СИСТЕМА СОЕДИНЕНИЯ АККУМУЛЯТОРНЫХ КАССЕТ ДЛЯ АККУМУЛЯТОРНОГО МОДУЛЯ Российский патент 2008 года по МПК H01M2/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение в целом относится к системе соединения аккумуляторных кассет для аккумуляторного модуля и более конкретно к системе соединения аккумуляторных кассет для аккумуляторных модулей, содержащей: шины, каждая из которых включает в себя пластинчатую основу шины, соединительные части и части электрического соединения; опорную пластину, на которой шины легко устанавливаются; и печатную плату (ПП), которая легко соединяется с шинами и устанавливается на опорной пластине при компактной конструкции, и к аккумуляторному модулю и средне- или крупно-габаритной системе аккумуляторной батареи, включающих в себя такую систему соединения аккумуляторных кассет.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В последнее время в качестве источника энергии для мобильных устройств беспроводной связи широко использовалась вторичная (аккумуляторная) батарея, которая может заряжаться и разряжаться. Также вторичная батарея привлекла значительное внимание в качестве источника энергии для электрических транспортных средств и гибридных электрических транспортных средств, которые были разработаны для того, чтобы решать проблемы, такие как загрязнение воздуха, вызванное существующими транспортными средствами с бензиновыми и дизельными двигателями, использующими ископаемое топливо.

Малогабаритные мобильные устройства используют один или несколько малогабаритных аккумуляторов для каждого устройства. С другой стороны, средне- или крупногабаритные устройства, такие как транспортные средства, используют средне- или крупногабаритную систему аккумуляторной батареи с множеством электрически соединенных друг с другом аккумуляторов, поскольку для средне- или крупногабаритных устройств необходимы высокая выходная мощность и большая емкость.

В качестве отдельных аккумуляторов для средне- или крупногабаритной системы аккумуляторной батареи широко используется пакетообразный вторичный элемент, который обычно помещается в корпус батареи, выполненный из многослойного листа, состоящего из алюминия и полимерной смолы, и, следовательно, механическая прочность пакетообразного вторичного элемента не является высокой. По этой причине множество отдельных аккумуляторов устанавливаются в аккумуляторную кассету, где отдельные аккумуляторы соединяются последовательно или параллельно, и множество аккумуляторных кассет электрически соединяются друг с другом с образованием аккумуляторного модуля.

Аккумуляторный модуль, широко используемый для гибридных электрических транспортных средств, имеет закрытую конструкцию, в которой электролит не может просачиваться из каждого отдельного аккумулятора (вторичного элемента). То есть аккумуляторный модуль закрытого типа имеет преимущество предотвращения утечки электролита. Однако аккумуляторный модуль закрытого типа имеет сложности в том, что тепло, выделяемое в отдельных аккумуляторах, накапливается и накопленное тепло ускоряет ухудшение аккумуляторов, и в том, что большее или меньшее количество отдельных аккумуляторов перегреваются, когда они используются в ненормальном режиме и, следовательно, отдельные аккумуляторы могут загораться или взрываться. Ионно-литиевые вторичные элементы или полимерные ионно-литиевые вторичные элементы, привлекающие в настоящее время большой интерес среди возможных применений аккумуляторов, выделяют тепло, когда эти вторичные элементы заряжаются и разряжаются. Когда такое тепло постоянно накапливается в аккумуляторе, ускоряется ухудшение аккумулятора, и, кроме того, аккумулятор может загореться или взорваться.

Заявитель настоящей заявки разработал предназначенные для решения вышеупомянутых проблем аккумуляторную кассету и аккумуляторный модуль, имеющие новую конструкцию, на которые была подана заявка в Ведомство Кореи по интеллектуальной собственности, которой был присвоен номер заявки на патент Кореи 2004-111699.

Аккумуляторная кассета и аккумуляторный модуль, описанные в вышеупомянутой патентной заявке, имеют несколько признаков относительно устойчивого монтажа отдельных аккумуляторов, имеющих низкую механическая прочность, эффективного отвода тепла от отдельных аккумуляторов и предотвращения перегрева отдельных аккумуляторов, когда отдельные аккумуляторы используются в ненормальном режиме, за счет чего повышаются срок службы и безопасность отдельных аккумуляторов. Также такой аккумуляторный модуль может быть изготовлен в целом в виде компактной конструкции, и поэтому этот аккумуляторный модуль предпочтительно используется для того, чтобы обеспечивать малогабаритные аккумуляторный модуль или систему аккумуляторной батареи с высокой выходной мощностью и высокой емкостью.

С другой стороны, требуется, чтобы электрическое соединение между отдельными аккумуляторами и сопряжение отдельных аккумуляторов с другими компонентами выполнялось в малом пространстве с тем, чтобы изготавливать компактный аккумуляторный модуль или систему аккумуляторной батареи. В результате является возможным, что происходят короткие замыкания, и является трудным выполнять механическое сопряжение посредством сварки или с использованием болтов и гаек. По этой причине был предложен способ выполнения электрического соединения между отдельными аккумуляторами контактным способом с использованием упругих элементов, таких как пружины. Однако при этом традиционном способе механическая прочность и сопротивление вибрациям являются низкими, и упругие элементы могут легко подвергаться коррозии, так что в результате сопротивление контакта возрастает. Кроме того, соединенные части легко отделяются друг от друга. Такие сложности также возникают в печатной плате (ПП), которую устанавливают, чтобы измерять напряжение и температуру отдельных аккумуляторов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следовательно, настоящее изобретение было выполнено для того, чтобы решить вышеупомянутые проблемы и другие технические задачи, которые все еще подлежат решению.

