УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ Российский патент 2019 года по МПК H01M2/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001]

Настоящее изобретение относится к устройству для хранения электроэнергии, в котором содержится множество модулей для хранения электроэнергии.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002]

Устройство для хранения электроэнергии в качестве источника питания устанавливают на электрических транспортных средствах, гибридных транспортных средствах и т.п. В случае устройства для хранения электроэнергии, в нем расположено и заключено множество модулей для хранения электроэнергии, каждый их которых содержит множество вторичных элементов батареи, таких как литий-ионных вторичных элементов батареи.

Модули для хранения электроэнергии жгутом проводов электрически соединены с внешними клеммами. При заряде/разряде устройства для хранения электроэнергии в жгуте проводов текут большой ток и, поэтому, жгуты проводов являются элементами, имеющими большую толщину и малое сопротивление.

[0003]

Известно устройство источника питания, в котором во внешнем кожухе расположено множество удерживающих корпусов, в каждом из которых расположено заданное количество модулей для хранения электроэнергии. Устройство источника питания имеет структуру, в которой в соответствующих корпусах имеются вогнутые части и в этих вогнутых частях проложена линия питания, сформированная из металлической пластины. При такой структуре, даже когда устройство источника питания подвергается вибрациям и т.п. во время движения транспортного средства, предотвращается поломка соединительных клемм их-за вибраций линии питания (напр., см. патентный источник 1).

Перечень источников

Патентная литература

[0004]

Патентный источник 1: JP 2001-6643 A

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая задача

[0005]

В последние годы проблемой стало чувство дискомфорта, вызываемое вибрирующим звуком, создаваемым, когда жгут проводов при вибрациях контактирует с элементом корпуса устройства для хранения электроэнергии при заряде/разряде этого устройства для хранения электроэнергии. В вышеуказанном патентном источнике не приняты меры по решению этой проблемы. Кроме того, не предусмотрена структура, предотвращающая вибрации жгута проводов, соединенная с соответствующими модулями для хранения электроэнергии, находящихся в корпусах.

Решение задачи

[0006]

Согласно одному аспекту настоящего изобретения, предлагается устройство для хранения электроэнергии, содержащее: множество модулей для хранения электроэнергии, каждый из которых содержит кожух модуля для хранения электроэнергии, множество элементов для хранения электроэнергии, расположенных в кожухе модуля для хранения электроэнергии, и внешние клеммы положительного и отрицательного электродов; корпус устройства для хранения электроэнергии, в котором расположено и заключено множество модулей для хранения электроэнергии; множество жгутов проводов, соединенных с внешними клеммами положительных и отрицательных электродов модулей для хранения электроэнергии; и демпфирующий вибрацию материал, расположенный в пространственной области между одной поверхностью корпуса устройства для хранения электроэнергии и по меньшей мере жгутом проводов из множества жгутов проводов, имеющим наибольшую длину, продолжающуюся в направлении расположения модулей для хранения электроэнергии, в котором жгут проводов, имеющий самую большую длину, продолжающуюся в направлении расположения модулей для хранения электроэнергии, смещен к боку модуля для хранения электроэнергии одной поверхностью корпуса устройства для хранения электроэнергии через демпфирующий вибрацию материал.

Положительные эффекты изобретения

[0007]

Согласно настоящему изобретению, вибрирующий звук, создаваемый при вибрации жгута и контакте с элементом корпуса устройства для хранения электроэнергии при заряде/разряде устройства для хранения электроэнергии, можно подавить.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0008]

Фиг.1 - внешний общий вид варианта устройства для хранения электроэнергии по настоящему изобретению.

Фиг.2 - общий вид в разборе устройства для хранения электроэнергии по настоящему изобретению.

Фиг.3 - общий вид модуля для хранения электроэнергии, показанного на фиг.2.

Фиг.4 - схематичный внешний общий вид модуля для хранения электроэнергии, показанного на фиг.3.

Фиг.5А - общий вид в разборе для описания структуры модуля для хранения электроэнергии, показанного на фиг.3.

Фиг.5В - схематичный внешний общий вид модуля для хранения электроэнергии.

Фиг.6А - общий вид для описания состояния электрического соединения каждого из модуля для хранения электроэнергии.

Фиг.6В - вид снизу модуля по фиг.6А.

Фиг.7 - схематичный вид для описания состояния электрического соединения каждого из модулей для хранения электроэнергии.

Фиг.8 - схематичный вид для описания состояния соединения на линиях определения напряжения для каждого из модулей для хранения электроэнергии.

Фиг.9 - общий вид в увеличенном масштабе, иллюстрирующий удерживающую структуру жгутов держателями жгутов.

Фиг.10А - вид сбоку, иллюстрирующий позиционное отношение между каждым из модулей для хранения электроэнергии и нижней крышкой и верхней крышкой корпуса устройства для хранения электроэнергии.

Фиг.10В - вид снизу устройства по фиг 10А.

Фиг.11 - сечение по линии XI-XI на фиг.10В.

Фиг.12 - сечение по линии XII-XII по фиг.10В.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0009]

Далее со ссылками на чертежи следует описание варианта устройства для хранения электроэнергии по настоящему изобретению.

Устройство для хранения электроэнергии по настоящему изобретению применяется в устройстве источника питания, расположенном в моторизованном транспортном средстве, например, в электромобиле. Концепция электромобиля включает гибридный электромобиль, содержащий двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель, являющиеся приводом транспортного средства, и собственно электромобиль, в котором электродвигатель применяется как единственный привод транспортного средства, и т.д.

