирующей детали 60. Установочная проставка 7 выполнена из электроизоляционного материала, в частности, в данном случае из такого же материала, что и рассеивающая деталь. Таким образом, бортик 71 расположен поперечно относительно первой стенки 21 и параллельно относительно второй стенки 23, 24, 25. Бортик 71 расположен поперечно по отношению к общей плоскости, в которой находится первая теплорассеивающая и электроизолирующая деталь 60. Например, бортик 71 является перпендикулярным к первой теплорассеивающей и электроизолирующей детали 60. Например, бортик 71 расположен перпендикулярно к первой стенке 21. Разумеется, бортик 71 может также располагаться с наклоном к первой теплорассеивающей и электроизолирующей детали 60 и/или к первой стенке 21. Таким образом, бортик 71 расположен поперечно к первой стенке 21. В варианте осуществления, показанном на фиг. 2, бортик 71 выступает вверх над первой нижней стенкой 21. В варианте осуществления, показанном на фиг. 2, бортик 71 выступает вверх в направлении верхней стенки 22.
В других вариантах осуществления, например, в варианте, показанном на фиг. 11, установочная проставка 7 может быть деталью, отдельной от первой теплорассеивающей детали 60. В варианте осуществления установочную проставку 7 присоединят к первой теплорассеивающей детали 60 таким образом, чтобы бортик 71 располагался, выступая в поперечном направлении относительно рассеивающей детали 60. Ее можно просто установить на деталь и удерживать на месте посредством сжатия в конечном состоянии модуля или закрепить на рассеивающей детали, например, путем защелкивания или другим способом на части контура первой детали или по всему контуру первой детали.
Согласно другому примеру осуществления изобретения, показанному на фиг. 11, первая деталь 6 проставки 7 опирается на первую стенку 21 через первую оболочковую деталь 60.
В вариантах осуществления, представленных на фиг. 1-10, первую установочную проставку 7 крепят по всему контуру первой детали 60. Например, установочная проставка 7 содержит бортик 71, входящий в контакт с каждой из четырех вторых стенок 23, 24, 25, 26, при этом бортик выполнен с ней за одно целое.
Следовательно, когда первая деталь 60 с находящимися на ней элементами 3 находится в корпусе 2 в его конечном собранном состоянии, как показано в виде стенок 21, 22, 23, 24, 25, 26 на фиг. 2, установочная проставка 7 прижимается своим бортиком 71 к вторым стенкам 23, 24, 25 и/или 26, как показано в качестве примера для стенки 23 на фиг. 1, обеспечивая электрическую изоляцию на уровне соединения между этой второй стенкой 23, 24, 25, 26 и смежной первой стенкой 21. Эта проставка 7 обеспечивает отсутствие какого-либо пропуска изоляции во внутренних углах и внутренних кромках корпуса (между первой стенкой 21 и второй стенкой 23, 24, 25, 26).
В другом варианте осуществления установочную проставку 7 можно закрепить на части контура первой теплорассеивающей детали 60, например, напротив двух или трех вторых боковых стенок 23, 24, 25, смежных друг с другом. Она может также содержать множество бортиков, выполненных заодно с рассеивающей деталью, но независимых друг от друга.
Следовательно, в варианте осуществления, показанном на фиг. 1, 2, 10 и 11, наружный корпус имеет общую форму параллелепипеда, первая стенка 21 является первой из двух наибольших сторон параллелепипеда, смежных с четырьмя другими вторыми сторонами параллелепипеда, среди которых находится(ятся) вторая(ые) стенка(и) 23, 24, 25, при этом установочная проставка 7 содержит бортик 71, входящий в контакт с частью второй или каждой из вторых стенок 23, 24, 25, 26.