Конкретно первая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить систему соединения аккумуляторных кассет, которая способна легко осуществлять электрическое соединение и механическое сопряжение в конструктивно компактном аккумуляторном модуле или системе аккумуляторной батареи, причем эта система соединения аккумуляторных кассет имеет превосходные электрические характеристики, такие как электрическое сопротивление в соединенных частях, после того, как выполнено электрическое соединение, и превосходную механическую прочность к внешним воздействиям или вибрациям после того, как выполнено механическое сопряжение. Превосходные электрические характеристики и превосходная механическая прочность могут также применяться для монтажа и электрического соединения печатной платы (ПП), которая предусмотрена для электрического соединения аккумуляторных кассет с установленными в них отдельными аккумуляторами и измерения напряжения и температуры отдельных аккумуляторов.

Вторая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить систему соединения аккумуляторных кассет, которая способна предотвращать риск того, что инженер или пользователь подвергнется электрическим коротким замыканиям при изготовлении аккумуляторного модуля или системы аккумуляторной батареи или при ремонте аккумуляторного модуля или системы аккумуляторной батареи. Согласно настоящему изобретению предотвращается возникновение коротких замыканий. Следовательно, доля дефектных изделий снижается, и поэтому эффективность производства сильно повышается.

Третья задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить аккумуляторный модуль, включающий в себя вышеописанную систему соединения аккумуляторных кассет, посредством чего аккумуляторный модуль создается в виде компактной конструкции, тогда как электрическое соединение является устойчивым, а механические характеристики, включая долговечность, являются превосходными, и систему аккумуляторной батареи, включающую в себя такой аккумуляторный модуль.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения вышеупомянутые и другие задачи могут быть решены посредством обеспечения системы соединения аккумуляторных кассет для аккумуляторных модулей, содержащей: шины, которые являются элементами для электрического соединения аккумуляторных кассет, причем каждая из шин включает в себя пластинчатую основу шины, выполненную с возможностью находиться в поверхностном контакте с электродными выводами аккумуляторной батареи, соединительную часть, выполненную путем сгиба, по меньшей мере, части каждого конца пластинчатой основы шины, и часть электрического соединения, выполненную путем сгиба, по меньшей мере, части каждого конца пластинчатой основы шины, причем каждая из соединительных частей снабжена соединительным пазом, в который входит соответствующий соединительный элемент, выполненный в опорной пластине, а части электрического соединения выполнены в форме выступа, который может быть надежно вставлен в соответствующую часть печатной платы (ПП); опорную пластину, которая является элементом для обеспечения возможности прикрепления к ней множества шин, причем опорная пластина имеет множество отверстий, в которые надежно вставляются шины, соединительные элементы выполняются в отверстиях так, что соединительные элементы входят в соединительные пазы шин; и печатную плату (ПП), которая является элементом, электрически соединенным со множеством шин, причем печатная плата (ПП) имеет соединительные отверстия, через которые надежно вставляются выступающие части электрического соединения шин.

С помощью системы соединения аккумуляторных кассет согласно настоящему изобретению множество шин могут быть легко скреплены с опорной пластиной способом механического сопряжения, и печатная плата (ПП) может быть с легкостью электрически соединена с шинами. В результате механическая устойчивость в соединенных частях является превосходной, даже при том, что конструкция аккумуляторного модуля или системы аккумуляторной батареи является компактной.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения каждая из аккумуляторных кассет включает в себя пару внешних элементов (a, b) каркаса и внутренний элемент (c) каркаса, расположенный между внешними элементами (a, b) каркаса так, что отдельный аккумулятор устанавливается между первым внешним элементом (a) каркаса и внутренним элементом (c) каркаса, а другой отдельный аккумулятор устанавливается между вторым внешним элементом (b) каркаса и внутренним элементом (c) каркаса. В зависимости от условий два или более отдельных аккумуляторов устанавливаются между одним из внешних элементов (a или b) каркаса и внутренним элементом (c) каркаса.

Когда два отдельных аккумулятора устанавливаются в каждой из аккумуляторных кассет, электродные выводы каждого отдельного аккумулятора выступают в направлении верхних краев элементов (a, b, c) каркаса. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения внутренний элемент (c) каркаса в заранее заданном положении, соответствующем одному из электродных выводов (катодному выводу или анодному выводу) его верхнего края, снабжается ограждающей кромкой («юбкой»), которая проходит вдоль соответствующего электродного вывода, и опорная пластина в заранее заданном положении, соответствующем ограждающей кромке, снабжается пазом, в который входит ограждающая кромка. Такая конструкция ограждающей кромки и паза предотвращает возникновение электрических коротких замыканий, которые могут быть вызваны неверным соединением катода и анода, когда опорная пластина, с которой скрепляются шины, собирается с аккумуляторными кассетами и точно задает положения сопряжения опорной пластины и аккумуляторных кассет.

Предпочтительно электродные выводы отдельных аккумуляторов, установленных в аккумуляторных кассетах, и шины, установленные на опорной пластине, надежно прикреплены друг к другу посредством сварки или пайки после того, как завершена сборка аккумуляторных кассет и опорной пластины, посредством чего более надежно достигаются механическое сопряжение и электрическое соединение между электродными выводами и шинами. Более предпочтительно электродные выводы отдельных аккумуляторов и шины надежно прикреплены друг к другу посредством сварки, такой как лазерная сварка или контактная электросварка.

