АВТОТРАНСПОРТНЫЙ АККУМУЛЯТОРНЫЙ МОДУЛЬ Российский патент 2018 года по МПК H01M2/10 H01M10/643 H01M10/625 

Предпосылки создания изобретения

1. Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Изобретение относится к автотранспортному аккумуляторному модулю, который включает в себя множество цилиндрических аккумуляторных элементов и установлен в транспортном средстве.

2. Описание предшествующего уровня техники

[0002] Известен обычный аккумуляторный модуль, который включает в себя множество цилиндрических аккумуляторных элементов и установлен в транспортном средстве. Например, в публикации японской патентной заявки №2010-113999 (JP 2010113999 A) раскрыт аккумуляторный модуль, включающий в себя множество цилиндрических аккумуляторных элементов. В JP 2010113999 A пара боковых пластин расположена на обеих осевых сторонах цилиндрических аккумуляторных элементов и удерживает между ними цилиндрические аккумуляторные элементы. Шины, электрически соединяющие цилиндрические аккумуляторные элементы, встроены в боковые пластины. На сторонах боковых пластин, противоположных цилиндрическим аккумуляторным элементам, установлены крышки, которые покрывают боковые пластины и расположены таким образом, что между крышками и боковыми пластинами образованы проточные каналы для протекания текучей среды.

Сущность изобретения

[0003] Как описано выше, обычный аккумуляторный модуль, раскрытый в JP 2010113999 A, имеет конструкцию для удерживания цилиндрических аккумуляторных элементов. Однако в обычном аккумуляторном модуле не уделено достаточного внимания в отношении конструкции для поддержания работоспособности аккумуляторного модуля, даже когда элементы, удерживающие цилиндрические аккумуляторные элементы, частично повреждены или отработаны.

[0004] Например, в аккумуляторном модуле JP 2010113999 A, в то время как цилиндрические аккумуляторные элементы удерживаются между парой боковых пластин, если одна из боковых пластин повреждена или погнута, цилиндрические аккумуляторные элементы смещаются в осевом направлении, так что невозможно обеспечить электрическое соединение. Другими словами, в обычном аккумуляторном модуле имеется проблема, состоящая в том, что электрические характеристики ухудшаются даже при повреждении одного компонента, что приводит к низкой надежности аккумуляторного модуля в целом. В частности, такая проблема имеет тенденцию возникать в автотранспортном аккумуляторном модуле, который подвергается различным вибрациям во время движения транспортного средства.

[0005] Поэтому изобретением предлагается автотранспортный аккумуляторный модуль, который может дополнительно повысить надежность.

[0006] Автотранспортный аккумуляторный модуль в соответствии с изобретением включает в себя множество цилиндрических аккумуляторных элементов, при этом каждый из множества цилиндрических аккумуляторных элементов включает в себя первый электрод и второй электрод на обоих осевых концах цилиндрического аккумулятора; держатель аккумуляторных элементов, выполненный с возможностью удерживать множество цилиндрических аккумуляторных элементов в состоянии, когда первые электроды и вторые электроды открыты наружу; защитный корпус, выполненный с возможностью создавать усилие на концевые поверхности множества цилиндрических аккумуляторных элементов, находящиеся на сторонах первых электродов, по направлению к сторонам вторых электродов множества цилиндрических аккумуляторных элементов;

вентиляционную крышку, установленную так, что держатель аккумуляторных элементов расположен между защитным корпусом и вентиляционной крышкой, причем вентиляционная крышка и держатель аккумуляторного элемента расположены так, что вентиляционная полость, в которой течет газ, выпускаемый с концевой поверхности цилиндрического аккумуляторного элемента, находящейся на стороне второго электрода, находится между вентиляционной крышкой и держателем аккумуляторного элемента; по меньшей мере, одну шину первого электрода находящуюся в контакте с первыми электродами множества цилиндрических аккумуляторных элементов так, что, по меньшей мере, два цилиндрических аккумуляторных элемента соединены параллельно друг с другом; по меньшей мере, одну шину второго электрода, расположенную в вентиляционной полости, причем, по меньшей мере, одна шина второго электрода, находится в контакте со вторыми электродами множества цилиндрических аккумуляторных элементов так, что, по меньшей мере, два цилиндрических аккумуляторных элемента соединены параллельно друг с другом; а также опорный элемент, расположенный частично в вентиляционной полости, при этом опорный элемент сконфигурирован для поддержки шины второго электрода со стороны вентиляционной крышки.

[0007] В этом случае цилиндрические аккумуляторные элементы удерживаются между защитным корпусом и шиной второго электрода, а, кроме того, шина второго электрода поддерживается опорным элементом. Поэтому, даже когда клей или другое крепление, фиксирующее цилиндрические аккумуляторные элементы на держателе аккумуляторного элемента, повреждено, перемещение цилиндрических аккумуляторных элементов в осевом направлении ограничено, поэтому поддерживается электрически соединенное состояние цилиндрических аккумуляторных элементов. Другими словами, поскольку характеристики аккумуляторного модуля поддерживаются даже при повреждении одного из компонентов (клея), то можно повысить надежность аккумуляторного модуля.

