Термостабилизированный модуль из электрических батарей

Изобретение относится к термостабилизированному модулю из электрических батарей. Электрические элементы (6) расположены в корпусе и находятся в тепловом контакте с элементом Пельтье, обеспечивающим теплопередачу от блока электрических элементов или к нему, причем теплопроводные разделительные пластины (5), которые находятся в контакте, по меньшей мере, с одной боковой стенкой (2), размещены в указанном корпусе с электрическими элементами (6), расположенными между указанными разделительными пластинами (5), причем указанная боковая стенка (2) корпуса (1), входящая в контакт с разделительными пластинами (5), находится в тепловом контакте с элементом Пельтье (8). Электрические элементы (6) зажаты между теплопроводящими пластинами (5) по своим наибольшим сторонам. Элемент Пельтье находится в тепловом контакте с теплообменником на жидком теплоносителе. Техническим результатом является упрощение сборки и эффективный теплоперенос. 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Объектом данного изобретения является термостабилизированный модуль, содержащий электрические батареи, для использования в неподвижных и подвижных электрических устройствах, в частности в автомобилях с электрическим или гибридным приводом.

Блоки из электрических батарей, используемые в электромобилях, содержат ряд элементов, соединенных в модули. Для создания требуемого напряжения, силы тока или энергоемкости батареи данные элементы электрически соединяют последовательно, параллельно или последовательно-параллельно и формируют из них блок, занимающий по возможности минимальное пространство. Для создания электромобиля по возможности с максимальным пассажирским салоном и багажником пространство для размещения модулей из батарей должно быть сведено к минимуму. С другой стороны, при работе (разряжении), а также подзарядке батарей выделяется значительное количество тепловой энергии и, поэтому, величину температуры указанных модулей необходимо регулировать. Для того чтобы данные элементы занимали наименьшее пространство, они должны быть весьма плотно сложены, в то же время для регулирования температуры между конкретными элементами блока батарей должны быть выполнены соответствующие проводящие тепло каналы, однако, при этом для блоков батарей потребуется больше пространства. Указанные два требования при существующем техническом уровне должны удовлетворяться взаимно противоречащими техническими решениями.

Из патентного документа EP 1753058 известен модуль из электрических батарей, содержащий воздуховоды, проходящие между элементами в батарее. Данная батарея охлаждается посредством ребристых разделителей с отверстиями, через которые может проходить охлаждающая среда.

Из патентного документа US 4314008 известно термостабилизирующее устройство для модуля из батарей, в котором ряд электрических элементов может быть нагрет или охлажден в зависимости от требований. С этой целью термостабилизируемые электрические батареи помещены в изолирующий корпус и работают вместе с тепловым насосом, который в зависимости от фактических тепловых условий проводит тепло в батарею или из нее. В качестве теплового насоса используется элемент Пельтье, имеющий две параллельные плоские поверхности, между которыми проводится тепло. Указанный элемент Пельтье входит в контакт с одной стороны через промежуточную теплопроводящую плиту с блоком батарей, а с другой стороны непосредственно с радиатором, который является крышкой изолирующего корпуса. За счет изменения полярности и напряжения тока, проходящего к элементу Пельтье, в зависимости от требования достигается охлаждение или нагрев батареи и, по существу, достигаются лучшие эксплуатационные параметры, а также более длительный срок службы электрических элементов.

Из патентного документа DE 10114960 известна конструкция корпуса батареи, в которой электрические элементы расположены на полках, находящихся в тепловом контакте с элементом Пельтье, который подводит или отводит тепло из корпуса, чтобы охладить или нагреть элементы, в зависимости от потребности. Кроме того, указанное устройство содержит теплообменник канального типа с вентилятором, расположенным у боковой стенки корпуса.

Целью данного изобретения является создание модуля из батарей для обеспечения термостабилизации электрических элементов без существенного увеличения пространства для хранения модуля из батарей. Другой целью данного изобретения является создание корпуса для электрических элементов, обеспечивающего простую сборку и эффективный теплоперенос.

Дополнительной целью данного изобретения является создание средств для прикрепления элемента Пельтье, которые упрощают сборку указанного элемента Пельтье в корпусах блоков электрических элементов.

