JP6165236B2 - 複数のエネルギー貯蔵要素および熱放散の改良手段を収容するエネルギー貯蔵モジュール、および組立方法 - Google Patents

複数のエネルギー貯蔵要素および熱放散の改良手段を収容するエネルギー貯蔵モジュール、および組立方法 Download PDF

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Description

本発明の主題は、複数の電力貯蔵要素を含む電力貯蔵モジュールである。
そのような電力貯蔵要素は、コンデンサ、電池、超コンデンサなどを含み得る。これらの要素の各々は、一般的に、電気化学的コア貯蔵パワー(electrochemical core storing power)を含み、かつ少なくとも1つの陽極および1つの陰極と、電気化学的コアを機械的に保護する剛性の外側ケーシングとを含む。電気化学的コアはケーシングに接続されて、貯蔵要素の陽端子および陰端子に、貯蔵要素の外部からアクセスできるようにする。
モジュールは、並んで配置されかつ電気的に一般的に直列に接続された複数の電力貯蔵要素を含むアセンブリである。単一要素よりも高い電圧を支持しかつ大きな貯蔵容量を提供する単一ブロックに、電力貯蔵要素アセンブリを提供する。貯蔵要素を収容することに加え、一般的に、多くの機能要素(電気絶縁、熱伝導、貯蔵要素の負荷の平衡を保つなど)を含み、それにより、モジュールを確実に適切に作動させる。
並んで配置された複数の電力貯蔵要素を含む電力貯蔵モジュールは、既に従来技術において知られている。このモジュールは、モジュールを組み立てる間に、互いに対して固定された6個の独立した壁を含む外部の平行6面体の容器を含む。モジュールは、貯蔵要素が配置される熱伝導性マットを更に含み、そのようなマットは、要素からモジュールの外部へ熱を伝達する。壁のうちの1つ、特にモジュールの下壁は、熱をモジュールの外部へより良好に放出するために冷却フィンを更に含み得る。
そのようなモジュールは、適用形態のほとんどに対し満足のいくものである。しかしながら、一部の適用形態では、目的は常にモジュールの容積容量を増加することである。ここで、容積容量の増加は、生成する熱を増やし、かつ熱の放出を不十分なものとさせる可能性があるか、または、この欠点を正すために、熱の放出のために体積を増やすが、これは、モジュールの容積容量を著しく増加させはしない。
上述の欠点を正すために、本発明の目的は、複数の電力貯蔵要素を収容可能な電力貯蔵モジュールであって、
少なくとも複数の側壁および2つの端壁を含む容器であって、側壁は、閉じた外形を有しかつ電力貯蔵要素を囲むようなサイズにされた一体形部品に作製されている、容器と、
少なくとも1つの電力貯蔵要素と、基準壁と称されるモジュールの側壁との間に配置されることを意図した、少なくとも部分的に熱伝導性材料で作製された少なくとも1つの接触部材であって、前記部材は、基準壁および前記1つまたは複数の電力貯蔵要素にそれぞれ関連付けられた第1の接触面および第2の接触面を含み、前記第1の接触面および第2の接触面の少なくとも一方は、基準壁または前記1つまたは複数の要素の一方に当接するように適合され、および前記部材は、第1の接触面と第2の接触面との間の距離が変化し得るように構成されている、接触部材と
を含むモジュールである。
「〜に当接する」は、貯蔵要素または基準壁が、部材をその位置に保持し、かつ第1の接触面と第2の接触面との間の距離全体を決定する可能性があることを意味する。
この部材は、例えば、要素および/または基準壁と直接接触し得る。非剛体部品(例えばマットや絶縁箔)はまた、接触部材と基準壁または貯蔵要素との間に挿入され得る。非剛体部品は、接触面の一方または他方の位置および/または2つの接触面間の距離にのみ影響を及ぼさないため、アセンブリにそのような非剛体部品が当接することは考えられていない。
「前記第1の接触面および第2の接触面のうちの少なくとも一方は、基準壁または前記1つまたは複数の要素の一方に当接するように適合され、および前記部材は、第1の接触面と第2の接触面との間の距離が変化し得るように構成されている」による上述の特徴はまた、以下の形態で表現できる:「前記部材は、第1の接触面、第2の接触面、および第1の接触面と第2の接触面との間に少なくとも1つの弾性的に変形可能な構成要素を含み、基準壁および前記1つまたは複数の要素は、第1の接触面と第2の接触面との間の距離が、弾性的に変形可能な構成要素の変形によって変化するように、第1の面および第2の接触面にそれぞれ圧力を加えるように適合されている」。
このようにして、本発明ゆえに、熱を、具体的には従来の方法(要素が押し付けられる壁、特にモジュールの下壁)だけでなく、部材および容器の基準壁によって、いくかのチャネルを経由してモジュールの容器の方へ排出できる。
接触部材の第1の壁と第2の壁との間の距離が可変であることによって、モジュールの異なる部品、特に容器の製造公差に関わらず、要素を、全てのモジュールにおいて基準壁に押し付けることを保証する。
それゆえ、接触部材にフィンを加えることなく、容器のレベルで排出される熱は、接触部材によって増やされ得る。それにもかかわらず、本発明は、上記で定義したものなどのモジュールの保護、および容器がフィンを取り付けられていることを除外しないことが分かる。これらのフィンは、容器の構成ゆえに、単に必要ではない。
特に好ましい実施形態では、容器の側壁は、閉じた外形を有しかつ電力貯蔵要素を囲むようなサイズにされた一体形部品に作製される。
実際、一体形部品のいくつかの壁を含む容器は、容器内での熱の循環を、従来技術よりも良好にできる。なぜなら、2つの隣接する壁間の材料に切れ目がないためである。熱は、容器の異なる部分間でより良好に分配され、空気との容器の交換面はより大きくなる。
接触部材は、高さが可変であり、部材の高さを最小にすることによって、要素を容器に容易にスライドさせ、およびこれらの要素を容器の壁に押し付けて、同様に、要素からモジュールの容器の方への熱の適切な放出を可能にする(要素が一度モジュールに挿入されたら、部材の高さを高くすることによって)。
実際、要素を容器へ挿入する間、接触部材は、その高さが要素と側壁との間の高さよりも低くなり、かつ依然として容器の壁と要素との密接な接触がないようにするように構成される。それゆえ、要素は、部品に簡単に挿入でき、かつ最適な方法で配置される。次いで、部材の接触面間の高さは、部材によって、熱放散可能な容器の壁および基準壁に要素を押し付けるために、可変であり、この熱放散を最適にする。