Предпочтительно внешние элементы (a, b) каркаса на своих верхних краях снабжаются установочными частями, в которых располагаются электродные выводы отдельных аккумуляторов при сгибании, и при этом внешние элементы каркаса под своими установочными частями снабжаются углублениями, которые проходят в поперечном направлении внешних элементов каркаса, и установочные части имеют множества кромок под сварку, которые сообщаются с углублениями, посредством чего удобно выполняется операция сварки. В результате, когда выполняют операцию сварки, например, операцию контактной сварки (или операцию точечной сварки), в то время как множество аккумуляторных кассет составлены в блок, одна сварочная головка соединяется с нижними концами электродных выводов на установочных частях через углубления и кромки под сварку, а другая сварочная головка соединяется с верхними концами шин. Было проверено, что кромки под сварку являются полезными, даже когда выполняется операция лазерной сварки на верхних концах шин.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения каждая из аккумуляторных кассет дополнительно имеет терморезистор, чтобы измерять температуру отдельных аккумуляторов. Терморезистор может быть установлен между отдельными аккумуляторами через паз, выполненный между установочной частью анодного вывода и установочной частью катодного вывода внутреннего элемента (c) каркаса.

Сопряжение между элементами каркаса конкретно не ограничивается. Например, сопряжение между элементами каркаса может быть осуществлено различными способами сопряжения, такими как болты/гайки, заклепки, сварка, клей, элемент или конструкция винтовой стяжки с наружной и внутренней резьбой.

Также конкретно не огранивается материал для элементов каркаса. Элементы каркаса могут быть выполнены из различных материалов, таких как пластичный полимер или металл. В случае использования проводящего материала, такого как металл, однако, является необходимым электрически изолировать незащищенные части электродных выводов.

Отдельные аккумуляторы, устанавливаемые в кассетах, представляют собой вторичные элементы, которые могут заряжаться и разряжаться. Предпочтительно в качестве отдельного аккумулятора используются прямоугольный вторичный элемент или имеющий пакетную форму вторичный элемент, которые могут быть составлены в блок с высокой степенью интеграции. Предпочтительно в качестве отдельного аккумулятора обычно используется имеющий пакетную форму аккумулятор.

Каждый из отдельных аккумуляторов имеет катод, анод и электролит, смонтированные в герметичном корпусе аккумулятора. Каждый из отдельных аккумуляторов имеет конструкцию типа рулона с гелеобразным электролитом, в который сматывается электродный узел с мелкопористым сепаратором между тонкопленочными катодом и анодом, или конструкцию блочного типа, в которой полные элементы или сдвоенные элементы из анода/сепаратора/катода последовательно уложены стопкой один на другой. Активные материалы, которые наносятся на катод и анод, конкретно не ограничиваются. Предпочтительно активный катодный материал состоит из имеющего высокую безопасность оксида на основе лития-марганца, а активный анодный материал состоит из углерода. Предпочтительный отдельный аккумулятор является литиево-ионным аккумулятором или полимерным литиево-ионным аккумулятором.

Как описано выше, каждая из шин включает в себя пластинчатую основу шины, соединительные части и части электрического соединения. Соединительные части и части электрического соединения выполнены путем сгиба надлежащим образом противоположных концов пластинчатой основы шины. Предпочтительно соединительные части сгибают два или более раз, так что соединительные части с легкостью упруго зацепляются в отверстия опорной пластины, когда шины устанавливаются в отверстиях опорной пластины.

Направление изгиба соединительных частей является идентичным таковому частей электрического соединения, и ширина соединительных частей больше таковой у частей электрического соединения, посредством чего обеспечивается прочность сопряжения между шинами и отверстиями опорной пластины посредством соединительных частей, когда шины устанавливаются в отверстиях опорной пластины.

Опорная пластина прикреплена к верхним краям множества составленных в блок аккумуляторных кассет, то есть к электродным выводам, и опорная пластина имеет отверстия (верхняя группа отверстий), в которые устанавливаются шины, взаимно соединяющие электродные выводы одной стороны составленных в блок аккумуляторных кассет, и отверстия (нижняя группа отверстий), в которые устанавливаются шины, взаимно соединяющие электродные выводы другой стороны составленных в блок аккумуляторных кассет, причем отверстия верхней группы отверстий и отверстия нижней группы отверстий располагаются попеременно (с чередованием), что будет описано в дальнейшем подробно. Как описано выше, одна из групп отверстий снабжается пазами, в которые входят ограждающие кромки аккумуляторных кассет, а другая группа отверстий снабжается соответствующими ограждающими кромками.

На печатной плате (ПП) выполнена схема, предназначенная для обеспечения информации о напряжении и температуре отдельных аккумуляторов на систему управления аккумуляторной батареей (СУАБ), которая включает в себя схему для поддержания разности потенциалов между отдельными аккумуляторами на надлежащем уровне и предотвращения чрезмерной зарядки, чрезмерной разрядки и чрезмерного тока. Схема печатной платы (ПП) выполнена на имеющем форму пластины материале, состоящем из композита денатурированной эпоксидной смолы.

Схема электрически соединяется с соответственными шинами. Как описано ранее, соединительные отверстия печатной платы (ПП), через которые надежно вставляются части электрического соединения шин, выполнены в заранее заданных положениях, соответствующих шинам. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения соединительные отверстия печатной платы (ПП) сформированы через выступы, выполненные на сторонах печатной платы (ПП). Предпочтительно части электрического соединения шин вставляются через соединительные отверстия печатной платы (ПП), и затем части электрического соединения надежно прикрепляются к печатной плате (ПП) посредством пайки. В случае, когда терморезистор скрепляется с каждой из аккумуляторных кассет, соединители, которые соединяются с терморезисторами, выполняются в печатной плате (ПП). Само собой разумеется, что соединительные отверстия и соединители для терморезисторов электрически соединены с системой управления аккумуляторной батареей (СУАБ) через схему, выполненную на печатной плате (ПП).

