RU2627740C1 - Модуль накопления энергии, содержащий множество устройств накопления энергии - Google Patents

Модуль накопления энергии, содержащий множество устройств накопления энергии Download PDF

Info

Publication number
RU2627740C1
RU2627740C1 RU2016107002A RU2016107002A RU2627740C1 RU 2627740 C1 RU2627740 C1 RU 2627740C1 RU 2016107002 A RU2016107002 A RU 2016107002A RU 2016107002 A RU2016107002 A RU 2016107002A RU 2627740 C1 RU2627740 C1 RU 2627740C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchanger
casing
energy storage
module
walls
Prior art date
Application number
RU2016107002A
Other languages
English (en)
Inventor
Анн-Клэр ЖЮВЕНТЕН
ГАЛЛ Лоран ЛЁ
Original Assignee
Блю Солюшнз
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Блю Солюшнз filed Critical Блю Солюшнз
Application granted granted Critical
Publication of RU2627740C1 publication Critical patent/RU2627740C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/10—Multiple hybrid or EDL capacitors, e.g. arrays or modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/14—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors
    • H01G11/18—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors against thermal overloads, e.g. heating, cooling or ventilating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G17/00—Structural combinations of capacitors or other devices covered by at least two different main groups of this subclass with other electric elements, not covered by this subclass, e.g. RC combinations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G2/00—Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
    • H01G2/02—Mountings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G2/00—Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
    • H01G2/08—Cooling arrangements; Heating arrangements; Ventilating arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/38—Multiple capacitors, i.e. structural combinations of fixed capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/0003—Protection against electric or thermal overload; cooling arrangements; means for avoiding the formation of cathode films
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/08—Housing; Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/26—Structural combinations of electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices with each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/78—Cases; Housings; Encapsulations; Mountings
    • H01G11/82—Fixing or assembling a capacitive element in a housing, e.g. mounting electrodes, current collectors or terminals in containers or encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/50—Methods or arrangements for servicing or maintenance, e.g. for maintaining operating temperature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Abstract

Изобретение относится к модулю (10) накопления энергии, содержащему множество электрически соединенных между собой устройств (12) накопления энергии, при этом модуль содержит наружный кожух (40), в котором расположены устройства (12) накопления энергии и по меньшей мере один теплообменник (24). Согласно изобретению устройства (12) накопления энергии расположены рядом друг с другом по меньшей мере на двух разных уровнях (N1, N2), при этом теплообменник или по меньшей мере один из теплообменников (24) находится между двумя смежными уровнями, входя в термический контакт по меньшей мере с одним устройством накопления энергии каждого из двух смежных уровней на двух соответствующих противоположных контактных сторонах (26А, 26В) теплообменника, при этом указанный теплообменник или по меньшей мере один из указанных теплообменников (24) закреплен на кожухе (40) модуля на уровне по меньшей мере одной стенки (28) крепления, отличной от контактных сторон (26А, 26В), при этом стенки крепления теплообменника и кожуха выполнены так, что модуль содержит пространство между соответствующим стенками (28; 44) крепления теплообменника и кожуха по меньшей мере в одном месте, отличном от места (70) крепления. Повышение равномерности отвода тепла от устройства накопления энергии является техническим результатом изобретения. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к модулю накопления энергии, содержащему множество устройств накопления энергии.
В рамках настоящего изобретения под «устройством накопления электрической энергии» следует понимать либо конденсатор (то есть, пассивную систему, содержащую два электрода и изолятор), либо суперконденсатор (то есть, систему, содержащую два электрода, электролит и сепаратор), либо батарею, в частности, типа литиевой батарей (то есть систему, содержащую по меньшей мере один анод, по меньшей мере один катод и электролит между анодом и катодом). Вместе с тем, в первую очередь настоящее изобретение касается модуля суперконденсаторов.
Такой модуль выделяет большое количество тепла из-за внутреннего сопротивления устройств накопления энергии, которые создают потери энергии под влиянием эффекта Джоуля. Чтобы избежать повреждения модуля из-за чрезмерной температуры устройств, модули накопления энергии оснащают средствами отвода тепла. Для этого модули объединяют с теплообменниками, например, содержащими пластины для увеличения поверхности теплообмена с воздухом или элемент, обеспечивающий прохождение текучей среды вблизи устройств для отвода тепла через эту текучую среду.
Как правило, эти теплообменники расположены снаружи модуля вблизи поверхности отвода тепла модуля, которая должна максимально проводить тепло.
Однако в модулях большой емкости, содержащих большое количество устройств накопления энергии, было отмечено, что не всегда достаточно такого объединения модуля с теплообменником.
Задачей изобретения является создание модуля накопления энергии, который обеспечивает оптимальный отвод тепла, причем при любом размере и общей емкости модуля.