本発明の好ましい変形形態によれば、接触部材の上述の高さの変動は、容器への挿入中に、この高さの変動を制御する要素が容器の壁と接触するときに、自動的に行われる。
本発明によるモジュールは、他の利点、特に:
熱放散壁(任意選択的にサーマルマットによって、要素が押し付けられる)が、もはやモジュールの下壁、重力ゆえに要素が密接に接触した壁である必要がない(なぜなら、モジュールの組み立て方法を複雑にせずに、要素は、モジュールの任意の壁に容易に押し付けることができるためである)。このようにして、熱放散壁の選択には、より柔軟性があり、および最も適合した壁を、モジュールを囲む部材に応じて(例えば、冷却要素に最も近い壁、または熱を放出する別の部材から離れている壁)、選択できる、
既に部分的に形成された容器(一体形部品に作製されたいくつかの壁)を有することによって、モジュールの組み立て方法を単純にし、壁の互いに対する比較的複雑な位置決めを回避する。さらに、容器が従来技術よりも少数の部品を含むことにより、容器の異なる部品間のタイトネスの問題などの多くの問題を取り除く。それゆえ、モジュールの組み立て方法を単純にでき、およびモジュールの製造に関連するコストを削減できる
を有することも分かる。
以下、本発明の非限定的な実施形態を示す添付図面を参照して、本発明を説明する。
本発明の実施形態による電力貯蔵モジュールの分解図である。 図1のモジュールに属する接触部材の斜視図である。 図1のモジュールのモジュールコアの斜視図である。 図1のモジュールコアのシミング構造の斜視図である。 事前に装着されたモジュールコアおよび接触部材の半分の切断線A−Aによる側面図である。 本発明の第2の実施形態による接触部材の斜視図である。 組み立て構成(実線)および作動構成(点線)にある、図6の部材の横断面図である。 モジュールの組み立て方法の異なるステップにおける、本発明の第3の実施形態によるモジュールの側面図である。 モジュールの組み立て方法の異なるステップにおける、本発明の第3の実施形態によるモジュールの側面図である。 図8Aおよび図8Bのモジュールの詳細の斜視的な断面図である。
先に指摘したように、本発明によるモジュール10;100は、複数の電力貯蔵要素14;114を収容可能であり、かつ:
少なくとも複数の側壁および2つの端壁18A、18Bを含み、かつ電力貯蔵要素を囲むようなサイズにされた容器16;116と、
少なくとも1つの電力貯蔵要素と、基準壁20A;120Aと称されるモジュールの側壁との間に挿入されることを意図した少なくとも1つの接触部材22;80;122であって、前記部材は、基準壁20A;120Aに当接する第1の接触面24A;86A;126Aと、前記1つまたは複数の要素14;114に当接する第2の接触面30A;84A;124Aとを含み、かつ、第1の接触面と第2の接触面との間の距離が変化し得るように構成されている、接触部材と
を含む。
本発明によるモジュールはまた、以下にリストする1つ以上の特徴を含み得る:
容器の側壁は、閉じた外形を有しかつ電力貯蔵要素を囲むようなサイズにされた一体形部品20;120に作製されている、
側壁を含む部品20は、その2つの端部の各々において開放しており、モジュールは、部品とは独立しておりかつその2つの開放端部において部品を閉鎖可能である2つの端壁18A〜18Bを更に含む。部品は、チューブ状形状であり、かつ連続的に製造され得る。押し出し成形で形成することもできる。これは、さらに、モジュールの製造コストを抑える。あるいは、部品は、容器の端壁の1つを組み込むことができ、かつ一方の端部においてのみ開放して貯蔵要素をスライドできるようにする。組み立てステップの数は削減されるが、部品の作製はより複雑になる、
容器16;116は平行6面体形状を有し、部品20は4つの側壁を含む。この構成は、実際に、モジュールの嵩に関して最適な構成である、
接触部材22;80;122または接触部材22;80;122の少なくとも1つは、少なくとも接触面に垂直な方向に沿って弾性的に変形可能に構成されている。この弾性は、好ましくは、その設計ゆえに部品に固有のものであるか、またはバネなどの接続された要素ゆえに存在する。そのような部材があるために、接触面間の距離は、単純かつ効果的に変化する。なぜなら、この距離は、無数の値を有し得るためである。それゆえ、これはまた、モジュールの要素の製造公差を考慮する、
特定の実施形態では、接触部材22または接触部材22の少なくとも1つは、第1の接触面24Aまたは第2の接触面を形成する主壁24と、主壁に対する傾斜アーム28を含む少なくとも1つのタブ26とを含み、および、アームの端部において、一部分30が第1の接触面または第2の接触面30Aを形成している。この実施形態は、部材の形状によって弾性が与えられており、それゆえ一体形部品として作製できるため、好都合である、
接触部材22または接触部材22の少なくとも1つは、複数の第2の接触面30Aを含むように構成され、この接触面は、それぞれ、別個の貯蔵要素14に当接することを意図しており、前記1つまたは複数の要素は、特に、第1の接触面24Aと第2の接触面30Aの各々との間の距離が互いに独立し得るように、少なくとも接触面に垂直な方向に沿って変形可能に構成されている。特に好都合な実施形態では、接触部材22または接触部材22の少なくとも1つは、複数のタブ26を含み、各タブは、電力貯蔵要素14の右側に配置可能である。実際、この場合、貯蔵要素の各々の容器に対する押圧を個別にかつ他のものとは独立して管理する接触部材は、要素の製造公差に起因する要素間の高さのわずかな違いを考慮する。当然ながら、この効果はまた、ここで詳述した以外の設計によって達成できる、例えば部材が第2の接触面を有する場合、それらは互いに直接接続されず、およびそれぞれバネによって第1の接触面に接続される、
接触部材22または接触部材22の少なくとも1つは、前記部材22を、圧力を受ける位置に保持する手段34、35を含む。これにより、外部からの介入なしに、部材22を容器16へ確実により良好に挿入する。その圧力を受ける位置における部材の高さは、実際、基準壁が容器に挿入されかつ対応する1つまたは複数の貯蔵要素に接触するとき、部材と基準壁との間に空間があるように、選択できる。特定の実施形態では、保持手段は、保持手段34、35を作動または作動停止するために、これら機械的手段は、少なくとも1つの貯蔵要素に取り付けられた相補的な手段70と協働することを意図した、1つ以上の溝などの機械的手段34、35を含む。部材は、要素と一緒に挿入され、および要素に接続された手段70と協働することによって、その圧力を受ける位置は、作動または作動停止され、この位置は、部材を、第1の高さを有しかつ容器に簡単に挿入できる組み立て位置から、容器の壁および要素と接触するより大きい第2の高さを有する作動位置までシフトさせ得る、