[0008] Автотранспортный аккумуляторный модуль может включать в себя эластичный элемент, расположенный, по меньшей мере, в одном из следующих положений: между находящимися на сторонах первых электродов концевыми поверхностями цилиндрических аккумуляторных элементов и защитным корпусом, а также между находящимися на сторонах вторых электродов концевыми поверхностями цилиндрических аккумуляторных элементов и шиной второго электрода, так, что эластичный элемент упруго деформируется, чтобы нивелировать осевой допуск по высоте цилиндрических аккумуляторных элементов.

[0009] В этом случае, поскольку осевой допуск по высоте цилиндрических аккумуляторных элементов нивелируется, цилиндрические аккумуляторные элементы удерживаются более надежно между защитным корпусом и шиной второго электрода, так что перемещение цилиндрических аккумуляторных элементов в осевом направлении предотвращается более надежно.

[0010] Шина первого электрода может быть соединена с держателем аккумуляторных элементов через защитный корпус, а шина второго электрода может быть соединена с держателем аккумуляторных элементов через вентиляционную крышку.

[0011] В этом случае, поскольку шина первого электрода и шина второго электрода перемещаются в одной и той же фазе, то может быть уменьшена нагрузка, приложенная к токопроводящим участкам шин и к цилиндрическим аккумуляторным элементам во время вибрации.

[0012] Опорный элемент может включать в себя множество столбчатых участков, расположенных с интервалом между вентиляционной крышкой и шиной второго электрода.

[0013] В этом случае опорные точки шины второго электрода на столбчатых участках могут быть равномерно распределены без препятствования потоку газа так, чтобы можно было более эффективно предотвратить изгиб или т.п. на шине второго электрода.

[0014] Изоляционная обработка может быть произведена на поверхности вентиляционной крышки, при этом часть вентиляционной крышки, подвергаемая изоляционной обработке, может включать в себя выступающий участок, который выступает в направлении шины второго электрода и поддерживает шину второго электрода, а выступающий участок может функционировать как опорный элемент.

[0015] В этом случае, поскольку вентиляционная крышка используется как в качестве опорного элемента, так и в качестве вентиляционной крышки, то можно уменьшить количество компонентов.

[0016] Как описано выше, в соответствии с изобретением, поскольку характеристики аккумуляторного модуля поддерживаются даже в случае повреждения одного компонента (клея), то можно повысить надежность аккумуляторного модуля.

Краткое описание чертежей

[0017] Признаки, преимущества, а также техническая и промышленная значимость иллюстративных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы, и где:

Фиг. 1 представляет собой вид аккумуляторного модуля в перспективе с пространственным разделением деталей согласно варианту осуществления изобретения;

Фиг. 2 представляет собой вид в плане токопроводящих пластин шины отрицательного электрода;

Фиг. 3 представляет собой перспективный вид вентиляционной крышки, интегрированной с опорным элементом;

Фиг. 4 представляет собой вид в разрезе аккумуляторного модуля в плоскости YZ;

Фиг. 5 представляет собой схематический вид сверху опорного элемента;

Фиг. 6 представляет собой вид аккумуляторного модуля в разрезе в плоскости YZ согласно второму варианту осуществления изобретения; и

Фиг. 7 представляет собой схематический вид сверху опорного элемента аккумуляторного модуля согласно второму варианту осуществления.

Подробное описание вариантов осуществления

[0018] Ниже будет описан аккумуляторный модуль 10 согласно варианту осуществления изобретения со ссылкой на чертежи. Фиг. 1 представляет собой перспективный вид с пространственным разделением деталей аккумуляторного модуля 10, выполненного в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Фиг. 2 представляет собой вид в плане токопроводящих пластин 24 шин 25 отрицательного электрода, фиг. 3 -перспективный вид вентиляционной крышки 20, которая объединена с опорным элементом 50, и фиг. 4 - вид в разрезе аккумуляторного модуля 10 в плоскости YZ. В нижеследующем описании продольное направление аккумуляторного модуля 10 будет называться «направлением X», осевое направление аккумуляторного элемента 12 - «направлением Z», и направление, перпендикулярное направлению X и направлению Z - «направлением Y».

[0019] Аккумуляторный модуль 10 включает в себя множество цилиндрических аккумуляторных элементов 12. Аккумуляторный элемент 12 является элементом, представляющим собой заряжаемую и разряжаемую вторичную батарею, и может представлять собой, например, никель-водородный аккумуляторный элемент или литий-ионный аккумуляторный элемент, который размещен в цилиндрическом корпусе. 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 модуль 10, показанный на фиг. 1, включает 60 аккумуляторных элементов 12, и эти 60 аккумуляторных элементов 12 расположены в виде массива, состоящего из 4 поперечных рядов и 15 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 шиной 25 отрицательного электрода и шиной 23 положительного электрода, которые будут описаны ниже. Группы аккумуляторных элементов, каждая из которых включает в себя 15 аккумуляторных элементов 12, соединенных параллельно друг с другом, последовательно соединены с другими группами аккумуляторных элементов или внешними выходными клеммами с помощью описанных ниже межгрупповых шин 26.