[0010]

[Общая структура устройства для хранения электроэнергии]

На фиг.1 приведен внешний общий вид варианта устройства для хранения электроэнергии по настоящему изобретению, а на фиг.2 приведен разнесенный вид устройства для хранения электроэнергии, показанного на фиг.1. Устройство 1 для хранения электроэнергии является, например, устройством литий-ионной аккумуляторной батареи, в котором в корпусе 2, являющемся корпусом устройства 1 для хранения электроэнергии, расположено множество модулей 40А-40C для хранения электроэнергии, каждый из которых содержит множество вторичных элементов 101 аккумуляторной батареи (элементов для хранения электроэнергии), например, литий-ионных вторичных элементов аккумуляторной батареи (см. фиг 5А и 5В). Корпус 2 устройства для хранения электроэнергии имеет форму, в которой небольшой прямоугольный параллелепипед соединен с передней стороной большого прямоугольного параллелепипеда. В нижеследующем описании направления вперед-назад, влево-вправо и вверх-вниз будут соответствовать направлениям, показанным на фиг.1 и 2. Каждое направление, показанное на фиг.1 и 2, соответствует направлению вперед-назад, влево-вправо и вверх-вниз транспортного средства, в котором установлено устройство 1 для хранения электроэнергии, соответственно.

[0011]

Корпус 2 устройства для хранения электроэнергии содержит основной корпус 11, боковую крышку 12, нижнюю крышку 13 и верхнюю крышку 14. Основной корпус 11 является элементом, имеющим форму рамы, в которой верхняя часть, нижняя часть и левая часть открыты. Каждая часть из основного корпуса 11, боковой крышки 12, нижней крышки 13 и верхней крышки 14 сформованы, например, штампованием тонкого металлического листа.

Боковая крышка 12 является элементом, предназначенным для установки напротив правой стенки 11а основного корпуса 11, образует левую стенку, и закрывает отверстие в левой части основного корпуса 11. В боковой крышке 12 выполнены сквозные отверстия 12а, в которые должны вводиться болты 81, описываемые ниже, которые являются стяжными болтами. Нижняя крышка 13 является элементом, который закрывает отверстие в нижней части основного корпуса 11, а верхняя крышка 14 является элементом, который закрывает отверстие в верхней части основного корпуса 11. И боковая крышка 12, и нижняя крышка 13, и верхняя крышка 14 прикреплены к основному корпусу 11 крепежными элементами, например болтами, для образования пространства для установки в нем электронных компонентов.

[0012]

В корпусе 2 устройства для хранения электроэнергии сформированы область 2А хранения модулей для хранения электроэнергии, в которой должны храниться модули 40А-40C для хранения электроэнергии, и в область 2В хранения блока управления, в которой должна храниться распределительная коробка 3. Распределительная коробка 3 является схемой управления, которая измеряет ток заряда/разряда, выводит сигнал и выполняет подготовительную функцию для подавления бросков пускового тока в конденсаторе инвертора при активации транспортного средства.

В области 2А хранения модулей для хранения электроэнергии расположено множество (в данном варианте - три) модулей 40А-40C для хранения электроэнергии. Каждый из модулей 40А-40C для хранения электроэнергии имеет форму прямоугольного параллелепипеда. В этом варианте каждый из модулей 40А-40C для хранения электроэнергии примыкает к другому в направлении вперед-назад и расположен параллельно другим модулям, при этом продольные направления модулей проходят в направлении вверх-вниз в основном корпусе 11. Каждый из модулей 40А-40C для хранения электроэнергии расположен линейно с заданными интервалами в порядке 40А, 40В, 40C в направлении от области 2В хранения блока управления, т.е., в направлении назад. Далее модули 40А-40C для хранения электроэнергии будут соответственно описываться как модуль 40 для хранения электроэнергии. Как будет описано ниже, модуль 40 для хранения электроэнергии прикреплен к основному корпусу 11 болтами 81 вместе с боковой крышкой 12. Задние гайки 82, которые крепятся к болтам 81 (см. фиг.10В), приварены для крепления к правой поверхности правой стенки 11а основного корпуса 11.

[0013]

Контроллер 4 литий-ионной аккумуляторной батареи (далее - контроллер) расположен над областью 2B хранения блока управления. Контроллер 4 является управляющей схемой для измерения, мониторинга и управления напряжением, током, температурой, зарядом/разрядом и пр. модуля 40 для хранения электроэнергии и каждого элемента, и закрыт крышкой 15 контроллера.

[0014]

Область 2А хранения модулей для хранения электроэнергии и область 2В хранения блока управления корпуса 2 устройства для хранения электроэнергии разделены перегородкой 80. Кроме того, как показано на фиг.1, в отверстие в верхней крышке 14 вставлен переключатель 53 отключения потребителя, выступающий наружу из верхней крышки 14 корпуса 2 устройства для хранения электроэнергии.

[0015]

[Структура модуля для хранения электроэнергии]

На фиг.3 представлен общий вид модуля для хранения электроэнергии, показанного на фиг.2, а на фиг.4 представлен схематичный внешний общий вид модуля для хранения электроэнергии, показанного на фиг.3. Кроме того, на фиг 5А представлен общий вид в разборе для описания структуры модуля для хранения электроэнергии, показанного на фиг.3, а на фиг.5В представлен схематичный внешний общий вид модуля для хранения электроэнергии. В левой части каждого из модулей 40А, 40В, 40C для хранения электроэнергии имеется порт 116 для подачи теплоносителя. Кроме того, в правой части каждого из модулей 40А, 40В, 40C для хранения электроэнергии имеется порт 118 для выпуска теплоносителя. В соответствующих модулях 40А-40C для хранения электроэнергии на разделенных частях на обоих концах в продольном направлении (направлении вверх-вниз) имеются клеммы 41А-41С положительного электрода (внешние клеммы) и клеммы 42А-42С отрицательного электрода (внешние клеммы) Как показано на схематичном виде на фиг.4. Каждый из модулей 40А-40C для хранения электроэнергии имеет прямоугольный кожух 111 в форме прямоугольного параллелепипеда, и трубчатые детали 111а (трубчатые выступы), продолжающиеся в направлении влево-вправо, сформированные интегрально на четырех углах кожуха 111. В каждой из трубчатых частей 111а имеется сквозное отверстие 43 для крепления модуля, которое проходит сквозь трубчатую часть 111а в осевом направлении. Вышеописанные болты 81 вставлены в сквозное отверстие 12а боковой крышки и в сквозные отверстия 43 для крепления модуля трубчатых частей 111а модуля 40 для хранения электроэнергии для ввинчивания в гайки 82, приваренные к задней поверхности основного корпуса 11.