モジュールは、接触部材または接触部材の少なくとも1つと、貯蔵要素14または貯蔵要素14の少なくとも1つとの間、および/または貯蔵要素または貯蔵要素の少なくとも1つと、基準壁に対向する容器16の側壁との間に配置されることを意図した少なくとも1つの電気絶縁要素36;38を含む。好ましくは、そのような要素は、モジュールコアの上および下に配置される。この電気絶縁要素または電気絶縁要素の少なくとも1つはまた、圧縮可能とすることができ、それにより、異なる貯蔵要素間の高さの差を取り戻す。この要素はまた、好ましくは、熱伝導性であり、容器へ熱を適切に伝達可能であることが分かる、
基準壁120Aに対向する容器の壁120Bは、基準壁に対するその距離が局所的に変化するように構成される。例えば起伏121を含み得る。壁は、広がりの距離が1cm、特に5mmを超えないように構成される。そのような構成は、壁と、これらの間隙をより良好に管理するために圧縮されるこれらの要素との間に、任意選択的に配置されたサーマルマット136を損傷させることなく、高さの低いものでも、全ての貯蔵要素を壁に対して押し付ける。実際、壁120Bが平坦でなく、およびかなりの高さの要素114が容器に配置されるとき、サーマルマットは強く圧縮される。距離が基準壁120Aと対向する壁120Bとの間で変化するとき、サーマルマット36用に空間を残し得る領域(基準壁から最も遠い領域であり、要素と接触していない)があるため、変形する。あるいは、部材は、凹部を含む、特に、スロット付構成を有して、これらの中空領域においてその変形を許すように構成できる。このタイプの構成は、特に、接触部材が各要素での接触部材の高さの調節に適合しない場合に適合される、
モジュールは、より大きな放熱面を構成する容器16;116の下壁または上壁によって構成された単一の基準壁20A、120Aを含み、それらは、全ての要素に接触する。それにもかかわらず、モジュールは、一旦モジュールがその周囲の適所から外れると垂直になるいくつかの基準壁または1つの基準壁を更に含み得る、
モジュールは、少なくとも2つの貯蔵要素14、114のシミング構造(shimming structure)50;150を含み、このシミング構造は、電気絶縁材、特にプラスチック製であり、かつ複数のハウジング52を含んで、少なくとも1つの電力貯蔵要素14、114を受け入れる。そのような構造50、150は、要素を互いに対して押し込み、かつそれらを互いに対して電気的に絶縁する。本発明による方法では、貯蔵要素14、114の配置はスライドによって行われるため、そのような構造は、容器への要素の挿入前に電力貯蔵要素の相対的な位置を決定して保持し、それゆえ操作者が複雑な調整をやみくもに行う必要がないため、特に好都合である。さらに、そのような構造は、貯蔵要素を自動的に配置するためのフレームを提供する、
シミング構造50は、以下の手段のうちの少なくとも1つを含む:
接触部材または接触部材の少なくとも1つの、機械的手段34、35;130との協働手段70、151、
ケーブル60用のガイド手段58、および/または
貯蔵要素に接続された相補的な接続手段と協働可能な電気的接続を収納する手段56、および/または
電子カード上の電気的接続を収納する手段68、および/または
電子カードの機械的結合手段66、および/または
少なくとも1つのセンサーの機械的結合手段。
構造の存在を使用して、モジュールに機能を組み込むことによって、モジュールの製造方法をさらに単純にする。全ての接続は、特に、構造に要素を配置する前に構造上で組み立てられ、これは、主装着チェーンの外部で構造を準備し、かつさらにモジュールの製造方法のコストを削減する。
本発明の別の目的は、容器16に複数の電力貯蔵要素14;114を収容することを意図した電力貯蔵モジュール10;100の組み立て方法であって、
少なくとも1つの電力貯蔵要素14;114と、第1の接触面24A;86A;126Aおよび第2の接触面30A;84A;124Aを含みかつ第1の接触面と第2の接触面との間の距離が変化し得るように構成された接触部材22;80;122とを、閉じた外形を有しかつ電力貯蔵要素を囲むようなサイズにされた容器16;116の部品20;120にスライドさせることによって、挿入するステップであって、挿入は、部材の第2の接触面30A;84A;124Aが要素または要素の少なくとも1つに当接し、かつ接触面間の距離が第1の距離に等しくなるように、行われるステップと、
第1の接触面と第2の接触面との間の距離が、第1の距離よりも大きい第2の距離に等しくなり、および第1の接触面24A;86A;126Aが、容器の部品の基準壁20A;120Aと称される壁に当接するように、接触部材22;80;122の構成を修正するステップと
を含む方法である。
部材および貯蔵要素は、実施形態に応じて、容器に同時にまたは別個に挿入できることが分かる。
本発明による方法はまた、以下にリストする特徴の1つ以上を含む:
方法は、挿入ステップの前に前記1つまたは複数の要素14;114を部材22;122に接続するステップを含み、容器への要素および部材の挿入は、同時に行われる、
接続ステップは、部材の機械的手段34、35、130を、要素に取り付けられた相補的な手段70、151と協働させることによって、行われ、および構成の修正ステップは、機械的手段と相補的な手段との協働を解除することによって行われる、
方法は、貯蔵要素および接触部材の接続ステップの前に、貯蔵要素の少なくとも1つをそれぞれ受け入れ可能な複数のハウジング52を含むシミング構造50;150に、少なくとも2つの貯蔵要素14;114を挿入するステップを含む。部材と協働する機械的手段は、シミング構造に配置できる、
方法は、シミング構造の位置決めステップ、特に、シミング構造50への要素14の挿入の前に、シミング構造50への電子接続要素、特に少なくとも1つのケーブル60、少なくとも1つの電子カード、少なくとも1つのコネクタ、少なくとも1つのセンサーの組み立てステップを含む。
