JP2021529419A - 電力モジュールおよびそれを組み立てるための方法 - Google Patents

電力モジュールおよびそれを組み立てるための方法 Download PDF

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Abstract

電力モジュール(1)であって、各々が長手方向(L)に沿って第1の電極(11)を含む第1の端部(10A)から第2の電極(12)を含む第2の端部(10B)まで延びる複数の電力ユニット(10)と、各々が対応する電力ユニット(10)の第1の電極(11)と接触している第1の複数の接触要素(131)を含む第1のパネル(13)と、各々が対応する電力ユニット(10)の前記第2の電極(12)と接触している第2の複数の接触要素(141)を含む第2のパネル(14)と、を備える。モジュール(1)において、第1のパネル(13)は、第1の複数の孔(133)を含み、第1の複数の孔(133)のそれぞれは、長手方向(L)に沿って、第1の複数の接触要素のうちの対応する接触要素(131)および対応する第1の電極(11)と位置合わせされており、第2のパネル(14)は、第2の複数の孔(143)を含み、第2の複数の孔(143)のそれぞれは、長手方向(L)に沿って、第2の複数の接触要素のうちの対応する接触要素(141)および対応する第2の電極(12)と位置合わせされている。

Description

本発明は、電力モジュールおよびそれを製造するための方法に関する。
本発明が属する技術分野は、電気で作動する機械または装置に電力を供給するための電力システムの生成の分野である。
その分野では、長期間にわたって高電力を供給する非常にコンパクトな電池に対する需要が高まっている。
より強力な電力モジュールを形成するために角型電池が互いに接続されている分野には、従来技術の解決策がある。
しかしながら、それらの解決策にはいくつかの欠点がある。それらの欠点は、角型電池のコストによる経済的なものであり得るが、最終モジュールの柔軟性を低下させ得るものでもあり得、最終モジュールは、いずれにせよ、この場合角型電池であるその基本ユニットの電力に関連する。
他の従来技術の解決策では、互いに接続されたより小さな電力ユニット(例えば、円筒形)が使用される。後者は、コストと柔軟性の間の適切な妥協点である。しかしながら、電力が等しい場合、形成された接続の数は非常に多く且つ前述の利点が無効となる、モジュールの組み立てに関連するコストの大幅な増加となる。
実際、接続は2つの既知の方法を使用して行われる。「ワイヤーボンディング」では、溶融性材料のワイヤは、電極および銅コレクタ(または接続ワイヤ)にはんだ付けされたシートを使用して接続される電力ユニットの電極に接続される。
しかしながら、これらの解決策は自動化できないため、高レベルの電力のために長い組み立て時間が必要になるという欠点がある。
本発明の目的は、従来技術の上記の欠点を克服する電力モジュールおよびそれを組み立てるための方法を利用可能にすることである。
前記目的は、添付の特許請求の範囲に記載されているように、本発明による電力モジュールおよびそれを組み立てるための方法によって達成される。
この明細書の一態様によれば、本発明は電力モジュールを提供する。一実施形態では、電力モジュールは、複数の電力ユニットを含む。各電力ユニットは、第1の端部から第2の端部まで長手方向に沿って延びる。一実施形態では、第1の端部は、第1の電極を含む。一実施形態では、第2の端部は、第2の電極を含む。一実施形態では、前記複数の電力ユニットは、長手方向に対して横方向に(垂直な横方向に沿って)互いに並置される。
一実施形態では、電力モジュールは、第1のパネルを備える。第1のパネルは、前記複数の電力ユニットの電力ユニットの第1の端部に面する内面を有する。一実施形態では、第1のパネルは、第1の複数の接触要素(端子)を含む。前記第1の複数の接触要素(端子)の各接触要素(端子)は、対応する電力ユニットの第1の電極と接触している。
一実施形態では、電力モジュールは、第2のパネルを備える。第2のパネルは、前記複数の電力ユニットの電力ユニットの第2の端部に面する内面を有する。一実施形態では、第2のパネルは、第2の複数の接触要素(端子)を含む。前記第2の複数の接触要素(端子)の各接触要素(端子)は、対応する電力ユニットの第2の電極と接触している。
この明細書では、「接触要素」は、「端子」という用語を使用して言及され、それにより「接触要素」という表現に対して保護範囲を制限することはないことに留意されたい。接触要素、すなわち端子は、任意の「接触部」「シート」または「タブ」であり得る。
一実施形態では、第1のパネルは、第1の複数の孔を備える。前記第1の複数の孔の各孔は、長手方向に沿って、第1の複数の端子の対応するそれぞれの端子と位置合わせされている。前記第1の複数の孔の各孔は、長手方向に沿って、第1の複数の端子の対応するそれぞれの端子および対応するそれぞれの第1の電極と位置合わせされている。一実施形態では、第2のパネルは、第2の複数の孔を備える。前記第2の複数の孔の各孔は、長手方向に沿って、第2の複数の端子の対応するそれぞれの端子と位置合わせされている。前記第2の複数の孔の各孔は、長手方向に沿って、第2の複数の端子の対応するそれぞれの端子および対応するそれぞれの第2の電極と位置合わせされている。
この特徴により、内面の反対側にある、第1のパネル(および/または第2のパネル)の外面が直面する環境から、第1の複数の端子と第1の電極群との間の接触領域(および第2の複数の端子と第2の電極群との間の接触領域)へのアクセスが可能になる。この特徴により、電力ユニットの組み立てプロセスを自動化できるため、その組み立て時間が短縮される。
一実施形態では、第1のパネルは、第1のプリント回路基板を含む。第1のパネルの第1のプリント回路基板は、第1の複数の端子に接続されている。一実施形態では、第2のパネルは、第2のプリント回路基板を含む。第2のパネルの第2のプリント回路基板は、第2の複数の端子に接続されている。
これらのパネル上にプリント回路基板が存在することにより、電気経路が既に設けられているパネルが得られるため、電力ユニットにおける配線作業を減らすことができる。
一実施形態では、電力モジュールは、制御ユニットを含む。制御ユニットは、電力モジュールによって供給される電力を制御するように(すなわち、電力ユニットの状態を監視し、その充電状態を調整するように)構成されている。制御ユニットは、電力モジュールによって供給される電力を調整するように構成されている。電力モジュールは、第1のコネクタを備える。電力モジュールは、第2のコネクタを備える。
一実施形態では、制御ユニットは、第1のコネクタによって第1の複数の端子に接続されている。一実施形態では、制御ユニットは、第2のコネクタによって第2の複数の端子に接続されている。一実施形態では、制御ユニットは、第1のコネクタおよび第1のプリント回路基板によって第1の複数の端子に接続されている。一実施形態では、制御ユニットは、第2のコネクタおよび第2のプリント回路基板によって第2の複数の端子に接続されている。
一実施形態では、電力モジュールは、温度センサを備える。温度センサは、電力モジュールの温度を検出するように構成されている。温度センサは、制御ユニットに接続されている。一実施形態では、温度センサは、第1のプリント回路基板および/または第1のコネクタによって制御ユニットに接続されている。一実施形態では、温度センサは、第2のプリント回路基板および/または第2のコネクタによって制御ユニットに接続されている。
温度センサは、制御ユニットに接続されており、制御ユニットに制御信号を送信する。制御信号は、その実施形態では、電力モジュールの温度を表す。一実施形態では、温度センサは、電極とシートとの間の接触点でその温度を測定することができるように、電極に近い、パネルのプリント回路基板上にある。
温度センサの存在により、モジュールの温度に関するフィードバックが可能になり、それに応じて、電力モジュールの熱状態に対する是正措置を検討することができる。
一実施形態では、モジュールは、複数の温度センサを含む。前記複数の温度センサの各温度センサは、前記複数の電力ユニットの対応するそれぞれの電力ユニットに関連付けられている。前記複数の温度センサの各温度センサは、制御ユニットに接続されており、制御ユニットに、当該温度センサが関連付けられている対応する電力ユニットの温度を表す制御信号を送信する。
一実施形態では、前記複数の温度センサの各温度センサは、対応する電力ユニットの第1または第2の電極に関連付けられている。その実施形態においては、各電力ユニットについて、モジュールは、電力ユニットの前記第1および第2の電極のそれぞれに1つである、2つの温度センサを有する。
その特徴により、電力ユニットと密接に関連する正確な温度分布が可能になる。これは、正確な熱調整を検討するために、または単一の電力ユニットの動作状態を評価するために非常に有利である。
一実施形態では、電力モジュールは、熱調整システムを備える。熱調整システムは、電力モジュールの温度を修正するように構成されている。
一実施形態では、熱調整システムはファンを含む。そのファンは、空気流を前記複数の電力ユニットに向けるように構成される。一実施形態では、その空気流は横方向に向けられる。
一実施形態では、制御ユニットは、駆動信号を生成するように構成される。一般に、駆動信号は、制御ユニットに接続されているモジュールの構成要素の将来のアクションを駆動するために使用される信号である。一実施形態では、駆動信号は、制御信号の関数である。一実施形態では、駆動信号は、前記複数の温度センサの各温度センサの制御信号の関数である。制御ユニットは、フィードバックによって電力モジュールの温度を調整するように熱調整システムに教えるために、前記駆動信号を熱調整システムに送信するように構成される。基本的に、制御ユニットは、フィードバックによって熱調整システムを調整するように構成されている。
