АККУМУЛЯТОРНАЯ СБОРКА
BATTERY ASSEMBLY

Предпосылки создания изобретения
1. Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Изобретение относится к аккумуляторной сборке, которая включает в себя два или более аккумуляторных модуля, последовательно соединенных друг с другом.
2. Описание предшествующего уровня техники
[0002] Известна аккумуляторная сборка, в которой множество аккумуляторных элементов агрегированы в аккумуляторные модули, и эти аккумуляторные модули последовательно соединены друг с другом. В публикации японской патентной заявки No. 2010-113999 (JP 2010113999 A) раскрыта аккумуляторная сборка, в которой два аккумуляторных модуля, каждый из которых образован путем агрегирования в модуль множества аккумуляторных элементов, последовательно соединены друг с другом.
[0003] В JP 2010113999 A два аккумуляторных модуля имеют одинаковую конфигурацию. Для последовательного соединения этих двух аккумуляторных модулей друг с другом, клемма положительного электрода одного из аккумуляторных модулей соединена с клеммой отрицательного электрода другого аккумуляторного модуля.
Сущность изобретения
[0004] В последние годы потребовалось увеличение емкости аккумуляторных сборок, и соответственно, потребовалось увеличение числа аккумуляторных модулей, последовательно соединенных друг с другом. При монтаже нескольких аккумуляторных модулей может быть определена целесообразность располагать аккумуляторные модули не только в одном направлении, но и двумерно в пространстве. В том случае, когда эти аккумуляторные модули имеют одинаковую конфигурацию, длина проводов, которые соединяют аккумуляторные модули последовательно друг с другом, может стать большой, или прокладка проводов может усложниться. Когда проводка удлиняется, ряд доступных подключений увеличивается. Если ряд доступных подключений увеличивается или прокладка проводов усложняется данным образом, то может соответственно возрасти вероятность подключения проводов к неправильным участкам. В результате, вероятность неправильного подключения проводки аккумуляторных модулей может стать высокой.
[0005] Соответственно, возможно рассмотрение специальной формы для каждого аккумуляторного модуля и провода, чтобы не допускать соединения между аккумуляторным модулем и проводом, которые не соответствуют друг другу. Однако при выполнении специальной формы для каждого аккумуляторного модуля и проводов, число которых велико, может увеличиться количество видов компонентов и возрасти количество этапов сборки.
[0006] Изобретением предложена аккумуляторная сборка, которая может предотвратить неправильное электрическое соединение между аккумуляторными модулями при предотвращении увеличения количества видов компонентов.
[0007] Объект изобретения относится к аккумуляторной сборке. Аккумуляторная сборка содержит множество аккумуляторных модулей, Аккумуляторные модули, составляющие данное множество, последовательно соединены друг с другом. Каждый аккумуляторный модуль из множества аккумуляторных модулей включает в себя множество аккумуляторных элементов, держатель аккумуляторного элемента, узел первого электрода, узел второго электрода, и крышку. Держатель аккумуляторного элемента удерживает множество аккумуляторных элементов. Узел первого электрода включает в себя множество пластин шины первого электрода, клемму первого электрода, клемму второго электрода, а также межэлектродную шину. Узел второго электрода включает в себя множество пластин шины второго электрода. Каждая пластина шины первого электрода из множества пластин шины первого электрода электрически соединяет первые электроды двух или более аккумуляторных элементов из множества аккумуляторных элементов друг с другом. Клемма первого электрода соединена с одной пластиной шины первого электрода из множества пластин шины первого электрода. Клемма второго электрода соединена с одной пластиной шины второго электрода из множества пластин шины второго электрода. Межэлектродная шина соединяет пластину шины второго электрода и либо пластину шины первого электрода, либо клемму первого электрода. Каждая пластина шины второго электрода из множества пластин шины второго электрода электрически соединяет вторые электроды двух или более аккумуляторных элементов из множества аккумуляторных элементов друг с другом. Крышка покрывает, по меньшей мере, часть аккумуляторного модуля. Узел первого электрода выполнен согласно либо первой, либо второй конструкции. В первой конструкции клемма первого электрода и клемма второго электрода находятся в первой расстановке. Во второй конструкции клемма первого электрода и клемма второго электрода находятся во второй расстановке. Вторая расстановка отличается от первой расстановки. Расстановка клеммы первого электрода и клеммы второго электрода в аккумуляторном модуле отличается в зависимости от конструкции узла первого электрода, используемой в каждом аккумуляторном модуле из множества аккумуляторных модулей.
[0008] При такой конфигурации расстановка клеммы первого электрода и клеммы второго электрода может быть изменена только путем изменения узла первого электрода. Другими словами, нет необходимости изменять форму или т.п.компонента, отличного от узла первого электрода с целью изменения расстановки клеммы первого электрода и клеммы второго электрода. В результате, становится возможным расположить в нужных положениях клемму первого электрода и клемму второго электрода и предотвратить неправильное электрическое соединение между аккумуляторными модулями, с одновременным предотвращением увеличения количества видов компонентов.
[0009] В аккумуляторной сборке, описанной выше, множество аккумуляторных элементов, держатель аккумуляторного элемента, узел второго электрода и крышка могут быть одинаковыми в данном множестве аккумуляторных модулей.
[0010] В этой конфигурации, поскольку компоненты, отличные от узла первого электрода, могут быть одинаковыми, можно уменьшить количество видов компонентов.
[0011] В аккумуляторной сборке, описанной выше, узел первого электрода может иметь впускное отверстие и выпускное отверстие. Впускное отверстие может быть расположено так, чтобы вводить охлаждающий воздух в аккумуляторный модуль. Выпускное отверстие может быть расположено так, чтобы выводить охлаждающий воздух, прошедший через внутреннюю часть аккумуляторного модуля. Первая расстановка и вторая расстановка могут быть выполнены так, что в первой расстановке и второй расстановке расположения клеммы первого электрода и клеммы второго электрода по отношению к впускному отверстию и выпускному отверстию меняются местами.