В соответствии с данным изобретением электрические элементы в термостабилизированном модуле из электрических батарей расположены в корпусе и находятся в тепловом контакте с элементом Пельтье, причем указанный контакт обеспечивает теплопередачу от указанного блока электрических элементов или к указанному блоку. Данное решение характеризуется тем, что теплопроводные разделительные пластины, которые находятся в контакте по меньшей мере с одной боковой стенкой корпуса, зажаты в корпусе с электрическими элементами, расположенными между указанными разделительными пластинами, тогда как указанная боковая стенка корпуса, входящая в контакт с разделительными пластинами, находится в тепловом контакте с элементом Пельтье, причем электрические элементы зажаты между теплопроводящими пластинами по своим наибольшим сторонам, причем элемент Пельтье находится в тепловом контакте с теплообменником на жидком теплоносителе, причем указанный теплообменник содержит радиатор, а также коллектор охлаждающей текучей среды, имеющий выпускное и впускное отверстия.

Кроме того, предпочтительно элемент Пельтье и теплообменник на жидком теплоносителе размещены на установочной раме и прижаты посредством крепежной пластины по существу к средней части боковой стенки корпуса болт-шпильками.

В другом предпочтительном варианте выполнения электрические элементы, расположенные в корпусе и разделенные разделительными пластинами, скреплены вместе болт-шпильками.

Предпочтительно разделительные пластины имеют задние края, изогнутые под углом 90°, входящие в контакт с боковой стенкой и прикрепленные к указанной боковой стенке корпуса клепкой.

В предпочтительном решении разделительные пластины и боковая стенка корпуса выполнены из алюминия.

Объект данного изобретения показан в иллюстративных вариантах выполнения на чертежах, на которых:

фиг.1 показывает часть корпуса для электрических элементов, а также элемент Пельтье и теплообменник на жидком теплоносителе;

фиг.2 показывает часть теплообменника на жидком теплоносителе;

фиг.3 показывает покомпонентный вид в аксонометрии теплообменника на жидком теплоносителе;

фиг.4 показывает часть модуля из электрических батарей;

фиг.5 показывает вид в аксонометрии корпуса с частично выступающими электрическими элементами и с теплообменником на жидком теплоносителе в покомпонентном изображении;

фиг.6 показывает боковую стенку корпуса;

фиг.7 показывает разделительную пластину корпуса;

фиг.8 показывает опорную плиту корпуса; и

фиг.9 показывает крышку корпуса.

В варианте выполнения, показанном на фиг.1, корпус 1 модуля, содержащий электрические элементы, имеет в соответствии с данным изобретением боковую стенку 2, присоединенную к опорной плите 3 и крышке 4. На фиг.2 показано, что восемь параллельных разделительных пластин 5 с электрическими элементами 6, расположенными между указанными разделительными пластинами, установлены между опорной плитой 3 и крышкой 4, причем крайний нижний электрический элемент 6 расположен в промежутке между нижней разделительной пластиной 5 и опорной плитой 3, а крайний верхний электрический элемент 6 расположен в промежутке между верхней разделительной пластиной 5 и крышкой 4.

Для обеспечения теплового контакта между пластинами, присоединенными к боковой стенке 2 корпуса 1, разделительные пластины 5 и крышка 4, а также опорная плита 3 присоединены к боковой стенке 2 клепкой. Присоединение клепкой обеспечивает двусторонний зажим для эффективной теплопередачи между соединенными пластинами. Эффективность теплопередачи между алюминиевой боковой стенкой 2 и алюминиевыми разделительными пластинами 4 дополнительно увеличена за счет нанесения теплопроводящей пасты, которую наносят на взаимно-контактирующие поверхности пластин, которые должны быть соединены клепкой.

Кроме того, опорная плита 3 и крышка 4 присоединены друг к другу четырьмя болт-шпильками 7. Электрические элементы 6, набранные внутри корпуса 1 и разделенные разделительными пластинами 5, зажаты между смежными пластинами болт-шпильками 7 с обеспечением плотного прилегания всей поверхности элемента к соответствующей теплопроводящей пластине. Теплопередача значительно повышается после нанесения теплопроводящей пасты на поверхности, которыми элементы 6 входят в контакт с разделительными пластинами 5.

