RU2789348C2 - Rechargeable battery and method for manufacture of rechargeable battery - Google Patents
Rechargeable battery and method for manufacture of rechargeable battery Download PDFInfo
- Publication number
- RU2789348C2 RU2789348C2 RU2021115899A RU2021115899A RU2789348C2 RU 2789348 C2 RU2789348 C2 RU 2789348C2 RU 2021115899 A RU2021115899 A RU 2021115899A RU 2021115899 A RU2021115899 A RU 2021115899A RU 2789348 C2 RU2789348 C2 RU 2789348C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- battery
- paragraphs
- elements
- preferred
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к аккумуляторной батарее и способу ее изготовления, в частности к аккумуляторной батарее транспортного средства, имеющей систему терморегулирования.The present invention relates to a battery and a method for manufacturing the same, in particular to a vehicle battery having a thermal management system.
Ключевыми требованиями к аккумуляторным батареям следующего поколения, особенно к литий-ионным аккумуляторным батареям для автомобилей, являются улучшенная гравиметрическая и объемная плотность энергии, увеличенный срок службы и быстрая зарядка. Гравиметрическая и объемная плотности энергии в значительной степени улучшены благодаря достижениям в электрохимии элементов батарей и химической технологии. Однако улучшения в механической конструкции аккумуляторной батареи также оказывают заметное влияние на общий вес и размер аккумуляторной батареи. Механическая конструкция аккумуляторной батареи влияет на срок службы и возможность быстрой зарядки, в основном за счет системы терморегулирования. Систему терморегулирования можно использовать для минимизации колебаний температуры внутри батареи для предотвращения дифференциального старения элементов, что в конечном итоге приведет к сокращению срока службы. Кроме того, важно поддерживать относительно постоянную температуру 25°С по всей аккумуляторной батарее, чтобы максимально продлить срок службы элементов. Последнее особенно сложно поддерживать во время быстрой зарядки из-за сильного тепловыделения внутри батареи.Key requirements for next-generation batteries, especially lithium-ion batteries for vehicles, are improved gravimetric and volumetric energy density, extended life and fast charging. Gravimetric and volumetric energy densities have been greatly improved due to advances in battery cell electrochemistry and chemical engineering. However, improvements in the mechanical design of the battery also have a noticeable effect on the overall weight and size of the battery. The mechanical design of the battery affects the service life and ability to quickly charge, mainly due to the thermal management system. A thermal management system can be used to minimize temperature fluctuations within a battery to prevent differential aging of the cells, which will eventually lead to shortened battery life. In addition, it is important to maintain a relatively constant temperature of 25°C throughout the battery to maximize cell life. The latter is especially difficult to maintain during fast charging due to the strong heat generated inside the battery.
Системы терморегулирования в современных аккумуляторных батареях обычно включают теплообменник в виде канала. Канал представляет собой трубку, по которой охлаждающий материал может проходить через батарею для охлаждения или нагрева отдельных элементов батареи. Гибкие каналы особенно полезны, так как они легкие и могут точно соответствовать форме элементов, когда они находятся под давлением или в надутом состоянии. Однако существенным недостатком использования гибких воздуховодов является то, что они склонны к разрыву: повышение давления внутри воздуховода приводит к растяжению и утонению стенки (стенок) воздуховода, что снижает прочность стенок и потенциально приводит к утечке охлаждающей среды внутри батареи. Хотя риск разрыва можно уменьшить, увеличив толщину стенки воздуховода, это также увеличивает тепловое сопротивление воздуховода и, следовательно, эффективность системы терморегулирования.Thermal management systems in modern batteries usually include a heat exchanger in the form of a channel. The channel is a tube through which the cooling material can pass through the battery to cool or heat the individual cells of the battery. Flex channels are particularly useful as they are lightweight and can conform exactly to the shape of the elements when they are pressurized or inflated. However, a significant disadvantage of using flexible ducts is that they are prone to rupture: an increase in pressure inside the duct leads to stretching and thinning of the duct wall(s), which reduces the strength of the walls and potentially leaks the cooling medium inside the battery. While the risk of rupture can be reduced by increasing the thickness of the duct wall, this also increases the thermal resistance of the duct and therefore the efficiency of the thermal control system.