[0012] При такой конфигурации, в то время как расстановка клеммы первого электрода и клеммы второго электрода различается в зависимости от аккумуляторного модуля, компоновка впускного отверстия и выпускного отверстия может быть сделана одинаковой, поэтому облегчается установка впускного/выпускного тракта.
[0013] В аккумуляторной сборке, описанной выше, аккумуляторный модуль может дополнительно включать в себя группу сигнальных линий, объединяющую одну или несколько сигнальных линий, которые определяют состояние аккумуляторного элемента. Аккумуляторная сборка может включать в себя один или несколько приемных портов, с которыми соединена группа сигнальных линий. Длина группы сигнальных линий, пролегающей из выводящего порта аккумуляторного модуля, может быть больше, чем расстояние от выводящего порта до соответствующего ему приемного порта, и короче, чем расстояние от выводящего порта до несоответствующего ему приемного порта.
[0014] С этой конфигурацией можно предотвратить неправильное электрическое подключение группы сигнальных линий. Кроме того, при наличии ошибки в расположении аккумуляторных модулей, появится аккумуляторный модуль, группа сигнальных линий которого не может быть вставлена в приемный порт, так что можно эффективно предотвращать ошибку в расположении аккумуляторных модулей, и, соответственно, неправильное электрическое соединение между аккумуляторными модулями.
[0015] В описанной выше аккумуляторной сборке множество аккумуляторных модулей может быть расположено двумерно так, чтобы аккумуляторные модули были размещены во множестве в поперечном направлении аккумуляторного модуля и в четном количестве в направлении высоты аккумуляторного модуля.
[0016] При такой конфигурации можно разместить больше аккумуляторных модулей при ограничении горизонтального размера.
[0017] В вышеописанной аккумуляторной сборке клемма первого электрода и клемма второго электрода могут быть расположены на обеих концевых поверхностях, определенных по направлению глубины аккумуляторного модуля.
[0018] При такой конфигурации, поскольку клемма первого электрода и клемма второго электрода не перекрываются смежными аккумуляторными модулями, можно легко осуществить соединение между клеммами.
[0019] В соответствии с изобретением, расстановка клеммы первого электрода и клеммы второго электрода может быть изменена только путем изменения узла первого электрода. Другими словами, нет необходимости изменять форму или т.п. компонента, отличного от узла первого электрода, с целью изменения расстановки клеммы первого электрода и клеммы второго электрода. В результате, можно расположить клемму первого электрода и клемму второго электрода в нужных положениях и предотвратить неправильное электрическое соединение между аккумуляторными модулями при предотвращении увеличения количества видов компонентов.
Краткое описание чертежей
[0020] Признаки, преимущества, а также техническое и промышленное значение примерных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых одинаковыми цифрами обозначены одинаковые элементы, и на которых:
Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе четырехкомпонентного аккумуляторного блока;
Фиг. 2 представляет собой вид в перспективе шестикомпонентного аккумуляторного блока;
Фиг. 3 представляет собой покомпонентный вид в перспективе аккумуляторного модуля;
Фиг. 4 представляет собой вид в плане пластин шины отрицательного электрода;
Фиг. 5 представляет собой вид в перспективе узла положительного электрода первой конструкции;
Фиг. 6 представляет собой вид в перспективе узла положительного электрода второй конструкции;
Фиг. 7 представляет собой схематический вид спереди шестикомпонентного аккумуляторного блока;
Фиг. 8 представляет собой вид в перспективе шестикомпонентного аккумуляторного блока;
Фиг. 9 представляет собой вид в перспективе, показывающий состояние прикрепления концевой пластины;
Фиг. 10 представляет собой вид в перспективе аккумуляторного модуля; и
Фиг. 11 представляет собой вид сзади шестикомпонентного аккумуляторного блока.
Подробное описание вариантов осуществления
[0021] Ниже будет описан вариант осуществления изобретения со ссылками на чертежи. Фиг. 1 и фиг. 2 представляют собой виды в перспективе аккумуляторных блоков 10, составляющих аккумуляторную сборку в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Фиг. 3 представляет собой покомпонентный вид в перспективе аккумуляторного модуля BM (battery module). В нижеследующем описании продольное направление аккумуляторного модуля BM будет именоваться «направлением глубины» или «направлением Y», направление по высоте аккумуляторного модуля BM - «направлением высоты» или «направлением Z», и направление, перпендикулярное направлению Y и направлению Z - «поперечным направлением» или «направлением X».
[0022] Аккумуляторная сборка сформирована путем агрегирования заряжаемых и разряжаемых вторичных батарей. Аккумуляторную сборку устанавливают, например, в электрическом транспортном средстве, таком как электромобиль или гибридное транспортное средство. Аккумуляторная сборка включает в себя один или несколько аккумуляторных блоков 10, размещенных в ее корпусе. Количество аккумуляторных блоков 10, включенных в аккумуляторную сборку, особо не ограничено, т.е. он может быть один или их может быть несколько. Если предусмотрено множество аккумуляторных блоков 10, то эти аккумуляторные блоки 10 предпочтительно последовательно соединены друг с другом.