より詳細には、以下、図面に示すモジュール10を説明する。
図1から明らかであるように、モジュール10は、まず、6個の電力貯蔵要素14を含むモジュールコア12を含み、これについて、以下詳細に説明する。
モジュールは、実質的に平行6面体形状でありかつ6個の壁を含む容器16を含む。この容器は、3つの部分で作製されている:第1の端壁18A、第2の端壁18B、およびモジュールの全ての側壁を含む部品20。この部品は、チューブ状形状である。部品は、閉じた外形を有し、かつ、当然ながら、モジュールコア12、特に要素14を受け入れてこれを囲むようなサイズにされている。容器は、一般的に、熱伝導性材料、例えば金属性材料で作製されている。
モジュールは、基準壁とも称される部品20の上壁20Aと、モジュールコア12との間に挿入されることを意図した接触部材22を更に含む。
部材を斜視的に示す図2からより明確に分かるように、部材は、全体的に平坦な主壁24を含み、その上面は、部品20の上壁20Aに当接することを意図した第1の接触面24Aを形成する。部材22は6個のタブ26を更に含み、これらタブは、主壁から突出し、かつ部材にわたって分配されて、部材22がモジュール内の適所に置かれるとき、それぞれ電力貯蔵要素14に対向するようになる。部材22は、より詳細には、3個のタブを2列含む。
各タブ26は、より詳細には、主壁に対する傾斜アーム28を含み、アームの自由端部において、端壁30は主壁に実質的に平行しており、かつその下面は、要素の1つと当接することを意図した第2の接触面30Aを形成する。
部材は、主壁の中心部分の2列のタブの間に、凹部32を更に含む。材料橋絡部34が、主壁のタブと同じ側において、凹部の周りの主要部から突出して延在している。これらの材料橋絡部は、各凹部32の3つの縁部を接続し、そのうちの2つの縁部は、タブの列と境界を接する。材料橋絡部は、主壁24に平行なブレード35を有する。このブレード35の構造および機能について、以下詳細に説明する。
部材22は、熱伝導性材料、例えば鋼や真鍮などの金属で作製されて、要素14から容器16へ熱を伝達する。部材は、第1の接触面と第2の接触面との間の距離が変化し得るように構成される。実際、各タブに本来備わっている弾性ゆえに、主壁24に対する端壁30の位置は、タブ26への外部圧力に応じて変化し得る。
モジュールは、モジュールコア12の下端と部品20の下壁20Bとの間に挿入することを意図したサーマルマット36を更に含む。このサーマルマットは、電気絶縁性および熱伝導性の材料、例えばEPDM(エチレン−ポリプロピレン−ジエンモノマー)で作製されている。この材料はまた、弾性的に変形可能である。それゆえ、熱は、要素から壁20Bの方へ排出される。
モジュールコア12の上面と接触部材22との間に挿入することを意図した、電気絶縁性および熱伝導性の絶縁シート38も含む。このシートは、一般的に、下記で詳細に説明するように、溝70によってモジュールコアおよび部材22の機械的な協働を可能にする凹部69、ならびに、フィンガー78と協働する、モジュールコアに対してシートを位置決めするための凹部71を含む。フィンガーは、この目的のために前記コアに設けられている。それにもかかわらず、これらの凹部は、2つの要素14、114間のいずれの短絡も回避するために、要素の右側に配置されない。
モジュールコアから容器まで発生し得る漏洩電流を最小にする。
ここで、図3〜5を用いてモジュールコア12をより具体的に説明する。このモジュールコアは6個の電力貯蔵要素14を含み、各要素は、従来、実質的にシリンダー形状を有し、かつ要素の第1の電気端子(例えば陽端子)を形成するベースを備えるチューブ状ケーシング14Aと、蓋14Bとを含み、この蓋は、ケーシング14Aから、例えばこれら2つの部品間に挿入された電気絶縁接合部によって、電気的に絶縁される。蓋は、要素の第2の電気端子、例えば陰端子を含む。蓋は、端壁と、ケーシング14Aの側壁を部分的に覆うシリンダー状リム15とを含み、このリム15の直径は、側壁14Aの直径よりも大きい。
要素14は、電気および熱伝導性材料、特に金属で作製された接続リンク40によって、電気的に直列に接続される。これらのリンク40は、それぞれ、所与の要素14の第1の端子を、隣接する要素14の第2の端子に接続する。各要素14は、その端子のそれぞれにおいて、異なる要素に接続される。モジュールコア12は、リンクが固定される要素(これらの要素は、要素の直列配置の端部に配置される)を、任意の他の要素に接続しないリンク42を更に含む。これらのリンクは、コネクタ44によって、ここではおよび図1に示すように容器の壁18Bに配置されるモジュールの端子46に接続され、およびそれにより、モジュールは外部要素に接続される。
図4から明らかなように、モジュールコア12は、シミング構造50を更に含む。このシミング構造50は、電気絶縁材、特にプラスチック材料で成形によって作製され、構造に複雑な形状を与え、かつ多くの機能をこの構造に組み込む。
構造50は複数のハウジング52を含み、各ハウジングは、電力貯蔵要素14を受け入れるようなサイズにされている。各ハウジングはまた、ケーシング14Aの側壁と協働することを意図したリム54と、蓋14Bのリム15の自由端部とによって囲まれて、要素の軸方向に沿ったセンタリングおよび適所での保持を行う。
このシミング構造50は、ハウジング52間に配置された陥凹突出物56を更に含む。これらの突出物56は、雌型の電気コネクタ(見えない)、例えばFaston(登録商標)タイプのラグを適所に保持するように構成されている。このようなコネクタは、電力貯蔵要素の電気端子に接続された雄型の相補的なコネクタと協働する。ここで説明する実施形態では、この相補的なコネクタは、リンクの平面に対して実質的に垂直な平面において、および電力貯蔵要素14の端面において接続リンク40に配置されたタブ57である。そのようなタブは本発明に不可欠ではないため、図面には示さない。
シミング構造50は、変形可能な対のタブ58を含むケーブルガイド手段を更に含み、それらタブ間に、ケーブル60をクリップ留めによって挿入できる。これらケーブル60は、一般的に、電力貯蔵モジュールにおいて使用されて、要素14を、モジュールの異なる要素14の負荷の平衡を取ることができる電子カード(図1を参照)に接続する。これらは、特に、突出物56におよび他方の端部では電子カード上に配置されたコネクタに接続され、以下詳細に説明する。