В варианте осуществления, представленном на фигурах, установочная проставка 7 содержит на своем бортике 71, по меньшей мере, один выступ 73 в направлении стенки 23 корпуса. В показанных вариантах осуществления указанный, по меньшей мере, один выступ 73 расположен параллельно первой стенке 21 в направлении стенки 23 корпуса. Выступ 73 бортика 71 имеет толщину больше, чем остальная часть бортика 71. Выступ выполнен на стороне проставки, обращенной к соответствующей второй стенке 23, 24, 25, 26. Этот выступ 73 находится на расстоянии от свободного конца 74 бортика 71, поэтому бортик 71 имеет вблизи свободного конца 74 паз 72, предназначенный для размещения края 81 второй оболочковой детали 8 из электроизоляционного материала. Эта оболочковая деталь 8 находится между второй стенкой 23, 24, 25, 26 и элементами 3. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1 и 3, этот паз 72 обращен к соответствующей второй стенке 23, 24, 25, 26, то есть наружу. Сторона 75 выступа 73, в основном параллельная стенке 21, служит установочным упором для позиционирования оболочковой детали 8. В варианте осуществления, показанном на фиг. 7, выступ 73 выполнен сплошным по всей длине бортика 71 вдоль сторон 23, 24, 25. В альтернативном варианте бортик 71 может содержать множество выступов 73, равномерно распределенных во всей его длине, при этом упор образован множеством верхних стенок выступов 73 (расположенных в одной плоскости), распределенных вдоль бортика 71 и отделенных друг от друга зазорами.
В варианте осуществления вторая оболочковая деталь 8 выполнена из сжимаемого материала, по меньшей мере, по своему краю 81, заходящему в паз 72, для обеспечения удержания в положении края 81 второй оболочковой детали 8 в этом пазу 72. Сжатие края 81 второй оболочковой детали 8 в пазу 72 обеспечивает удержание в положении оболочковой детали 8 за счет ее заклинивания в пазу 72. Следовательно, как показано на фиг. 1, край 81 второй оболочковой детали 8 находится между второй стенкой и свободным концом 74 и оказывается сжатым в пазу 72. В варианте оболочковую деталь 8 можно установить на бортик 71 таким образом, чтобы выступ 73 углубился в деталь 8, удерживая ее на месте за счет сжатия.
Вторая оболочковая деталь 8 выполнена из синтетического материала, например, из сжимаемого пеноматериала.
Например, вторая оболочковая деталь 8 является периферической относительно всех элементов 3. Например, оболочковая деталь 8 находится напротив наружной боковой поверхности 30 тех из элементов 3, которые находятся наиболее снаружи, то есть элементов 3, которые находятся ближе всего и/или напротив стенок 23, 24, 25, 26. Оболочковую деталь 8 приклеивают, например, при помощи адгезивного материала к наружной боковой поверхности 30 находящихся наиболее снаружи элементов 3.
Вторая оболочковая деталь 8 проходит вдоль вторых стенок 23, 24, 25 и 26 и содержит четыре стороны, соответственно 83, 84, 85, 86, находящиеся соответственно напротив стенок 23, 24, 25, 26.
В варианте осуществления, представленном на фиг. 2 и 8, вторая оболочковая деталь 8 представляет собой, например, сплошную ленту, периферическую относительно элементов 3, с неподвижно соединенными между собой сторонами 83, 84, 85, 86. Например, сторона 86 состоит из двух разделенных половин 861 и 862, перекрывающих друг друга двумя концами 863 и 864 ленты 8. Следовательно, паз 72, в котором находится край 81 второй оболочковой детали 8, обеспечивает двойную изоляцию за счет того, что этот край 81 перекрывает часть 73 бортика 71, которые выполнены из электроизоляционного материала, и одновременно удержание в положении этой оболочковой детали 8, гарантируя таким образом непрерывность электрической изоляции и отсутствие пропусков в электрической изоляции.
Изолирующий оболочковый элемент 8 гарантирован от сплющивания сверх допустимого предела в пазу 72, благодаря конфигурации бортика и, в частности, размерам паза. Таким образом, он сохраняет все свои электроизоляционные свойства. Паз 72 служит визуальной меткой для оператора, когда он устанавливает на место оболочковый элемент 8.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 5, первая деталь 60 имеет плоскую поверхность 60, обращенную к элементам 3.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 6, первая деталь 60 содержит на своей поверхности 60, обращенной к элементам 3, приемные полости 601 для размещения первой стороны 31 элементов 3, причем эти приемные полости 601 разделены выступами 602. Приемные полости 601 служат, например, для размещения стороны 31 двух находящихся рядом элементов 3 и/или соединительных перемычек 35 или некоторых из соединительных элементов, соединяющих между собой элементы 3. Эта конфигурация обеспечивает разделение элементов и изоляцию элементов (каждый из которых находится под разным потенциалом) относительно друг друга.