[0016]

[Электрическое подключение модуля для хранения электроэнергии]

На фиг.6А представлен общий вид для описания состояния электрического соединения каждого из модулей для хранения электроэнергии, а на фиг.6В представлен вид снизу устройства по фиг.6А. Кроме того, на фиг.7 приведен схематичный вид сбоку для описания состояния подключения высоковольтных жгутов 61-65 к каждому из модулей 40А-40C для хранения электроэнергии.

Высоковольтные жгуты (жгуты проводов) 61-65 соединены с шестью внешними клеммами, от клеммы 41А положительного электрода модуля 40А для хранения электроэнергии, до клеммы 42С модуля 40C для хранения электроэнергии и, таким образом, модули 40А-40C для хранения электроэнергии включены последовательно. Более конкретно, плюсовая клемма 3а распределительной коробки 3 и клемма 41А положительного электрода модуля 40А для хранения электроэнергии соединены высоковольтным жгутом 61, а клемма 42А отрицательного электрода модуля 40А для хранения электроэнергии и клемма 41В положительного электрода модуля 40В для хранения электроэнергии соединены высоковольтным жгутом 62.

[0017]

Клемма 42В отрицательного электрода модуля 40В для хранения электроэнергии и клемма 41С положительного электрода модуля 40C для хранения электроэнергии соединены через высоковольтный жгут 63, переключатель 53 отключения потребителя и высоковольтный жгут 64. Клемма 42С отрицательного электрода модуля 40C для хранения электроэнергии и минусовая клемма 3b распределительной коробки 3 соединены высоковольтным жгутом 65.

[0018]

Переключатель 53 отключения потребителя является предохранительным устройством, установленным для обеспечения безопасности во время ремонта и проверки устройства 1 для хранения электроэнергии, и содержит электрическую схему, в которое последовательно соединены переключатель и плавкий предохранитель. Переключатель 53 отключения потребителя приводится в действие обслуживающим персоналом во время ремонта и проверки. В настоящем варианте, как описано выше, переключатель 53 отключения потребителя установлен между клеммой 42В отрицательного электрода модуля 40В для хранения электроэнергии и клеммой 41С положительного электрода модуля 40C для хранения электроэнергии, и электрически соединяет или разъединяет модуль 40В для хранения электроэнергии и модуль 40C для хранения электроэнергии. Вышеописанное соединение между высоковольтными жгутами 61-65 и модулями 40А-40C для хранения электроэнергии предпочтительно выполнено пайкой или подобным способом, а соединение между высоковольтными жгутами 61-65 и распределительной коробкой 3 или переключателем 53 отключения потребителя предпочтительно осуществляется через соединитель. Однако в обоих этих случаях соединение может быть выполнено пайкой или подобным способом, или через соединитель.

[0019]

Модуль 40C для хранения электроэнергии сформирован так, что количество вторичных элементов 101 аккумуляторной батареи, расположенных в нем, меньше, чем в модулях 40А и 40В для хранения электроэнергии, и его высота в направлении вверх-вниз меньше, чем высота модулей 40А и 40В для хранения электроэнергии. Модуль 40В для хранения электроэнергии, расположенный в центре в направлении расположения, расположен в обратной ориентации относительно модулей 40А и 40C в направлении вверх-вниз. Поэтому и клемма 42А отрицательного электрода модуля 40А для хранения электроэнергии, и клемма 41В модуля 40В для хранения электроэнергии расположены внизу и могут быть соединены коротким высоковольтным жгутом 62.

[0020]

На фиг.8 приведен схематичный вид для описания состояния соединения линий 86 определения напряжения с каждым из модулей 40А-40C для хранения электроэнергии. Каждый из модулей 40А-40C для хранения электроэнергии имеет две подложки 201 и 202 определения напряжения, расположенные вдоль боковых поверхностей в их продольном (вверх-вниз) направлении. Линии 86 определения напряжения соединяют контроллер 4 с частями 201а соединения с соединителями соответствующих подложек 201 определения напряжения и с частями 202а соединения с соединителями соответствующих подложек 202 определения напряжения.

Кроме того, модули 40А-40C для хранения электроэнергии имеют датчики (не показаны) температуры для измерения температуры модулей 40А-40С. Контроллер 4 и каждый из датчиков температуры соединены линией 87 датчика температуры.

[0021]

Модули 40А-40C для хранения электроэнергии имеют одинаковую структуру. Как показано на фиг.5А, модуль 40 для хранения электроэнергии имеет структуру, в которой в корпусе модуля для хранения электроэнергии, т.е., в кожухе 111, имеется множество вторичных элементов 101 аккумуляторной батареи, и в настоящем варианте, как будет описано ниже, вторичные элементы 101 аккумуляторной батареи расположены тремя ступенями в направлении влево-вправо. Как показано на фиг.5В, кожух 111 имеет верхнюю пластину 112 и нижнюю пластину 113, которые разнесены друг от друга в направлении вверх-вниз и расположены напротив друг друга, а также пару вертикальных стенок 114, которые разнесены друг от друга в направлении вперед-назад и расположены напротив друг друга, и заходят на каждую из коротких сторон верхней пластины 112 и нижней пластины 113. Кроме того, кожух 111 изготовлен, например, из смолы и имеет левую пластину 115а и правую пластину 115b, которые разнесены друг от друга в направлении влево-вправо и расположены напротив друг друга и заходят на каждую из длинных сторон верхней пластины 112, нижней пластины 113 и пары вертикальных стенок 114.

[0022]

Вышеописанный впускной порт 116 для теплоносителя сформирован на левой пластине 115а кожуха 111. Вышеописанный выпускной порт 118 для теплоносителя сформирован на правой поверхности 115b кожуха 111. На фиг.5В приведет схематичный вид для иллюстрации отношения положений впускного порта 116 для теплоносителя и выпускного порта 118 для теплоносителя. Теплоноситель, такой как воздух, течет в кожух 111 из впускного порта 116 для теплоносителя, течет в кожухе 111 в направлении влево-вправо и вытекает через выпускной порт 118 для теплоносителя на правой стороне.