電子カードは、シミング構造の一方の端部に配置されたシミング構造の支持面64に平行に、垂直に位置決めされることを意図している。シミング構造50は、2つのシャンク66Aを含む電子カードの結合手段66を更に含み、それにより、電子カードを構造50にねじ込むことができ、かつ2つのセンタリングピン66Bが、前記電子カードの位置決めをできる。この構造50は、電子カードと協働する電気コネクタを固定するための配置場所68を更に含む。この配置場所は、ここでは、電子カード上の接続用に設けられた配置場所に対向して支持面64に作製された凹部である。凹部68に配置されることを意図したコネクタは、ケーブル60に接続され、かつ電子カードに差し込まれる。
シミング構造は、中心部分に、上方に延在しかつ部材22の材料橋絡部34に接続されたブレード35と協働することを意図したフック形状の溝70を更に含み、図5のようにモジュールコアの事前装着を保証する。これらの溝は、それぞれ、上方に延在して、要素がシミング構造50に挿入されたら要素を超える実質的に垂直アーム72と、その自由端部に、実質的に水平なリム74とを含む。図5に示すように、このリム74は、材料橋絡部の対応する水平面を形成するブレード35と協働することを意図している。それゆえ、材料橋絡部34の分配(距離、センタリング)は、溝70の分配に対応する。
溝70およびブレード35が協働して、機械的に接合するとき、部材22の高さ、具体的には第1の接触面と第2の接触面24A〜30Aとの間の距離は、溝70の作用下で部材がシミング構造50の方へ押し進められるときに、予め決められる。溝70およびブレード35の高さは、タブ26が圧力を受ける位置にあるように、選択される。
電子カードを担持することを意図した支持面64から離れて、シミング構造50は、要素が構造に挿入されるときに、要素の全高にわたって延在する側壁76を更に含み、およびそれが、3つの他の側面上で構造と境界を接して、それらを囲み、その結果として、容器16から貯蔵要素を絶縁する。
シミング構造50は、4個のプロット78Bを含む、サーマルマット36の位置決め手段を更に含み、これらプロットは、シミング構造50の各隅にそれぞれ配置され、かつサーマルマット36によってそれぞれ作製された対応する凹部79と協働することを意図している。これらのプロット78Bは、サーマルマット36を構造50に接合して、それらを一緒に動かす。それらはまた、必要に応じて、任意選択的に、構造50を絶縁シート38に接合する。
上記で説明したようなモジュールの組み立て方法を、以下説明する。
第1のステップの間、全ての接続(ケーブル60、コネクタ、電子カードなど)は、シミング構造50に装着される。シミング構造が存在することに起因して、この作業は、実際、要素が構造に装着される前に、および主組み立てチェーンの外部で行われ、それにより、結果として時間を節約できる。
その後、要素14を、シミング構造のハウジング52に挿入する。ハウジングはこのために設けられている。要素14は、リンクによって直列に接続されることを意図し、所与の要素の第2の端子(蓋14B)が、隣接する要素の第1の端子(ケーシング14Aのベース)と同じ平面に配置されるように、要素は配置される。図5から分かるように、それゆえ、要素は、実質的に全体が構造50に配置される。
次いで、要素14をリム54によって正しく位置決めしたら、リンク40、42を、要素14の端面において要素に配置し、かつこれらのリンクは、要素14の対応する端面に溶接される。その後、モジュール12のコアをひっくり返して、同じ作業を他方の側面で繰り返す。その後、タブを各リンクに取り付けて、タブが、シミング構造のFaston(登録商標)ラグ58にあるその端部に挿入されるようにする。これは、要素を、シミング構造の接続部に接続する。Faston(登録商標)ラグに挿入することを意図したタブは、リンク40、42との一体形部品として作製できることが分かる。
その後、このように組み立てられたモジュールコアを、マット36に配置し、かつ絶縁材のシート38も、モジュールコア12の上面において適所に置く。これら2つの部品36、38は、構造50のスタッド78、78Bによって位置決めされる。その後、部材22をシート38上の適所に置く。この部材22は適所に置かれて、シミング構造の溝70が部材のブレード35と協働するようにする。溝70の高さは、結果として得られるアセンブリの高さが、容器16;116、特に部品20の内部で利用可能な高さよりも低くなるように、選択され、アセンブリを容器に簡単に挿入できるようにする。タブ26は、それぞれ電力貯蔵要素14の右側に位置決めされ、および圧力を加えられ、具体的には押し込まれて、この構成を生じることができるようにする。
この構成では、縦方向に従う部材22の位置は、シミング構造に対してオフセットしており、および部材は、支持面64に対向するその面のレベルにおいて、シミング構造を超えることが分かる。
その後、モジュールコアに端面18Bを装着し、コネクタ44が、この壁18Bによって担持されるモジュールの端子46に対して正しく配置されるようにする。
端面18Aはまた、容器16の部品20に平行に組み立てられる。
これらのサブアセンブリが形成されたら、モジュールコアを含むサブアセンブリを、支持面64に対向する構造の面を最初に挿入することによって、容器の部品20にスライドさせる。このようにして、部材22は、構造50の前に、まず端面18Aと接触する。なぜなら、構造に対してオフセットしているためである。部材22は、シミング構造50の溝70によって、圧力を受ける位置に保持されているため、部材の上面と容器16の上壁20Aの下面との間には間隙があり、部材22を部品20にスライドすることは難しくない。
部材22を端壁18Aと接触させたら、モジュールコアは、端壁18Bが部品20の対応する端部に当接するまで、壁18Aの方へ押され続ける。このステップの間、それゆえ、構造50は、壁18Aまでスライドし続ける一方、部材22は、この壁18Aに対して静止したままである。部材22は、溝70によって構造50と緊密であるため、構造50は、部材22に対して壁18Aの方へ自由に平行移動でき、溝70は、この方向に部材22を保持しない。
このようにして、溝70は、ブレード35から完全に係合解除されるまで、部材のブレード35の方へ平行移動する。それゆえ、部材および特にタブ26は、モジュールがその最終的な構成になったら、もはや溝70による圧力を受けない。タブ26は、圧力のないそれらの初期位置を取り戻し、かつ接触面24Aと30Aとの間の距離は、部材22の主壁24が容器の上壁20Aと接触するまで、大きくなる。