[0020] Аккумуляторный элемент 12 на своей концевой поверхности, находящейся на стороне отрицательного электрода, снабжен разгрузочным клапаном (не показан), который обеспечивает возможность выпуска газа, генерируемого в аккумуляторном элементе 12. С тем условием, что разгрузочный клапан может быть открыт, когда внутреннее давление аккумуляторного элемента 12 повышено, конфигурация разгрузочного клапана особо не ограничивается. Разгрузочный клапан может быть образован, например, путем частичного утончения наружного корпуса аккумуляторного элемента 12. Если в аккумуляторном элементе 12 образуется газ из-за избыточной зарядки, избыточной разрядки, короткого замыкания или т.п., и внутреннее давление аккумуляторного элемента 12 поднимается, то разгрузочный клапан (утонченный участок) прорывается, так что газ выпускается наружу аккумуляторного элемента 12.

[0021] Аккумуляторные элементы 12 удерживаются вертикально с одним и тем же направлением положительных электродов и отрицательных электродов. В этом варианте осуществления аккумуляторные элементы 12 удерживаются в вертикальном положении, в котором их концевые поверхности с отрицательными электродами обращены вниз (сторону 20 вентиляционной крышки). Аккумуляторные элементы 12 удерживаются держателем 14 аккумуляторных элементов так, что их нижние концевые участки вставлены в приемные отверстия 15, которые выполнены в держателе 14 аккумуляторных элементов. Держатель 14 аккумуляторных элементов обычно имеет форму пластины, а приемные отверстия 15 расположены в двух направлениях плоскости пластины. В этом варианте осуществления приемные отверстия 15 расположены в массиве из 4 поперечных рядов и 15 продольных рядов, при этом приемные отверстия 15 в соседних рядах смещены на половину шага.

[0022] Приемное отверстие 15 имеет форму круглого отверстия, которое соответствует цилиндрической форме аккумуляторного элемента 12. Аккумуляторный элемент 12 вставлен в круглое отверстие 15 и закреплен в нем клеем 60 (см. фиг. 4). Длина приемного отверстия 15 в направлении центральной оси достаточно большая, чтобы предотвратить расшатывание удерживаемого аккумуляторного элемента 12. Приемное отверстие 15 проходит через держатель 14 аккумуляторных элементов насквозь в направлении его толщины, так что нижний конец аккумуляторного элемента 12 открыт вниз. Чтобы равномерно рассеивать генерируемое тепло в целях уменьшения колебаний температуры среди аккумуляторных элементов 12, держатель 14 аккумуляторных элементов изготовлен из материала с высокой теплопередачей, такого как алюминий.

[0023] Аккумуляторные элементы 12, удерживаемые держателем 14 аккумуляторных элементов, заключены в защитный корпус 16. Защитный корпус 16 выполнен из изолирующего полимера и обычно имеет коробчатую форму, причем его нижний участок полностью открыт.Нижний конец защитного корпуса 16 соединен с периферийным краем держателя 14 аккумуляторных элементов. Способ этого соединения особо не ограничивается при условии, что защитный корпус 16 может перемещаться вместе с держателем 14 аккумуляторных элементов, когда аккумуляторный модуль 10 подвергается вибрации или т.п. Поэтому защитный корпус 16 соединен с держателем 14 аккумуляторных элементов, например, путем подгонки в натяг, привинчивания или сварки. Как будет описано ниже, шина 23 положительного электрода (шина первого электрода) интегрирована с защитным корпусом 16. Соответственно, можно сказать, что шина 23 положительного электрода соединена с держателем 14 аккумуляторных элементов через защитный корпус 16.

[0024] Защитный корпус 16 имеет потолочную пластину 30 (см. фиг. 4), которая расположена вблизи его верхнего конца и которая надавливает на концевые поверхности аккумуляторных элементов 12, находящиеся на стороне положительных электродов, в сторону отрицательных электродов. Потолочная пластина 30 снабжена удерживающими отверстиями 32, имеющими меньший диаметр, чем наружный диаметр аккумуляторных элементов 12. Поскольку положительные электроды аккумуляторных элементов 12 открыты наружу через удерживающие отверстия 32, то на концевые поверхности аккумуляторных элементов 12 со стороны периферийных краев удерживающих отверстий 32 создается усилие, направленное в сторону отрицательных электродов. Шина 23 положительного электрода закреплена на верхней поверхности потолочной пластины 30. Кроме того, над защитным корпусом 16 проложены различные провода (например, провода определения напряжения и провода определения температуры), и эти провода закрыты изолирующей крышкой 18.

[0025] Входные отверстия 34 (см. фиг. 4) и выходные отверстия 36 (см. фиг. 4) сформированы на периферийной поверхности защитного корпуса 16. Входные отверстия 34 являются отверстиями для введения в аккумуляторный модуль 10 охлаждающего воздуха, который охлаждает аккумуляторные элементы 12. Выходные отверстия 36 являются отверстиями для вывода наружу охлаждающего воздуха, введенного в аккумуляторный модуль 10. Выходные отверстия 36 расположены в боковой стенке защитного корпуса 16 на стороне, противоположной входным отверстиям 34, так что аккумуляторные элементы 12 расположены между входными отверстиями 34 и выходными отверстиями 36. Входные отверстия 34 и выходные отверстия 36 представляют собой щелевые отверстия, расположенные на боковых стенках защитного корпуса 16. Каждое из этих щелевых отверстий имеет протяженность в направлении высоты (направлении Z) и расположено с интервалом в продольном направлении (в направлении X).