Еще одна проблема современных аккумуляторных блоков - это их склонность к возгоранию. Риск возгорания внутри аккумуляторной батареи увеличивается, когда элементы подвергаются воздействию высоких температур, когда возникают короткие замыкания и (или) когда внутренняя структура элементов нарушается. Например, литиевое покрытие и (или) образование кристаллов внутри элемента может пробить внутренние диэлектрические мембраны элемента, что приведет к потенциально катастрофическим коротким замыканиям и взрыву элемента. Такое событие может распространиться по всей батарее, вызывая возгорание всех элементов. Существует потребность в способе остановки или уменьшения распространения чрезмерного тепла из локализованной области внутри аккумуляторной батареи.Another problem with modern battery packs is their tendency to ignite. The risk of fire inside a battery is increased when the cells are exposed to high temperatures, when short circuits occur, and/or when the internal structure of the cells is compromised. For example, lithium plating and/or crystal formation within a cell can pierce the cell's internal dielectric membranes, resulting in potentially catastrophic short circuits and cell explosion. Such an event can spread throughout the battery, causing all cells to ignite. There is a need for a method to stop or reduce the spread of excessive heat from a localized area within a battery.
Задачей изобретения является устранение или смягчение описанных выше проблем. В частности, целью изобретения является создание тонкого гибкого воздуховода для использования в системе терморегулирования, в которой воздуховод имеет пониженный риск разрыва.The object of the invention is to eliminate or mitigate the problems described above. In particular, it is an object of the invention to provide a thin flexible duct for use in a thermal control system in which the duct has a reduced risk of rupture.
Еще одной целью изобретения является создание аккумуляторной батареи, которая по своей природе является огнестойкой.Yet another object of the invention is to provide a storage battery that is inherently flame retardant.
Еще одной задачей изобретения является создание системы терморегулирования, которая находится в хорошем тепловом контакте с одним или несколькими элементами.Another object of the invention is to provide a thermal control system which is in good thermal contact with one or more elements.
Согласно первому аспекту изобретения предоставляется аккумуляторная батарея, содержащая: один или несколько элементов батареи; гибкий канал, расположенный близко к поверхности по меньшей мере одного-единственного или одного из нескольких элементов, так что тепло может передаваться между каналом и как минимум одним или несколькими элементами; и средство заливки (компаунд), приспособленное действовать как опора по меньшей мере для части канала. Обеспечивает преимущество, состоящее в том, чтобы гибкий канал мог точно соответствовать форме поверхности элементов внутри батареи, будучи усилен средством заливки, которое предотвращает чрезмерное раздувание и (или) разрыв гибкого канала.According to a first aspect of the invention, a rechargeable battery is provided, comprising: one or more battery cells; a flexible conduit located close to the surface of at least one or one of the plurality of elements so that heat can be transferred between the conduit and at least one or more elements; and a pouring means (compound) adapted to act as a support for at least a portion of the channel. Provides the advantage that the flexible conduit can closely conform to the shape of the surface of the cells within the battery while being reinforced with a potting agent that prevents excessive swelling and/or rupture of the flexible conduit.
При необходимости аккумуляторная батарея содержит множество каналов.If necessary, the battery contains a plurality of channels.
В предпочтительном варианте реализации один или несколько каналов являются змеевиками.In a preferred embodiment, one or more channels are coils.
При необходимости один или несколько каналов являются коллекторами.If necessary, one or more channels are collectors.
При необходимости аккумуляторная батарея содержит один или несколько в основном прямых каналов.If necessary, the storage battery contains one or more mostly straight channels.
При необходимости аккумуляторная батарея содержит один или несколько параллельных каналов.If necessary, the battery contains one or more parallel channels.
В предпочтительном варианте реализации единственный канал или каждый канал содержит один или несколько в основном прямых участков.In a preferred embodiment, the single channel or each channel contains one or more generally straight sections.
В предпочтительном варианте реализации единственный канал или каждый канал конфигурируется для подачи охлаждающей жидкости.In a preferred embodiment, a single channel or each channel is configured to supply a coolant.
В предпочтительном варианте реализации единственный канал или каждый канал конфигурируется так, чтобы пропускать водно-гликолевую смесь.In a preferred embodiment, a single channel or each channel is configured to pass a water-glycol mixture.
В предпочтительном варианте реализации охлаждающая жидкость подается под давлением в единственный канал или в каждый канал до надутого состояния.In a preferred embodiment, the implementation of the coolant is supplied under pressure in a single channel or in each channel to pressurize.