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен аккумуляторный модуль, включающий в себя вышеописанную систему соединения аккумуляторных кассет.

Конкретно аккумуляторный модуль согласно настоящему изобретению содержит: блок аккумуляторных кассет, включающий в себя две или более аккумуляторные кассеты; коробчатый корпус модуля, имеющий открытую переднюю часть, через которую вставляется блок аккумуляторных кассет, и внутреннее пространство, в которое устанавливается блок аккумуляторных кассет; и систему соединения аккумуляторных кассет, соединенную с открытой передней частью корпуса.

Аккумуляторный модуль согласно настоящему изобретению является в целом компактным, и конструктивная устойчивость аккумуляторного модуля является превосходной. Аккумуляторный модуль может быть изготовлен в виде конструкции открытого типа, в которой тепло, выделяемое от отдельных аккумуляторов в то время, как отдельные аккумуляторы заряжаются и разряжаются, эффективно отводится даже при том, что аккумуляторный модуль имеет компактную конструкцию. Подробности аккумуляторного модуля, изготовленного в виде конструкции открытого типа, описаны в заявке на патент Кореи № 2004-111699, содержание которой включено сюда путем ссылки.

Множество аккумуляторных кассет вставляются в корпус модуля, система соединения аккумуляторных кассет (опорная пластина с установленными не ней шинами и печатной платой (ПП)) соединяется с открытой передней частью корпуса модуля, и электродные выводы аккумуляторных кассет и шины надежно прикрепляются друг к другу посредством сварки.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения аккумуляторный модуль дополнительно содержит: предохранительную пластину для закрывания внешней поверхности опорной пластины, причем предохранительная пластина имеет множество установочных частей, которые имеют размер и форму, подходящие для вставки в отверстия опорной пластины. Установочные части предохранительной пластины используются для того, чтобы улучшать плотный контакт между шинами и электродными выводами аккумуляторных кассет, предотвращать отделение шин, когда на аккумуляторный модуль оказываются внешние воздействия, и исключать возможность коротких замыканий.

После того, как процесс сборки завершен, шины частично выступают из внешней поверхности опорной пластины. Предпочтительно можно дополнительно обеспечивать добавочную предохранительную пластину для закрывания внешней поверхности опорной пластины.

В соответствии со следующим аспектом настоящего изобретения предложена система аккумуляторной батареи (или блок аккумуляторных батарей) с высокой емкостью и высокой выходной мощностью, включающая(ий) в себя множество электрически соединенных друг с другом аккумуляторных модулей. Предпочтительно может быть дополнительно включен соединительный элемент для осуществления эффективного сопряжения между аккумуляторными модулями.

Система аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению может использоваться для систем аккумуляторных батарей с высокой емкостью и высокой выходной мощностью. Предпочтительно система аккумуляторной батареи используется для систем аккумуляторных батарей электрических транспортных средств или гибридных электрических транспортных средств. Более предпочтительно система аккумуляторной батареи используется для систем аккумуляторных батарей гибридных электрических транспортных средств.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеупомянутые и другие задачи, признаки и другие преимущества настоящего изобретения будут более ясно поняты из нижеследующего подробного описания, рассматриваемого вместе с сопроводительными чертежами, на которых:

Фиг.1 - вид в перспективе, иллюстрирующий аккумуляторную кассету согласно предпочтительному исполнению, которая может использоваться в настоящем изобретении;

Фиг.2 - вид в перспективе, иллюстрирующий внутренний элемент каркаса, используемый в аккумуляторной кассете, показанной на Фиг.1;

Фиг.3 - вид в перспективе, иллюстрирующий два отдельных аккумулятора, установленных в аккумуляторную кассету;

Фиг.4 - вид в перспективе, иллюстрирующий шину согласно предпочтительному исполнению, которая может использоваться в настоящем изобретении;

Фиг.5 - частично увеличенный вид шины, показанной на Фиг.4;

Фиг.6 - вид в перспективе, иллюстрирующий опорную пластину согласно предпочтительному исполнению, которая может использоваться в настоящем изобретении;

Фиг.7 - вид в перспективе, иллюстрирующий печатную плату (ПП) согласно предпочтительному исполнению, которая может использоваться в настоящем изобретении, с множеством шин, соединенных с этой печатной схемой (ПП);

Фиг.8 - вид в перспективе, иллюстрирующий переднюю поверхность опорной пластины с шинами и печатной схемой (ПП), скрепляемыми с опорной пластиной по Фиг.5;

Фиг.9 - вид в перспективе, иллюстрирующий тыльную поверхность опорной пластины, показанной на Фиг.8;

Фиг.10 - вид в перспективе, иллюстрирующий коробчатый корпус модуля, который используется для изготовления аккумуляторного модуля согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.11 - вид в перспективе, иллюстрирующий аккумуляторный модуль согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения и

Фиг.12 - вид в перспективе, иллюстрирующий предохранительную пластину согласно предпочтительному варианту осуществления, которая может быть установлена в аккумуляторном модуле согласно настоящему изобретению.

<Описание основных ссылочных позиций чертежей>

100:аккумуляторная кассета200:отдельный аккумулятор300:шина400:опорная пластина500:ПП600:корпус модуля700:предохранительная пластина800:аккумуляторный модуль

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Теперь будут подробно описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи. Следует отметить, однако, что объем настоящего изобретения не ограничивается проиллюстрированными вариантами осуществления.