一実施形態では、電力モジュールはスペーサを備える。一実施形態では、スペーサは、第1のパネルの内面と前記複数の電力ユニットの第1の端部との間に配置される。一実施形態では、スペーサは、第2のパネルの内面と前記複数の電力ユニットの第2の端部との間に配置される。一実施形態では、電力モジュールは、第1のスペーサを備える。一実施形態では、電力モジュールは、第2のスペーサを備える。
第1のスペーサは、第1のパネルの内面と前記複数の電力ユニットの第1の端部との間に配置される。第2のスペーサは、第2のパネルの内面と前記複数の電力ユニットの第2の端部との間に配置される。
スペーサ(または複数のスペーサ)の存在により、電力ユニットの他の部分を第1または第2のパネルから隔離しつつ、第1および第2の電極でのみ電気的接触を維持することができる。
一実施形態では、スペーサはプレートを含む。前記プレートは、各電力ユニットに対して、対応するそれぞれの凹部を備える。各凹部は、それぞれの電力ユニットの第1の端部または第2の端部を受け入れるように構成される。一実施形態では、前記プレートは、各電力ユニットに対して、対応するそれぞれの貫通孔を備える。その貫通孔は凹部の内側に形成されている。貫通孔は、対応するそれぞれの電力ユニットの第1または第2の電極が、それぞれ、第1または第2のパネルの前記第1または第2の複数の端子の対応するそれぞれの端子と接触することを可能にするように構成される。
一実施形態では、電力モジュールは、複数のタイロッドを備える。前記複数のタイロッドは、前記第1および第2のパネルに結合されている。特に、前記第1および第2のパネルは、それぞれ、第1の複数の組立孔および第2の複数の組立孔を含む。複数のタイロッドは、第1のパネルの第1の複数の組立孔に接続されている。複数のタイロッドは、第2のパネルの第2の複数の組立孔に接続されている。前記複数のタイロッドは、前記第1および第2のパネルに結合されて、複数の電力ユニットを組立位置に維持する。
一実施形態では、前記組立位置は、第1および第2の複数の端子と、電力ユニットの対応するそれぞれの第1または第2の電極との間で電気的接続が行われることになる位置である。
一実施形態では、第1および第2の複数の端子の端子は、それぞれのタブを含む。前記それぞれのタブは、第1のパネルおよび第2のパネルの内面に接続されている。前記それぞれのタブは、第1のパネルおよび第2のパネルの内面から突き出ている。特に、前記それぞれのタブは、第1のパネルおよび第2のパネルの内面に接続された第1の端部を含む。特に、前記それぞれのタブは、第1のパネルおよび第2のパネルの内面に接続された第2の端部を含む。第1の端部と第2の端部との間に配置されたそれぞれのタブの部分は、長手方向に沿って第1のパネルおよび第2のパネルの内面に対して突出する代わりに、第1のパネルおよび第2のパネルの内面と接触しない。第1の端部と第2の端部との間に配置されたそれぞれのタブの部分は、第1のパネルおよび第2のパネルの前記第1の複数の孔および第2の複数の孔の対応するそれぞれの孔を横切る。
この明細書の一態様によれば、本発明はまた、電力システムを提供する。一実施形態では、電力システムは、統合された電力システムである。前記統合電力システムは、本発明に記載されている特徴のいずれかによる複数の電力モジュールを備える。前記複数の電力モジュールは、互いに接続されて、供給電圧のための供給電流を提供する。
統合電力システムは、監視ユニットを備える。前記監視ユニットは、前記複数の電力モジュールの各制御ユニットに接続されて、それぞれの制御信号を受信する。一実施形態では、前記複数の電力モジュールのうちの少なくとも2つの電力モジュールは、互いに並列に接続されている。一実施形態では、前記複数の電力モジュールのうちの少なくとも2つの電力モジュールは、互いに直列に接続されている。
一実施形態では、前記統合システムの複数の電力モジュールは、電力ブロックを規定する。統合システムは、電源ユニットが互いに直列に接続されている直列ブロックを備えてもよい。統合システムは、電力ユニットが互いに並列に接続されている並列ブロックを備えてもよい。
各統合電力ブロックは、ブロックに属する各電力モジュールの制御信号を収集するように構成された管理ユニットを含んでもよい。統合電力システムの各管理ユニットは、監視ユニットに接続されている。
一実施形態では、第1の並列ブロックは、第2の並列ブロックに直列に接続されてもよい。一実施形態では、第1の直列ブロックは、第2の直列ブロックに並列に接続されてもよい。
一実施形態では、統合電力システムは、複数のパネルを備える。一実施形態では、前記複数のパネルは、統合電力システムの電力モジュール(少なくとも1つのモジュール)に対応する第1および第2のパネル、または複数の第1および第2のパネルに対して垂直に向けられている。一実施形態では、前記複数のパネルの各パネルは、以下の構成要素のうちの1つまたは複数を含む。すなわち、
電力モジュールの制御ユニットと監視ユニットとの間の電気的接続を可能にするように構成された複数のコネクタ、
電力モジュールの制御ユニットと監視ユニットとの間の電気的接続を可能にするように構成されたプリント回路基板、
統合電力システムの電力モジュール間の機械的接続を可能にするように構成された少なくとも1つの機械的コネクタ、のうちの1つまたは複数を含む。
一実施形態では、調整システムの少なくとも一部は、長手方向に沿って、前記複数のパネルの2つのパネルの間に配置される。特に、一実施形態では、熱調整システムのファンは、前記複数のパネルの2つのパネルの間に、電力モジュールの電力ユニットと横方向に位置合わせされた位置に保持される。
本発明の一態様によれば、この方法は、電力モジュールを組み立てるための方法も提供する。
一実施形態では、この方法は、複数の電力ユニットを準備するステップであって、複数の電力ユニットのそれぞれは、第1の電極を含む第1の端部から第2の電極を含む第2の端部まで長手方向に沿って延びる、ステップを含む。一実施形態では、この方法は、前記複数の電力ユニットを、第1の複数の端子を含む第1のパネルと、第2の複数の端子を含む第2のパネルとの間に配置するステップを含む。前記第1の複数の端子の各端子は、対応する電力ユニットの第1の電極と接触して、第1のはんだ付け領域を規定する。前記第2の複数の端子の各端子は、対応する電力ユニットの第2の電極と接触して、第2のはんだ付け領域を規定する。
一実施形態では、この方法は、第1の複数の端子と複数の電力ユニットの第1の電極との間の第1のはんだ付けのステップを含む。第1のはんだ付けのそのステップは、第1のはんだ付け領域で生じる。第1のはんだ付けのそのステップは、第1の電極群と第1のパネルのそれぞれの端子との間に電気的接続を形成する。
一実施形態では、この方法は、第2の複数の端子と複数の電力ユニットの第2の電極との間の第2のはんだ付けのステップを含む。第2のはんだ付けのそのステップは、第2のはんだ付け領域で生じる。第2のはんだ付けのそのステップは、第2の電極群と第2のパネルのそれぞれの端子との間に電気的接続を形成する。
電力ユニットのこの統合により、迅速な組み立てプロセスで小さなスペースで高電力レベルが可能になる。
一実施形態では、第1のはんだ付けのステップにおいて、第1のはんだ付け領域は、第1の複数の孔を通してアクセス可能である。前記第1の複数の孔の各孔は、長手方向に沿って、前記第1の複数の端子のそれぞれの端子と位置合わせされている。
一実施形態では、第2のはんだ付けのステップにおいて、第2のはんだ付け領域は、第2の複数の孔を通してアクセス可能である。前記第2の複数の孔の各孔は、長手方向に沿って、前記第2の複数の端子のそれぞれの端子と位置合わせされている。
これにより、はんだ付け技術は、第1および第2のパネルの外側の環境から第1および第2のはんだ付け領域にアクセスできる。第1および第2の複数の孔によって可能になる容易なアクセスは、組み立てプロセスの大幅な自動化を可能にし、組み立てプロセスに必要な時間、および、したがって関連するコストを大幅に削減する。
一実施形態では、この方法は、第1のパネルを第2のパネルに固定するステップを含む。一実施形態では、前記固定するステップは、複数のタイロッドを取り付けることによって行ってもよい。前記複数のタイロッドは、最初に、第1のパネルに配置された第1の複数の組立孔に挿入され、次に、第2のパネルに配置された第2の複数の組立孔に挿入される(または、その逆も同様である)。その固定するステップにより、複数の電力ユニットを組立位置に保つことができる。
一実施形態では、第1のはんだ付けのステップおよび/または第2のはんだ付けのステップは、レーザはんだ付けによって行われる。
そのはんだ付け技術により、組み立て時間をさらに短縮できる。
この明細書の一態様によれば、本発明はまた、統合された電力システムを組み立てるための方法を提供する。
その方法は、本書に記載されている特徴のいずれかによる複数の電力モジュールを準備するステップを含む。その方法は、複数のパネルを準備するステップを含む。
一実施形態では、この方法は、前記複数のパネルのうちの少なくとも1つのパネルが、前記複数の電力モジュールのうちの少なくとも1つの電力モジュールに接続される接続ステップを含む。一実施形態では、接続ステップにおいて、前記複数のパネルのうちの少なくとも1つのパネルが、前記複数の電力モジュールのうちの少なくとも2つの電力モジュールに接続される。