В связи с этим объектом изобретения является модуль накопления энергии, содержащий множество электрически соединенных между собой устройств накопления энергии, при этом модуль содержит наружный кожух, в котором расположены устройства накопления энергии и по меньшей мере один теплообменник, в котором:
- устройства накопления энергии расположены рядом друг с другом по меньшей мере на двух разных уровнях, при этом теплообменник или по меньшей мере один из теплообменников находится между двумя смежными уровнями, входя в термический контакт по меньшей мере с одним устройством накопления энергии каждого из двух смежных уровней на двух соответствующих противоположных контактных сторонах теплообменника,
- указанный теплообменник или по меньшей мере один из указанных теплообменников закреплен на кожухе модуля на уровне по меньшей мере одной стенки крепления, отличной от контактных сторон, при этом стенки крепления теплообменника и кожуха выполнены так, что модуль содержит пространство между соответствующим стенками крепления теплообменника и кожуха по меньшей мере в одном месте, отличном от места крепления.
Таким образом, согласно изобретению, теплообменник расположен непосредственно внутри модуля, а не снаружи модуля, входя при этом в контакт с кожухом модуля. Это обеспечивает лучший отвод тепла, генерируемого устройствами накопления энергии, так как теплообменник в большей степени входит в непосредственный контакт с устройствами, чем в известных решениях, при этом кожух модуля не находится между устройствами и теплообменником.
Кроме того, поскольку теплообменник установлен посередине модуля и имеет две противоположные теплообменные стороны, каждая из сторон обеспечивает отвод тепла, генерируемого устройствами накопления энергии двух разных смежных уровней. Это позволяет еще больше повысить эффективность отвода тепла из модуля, но без существенного увеличения габарита модуля, так как в модуль добавляют всего один теплообменник. Габарит оказывается меньше, чем в случае двух смежных модулей меньшего размера, объединенных с одним теплообменником, поскольку между теплообменником и каждым уровнем устройств накопления энергии не расположен кожух.
Кроме того, даже если крепление теплообменника на кожухе, необходимое для механической прочности модуля, может стать причиной нарушений в работе теплообменника, поскольку тепло, поступающее снаружи модуля, передается на теплообменник через кожух, специальная архитектура теплообменника позволяет сделать этот фактор ничтожным. Действительно, такие нарушения могли бы привести к неравномерности охлаждения устройств, что могло бы стать причиной их старения и, следовательно, привело бы к сокращению срока службы модуля. Авторы изобретения установили, что достаточно оставить пространство между теплообменником и наружным кожухом, вследствие чего воздушная прослойка между теплообменником и кожуха позволяет изолировать эти элементы друг от друга и избежать нарушения в работе теплообменника.
Таким образом, изобретение позволяет получить модуль большой емкости, в котором тепло удаляется в большом количестве и равномерно и который имеет ограниченный габарит.
Заявленный модуль может также иметь один или несколько следующих отличительных признаков:
- теплообменник выполнен так, что место крепления или по меньшей мере одно из мест крепления, в частности, каждое место крепления теплообменника выступает относительно остальной части стенки крепления. Это позволяет получить пространство между стенками крепления кожуха и теплообменника за счет адаптации конфигурации теплообменника и не слишком усложнить при этом наружную форму модуля. Вместе с тем, вполне можно предусмотреть реализацию заявленного модуля посредством изменения конфигурации кожуха, в частности, за счет выполнения выемок по меньшей мере на его внутренней стороне.
- теплообменник содержит по меньшей мере один канал, в котором должна циркулировать текучая среда, например, вода. В этом случае теплообменник может содержать вход и выход текучей среды, при этом кожух содержит по меньшей мере одно отверстие для прохождения текучей среды снаружи. В частности, теплообменник содержит выступающие соединители, образующие вход и выход текучей среды, причем эти соединители выполнены с возможностью прохождения через соответствующее отверстие кожуха. Между кожухом и выступающими соединителями расположена прокладка, при этом предпочтительно прокладка выполнена на кожухе посредством совместного литья. Эта конфигурация теплообменника представляет особый интерес, так как кожух имеет относительно замкнутую конфигурацию, несмотря на подвод текучей среды в модуль, что позволяет не подвергать опасности электрическую изоляцию модуля.
- теплообменник предназначен для вхождения в термический контакт со всеми устройствами накопления энергии двух смежных уровней. Действительно, это позволяет удалять максимальное количество тепла при помощи единственной детали и, следовательно, оптимизировать конструкцию модуля.
- теплообменник содержит две противоположные контактные стороны и по меньшей мере одну боковую стенку, проходящую между противоположными контактными сторонами предпочтительно по существу перпендикулярно к контактным сторонам, при этом места крепления распределены на боковой стенке или по меньшей мере на одной из указанных боковых стенок так, что эта(и) стенка(и) образует(ют) стенку или стенки крепления. Таким образом, можно получить теплообменник, связанный со всеми боковыми стенками кожуха по всему его контуру, что обеспечивает хорошую механическую прочность модуля, причем при любом положении во время работы (даже в случае, когда теплообменник расположен по существу вертикально).