На Фиг.1 показан типичный вид в перспективе, иллюстрирующий аккумуляторную кассету согласно предпочтительному варианту осуществления, которая может использоваться в настоящем изобретении.

Обращаясь к Фиг.1, аккумуляторная кассета 100 содержит: пару внешних элементов 110 и 120 каркаса и внутренний элемент 130 каркаса, расположенный между внешними элементами 110 и 120 каркаса. Подробности элементов каркаса 110, 120 и 130 раскрыты в заявке на патент Кореи № 2004-111699, которая была подана от имени заявителя настоящей заявки.

Два отдельных аккумулятора (не показаны) устанавливаются в полой части между первым внешним элементом 110 каркаса и внутренним элементом 130 каркаса и в другой полой части между вторым внешним элементом 120 каркаса и внутренним элементом 130 каркаса соответственно. Элементы 110, 120 и 130 каркаса включают в себя множество несущих прутков 140, которые пересекают полые части элементов 110, 120 и 130 каркаса в поперечном направлении элементов 110, 120 и 130 каркаса, чтобы устойчиво поддерживать отдельные аккумуляторы между первым внешним элементом 110 каркаса и внутренним элементом 130 каркаса и между вторым внешним элементом 120 каркаса и внутренним элементом 130 каркаса.

Во внутреннем элементе 130 каркаса устанавливается терморезистор 150 для измерения температуры отдельных аккумуляторов. Конструкция внутреннего элемента 130 каркаса показана на Фиг.2.

Обращаясь обратно к Фиг.1, внешние элементы 110 и 120 каркаса снабжаются на своих верхних краях установочными частями 112 и 114 соответственно, в которых располагаются при сгибании электродные выводы отдельных аккумуляторов, устанавливаемых между первым внешним элементом 110 каркаса и внутренним элементом 130 каркаса и между вторым внешним элементом 120 каркаса и внутренним элементом 130 каркаса. Во внешних элементах 110 и 120 каркаса под установочными частями 112 и 114 выполняются углубления 115, которые проходят в поперечном направлении в сторону внешних элементов 110 и 120 каркаса. В установочных частях 112 и 114 также выполняются несколько кромок 116 под сварку, которые сообщаются с углублениями 115. В результате, когда операция сварки, например операция контактной сварки, выполняется для шин (не показано) и электродных выводов (не показано) на установочных частях 112 и 114 в ходе сборки, одна сварочная головка 160 может быть соединена через углубления 115 с нижними концами электродных выводов и кромками 116 под сварку.

Ограждающая кромка выступает из одной из установочных частей 112 и 114, выполненных на верхнем краю аккумуляторной кассеты 110, то есть установочной части 112. Более конкретно, как показано на Фиг.2, ограждающая кромка 117 выступает из одной стороны установочной части 132, выполненной на верхнем краю внутреннего элемента 130 каркаса, так что ограждающая кромка 117 проходит в поперечном направлении внутреннего элемента 130 каркаса, что будет описано ниже подробно со ссылкой на Фиг.3.

На Фиг.3 показан типичный вид в перспективе, иллюстрирующий отдельные аккумуляторы, установленные в аккумуляторную кассету по Фиг.1.

Обращаясь к Фиг.3, электродные выводы 210 и 220 отдельного аккумулятора 200, который устанавливается между первым внешним элементом 110 каркаса и внутренним элементом 130 каркаса, и электродные выводы 211 и 221 другого отдельного аккумулятора 201, который устанавливается между вторым внешним элементом 120 каркаса и внутренним элементом 130 каркаса, при сгибании располагаются в установочных частях 112 и 114, выполненных на верхнем краю аккумуляторной кассеты. Конкретно электродные выводы 210 и 220 сгибаются вверх, в то время как электродные выводы 221 и 221 сгибаются вниз, как показано на чертеже.

Например, при условии, что электродный вывод 210 отдельного аккумулятора 200 является катодным выводом, а электродный вывод 220 отдельного аккумулятора 200 является анодным выводом, электродный вывод 211 отдельного аккумулятора 201 является анодным выводом, а электродный вывод 221 отдельного аккумулятора 201 является катодным выводом. В результате, когда два отдельных аккумулятора 200 и 201 соединяются друг с другом последовательно, анодный вывод 220 отдельного аккумулятора 200 и катодный вывод 221 отдельного аккумулятора 201 электрически соединяются друг с другом через шину (не показано), катодный вывод 210 отдельного аккумулятора 200 соединяется с катодным выводом отдельного аккумулятора А соседней аккумуляторной кассеты (не показано) и анодный вывод 211 отдельного аккумулятора 201 соединяется с катодным выводом другого отдельного аккумулятора B соседней аккумуляторной кассеты (не показано).

В результате электродные выводы 220 и 221, которые располагаются при сгибании в одной из установочных частей 112 и 114 аккумуляторной кассеты 100, то есть установочной части 114, являются непосредственно соединенными друг с другом. С другой стороны, электродные выводы 210 и 211, которые располагаются при сгибании в другой установочной части 112 аккумуляторной кассеты 100, не являются непосредственно соединенными друг с другом, а являются соединенными с электродными выводами соседней аккумуляторной кассеты. На этот момент ограждающая кромка 117, расположенная на установочной части, препятствует тому, чтобы электродные выводы 210 и 211, которые согнуты в противоположных направлениях, на противоположных сторонах ограждающей кромки 117 соединились непосредственно друг с другом посредством шины, посредством чего предотвращается возникновение короткого замыкания из-за неверной сборки.