[0023]

Модуль 40 для хранения электроэнергии расположен в корпусе 2 устройства для хранения электроэнергии так, чтобы левая пластина 115а кожуха 111 находилась напротив боковой крышки 12 (см. также фиг.2), а впускной порт 116 для теплоносителя на левой пластине 115а находился напротив впускного порта (не показан) в боковой крышке 12. Кроме того, правая поверхность 115b кожуха 111 модуля 40 для хранения электроэнергии расположена напротив правой стенки 11а основного корпуса 11 и выпускной порт 118 для теплоносителя правой поверхности 115b расположен напротив выпускного порта 11b правой стенки 11а (см. фиг.2).

[0024]

Как описано выше, высоковольтный жгут 61 соединяет клемму 41А положительного электрода, расположенную на верхней стороне модуля 40А для хранения электроэнергии, с распределительной коробкой 3. Высоковольтные жгуты 63 и 64, соответственно, соединяют клемму 42В отрицательного электрода, расположенную на верхней стороне модуля 40В для хранения электроэнергии и клемму 41С положительного электрода, расположенную на верхней стороне модуля 40C для хранения электроэнергии с переключателем 53 отключения потребителя, расположенным над модулем 40 для хранения электроэнергии.

С другой стороны, как показано на фиг.6А, высоковольтные жгуты 62 и 65 расположены на стороне нижней поверхности модулей 40А-40C для хранения электроэнергии. Высоковольтный жгут 62 проходит в направлении расположения (в направлении вперед-назад) модулей 40А-40C для хранения электроэнергии и соединяет клемму 42А отрицательного электрода модуля 40А для хранения электроэнергии с клеммой 41В положительного электрода модуля 40В для хранения электроэнергии, т.е. модулей, расположенных рядом друг с другом. Высоковольтный жгут 65 соединяет модуль 40С, наиболее удаленный от распределительной коробки 3 в направлении вперед-назад из модулей 40А-40C для хранения электроэнергии, с распределительной коробкой 3. Таким образом, высоковольтный жгут 65 помещен под модули 40А-40C для хранения электроэнергии и проходит от клеммы 42С отрицательного электрода, которая является внешней клеммой на стороне отрицательного электрода к боковой поверхности модуля 40А для хранения электроэнергии на стороне распределительной коробки 3, и проходит в направлении расположения (в направлении вперед-назад) модулей 40А-40C для хранения электроэнергии.

[0025]

Высоковольтные жгуты 62 и 65 расположены свободно, чтобы облегчить соединение и из-за разной длины. Поэтому во время заряда/разряда устройства 1 для хранения электроэнергии высоковольтные жгуты 62 и 65 колеблются и входят в контакт с нижней крышкой 13 корпуса 2 устройства для хранения электроэнергии, тем самым создавая звук вибрации.

На фиг.2 в пространственной области 2С между нижней крышкой 13 и модулями 40А-40C для хранения электроэнергии расположены держатели 70А-70C жгута и поглощающий вибрацию материал 83 (см. фиг.11 и 12). Держатели 70А-70C жгута и поглощающий вибрацию материал 83, образуют структуру, предотвращающую появления звука колебаний жгута во время заряда/разряда, которая подавляет генерирование звука вибраций высоковольтными жгутами 62 и 65. Далее следует описание этой структуры.

[0026]

[Структура, предотвращающая появление звука колебаний жгута во время заряда/разряда]

На фиг.9 приведен общий вид в увеличенном масштабе, иллюстрирующий удерживающую структуру жгутов посредством держателей жгута. На фиг.10А приведен вид сбоку, иллюстрирующий отношение положений каждого из модулей для хранения электроэнергии и нижней и верхней крышек корпуса устройства для хранения электроэнергии, а на фиг.10В приведен вид снизу устройства по фиг.10А. Кроме того, на фиг.11 приведено сечение по линии XI-XI на фиг.10В, а на фиг.12 приведено сечение по линии XII-XII на фиг.10В.

[0027]

Демпфирующий вибрацию материал 83 выполнен из упругого материала, такого как, например, этилен-пропилен-диен-каучук. Демпфирующий вибрацию материал 83, имеет по существу прямоугольную форму, у которой длина (длина в направлении вперед-назад) по существу равна полной длине высоковольтного жгута 65, продолжающегося над модулями 40А-40C для хранения электроэнергии, а его ширина (длина в направлении влево-вправо) охватывает область от высоковольтного жгута 65 для высоковольтного жгута 62. Демпфирующий вибрацию материал 83 приклеен к нижней крышке 83 и смещает высоковольтные жгуты 62 и 65 к стороне нижних поверхностей 113 кожухов 111 модулей 40А-40C для хранения электроэнергии, при этом нижняя крышка 13 прикреплена к основному корпусу 11. Поэтому, во время заряда/разряда устройства 1 для хранения электроэнергии вибрации высоковольтных жгутов 62 и 65 подавляются.

[0028]

Держатели 70А-70C жгута выполнены из изолирующего материала, например, смолы. Держатели 70А-70В жгута имеют одинаковую структуру и имеют фиксирующие боковые детали 71А и 71В, пары поддерживающих деталей 72А и 72В, соединительные детали (прижимные детали) 73А и 73В, которые соединены с парами поддерживающих деталей 72А и 72В, и направляющие детали 78А и 78В, соответственно. В фиксирующих боковых деталях 71А и 71В выполнено множество (в данном варианте два) отверстий (первых зацепляющихся частей 74А и 74В, соответственно. На границах между соединительными деталями 73А и 73В и парами поддерживающих деталей соответственно сформированы ступенчатые детали 76Aa и 76Ba, и соединительные детали 73А и 73В расположены ниже, чем поддерживающие детали 72А и 72В и направляющие детали 78А и 78В на ступени ступенчатых деталей 76Aa и 76Ba, соответственно. На границах между соединительными деталями 73А и 76В и направляющими деталями 78А и 78В, соответственно, выполнены ограничительные стенки 76Ab и 76Bb. На фиксирующих нижних деталях 77А и 77В выполнены выступающие детали (вторые зацепляющиеся части) 75А и 75В, которые выступают вверх (см. фиг.9 и 11). Как будет описано ниже, ограничительные стенки 76Ab и 76Bb и выступающие детали 75А и 75В выполняют функцию деталей, ограничивающих движение высоковольтного жгута 65 в направлении, перпендикулярном направлению, в котором проходит жгут.