- теплообменник закреплен на кожухе модуля при помощи винтов, при этом места крепления теплообменника содержат для этого крепежные отверстия, предназначенные для размещения напротив крепежных отверстий кожуха модуля. Действительно, этот вариант крепления является простым и недорогим.
- размеры пространства между стенками крепления теплообменника и кожуха рассчитаны так, чтобы расстояние между соответствующим стенками крепления кожуха и теплообменника было меньше 3 мм. Это позволяет получить максимальную площадь контактных сторон теплообменника.
- площадь участков стенки или стенок крепления теплообменника, входящих в контакт с кожухом, меньше 20%, в частности, меньше 10% общей площади указанной или указанных стенок крепления. Предпочтительно один из выступов или выступы, в которых выполнены места крепления, имеют размер, меньший 30 мм, по меньшей мере в одном направлении, предпочтительно в двух по существу нормальных направлениях стенки или стенок крепления, что позволяет минимизировать площадь контакта теплообменника с кожухом и, следовательно, нарушения в работе теплообменника по причине теплообменов с наружным пространством через стенки кожуха.
- устройства накопления энергии расположены по существу в продольном направлении и, в частности, имеют цилиндрическую форму. Они примыкают к одной из контактных сторон теплообменника на уровне одной из своих торцевых сторон в продольном направлении.
- модуль содержит по меньшей мере одну перемычку, примыкающую к торцевым сторонам двух смежных устройств накопления энергии, соединяя электрически указанные устройства.
- между устройствами и теплообменником, предпочтительно между перемычками и теплообменником расположен по меньшей мере один элемент электрической изоляции, такой как прокладка из эластомера, в частности, ЭПДМ (EPDM).
- устройства накопления энергии являются суперконденсаторами.
- модуль может также содержать более двух уровней, при этом теплообменник предпочтительно расположен между каждой парой смежных уровней модуля.
- каждое устройство модуля электрически соединено по меньшей мере с одним другим устройством модуля. Все устройства могут быть электрически соединены друг с другом (например, последовательно), или устройства могут образовать электрически соединенные между собой независимые группы устройств. Все устройства одного уровня могут, в частности, быть электрически соединены друг с другом, в частности, последовательно.
Объектом изобретения является также способ сборки модуля накопления энергии, содержащего множество устройств накопления энергии и по меньшей мере один теплообменник, при этом способ содержит следующие этапы:
- формируют первую и вторую группы расположенных рядом друг с другом устройств накопления энергии, которые соединяют друг с другом электрически, в частности, при помощи соединительных перемычек,
- между двумя группами устройств устанавливают теплообменник или теплообменники, содержащие две противоположные контактные стороны, так, чтобы каждая из контактных сторон соответственно входила в термический контакт по меньшей мере с одним устройством накопления энергии одной из групп,
- располагают наружный кожух так, чтобы он охватывал группы устройств и теплообменник, и закрепляют теплообменник по меньшей мере на одной стенке кожуха на уровне по меньшей мере одной из его стенок, отличной от контактных сторон, при этом теплообменник и кожух выполнены так, что модуль содержит пространство между соответствующими стенками крепления теплообменника и кожуха по меньшей мере в одном месте, отличном от места крепления.
Далее следует описание заявленного модуля согласно частному и неограничивающему примеру осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 показан модуль согласно частному варианту осуществления изобретения, вид с пространственным разделением деталей;
на фиг. 2 показан модуль после его сборки, вид в перспективе и с вырезом;
на фиг. 3 показан теплообменник модуля, изображенного на фиг. 1, вид в перспективе.
На фиг. 1 в разборе показан модуль 10 согласно частному варианту осуществления изобретения. Этот модуль содержит множество устройств 12 накопления энергии, расположенных на двух разных уровнях N1 и N2.
Каждое устройство 12 имеет общую цилиндрическую форму и имеет корпус, содержащий боковую стенку, расположенную вдоль продольной оси устройства, закрытую торцевой стенкой на одном из концов боковой стенки и открытую на своем противоположном конце. Крышка закрывает корпус на уровне его открытого конца. Таким образом, корпус имеет вторую торцевую стенку на продольном конце боковой стенки. Корпус содержит намотанный элемент накопления энергии, содержащий обмотку из двух наложенных друг на друга электродов, разделенных сепаратором. Для пропитки электродов в корпус залит также электролит. Каждый электрод обмотки электрически соединен с торцевой стороной устройства, при этом каждая из торцевых сторон образует контактный вывод устройства.
Этим можно ограничить описание архитектуры устройств, которая не является объектом изобретения. Читатель может отметить, что архитектура каждого из устройств может отличаться от описанной. Например, устройство может содержать трубчатый корпус, закрытый на каждом из своих концов крышкой, или может иметь форму, отличную от цилиндрической.