一実施形態では、接続ステップにおいて、前記複数のパネルのうちの少なくとも2つのパネルが、前記複数の電力モジュールのうちの少なくとも2つの電力モジュールに接続される。その実施形態では、前記少なくとも2つのパネルの各パネルは、横方向に沿って2つの電力モジュールのモジュールの両側に配置される。
一実施形態では、この方法は、調整システムを配置するステップを含む。その配置する工程において、前記複数のパネルのうちの2つのパネルの間に、長手方向に沿って、調整システム(ファン)が配置される。この特徴および他の特徴は、添付の図面に例としてのみ示されている、好ましい非限定的な実施形態の以下の説明においてより明らかになるであろう。
電力モジュールの第1の側面図を概略的に示す。 図1のモジュールの電池の電極と図1のモジュールのパネルの端子との間の接触の詳細を概略的に示す。 それぞれ、図1のモジュールの一部の第1の実施形態および第2の実施形態を概略的に示す。 それぞれ、図1のモジュールの第2の側面図および図1のモジュールの第2の側面断面図を概略的に示す。 それぞれ、図1のモジュールの第1のパネルの内面および外面を概略的に示す。 それぞれ、図1のモジュールの第2のパネルの内面および外面を概略的に示す。 図1のモジュールのスペーサの平面図を概略的に示す。 統合された電力システムを概略的に示す。 図7の電力システムのモジュール間の相互接続の実施形態を概略的に示す。 図7の電力システムのパネルを概略的に示す。
添付の図面を参照して、数字1は電力モジュールを示す。モジュール1は、複数の電力ユニットを含む。一実施形態では、複数の電力ユニットは、複数の電池10である。一実施形態では、前記複数の電池10は円筒形の電池である。前記複数の電池の各電池10は、長手方向Lに沿って延びる。前記複数の電池の各電池10は、第1の端部10Aを含む。前記複数の電池の各電池10は、第2の端部10Bを含む。電池10の前記第1の端部10Aおよび第2の端部10Bのそれぞれは、それぞれ、第1の電極11および第2の電極12を含む。以下、アノード11という用語で電池10の第1の電極11に対する言及がなされる。以下、カソード12という用語で電池10の第2の電極12に対する言及がなされる。電池10の前記第1の端部10Aおよび第2の端部10Bのそれぞれは、それぞれ、第1の接触面11Aおよび第2の接触面12Aを含む。一実施形態では、アノード11は、第1の接触面11Aに対して長手方向Lに突出している。一実施形態では、カソード12は、第2の接触面12Aに対して長手方向Lに突出している。一実施形態では、アノード11およびカソード12は、それぞれ、第1の接触面11Aおよび第2の接触面12Aと同一平面上にあることに留意されたい。一実施形態では、前記複数の電池10は、互いに横方向に、すなわち、長手方向Lに対して垂直な横方向Tに沿って並置されている。
一実施形態では、モジュール1は、第1のパネル13を備える。
一実施形態では、第1のパネル13は、少なくとも部分的に絶縁材料でできている。一実施形態では、第1のパネル13は、内面13Aおよび外面13Bを含む。一実施形態では、内面13A(および外面13B)は、長手方向Lに垂直である。
内面13Aは、前記複数の電池10に面している。内面13Aは、前記複数の電池10のアノード11に面している。外面13Bは、内面13Aと反対であり、外部環境に面している。
一実施形態では、第1のパネル13は、第1の複数の端子131を含む。前記第1の複数の端子131は、導電性材料でできている。前記第1の複数の端子の各端子131は、前記複数の電池のうちの対応する電池10のアノード11と接触するように構成される。前記第1の複数の端子131の多くの実施形態があり得る。
一実施形態では、前記第1の複数の端子131は、第1のパネル13の内面13Aに接続されている。前記第1の複数の端子131は、第1のパネル13の内面13Aから突出している。一実施形態では、前記第1の複数の端子131は、第1の複数のタブを含む。一実施形態では、前記第1の複数の端子の各端子131は、第1の端部131Aを含む。一実施形態では、前記第1の複数の端子の各端子131は、第2の端部131Bを含む。前記第1の複数の端子の各端子131は、その第1の端部131Aにおいて内面13Aに接続されている。端子131の前記第1の端部131Aおよび第2の端部131Bのそれぞれは、表面実装技術(SMT)によってパネル13Aの電気回路に接続されている。前記第1の複数の端子の各端子131は、その第2の端部131Bにおいて内面13Aに接続されている。前記第1の複数の端子の各端子131は、(内面13Aに接続されている)第1の端部131Aから始まり、内面13Aに対して長手方向Lに沿って突出し(立ち上がり)、次に、端子131の第2の端部131Bにおいてそれを再接続している。前記第1の複数の端子の各端子131は、第1の端部131Aと第2の端部131Bとの間に配置され且つ対応するそれぞれのアノード11と接触するように構成された接触部分131Cを含む。
他の実施形態では、前記第1の複数の端子の各端子131は、第1のパネル13に形成された対応するそれぞれの貫通孔を埋めるように、第1のパネル13に結合される。その実施形態では、端子の接触部分131Cは、前記貫通孔から対応するアノード11に向かって突出する材料の超過として形成されてもよい。
一実施形態では、前記第1の複数の端子の各端子131と対応するそれぞれのアノード11との間の接触は、モジュール1の組立を完成させるために続いてはんだ付けされることを意図した第1のはんだ付け領域S1を規定する。一実施形態では、前記第1の複数の端子の各端子131および対応するそれぞれのアノード11は、電気的接続を形成するようにはんだ付けされる。
一実施形態では、第1のパネル13は、第1のプリント回路基板132を含む。第1のプリント回路基板132は、前記第1の複数の端子131の配線を可能にする。
第1のプリント回路基板132は、前記第1の複数の端子132を介して、複数の電池10の電力をそれを使用する外部デバイスに送信するように構成された複数のトラックを含む。複数のトラックは、それらが第1の複数の端子131に接続されるという条件で、内面13Aまたは外面13Bのいずれかに形成され得る。
複数のトラックはまた、外面13Bと内面13Aとの間に配置されたプリント回路基板13の内層に形成され得る。
一実施形態では、第1のパネル13は、第1の複数の孔(スロット)133を備える。一実施形態では、前記第1の複数の孔133は貫通孔であり、第1のパネル13を外面13Bから内面13Aまで貫通している。
前記第1の複数の孔の各孔133は、長手方向Lに沿って、第1の複数の端子のそれぞれの端子131と位置合わせされている。前記第1の複数の孔の各孔133は、長手方向Lに沿って、それぞれのアノード11と位置合わせされている。前記第1の複数の孔の一の孔133と、対応するアノード11と前記第1の複数の端子の対応する端子131との間の接触によって規定される対応する第1のはんだ付け領域S1との間のこの位置合わせは、はんだ付けシステム(自動)のための第1のはんだ付け領域S1へのアクセスを可能にする。
一実施形態では、第1のパネル13は、第1の複数の組立孔134を備える。一実施形態では、前記第1の複数の組立孔134は貫通孔であり、第1のパネル13を外面13Bから内面13Aまで貫通している。
一実施形態では、前記第1の複数の組立孔は、第1のパネル13上に均等に分散されている。
一実施形態では、第1のパネル13は、少なくとも1つの機械的コネクタ135を備える。前記少なくとも1つの機械的コネクタ135は、モジュール1が統合電力システム内の他のモジュール1に接続されることを可能にするように構成される。前記少なくとも1つの機械的コネクタ135は、第1のパネル13の内面13Aに接続されている。一実施形態では、第1のパネル13は、4つの機械的コネクタ135を含む。一実施形態では、前記4つの機械的コネクタ135のうちの2つは、横方向Tに垂直な第1のパネルの側部で内面13Aに配置されている。残りの2つの機械的コネクタ135は、他の2つの機械的コネクタが配置される側部とは反対側の第1のパネル13の側部で内面13Aに配置されている。
一実施形態では、第1のパネル13は、少なくとも1つの電気コネクタ136を備える。前記少なくとも1つの電気コネクタ136は、モジュール1が電気信号を送信することを可能にするように構成される。前記少なくとも1つの電気コネクタ136は、第1のパネル13の内面13Aに接続されている。一実施形態では、第1のパネル13は、2つの電気コネクタ136を含む。一実施形態では、2つの電気コネクタ136のうちの一方は、横方向Tに垂直な第1のパネルの側部で内面13Aに配置されている。他方の電気コネクタ136は、他の電気コネクタが配置されている側部とは反対側の第1のパネル13の側部で内面13Aに配置されている。一実施形態では、2つの電気コネクタ136のうちの一方は、前記第1の複数の端子131の第1の部分から到着する電気信号を転送するために使用される。対照的に、他方の電気コネクタ136は、前記第1の複数の端子131の残りの部分から到着する電気信号を転送するために使用される。
一実施形態では、第1のパネル13は、電力コネクタを備える。電力コネクタは、複数の電池10に蓄えられた電力を外部電力負荷に伝達するように構成されている。一実施形態では、電力コネクタおよび機械的コネクタ135が統合されている。
一実施形態では、モジュール1は、熱調整システム17を含む。熱調整システム17は、モジュール1の温度を調整するように構成される。一実施形態では、熱調整システムは、ファン17Aを含む。ファン17Aは、冷却流体(例えば空気)の流れが前記複数の電池10のすべてを横切って移動するように、横方向Tに前記流れを生成するように構成される。