В вариантах осуществления, показанных на фиг. 2, 3, 4 и 8, дополнительно предусмотрена вторая установочная проставка 9. Эта вторая установочная проставка 9 содержит первую опорную часть 92 и вторую часть 91. Эту вторую установочную проставку 9 располагают на границе раздела стенки 22 и боковых стенок 23-26. Эта проставка 9 образует распорное кольцо 9, обеспечивающее, как и проставка 7, соединение между оболочковой деталью 8 и третьей оболочковой деталью 10, приклеиваемой к верхней стенке 22, с целью улучшения электрической изоляции модуля и удержания оболочковых деталей.
Третью оболочковую деталь 10 располагают между стенкой 22 и второй стороной 32 элементов 3. Эта деталь 10 выполнена из электроизоляционного материала, например, из сжимаемого синтетического материала, которым может быть пеноматериал.
Кольцо 9 устанавливают на элементы 2 по периферии этих элементов 3. Таким образом, кольцо 9 является общим для многих из элементов 3, то есть для элементов 3, которые находятся наиболее снаружи. Кольцо 9 проходит снаружи по вторым сторонам 32 наиболее наружных элементов 3, то есть ближайших к стенкам 23, 24, 25, 26. Таким образом, кольцо 9 охватывает несколько элементов 3.
Как показано на фиг. 3 и 4, распорное кольцо 9 является общим для указанной зоны указанных элементов 3, причем эта зона содержит часть их проксимальной кромки 320 относительно стенок 23, 24, 25, 26. Для обеспечения лучшего удержания элементов 3 при помощи распорного кольца 9, которое содержит на одной из своих сторон изгиб 96 V-образной формы, отходящий от стенки корпуса, чтобы следовать контуру элементов.
Распорное кольцо 9 содержит первый бортик 91 и второй бортик 92, смежный с первым бортиком 91. Оба бортика 91 и 92 опираются на две смежные стороны наружных элементов 3 в указанной зоне и соответственно на стенки 22 и 23, 24, 25, 26 корпуса. Эти обе смежные стороны на наружных элементах 3 образуют между собой не равный нулю угол, сравнимый с углом, присутствующим между двумя смежными сторонами элементов (то есть примерно 90°). Бортик 91 является бортиком опоры на конец боковой поверхности 30 наружных элементов 3, удаленный от первой детали 60 и, следовательно, ближайший к второй стороне 32, и на стенки 23-26. Он образует вторую часть второй проставки 9. Бортик 92 является бортиком опоры на стороны 32 элементов 3, удаленные от первой детали 60, и на стенку 22. Он образует первую часть второй проставки 9.
Распорное кольцо 9 имеет, например, форму рамки с прямолинейными частями напротив вторых стенок.
Как показано, например, на фиг. 3, кольцо 9 содержит на своем первом бортике 91, обращенном ко вторым стенкам 23, 24, 25, 26, выступ 94, расположенный параллельно стенке 22 и направленный к стенке 23 корпуса. Выступ 94 бортика 91 имеет толщину, превышающую толщину остальной части бортика 91. Эту толщину измеряют в направлении, нормальном к второй стенке. Выступ расположен на стороне проставки, обращенной к соответствующей второй стенке 23, 24, 25, 26. Этот выступ 94 находится на расстоянии от свободного конца 97 бортика 91 таким образом, что бортик 91 имеет вблизи свободного конца 97 паз 93, предназначенный для размещения другого края 87 второй оболочковой детали 8, удаленного от первого края 81. Паз 93 обращен в сторону второй стенки 23, 24, 25 и/или 26. Сторона 98 выступа 94, в основном параллельная стенке 22, служит упором для позиционирования оболочковой детали 8. Таким образом, когда край 87 располагают в пазу 93, этот край 87 оказывается заклиненным между второй стенкой 23, 24, 25 и/или 26 и свободным концом 97 бортика 91, обеспечивая удержание на месте детали 8 и одновременно непрерывность электрической изоляции в этой зоне и отсутствие пропусков электрической изоляции. Бортик 92 может также содержать выступ и/или паз, аналогичные описанным выше и предназначенные для размещения оболочковой детали 10.
Следует отметить, что в варианте оболочковая деталь 10 может быть выполнена заодно с проставкой 9, образуя границу раздела между стенкой 22 и боковыми стенками 23.