[0023] Аккумуляторный блок 10 образован путем объединения множества аккумуляторных модулей ВМ. Число аккумуляторных модулей BM, составляющих аккумуляторный блок 10, особо не ограничено при том условии, что оно равно двум или больше. Аккумуляторные модули BM предпочтительно расположены двумерно, так что аккумуляторные модули BM расположены во множестве в поперечном направлении и расположены в четном количестве в направлении высоты. В этом варианте осуществления аккумуляторная сборка включает в себя четырехкомпонентный аккумуляторный блок 10, включающий в себя четыре аккумуляторных модуля BM, а также шестикомпонентный аккумуляторный блок 10, включающий в себя шесть аккумуляторных модулей BM. Как показано на фиг. 1, четырехкомпонентный аккумуляторный блок 10 выполнен так, что два аккумуляторных модуля BM расположены в поперечном направлении, и два аккумуляторных модуля BM расположены в направлении высоты. Как показано на фиг. 2, шестикомпонентный аккумуляторный блок 10 сконфигурирован таким образом, что три аккумуляторных модуля BM расположены в поперечном направлении, а два аккумуляторных модуля BM расположены в направлении высоты. Конфигурация четырехкомпонентного аккумуляторного блока 10 примерно такая же, как конфигурация шестикомпонентного аккумуляторного блока 10. Поэтому ниже в качестве примера будет приведено описание с использованием, в основном, конфигурации шестикомпонентного аккумуляторного блока 10.
[0024] Как показано на фиг. 3, аккумуляторный модуль ВМ включает в себя множество аккумуляторных элементов 12, держатель 14 аккумуляторного элемента, удерживающий аккумуляторные элементы 12, узел отрицательного электрода 16 (узел второго электрода), узел положительного электрода 20 (узел первого электрода), вентиляционную крышку 18, а также защитную крышку 22. Аккумуляторный элемент 12 представляет собой заряжаемую и разряжаемую вторичную батарею. Аккумуляторный элемент 12 представляет собой, к примеру, никель-водородный аккумуляторный элемент или литий-ионный аккумуляторный элемент, который помещен в цилиндрический корпус. Аккумуляторный элемент 12 снабжен на обоих своих осевых концах положительным электродом (первым электродом) и отрицательным электродом (вторым электродом), служащими в качестве электродов аккумуляторного элемента 12. Аккумуляторный элемент 12 также снабжен на своей концевой поверхности, находящейся на стороне отрицательного электрода, разгрузочным клапаном (не показан), который позволяет выпускать газ, образующийся в аккумуляторном элементе 12. Аккумуляторный модуль BM, показанный на фиг. 3, включает в себя 60 аккумуляторных элементов 12, и эти 60 аккумуляторных элементом 12 расположены в массиве из 4-х поперечных рядов и 15-ти продольных рядов. 60 аккумуляторных элементов 12 сгруппированы по 15 аккумуляторных элементов, чтобы образовать четыре группы аккумуляторных элементов. 15 аккумуляторных элементов 12, принадлежащих к одной и той же группе аккумуляторных элементов, соединены параллельно друг с другом соответствующей одной из пластин 28 шины отрицательного электрода (пластин шины второго электрода) и соответствующей одной из пластин 40 шины положительного электрода (пластин шины первого электрода), которые будут описаны ниже. Каждая группа аккумуляторных элементов, включающая в себя 15 аккумуляторных элементов 12, соединенных параллельно друг с другом, соединена последовательно с другой группой аккумуляторных элементов или с клеммой TP положительного электрода посредством соответствующей одной из нижеописанных межэлектродных шин 42.
[0025] Аккумуляторные элементы 12 удерживаются в вертикальном положении с одним и тем же направлением положительных электродов и отрицательных электродов. В этом варианте осуществления аккумуляторные элементы 12 удерживаются держателем 14 аккумуляторного элемента в вертикальном положении, в котором их концевые поверхности с отрицательными электродами направлены вниз (сторона вентиляционной крышки 18). Аккумуляторные элементы 12 удерживаются держателем 14 аккумуляторного элемента через свои нижние концевые участки, вставленные в приемные отверстия 24, которые выполнены в держателе 14 аккумуляторного элемента. Держатель 14 аккумуляторного элемента имеет в целом пластинчатую форму, а приемные отверстия 24 расположены в двух направлениях плоскости пластины. В этом варианте осуществления приемные отверстия 24 размещены в массиве из 4-х поперечных рядов и 15-ти продольных рядов, при этом приемные отверстия 24 в соседних рядах смещены на половину шага.
[0026] Приемное отверстие 24 имеет круглую форму отверстия, которая подогнана к цилиндрической форме аккумуляторного элемента 12. Аккумуляторный элемент 12 вставлен в круглое отверстие 24 и закреплен в нем клеем. Приемное отверстие 24 проходит через держатель 14 аккумуляторных элементов насквозь в направлении его толщины, так что нижний конец аккумуляторного элемента 12 открыт вниз.
[0027] Узел отрицательного электрода 16 и вентиляционная крышка 18 расположены под держателем 14 аккумуляторного элемента. Узел отрицательного электрода 16 включает в себя четыре пластины 28 шины отрицательного электрода. Четыре пластины 28 шины отрицательного электрода объединены друг с другом посредством полимера в состоянии, когда пластины 28 шины отрицательного электрода отстоят друг от друга, чтобы поддерживать между ними изоляцию. Фиг. 4 представляет собой диаграмму, показывающую один пример пластин 28 шины отрицательного электрода. Каждая пластина 28 шины отрицательного электрода электрически соединяет друг с другом отрицательные электроды 15-ти аккумуляторных элементов 12, образующих группу аккумуляторных элементов. Пластина 28 шины отрицательного электрода представляет собой плоский пластинчатый элемент, выполненный из токопроводящего материала, такого как медь. Пластина 28 шины отрицательного электрода снабжена сквозными отверстиями 30, расположенных в соответствии с расположением аккумуляторных элементов 12, и соединительными элементами 32, проходящими от периферийных краев сквозных отверстий 30. Концы всех соединительных элементов 32 находятся в контакте с отрицательными электродами соответствующих аккумуляторных элементов 12, тем самым обеспечивая электрическое соединение отрицательных электродов 15-ти аккумуляторных элементов 12 друг с другом.