[0026] Вентиляционная крышка 20 расположена ниже держателя 14 аккумуляторных элементов. Вентиляционная крышка 20 имеет в целом форму лодки, периферийный край которой приподнят вверх. Периферийный край вентиляционной крышки 20 прикреплен к периферийному краю держателя 14 аккумуляторных элементов через периферийный край описанного ниже опорного элемента 50, тем самым образуя герметичную полость между вентиляционной крышкой 20 и держателем 14 аккумуляторных элементов. Эта герметичная полость служит местом для размещения описанной ниже шины 25 отрицательного электрода (шины второго электрода), а также служит в качестве вентиляционного полости 28, в которой протекает газ, выпускаемый из аккумуляторных элементов 12. Газ, выпускаемый из аккумуляторных элементов 12 в вентиляционную полость 28, выводится наружу аккумуляторного модуля 10 через выпускные отверстия 62, образованные на концевых участках шины 25 отрицательного электрода, и выпускные каналы 64 (см. фиг. 1), образованные на концевых участках держателя 14 аккумуляторных элементов, и затем направляется в надлежащее место через трубки или т.п.

[0027] Подобно защитному корпусу 16, вентиляционная крышка 20 также присоединена к держателю 14 аккумуляторных элементов. Этот способ соединения также особо не ограничивается при условии, что крышка 20 вентилятора может перемещаться вместе с держателем 14 аккумуляторных элементов, когда аккумуляторный модуль 10 подвергается вибрации или т.п.В этом варианте осуществления вентиляционная крышка 20 имеет соединительные участки 20а, пролегающие от периферийного края крышки 20 к держателю 14 аккумуляторных элементов. Вентиляционная крышка 20 привинчена к держателю 14 аккумуляторных элементов через соединительные отверстия, выполненные на соединительных участках 20а. Однако вместо привинчивания вентиляционная крышка 20 может быть соединена с держателем 14 аккумуляторных элементов с помощью других соединительных средств, таких как подгонка в натяг или сварка. Поскольку периферийный край шины 25 отрицательного электрода зажат между вентиляционной крышкой 20 и держателем 14 аккумуляторных элементов, то можно сказать, что шина 25 отрицательного электрода соединена с держателем 14 аккумуляторных элементов через вентиляционную крышку 20.

[0028] Шина 23 положительного электрода, электрически соединяющая положительные электроды аккумуляторных элементов 12 друг с другом, и шина 25 отрицательного электрода, электрически соединяющая отрицательные электроды аккумуляторных элементов 12 друг с другом, расположены на обеих осевых сторонах аккумуляторных элементов 12. Конфигурации шины 23 положительного электрода и шины отрицательного электрода 25, по существу, одинаковы. Поэтому здесь и далее конфигурация шины 25 отрицательного электрода будет в основном описана со ссылкой на фиг. 2.

[0029] Токопроводящие пластины 24 в таком же количестве, что и группы аккумуляторных элементов (четыре в данном варианте осуществления), объединены друг с другом с помощью полимерного материала 43, тем самым образуя шину 25 отрицательного электрода. Четыре токопроводящие пластины 24 соединены друг с другом полимером 43 (см. фиг. 4) в состоянии, когда токопроводящие пластины 24 отстоят друг от друга, чтобы поддерживать между ними изоляцию. Шина 25 отрицательного электрода удерживается с помощью своего периферийного края, зажатого между вентиляционной крышкой 20 и держателем 14 аккумуляторных элементов.

[0030] Каждая токопроводящая пластина 24 электрически соединяет друг с другом отрицательные электроды 15-ти аккумуляторных элементов 12, образующих одну группу аккумуляторных элементов. Токопроводящая пластина 24 представляет собой плоский пластинчатый элемент, выполненный из токопроводящего материала, такого как медь. Токопроводящая пластина 24 снабжена сквозными отверстиями 40, соответствующими размещенным аккумуляторным элементам 12. Сквозные отверстия 40 расположены во взаимнооднозначном соответствии с отдельными аккумуляторными элементами 12, так что нижние концевые поверхности соответствующих аккумуляторных элементов 12 открыты в вентиляционную полость 28. Сквозное отверстие 40 имеет диаметр немного меньший, чем наружный диаметр аккумуляторного элемента 12. Разгрузочный клапан, предусмотренный для аккумуляторного элемента 12, открыт в вентиляционную полость 28 через сквозное отверстие 40. Газ, выпускаемый из аккумуляторного элемента 12, проходит через сквозное отверстие 40, чтобы достигнуть вентиляционной полости 28.