Таким образом, каждый уровень N1, N2 содержит множество идентичных устройств 12, расположенных так, что их продольные оси по существу являются параллельными. Они электрически последовательно соединены при помощи проводящих перемычек 14. Для этого каждое устройство содержит перемычку 14 на одной из своих торцевых сторон, электрически соединяющую его с первым смежным устройством, и другую перемычку 14 на другой из своих торцевых сторон, соединяющую его с другим смежным устройством. Устройства входят в контакт друг с другом и электрически изолированы на своих контактных выводах, которые не находятся под одинаковым потенциалом (контактные выводы, не соединенные перемычками), при помощи изолирующих фланцев 16, надетых на каждое из устройств. Таким образом, перемычки расположены в каждой плоскости продольного конца группы устройств, образующей уровень N1, N2. Все устройства одного уровня последовательно соединены электрически. Они также соединены в направлении наружу при помощи выходных контактов 18А, 18В, каждый из которых соединен с контактным выводом устройства, потенциал которого соответственно является самым высоким или самым низким.
В данном случае тоже представлено краткое описание структуры группы устройств, образующей один из уровней N1, N2 модуля согласно представленному частному варианту выполнения, но эта группа устройств может быть конфигурирована по-другому. Все перемычки могут быть расположены в одной концевой плоскости группы устройств. Не все устройства одного уровня могут быть электрически соединены между собой. Два смежных устройства могут также не входить в контакт друг с другом на уровне своей боковой стенки.
Чтобы изолировать устройства 12 каждого уровня N1, N2 от окружающих их элементов, изолирующий элемент расположен в каждой плоскости продольного конца каждого из уровней N1, N2. На одной из концевых плоскостей, которая должна находиться с внутренней стороны модуля, располагают, в частности, прокладку 20, выполненную из теплопроводящего и электроизоляционного материала, которая закрывает торцевые стороны устройств. На уровне другой концевой плоскости каждого из уровней расположено кольцо 22, охватывающее все устройства 12. Прокладка 20 и кольцо 22 выполнены, например, из эластомера, в частности, из ЭПДМ (этилен-пропилен-диен-мономер).
Разумеется, электрическую изоляцию можно выполнить иначе. Термическую прокладку 20 можно, в частности, расположить на каждой концевой плоскости каждого уровня N1, N2 модуля. Изоляцию можно также реализовать при помощи элементов, выполненных за одно целое с кожухом, или других элементов, таких как теплообменник.
Как показано также на фиг. 1, модуль содержит теплообменник 24, находящийся в модуле между двумя уровнями N1, N2 устройств 12. Этот теплообменник имеет две противоположные контактные стороны 26А, 26В, каждая из которых предназначена для отвода тепла, исходящего соответственно от уровней N1 и N2 модуля. Для этого каждая из сторон 26А, 26В входит в контакт с прокладками 20, расположенными на группах устройств 12 каждого из уровней N1, N2, и в термический контакт с устройствами. Теплообменник содержит также периферическую боковую стенку 28, соединяющую между собой две контактные стороны и ограничивающую по существу замкнутое пространство между сторонами 26А, 26В, внутри которого в виде змеевика проходит канал 30 (более наглядно показан на фиг. 3), предназначенный для циркуляции текучей среды-теплоносителя, такой как вода, через которую удаляется тепло. Для питания канала текучей средой теплообменник 24 содержит вход 32 и выход 34 текучей среды, каждый из которых представляет собой соединитель и которые выполнены на периферической боковой стенке. Более подробно теплообменник будет описан ниже. Размеры теплообменника рассчитаны так, чтобы он примыкал ко всем устройствам, при этом контактная сторона входит в термический контакт со всеми устройствами каждого из уровней.
Модуль содержит также кожух 40, который охватывает устройства 12 уровней N1 и N2 и теплообменник. Этот кожух имеет форму параллелепипеда и содержит шесть не зависимых друг от друга стенок.
В частности, модуль содержит верхнюю и нижнюю стенки 42А, 42В, входящие в контакт с торцевыми сторонами устройств 12 на уровне концевых плоскостей каждого из уровней N1, N2, называемых наружными плоскостями, то есть противоположными плоскости, входящей в термический контакт с теплообменником. Каждая из этих стенок содержит на своей внутренней стороне, обращенной внутрь модуля, пеноматериал 43, позволяющий оптимизировать электрическую изоляцию модуля дополнительно к кольцу 22.
Кожух содержит также четыре боковые стенки 44A-44D, охватывающие боковые стенки устройств 12, а также стенку 28 теплообменника. Эти стенки образуют границы раздела модуля с наружным пространством и предназначены также для установки функциональных элементов модуля. Например, как показано на фиг. 1, на стенке 44 В находятся электронные платы 46, обеспечивающие управление уравновешиванием электрически соединенных устройств 12 накопления энергии одного уровня. Стенка 44А содержит также электронные элементы 48 на своей наружной стороне, заключенные в корпус. Кроме того, стенка 44А имеет отверстия 50, позволяющие вывести выходные контакты 18А, 18В наружу модуля. Стенка 44С тоже имеет отверстия 52, которые позволяют вывести наружу соединители 32, 34 теплообменника. Для обеспечения герметичности вблизи каждого отверстия 52 располагают прокладку 54, которая находится между соединителем. 32, 34 и соответствующим отверстием стенки 44С. Эту прокладку можно присоединить или выполнить путем совместного литья на кожухе. Следует отметить, что вокруг боковых стенок устройств 12 можно также намотать полоску из пеноматериала для оптимизации их электрической изоляции.