[0028] Вентиляционная крышка 18 расположена на нижней стороне узла отрицательного электрода 16. Вентиляционная крышка 18 имеет в целом форму лодки, периферийный край которой приподнят вверх. Периферийный край вентиляционной крышки 18 приклеен к периферийному краю держателя 14 аккумуляторного элемента, тем самым образуя герметичное пространство между вентиляционной крышкой 18 и держателем 14 аккумуляторного элемента. Это герметичное пространство служит вентиляционным пространством, в котором протекает газ, выпускаемый из аккумуляторных элементов 12. Газ, выпускаемый из аккумуляторных элементов 12 в вентиляционное пространство, выпускается наружу аккумуляторного модуля BM через вентиляционные отверстия 34, образованные на обоих определенных в направлении Y концах узла отрицательного электрода 16, и вентиляционные каналы 26, образованные на обоих определенных в направлении Y концах держателя 14 аккумуляторного элемента, а затем отводится в надлежащее место через воздуховоды или т.п.
[0029] Узел положительного электрода 20 расположен на стороне, противоположной узлу отрицательного электрода 16, при этом держатель 14 аккумуляторного элемента, находится между ними. Как будет описано ниже более подробно, имеются узел положительного электрода 20 первой конструкции и узел положительного электрода 20 второй конструкции, которые отличаются расстановкой клеммы TP положительного электрода (один пример клеммы первого электрода) и клеммы TN отрицательного электрода (один пример клеммы второго электрода). Эти узлы положительного электрода 20 будут описаны со ссылкой на фиг. 5 и фиг. 6. На фиг. 5 представлен вид в перспективе узла положительного электрода 20 первой конструкции, в то время как фиг. 6 представляет собой вид в перспективе узла положительного электрода 20 второй конструкции.
[0030] Узел положительного электрода 20 образован присоединением пластин 40 шины положительного электрода, межэлектродных шин 42, клеммы TP положительного электрода, клеммы TN отрицательного электрода, изоляционной пластины (не показана на фиг. 5 и фиг. 6) и т.д. к внешнему корпусу 46, который покрывает аккумуляторные элементы 12, и путем их объединения. Внешний корпус 46 представляет собой в целом коробчатый элемент, покрывающий со всех сторон аккумуляторные элементы 12, и выполнен из изолирующей смолы или т.п. На обоих концах в поперечном направлении наружного корпуса 46 выполнено множество щелей. Щели, образованные на одном конце, определенном в поперечном направлении, служат впускными отверстиями 49 (не показаны на фиг. 3-5, см. фиг. 10) для подачи охлаждающего воздуха во внешний корпус 46, в то время как щели, образованные на другом конце, определенном в поперечном направлении, служат выпускными отверстиями 48 для отвода охлаждающего воздуха из наружного корпуса 46. Кроме того, два фланца 50, каждый из которых имеет L-образное поперечное сечение, расположены с интервалом в направлении высоты на одном конце, определенном в поперечном направлении (см. фиг. 10). Фланцы 50 приклеены к смежным другим элементам с образованием охлаждающего канала, в котором протекает охлаждающий воздух. Это будет описано ниже более подробно.
[0031] Конфигурация пластин 40 шины положительного электрода, по существу, такая же, что и конфигурация пластин 28 шины отрицательного электрода. То есть узел положительного электрода 20 включает в себя четыре пластины 40 шины положительного электрода, расположенные с интервалами, и каждая пластина 40 шины положительного электрода снабжена 15-ю сквозными отверстиями и 15-ю соединительными элементами.
[0032] Клемма TN отрицательного электрода и клемма TP положительного электрода являются участками, выступающими в качестве выходных питающих клемм всего аккумуляторного модуля BM, и расположены на обеих концевых поверхностях аккумуляторного модуля BM, определенных в направлении глубины. В частности, как показано на фиг. 5, клемма TN отрицательного электрода расположена на одном конце узла положительного электрода 20, определенном в направлении глубины. Клемма TN отрицательного электрода представляет собой токопроводящий пластинчатый элемент, который электрически соединен с описанной ниже межмодульной шиной B. Как показано на фиг. 6, клемма TP положительного электрода выполнена за одно целое с одной из пластин 40 шины положительного электрода и расположена на другой концевой поверхности аккумуляторного модуля BM, определенной по направлению глубины (не показана на фиг. 3 и фиг. 5). Клемма TP положительного электрода также электрически соединена с описанной ниже межмодульной шиной B.
[0033] При этом, расстановки клеммы TN отрицательного электрода и клеммы TP положительного электрода отличаются друг от друга в первой конструкции, показанной на фиг. 5 и второй конструкции, показанной на фиг. 6. То есть, в первой конструкции, показанной на фиг. 5, расстановка представляет собой первую расстановку, в которой клемма TN отрицательного электрода расположена с правой стороны, если прямо смотреть на выпускные отверстия 48. С другой стороны, во второй конструкции, показанной на фиг. 6, расстановка представляет собой вторую расстановку, в которой клемма TP положительного электрода расположена с правой стороны, если прямо смотреть на выпускные отверстия 48.
[0034] В этом варианте осуществления, клемма TP положительного электрода и клемма TN отрицательного электрода расположены на обоих концах в направлении глубины. Причиной такой расстановки является облегчение соединения с межмодульными шинами B. То есть, в этом варианте осуществления, как описано выше, аккумуляторный блок 10 образован путем двунаправленного размещения аккумуляторных модулей BM. В этом случае существует вероятность того, что обе боковые поверхности в поперечном направлении или обе поверхности в направлении высоты (верхняя поверхность и нижняя поверхность) аккумуляторного модуля BM будут покрыты смежными аккумуляторными модулями BM и поэтому труднодоступны. С другой стороны, обе концевые поверхности в направлении глубины всегда открыты снаружи, даже когда аккумуляторные модули BM расположены двумерно, и, соответственно, к ним легко получить доступ, так что межмодульные шины B могут быть легко соединены с ними.