一実施形態では、モジュール1は、制御ユニット16を備える。制御ユニットは、前記少なくとも1つの電気コネクタ136によって第1の複数の端子131に接続されている。制御ユニットは、前記第1のプリント回路基板132によって第1の複数の端子131に接続されている。制御ユニット16は、モジュール1の動作を管理するように構成される。特に、一実施形態では、制御ユニットは、以下の動作のうちの1つまたは複数を実行するように構成される。すなわち、
モジュール1の電圧を測定する、
制御信号151を受信して、各電池10のアノード11およびカソード12の温度を監視する、
制御信号151に応じて、駆動信号を熱調整システム17に送信する、
モジュール1に接続され得るさらなるモジュール1の他の制御ユニット16に接続する、
モジュール1の充電を許可する、
制御信号151に応じて、各電池の状態、特に各電池の各電極の状態を評価する、のうちの1つまたは複数を実行するように構成される。
一実施形態では、モジュール1は、(少なくとも)1つの温度センサ15を備える。温度センサ15は、モジュール1の温度を検出するように構成される。温度センサは、モジュール1の温度を表す制御信号151を生成するように構成される。温度センサ15は、制御信号151を制御ユニットに送信するように構成される。
一実施形態では、第1のパネル13は、第1の複数の温度センサ137を含む。各温度センサ137は、対応する電池10のアノード11に関連付けられている。各温度センサ137は、対応する電池10のアノード11の温度を表す制御信号151を生成するように構成される。各温度センサ137は、それぞれの制御信号151を制御ユニットに送信するように構成される。
各温度センサ137は、第1のパネル13および/または第2のパネル14の下面13A、14Aのプリント回路基板に、端子131と対応するアノード11および/または対応するカソード12との間の接触(またははんだ付け)点の近くに、はんだ付けすることによって取り付けられる。
一実施形態では、制御ユニットは、前記少なくとも1つの電気コネクタ136によって、および/または前記第1のプリント回路基板132によって、前記第1の複数の温度センサ137に接続される。
一実施形態では、電気コネクタ136の両方が、複数の温度センサ137から到着する電気信号を転送し、モジュール1の端部に位置する制御モジュール20を相互接続するための電源および通信ライン(フィールドバス)を支持するために使用される。
一実施形態では、制御ユニットは、第1の複数の温度センサによって送信される制御信号151に応じて、熱調整システム17に送信される駆動信号を生成するように構成される。これにより、より正確な熱分布を考慮しながら駆動信号を生成することが可能になり、その結果、熱調整システム17の冷却流体の流れをより適切に方向付け得る。
一実施形態では、モジュール1は、第2のパネル14を備える。
一実施形態では、第2のパネル14は、少なくとも部分的に絶縁材料でできている。一実施形態では、第2のパネル14は、内面14Aおよび外面14Bを含む。一実施形態では、内面14A(および外面14B)は、長手方向Lに対して垂直である。
内面14Aは、前記複数の電池10に面している。内面14Aは、前記複数の電池10のカソード12に面している。外面14Bは、内面14Aと反対であり、外部環境に面している。
一実施形態では、第2のパネル14は、第2の複数の端子141を含む。前記第2の複数の端子141は、導電性材料でできている。前記第2の複数の端子の各端子141は、前記複数の電池のうちの対応する電池10のカソード12と接触するように構成される。前記第2の複数の端子141の多くの実施形態があり得る。
一実施形態では、前記第2の複数の端子141は、第2のパネル14の内面14Aに接続されている。前記第2の複数の端子141は、第2のパネル14の内面14Aから突出している。一実施形態では、前記第2の複数の端子141は、第2の複数のタブを含む。一実施形態では、前記第2の複数の端子の各端子141は、第1の端部141Aを含む。一実施形態では、前記第2の複数の端子の各端子141は、第2の端部141Bを含む。前記第2の複数の端子の各端子141は、その第1の端部141Aにおいて内面14Aに接続されている。前記第2の複数の端子の各端子141は、その第2の端部141Bにおいて内面14Aに接続されている。前記第2の複数の端子の各端子141は、(内面14Aに接続されている)第1の端部141Aから始まり、内面14Aに対して長手方向Lに沿って突出し(立ち上がり)、次に、端子141の端部141Bにおいてそれを再接続している。前記第2の複数の端子の各端子141は、第1の端部141Aと第2の端部141Bとの間に位置し且つ対応するそれぞれのカソード12と接触するように構成された接触部分141Cを含む。
他の実施形態では、前記第2の複数の端子の各端子141は、第2のパネル14に形成されたそれぞれの貫通孔を埋めるように、第2のパネル14に結合される。その実施形態では、端子の接触部分141Cは、前記貫通孔から対応するカソード12に向かって突出する材料の超過として形成されてもよい。
一実施形態では、前記第2の複数の端子の各端子141とそれぞれのカソード12との間の接触は、モジュール1の組立を完成させるために続いてはんだ付けされることを意図した第2のはんだ付け領域S2を規定する。一実施形態では、前記第2の複数の端子の各端子141およびそれぞれのカソード12は、電気的接続を形成するようにはんだ付けされる。
一実施形態では、第2のパネル14は、第2のプリント回路基板142を含む。第2のプリント回路基板142は、前記第2の複数の端子141の配線を可能にする。第2のプリント回路基板142は、前記第2の複数の端子141を介して、複数の電池10の電力をそれを使用する外部デバイスに送信するように構成された複数のトラックを含む。複数のトラックは、それらが第2の複数の端子141に接続されるという条件で、内面14Aまたは外面14Bのいずれかに形成され得る。
一実施形態では、第2のパネル14は、第2の複数の孔(スロット)143を備える。一実施形態では、前記第2の複数の孔143は貫通孔であり、第2のパネル14を外面14Bから内面14Aまで貫通している。
前記第2の複数の孔の各孔143は、長手方向Lに沿って、第2の複数の端子のそれぞれの端子141と位置合わせされている。前記第2の複数の孔の各孔143は、長手方向Lに沿って、それぞれのカソード12と位置合わせされている。前記第2の複数の孔の一の孔143と、対応するカソード12と前記第2の複数の端子の対応する端子141との間の接触によって規定される対応する第2のはんだ付け領域S2との間のこの位置合わせは、はんだ付けシステム(自動)のための第2のはんだ付け領域S2へのアクセスを可能にする。
一実施形態では、第2のパネル14は、第2の複数の組立孔144を備える。一実施形態では、前記第2の複数の組立孔144は貫通孔であり、第1のパネル14を外面14Bから内面14Aまで貫通している。
一実施形態では、前記第2の複数の組立孔144は、第2のパネル14上に均等に分散されている。
一実施形態では、第2のパネル14は、少なくとも1つの機械的コネクタ145を備える。前記少なくとも1つの機械的コネクタ145は、モジュール1が統合電力システム内の他のモジュール1に接続されることを可能にするように構成される。前記少なくとも1つの機械的コネクタ145は、第2のパネル14の内面14Aに接続されている。一実施形態では、第2のパネル14は、4つの機械的コネクタ145を含む。一実施形態では、前記4つの機械的コネクタ145のうちの2つは、横方向Tに垂直な第2のパネル14の側部で内面14Aに配置されている。残りの2つの機械的コネクタ145は、他の2つの機械的コネクタ145が配置される側部とは反対側の第2のパネル14の側部で内面14Aに配置されている。
一実施形態では、第2のパネル14は、少なくとも1つの電気コネクタ146を備える。前記少なくとも1つの電気コネクタ146は、モジュール1が電気信号を送信することを可能にするように構成される。前記少なくとも1つの電気コネクタ146は、第2のパネル14の内面14Aに接続されている。一実施形態では、第2のパネル14は、2つの電気コネクタ146を含む。一実施形態では、2つの電気コネクタ146のうちの一方は、横方向Tに垂直な第2のパネルの側部で内面14Aに配置されている。他方の電気コネクタ146は、他の電気コネクタ146が配置されている側部とは反対側の第2のパネル14の側部で内面14Aに配置されている。一実施形態では、2つの電気コネクタ146のうちの一方は、前記第2の複数の端子141の第1の部分から到着する電気信号を転送するために使用される。対照的に、他方の電気コネクタ146は、前記第2の複数の端子141の残りの部分から到着する電気信号を転送するために使用される。
一実施形態では、電気コネクタ146の両方が、第2の複数の温度センサ147から到着する電気信号を転送し、モジュール1の端部に位置する制御モジュール20を相互接続するための電源および通信ライン(フィールドバス)を支持するために使用される。
一実施形態では、第2のパネル14は、電力コネクタを備える。電力コネクタは、複数の電池10に蓄えられた電力を外部電力負荷に送信するように構成されている。一実施形態では、電力コネクタおよび機械的コネクタ145が統合されている。
一実施形態では、第2のパネル14は、第2の複数の温度センサ147を含む。前記第2の複数の温度センサの各温度センサ147は、対応する電池10のカソード12に関連付けられている。前記第2の複数の温度センサの各温度センサ147は、対応する電池10のカソード12の温度を表す制御信号151を生成するように構成される。前記第2の複数の温度センサの各温度センサ147は、それぞれの制御信号151を制御ユニットに送信するように構成される。