Стенки 42, 44 соединены между собой посредством завинчивания. Для этого стенки 42 содержат крепежные отверстия 58, а стенки 44 содержат находящиеся напротив каналы 60, предназначенные для установки винтов. Каналы 60 выступают из стенки 44 на ее наружной стороне. Внутренняя сторона стенок 44, напротив, является по существу плоской.
Заявленный модуль содержит также усиления 62, обеспечивающие хорошую механическую прочность кожуха, при этом указанные усиления соединены с двумя противоположными стенками 42А, 42В, проходя через устройства обоих уровней N1, N2 и через предусмотренные для этого отверстия 64 теплообменника.
Конфигурация кожуха не ограничивается описанным вариантом осуществления. Стенки кожуха могут быть выполнены в виде единой детали. Кроме того, функциональные элементы могут быть расположены на других стенках. Усиления могут быть факультативными или могут быть выполнены в другом виде.
Далее следует более подробное описание конфигурации теплообменника 24 и его взаимодействия с кожухом 40. Как было указано выше, этот теплообменник находится внутри модуля и для обеспечения механической прочности модуля закреплен на стенках 44 кожуха при помощи винтов. Для этого теплообменник 24 содержит множество мест 70 крепления на. своей боковой стенке. Эти места 70 крепления распределены по всему контуру теплообменника так, чтобы соединить его со всеми стенками 44 кожуха. Его размеры по существу соответствуют размерам кожуха. Каждое из мест 70 крепления содержит крепежное отверстие 72, в которое вставляют крепежный винт, который проходит также через находящееся напротив отверстие 74 стенки 44 кожуха, более наглядно показанное на фиг. 2.
Как показано на фиг. 3, каждое место 70 крепления выступает относительно остальной части боковой стенки так, чтобы в контакт со стенкой 44 кожуха входили только места крепления. Так, места крепления выступают примерно на 1 мм относительно остальной части боковой стенки 44. Таким образом, между теплообменником и кожухом остается пространство (поскольку внутренняя сторона стенок 44 кожуха является плоской), обеспечивающее изоляцию теплообменника от кожуха при помощи воздушной прослойки. Это позволяет избегать нарушения в работе теплообменника по причине тепла, циркулирующего в стенках кожуха (исходящего от устройств или снаружи). Размеры этих мест крепления рассчитаны так, чтобы выступ был как можно меньшим для минимизации поверхности боковой стенки теплообменника, входящей в контакт с кожухом. В частности, его размеры не превышают 30 мм в двух перпендикулярных направлениях, включающих в себя, в частности, направление, нормальное к контактным сторонам, и 20% общей площади боковой стенки 28 теплообменника. Это позволяет обеспечить нормальную работу теплообменника, несмотря на его установку внутри модуля.
Форма теплообменника 24 не ограничивается описанной в этом варианте. Например, кожух можно выполнить так, чтобы он имел выемки на уровне своей внутренней стороны, тогда как боковая стенка 28 теплообменника остается плоской. Конфигурация боковой стенки 28 тоже может быть другой, даже если форма стенок 44 не меняется, главное, чтобы она имела зоны крепления, выступающие относительно остальной части стенки.
Далее следует описание способа, позволяющего изготовить модуль в соответствии с изобретением. Прежде всего, формируют группы устройств 12, которые должны образовать уровни N1 и N2, и их последовательно электрически соединяют между собой при помощи перемычек 14. Затем устанавливают элементы 20, 22 электрической изоляции на торцевых сторонах групп уровней N1 и N2. После этого каждую из сборок располагают на противоположной контактной стороне 26А, 26В теплообменника 24. Устанавливают также функциональные элементы (электронные платы 46, 48, прокладки и т.д.) на различных стенках 44 теплообменника, затем устанавливают на место эти оснащенные таким образом стенки кожуха 40 вокруг двух уровней устройств и теплообменника, возможно, прокладывая их пеноматериалом. Затем подключают провода устройств к электронным платам, вводят контакты 18А, 18А и соединители входа 32 и выхода 34 теплообменника в соответствующие отверстия 50, 52 кожуха, после чего различные стенки 42, 44 кожуха соединяют винтами, а также соединяют боковые станки 44 кожуха с боковой стенкой 28 теплообменника 24.
Таким образом, изобретение позволяет получить модуль, который обеспечивает вполне удовлетворительный отвод тепла, генерируемого устройствами, содержащимися в модуле, несмотря на ограниченный габарит.