部材22が、互いに独立した複数のタブ26を含むことが特に好都合であることが分かる。実際、タブは、多かれ少なかれ、対向して配置される要素14に応じて圧力を受け、および要素のレベルにおける高さの既存の変動(製造公差)を取り戻し得る。
モジュールコアを容器に挿入したら、端壁18Bを部品20に固定するだけで、完成品のモジュールを得る。これらの異なる要素間のタイトネスは、部品20と端壁18A、18Bとの境界面に配置された、またはこれらの要素の一方または他方にオーバーモールディングされた弾性接合部によって保証される。
完成品のモジュールは、2つの別個の方法で、一方では、サーマルマット36および下壁20Bによって、および他方では、部材22および上壁20Aによって、熱が拡散されるため、従来技術から公知の解決法よりも良好に熱を拡散できる。それゆえ、熱は、モジュールの容器16の方へ、より急速に排出される。また、容器16は、一体形部品20として作製された閉じた外形を有するため、熱は、モジュールの上壁および/または下壁から垂直側壁へ簡単に拡散される(境界面がない)。熱は、モジュールにおいて最適に分配され、および空気またはモジュールの環境の他の要素との交換面(ここでは、例えばモジュールの下壁と接触するように配置された車両のシャーシ)は、それゆえ、大きくなる。これはまた、熱の放出を高める。
図6および図7を参照して、以下、先に説明した実施形態の変形形態を説明する。この実施形態では、縦部材80(接触部材として機能する)が、タブ26を含む部材22の代わりに、部品20に挿入される。これらの縦部材はまた、実質的に容器の長手方向寸法全体に従って延在し、かつ金属製である。縦部材80は、それぞれ、3個の貯蔵要素14の列の右側に配置される。
図に示すように、各縦部材80は、複数の要素に支持壁84(この場合下側)、および基準壁20Aに支持壁86(この場合上側)を有するZ型形状のプロファイル82を含む。これら2つの壁84、86は対角線上壁88によって接続され、この対角線上壁によって、プロファイルは、壁84、86に垂直(また、縦部材80が部品20に配置されるときには壁20A、20Bに垂直)な方向において、ある程度の弾性を獲得できる。なぜなら、プロファイルの高さは、図7の実線に示す位置と点線に示す位置との間から分かるように、対角線上壁の傾斜に従って修正可能なためである。支持壁84、86は、それぞれ、第1の接触面および第2の接触面84A、86Aを規定する。縦部材の構成に起因して、これら壁と接触面との間の距離は可変である。
プロファイル82は、その対角線上壁88に、プロファイルの全長にわたって対称的におよび均一に分配された複数の開口部89を更に含む。
開口部89の各々には、第1の端部がプロファイルの上壁86に接続され(載置され)かつ第2の端部がプロファイルの下壁84に接続される(載置される)バネ90が、適所に置かれる。
バネ90は、圧縮圧力を受ける位置に保持される、すなわち、その長さは、図7から分かるように、バネの端部にそれぞれ取り付けられかつ予め決められた長さを有する(圧力を受けた状態のバネ90の長さに対応し、それゆえバネの静止時の長さよりも短い)2つのブランチ94、96を含むプライヤー92による静止時のその長さよりも短い。あるいは、保持手段は、縦部材80の壁84、86を接続する1つ以上の垂直タブを含むことができ、そのようなタブは壊れやすい。
縦部材80を部品20に、モジュールコア12上に同時にまたは同時にではなく、挿入すると、バネ90は、図7の実線で示すモジュールの組み立て位置を構成する、プライヤー92により圧力を受ける位置にある。縦部材は、部品に簡単に挿入される。なぜなら、壁84と86との間の距離は、支持壁86の上面86Aと容器の基準壁20Aの下面との間に間隙があるように、選択されるためである。次いで、プライヤー92は除去されるため、バネ90は、それらの静止長を取り戻す傾向を有し、効果的に各縦部材80の高さを増して、縦部材が容器の上壁20Aに当接するようにする。縦部材80の対応する構成を図7に点線で示す。
そのような縦部材は、異なる要素(部品20、要素14)の製造公差に関わらず、要素14をモジュールの熱放散壁20Bに押し付ける。しかしながら、この場合、縦部材のレベルにおいて、要素の寸法の分散について考慮されない。なぜなら、単一の縦部材が3個の別個の要素に載置されるためである。
バネ90の静止時の長さは、製造隙間を考えて、要素14が最小サイズを有しかつ部品20がその最大サイズを有する場合でも、バネ90によって伸びた状態で圧力を加えられた縦部材80が要素14を熱放散壁20Bに押し付けることができるように、選択されていることが明らかである。バネ90の静止時の長さは、特に、縦部材80が動作位置にあるときのその長さよりも長い。
バネ90を、圧力を受ける位置に保持するプライヤー92は、先の実施形態に示すように、特にプラスチック構造50の1つ以上の要素14に接続された要素と協働でき、組み立て中に自動的に作動停止されることも明らかである。プラスチック構造50に取り付けられた点(例えば溝70などの溝の端部において)は、プラスチック構造50が容器16の壁18Aに当接するときに、プライヤーの弱い領域において各プライヤー92をたたくことができ、各プライヤー92を壊すか、またはプライヤーのクランプを外す。
図8Aおよび図8Bに、本発明によるモジュールのさらに別の実施形態を示した。これらの図は、部品120へのモジュールコア112の組み立ての間と、モジュールコアの部品120への挿入後のモジュールを示す、モジュール100の断面を示す。
図8Aは、部品120の断面を示し、この部品に接触部材122を挿入した。今回はモジュールコアの下に配置されているこの部材122は、実質的に平坦でありかつ基準壁(ここでは部品の下壁)に平行な主壁124を含み、プライヤー127によって予め圧力を加えられている複数のバネ126と一体形部品になっており、プライヤーは、バネを圧縮状態に保持し、これらのバネ126は、部材の主壁124と、部品120の下壁に対応するモジュールの基準壁120Aとの間に配置されている。主壁124の上面124Aは、要素114と接触することを意図した接触面124Aを形成する一方、異なるバネ126の下端は、容器の基準壁120Aと接触することを意図した別の接触面126Aを形成する。バネ126が存在するゆえに、接触面124Aと126Aとの間の距離は、当然ながら、可変である。