[0031] Концевая поверхность аккумуляторного элемента 12, находящаяся на стороне отрицательного электрода, поддерживается периферийным краем (точнее, полимером 43, покрывающим периферийный край) сквозного отверстия 40. Другими словами, аккумуляторные элементы 12 удерживаются в осевом направлении между потолочной пластиной 30 защитного корпуса 16 и шиной 25 отрицательного электрода. Тем не менее, имеется небольшой допуск на размер аккумуляторных элементов 12. Чтобы нивелировать этот допуск в целях надежного удержания аккумуляторных элементов 12, между потолочной пластиной 30 и шиной 25 отрицательного электрода, предусмотрен эластичный элемент 68, расположенный между концевыми поверхностями аккумуляторных элементов 12, находящимися на стороне отрицательного электрода, и шиной 25 отрицательного электрода в этом варианте осуществления. Эластичный элемент 68 имеет подходящую эластичность и деформируется соответствующим образом, чтобы компенсировать изменение осевой высоты аккумуляторных элементов 12. Эластичный элемент 68 находится в этом варианте осуществления на стороне отрицательных электродов аккумуляторных элементов 12, но может быть расположен на стороне положительных электродов аккумуляторных элементов 12, то есть между концевыми поверхностями аккумуляторных элементов 12, находящимися на стороне положительных электродов, и потолочной пластиной 30. Когда допуск по осевому направлению аккумуляторных элементов 12 мал, эластичный элемент 68 может быть опущен.

[0032] Соединительный элемент 42, являющийся частью токопроводящей пластины 24, расположен в сквозном отверстии 40. Соединительный элемент 42 выполнен в виде пластинчатой пружины, имеющей подходящую эластичность, и наклонен так, чтобы приближаться к отрицательному электроду аккумуляторного элемента 12 по мере приближения к своей вершине. Вершины всех соединительных элементов 42 находятся в контакте с отрицательными электродами соответствующих аккумуляторных элементов 12, тем самым электрически соединяя отрицательные электроды 15-ти аккумуляторных элементов 12 друг с другом.

[0033] Шина 23 положительного электрода, включающая в себя токопроводящие пластины той же формы, что и токопроводящие пластины 24, расположена над аккумуляторными элементами 12. Хотя шина 25 отрицательного электрода сама по себе образует отдельный компонент, шина 23 положительного электрода собрана в защитном корпусе 16 и интегрирована с защитным корпусом 16. Каждая токопроводящая пластина шины 23 положительного электрода электрически соединяет друг с другом положительные электроды 15-ти аккумуляторных элементов 12, образующих одну группу аккумуляторных элементов. С помощью шины 25 отрицательного электрода и шины 23 положительного электрода, 15 аккумуляторных элементов 12, образующих каждую из групп аккумуляторных элементов, параллельно соединены друг с другом.

[0034] Четыре группы аккумуляторных элементов последовательно соединены друг с другом межгрупповыми шинами 26. В частности, межгрупповая шина 26 устанавливает электрическое соединение между токопроводящей пластиной, относящейся к шине 23 положительного электрода и соединенной с одной из групп аккумуляторных элементов, и токопроводящей пластиной 24, относящейся к шине 25 отрицательного электрода и соединенной с другой смежной группой аккумуляторных элементов. Межгрупповая шина 26 представляет собой в целом плоский пластинчатый элемент, выполненный из токопроводящего материала, такого как медь, и, как показано на фиг. 1 и 4, расположена снаружи защитного корпуса 16. Межгрупповая шина 26 имеет в целом форму параллелограмма, который пролегает в направлении X по мере продвижения в направлении Z так, что верхний конец межгрупповой шины 26 соединен с токопроводящей пластиной, относящейся к шине 23 положительного электрода и соединенной с одной из групп аккумуляторных элементов, в то время как ее нижний конец соединен с токопроводящей пластиной 24, относящейся к шине 25 отрицательного электрода, для смежной группы аккумуляторных элементов.

[0035] Опорный элемент 50 расположен между шиной 25 отрицательного электрода и вентиляционной крышкой 20, то есть в вентиляционной полости 28. Опорный элемент 50 выполнен из изоляционного материала, такого как полимер. В этом варианте осуществления опорный элемент 50 соединен с вентиляционной крышкой 20 посредством полимера. Опорный элемент 50 имеет базовый участок 52, который приклеен к внутренней поверхности вентиляционной крышки 20, и множество столбчатых участков 54, стоящих вертикально от базового участка 52. Высота столбчатого участка 54, по существу, равна расстоянию от поверхности базового участка 52 до шины 25 отрицательного электрода. Поэтому столбчатые участки 54 могут быть расположены между шиной 25 отрицательного электрода и вентиляционной крышкой 20, чтобы поддерживать шину 25 отрицательного электрода с нижней стороны (стороны вентиляционной крышки 20). Чтобы не создавать препятствий для вывода газа, столбчатые участки 54 размещены с интервалами. Другими словами, опорный элемент 50 занимает только часть вентиляционной полости 28.

[0036] Как будет описано ниже, столбчатые участки 54 предусмотрены для предотвращения падения аккумуляторных элементов 12. Поэтому желательно, чтобы рядом с каждым аккумуляторным элементом 12 был расположен, по меньшей мере, один столбчатый участок 54, предпочтительно вблизи периферийного края каждого сквозного отверстия 40. Фиг. 5 представляет собой вид сверху опорного элемента 50 этого варианта осуществления. Как описано выше, каждая из токопроводящих пластин 24 шины 25 отрицательного электрода снабжена сквозными отверстиями 40, выполненными в положениях, соответствующих аккумуляторным элементам 12, и, как ясно из фиг. 5, в этом варианте осуществления, по меньшей мере, один столбчатый участок 54 расположен между двумя смежными сквозными отверстиями 40.