Разумеется, модуль и способ изготовления в соответствии с изобретением могут иметь различные версии представленного на фигурах варианта выполнения. Можно, в частности, применять описанные выше версии. Модуль может также содержать теплообменник, который перекрывает не всю площадь устройств или входит в термический контакт только с частью устройств. Модуль может также содержать несколько теплообменников между уровнями. Модуль может также иметь более двух уровней и содержать один теплообменник между каждой парой смежных уровней или между некоторыми парами уровней.

Claims (21)

1. Модуль (10) накопления энергии, содержащий множество электрически соединенных между собой устройств (12) накопления энергии, при этом модуль содержит наружный кожух (40), в котором расположены устройства (12) накопления энергии и по меньшей мере один теплообменник (24), при этом модуль отличается тем, что:
- устройства (12) накопления энергии расположены рядом друг с другом по меньшей мере на двух разных уровнях (N1, N2), при этом теплообменник или по меньшей мере один из теплообменников (24) находится между двумя смежными уровнями, входя в термический контакт по меньшей мере с одним устройством накопления энергии каждого из двух смежных уровней на двух соответствующих противоположных контактных сторонах (26А, 26В) теплообменника,
- указанный теплообменник или по меньшей мере один из указанных теплообменников (24) закреплен на кожухе (40) модуля на уровне по меньшей мере одной стенки (28) крепления, отличной от контактных сторон (26А, 26В), при этом стенки крепления теплообменника и кожуха выполнены так, что модуль содержит пространство между соответствующими стенками (28; 44) крепления теплообменника и кожуха по меньшей мере в одном месте, отличном от места (70) крепления.
2. Модуль по п. 1, в котором теплообменник (24) выполнен так, что место крепления или по меньшей мере одно из мест крепления, в частности, каждое место (70) крепления теплообменника выступает относительно остальной части стенки (28) крепления.
3. Модуль по п. 1, в котором теплообменник (24) содержит по меньшей мере один канал (30) для циркуляции текучей среды.
4. Модуль по п. 3, в котором теплообменник (24) содержит вход (32) и выход (34) текучей среды, при этом кожух содержит по меньшей мере одно отверстие (52) для прохождения текучей среды снаружи.
5. Модуль по п. 4, в котором теплообменник содержит выступающие соединители (32, 34), образующие вход и выход текучей среды, причем эти соединители выполнены с возможностью прохождения через соответствующее отверстие (52) кожуха (40), при этом между кожухом и выступающими соединителями установлена прокладка (54).
6. Модуль по любому из пп. 1-5, в котором теплообменник (24) предназначен для вхождения в термический контакт со всеми устройствами (12) накопления энергии двух смежных уровней (N1, N2).
7. Модуль по одному из пп. 1-5, в котором теплообменник (24) содержит две противоположные контактные стороны (26А, 26В) и по меньшей мере одну боковую стенку (28), проходящую между противоположными контактными сторонами по существу перпендикулярно к контактным сторонам, при этом места (70) крепления распределены на боковой стенке или по меньшей мере на одной из указанных боковых стенок так, что они образуют стенку или стенки крепления.
8. Модуль по любому из пп. 1-5, в котором теплообменник (24) закреплен на кожухе (40) модуля при помощи винтов, при этом места (70) крепления теплообменника (24) содержат для этого крепежные отверстия (72), предназначенные для размещения напротив крепежных отверстий (74) кожуха.
9. Модуль по любому из пп. 1-5, в котором размеры пространства, находящегося между стенками (28; 44) крепления, рассчитаны так, чтобы расстояние между соответствующими стенками крепления кожуха и теплообменника было меньше 3 мм.
10. Модуль по п. 9, в котором площадь участков (70) стенки или стенок (28) крепления теплообменника, контактирующих с кожухом (40), меньше 20%, в частности, меньше 10% общей площади указанной или указанных стенок (28) крепления.
11. Модуль по любому из пп. 1-5, 10, в котором устройства (12) накопления энергии расположены по существу в продольном направлении и примыкают к одной из контактных сторон (26А, 26В) теплообменника на уровне одной из своих торцевых сторон в продольном направлении.
12. Модуль по п. 11, содержащий по меньшей мере одну перемычку (14), примыкающую к торцевым сторонам двух смежных устройств (12) накопления энергии, электрически соединяя указанные устройства.
13. Модуль по любому из пп. 1-5, 10, 12, в котором между устройствами (12) и теплообменником (24) расположен по меньшей мере один элемент электрической изоляции, такой как прокладка (20), выполненная из эластомера.
14. Модуль по любому из пп. 1-5, 10, 12, в котором устройства (12) накопления энергии являются суперконденсаторами.