一実施形態では、制御ユニットは、前記少なくとも1つの電気コネクタ146によって、および/または前記第2のプリント回路基板142によって、前記第2の複数の温度センサ147に接続されている。
一実施形態では、制御ユニットは、第2の複数の温度センサによって送信される制御信号151に応じて、熱調整システム17に送信される駆動信号を生成するように構成される。
制御ユニットは、前記少なくとも1つの電気コネクタ136によって第1の複数の端子131に接続されている。制御ユニットは、前記第1のプリント回路基板132によって第1の複数の端子131に接続されている。
一実施形態では、モジュール1は、複数のタイロッド18を備える。前記複数のタイロッドは、モジュール1を組立位置に維持するように構成され、組立位置では、前記第1の複数の端子の各端子131は、それぞれのアノード11と接触し、前記第2の複数の端子の各端子141は、それぞれのカソード12と接触している。
一実施形態では、前記複数のタイロッド18は、前記第1の複数の組立孔134および前記第2の複数の組立孔144に挿入される。一実施形態では、モジュール1は、少なくとも1つのスペーサ19を備える。一実施形態では、スペーサ19は、第1のパネル13の内面13Aと、前記複数の電池10の第1の端部10Bとの間に配置されている。一実施形態では、スペーサ19は、第2のパネル14の内面14Aと、前記複数の電池10の第1の端部10Bとの間に配置されている。
一実施形態では、スペーサ19は、少なくとも1つの凹部191を備える。一実施形態では、スペーサ19は、各々が前記複数の電池のうちの対応する電池10に関連付けられた複数の凹部191を備える。一実施形態では、スペーサ19は、各凹部191に対して、それぞれの貫通孔192を備える。各貫通孔192は、それぞれの電池10のアノード11またはカソード12が、前記第1の複数の端子のうちの対応する端子131または前記第2の複数の端子のうちの対応する端子141と接触することを可能にする。
一実施形態では、長手方向Lに垂直に且つ貫通孔192が形成された凹部191の表面は、対応する電池10の第1の端部10Aの第1の接触面11Aと接触するように構成される。
一実施形態では、長手方向Lに垂直に且つ貫通孔192が形成された凹部191の表面は、対応する電池10の第2の端部10Bの第2の接触面12Aと接触するように構成される。
スペーサ19に形成された各貫通孔194は、以下の要素のうちの1つまたは複数が内部に配置されているスペースを形成することができることに留意されたい。すなわち、要素は、
前記複数の端子のうちの一の端子131、
前記第2の複数の端子の一の端子141、
温度センサ、である。
一実施形態では、第1のパネル13または第2のパネル14と電力ユニットとの間に残っている空間(スペーサ19の存在による)は、温度センサが前記第1の複数の端子のうちの端子131または前記第2の複数の端子のうちの端子141とアノード11またはカソード12との間の接触温度を測定することを可能にする熱伝導材料で満たされている。一実施形態では、例えば、電気的に絶縁するが熱的に伝導するように構成された熱伝導性シリコーンが使用される。
一実施形態では、モジュール1は、第1のスペーサ19Aを備える。一実施形態では、モジュール1は、第2のスペーサ19Bを備える。第1のスペーサ19Aは、複数の電池10と第1のパネル13の内面13Aとの間に配置されている。第2のスペーサ19Bは、複数の電池10と第2のパネル14の内面14Aとの間に配置されている。
一実施形態では、第1のスペーサ19Aは、接着剤によって第1のパネル13に固定されてもよい。一実施形態では、第2のスペーサ19Bは、接着剤によって第2のパネル14に固定されてもよい。
前記第1のスペーサ19Aおよび第2のスペーサ19Bの各々は、それぞれ、第1の複数の凹部191Aおよび第2の複数の凹部191Bを含む。
前記第1のスペーサ19Aおよび第2のスペーサ19Bの各々は、それぞれ、第1の複数の貫通孔192Aおよび第2の複数の貫通孔192Bを含む。
前記第1の複数の凹部の各凹部191Aは、対応する電池10の第1の端部10Aを受け入れるように構成される。前記第2の複数の凹部の各凹部191Bは、対応する電池10の第2の端部10Bを受け入れるように構成される。特に、一実施形態では、対応する電池10の第1の端部10Aの第1の接触面11Aは、長手方向Lに垂直な前記第1の複数の凹部191Aのうちの対応する凹部191Aの表面と接触する。さらに、対応する電池10の第2の端部10Bの第2の接触面12Aは、長手方向Lに垂直な前記第2の複数の凹部191Bのうちの対応する凹部191Bの表面と接触する。
前記第1の複数の貫通孔の各貫通孔192Aは、対応する電池10のアノード11が、前記第1の複数の端子131のうちの対応する端子131と接触することを可能にする。前記第2の複数の貫通孔の各貫通孔192Bは、対応する電池10のカソード12が、前記第2の複数の端子141のうちの対応する端子141と接触することを可能にする。
前記第1のスペーサ19Aおよび第2のスペーサ19Bの各々は、複数のタイロッド18の通過のために使用される複数の孔194Aおよび194Bを含む。
この明細書の一態様によれば、本発明はまた、統合電力システム100を保護することを意図している。
システム100は、前述の特徴のいずれかによる複数のモジュール1を含む。前記複数のモジュール1は、特定の要件に応じて、システム100の電圧またはシステム100の容量を増加させるために、互いに接続されている。特に、電圧を増加させるために、前記複数のモジュール1の一部は直列に接続されてもよい。対照的に、容量を増加させるために、前記複数のモジュール1の一部は並列に接続されてもよい。
一実施形態では、システム100は、電力ブロック101を含む。電力ブロック101は、システム100の前記複数のモジュール1の少なくとも一部を含む。ブロック101に属するモジュール1群は、直列または並列に接続されてもよい。一実施形態では、システムは、複数のブロック101を含む。前記複数のブロック101は、直列または並列に接続されてもよい。
好ましい実施形態では、ブロック101のモジュール1群は並列に接続されている。その好ましい実施形態では、システム100のブロック101群は直列に接続されている。最後に、いくつかの実施形態では、システム100は、さらなる程度のモジュール化を含む。その実施形態では、ブロック101群は、ストリング102にグループ化されている。好ましい実施形態では、ストリング102群は、互いに並列に接続されている。
一実施形態では、ブロック101のモジュール1群は、長手方向Lおよび横方向Tに垂直な方向に沿って互いに配置され並置される。一実施形態では、システム100の(またはストリング102群の)ブロック101群は、長手方向Lに沿って互いに並置されている。
モジュール1群がブロック101にグループ化されている実施形態では、制御ユニット16を共有することが可能である。基本的に、ブロック101の各モジュール1は、制御信号151を単一の管理ユニット16’(ブロック101のすべてのモジュール1によって共有される)に送信する。モジュール1群がブロック101にグループ化されている実施形態では、熱調整システム17を共有することが可能である。特に、各ブロック101は、それぞれの熱調整システム17’を備える。一実施形態では、ブロック101の熱調整システム17’は、少なくとも1つのファン17A’を備える。一実施形態では、各ブロックは、それ自体の管理ユニット16’を含む。既に示したように、ブロック101の管理ユニット16’は、モジュール1の制御ユニット16と一致し得る。
一実施形態では、各ストリング102は、ストリング102に属するすべてのブロックの制御信号151を制御および受信するように構成されたそれ自体の管理ユニットを含む。
最後に、電力システム100は、電力システムを制御および管理するように構成された監視ユニットを備えてもよい。
特に、ブロック101の管理ユニットは、以下の動作のうちの1つまたは複数を実行するように構成される。すなわち、
ブロック101の電圧を測定すること、
各モジュール1の各電池10のアノード11およびカソード12の温度を監視するために、すべてのモジュール1の制御信号151を受信すること、
制御信号151に応じて、駆動信号を各モジュール1の熱調整システム17’に送信すること、
ブロック101間の電圧を均等化するためのモジュールを充電すること、
制御信号151に応じて、各電池の状態、特に各モジュールの各電池の各電極の状態を監視ユニットに送信すること、の1つまたは複数を実行するように構成される。
一実施形態では、ストリング102の管理ユニットは、以下の動作のうちの1つまたは複数を実行するように構成される。すなわち、
各ブロック101に設置された等化回路を作動させることにより、ブロック101に属するモジュール1を等しくすること、
熱調整システム17’を作動させること(例えば、前記少なくとも1つのファン17’を作動させること)、
充電モードまたは放電モードのいずれかにおいて電池のユーザのための制限信号を生成すること、
ブロック101の電圧をソートすること、
ブロック101に関連付けられた電池の温度をソートすること、のうちの1つまたは複数を実行するように構成される。
一実施形態では、電力システム100の監視ユニットは、以下の動作のうちの1つまたは複数を実行するように構成される。すなわち、
個々の電池に関する情報を収集すること、および電力システム100全体に関する情報を含むレポートを生成すること、
電力システム100に接続されたデバイスのための制限信号または有効化信号を生成すること、
電力の残量を表す、電力システム100の充電状態を計算すること、
電力システム100の健全状態を推定すること、のうちの1つまたは複数を実行するように構成される。