[0035] Межэлектродная шина 42 представляет собой проводящий элемент, который устанавливает соединение между пластиной 28 шины отрицательного электрода и одним из следующих элементов: пластиной 40 шины положительного электрода и клеммой TN отрицательного электрода. Четыре межэлектродные шины 42 расположены таким образом, что четыре межэлектродные шины 42 обращены к выпускным отверстиям 48 и расположены снаружи выпускных отверстий 48. Нижний конец каждой межэлектродной шины 42 соединен с пластиной 28 шины отрицательного электрода, относящейся к одной из групп аккумуляторных элементов, в то время как ее верхний конец соединен с одним из следующих элементов: пластиной 40 шины положительного электрода, относящейся к другой группе аккумуляторных элементов, примыкающей к данной группе аккумуляторных элементов, и клеммой TN отрицательного электрода. Таким образом, четыре группы аккумуляторных элементов соединены последовательно друг с другом четырьмя межэлектродными шинами 42. При этом форма межэлектродной шины 42 отличается в зависимости от конструкции. То есть, в первой конструкции, показанной на фиг. 5, межэлектродная шина 42 имеет диагональную, ориентированную вправо-вверх форму, если прямо смотреть на выпускные отверстия 48. Во второй конструкции, показанной на фиг. 6, межэлектродная шина 42 имеет диагональную, ориентированную вправо-вниз форму, если прямо смотреть на выпускные отверстия 48. Поскольку форма межэлектродной шина 42 отличается в зависимости от конструкции данным образом, то расстановка клеммы TN отрицательного электрода и клеммы TP положительного электрода отличается в зависимости от конструкции.
[0036] Изоляционная пластина 52 представляет собой пластинчатый элемент, расположенный на верхней стороне пластин 40 шины положительного электрода и покрывающий пластины 40 шины положительного электрода. Как показано на фиг. 10, верхняя поверхность изоляционной пластины 52 выполнена с приемными канавками 54, в которые соответственно вставляются линии определения напряжения. Линия определения напряжения представляет собой сигнальную линию для определения напряжения соответствующей группы аккумуляторных элементов. Базовый конец линии определения напряжения соединен с соответствующей пластиной 40 шины положительного электрода. В этом варианте осуществления аккумуляторный модуль BM снабжен четырьмя группами аккумуляторных элементов. Поэтому число линий определения напряжения, предусмотренных на аккумуляторном модуле BM, равно четырем, и, следовательно, число приемных канавок 54, образованных в изоляционной пластине 52, равно четырем. Четыре линии определения напряжения, протянутые от пластин 40 шины с положительным электродом, соединены с элементом 62 маршрутизации, расположенным на одном конце аккумуляторного модуля BM, определенном в поперечном направлении (конце на стороне впускного отверстия 49). Группа 56 линий определения (один пример группы сигнальных линий), объединяющая четыре линии определения напряжения, выходит из одного конца элемента 62 маршрутизации. Соединитель 60 напряжения присоединен к дистальному концу группы 56 линий определения. Схема соединения между группами 56 линий определения (линиями определения напряжения) и другими элементами будет описана ниже более подробно. На фиг. 10, группа 56 линий определения пролегает с ближней стороны в направлении глубины (левой стороны листа) элемента 62 маршрутизации. В этом случае, когда место соединения группы 56 линий определения расположено на противоположной стороне в направлении глубины (на правой стороне листа), необходимо протягивать группу 56 линий определения на значительное расстояние. Следовательно, как показано двухточечной штрихпунктирной линией на фиг. 10, группа 56 линий определения может пролегать от приблизительно среднего положения (приблизительно среднего положения в направлении глубины аккумуляторного модуля BM) элемента 62 маршрутизации. Пролегание из среднего положения можно обеспечить относительно легко независимо от того, находится ли место соединения группы 56 линий определения на ближней стороне или на дальней стороне в направлении глубины.
[0037] Аккумуляторный модуль BM дополнительно снабжен температурным датчиком 64, таким как термистор, для определения температуры аккумуляторного модуля BM. Линия 66 определения температуры, проходящая от температурного датчика 64, также вытягивается из аккумуляторного модуля BM и подключается к схеме управления.
[0038] Как видно опять же из фиг. 3, защитная крышка 22 дополнительно расположена над узлом положительного электрода 20. Защитная крышка 22 представляет собой в целом L-образный элемент, покрывающий верхнюю поверхность и одну боковую поверхность узла положительного электрода 20, то есть плоскости размещения пластин 40 шины положительного электрода и межэлектродных шин 42. Защитная крышка 22 изготовлена из изоляционного материала, такого как полимер.
[0039] Выполненная таким образом компоновка из аккумуляторных модулей BM будет описана со ссылкой на фиг. 7 и фиг. 8. Фиг. 7 представляет собой схематический вид спереди шестикомпонентного аккумуляторного блока 10. Фиг. 8 представляет собой вид в перспективе шестикомпонентного аккумуляторного блока 10. При этом для облегчения описания шесть аккумуляторных модулей BM будут именоваться «первым аккумуляторным модулем BM1», «вторым аккумуляторным модулем BM2», …, «шестым аккумуляторным модулем BM6» в порядке направления против часовой стрелки, считая от верхнего правого края, если смотреть спереди. Кроме того, по мере необходимости, клемма положительного электрода и клемма отрицательного электрода i-го аккумуляторного модуля BMi обозначаются соответственно "TPi" и "TNi".
[0040] В этом варианте осуществления, как показано на фиг. 7, фланцы 50, выступающие из боковой поверхности одного аккумуляторного модуля BM, приклеены к фланцам 50 другого аккумуляторного модуля BM, смежного с ними в поперечном направлении или к корпусу 70 аккумуляторной сборки, тем самым образуя впускной канал 72 в целом прямоугольной формы в поперечном сечении. Охлаждающий воздух, подаваемый во впускной канал 72, протекает в аккумуляторный модуль BM из впускных отверстий 49, образованных на одной концевой поверхности аккумуляторного модуля BM, определенной в поперечном направлении, и охлаждает аккумуляторные элементы 12. Охлаждающий воздух, прошедший через внутренний объем аккумуляторного модуля BM, вытекает из выпускных отверстий 48, образованных на другой концевой поверхности аккумуляторного модуля BM, определенной в поперечном направлении. Чтобы образовать такой впускной канал 72, аккумуляторные модули BM, смежные друг с другом в поперечном направлении, расположены таким образом, что компоновки впускных отверстий 49 и выпускных отверстий 48 имеют соотношение зеркального отображения.