Одна поверхность элемента Пельтье 8 прижата к наружной поверхности алюминиевой боковой стенки 2, а вторая поверхность прижата к теплообменнику 9 на жидком теплоносителе, содержащему радиатор 10 и коллектор 11 охлаждающей текучей среды с впускным и выпускным отверстиями. Вышеуказанный теплообменник 9 расположен на установочной раме 12 и прижат к элементу Пельтье 8 крепежной пластиной 13 посредством болт-шпилек 14, вводимых в боковую стенку 2.

Фиг.3 представляет собой детальный покомпонентный вид в аксонометрии теплообменника 9 на жидком теплоносителе. Болт-шпильки 14 вкручены в среднюю часть боковой пластины 2 и установочную раму 12, имеющую квадратное отверстие, обеспечивающее позиционирование элемента 8 Пельтье, который входит в контакт с радиатором 10, плотно присоединенным уплотнительным кольцом к коллектору 11. Для обеспечения лучшей теплопередачи между задней пластиной и элементом Пельтье 8, входящим в контакт с задней пластиной, наносят слой теплопроводящей пасты, а также между элементом Пельтье 8 и теплообменником 9, входящим в контакт с элементом Пельтье.

Весь модуль из электрических батарей в соответствии с данным изобретением, показанный на фиг.4, содержит корпус 1, в котором электрические элементы 6 зажаты между разделительными пластинами 5. Элемент Пельтье 8, входящий в контакт с теплообменником, прикреплен с одной стороны к боковой стенке 2 корпуса 1, а с другой стороны видны датчики 15 температуры, которые расположены около полюсных клемм элементов 16 вместе с пластиной 17, содержащей электронный блок, снимающий электрическое напряжение со всех электрических элементов 6, причем указанная пластина присоединена к устройству управления батареями.

На фиг.5 показан вид в аксонометрии предварительной сборки компонентов модуля, в соответствии с данным изобретением, с девятью электрическими элементами 6, частично выступающими из корпуса 1, и покомпонентный вид теплообменника 9 на жидком теплоносителе с элементом Пельтье 8.

Как показано на фиг.6, в среднюю часть боковой стенки 2 вкручены четыре болт-шпильки 14, а на ее боковых сторонах выполнено 54 отверстия для присоединения клепкой крепежных восьми разделительных пластин 5 и крышки 4, тогда как нижняя часть боковой стенки 2, предназначенная для соединения с опорной плитой, изогнута под углом 90°.

На фиг.7 показана форма разделительной пластины 5, которая имеет задний край 18, изогнутый под углом 90° с выполненными в нем отверстиями под заклепки. Поскольку задний край 18 каждой из разделительных пластин 5, расположенных в корпусе 1, входит в контакт с задней стенкой 2 и присоединен к ней клепкой, то эффективность теплообмена между соединенными пластинами в основном зависит от их контактной поверхности. Таким образом, задний край 18 должен быть по возможности максимально высоким, однако по конструктивным соображениям эта высота будет меньше высоты электрического элемента 6, устанавливаемого на разделительной пластине 5.

Как показано на фиг.8, опорная плита 3 корпуса 1 выполнена в виде плоского металлического листового элемента с монтажными отверстиями под болт-шпильки 7, тогда как крышка 4, показанная на фиг.9 без отверстий под болт-шпильки 7, также имеет задний край 19, изогнутый под 90° с выполненными в нем отверстиями под заклепки.

В зависимости от условия требования охлаждения или нагревания модуля электрических батарей система управления батареями передает команды для изменения полярности напряжения на элементе Пельтье 8. Температурный порог для сигнала на включение охлаждения задается при 25°C, а для включения нагрева - при 0°C.