[0029]

Пары поддерживающих деталей 72А и 72В, соединительные детали 73А и 73В, и направляющие детали 78А и 78В держателей 70А и 70В жгута сформированы так, чтобы проходить в направлении, по существу перпендикулярном к фиксирующим боковым деталям 71А и 71В. Пары поддерживающих деталей 72А и 72В выполнены тонкими и могут смещаться в направлении вверх-вниз относительно фиксирующих боковых частей 71А и 71В, соответственно. Пары поддерживающих деталей 72А и 72В, соединительные детали 73А и 73В и направляющие детали 78А и 78В смещены вверх, другими словами, к стороне модулей 40А и 40В для хранения электроэнергии, поглощающим вибрацию материалом 83, приклеенным к нижней крышке 13. В этом состоянии соединительные детали 73А и 73В смещают высоковольтный жгут 65 к модулям 40А и 40В для хранения электроэнергии так, что высоковольтный жгут 65 может смещаться в направлении влево-вправо. Подробности будут описаны ниже.

[0030]

Держатель 70С жгута имеет фиксирующую боковую деталь 71С т фиксирующую нижнюю деталь 99С. На конце фиксирующей нижней части 77С имеется выступающая деталь 75С. Фиксирующая нижняя деталь 77С проходит в направлении по существу перпендикулярно фиксирующей боковой детали 71С.

[0031]

Концевые части трубчатых деталей 111а кожуха 111 каждого из модулей 40А-40C для хранения электроэнергии в осевом направлении (направлении влево-вправо) немного выступают из внешней поверхности левой пластины 115а для образования круглых выступов (первых зацепляющихся частей) 111b (см. фиг.6А и 6В). Кроме того, на нижней пластине 113 кожуха 111 каждого из модулей 40А-40C для хранения электроэнергии имеется выступ (вторая зацепляющаяся часть) 111с (см. фиг.6В и 11).

[0032]

Держатели 70А и 70В жгута вставлены в отверстия 74А и 74В фиксирующих боковых деталей 71А и 71В с выступами 111b трубчатых деталей 111а модулей 40А и 40В для хранения электроэнергии соответственно. В этом состоянии держатели 70А и 70В жгутов находятся в зацеплении с выступающими деталями (вторыми зацепляющимися частями) 75А и 75В фиксирующих нижних деталей 77А и 77В с выступами 111с модулей 40А и 40В для хранения электроэнергии, соответственно. Этим механизмом зацепления держатели 70А и 70В жгута прикреплены к модулям 40А и 40В для хранения электроэнергии, соответственно, без применения крепежных элементов. В этом состоянии соответствующие соединительные детали 73А и 73В держателей 70А и 70В жгута расположены между трубчатыми деталями 111а кожухов 111 модулей 40А и 40В для хранения электроэнергии и смещают высоковольтный жгут 65 к стороне нижних пластин 113 модулей 40А и 40В для хранения электроэнергии. Высоковольтный жгут 65, смещенный к стороне модулей 40А и 40В для хранения электроэнергии держателями 70А и 70В жгута, может смещаться в направлении влево-вправо, другими словами, в направлении, перпендикулярном направлению, в котором проходит высоковольтный жгут 65, между ограничивающими стенками 76Ab и 76Bb, и выступающими деталями 75А и 75В держателей 70А и 70В жгута. Соответственно, даже когда длина высоковольтного жгута 65 меняется в пределах допуска, этот высоковольтный жгут 65 надежно смещен к модулям 40А и 40B для хранения электроэнергии держателями 70А и 70В жгута, как будет описано ниже.

[0033]

Высоковольтный жгут 65 имеет большую толщину для снижения сопротивления и обладает большой жесткостью. Для облегчения перемещения высоковольтного жгута 65 и подключения к внешней клемме, длину высоковольтного жгута выбирают с запасом относительно расстояния между соединяемыми клеммами. Поэтому высоковольтный жгут 65 расположен на модулях 40А и 40В для хранения электроэнергии, изгибаясь в направлении влево-вправо, другими словами, в направлении, перпендикулярном направлению, в котором проходит высоковольтный жгут 65. Длина высоковольтных жгутов 65 является разной в пределах допуска. Изменение длины высоковольтного жгута 65 можно компенсировать, смещая высоковольтный жгут, расположенный на модулях 40А и 40В для хранения электроэнергии в направлении влево-вправо для изменения степени кривизны. В этом варианте настоящего изобретения расстояние между ограничивающими стенками 76Ab и 76Bb и выступающими деталями 75А и 75В держателей 70А и 70В жгута в направлении влево-вправо больше, чем толщина высоковольтного жгута 65, и высоковольтный жгут 65 можно смещать в направлении влево-вправо. Как только что было описано, в этом варианте настоящего изобретения держатели 70А и 70В жгута имеют структуру, в которой высоковольтный жгут 65 можно надежно сместить к стороне модулей 40А и 40В для хранения электроэнергии, даже когда имеется изменение длины высоковольтного жгута в направлении, в котором проходит этот жгут.

[0034] Крепление держателя 70C жгута осуществляется так же, как и держателей 70А и 70В жгута, которые крепятся к модулям 40А и 40В для хранения электроэнергии, и держатель 70C жгута не содержит поддерживающей детали, направляющей детали, ступенчатой детали и ограничивающей стенки.