В вариантах осуществления, представленных на фиг. 5, 6, 7 и 9 теплорассеивающая деталь 60 содержит одно или несколько сквозных отверстий 603, обеспечивающих прохождение одной или нескольких металлических частей 212, закрепленных на первой стенке 21. Например, на фиг. 5 и 9 отверстие 603 продолжено внутрь, то есть в направлении элементов 3 стволом 604, закрепленным на детали 60, то есть на пластине 60, причем этот ствол или эти стволы 604 обеспечивают прохождение частей 212, увеличивая при этом линию утечки между частью 212 и элементами 3 по высоте этого ствола 604 на детали 60, учитывая, что ствол 604 выполнен из электроизоляционного материала, тогда как часть 212 выполнена из электропроводящего материала. Части 212 представляют собой, например, механические усиления, при помощи которых нижнюю стенку 21 крепят на верхней стенке 22, при этом корпус 2 и, следовательно, эту часть 212, например, заземляют, при этом корпус 2 находится под электрическим потенциалом, отличным, по меньшей мере, от одной из электрических клемм элементов 3.
Как показано на фиг. 6 и 7, отверстия 603 образованы на выступающих частях 602 детали 60, то есть имеют более значительную высоту, чем выемки 61, в которые заходят элементы 3.
Для сборки модуля 1 сначала формируют узел 100, который должен быть охвачен корпусом 2, следующим образом.
Сначала элементы 3 накопления энергии устанавливают на первую деталь 60, удерживаемую при помощи жесткого опорного инструмента.
Затем на наружную часть наружных элементов 3 устанавливают кольцо 9, охватывающее эти элементы 3.
После этого вокруг наружных элементов 3 располагают вторую оболочковую деталь 8, приклеивая эту деталь 8 на наружной боковой поверхности 30 наружных элементов 3 при помощи адгезива. Край 81 детали 8 располагают в пазу 72 нижнего бортика 71 проставки 7, тогда как верхний края 87 детали 8 располагают в верхнем пазу 93 верхнего кольца 9. Эта оболочковая деталь 8 имеет, например, покрытую адгезивом сторону, обращенную к элементам 3. Эта покрытая адгезивом деталь 8 позволяет также, например, удерживать провода (средства соединения элементов 3) на месте в модуле 1. Оба конца 863 и 864 детали 8 устанавливают с перекрыванием, например, в соответствующей части детали 60, или соединяют встык.
Собранный таким образом узел 100 включает в себя деталь 60, проставку 7, закрепленную на детали 60, вторую оболочковую деталь 8 и кольцо 9.
Затем к установочной проставке 7 прижимают вторую стенку или вторые стенки 23, 24, 25 и/или 26 в соответствующем направлении Н23, Н24, Н25, Н26, перпендикулярном к бортику 71, в сторону оболочковой детали 8, то есть в горизонтальных направлениях Н23, Н24, Н25, Н26, показанных на фиг. 2. Эти направления Н23, Н24, Н25, Н26 прижатия соответствующих стенок 23, 24, 25 и/или 26 являются, например, по существу параллельными относительно детали 60 и первой стенки 21 и по существу перпендикулярными к боковым поверхностям 30 элементов 3. Таким образом, стенки 23, 24, 25 и/или 26 прижимают к установочной проставке 7 и к распорному кольцу 9, пока они не придут в промежуточное положение сборки, показанное на фиг.1 и 3, таким образом, чтобы сжать края 81 и 87 детали 8 в пазах 72 и 93. В этом промежуточном положении сборки первая проставка 7 оказывается напротив вторых стенок 23, 24, 25 и/или 26. В этом положении сборки кольцо 9 оказывается напротив вторых стенок 23, 24, 25 и/или 26.
Затем на элементы 3 устанавливают оболочковую деталь 10. Стенка 22 содержит, например, эту закрепленную на ней оболочковую деталь 10. Затем стенки 23, 24, 25 и 26 скрепляют друг с другом, например, при помощи винтов. После этого переворачивают узел, закрытый скрепленными друг с другом стенками 23, 24, 25 и 26. Корпус 2 закрывают, закрепляя сверху стенку 21 на стенках 23, 24, 25 и 26, при этом, в случае необходимости, через отверстия 603 пропускают части 212 механического усиления. После этого модуль находится в своем конечном собранном состоянии.
Способ в соответствии с изобретением не ограничивается описанным выше вариантом: например, проставку 7 можно расположить не стенке 21 до установки на ней элементов 3. Разумеется, можно предусмотреть и другие изменения.
Благодаря изобретению, сборка модуля облегчается в небольшом объеме, и время цикла сборки является очень коротким для модуля элементов 3 накопления электрической энергии. При этом повышается также надежность с точки зрения функции электрической изоляции.