[0041] В этом варианте осуществления, шесть аккумуляторных модулей BM1-BM6, составляющих аккумуляторный блок 10, соединены последовательно друг с другом с использованием межмодульных шин B1-B5. На фиг. 7 межмодульные шины B2 и B4, расположенные с видимой стороны на чертеже, показаны сплошными линиями, а межмодульные шины B1, B3 и B5, расположенные с обратной стороны на чертеже, показаны пунктирными линиями. Как показано на фиг. 7, клемма TN1 отрицательного электрода и клемма TP2 положительного электрода, которые расположены на обратной стороне на чертеже, соединены друг с другом межмодульной шиной B1, проходящей в поперечном направлении. Аналогичным образом, клемма TN2 отрицательного электрода и клемма TP3 положительного электрода соединены друг с другом межмодульной шиной B2, проходящей в поперечном направлении, клемма TN4 отрицательного электрода и клемма TP5 положительного электрода - межмодульной шиной B4, проходящей в поперечном направлении, и клемма TN5 отрицательного электрода и клемма TP6 положительного электрода - с помощью межмодульной шины B5, проходящей в поперечном направлении. Кроме того, клемма TN3 отрицательного электрода и клемма TP4 положительного электрода соединены друг с другом межмодульной шиной B3, проходящей в направлении высоты.
[0042] Клемма TP1 положительного электрода первого аккумуляторного модуля BM1 служит клеммой положительного электрода всего аккумуляторного блока 10 и подключается к клемме отрицательного электрода другого аккумуляторного блока 10 или выходной клемме аккумуляторной сборки через силовую линию 59 (см. фиг. 1 и фиг. 2). Клемма TN6 отрицательного электрода шестого аккумуляторного модуля BM6 служит в качестве клеммы отрицательного электрода всего аккумуляторного блока 10 и подключена к клемме положительного электрода другого аккумуляторного блока 10 или выходной клемме аккумуляторной сборки через линию 59 электропитания.
[0043] На фиг. 7 межмодульные шины B1-B5 показаны как токопроводящие пластинчатые элементы, которые независимы друг от друга. С другой стороны, как показано на фиг. 8, межмодульные шины могут быть объединены друг с другом посредством полимера 74. На фиг. 8 межмодульная шина B2, соединяющая TN2 и TP3, и межмодульная шина B4, соединяющая TN4 и TP5, объединены друг с другом посредством полимера 74. Кроме того, на фиг. 8 межмодульная шина B1, соединяющая TN1 и TP2, межмодульная шина B3, соединяющая TN3 и TP4, и межмодульная шина B5, соединяющая TN5 и TP6, объединены друг с другом посредством полимера 74. Объединяя межмодульные шины друг с другом посредством полимера 74, можно уменьшить количество компонентов. Кроме того, если межмодульные шины B1, B3, и B5 объединены друг с другом, чтобы образовать интегрированный компонент 76, то поскольку присоединяемая часть интегрированного компонента 76 ограничена, также можно эффективно предотвращать неправильное подключение проводников. То есть интегрированный компонент 76 является компонентом, который должен быть расположен на обратной стороне в направлении глубины (на правой стороне листа на фиг. 8). Даже если пытаться присоединить интегрированный компонент 76 к видимой стороне в направлении глубины (левая сторона листа на фиг. 8), то расстояния между клеммами не совпадают, поэтому интегрированный компонент 76 нельзя прикрепить. В результате, можно эффективно предотвратить неправильное электрическое соединение, в котором межмодульные шины В1, B3, и В5 ошибочно присоединены к неправильным клеммам.
[0044] При этом, в данном варианте осуществления, чтобы укоротить межмодульные шины B1-В5, аккумуляторные модули ВМ расположены таким образом, что клеммы положительного электрода TP и клеммы отрицательного электрода TN аккумуляторных модулей ВМ, смежных друг другу в поперечном направлении и в направлении высоты, обращены друг к другу. То есть, когда первый аккумуляторный модуль ВМ1 расположен таким образом, что клемма ТР1 положительного электрода расположена с видимой стороны, обращенной вперед, второй аккумуляторный модуль ВМ2, смежный с первым аккумуляторным модулем ВМ1 в поперечном направлении, и шестой аккумуляторный модуль ВМ6, смежный с первым аккумуляторным модулем ВМ1 в направлении высоты, расположены таким образом, что клеммы TN2 и TN6 отрицательного электрода расположены на видимой стороне, обращенной вперед. Кроме того, когда второй аккумуляторный модуль ВМ2 расположен таким образом, что клемма TN2 отрицательного электрода расположена с видимой стороны, обращенной вперед, первый, третий и пятый аккумуляторные модули ВМ1, BM3, и ВМ5, прилегающие ко второму аккумуляторному модулю ВМ2 в поперечном направлении и в направлении высоты, расположены таким образом, что клеммы положительного электрода ТР1, TP3 и ТР5 расположены с видимой стороны, обращенной вперед. При такой конфигурации клемма другой полярности присутствует около каждой клеммы в поперечном направлении или в направлении высоты, так что можно укоротить межмодульные шины B1-В5, которые соединяют клеммы разных полярностей друг с другом. Укорачивая межмодульные шины B1-В5, можно уменьшить тепловыделение, вызванное сопротивлением между аккумуляторными модулями. Кроме того, когда межмодульные шины B1-В5 укорочены, допустимый диапазон межмодульных шин B1-В5 сужается соответственно, так что можно значительно уменьшить вероятность подключения к неправильному участку, то есть возможность неправильного электрического соединения.