[0035] Линии 87 датчиков температуры вставлены в направляющие детали 78А и 78В (см. фиг.9). Кроме того, линии 86 датчиков напряжения вставлены в направляющую деталь 79 держателей 70А и 70В жгута (см. фиг.9).

[0036]

[Способ сборки структуры, предотвращающий появление звука колебаний жгута]

Далее следует описание одного примера способа сборки структуры, предотвращающей появление звука колебаний жгута.

Предполагается, что высоковольтные жгуты 61-65 электрически соединены с заданными соединительными клеммами.

Высоковольтный жгут 65 расположен на нижних пластинах 113 кожухов 111 модулей 40А-40C для хранения электроэнергии. Держатели 70А-70C жгута прикреплены к модулям 40А-40C для хранения электроэнергии, соответственно, согласно вышеописанной процедуре. Когда держатели 70А и 70В прикреплены, высоковольтный жгут 65 смещают по мере необходимости так, чтобы высоковольтный жгут 65 находился между ограничивающими стенками 76Ab и 76Bb и выступающими деталями 75А и 75В держателей 70А и 70В жгута. Демпфирующий вибрацию материал 83 заранее приклеен к нижней поверхности нижней крышки 13, и нижняя крышка 13 прикреплена к основному корпусу 11 крепежными элементами, например, болтами.

[0037]

Соответственно, высоковольтные жгуты 62 и 65 смещены к стороне нижних пластин 113 кожухов 111 модулей 40А и 40В для хранения электроэнергии непосредственно или через держатели 70А и 70В жгутов демпфирующим вибрацию материалом 83.

[0038]

Дополнение к уровню техники изобретения

Для того чтобы увеличить эффективное пространство в транспортном средстве, в последние годы дополнительно уменьшали пространство для установки модулей для хранения электроэнергии. В результате пространство для прокладки высоковольтных жгутов также уменьшалось и, поэтому, иногда в устройстве для хранения электроэнергии появляются резкие звуки вибрации.

В результате исследования, проведенного авторами настоящего изобретения, подтвердилось, что эти звуки вызваны контактом колеблющихся высоковольтных жгутов с кожухом устройства для хранения электроэнергии, при этом колебания возникают в результате тока заряда/разряда при заряде/разряде модулей для хранения электроэнергии. Как было описано выше, настоящее изобретение решает новую проблему, то есть снижает шум, возникающий при генерировании звука вибраций в устройстве для хранения электроэнергии, который вызван вибрацией высоковольтных жгутов при заряде/разряде.

[0039]

Вышеописанный вариант устройства 1 для хранения электроэнергии по настоящему изобретению дал следующие положительные эффекты:

(1) Высоковольтные жгуты 62 и 65, расположенные в пространственной области 2С между модулями 40А-40C для хранения электроэнергии и корпусом 2 устройства для хранения электроэнергии выполнены с возможностью смещения к стороне модулей 40А-40C для хранения электроэнергии демпфирующим вибрацию материалом 83. Поэтому, вибрации высоковольтных жгутов 62 и 65, возникающие при заряде/разряде устройства 1 для хранения электроэнергии, сглаживаются, и возникновение вибрирующего звука в результате контакта с корпусом 2 устройства для хранения электроэнергии или с модулями 40А-40C для хранения электроэнергии можно предотвратить.

[0040]

(2) Держатели 70А и 70В жгутов, которые поддерживают высоковольтные жгуты 62 и 65, сформированы так, что их ширина (длина в направлении влево-вправо) больше, чем толщина линейных высоковольтных жгутов 62 и 65. Энергия вибраций высоковольтных жгутов 62 и 65 является линейной в направлении длины, но становится планарной в присутствии держателей 70А и 70В. Когда энергия вибраций меняет форму с линейной на планарную, количество энергии вибраций на единицу площади уменьшается. Уменьшенная энергия вибраций передается на демпфирующий вибрацию материал 83 и, поэтому, эффективность поглощения вибраций можно повысить.

[0041]

(3) Расстояние между ограничивающими стенками 76Ab и 76Bb и выступающими деталями 75А и 75В держателей 70А и 70В жгутов в направлении влево-вправо больше, чем толщина высоковольтного жгута 65, и высоковольтный жгут 65 можно смещать в направлении, перпендикулярном направлению, в котором он проходит. Поэтому, высоковольтный жгут 65 можно уверенно смещать к стороне модулей 40А и 40В для хранения электроэнергии посредством держателей 70А и 70В жгутов, даже если имеется изменение длины высоковольтного жгута 65 в направлении, в котором он проходит.

[0042]

(4) Отверстия 74А-74С фиксирующих боковых деталей 71А-71С и выступающие детали 75А-75С держателей 70А-79С жгутов находятся в зацеплении с выступами 111b и выступами 111с модулей 40А-40C для хранения электроэнергии, соответственно так, что держатели 70А-70C жгутов прикреплены к модулям 40А-40C для хранения электроэнергии только за счет зацепления, без каких-либо крепежных элементов и т.п. В фиксирующей структуре, работающей за счет зацепления, держатели 40А-40C жгутов ослабляются за счет ослабления, вызванного зацеплением, поэтому положение фиксации меняется в соответствии с конфигурацией расположения, и степень свободы фиксации высоковольтного жгута можно увеличить.

[0043]

(5) Держатели 70А и 70В жгутов имеют структуру, в которой фиксирующие боковые детали 71А и 71В и соединительные детали 73А и 73В соединены парами поддерживающих деталей 72А и 72В, которые расположены с интервалами в направлении вперед-назад. Пары поддерживающих деталей 72А и 72В расположены с интервалами и, поэтому, имеют низкую жесткость и хорошо повторяют смещения в направлении вверх-вниз. Как указано выше, держатели 70А-70C жгутов прикреплены к модулям 40А-40C для хранения электроэнергии только за счет зацепления и, кроме того, держатели 70А и 70В хорошо повторяют вибрации высоковольтного жгута 65. Соответственно, эффективность подавления вибраций высоковольтного жгута 65 можно повысить.