В зависимости от фактического значения температуры, определяемой датчиками 15 температуры, параметры элемента Пельтье 8, то есть, полярность напряжения и значение тока, задаются динамически в диапазоне напряжений от -12 V до +12 V, и диапазоне тока от -6 А до +6А. Боковая стенка 2 вместе с разделительными присоединенными к ней пластинами 5, опорная плита 3 и крышка 4 и, по существу, каждый из электрических элементов 6, расположенный между указанными пластинами в корпусе, охлаждаются или нагреваются в зависимости от полярности напряжения на элементе Пельтье 8 в модуле по данному изобретению.

1. Термостабилизированный модуль из электрических батарей, в котором электрические элементы (6) расположены в корпусе (1) и находятся в тепловом контакте с элементом Пельтье (8), обеспечивающим теплопередачу от блока электрических элементов или к нему, отличающийся тем, что теплопроводные разделительные пластины (5), которые находятся в контакте по меньшей мере с одной боковой стенкой (2) корпуса (1), зажаты в корпусе (1) с электрическими элементами (6), расположенными между указанными разделительными пластинами (5), причем указанная боковая стенка (2) корпуса (1), входящая в контакт с разделительными пластинами (5), находится в тепловом контакте с элементом Пельтье (8), причем электрические элементы (6) зажаты между теплопроводящими пластинами (5) по своим наибольшим сторонам, причем элемент Пельтье (8) находится в тепловом контакте с теплообменником (9) на жидком теплоносителе.

2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что теплообменник (9) на жидком теплоносителе содержит радиатор (10), а также коллектор (11) охлаждающей текучей среды с выпускным и впускным отверстиями.

3. Модуль по п.1, отличающийся тем, что элемент Пельтье (8) и теплообменник (9) на жидком теплоносителе размещены на установочной раме (12) и прижаты болт-шпильками (14) через крепежную пластину (13), по существу, к средней части боковой стенки (2) корпуса (1).

4. Модуль по п.1, отличающийся тем, что электрические элементы (6), расположенные в корпусе (1) и разделенные разделительными пластинами (5), скреплены вместе болт-шпильками (7).

5. Модуль по п.1, отличающийся тем, что разделительные пластины (5) имеют задние края (18), загнутые под углом 90°, входящие в контакт с боковой стенкой (2).

6. Модуль по п.5, отличающийся тем, что разделительные пластины (5) прикреплены к боковой стенке (2) корпуса (1) клепкой.

7. Модуль по п.1, отличающийся тем, что разделительные пластины (5) и боковая стенка (2) корпуса (1) выполнены из алюминия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к блоку аккумуляторов. Блок (13) аккумуляторов расположен в нижней части кузова транспортного средства.

Изобретение относится к размещению элементов батарей в блоке. Технический результат - уменьшение объема батареи.

Изобретение относится к блоку батарей, имеющему множество модулей батарей, каждый из которых вмещает в себя пакетированный блок, в котором уложено множество аккумуляторных батарей, и способу изготовления такого блока батарей, с помощью которого можно уменьшить число проводов детектирования напряжения для детектирования напряжений на соответствующих аккумуляторных батареях, расположенных в модулях батарей, формирующих блок батарей.

Изобретение относится к аккумуляторной батарее и аккумуляторной ручной машине. .

Изобретение относится к аккумуляторной батарее среднего или большого размера. .

Изобретение относится к герметичной аккумуляторной батарее прямоугольной формы. .

Изобретение относится к аккумуляторному картриджу и содержащему его аккумуляторному модулю. .

Изобретение относится к устройствам накопления электрической энергии, в частности, к области модулей, содержащих по меньшей мере два устройства накопления электрической энергии.

Изобретение относится к ручному электрическому инструменту, а именно к форме его рукояти, предназначенной для размещения в ней элементов питания. .