[0037] Далее будет описана необходимость обеспечения опорного элемента 50 в этом варианте осуществления. Когда опорный элемент 50 отсутствует, шина 25 отрицательного электрода, поддерживающая аккумуляторные элементы 12, поддерживается только на своем периферийном крае периферийным краем вентиляционной крышки 20. Нет никаких проблем даже с такой конфигурацией, когда клей 60, прикрепляющий аккумуляторные элементы 12 к приемным отверстиям 15 держателя 14 аккумуляторных элементов, работает надлежащим образом. Однако когда клей 60, фиксирующий аккумуляторные элементы 12, механически разрушается из-за вибрации во время движения транспортного средства или химически разрушается из-за старения, существует вероятность того, что аккумуляторные элементы 12 выйдут из приемных отверстий 15. Далее, когда аккумуляторные элементы 12 выходят из приемных отверстий 15, нагрузка от аккумуляторных элементов 12 прикладывается к шине 25 отрицательного электрода. В этом случае существует вероятность того, что шина 25 отрицательного электрода будет согнута или повреждена из-за нагрузки от аккумуляторных элементов 12. Далее, когда шина 25 отрицательного электрода согнута или повреждена, аккумуляторные элементы 12 падают в вентиляционную полость 28, так что электрическое соединение с шиной 23 положительного электрода теряется. То есть, когда не предусмотрен опорный элемент 50, существует вероятность того, что аккумуляторные элементы 12 не будут функционировать нормально, даже при повреждении только одного элемента, то есть клея 60, закрепляющего аккумуляторные элементы 12 в приемных отверстиях 15.

[0038] С другой стороны, в этом варианте осуществления, как описано выше, в вентиляционной полости 28 расположен опорный элемент 50, поддерживающий шину 25 отрицательного электрода с нижней стороны (стороны вентиляционной крышки). При наличии опорного элемента 50, даже когда клей 60 поврежден, что может привести к выходу аккумуляторных элементов 12 из приемных отверстий 15, можно предотвратить выпадение аккумуляторных элементов 12. То есть, даже когда аккумуляторные элементы 12 выходят из приемных отверстий 15, что переносит нагрузку на шину 25 отрицательного электрода, шина 25 отрицательного электрода поддерживается опорным элементом 50. Поэтому сгибание и т.п. шины 25 отрицательного электрода эффективно предотвращается.

В результате можно длительное время поддерживать состояние, в котором аккумуляторные элементы 12 удерживаются между шиной 25 отрицательного электрода и потолочной пластиной 30 защитного корпуса 16. Поддерживая это состояние, можно поддерживать состояние, в котором аккумуляторные элементы 12 соединены с шиной 23 положительного электрода и с шиной 25 отрицательного электрода, так что работа аккумуляторного модуля 10 может поддерживаться надлежащим образом. Таким образом, в соответствии с этим вариантом осуществления, поскольку работа аккумуляторного модуля 10 может поддерживаться при повреждении частного компонента (клея 60), то можно дополнительно повысить надежность аккумуляторного модуля 10.

[0039] Шина 25 отрицательного электрода поддерживается опорным элементом 50, тогда как опорный элемент 50 поддерживается вентиляционной крышкой 20. Вентиляционная крышка 20 соединена с держателем 14 аккумуляторных элементов, как описано выше. Кроме того, защитный корпус 16, интегрированный с шиной 23 положительного электрода, также присоединен к держателю 14 аккумуляторных элементов. Поэтому, когда аккумуляторный модуль 10 подвергается вибрации, шина 25 отрицательного электрода и защитный корпус 16 (шина 23 положительного электрода) могут перемещаться вместе с держателем 14 аккумуляторных элементов. В результате, когда аккумуляторный модуль 10 подвергается вибрации, шина 25 отрицательного электрода и шина 23 положительного электрода перемещаются синфазно. Соответственно, нагрузку на токопроводящие участки (вершины соединительных элементов 42) шины 25 отрицательного электрода и шины 23 положительного электрода во время вибрации можно эффективно уменьшить, так что можно эффективно предотвращать снижение эксплуатационных характеристик шин 23 и 25 положительного электрода / отрицательного электрода.

[0040] В этом варианте осуществления опорный элемент 50 интегрирован с вентиляционной крышкой 20 при помощи полимерного материала. Соответственно, можно уменьшить количество компонентов аккумуляторного модуля 10 и, таким образом, уменьшить количество этапов сборки аккумуляторного модуля 10. Опорный элемент 50 при помощи полимерного материала может быть интегрирован с шиной 25 отрицательного электрода, а не с вентиляционной крышкой 20. В этом варианте осуществления шина 25 отрицательного электрода поддерживается столбчатыми участками 54, размещенными с интервалами. При такой конфигурации, по сравнению со случаем, когда шина 25 отрицательного электрода поддерживается линейными ребрами или т.п., вентиляционный поток встречает меньше препятствий и, кроме того, легко равномерно распределять опорные точки шины 25 отрицательного электрода. В результате эффективно предотвращается изгибание шины 25 отрицательного электрода, так что смещение аккумуляторных элементов 12 в осевом направлении эффективно предотвращается.