プライヤー127は、既に説明したように、2つのブランチ132、134間で、バネ126を、それらの静止長よりも短い長さの圧縮状態に保持する。各バネ126をより良好に保持するために、プライヤー127のブランチ132、134は、フォークのような形状にでき、バネは、フォークの2つの歯の間に配置される。全体が、予め圧力を加えられた構成にありかつモジュールコアを載せている部材122の高さが、部品120の内部で利用可能な高さよりも低くなるような形状にされる。
主壁124には、接続リンク140によって接続されかつサーマルマット136によって覆われた要素114を含むモジュールコアが配置され、要素はまた、シミング構造150に収容される。明らかなことだが、シミング構造は、保持壁、具体的には接触部材122の主壁124のオリフィス130に挿入されたシャンク151を位置決めすることを含む。図9からよりはっきりと分かるように、これらのシャンクはまた、上部ブランチ134の延長部であるがバネをクランプする機能はない、プライヤーの余分なアーム135にあるプライヤー127のオリフィス133に入る。図9は、オリフィス130、133のレベルにおけるプライヤー127およびバネの保持壁124の配置の詳細の斜視的な断面図である。
次いで、図8Bから分かるように、構造は、モジュール(この場合、接触部材122は、既にモジュールの適所から外れている)の右側端部(図では)に押される。それゆえ、シャンク151は、オリフィス130の右側端部の方へ押され、およびそれらと一緒にプライヤー127を引く(オリフィス133にそれらを挿入するため)。これにより、バネ126を解放し、バネは、それらの予め圧力を加えられた位置にあったために、長くなる傾向を有し、基準壁120Aと主壁124との間の距離が、距離D1(図8Aでは)を越えて、距離D1よりも大きい距離D2(図8Bでは)になる。図8Bから分かるように、この距離D2は、要素114が熱的接触する距離であり、より詳細には、サーマルマット136が熱放散壁120Bと接触する距離である。
図8Aおよび図8Bから分かるように、この熱放散壁120Bは、第1の実施形態の熱放散壁20Bとは対照的に、波状とすることができる。これらの起伏121は、部品120の長手方向寸法全体にわたって延在し、かつ各要素114の右側のサーマルマット136が壁120Bといくつかの場所で接触可能なように、十分に近い。これらの起伏121は、好ましくは、1cm以下の高さを有し、モジュールの体積を増やさないようにする。それらの広がりは、特に2cm未満である。上壁にそれらが存在することによって、サーマルマット136を損傷させないようにすることが提供される。
実際、部品120、特に要素114の製造公差に応じて、要素114が壁120Bと熱的接触するように達成される距離は常に同じではなく、それゆえ、サーマルマット136は、常に同じように圧縮されているわけではない。ここで、マット136は、異なる要素の製造公差に関わらず、壁120Aに最も近い壁120Bの部位160のレベルで上壁と密接に接触している。しかしながら、マット136が強く圧縮される必要があるとき、その圧縮性限界を超えると、損傷されやすくなる。この現象は、接触部位160間に領域162を配置することによって回避され、そこでは、サーマルマット136がそのように圧縮されず、接触部位のレベルにおいて受ける圧縮を「減衰」もし得る。
上述の実施形態は、本発明を限定的に説明するものではないことが分かる。本発明は、説明したものに関する多くの変形形態を有してもよく、それら全ては特許請求の範囲にある。例えば:
基準壁は、部品20の任意の壁とし得る。部品は、いくつかの基準壁を更に含み得る;部品は、例えば、2つの、全体的に直交する基準壁を含み、容器に対向する隅にモジュールを押し付ける、
モジュールは平行6面体でなくてもよい、
熱放散壁の形状は、説明したものに限定されない。また、起伏によって満たされた機能と同じ機能を満たすために、サーマルマットは、複数の領域がくり抜かれ得る。局所的な高さの変動を有するように熱放散壁を構成することは、接触部材が、第1の接触面と、各要素の右側の第2の接触面との間の距離を調整するために、独立した弾性手段を含むときには、不要であるように思われることに留意されたい、
側壁は、必ずしも一体形部品でなくてもよい、
容器の部品は、端壁のうちの1つを含み得る、
接触部材は、容器の側壁またはシミング構造と一体形部品となっている、
接触部材の数は、説明したものとは異なり得る。モジュールは、例えば、各要素に特有の接触部材を含み得る、
接触部材は、部分的に熱的絶縁材で作製され得る、
接触部材の形状(断面など)は、説明したものに限定されない、
サーマルマットは、保持壁24と要素14との間に、絶縁シート38の代替または補足として取り入れることができる。モジュールはまた、サーマルマットおよび/または絶縁シートを含まなくてもよいし(接触部材が、導電性の材料で作製されない場合)、および/または容器は、金属ではない、電気絶縁材で作製される、
シミング構造は任意選択的である。その形状およびそれが組み込む機能は、説明したものに限定されない。
同様に、組み立て方法に関して、ステップは、モジュールに存在するまたは存在しない要素に応じて変化し得る。ステップの順序は、上述したものに限定されない。例えば、図1のモジュールのものなどのモジュールに関して、端壁18Bは、組み立て完了時に、端壁が部品20に付着される直前に、または電子カードが構造に付着される前に、モジュールコアに固定される。プライヤーまたは保持手段を除去する方法は、上記で説明したものと異なってもよい。

Claims (18)

  1. 複数の電力貯蔵要素を収容可能な電力貯蔵モジュールであって、
    前記電力貯蔵要素を囲むようなサイズにされた、少なくとも複数の側壁および2つの端壁を含む容器と
    少なくとも1つの電力貯蔵要素と、基準壁と称される前記電力貯蔵モジュールの側壁との間に配置される、少なくとも部分的に熱伝導性材料で作製された少なくとも1つの接触部材であって、前記接触部材は、それぞれ、前記基準壁に関連付けられた第1の接触面と、前記1つまたは複数の電力貯蔵要素に関連付けられた第2の接触面とを含み、前記第1の接触面および前記第2の接触面の少なくとも一方は、前記基準壁または前記1つまたは複数の電力貯蔵素の一方と当接、かつ前記接触部材は、前記第1の接触面と前記第2の接触面との間の距離が変化し得るように構成される、接触部材と