一実施形態では、システム100は、複数のパネル20を含む。複数のパネル20は、複数のモジュール1間の統合(機械的および/または電子的)を可能にするように構成される。複数のパネル20は、複数のブロック101間の統合(機械的および/または電子的)を可能にするように構成される。
以下は、前記複数のパネル20のうちの単一のパネル20の説明であり、これはまた、複数のパネル20の他のパネルに対して同じ特徴を拡張する。
パネル20は、横方向Tに垂直であり且つモジュール1に面する内面20Aを含む。パネル20は、横方向Tに垂直であり且つ内面20Aの反対側にある外面20Bを含む。
一実施形態では、パネル20は、それが接続されているブロックの管理ユニット16’を備える。一実施形態では、パネル20は、第1のブロック101Aに属するモジュール1群の第1のパネル13に接続されている。一実施形態では、パネル20は、第2のブロック101Bに属するモジュール1群の第1のパネル13に接続されている。一実施形態では、パネル20は、第2のブロック101Bに属するモジュール1群の第2のパネル14に接続されている。
一実施形態では、パネル20は、第3のブロック101Cに属するモジュール1群の第2のパネル14に接続されている。
一実施形態では、パネル20は、第1の複数の電気コネクタ21を含む。一実施形態では、パネル20は、第2の複数の電気コネクタ22を含む。一実施形態では、パネル20は、第3の複数の電気コネクタ23を含む。
一実施形態では、前記第1の複数の電気コネクタの各電気コネクタ21は、パネル20を、第1のブロック101Aに属するモジュール1の第2のパネル14に接続するように構成される。一実施形態では、前記第2の複数の電気コネクタの各電気コネクタ22Aは、パネル20を、第2のブロック101Bに属するモジュール1の第1のパネル13に接続するように構成される。一実施形態では、前記第2の複数の電気コネクタの各電気コネクタ22Bは、パネル20を、第2のブロック101Bに属するモジュール1の第2のパネル14に接続するように構成される。
一実施形態では、前記第3の複数の電気コネクタの各電気コネクタ23は、パネル20を、第3のブロック101Cに属するモジュール1の第1のパネル13に接続するように構成される。
一実施形態では、パネル20上に存在する電気回路は、コネクタ22Aと22Bとの間に接続された、ブロック101Bのモジュール1群を制御する。
一実施形態では、前記複数のパネル20の各パネル上に形成された電気回路は、異なるブロックに属する制御ユニット16と監視ユニットとの間のデータおよび電源の移行を可能にする。
一実施形態では、前記複数のパネル20は、第1の列20’および第2の列20’’に配置されている。前記第1の列20’および第2の列20’’のそれぞれの各パネル20は、長手方向Lに沿って、後続のパネルから、および/または長手方向の隙間を規定する対応する列の先行するパネルから距離を置いている。
一実施形態では、第1の列20’の各パネル20の内面は、第2の列20’’の各パネル20の内面に面している。
一実施形態では、第1の列20’の各パネル20の内面は、横方向Tに沿って、第2の列20’’の2つのパネル20間の距離によって規定される縦方向の隙間と位置合わせされている。一実施形態では、第2の列20’’の各パネル20の内面は、横方向Tに沿って、第1の列20’の2つのパネル20間の距離によって規定される縦方向の隙間と位置合わせされている。
一実施形態では、パネル20は、互いに電気的に等電位である第1の複数の電気的および機械的コネクタ235を含む。その第1の複数の電気的および機械的コネクタ235のうちの第1の複数の電気的および機械的コネクタ235Aは、同じパネル20のデバイス16に接続および制御され且つブロック101Bを形成するモジュール1群の第1のパネル13上に存在する第1の複数の電気的および機械的コネクタ135に接続される。その第1の複数の電気的および機械的コネクタ235のうちの第2の複数の電気的および機械的コネクタ235Aは、前のブロック101Aのパネル20に接続されたモジュール1群の第2のパネル14上に存在する第2の複数の電気的および機械的コネクタ145に接続される。
一実施形態では、パネル20は、互いに電気的に等電位である第2の複数の電気的および機械的コネクタ245を含む。その第2の複数の電気的および機械的コネクタ245のうちの第1の複数の電気的および機械的コネクタ245Aは、同じパネル20のデバイス16に接続および制御され且つブロック101Bを形成するモジュール1群の第2のパネル14上に存在する第2の複数の電気的および機械的コネクタ145に接続される。その第2の複数の電気的および機械的コネクタ245のうちの第2の複数の電気的および機械的コネクタ245Aは、次のブロック101Cのパネル20に接続されるモジュール1群の第1のパネル13上に存在する第2の複数の電気的および機械的コネクタ135に接続される。
一実施形態では、複数のパネル20は、複数の固定点24を含む。
一実施形態では、複数の接続部21および23によって形成された、隣接するブロック101に属するモジュール1群を統合する回路の接続は、ブロック101群の電力の直列接続およびストリング102の形成を可能にする。
一実施形態では、第2のブロック101Bのパネル20に存在する電気回路は、コネクタ22Aと22Bとの間に接続されたブロック101Bのモジュール1群を制御する。
一実施形態では、電気回路は、異なるブロックに属する制御ユニット16と監視ユニットとの間の電源およびデータ送信のための電気的接続の連続性を可能にする。同じ考慮事項は、電力システムの他のすべてのブロック(例えば、第1のブロック101Aおよび第3のブロック101C)にも及ぶ。
一実施形態では、熱調整システム17’(前記少なくとも1つのファン17A’)は、前記第1の列20Aの2つのパネル20間の距離によって規定される隙間内に、または前記第2の列20Bの2つのパネル20間の距離によって規定される隙間内に配置される(占有する)。一実施形態では、熱調整システム17’は、前記複数の固定点24で前記複数のパネルの少なくとも1つのパネル20に接続されている。
この明細書の一態様によれば、本発明は、電力モジュール1を組み立てるための方法を提供する。
一実施形態では、この方法は、各々が長手方向Lに沿って延在し且つ第1の電極(アノード11)が配置された第1の端部10Aと、第2の電極(カソード12)が配置された第2の端部10Bとを含む複数の(電力ユニット)電池10を準備するステップを含む。複数の電池10を準備するステップにおいて、複数の電池10は、互いに横方向に(すなわち、長手方向Lに垂直な横方向Tに沿って)並置される。
一実施形態では、この方法は、前記複数の電池10を配置するステップを含む。その配置する工程において、前記複数の電池10は、第1の複数の端子131を含む第1のパネル13と、第2の複数の端子141を含む第2のパネル14との間に配置される。その配置する工程において、前記第1の複数の端子131および第2の複数の端子141は、それぞれ、複数の電池10に面する、第1のパネル13および第2のパネル14の対応する内面13A、14Aに配置(接続)される。
その配置するステップにおいて、第1の複数の端子131のそれぞれは、対応する電池10のアノード11に接触し、第1のはんだ付け領域S1を規定する。その配置するステップにおいて、第2の複数の端子141のそれぞれは、対応する電池10のカソード12に接触し、第2のはんだ付け領域S2を規定する。
一実施形態では、この方法は、第1のはんだ付けステップを含む。その第1のはんだ付けステップにおいて、第1の複数の端子311および複数の電池10のアノード11が、第1のはんだ付け領域S1において、はんだ付けされる。
第1のはんだ付けステップは、第1の複数の端子311のそれぞれと、対応する電池10のアノード11との間に電気的接続を形成することを可能にする。一実施形態では、第1のはんだ付けステップは、自動はんだ付けによって行われる。一実施形態では、第1のはんだ付けステップは、レーザはんだ付けによって行われる。
第1のパネル13が、各々が前記第1の複数の端子の対応する端子131と長手方向Lに沿って位置合わせされた第1の複数の孔133を含む一実施形態では、第1のはんだ付けステップは、第1の複数の孔133を介して前記第1のはんだ付け領域S1にアクセスすることによって行われる。これにより、方法、特に第1のはんだ付けステップを自動化することができる。第1のパネル13上の前記第1の複数の孔133の分布が知られているためである。
一実施形態では、この方法は、第1の接続ステップを含む。その第1の接続ステップにおいて、第1の複数の端子131は、第1のパネル13の全てのアノード11の接続を対応する電力ブロックのパネル20まで伝えるために、制御(および測定)ユニット16と、機械的および電気的接続135によってパネル20上に作成された電力回路とに接続される。
一実施形態では、その第2の接続ステップにおいて、(前記複数の電池10の一部の)電力を電力モジュール1に接続されたデバイスに転送するために、第1の複数の端子131が、少なくとも1つの電気コネクタ136によって制御ユニット16に接続される。
一実施形態では、この方法は、第2のはんだ付けステップを含む。その第2のはんだ付けステップにおいて、第2の複数の端子141および複数の電池10のカソード12は、第2のはんだ付け領域S2ではんだ付けされる。第2のはんだ付けステップは、第2の複数の前記端子141のそれぞれと、対応する電池10のカソード12との間に電気的接続を形成することを可能にする。一実施形態では、第2のはんだ付けステップは、自動はんだ付けによって行われる。一実施形態では、第2のはんだ付けステップは、レーザはんだ付けによって行われる。