В предпочтительном варианте реализации единственный канал или каждый канал в надутом состоянии соответствует поверхности одного или нескольких элементов. Обеспечивает преимущество, состоящее в том, что надувание гибкого канала таким образом, чтобы его форма соответствовала форме элементов, улучшает тепловой контакт между единственным или каждым каналом и элементами, так что охлаждающая жидкость может более эффективно передавать тепловую энергию между охлаждающей жидкостью и элементами.In a preferred embodiment, the single channel, or each channel, when inflated, corresponds to the surface of one or more elements. Provides the advantage that inflating the flexible conduit to match the shape of the elements improves thermal contact between the single or each conduit and the elements so that the coolant can more efficiently transfer heat energy between the coolant and the elements.
В предпочтительном варианте реализации форма единственного канала или каждого канала частично соответствует как минимум части поверхности одного или нескольких элементов.In a preferred embodiment, the shape of the single channel or each channel partially corresponds to at least part of the surface of one or more elements.
В предпочтительном варианте реализации элементы батареи представляют собой цилиндрические элементы. Обеспечивает преимущество, состоящее в том, что гибкий канал хорошо подходит для использования с цилиндрическими элементами, поскольку канал может расширяться и соответствовать волнообразной поверхности цилиндрических элементов, обеспечивая хороший тепловой контакт между элементами и каналом.In a preferred embodiment, the battery cells are cylindrical cells. Provides the advantage that the flexible conduit is well suited for use with cylindrical elements because the conduit can expand and conform to the undulating surface of the cylindrical elements, providing good thermal contact between the elements and the conduit.
В предпочтительном варианте реализации аккумуляторная батарея содержит массив элементов.In a preferred embodiment, the battery contains an array of cells.
В предпочтительном варианте реализации массив элементов находится в плотно скомпонованной конфигурации.In the preferred embodiment, the array of elements is in a tightly packed configuration.
В предпочтительном варианте реализации минимальное расстояние между элементами составляет 0,5-5 мм.In a preferred embodiment, the minimum distance between elements is 0.5-5 mm.
В предпочтительном варианте реализации минимальное расстояние между элементами составляет 2 мм.In the preferred embodiment, the minimum distance between elements is 2 mm.
В предпочтительном варианте реализации гибкий канал располагается рядом с единственным или несколькими элементами.In a preferred embodiment, the flexible conduit is located adjacent to one or more elements.
В предпочтительном варианте реализации гибкий канал располагается между элементами.In a preferred embodiment, the flexible conduit is located between the elements.
В предпочтительном варианте реализации гибкий канал находится в непосредственном контакте с боковой(ыми) поверхностью(ями) единственного или нескольких элементов.In a preferred embodiment, the implementation of the flexible channel is in direct contact with the side(s) surface(s) of a single or more elements.
В предпочтительном варианте реализации гибкий канал находится в непрямом контакте с боковой(ыми) поверхностью(ями) одного или нескольких элементов через область сопряжения или материал сопряжения.In a preferred embodiment, the flexible conduit is in indirect contact with the side surface(s) of one or more elements via the mating region or mating material.
В предпочтительном варианте реализации гибкий канал находится в непрямом контакте с боковой(ыми) поверхностью(ями) одного или нескольких элементов через оболочку корпуса, окружающую элемент(ы).In a preferred embodiment, the flexible conduit is in indirect contact with the side surface(s) of one or more elements through the housing shell surrounding the element(s).
В предпочтительном варианте реализации гибкий канал находится в непрямом контакте с боковой(ыми) поверхностью(ями) одного или нескольких элементов через теплопроводящий наполнительный материал, такой как проводящая паста или клей.In a preferred embodiment, the flexible conduit is in indirect contact with the side surface(s) of one or more elements through a thermally conductive filler material such as a conductive paste or adhesive.
В идеальном варианте гибкий воздуховод изготавливается из материала на полимерной основе.Ideally, the flexible duct is made from a polymer-based material.
В предпочтительном варианте реализации гибкий канал изготавливается из надувного пластика. Надувной пластиковый материал обеспечивает преимущество, поскольку материал по своей природе является электрически изолирующим, легким, не подвергается коррозии и не вступает в химическое взаимодействие с охлаждающей жидкостью, такой как смесь гликоля и воды.In a preferred embodiment, the flexible conduit is made from an inflatable plastic. The inflatable plastic material provides an advantage because the material is inherently electrically insulating, lightweight, non-corrosive, and does not chemically interact with a coolant such as a mixture of glycol and water.