[0045] Как видно из приведенного выше описания, в этом варианте осуществления, аккумуляторные модули ВМ расположены так, что взаимное расположение впускных отверстий 49 и выпускных отверстий 48 аккумуляторных модулей ВМ, смежных друг с другом в поперечном направлении, имеет одноименную взаимосвязь, а взаимное расположение клемм TP положительного электрода и клемм TN отрицательного электрода аккумуляторных модулей ВМ, смежных друг с другом в поперечном направлении и в направлении высоты, является разноименным. При такой конфигурации требуются два вида аккумуляторных модулей ВМ, которые отличаются расстановкой клеммы TP положительного электрода и клеммы TN отрицательного электрода.
[0046] В частности, в аккумуляторных модулях ВМ1-BM3 с первого по третий, если смотреть прямо на выпускные отверстия 48, клеммы ТР1-TP3 положительного электрода расположены с левой стороны, а клеммы TN1-TN3 отрицательного электрода расположены с правой стороны, тогда как в аккумуляторных модулях ВМ4-ВМ6 с четвертого по шестой, если смотреть прямо на выпускные отверстия 48, клеммы ТР4-ТР6 положительного электрода расположены с правой стороны, а клеммы TN4-TN6 отрицательного электрода расположены с левой стороны. Для получения этих двух видов аккумуляторных модулей ВМ1-BM3 и ВМ4-ВМ6, в этом варианте осуществления узлы положительного электрода 20 выполнены согласно двум разным конструкциям.
[0047] То есть, в этом варианте осуществляются, изготовлен узел положительного электрода 20 первой конструкции, в котором клемма TN отрицательного электрода расположена с правой стороны, если смотреть прямо на выпускные отверстия 48, как показано на фиг. 5, и узел положительного электрода 20 второй конструкции, в котором клемма TP положительного электрода расположена с правой стороны, если смотреть прямо на выпускные отверстия 48, как показано на фиг. 6. С другой стороны, другие конфигурации, такие как, например, конфигурации держателя 14 аккумуляторного элемента, узла отрицательного электрода 16, и вентиляционной крышки 18 одинаковы во всех аккумуляторных модулях ВМ. Соответственно, только изменяя узел положительного электрода 20, можно осуществить разницу в расстановке клеммы TP положительного электрода и клеммы TN отрицательного электрода в аккумуляторном модуле ВМ. Следовательно, при обеспечении правильного расположения впускных отверстий 49 и выпускных отверстий 48, можно укоротить межмодульные шины B, и, таким образом, уменьшить количество выделяемого тепла и предотвратить неправильное соединение проводников.
[0048] Хотя описание было дано с использованием шестикомпонентного аккумуляторного блока 10 в качестве примера на фиг. 7 и фиг. 8, третий аккумуляторный модуль BM3 и четвертый аккумуляторный модуль ВМ4 опускаются в случае четырехкомпонентного аккумуляторного блока 10. В этом случае также исключаются межмодульные шины В2, B3, и В4, а вместо них предусмотрена межмодульная шина для соединения между TN2 и ТР5.
[0049] Аккумуляторный блок 10, сконфигурированный, как описано выше, крепится к корпусу 70 аккумуляторной сборки через торцевые пластины 78. Фиг. 9 представляет собой вид в перспективе, показывающий состояние крепления торцевой пластины 78. Торцевые пластины 78 представляют собой пластинчатые элементы, которые присоединены к обоим концам аккумуляторного блока 10, определенным в направлении глубины. На обоих концах торцевой пластины 78, определенных в поперечном направлении, выполнены фиксирующие отверстия 80, через которые вставляются крепежные болты (не показаны), которые ввинчиваются в корпус 70. Кроме того, торцевая пластина 78 выполнена с множеством соединительных отверстий 82. Соединительные болты 84, которые ввинчены в аккумуляторные модули ВМ1-ВМ6, вставляются через соединительные отверстия 82. Другими словами, аккумуляторные модули ВМ1-ВМ6, составляющие аккумуляторный блок 10, привинчиваются к концевой пластине 78, так что они становятся соединенными друг с другом. Другими словами, в этом варианте осуществления, аккумуляторные модули ВМ1-ВМ6 имеют один фиксирующий элемент (концевую пластину 78). При такой конфигурации по сравнению со случаем, когда элемент крепления подготовлен для каждого аккумуляторного модуля ВМ, можно уменьшить количество компонентов, и, таким образом, смонтировать аккумуляторные модули ВМ, сохраняя пространство.
[0050] Как описано выше, линии определения напряжения, каждая из которых предназначена для определения напряжения соответствующей группы аккумуляторных элементов, соединены с пластинами 40 шины положительного электрода. Как показано на фиг. 10, аккумуляторный модуль ВМ снабжен четырьмя линия определения напряжения, и эти четыре линии определения напряжения объединены в группу 56 линий определения и выведены наружу из аккумуляторного модуля ВМ через выводящий порт, расположенный на одном конце аккумуляторного модуля ВМ, определенном в направлении глубины. Соединитель 60 напряжения соединен с дистальным концом группы 56 линий определения.
[0051] При этом шестикомпонентный аккумуляторный блок 10 снабжен 24-мя линиями определения напряжения (шесть групп 56 линий определения), а четырехкомпонентный аккумуляторный блок 10 снабжен 16-ю линиями определения напряжения (четыре группы 56 линий определения). Эти линии определения напряжения, в конечном итоге, подключены к клеммам в цепи управления (не показана). В этом случае, если линии определения напряжения по ошибке частично подключены к несоответствующим клеммам (неправильное соединение проводов), то становится невозможным правильно контролировать напряжение групп аккумуляторных элементов. В этом варианте осуществления, чтобы предотвратить такое неправильное подключение проводов, предусмотрен протектор 90, расположенный на другом конце аккумуляторного блока 10, определенном в направлении глубины, и длина группы 56 линий определения изменяется в зависимости от аккумуляторного модуля ВМ.