На Фиг.4 показан типичный вид в перспективе, иллюстрирующий шину согласно предпочтительному исполнению, которая может использоваться в настоящем изобретении.

Обращаясь к Фиг.4, шина 300 включает в себя соединительную часть 320 и часть 330 электрического соединения, которые выполнены на каждом конце пластинчатой основы 310 шины. Нижняя поверхность пластинчатой основы 310 шины соединяется с электродными выводами (см. Фиг.3), расположенными на верхнем краю аккумуляторной кассеты, и, впоследствии, электродные выводы надежно прикреплены к пластинчатой основе 310 шины посредством сварки или пайки. Соединительные части 320 и части 330 электрического соединения сгибаются в направлении, противоположном по отношению к поверхности пластинчатой основы 310 шины, где электродные выводы надежно прикреплены к пластинчатой основе 310 шины.

Конструкция соединительных частей 320 и частей 330 электрического соединения будет описана более подробно со ссылкой на Фиг.5. Соединительные части 320 выполняются посредством двукратного сгибания концов пластинчатой основы 310 шины. Конкретно концы пластинчатой основы 310 шины сгибаются вверх на 90 градусов, и затем половины согнутых концов пластинчатой основы 310 шины сгибаются вниз на 180 градусов. В результате, когда шина 300 скрепляется с опорной пластиной (не показано), шина обеспечивает большую силу упругого соединения, и шина 300 может более легко вставляться в отверстие опорной пластины по согнутым верхним краевым поверхностям 321 шины 300. В центре каждой соединительной части 320 выполнен соединительный паз 322, в который зацепляется соединительный элемент (не показано), выполненный в отверстии опорной пластины.

Части 330 электрического соединения, которые имеют длину меньше таковой для соединительных частей 320 и которые являются частично выполненными на противоположных концах пластинчатой основы 310 шины, выступают вверх, при этом имея малую ширину. Эти выступающие части 330 соединения легко вставляются в соответствующие части печатной платы (ПП), посредством чего осуществляется электрическое соединение.

На Фиг.6 показан типичный вид в перспективе, иллюстрирующий опорную пластину согласно предпочтительному исполнению, которая может использоваться в настоящем изобретении.

Обращаясь к Фиг.6, опорная пластина 400 является утолщенным пластинчатым элементом, включающим в себя множество отверстий 410, в которые устанавливаются шины (не показано) соответственно. Отверстия 410 являются прямоугольными сквозными отверстиями, имеющими размер, соответствующий шинам. На противоположных концах внутренней поверхности каждого отверстия 410 выполнены соединительные элементы 420, которые зацепляются в соединительные пазы 322, выполненные в соединительных частях 320 шины (см. Фиг.5).

Отверстия 410 опорной пластины 400 разбиваются на группу 401 верхних отверстий, в которые устанавливаются шины, взаимно соединяющие электродные выводы одной стороны составленных в блок аккумуляторных кассет, и группу 402 нижних отверстий, в которые устанавливаются шины, взаимно соединяющие электродные выводы другой стороны составленных в блок аккумуляторных кассет. Отверстия группы 401 верхних отверстий и отверстия группы 402 нижних отверстий располагаются попеременно вследствие соединительных положений шин, когда электродные выводы электрически соединяются друг с другом, как предварительно описано со ссылкой на Фиг.3. Также выполняются ограждающие кромки 430 на перегородках между отверстиями группы 401 верхних отверстий, и выполняются пазы 440 на перегородках между отверстиями группы 402 нижних отверстий. Ограждающая кромка 117, расположенная на установочной части 122, выполненной на верхнем краю аккумуляторной кассеты 100 (см. Фиг.3), зацепляется в соответствующий паз 440 группы 402 нижних отверстий.

Между группой 401 верхних отверстий и группой 402 нижних отверстий располагается поперечная перегородка 450, которая является углубленной, так что печатная плата (ПП) (не показано) располагается на перегородке 450. На части поперечной перегородки выполнен ряд пазов, в которых располагаются соединители терморезисторов (не показано).

На Фиг.7 показан типичный вид в перспективе, иллюстрирующий печатную плату (ПП) согласно предпочтительному исполнению, которая может использоваться в настоящем изобретении, с множеством шин, соединенных с этой печатной платой (ПП).

Обращаясь к Фиг.7, печатная плата (ПП) 500 является пластинчатым элементом. Печатная плата (ПП) 500 имеет выступы 510, выполненные в заранее заданных положениях, где шины 300 соединяются с печатной платой (ПП) 500. В каждом выступе 510 выполнено соединительное отверстие 512, через которое вставляется соединительная часть 330 соответствующей шины 300. В результате соединение между шинами 300 и печатной платой (ПП) 500 осуществляется посредством простой вставки соединительных частей 300 через соединительные отверстия 512. Это соединение поддерживается устойчиво, даже когда внешние силы, например, удары или вибрации, воздействуют на сборный узел из печатной платы (ПП) 500 и шин 300. Степень механического и электрического соединения в соединенных частях сборного узла из печатной платы (ПП) 500 и шин 300 может быть повышена посредством пайки. Информация, такая как напряжение, от отдельных аккумуляторов (не показано) передается на схему печатной платы (ПП) 500 через соединительные части 330 шин 300 и затем передается на систему управления аккумуляторной батареей (СУАБ) (не показано), причем отдельные аккумуляторы контролируются на основании информации, переданной на систему управления аккумуляторной батареей (СУАБ).