В идеальном варианте надувной пластиковый материал - полиэтилен низкой плотности (LDPE).Ideally, the inflatable plastic material is low density polyethylene (LDPE).
В идеальном варианте надувной пластиковый материал - линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE).Ideally, the inflatable plastic material is linear low density polyethylene (LLDPE).
В идеальном варианте надувной пластиковый материал - полиэтилен высокой плотности (HDPE).Ideally, the inflatable plastic material is high density polyethylene (HDPE).
В идеальном варианте надувной пластиковый материал - полиэстер.Ideally, the inflatable plastic material is polyester.
В идеальном варианте толщина стенок гибкого воздуховода составляет от 10 мкм до 150 мкм. Обеспечивает преимущество, состоящее в том, что надувной пластиковый материал может быть очень тонким, что обеспечивает хорошие свойства теплопередачи между единственным или каждым из нескольких каналов и элементами.Ideally, the wall thickness of the flexible duct is between 10 µm and 150 µm. Provides the advantage that the inflatable plastic material can be very thin, which provides good heat transfer properties between a single or each of multiple channels and elements.
В предпочтительном варианте реализации гибкий канал представляет собой канал с одним просветом.In a preferred embodiment, the flexible conduit is a single lumen conduit.
При необходимости гибкий воздуховод может быть многопросветным. Многопросветный канал может использоваться в больших аккумуляторных батареях, где однопросветный канал не способен обеспечить равномерное распределение температуры.If necessary, the flexible duct can be multi-lumen. A multi-lumen duct can be used in large batteries where a single lumen duct is unable to provide uniform temperature distribution.
В идеальном варианте многопросветный канал содержит два или более просвета, по которым может течь охлаждающая жидкость.Ideally, the multi-lumen channel includes two or more lumen through which coolant can flow.
В предпочтительном варианте реализации аккумуляторная батарея содержит корпус аккумуляторной батареи.In a preferred embodiment, the battery includes a battery case.
В предпочтительном варианте реализации аккумуляторная батарея содержит нижнюю створку «раковину».In a preferred embodiment, the battery includes a bottom flap "shell".
В предпочтительном варианте реализации аккумуляторная батарея содержит верхнюю створку «раковину».In a preferred embodiment, the battery comprises a top shell.
В предпочтительном варианте реализации нижняя створка и (или) верхняя створка имеют одно или несколько углублений для приема и удержания элемента (элементов).In a preferred embodiment, the bottom flap and/or the top flap have one or more recesses for receiving and holding the element(s).
В предпочтительном варианте реализации нижняя створка и (или) верхняя створка имеют одно или несколько отверстий для подвода электрических соединений к элементам.In a preferred embodiment, the bottom flap and/or the top flap have one or more openings for electrical connections to the elements.
В предпочтительном варианте реализации на верхней и (или) нижней створке предусмотрены одна или несколько сборных шин.In a preferred embodiment, one or more busbars are provided on the top and/or bottom sash.
В предпочтительном варианте реализации верхняя створка и (или) нижняя створка содержат одно или несколько отверстий для электрического соединения элемента (элементов) с шиной(ами).In a preferred embodiment, the top flap and/or bottom flap comprise one or more openings for electrically connecting the element(s) to the busbar(s).
В предпочтительном варианте реализации аккумуляторная батарея содержит одну или несколько боковых стенок.In a preferred embodiment, the battery contains one or more side walls.
В предпочтительном варианте реализации одна или несколько боковых стенок прикреплены к нижней створке.In a preferred embodiment, one or more side walls are attached to the bottom flap.
В предпочтительном варианте реализации одна или несколько боковых стенок прикреплены к верхней створке.In a preferred embodiment, one or more side walls are attached to the top flap.
В предпочтительном варианте реализации аккумуляторная батарея содержит средство для впуска жидкости.In a preferred embodiment, the battery contains a fluid inlet.
В предпочтительном варианте реализации средство впуска жидкости обеспечивает вход жидкости в единственный канал или каждый из нескольких каналов.In a preferred embodiment, the fluid inlet means allows fluid to enter a single channel or each of multiple channels.
В предпочтительном варианте реализации средство впуска жидкости имеет входной патрубок.In a preferred embodiment, the liquid inlet means has an inlet.
В предпочтительном варианте реализации аккумуляторная батарея содержит средство для выпуска жидкости.In a preferred embodiment, the battery contains means for releasing fluid.