[0041] Далее будет описан другой вариант осуществления. Фиг. 6 представляет собой вид в разрезе в плоскости YZ аккумуляторного модуля 10; фиг. 7 - схематический вид в плане вентиляционной крышки 20. На фиг. 7 каждый показанный точечной штриховкой участок обозначает контактный участок между выступающим участком 58 и шиной 25 отрицательного электрода.

[0042] В аккумуляторном модуле 10 участки вентиляционной крышки 20 используются в качестве опорных элементов вместо опорного элемента 50, имеющего столбчатые участки 54. То есть вентиляционная крышка 20 согласно этому варианту осуществления снабжена на участках ее нижней поверхности выступающими участками 58, выступающими в сторону шины 25 отрицательного электрода, и поддерживающими шину 25 отрицательного электрода с нижней стороны. Выступающий участок 58 имеет форму валика, выступающего в виде дуги, и выполнен, например, давлением на металлическую пластину, образующую вентиляционную крышку 20. В этом случае вентиляционная крышка 20 пролегает смежным образом к шине 25 отрицательного электрода. Чтобы надежно обеспечить изоляцию от шины 25 отрицательного электрода, изоляционная обработка произведена на поверхности вентиляционной крышки 20. Хотя способ изоляционной обработки не имеет особых ограничений, можно использовать, например, способ катионного нанесения изоляционной краски.

[0043] Как показано на фиг. 7 выступающий участок 58 расположен между двумя сквозными отверстиями 40, смежными друг с другом в направлении Y, и имеет в целом линейную форму, проходящую в направлении X. Причиной формования выступающего участка 58 таким образом, чтобы он пролегал в направлении X, является то, что газ из аккумуляторных элементов 12 выпускается наружу из концевых в направлении X участков аккумуляторного модуля 10. То есть, в аккумуляторном модуле 10 этого варианта осуществления, газ, выпускаемый в вентиляционную полость 28, выводится наружу через выпускные отверстия 62, расположенные на концевых участках направления X шины 25 отрицательного электрода, и выпускные каналы 64, расположенные на концевых участках направления X держателя 14 аккумуляторных элементов. Поэтому является удовлетворительным, если газ, выпускаемый в вентиляционную полость 28, может перемещаться на концевые участки в направлении X в вентиляционной полости 28, и, таким образом, даже если движение газа в направлении Y в некоторой степени ограничено, никаких серьезных проблем не возникает. Соответственно, в этом варианте осуществления выступающий участок 58 имеет линейную форму, проходящую в направлении X. Соответственно, при надлежащей поддержке периферийных участков сквозных отверстий 40 шины 25 отрицательного электрода становится возможной надлежащая вентиляция.

[0044] Как видно из приведенного выше описания, в этом варианте осуществления опорный элемент 50 в виде отдельного элемента из вентиляционной крышки 20 исключен, а участки (выступающие участки 58) вентиляционной крышки 20 используются в качестве опорных элементов. В результате можно дополнительно уменьшить количество компонентов аккумуляторного модуля 10 и, таким образом, уменьшить количество этапов сборки и т.п.В этом варианте осуществления, также как и в первом варианте осуществления, даже когда клей 60, фиксирующий аккумуляторные элементы 12, поврежден или т.п., можно продолжительное время удерживать аккумуляторные элементы 12 между шиной 25 отрицательного электрода и потолочной пластиной 30 защитного корпуса 16, так что смещение аккумуляторных элементов 12 в осевом направлении эффективно предотвращается, в результате чего можно продолжительное время поддерживать электрическое соединение аккумуляторных элементов 12. Таким образом, в соответствии с этим вариантом осуществления, поскольку работа аккумуляторного модуля 10 может поддерживаться, даже когда частный компонент (клей 60) поврежден, можно дополнительно повысить надежность аккумуляторного модуля 10.