Батарейный модуль (1А) предусмотрен с элементом аккумуляторной батареи и корпусом (С). В корпусе (С) размещен элемент (23) аккумуляторной батареи. Корпус (С) имеет первую основную поверхность, вторую основную поверхность, включает в себя первый конструктивный элемент (13А), предназначенный для соединения батарейного модуля, и первый упруго деформируемый конструктивный элемент (15А). Первый конструктивный элемент (13А), предназначенный для соединения батарейного модуля, расположен и выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность удерживания первого дополнительного батарейного модуля (1X) на первой основной поверхности. Первый упруго деформируемый конструктивный элемент (15А) расположен и сконфигурирован относительно первой основной поверхности с возможностью упругого деформирования по направлению внутрь ко второй основной поверхности при укладке первого дополнительного батарейного модуля (1X) на первую основную поверхность, в то время как первый дополнительный батарейный модуль (IX) удерживается на первой основной поверхности корпуса (С) посредством первого конструктивного элемента (13А), предназначенного для соединения батарейного модуля. Увеличение равномерности поверхностного давления на аккумуляторные батареи, размещенные в корпусе, является техническим результатом изобретения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к ручным электрическим машинам в виде аккумуляторного перфоратора и/или отбойного молотка. Ручная машина содержит корпус, основную рукоятку, дополнительную рукоятку и несколько аккумуляторных элементов, размещенных в основной и дополнительной рукоятках. При этом в основной рукоятке и/или дополнительной рукоятке размещено несколько аккумуляторных элементов. В результате уменьшаются габариты ручной машины и достигается равномерность нагрузки на руки оператора. 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к корпусной конструкции для удержания группы прямоугольных вторичных батарей. Устройство содержит первую и вторую установочные поверхности, выполненные каждая с множеством приемных пазов и ребер, причем приемные пазы первой и второй установочных поверхностей выровнены попарно таким образом, что между каждой парой вмещающих пазов образовано приемное пространство, а между каждой парой ребер образован деформационный зазор, при этом соответствующие прямоугольные вторичные батареи размещены в указанных приемных пространствах. Расстояние между боковой поверхностью прямоугольной вторичной батареи и противоположной боковой поверхностью соседней прямоугольной вторичной батареи равно ширине деформационного зазора, расстояние между двумя боковыми поверхностями одной и той же прямоугольной вторичной батареи соответствует толщине прямоугольной вторичной батареи, при этом ширина деформационного зазора превышает или равна 2/5 толщины прямоугольной вторичной батареи. Техническим результатом является устранение короткого замыкания и повреждения батарей. 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к формированию блоков батарей. Технический результат - обеспечение возможности охлаждения контроллера батареи без специализированных устройств охлаждения. Предложен блок батарей, включающий в себя: несколько модулей батареи, сложенных в стопку в вертикальном направлении с заданным промежутком (G1), обеспеченным между модулями батареи, и с заданным промежутком (G2) между модулями батареи; и контроллер батареи, присоединенный к сторонам модулей батареи таким образом, чтобы он был обращен к указанному промежутку (G1). 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к аккумуляторным батареям. Технический результат - упрощение путем уменьшения составных частей. Раскрыт модуль аккумуляторных элементов, сформированный посредством наслоения множества плоских аккумуляторных элементов, каждый из которых имеет выводы электродов, и множества изолирующих элементов, которые расположены так, чтобы исключать короткое замыкание между выводами электродов. Модуль аккумуляторных элементов имеет часть для согласования, сформированную посредством наслоения изолирующих элементов так, чтобы согласовываться с внешним разъемом; и вторую зацепляющую часть, сформированную в изолирующих элементах так, чтобы зацепляться с первой зацепляющей частью внешнего разъема. Возможно предоставлять модуль аккумуляторных элементов с уменьшенным числом составных частей, так что разъем может быть вставлен и зацеплен с модулем аккумуляторных элементов. 6 з.п. ф-лы, 15 ил.