第2のパネル14が、各々が前記第2の複数の端子141の対応する端子141と長手方向Lに沿って位置合わせされた第2の複数の孔143を含む一実施形態では、第2のはんだ付けステップは、第2の複数の孔143を介して前記第2のはんだ付け領域S2にアクセスすることによって行われる。これにより、方法、特に第2のはんだ付けステップを自動化することができる。第2のパネル14上の前記第2の複数の孔143の分布が知られているためである。
一実施形態では、この方法は、第2の接続ステップを含む。その第2の接続ステップにおいて、第2の複数の端子141は、第2のパネル14の全てのカソード12の接続を対応する電力ブロックのパネル20まで伝えるために、測定および制御ユニット16と、機械的および電気的接続145によってパネル20上に作成された電力回路とに接続される。
一実施形態では、その第2の接続ステップにおいて、(前記複数の電池10の一部の)電力を電力モジュール1に接続されたデバイスに転送するために、第2の複数の端子141は、少なくとも1つの電気コネクタ146によって制御ユニット16に接続される。
一実施形態では、この方法は、熱モニタリングのステップを含む。熱モニタリングのそのステップでは、温度センサ15がモジュール1の少なくとも1つの温度を測定する。熱モニタリングのステップにおいて、温度センサ15は、モジュール1の前記少なくとも1つの温度を表す制御信号151を生成する。温度センサ15は、制御信号151を制御ユニット16に送信する。
一実施形態では、熱モニタリングのステップは、熱モニタリングの第1のステップを含む。熱モニタリングのその第1のステップにおいて、第1の複数の温度センサ137は、温度センサが関連付けられている対応する電池10のアノード11にそれぞれ関連付けられている複数の温度値を測定する。熱モニタリングの第1のステップにおいて、前記第1の複数の温度センサの各温度センサ137は、対応するそれぞれのアノード11の温度を表す対応する制御信号151を生成する。前記第1の複数の温度センサの各温度センサ137は、制御信号151を制御ユニット16に送信する。前記制御信号は、コネクタ136を介して送信され、コネクタ136は、第1のパネル13を、前記制御ユニット16を取り付けることができる対応する電力ブロックのパネル20に結合する。
一実施形態では、熱モニタリングのステップは、熱モニタリングの第2のステップを含む。熱モニタリングのその第2のステップでは、第2の複数の温度センサ147は、温度センサが関連付けられている対応する電池10のカソード12にそれぞれ関連付けられている複数の温度値を測定する。熱モニタリングの第2のステップにおいて、前記第2の複数の温度センサの各温度センサ147は、対応するそれぞれのカソード12の温度を表す対応する制御信号151を生成する。前記第2の複数の温度センサの各温度センサ147は、制御信号151を制御ユニット16に送信する。前記制御信号は、コネクタ146を介して送信され、コネクタ146は、第2のパネル14を、前記制御ユニット16を取り付けることができる対応する電力ブロックのパネル20に結合する。
一実施形態では、この方法は、熱調整のステップを含む。熱調整のそのステップにおいて、熱調整システム17は、電力モジュール1の温度を調整する。特に、熱調整システム17がファン17Aを含む一実施形態では、ファン17Aは、冷却流体の流れを横方向Tに分配するために回転速度で回転する。冷却流体のその流れは、前記複数の電池10に衝突し、その温度を変更する。
一実施形態では、制御ユニットは、制御信号に応じて、前記温度センサ15から(第1の複数の温度センサ137からおよび/または第2の複数の温度センサ147から)受信される駆動信号を生成する。一実施形態では、ファン17Aの回転速度は、駆動信号の関数である。制御ユニットは、その動作構成を変更するために(ファン17Aの回転速度を制御するために)、駆動信号を熱調整システム17に送信する。
一実施形態では、この方法は、固定ステップを含む。その固定ステップにおいて、複数の電池10、第1のパネル13および第2のパネル14は拘束され、組み立て位置に維持される。その固定ステップは、複数のタイロッド18によって行われる。その固定ステップにおいて、複数のタイロッド18は、第1のパネル13に形成された第1の複数の組立孔134に挿入される。その固定ステップにおいて、複数のタイロッド18は、第1のパネルと第2のパネルとの間の空間を通過し、複数のタイロッドは、前記複数の電池10間に残された空洞に配置される。その固定ステップにおいて、複数のタイロッド18は、第2のパネル14に形成された第2の複数の組立孔144に挿入される。その固定ステップにおいて、複数のタイロッド18は、前記第1および第2の複数の端子の各端子131、141を対応する電池10のアノード11およびカソード12と接触させるように、締め付けられる。
この明細書の一態様によれば、本発明はまた、統合電力システム100を組み立てるための方法を提供する。
一実施形態では、この方法は、グループ化ステップを含む。グループ化ステップは、第1のグループ化ステップを含み、第1のグループ化ステップでは、複数の電力モジュール1がグループ化されて、少なくとも1つのブロック101を形成する。前記少なくとも1つのブロック101において、モジュール1群は、直列または並列に接続されている。
グループ化ステップは、第2のグループ化ステップを含み、第2のグループ化ステップでは、複数のブロック101がグループ化されて、少なくとも1つのストリング102を形成する。前記少なくとも1つのストリング102において、複数のブロック101は、直列または並列に接続されている。
グループ化ステップは、第3のグループ化ステップを含み、第3のグループ化ステップでは、複数のストリング102がグループ化されて、前記統合電力システム100を形成する。電力システム100では、複数のストリング102は、直列または並列に接続することができる。
好ましい実施形態では、第1のグループ化ステップにおいて、モジュール1群は並列に接続される。好ましい実施形態では、第2のグループ化ステップにおいて、ブロック101群は直列に接続される。好ましい実施形態では、第3のグループ化ステップにおいて、ストリング102群は並列に接続される。
一実施形態では、この方法は、複数のパネル20を準備するステップを含む。それらのパネルは、システム100のブロック101群の機械的な接続と、ブロック101のモジュール1群および/またはストリング102のブロック101群を電気的に接続することのデュアル機能を有する。
特に、この方法は、機械的固定ステップを含む。機械的固定ステップにおいて、前記複数のパネルの一のパネル20は、複数の機械的コネクタによって、第1のブロック101A、第2のブロック101B、および第3のブロック101Cに機械的に固定される。特に、前記複数のパネルの一のパネル20は、第1のブロック101Aのモジュール1群の第2のパネル14群に機械的に固定されている。前記複数のパネルの一のパネル20は、第2のブロック101Bのモジュール1群の第1のパネル13群および第2のパネル14群に機械的に固定されている。前記複数のパネルの一のパネル20は、第3のブロック101Cのモジュール1群の第1のパネル13群に機械的に固定されている。
特に、この方法は、電気的統合ステップを含む。機械的固定ステップにおいて、前記複数のパネルの一のパネル20は、複数の電気コネクタによって、第1のブロック101A、第2のブロック101B、および第3のブロック101Cに電気的に接続される。特に、前記複数のパネルの一のパネル20は、第1の複数の電気コネクタ21によって、第1のブロック101Aのモジュール1群の第2のパネル14群に電子的に接続されている。前記複数のパネルの一のパネル20は、第2の複数の電気コネクタ22によって、第2のブロック101Bのモジュール1群の第1のパネル13群および第2のパネル14群に電気的に接続されている。前記複数のパネルの一のパネル20は、第3の複数の電気コネクタ23によって、第3のブロック101Cのモジュール1群の第1のパネル13群に電気的に接続されている。
一実施形態では、この方法は、管理ユニット16’がブロック101に属するモジュール1群の監視および制御ユニットとして機能する共有制御ステップを含む。
一実施形態では、この方法は、第1の監視のステップを含み、第1の監視のステップでは、さらなる管理ユニットが、ストリング102の複数のブロック101を制御する。一実施形態では、この方法は、第2の監視のステップを含み、第2の監視のステップでは、監視ユニットは、統合電力システム100の複数のストリング102を制御する。
特に、管理ユニット16’は、以下のステップのうちの1つまたは複数を実行する。すなわち、
ブロック101の電圧を測定すること、
全てのモジュール1の制御信号151を受信し、各モジュール1の各電池10のアノード11およびカソード12の温度を監視すること、
制御信号151に応じて、駆動信号を各モジュール1の熱調整システム17に送信すること、
ブロック101間の電圧を均等化するためにモジュールを充電すること、
制御信号151に応じて、各電池の状態、特に各モジュールの各電池の各電極の状態を監視ユニットに送信すること、の1つまたは複数を実行する。
一実施形態では、ストリング102を制御するさらなる管理ユニットは、以下のステップのうちの1つまたは複数を実行する。すなわち、
各ブロック101に設置された等化回路を作動させることにより、ブロック101に属するモジュール1を等しくすること、
熱調整システム17’を作動させること(例えば、前記少なくとも1つのファン17’を作動させること)、