    を含み、
    前記接触部材は機械的手段を備え、
    前記電力貯蔵要素には相補的手段が設けられ、
    前記機械的手段及び前記相補的手段は、前記電力貯蔵要素が前記容器に挿入される際に、前記機械的手段と前記相補的手段との間の協働を解除することによって、前記接触部材の前記第1接触面と前記第2接触面間との間の前記距離が自動的に変化されるように構成される電力貯蔵モジュール。
  2. 前記接触材が、第1の接触面、第2の接触面、および、前記第1の接触面と前記第2の接触面との間に少なくとも1つの弾性的に変形可能な構成要素を含み、前記基準壁および前記1つまたは複数の電力貯蔵素は、前記第1の接触面と前記第2の接触面との間の前記距離が、前記弾性的に変形可能な構成要素が変形することによって変化するように、それぞれ前記第1の接触面および前記第2の接触面に圧力を加える、請求項1に記載の電力貯蔵モジュール。
  3. 前記容器の前記側壁は、閉じた外形を有しかつ前記電力貯蔵要素を囲むようなサイズにされた一体形部品として作製されている、請求項1又は2に記載の電力貯蔵モジュール。
  4. 前記容器がまた、前記側壁と一体形の端壁を含む、請求項に記載の電力貯蔵モジュール。
  5. 前記側壁を含む前記容器が、その2つの端部で開放しており、前記電力貯蔵モジュールは、さらに、2つの端壁を含み、各端壁は、それぞれ前記容器とは独立しており、かつ開放端部において前記部品を閉鎖可能である、請求項に記載の電力貯蔵モジュール。
  6. 前記接触部材が、複数の前記第2の接触面を含むように構成されており、それぞれが、別個の前記電力貯蔵要素に当接、前記1つまたは複数の接触部材は、前記第1の接触面と前記第2の接触面の各々との間の距離が互いに独立し得るように構成されている、請求項1〜のいずれか一項に記載の電力貯蔵モジュール。
  7. 前記接触部材が、少なくとも前記接触面に対して垂直方向に弾性的に変形可能に構成されている、請求項1〜のいずれか一項に記載の電力貯蔵モジュール。
  8. 前記接触部材が、前記第1の接触面または前記第2の接触面を形成する主壁と、前記主壁に対して傾斜しているアーム、および前記アームの端部において、前記第2または前記第1の接触面を形成している部分を含む少なくとも1つのタブとを含む、請求項に記載の電力貯蔵モジュール。
  9. 前記接触部材が、複数のタブを含み、各前記タブが、前記電力貯蔵要素の反対側に配置されるように適合されている、請求項と組み合わせた請求項に記載の電力貯蔵モジュール。
  10. 前記機械的手段は1つ以上のブレードまたはプライヤーである、請求項1〜9のいずれか一項に記載の電力貯蔵モジュール。
  11. 前記接触部材または前記接触部材の少なくとも1つと、前記電力貯蔵要素または前記貯蔵要素の少なくとも1つとの間、および/または前記電力貯蔵要素または前記電力貯蔵要素の少なくとも1つと、前記基準壁に対向する前記容器の壁との間に配置され、電気的に絶縁している少なくとも1つの要素を含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の電力貯蔵モジュール。
  12. 前記容器の下壁または上壁によって構成された単一の前記基準壁を含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の電力貯蔵モジュール。
  13. 少なくとも2つの電力貯蔵要素のシミング構造を含み、このシミング構造は、電気絶縁材で作製され、かつ1つ以上の電力貯蔵要素をそれぞれ受け入れるための複数のハウジングを含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の電力貯蔵モジュール。
  14. 前記シミング構造が
    前記接触部材の前記機械的手段と協働する前記相補的段、
    ケーブルのガイド手段、および/または
    前記電力貯蔵素に接続された相補的な手段と協働可能な電気コネクタを収納する手段、および/または
    電子カードにコネクタを収納する手段、および/または
    前記電子カードを結合する手段、および/または少なくとも1つのセンサーの結合手段
    のうちの少なくとも1つを含む、請求項13に記載の電力貯蔵モジュール。
  15. 器に複数の電力貯蔵要素を収容する電力貯蔵モジュールの組み立て方法であって、
    相補的手段が設けられた少なくとも1つの電力貯蔵要素と、第1の接触面を1つの接触部材とをスライドさせることによって、閉じた外形を有しかつ前記電力貯蔵要素を囲むようなサイズにされた前記容器の品に挿入するステップであって、第2接触面と機械的手段が前記相補的手段と協働し、前記接触部材は前記容器に前記電力貯蔵要素が挿入される際に、前記第1接触面と前記第2接触面との間の距離が自動的に変化するように構成されており、挿入は、前記接触部材の前記第2の接触面が前記電力貯蔵素に当接しかつ前記接触面間の前記距離が第1の距離に等しくなるように行われる、ステップと、
    前記接触部材の構成を、前記第1の接触面と第2の接触面との間の前記距離を前記第1の距離よりも大きい第2の距離に等しくしかつ前記第1の接触面が前記容器の前記部品の基準壁と称される壁に当接するように、修正するステップであって、前記修正は前記機械的手段と前記相補的手段の間の協働が解除されることによって行われるステップと、
    を含む組み立て方法。
  16. 前記挿入ステップの前に、前記1つまたは複数の電力貯蔵素を前記接触材へ接続するステップを含み、前記容器への前記電力貯蔵要素および前記接触部材の挿入は同時に行われる、請求項15に記載の組み立て方法。
  17. 前記電力貯蔵要素および前記接触部材の前記挿入および/または接続ステップの前に、前記電力貯蔵要素の少なくとも1つをそれぞれ受け入れるように適合された複数のハウジングを含むシミング構造へ少なくとも2つの前記電力貯蔵要素を挿入するステップを含み、前記シミング構造は前記相補的手段を含む、請求項15または16に記載の組み立て方法。
  18. 前記接触部材の前記第1接触面および前記第2接触面の間の自動的な距離の変化は、前記接触部材および前記シミング構造間の相対的動作によって行われる、請求項17に記載の組み立て方法。
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