Печатная плата (ПП) 500 на ее передних и тыльных поверхностях снабжается соединителями 530 и 540 для электрического соединения с системой управления аккумуляторной батареей (СУАБ). Например, соединителем 530 может быть соединитель, с которым соединен кабель связи между подчиненной системой управления аккумуляторной батареей (СУАБ) и ведущей системой управления аккумуляторной батареей (СУАБ), а соединителем 540 может быть соединитель, через который передаются сигналы о напряжении и температуре на подчиненную систему управления аккумуляторной батареей (СУАБ). Положения соединителей 530 и 540 могут быть изменены на обратные. В зависимости от условий по меньшей мере один из соединителей 530 и 540 может быть удален. В результате электрическое соединение между печатной платой (ПП) 500 и системой управления аккумуляторной батареей (СУАБ) может осуществляться в различных вариантах исполнения. Эти варианты исполнения должны толковаться как подпадающие в рамки объема настоящего изобретения.

На Фиг.8 и 9 показаны типичные виды в перспективе, соответственно иллюстрирующие передние и тыльные поверхности опорной пластины вместе с шинами и печатной платой (ПП) по Фиг.6, смонтированными на опорной пластине по Фиг.5.

Обращаясь к Фиг.8 и 9, соединительные элементы 420 опорной пластины 400 зацепляются в соединительные пазы 322 шин 300, посредством чего шины 300 скрепляются с опорной пластиной 400. В состоянии, когда шины 300 являются скрепленными с опорной плитой 400, соединительные части 320 шин 300 выступают из передней поверхности (или внешней поверхности) опорной пластины 400 через отверстия 410 и пластинчатые основы 310 шин 300 выступают из тыльной поверхности (или внутренней поверхности) опорной пластины 400. Электродные выводы аккумуляторных кассет 100 (см. Фиг.3) соединяются с тыльными поверхностями пластинчатых основ 310 шин 300. Предпочтительно электродные выводы аккумуляторных кассет 100 надежно прикреплены к пластинчатым основам 310 шин 300 посредством лазерной сварки или контактной сварки. Вследствие упругого сцепления между соединительными элементами 420 опорной пластины 400 и соединительными пазами 322 шин 300 пластинчатые основы 310 шин 300 соединяются с электродными выводами аккумуляторных кассет в отчасти герметичном состоянии, когда аккумуляторный модуль (не показано) с множеством установленных в нем аккумуляторных кассет соединяется с опорной пластиной 400, посредством чего создаются условия, предпочтительные для выполнения сварки или пайки.

Печатная плата (ПП) 500 прикреплена к тыльной поверхности опорной пластины 400 (на Фиг.8 печатная плата 500 обозначена пунктиром) так, что печатная плата (ПП) 500 располагается на поперечной перегородке 450 опорной пластины 400. Соединители 540, которые соединяются с терморезисторами 150 (см. Фиг.1), выполнены в печатной плате (ПП) 500.

Как описано выше подробно со ссылкой на Фиг.1-9, сборка может легко выполняться в виде конкретной конструкции путем использования системы соединения аккумуляторных кассет согласно настоящему изобретению. Кроме того, механическое и электрическое сопряжения являются превосходными в собранном состоянии, и, следовательно, сопряжение поддерживается устойчиво, даже когда к сборному узлу применяются внешние силы, например удары или вибрации.

На Фиг.10 показан типичный вид в перспективе, иллюстрирующий коробчатый корпус модуля, который используется для изготовления аккумуляторного модуля согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, а Фиг.11 является типичным видом в перспективе, иллюстрирующим аккумуляторный модуль согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.

Обращаясь к Фиг.10 и 11, корпус 600 модуля имеет открытую переднюю часть 610 и внутреннее пространство 620, в котором устанавливается множество аккумуляторных кассет 100. Корпус 600 модуля выполняется приблизительно в форме коробки. Корпус 600 модуля на его верхнем крае 630 снабжен множеством сквозных канавок 660. Также корпус 600 модуля на его нижнем крае 640 снабжен множеством сквозных канавок 660. Сквозные канавки 660, выполненные на верхнем и нижнем краях 630 и 640 корпуса 600 модуля, сообщаются с внутренним пространством 620 корпуса 600 модуля. В зависимости от условий сквозные канавки 660 могут дополнительно выполняться на тыльной поверхности 670 корпуса 600 модуля. К боковой поверхности 650 корпуса 600 модуля прикреплена система управления аккумуляторной батареей (не показано).

Опорная пластина 400, к которой прикреплены шины 300 и печатная плата (ПП) (не показано), устанавливается в открытой передней части 610 корпуса 600 модуля в то время, как в корпусе 600 модуля устанавливается множество аккумуляторных кассет 100, и затем опорная пластина 400 надежно собирается с корпусом 600 модуля посредством болтов и гаек.

После того, как сборка завершена, сварочные головки (не показано) вводятся через вводные отверстия 632, выполненные на верхнем крае 630 корпуса 600 модуля, чтобы выполнять контактную сварку шин 300 и электродных выводов. Когда выполняется контактная сварка, другие сварочные головки (не показано) соединяются с внешними поверхностями шин 300, выступающими через отверстия 410 опорной пластины 400. В зависимости от условий является возможным непосредственно выполнять лазерную сварку шин 300, выступающих через отверстия 410 опорной пластины 400. Поскольку вводные отверстия 632, через которые вводятся сварочные головки, сообщаются с углублением 115 аккумуляторной кассеты 100, что показано на Фиг.1, сварочные головки могут быть легко соединены с тыльными поверхностями электродных выводов через углубление 115 и кромками под сварку 116, как описано со ссылкой на Фиг.1.