[0052] Фиг. 11 представляет собой вид сзади шестикомпонентного аккумуляторного блока 10. Протектор 90 включает в себя множество приемных соединительных портов 92_1-92_6 (ниже именуемых «приемными соединительными портами 92», если не проводится различий между 92_1-92_6), внутреннюю проводку (не показана), и жгут 94 сигнальных линий. Соединители 60 напряжения групп 56 линий определения, пролегающих из аккумуляторных модулей ВМ, соответственно вставляются в приемные соединительные порты 92. Число приемных соединительных портов 92 такое же, что и число аккумуляторных модулей ВМ, составляющих аккумуляторный блок 10. Протектор 90 снабжен внутренней проводкой, которая устанавливает электрическое соединение между жгутом 94 сигнальных линий и группами 56 линий определения (линий определения напряжения), вставленных в приемные соединительные порты 92. Жгут 94 сигнальных линий представляет собой жгут множества сигнальных линий и имеет дистальный конец, который соединен со схемой управления (не показана). Когда соединители 60 напряжения вставлены в приемные соединительные порты 92, линия определения напряжения, пролегающие из аккумуляторных модулей ВМ, соединяются со жгутом 94 сигнальных линий в состоянии правильной маршрутизации внутренней проводки. Сигналы линий определения напряжения могут поступать в цепь управления в правильно распределенном состоянии. С помощью такой конфигурации можно эффективно предотвращать неправильное электрическое соединение линий определения напряжения.
[0053] В этом варианте осуществления, путем настройки длины групп 56 линий определения и положения приемных соединительных портов 92, неправильное электрическое соединение линий определения напряжения предотвращается более надежно. То есть даже при наличии защитного протектора 90, неправильное электрическое соединение происходит, когда соединители 60 напряжения вставлены в ненадлежащие места подсоединения. Поэтому в данном варианте осуществления, чтобы предотвратить ошибку при подключении соединителей 60 напряжения, длину L1 группы 56 линий определения, проложенной из выводящего порта каждого аккумуляторного модуля ВМ, устанавливают равной длине, которая соответствует расстоянию L2 от выводящего порта до соответствующего приемного соединительного порта 92. В частности, длина L1 группы 56 линий определения устанавливается больше длины L2 до соответствующего приемного соединительного порта 92, и должна быть меньше расстояния L3 до несоответствующего приемного соединительного порта 92 (L2<L1<L3). В примере на фиг. 11, группа 56_1 линий определения первого аккумуляторного модуля ВМ1 должна быть подключена к первому приемному соединительному порту 92_1. В этом случае длина группы 56_1 линий определения первого аккумуляторного модуля ВМ1 больше, чем расстояние от выводящего порта до первого приемного соединительного порта 92_1 первого соединителя, однако меньше, чем расстояния от выводящего порта до второго приемного соединительного порта 92_2 и шестого приемного соединительного порта 92_6. Поэтому даже при попытке вставить соединитель 60 напряжения группы 56_1 линий определения первого аккумуляторного модуля ВМ1 во второй приемный соединительный порт 92_2 или в шестой приемный соединительный порт 92_6, то поскольку длина недостаточна, можно надежно предотвратить ошибку подключения соединителя 60 напряжения и, таким образом, надежно предотвратить неправильное электрическое соединение линий определения напряжения.
[0054] Кроме того, когда длина группы 56 линий определения меняется в зависимости от аккумуляторного модуля ВМ, как описано выше, также можно эффективно предотвратить ошибочное расположение аккумуляторных модулей ВМ. То есть, как показано на фиг. 7, как правило, первый аккумуляторный модуль ВМ1 должен располагаться в верхнем ряду, в то время как шестой аккумуляторный модуль ВМ6 должен располагаться в нижнем ряду. Однако может случиться, что по ошибке первый аккумуляторный модуль ВМ1 расположен в нижнем ряду, в то время как шестой аккумуляторный модуль ВМ6 расположен в верхнем ряду. Даже в этом случае могут быть образованы впускные каналы 72, и, хотя клеммы TN и TP перепутаны по полярности, позиционно, клеммы TN и TP находятся в надлежащих положениях, так что межмодульные шины В1 и В5 могут быть также подсоединены. Однако когда первый и шестой аккумуляторные модули ВМ1 и ВМ6 находятся в вертикально обратных положениях, поскольку группа 56 линий определения, пролегающая от первого аккумуляторного модуля ВМ1, является короткой, она не может быть соединена с каким-либо из приемных соединительных портов 92. В результате, рабочий может гарантированно заметить, что произошла ошибка в расположении аккумуляторных модулей ВМ1 и ВМ6, поэтому можно эффективно предотвратить неправильное электрическое соединение между аккумуляторными модулями ВМ.
[0055] Как описано выше, в соответствии с этим вариантом осуществления, межмодульные шины могут быть укорочены путем правильного использования узлов положительных электродов 20 двух конструкций. Это позволяет уменьшить объем тепловыделения и эффективно предотвратить неправильное подключение проводников между аккумуляторными модулями. Кроме того, устанавливая длину группы 56 линий определения (линий определения напряжения) так, чтобы она отличалась для каждого аккумуляторного модуля ВМ, можно эффективно предотвратить неправильное электрическое соединение линий определения напряжения и неправильное электрическое соединение между аккумуляторными модулями ВМ. Конфигурации, описанные выше, приведены только в качестве примера. При условии подготовки изделий двух конструкций и того, что расстановка клеммы TP положительного электрода и клеммы TN отрицательного электрода может быть изменена только путем изменения конструкции используемого узла, другие конфигурации могут быть получены при соответствующих изменениях.