[0044]

В вышеописанном варианте структура подавления звука вибраций за счет демпфирующего вибрацию материала 83 показана на примере структуры, в которой приняты меры против вибраций высоковольтных жгутов 62 и 65. Однако помимо высоковольтных жгутов 62 и 65, расположенных на модулях 40А-40C для хранения электроэнергии, структуру подавления звука вибраций можно применять только к высоковольтному жгуту 65, который имеет наибольшую длину и допуски которого являются наибольшими.

[0045]

В вышеописанном варианте показана структура, в которой линейная энергия высоковольтных жгутов 62 и 65 меняется на планарную энергию держателями 70А-70С, прикрепленными к модулям 40А-40C для хранения электроэнергии. Однако вместо держателей 70А-70C жгутов, между высоковольтными жгутами 62 и 65 и демпфирующим вибрацию материалом 83 можно установить листовой элемент, рассеивающий энергию, более широкий, чем толщина высоковольтных жгутов 62 и 65. Этот листовой элемент, рассеивающий энергию можно приклеить к высоковольтным жгутам 62 и 65 или к демпфирующему вибрацию материалу 83.

[0046]

В вышеописанном варианте показана структура, в которой высоковольтный жгут 65 можно смещать в направлении, перпендикулярном направлению прохождения высоковольтного жгута 65 между ограничивающими стенками 76Ab и 76Bb и выступающими деталями 75А и 75В держателей 70А и 70В так, чтобы поглощались вибрации по длине высоковольтного жгута. Однако, перед модулем 40А для хранения электроэнергии можно установить зажимной элемент в области 2А хранения модулей для хранения электроэнергии так, чтобы вибрации высоковольтного жгута 65 поглощались за счет удержания этого высоковольтного жгута 65 зажимным элементом. В случае вышеописанной структуры, расстояние между ограничивающими стенками 76Ab и 76Bb и выступающими деталями 75А и 75В держателей 70А и 70В жгута может быть по существу равным толщине высоковольтного жгута 65 так, чтобы высоковольтный жгут 65 не мог смещаться в направлении, перпендикулярном направлению, в котором он проходит. Дополнительно, зажим можно использовать вместо держателей 70А и 70В жгута так, чтобы высоковольтный жгут фиксировался зажимами.

[0047]

В вышеописанном варианте показана структура, в которой держатели 70А-70C жгутов находятся в непосредственном контакте с высоковольтным жгутом 65, однако между держателями 70А-70C жгутов и высоковольтным жгутом 65 можно проложить другой демпфирующий вибрацию материал.

[0048]

В вышеописанном варианте показана структура, в которой в отверстия 74А-74С фиксирующих боковых деталей 71А-71С держателей 70А-70C жгута вставлены дисковидные выступы 111b, которые являются концевыми частями трубчатых деталей 111а кожухов 111 модулей 40А-40C для хранения электроэнергии. Однако на кожухах 111 можно установить другие дисковидные выступы так, чтобы в отверстия 74А-74С фиксирующих боковых деталей 71А-71С держателей 70А-70C жгутов вставлялись такие выступы.

[0049]

Держатели 70А-70C жгута могут быть прикреплены к модулям 40А-40C для хранения электроэнергии посредством крепежных элементов.

К структуре корпуса 2 устройства для хранения электроэнергии можно применять различные режимы.

[0050]

Настоящее изобретение не ограничивается устройством для хранения электроэнергии, содержащий литий-ионную вторичную аккумуляторную батарею и может применяться в устройстве для хранения электроэнергии, содержащем вторичную аккумуляторную батарею, содержащую водный электролит, например, никель-металлогидридные аккумуляторные батареи, никель-кадмиевые аккумуляторные батареи, или свинцовые аккумуляторные батареи. Кроме того, настоящее изобретение может применяться в устройстве для хранения электроэнергии, содержащем элемент для хранения электроэнергии, такой как литий-ионный конденсатор или электролитический двухслойный конденсатор.

[0051]

Дополнительно, устройство для хранения электроэнергии по настоящему изобретению может применяться в своих различных модификациях, входящих в объем настоящего изобретения и такое устройство для хранения электроэнергии содержит множество модулей для хранения электроэнергии, каждый из которых содержит кожух модуля для хранения электроэнергии и множество элементов для хранения электроэнергии, расположенных кожухе модуля для хранения электроэнергии, и каждый из которых имеет внешние клеммы положительного и отрицательного электродов; корпус устройства для хранения электроэнергии, в котором линейно расположено множество модулей для хранения электроэнергии: множество жгутов проводов, соединенных с внешними клеммами положительных и отрицательных электродов; и демпфирующий вибрацию материал, расположенный в пространственной области между одной поверхностью корпуса устройства для хранения электроэнергии и, из множества жгутов проводов, по меньшей мере жгутом проводов, имеющим наибольшую протяженность в направлении расположения модулей для хранения электроэнергии, в котором по меньшей мере часть жгута проводов, имеющего наибольшую протяженность в направлении расположения модулей для хранения электроэнергии, смещена к стороне кожуха модуля для хранения электроэнергии одной поверхностью корпуса устройства для хранения электроэнергии через демпфирующий вибрацию материал.

[0052]

Содержимое нижеуказанной заявки, определяющей приоритет, включено в настоящее описание путем отсылки.

Заявка на патент Японии № 2014-175588 (подана 29 августа 2014).