充電モードまたは放電モードのいずれかにおいて電池のユーザのために制限信号を生成すること、
ブロック101の電圧をソートすること、
ブロック101に関連する電池の温度をソートすること、のうちの1つまたは複数を実行するように構成される。
一実施形態では、電力システム100の監視ユニットは、以下のステップのうちの1つまたは複数を実行する。
個々の電池に関する情報を収集すること、および電力システム100全体に関する情報を含むレポートを生成すること、
電力システム100に接続されたデバイスのための制限信号または有効化信号を生成すること、
電力の残量を表す、電力システム100の充電状態を計算すること、
電力システム100の健全状態を推定すること、のうちの1つまたは複数を実行するように構成される。

Claims (17)

  1. 電力モジュール(1)であって、
    各々が長手方向(L)に沿って第1の電極(11)を含む第1の端部(10A)から第2の電極(12)を含む第2の端部(10B)まで延びる複数の電力ユニット(10)であって、前記長手方向(L)に対して横方向に互いに並置された複数の電力ユニット(10)と、
    前記複数の電力ユニット(10)の電力ユニット(10)の第1の端部(10A)に向かって面する内面(13A)を有する第1のパネル(13)であって、各々が対応する電力ユニット(10)の前記第1の電極(11)と接触している第1の複数の接触要素(131)を含む第1のパネル(13)と、
    前記複数の電力ユニット(10)の電力ユニット(10)の第2の端部(10B)に向かって面する内面(14A)を有する第2のパネル(14)であって、各々が対応する電力ユニット(10)の前記第2の電極(12)と接触している第2の複数の接触要素(141)を含む第2のパネル(14)と、を備え、
    前記第1のパネル(13)は、第1の複数の孔(133)を含み、前記第1の複数の孔(133)のそれぞれは、前記長手方向(L)に沿って、前記第1の複数の接触要素のうちの対応する接触要素(131)および対応する第1の電極(11)と位置合わせされており、前記第2のパネル(14)は、第2の複数の孔(143)を含み、前記第2の複数の孔(143)のそれぞれは、前記長手方向(L)に沿って、前記第2の複数の接触要素のうちの対応する接触要素(141)および対応する第2の電極(12)と位置合わせされている、電力モジュール(1)。
  2. 前記第1のパネル(13)および前記第2のパネル(14)はそれぞれ、プリント回路基板(132、142)を含み、前記第1のパネル(13)および前記第2のパネル(14)の前記プリント回路基板(132、142)は、それぞれ、前記第1の複数の接触要素(131)および前記第2の複数の接触要素(141)に接続されている、請求項1に記載の電力モジュール(1)。
  3. 前記第1の複数の接触要素(131)に接続されるように構成された第1のコネクタ(135)と、前記第2の複数の接触要素(141)に接続されるように構成された第2のコネクタ(145)とを備え、前記第1のコネクタ(135)および前記第2のコネクタ(145)は、前記モジュール(1)によって供給される電力を、前記モジュール(1)と統合することができるパネル(20)に伝えるように構成される、請求項1または2に記載の電力モジュール(1)。
  4. 前記電力モジュール(1)の温度を検出するように構成され且つ前記制御ユニット(16)に接続されて前記制御ユニット(16)に前記電力モジュール(1)の温度を表す制御信号(151)を送信するように構成された温度センサ(15)を備える、請求項3に記載の電力モジュール(1)。
  5. 複数の温度センサ(137、147)を備え、前記複数の温度センサ(137、147)のそれぞれが前記複数の電力ユニットの対応する電力ユニット(10)に関連付けられ且つ前記制御ユニット(16)に接続可能であり、記制御ユニット(16)に前記対応する電力ユニット(10)の温度を表す制御信号(151)を送信する、請求項4に記載の電力モジュール(1)。
  6. 前記電力モジュール(1)の前記温度を変更するように構成された熱調整システム(17)を備え、前記制御ユニット(16)は前記制御信号(151)に応じて駆動信号を生成し、前記駆動信号を前記熱調整システム(17)に送信して、フィードバックによって前記電力モジュール(1)の前記温度を調整するように構成される、請求項4または5に記載の電力モジュール(1)。
  7. 前記第1のパネル(13)または前記第2のパネル(14)の前記内面(13A、14A)と、前記複数の電力ユニット(10)のそれぞれ前記第1の端部(10A)または第2の端部(10B)との間に取り付けられたスペーサ(19)を含む、請求項1から6のいずれか1項に記載の電力モジュール(1)。
  8. 前記第1のパネル(13)の前記内面(13A)と前記複数の電力ユニット(10)の前記第1の端部(10A)との間に配置された第1のスペーサ(19A)と、
    前記第2のパネル(14)の前記内面(14A)と前記複数の電力ユニット(10)の前記第2の端部(10B)との間に配置された第2のスペーサ(19B)と、を備える、請求項7に記載の電力モジュール(1)。
  9. 前記スペーサ(19)は、前記電力ユニット(10)ごとに、当該電力ユニット(10)の前記第1の端部(10A)または前記第2の端部(10B)を受け入れるように構成された凹部(191)を有するプレートと、前記凹部(191)の内側に形成され且つ当該電力ユニット(10)の前記第1の電極(11)または前記第2の電極(12)を、それぞれ、前記第1のパネル(13)または前記第2のパネル(14)の前記第1の複数の接触要素(131)または第2の複数の接触要素(141)の対応する接触要素に接触することを可能にするように構成された貫通孔(192)と、を含む、請求項7または8に記載の電力モジュール(1)。
  10. 前記モジュールは、前記第1のパネル(13)および前記第2のパネル(14)に結合されて前記複数の電力ユニット(10)を組み立て位置に維持する複数のタイロッド(18)を備える、請求項1から9のいずれか1項に記載の電力モジュール(1)。
  11. 前記第1の複数の接触要素(131)および前記第2の複数の接触要素(141)の端子は、前記第1のパネル(13)および前記第2のパネルの前記内面(13A、13A)にそれぞれ接続され且つそこから突出するそれぞれのタブを含む、請求項1から10のいずれか1項に記載の電力モジュール(1)。
  12. 統合電力システム(100)であって、
    供給電圧のための供給電流を提供するために互いに接続されている、請求項1から11のいずれか1項に記載の複数の電力モジュール(1)と、
    前記複数の電力モジュール(1)の各制御ユニット(16)に接続されて、それぞれの制御信号(151)を受信する監視ユニットと、を備える、統合電力システム(100)。
  13. 前記複数の電力モジュール(1)のモジュールが互いに並列に接続されて複数の電力ブロック(101)を形成し、前記複数の電力ブロック(101)のブロック(101)が互いに直列に接続されて対応する電力ストリング(102)を形成する、請求項12に記載のシステム。
  14. 電力モジュール(1)を組み立てるための方法であって、
    各々が長手方向(L)に沿って、第1の電極(11)を含む第1の端部(10A)から第2の電極(12)を含む第2の端部(10B)まで延びる複数の電力ユニット(10)を準備するステップと、
    各々が対応する電力ユニット(10)の前記第1の電極(11)と接触して第1のはんだ付け領域(S1)を規定する第1の複数の接触要素(131)を含む第1のパネル(13)と、各々が対応する電力ユニット(10)の前記第2の電極(12)と接触して第2のはんだ付け領域(S2)を規定する第2の複数の接触要素(141)を含む第2パネル(14)との間に、前記複数の電力ユニット(10)を配置するステップと、
    前記第1のはんだ付け領域(S1)での前記複数の電力ユニット(10)の前記第1の電極(11)と前記第1の複数の接触要素(131)との間の第1のはんだ付けステップであって、前記第1の電極(11)と前記第1のパネル(13)のそれぞれの接触要素(131)との間の電気的接続を形成する、第1のはんだ付けステップと、
    前記第2のはんだ付け領域(S2)での前記複数の電力ユニット(10)の前記第2の電極(12)と前記第2の複数の接触要素(141)との間の第2のはんだ付けステップであって、前記第2の電極(12)と第2のパネル(14)のそれぞれの接触要素(141)との間の電気的接続を形成する、第2のはんだ付けステップと、を含む、方法。
  15. 前記第1のはんだ付けのステップにおいて、前記第1のはんだ付け領域(S1)は、各々が前記長手方向(L)に沿って前記第1の複数の接触要素の対応する接触要素(131)と位置合わせされた第1の複数の孔(133)を介してアクセス可能であり、前記第2のはんだ付けのステップにおいて、前記第2のはんだ付け領域(S2)は、各々が前記長手方向(L)に沿って前記第2の複数の接触要素の対応する接触要素(141)と位置合わせされた第2の複数の孔(143)を介してアクセス可能である、請求項14に記載の方法。
  16. 前記複数の電力ユニット(10)を組み立て位置に維持するために、複数のタイロッド(18)を介して前記第1のパネル(13)を前記第2のパネル(14)に固定するステップを含む、請求項14または15に記載の方法。
  17. 前記第1のはんだ付けのステップおよび前記第2のはんだ付けのステップがレーザはんだ付けによって行われる、請求項14から16のいずれか1項に記載の方法。
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