15. Способ сборки модуля (10) накопления энергии, содержащего множество устройств (12) накопления энергии и по меньшей мере один теплообменник (24), содержащий следующие этапы:
- формируют первую и вторую группы расположенных рядом друг с другом устройств накопления энергии,
- устанавливают между двумя группами устройств по меньшей мере один теплообменник (24), содержащий две противоположные контактные стороны (26А, 26В),
так, чтобы каждая из контактных сторон соответственно входила в термический контакт по меньшей мере с одним устройством (12) накопления энергии одной из групп,
- располагают наружный кожух (40) так, чтобы он охватывал группы устройств и теплообменник, и закрепляют теплообменник по меньшей мере на одной стенке (44) кожуха на уровне по меньшей мере одной из его стенок (28), отличной от контактных сторон (26А, 26В), при этом теплообменник и кожух выполнены так, что модуль содержит пространство между соответствующими стенками (28; 44) крепления теплообменника и кожуха по меньшей мере в одном месте, отличном от места (70) крепления.
RU2016107002A 2013-07-30 2014-07-28 Модуль накопления энергии, содержащий множество устройств накопления энергии RU2627740C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1357504A FR3009423B1 (fr) 2013-07-30 2013-07-30 Module de stockage d'energie comprenant une pluralite d'ensembles de stockage d'energie
FR1357504 2013-07-30
PCT/EP2014/066125 WO2015014769A1 (fr) 2013-07-30 2014-07-28 Module de stockage d'énergie comprenant une pluralité d'ensembles de stockage d'énergie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2627740C1 true RU2627740C1 (ru) 2017-08-11

Family

ID=49378483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016107002A RU2627740C1 (ru) 2013-07-30 2014-07-28 Модуль накопления энергии, содержащий множество устройств накопления энергии

Country Status (16)

Country Link
US (1) US10068714B2 (ru)
EP (1) EP3028287B1 (ru)
JP (1) JP6437546B2 (ru)
KR (1) KR20160039252A (ru)
CN (1) CN105431919B (ru)
AU (1) AU2014298585B2 (ru)
BR (1) BR112016001737A2 (ru)
CA (1) CA2918975C (ru)
ES (1) ES2659768T3 (ru)
FR (1) FR3009423B1 (ru)
HK (1) HK1221551A1 (ru)
IL (1) IL243584B (ru)
PL (1) PL3028287T3 (ru)
RU (1) RU2627740C1 (ru)
UA (1) UA115279C2 (ru)
WO (1) WO2015014769A1 (ru)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201609688D0 (en) * 2016-05-03 2016-07-20 Moog Unna Gmbh Capacitor tray
KR102235655B1 (ko) * 2016-06-17 2021-04-01 에스케이이노베이션 주식회사 이차 전지 팩
US11087925B2 (en) 2016-07-20 2021-08-10 Abb Power Grids Switzerland Ag Power capacitor module with cooling arrangement
CN107331535B (zh) * 2017-07-06 2019-05-03 中车株洲电力机车有限公司 一种超级电容模组固定装置
US10909641B2 (en) 2018-10-19 2021-02-02 Gridspan Energy LLC Systems and methods for modular mobile energy storage
KR102134698B1 (ko) * 2019-11-26 2020-07-16 (주)그린파워 무선전력 전송용 캐패시터 모듈
CN112310547A (zh) 2020-04-09 2021-02-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池、用电装置和电池的生产方法
CN115485799A (zh) * 2020-04-30 2022-12-16 日立能源瑞士股份公司 电容器组件和干式电容器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008059972A1 (de) * 2008-12-02 2010-06-10 Daimler Ag Batterie, insbesondere Fahrzeugbatterie
KR20120019846A (ko) * 2010-08-27 2012-03-07 삼성전기주식회사 슈퍼 커패시터 모듈
DE102011009768A1 (de) * 2011-01-28 2012-08-02 Bombardier Transportation Gmbh Halten einer Mehrzahl von elektrischen Energiespeicherzellen
WO2012121099A1 (ja) * 2011-03-07 2012-09-13 株式会社小松製作所 蓄電装置
RU2475879C1 (ru) * 2011-07-05 2013-02-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Элитех" Электрохимический суперконденсатор
WO2013037742A1 (de) * 2011-09-12 2013-03-21 Avl List Gmbh Wiederaufladbare batterie

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5765389A (en) * 1997-04-24 1998-06-16 Ival O. Salyer Cooling unit with integral thermal energy storage