[0045] Конфигурации, описанные выше, приведены только в качестве примера. При том условии, что опорный элемент 50, поддерживающий шину, включен в конфигурацию, в которой аккумуляторные элементы 12 удерживаются между частью защитного корпуса 16 и частью шины, другие конфигурации могут быть получены путем соответствующих изменений. Например, аккумуляторный модуль 10 и первого, и второго вариантов осуществления расположен таким образом, что осевое направление аккумуляторных элементов 12, по существу, параллельно вертикальному направлению. Однако положение размещения аккумуляторного модуля 10 может быть изменено соответствующим образом, и, например, аккумуляторный модуль 10 может быть расположен так, что осевое направление аккумуляторных элементов 12 будет, по существу, параллельно горизонтальному направлению. Даже в этом случае, если аккумуляторные элементы 12 удерживаются между частью защитного корпуса 16 и частью шины, и при этом шина поддерживается опорным элементом 50, то смещение аккумуляторных элементов 12 в осевом направлении эффективно предотвращается, причем одновременно поддерживается электрическое соединение аккумуляторных элементов 12. Кроме того, в описании, приведенном выше, аккумуляторные элементы 12 находятся в положении, в котором положительные электроды расположены на стороне потолочной пластины 30 (защитного корпуса 16), а отрицательные электроды расположены на стороне вентиляционной крышки 20, однако это можно поменять на противоположную ситуацию. То есть в примере на фиг. 1, аккумуляторные элементы 12 могут находиться в положении, в котором положительные электроды обращены вниз, в то время как отрицательные электроды обращены вверх. Шина 23 положительного электрода предпочтительно интегрирована с защитным корпусом 16, однако, она может быть отделена от защитного корпуса 16. Когда шина 23 положительного электрода отделена от защитного корпуса 16, желательно, чтобы шина 23 положительного электрода была соединена с защитным корпусом 16 каким-либо способом, чтобы перемещаться синфазно с защитным корпусом 16. Кроме того, количество аккумуляторных элементов 12 и групп аккумуляторных элементов, образующих аккумуляторный модуль 10, при необходимости может быть изменено.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к аккумуляторному модулю, который используется в транспортном средстве. Автотранспортный аккумуляторный модуль включает в себя множество цилиндрических аккумуляторных элементов, держатель аккумуляторных элементов, защитный корпус, вентиляционную крышку, установленную так, что держатель аккумуляторных элементов расположен между защитным корпусом и вентиляционной крышкой, причем вентиляционная крышка и держатель аккумуляторного элемента расположены так, что вентиляционная полость, в которой течет газ, выпускаемый с концевой поверхности цилиндрического аккумуляторного элемента, находится между ними. Модуль также содержит, по меньшей мере, одну шину первого электрода, находящуюся в контакте с первыми электродами множества цилиндрических аккумуляторных элементов, соединенных параллельно друг с другом, и, по меньшей мере, одну шину второго электрода, расположенную в вентиляционной полости и находящуюся в контакте со вторыми электродами множества цилиндрических аккумуляторных элементов, соединенных параллельно друг другу, а также опорный элемент, расположенный частично в вентиляционной полости, при этом опорный элемент сконфигурирован для поддержки шины второго электрода со стороны вентиляционной крышки. Повышение надежности работы аккумуляторного модуля, уменьшение колебаний температуры между аккумуляторными элементами, снижение нагрузки на токопроводящие участки шины во время вибрации является техническим результатом изобретения. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Автотранспортный аккумуляторный модуль, содержащий:

множество цилиндрических аккумуляторных элементов, при этом каждый из множества цилиндрических аккумуляторных элементов включает в себя первый электрод и второй электрод на обоих осевых концах цилиндрического аккумулятора;

держатель аккумуляторных элементов, выполненный с возможностью удерживать множество цилиндрических аккумуляторных элементов в состоянии, когда первые электроды и вторые электроды открыты наружу;

защитный корпус, выполненный с возможностью создавать усилие на концевые поверхности множества цилиндрических аккумуляторных элементов, находящиеся на сторонах первых электродов, по направлению к сторонам вторых электродов множества цилиндрических аккумуляторных элементов;

вентиляционную крышку, установленную так, что держатель аккумуляторных элементов расположен между защитным корпусом и вентиляционной крышкой, причем вентиляционная крышка и держатель аккумуляторного элемента расположены так, что вентиляционная полость, в которой течет газ, выпускаемый с концевой поверхности цилиндрического аккумуляторного элемента, находящейся на стороне второго электрода, находится между вентиляционной крышкой и держателем аккумуляторного элемента;

по меньшей мере, одну шину первого электрода, находящуюся в контакте с первыми электродами множества цилиндрических аккумуляторных элементов так, что, по меньшей мере, два цилиндрических аккумуляторных элемента соединены параллельно друг с другом;

по меньшей мере, одну шину второго электрода, расположенную в вентиляционной полости, причем, по меньшей мере, одна шина второго электрода находится в контакте со вторыми электродами множества цилиндрических аккумуляторных элементов так, что, по меньшей мере, два цилиндрических аккумуляторных элемента соединены параллельно друг с другом; а также

опорный элемент, расположенный частично в вентиляционной полости, при этом опорный элемент сконфигурирован для поддержки шины второго электрода со стороны вентиляционной крышки, причем

опорный элемент включает в себя множество столбчатых участков, расположенных с интервалом между вентиляционной крышкой и шиной второго электрода.

2. Автотранспортный аккумуляторный модуль по п. 1, дополнительно содержащий

эластичный элемент, расположенный, по меньшей мере, в одном из следующих положений: между находящимися на сторонах первых электродов концевыми поверхностями цилиндрических аккумуляторных элементов и защитным корпусом, а также между находящимися на сторонах вторых электродов концевыми поверхностями цилиндрических аккумуляторных элементов и шиной второго электрода, так, что эластичный элемент упруго деформируется, чтобы нивелировать осевой допуск по высоте цилиндрических аккумуляторных элементов.

3. Автотранспортный аккумуляторный модуль по п. 1 или 2, в котором

шина первого электрода соединена с держателем аккумуляторных элементов через защитный корпус, и

шина второго электрода соединена с держателем аккумуляторных элементов через вентиляционную крышку.

4. Автотранспортный аккумуляторный модуль по п. 1 или 2, в котором изоляционная обработка произведена на поверхности вентиляционной крышки,

часть вентиляционной крышки, подвергаемая изоляционной обработке, включает в себя выступающий участок, который выступает в направлении шины второго электрода и поддерживает шину второго электрода, и

выступающий участок функционирует как опорный элемент.