В зависимости от условий, как показано на Фиг.12, к внешней поверхности опорной пластины 400 может быть прикреплена предохранительная пластина.

Обращаясь к Фиг.12, предохранительная пластина 700 выполняется в форме, подобной опорной пластине 400, и предохранительная пластина 700 включает в себя множество установочных частей 710, которые имеют размер и форму, подходящую для вставки в отверстия 410 опорной пластины 400. Как показано на чертеже, установочные части 710 вставляются в отверстия 410 опорной пластины 400, посредством чего улучшается плотный контакт между шинами 300 и аккумуляторными кассетами (не показано), предотвращается отделение шин 300, когда к аккумуляторному модулю применяются внешние воздействия, и предотвращается возможность коротких замыканий, которые могут вызываться из-за незащищенности шин 300.

Обращаясь обратно к Фиг.11, аккумуляторный модуль 800 собирается посредством вышеописанного процесса сборки. Аккумуляторный модуль 800 обычно имеет компактный размер, и, следовательно, аккумуляторный модуль 800 обеспечивает высокую выходную мощность на единицу объема. Кроме того, аккумуляторный модуль 800 обеспечивает высокую механическую и электрическую безопасность по отношению к внешним воздействиям.

Множество аккумуляторных модулей 800, имеющих вышеописанную конструкцию, соединяют электрически друг с другом для изготовления системы аккумуляторной батареи с высокой емкостью и высокой выходной мощностью. В этом случае электрическое соединение между аккумуляторными модулями 800 осуществляют посредством соединительного элемента 810, соединенного с одной стороной опорной пластины 400. Такая система аккумуляторной батареи является очень подходящей для применения в качестве источника питания для электрических транспортных средств (электромобилей), особенно гибридных электрических транспортных средств.

Хотя выше в иллюстративных целях были раскрыты предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, специалисты в данной области поймут, что возможны различные модификации, дополнения и замены без выхода за рамки объема и существа изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Как является очевидным из вышеприведенного описания, система соединения аккумуляторных кассет согласно настоящему изобретению легко осуществляет электрическое соединение и механическое сопряжение в конструктивно компактный аккумуляторный модуль или систему аккумуляторной батареи. Кроме того, система соединения аккумуляторных кассет имеет превосходные электрические характеристики, такие как электрическое сопротивление в соединенных частях, после того как завершено электрическое соединение, и превосходную механическую прочность по отношению к внешним воздействиям или вибрациям после того, как завершено механическое сопряжение. Кроме того, система соединения аккумуляторных кассет предотвращает риск того, что инженер или пользователь подвергнется электрическому короткому замыканию при изготовлении аккумуляторного модуля или системы аккумуляторной батареи или при ремонте аккумуляторного модуля или системы аккумуляторной батареи.

Система соединения аккумуляторных кассет для аккумуляторных модулей содержит: шины, каждая из которых включает в себя пластинчатую основу шины, соединительные части и части электрического соединения; опорную пластину, на которой легко устанавливаются шины; и печатную плату (ПП), которая легко соединяется с шинами и устанавливается на опорной пластине при компактной конструкции. Также предлагается аккумуляторный модуль и средне- или крупно-габаритная система аккумуляторной батареи, включающая в себя систему соединения аккумуляторных кассет. Система соединения аккумуляторных кассет легко осуществляет электрическое соединение и механическое сопряжение в конструктивно компактном аккумуляторном модуле или системе аккумуляторной батареи, а также имеет превосходные электрические характеристики, такие как электрическое сопротивление в соединенных частях и превосходную механическую прочность по отношению к внешним воздействиям или вибрациям после того, как выполнено механическое сопряжение. Кроме того, система соединения аккумуляторных кассет предотвращает риск того, что инженер или пользователь подвергнется электрическому короткому замыканию при изготовлении аккумуляторного модуля или системы аккумуляторной батареи или при ремонте аккумуляторного модуля или системы аккумуляторной батареи. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Система соединения аккумуляторных кассет для аккумуляторных модулей, содержащая

шины, которые являются элементами для электрического соединения аккумуляторных кассет, причем каждая из шин включает в себя пластинчатую основу шины, выполненную с возможностью находиться в поверхностном контакте с электродными выводами аккумуляторной батареи, соединительную часть, выполненную путем сгиба, по меньшей мере, части каждого конца пластинчатой основы шины, и часть электрического соединения, выполненную путем сгиба, по меньшей мере, части каждого конца пластинчатой основы шины, при этом каждая из соединительных частей снабжена соединительным пазом, в который входит соответствующий соединительный элемент, выполненный в опорной пластине, а части электрического соединения выполнены в форме выступа, который может быть надежно вставлен в соответствующую часть печатной платы (ПП);

опорную пластину, которая является элементом для обеспечения возможности прикрепления к ней множества шин, причем опорная пластина имеет множество отверстий, в которые надежно вставляются шины, причем соединительные элементы сформированы в этих отверстиях так, что соединительные элементы входят в соединительные пазы шин; и

печатную плату (ПП), которая является элементом, электрически соединенным с множеством шин, причем печатная плата (ПП) имеет соединительные отверстия, через которые надежно вставляются выступающие части электрического соединения шин.

блок аккумуляторных кассет, включающий в себя две или более аккумуляторные кассеты;

коробчатый корпус модуля, имеющий открытую переднюю часть, через которую вставляется блок аккумуляторных кассет, и внутреннее пространство, в которое устанавливается блок аккумуляторных кассет;

и систему соединения аккумуляторных кассет, связанную с открытой передней частью корпуса.