KR20060102851A (ko) * 2005-03-25 2006-09-28 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 모듈
JP4739867B2 (ja) * 2005-08-31 2011-08-03 三洋電機株式会社 組電池
US8134343B2 (en) * 2007-04-27 2012-03-13 Flextronics International Kft Energy storage device for starting engines of motor vehicles and other transportation systems
JP5142605B2 (ja) * 2007-06-28 2013-02-13 三洋電機株式会社 車両用の電源装置
JP5233316B2 (ja) * 2008-02-26 2013-07-10 トヨタ自動車株式会社 蓄電器及び車両
EP2485320A4 (en) * 2009-09-30 2014-05-07 Hitachi Ltd ELECTRICITY STORAGE MODULE
US9780421B2 (en) * 2010-02-02 2017-10-03 Dana Canada Corporation Conformal heat exchanger for battery cell stack
CN102986083A (zh) * 2010-08-30 2013-03-20 住友重机械工业株式会社 挖土机
CN201838686U (zh) * 2010-08-31 2011-05-18 比亚迪股份有限公司 一种储能电池模组
KR101138548B1 (ko) * 2010-10-07 2012-05-21 삼성전기주식회사 슈퍼 캐패시터 모듈
CN102782931A (zh) * 2010-11-29 2012-11-14 松下电器产业株式会社 电池组
JP2012195208A (ja) * 2011-03-17 2012-10-11 Toyota Industries Corp 電池温調装置
JP5656706B2 (ja) * 2011-03-22 2015-01-21 株式会社豊田自動織機 電池温調装置
WO2012133707A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 三洋電機株式会社 電源装置及び電源装置を備える車両
EP2608309A1 (de) * 2011-12-21 2013-06-26 Fortu Intellectual Property AG Batteriemodul mit Batteriemodulgehäuse und Batteriezellen
JP5822135B2 (ja) * 2012-02-07 2015-11-24 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008059972A1 (de) * 2008-12-02 2010-06-10 Daimler Ag Batterie, insbesondere Fahrzeugbatterie
KR20120019846A (ko) * 2010-08-27 2012-03-07 삼성전기주식회사 슈퍼 커패시터 모듈
DE102011009768A1 (de) * 2011-01-28 2012-08-02 Bombardier Transportation Gmbh Halten einer Mehrzahl von elektrischen Energiespeicherzellen
WO2012121099A1 (ja) * 2011-03-07 2012-09-13 株式会社小松製作所 蓄電装置
RU2475879C1 (ru) * 2011-07-05 2013-02-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Элитех" Электрохимический суперконденсатор
WO2013037742A1 (de) * 2011-09-12 2013-03-21 Avl List Gmbh Wiederaufladbare batterie

Also Published As

Publication number Publication date
US10068714B2 (en) 2018-09-04
IL243584B (en) 2018-08-30
JP2016531431A (ja) 2016-10-06
BR112016001737A2 (pt) 2017-08-01
EP3028287B1 (fr) 2017-11-15
EP3028287A1 (fr) 2016-06-08
PL3028287T3 (pl) 2018-06-29
UA115279C2 (uk) 2017-10-10
KR20160039252A (ko) 2016-04-08
CA2918975A1 (fr) 2015-02-05
CN105431919A (zh) 2016-03-23
FR3009423A1 (fr) 2015-02-06
WO2015014769A1 (fr) 2015-02-05
AU2014298585A1 (en) 2016-02-18
CA2918975C (fr) 2020-04-21
AU2014298585B2 (en) 2018-06-28
ES2659768T3 (es) 2018-03-19
FR3009423B1 (fr) 2015-08-21
HK1221551A1 (zh) 2017-06-02
JP6437546B2 (ja) 2018-12-12
CN105431919B (zh) 2019-07-16
US20160172121A1 (en) 2016-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2627740C1 (ru) Модуль накопления энергии, содержащий множество устройств накопления энергии
CN109314200B (zh) 电池模块
US9859533B2 (en) Energy storage apparatus
JP5155772B2 (ja) バッテリパック構造
KR101174045B1 (ko) 배터리 팩 및 이를 구비하는 배터리 팩 조립체
JP5960289B2 (ja) 電池モジュール
US9130209B2 (en) Electric storage apparatus including inter-electric storage device air passages between electric storage devices and air vent portion formed at end of electric storage devices
KR20190040259A (ko) 파워 배터리 팩
EP2667428A1 (en) Battery module
KR20120015947A (ko) 에너지 저장장치 모듈
JP2011091043A (ja) バッテリ・ユニット及びこれを具備するバッテリ・パック
JP2015018790A (ja) 蓄電モジュール
KR20180064485A (ko) 전기 에너지 저장 모듈 및 그 제조 방법
CN111354887A (zh) 蓄电池
CN109643833B (zh) 电池模块
US20210359358A1 (en) Battery cell tray
CN110892577A (zh) 电池和具有该电池的无人机及电子设备
KR101806417B1 (ko) 전력 저장 장치의 단위 전지 팩
US20220149420A1 (en) Battery unit and motor vehicle provided with at least one such unit
KR101818922B1 (ko) 강제 냉각이 가능한 전기자동차용 배터리 팩
RU2728543C1 (ru) Гибко собираемый конденсаторный модуль с твердым кожухом и система
CN116544575B (zh) 储能装置
CN220420735U (zh) 镶嵌式插接电池模组
CN113067067B (zh) 单体电池和具有其的电池模组、动力电池包
JP2018088424A (ja) 蓄電モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200729