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

[0053]

1 - устройство для хранения электроэнергии

2 - корпус устройства для хранения электроэнергии

2А - область хранения модулей для хранения электроэнергии

2В - область хранения блока управления

2С - пространственная область

3 - распределительная коробка

3а - плюсовая клемма

3с - минусовая клемма

4 - контроллер литий-ионной аккумуляторной батареи

11 - основной корпус

11а - правая стенка

11b - выпускной порт

12 - боковая крышка

12а - сквозное отверстие

13 - нижняя крышка

14 - верхняя крышка

15 - крышка контролера

40, 40А-40C - модуль для хранения электроэнергии

41А-41С - клемма положительного электрода (внешняя клемма)

42А-42С - клемма отрицательного электрода (внешняя клемма)

43 - сквозное отверстие для крепления модуля (часть для введения)

53 - переключатель отключения потребителя

61-65 - высоковольтный жгут (жгут проводов)

70А-70C - держатель жгута

71А-71С - фиксирующая боковая деталь

72А, 72В - поддерживающая деталь

73А, 73В - соединительная деталь (прижимная деталь)

74А-74С - отверстие (первая зацепляющаяся часть)

75А-75С - выступающая деталь (вторая зацепляющаяся часть)

76Ab, 76Bb - ограничивающая стенка (ограничивающая перемещение деталь)

77А-77С - фиксирующая нижняя деталь

78А, 78В - направляющая деталь

79 - направляющая деталь

80 - перегородка

81 - болт

82 - гайка

83 - демпфирующий вибрацию материал

86 - линия определения напряжения

87 - линия датчика температуры

101 - вторичный элемент аккумуляторной батареи (элемент для хранения электроэнергии)

111 - кожух (кожух модуля для хранения электроэнергии)

111а - трубчатая деталь (трубчатый выступ)

111b - выступ (первая запирающая деталь, дисковидный выступ)

111с - выступ (вторая запирающая деталь)

112 - верхняя пластина

113 - нижняя пластина

114 - вертикальная стенка

115а - левая пластина

115b - правая пластина

116 - впускной порт для теплоносителя

118 - выпускной порт для теплоносителя

201, 202 - подложка датчика напряжения

201а, 202а - деталь для соединения с соединителем.

Изобретение относится к устройству для хранения электроэнергии. Согласно изобретнию устройство для хранения электроэнергии содержит множество модулей для хранения электроэнергии, каждый из которых содержит кожух модуля для хранения электроэнергии, множество элементов для хранения электроэнергии, расположенных в кожухе модуля для хранения электроэнергии, и внешние клеммы положительных и отрицательных электродов; корпус устройства для хранения электроэнергии, в котором расположено и заключено множество модулей для хранения электроэнергии; множество жгутов проводов, соединенных с внешними клеммами положительных и отрицательных электродов модулей для хранения электроэнергии; и демпфирующий вибрацию материал, расположенный в пространственной области между одной поверхностью корпуса устройства для хранения электроэнергии и по меньшей мере жгутом проводов из множества жгутов проводов, имеющим наибольшую длину, продолжающуюся в направлении расположения модулей для хранения электроэнергии; при этом жгут проводов, имеющий наибольшую длину, продолжающуюся в направлении расположения модулей для хранения электроэнергии, смещен к стороне кожуха модуля для хранения электроэнергии одной поверхностью корпуса устройства для хранения электроэнергии через демпфирующий вибрацию материал. Техническим результатом является предотвращение вибрации жгутов проводов при заряде/разряде. 7 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Устройство для хранения электроэнергии, содержащее:

множество модулей для хранения электроэнергии, каждый из которых содержит кожух модуля для хранения электроэнергии, множество элементов для хранения электроэнергии, расположенных в кожухе модуля для хранения электроэнергии, и внешние клеммы положительных и отрицательных электродов;

корпус устройства для хранения электроэнергии, в котором расположено и заключено множество модулей для хранения электроэнергии;

множество жгутов проводов, соединенных с внешними клеммами положительных и отрицательных электродов модулей для хранения электроэнергии; и

демпфирующий вибрацию материал, расположенный в пространственной области между одной поверхностью корпуса устройства для хранения электроэнергии и по меньшей мере жгутом проводов из множества жгутов проводов, имеющим наибольшую длину, продолжающуюся в направлении расположения модулей для хранения электроэнергии; при этом

жгут проводов, имеющий наибольшую длину, продолжающуюся в направлении расположения модулей для хранения электроэнергии, смещен к стороне кожуха модуля для хранения электроэнергии одной поверхностью корпуса устройства для хранения электроэнергии через демпфирующий вибрацию материал.

2. Устройство по п.1, в котором:

по меньшей мере в части между демпфирующим вибрацию материалом и жгутом проводов расположен элемент, рассеивающий энергию вибраций, который рассеивает энергию вибраций и имеет ширину большую, чем толщина жгута проводов.

3. Устройство по п.2, в котором:

элемент, рассеивающий энергию вибраций, является держателем жгута, содержащим прижимную деталь, которая смещает жгут проводов к стороне кожуха модуля для хранения электроэнергии.

4. Устройство по п.3, в котором:

на держателе жгута предусмотрена ограничивающая перемещение деталь, ограничивающая перемещение жгута проводов в направлении, перпендикулярном направлению, в котором проходит жгут проводов.

5. Устройство по п.4, в котором:

ограничивающая перемещение деталь содержит пару выступов, расположенных с интервалом, превышающим толщину жгута проводов, при этом

жгут проводов выполнен с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном направлению, в котором проходит этот жгут проводов.

6. Устройство по п.3, в котором:

на одной поверхности кожуха модуля для хранения электроэнергии, противоположной одной поверхности корпуса устройства для хранения электроэнергии, выполнены трубчатые выступы, содержащие части для введения, продолжающиеся в направлении, по существу перпендикулярном направлению, в котором проходит жгут проводов, и в которые должны вводиться крепежные элементы для крепления модулей для хранения электроэнергии к корпусу устройства для хранения электроэнергии.

7. Устройство по п.6, в котором:

держатель жгута содержит прижимную деталь, которая смещает жгут проводов к стороне одной поверхности кожуха модуля для хранения электроэнергии, причем

прижимная деталь расположена между трубчатыми выступами по меньшей мере одного из модулей для хранения электроэнергии.

8. Устройство по любому из пп. 1-7, в котором

множество жгутов проводов расположено между одной поверхностью корпуса устройства для хранения электроэнергии и множеством кожухов модулей для хранения электроэнергии, причем

демпфирующий вибрацию материал смещает по меньшей мере часть каждого из множества жгутов проводов к стороне по меньшей мере одного из кожухов модулей для хранения электроэнергии.