Предложена аккумуляторная батарея, вставляемая в ручную машину и прикрепляемая к ней, содержащая корпус, аккумуляторный элемент, расположенный внутри корпуса, и электродный вывод, соединенный с аккумуляторным элементом и расположенный на корпусе с возможностью соединения с электродным выводом ручной машины, причем корпус имеет основную часть и дополнительную часть, выступающую из основной части и вводимую в ручную машину, а электродный вывод расположен на верхней поверхности основной части корпуса у боковой стенки дополнительной части корпуса. Обеспечение надежной защиты электродного вывода аккумуляторной батареи за счет предотвращения воздействия на него ударной нагрузки, а также уменьшение размеров основного корпуса и повышение устойчивости к опрокидыванию инструмента, является техническим результатом заявленного изобретения. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. Конструкция размещения блока аккумуляторных батарей транспортного средства содержит панель кузова транспортного средства, первый, второй и третий компоненты панели. Первый компонент панели жестко прикреплен к панели кузова транспортного средства и включает в себя первую боковую стенку и стенку основания. Второй компонент панели жестко прикреплен к первому компоненту панели и включает в себя вторую боковую стенку и первый участок периферийной стенки. Третий компонент панели жестко прикреплен ко второму компоненту панели так, что первый, второй и третий компоненты панели образуют открывающееся наружу пространство размещения аккумуляторных батарей. Третий компонент панели включает в себя второй участок периферийной стенки, который взаимодействует с первым участком периферийной стенки. Первый, второй и третий компоненты панели образованы независимо как отдельные детали и соединены вместе. Первый участок периферийной стенки проходит в периферийном направлении открывающегося наружу пространства относительно второй боковой стенки. Второй участок периферийной стенки проходит в периферийном направлении открывающегося наружу пространства относительно первой боковой стенки. Способ сборки упомянутой конструкции размещения блока аккумуляторных батарей транспортного средства. Достигается увеличение объема пространства размещения аккумуляторных батарей. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к аккумуляторам. Технический результат - исключение неправильного подключения аккумулятора. Заявлен держатель аккумулятора, включающий в себя первый и второй двухконтактные узлы. Первый двухконтактный узел располагается на корпусной части держателя аккумулятора, а второй двухконтактный узел располагается на отделяемой части держателя аккумулятора. Каждый двухконтактный узел включает в себя положительный контакт и отрицательный контакт, которые, соответственно, выполнены с возможностью контактировать с положительным контактом и отрицательным контактом аккумулятора. Отделяемая часть держателя аккумулятора является перемещаемой в и из соединенного состояния с корпусной частью. В соединенном состоянии, двухконтактные узлы удерживаются разнесенными так, что они задают гнездо, в котором двухконтактные узлы удерживают противоположные концы аккумулятора. Перемещение отделяемой части в соединенное состояние также устанавливает электропроводность между положительными контактами и между отрицательными контактами каждого из двухконтактных узлов. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Предложена стационарная электроэнергетическая система, включающая в себя низкопрофильную аккумуляторную батарею, находящуюся в корпусе с генерирующим электроэнергию элементом, заключенную в наружном упаковочном элементе. Низкопрофильная аккумуляторная батарея включает в себя также прокладку, расположенную между корпусом батареи и корпусом другой батареи, когда корпус другой батареи уложен на корпусе батареи, образуя при этом стопку. Прокладка фиксирует корпус батареи в заранее заданном положении. Корпус батареи и прокладка соединены друг с другом через упругое тело. Повышение надежности работы аккумуляторной батареи в условиях воздействий вибраций при герметичности наружного упаковочного элемента является техническим результатом заявленного изобретения. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 19 ил.

Заявляемое изобретение относится к способу изготовления соединительной перемычки для соединения контактных узлов в свинцовых аккумуляторных батареях. Способ изготовления перемычки включает очистку концов заготовки из медного многожильного кабеля, травление концов отрезков кабеля в растворе хлористого цинка, кратковременное погружение их в расплав оловянистого припоя, травление луженых концов кабеля в растворе хлористого цинка, их кратковременное погружение в расплав свинца с температурой выше температуры расплава оловянистого припоя, поочередное закрепление каждого освинцованного конца отрезка кабеля в предварительно прогретой литейной форме и отливку соответствующего клеммного наконечника из свинцового сплава с температурой, превышающей температуру расплава при свинцевании концов отрезков кабеля, с формированием биметаллического соединения «медный кабель - клеммный наконечник», и равномерное обжатием медных жил сплавом свинца за счет его объемной усадки при застывании и охлаждении отливки. Повышение электропроводности перемычки из медного кабеля с клеммным наконечником путем улучшения равномерности их обжатия, а также повышение срока службы аккумулятора является техническим результатом заявленного изобретения. 1 ил., 2 табл.
Наверх