В предпочтительном варианте реализации средство выпуска жидкости имеет выходной патрубок.In a preferred embodiment, the liquid outlet means has an outlet.
В предпочтительном варианте реализации средство выпуска жидкости обеспечивает выход жидкости из единственного канала или каждого из нескольких каналов.In a preferred embodiment, the liquid outlet means allows liquid to exit from a single channel or each of multiple channels.
В предпочтительном варианте реализации средства впуска жидкости и (или) средства выпуска жидкости проходят через отверстия в боковой(ых) стенке(ах).In a preferred embodiment, the liquid inlet means and/or the liquid outlet means pass through openings in the side wall(s).
В предпочтительном варианте реализации аккумуляторная батарея содержит по меньшей мере один дополнительный гибкий канал, расположенный между дополнительными элементами.In a preferred embodiment, the battery contains at least one additional flexible channel located between the additional elements.
В предпочтительном варианте реализации средство заливки компаунда включает заливочный материал.In a preferred embodiment, the potting agent for the compound includes potting material.
В идеальном варианте средство для заливки компаунда содержит пену. Обеспечивает преимущество, состоящее в том, что пена легче других заливочных материалов и, следовательно, снижает общий вес батареи по сравнению с другими заливочными материалами (компаундами).Ideally, the potting agent for the compound contains foam. Provides the advantage that the foam is lighter than other potting materials and therefore reduces the overall weight of the battery compared to other potting materials (compounds).
При необходимости средство для заливки компаунда включает термореактивный пластик, силиконовый каучук-гель или эпоксидную смолу.If desired, the potting agent for the compound includes thermosetting plastic, silicone rubber gel, or epoxy.
В идеальном варианте средство заливки включает теплоизоляционную пену.Ideally, the pouring means comprises thermally insulating foam.
Термоизоляционная пена обеспечивает преимущество тем, что может предотвратить распространение теплового явления с высокой энергией через аккумуляторную батарею. Кроме того, теплоизоляционная пена может уменьшить влияние колебаний внешней температуры на аккумуляторную батарею и помогает обеспечить функцию канала в качестве основного регулятора тепловой энергии внутри аккумуляторной батареи.Thermal insulation foam provides the advantage that it can prevent high energy thermal phenomena from propagating through the battery. In addition, thermal insulation foam can reduce the effect of fluctuations in external temperature on the battery and helps ensure the function of the channel as the main regulator of thermal energy inside the battery.
В идеальном варианте средство для заливки включает пенопласт. Обеспечивает преимущество, состоящее в том, что использование расширяющейся пены внутри аккумуляторной батареи означает, что пена, когда она находится в расширенном состоянии, может по существу заполнить любые зазоры внутри аккумуляторной батареи. В сочетании с теплоизоляционными свойствами пены способность тепловых явлений проходить через батарею значительно снижается.Ideally, the pouring agent comprises foam. Provides the advantage that the use of expanding foam within the battery means that the foam, when in an expanded state, can substantially fill any gaps within the battery. Combined with the thermal insulation properties of the foam, the ability of thermal phenomena to pass through the battery is greatly reduced.
В идеальном варианте средство заливки включает вспучивающуюся пену.Ideally, the pouring means includes intumescent foam.
В идеальном варианте средством заливки является пенополиуретан.Ideally, the filling medium is polyurethane foam.
В идеальном варианте средство заливки действует как опора по меньшей мере для части как минимум одного канала.Ideally, the pouring means acts as a support for at least a portion of at least one channel.
В идеальном варианте средство заливки действует как жесткая опора по меньшей мере для части как минимум одного канала.Ideally, the pouring means acts as a rigid support for at least a portion of at least one channel.
В идеальном варианте средство заливки можно заливать в батарею в жидком состоянии, и оно схватывается, вулканизируется или затвердевает внутри батареи.Ideally, the potting agent can be poured into the battery in a liquid state and will set, cure, or harden within the battery.
В идеальном варианте средство заливки в отвержденном, вулканизированном или затвердевшем состоянии является по существу жестким, так что оно фиксирует элемент(ы) и канал(ы) на своем месте внутри аккумуляторной батареи. Обеспечивает преимущество, состоящее в снижении воздействия вибрации на компоненты внутри аккумуляторной батареи.Ideally, the potting agent, in the cured, vulcanized or hardened state, is substantially rigid such that it locks the cell(s) and conduit(s) in place within the battery. Provides the benefit of reducing the impact of vibration on components inside the battery.
В предпочтительном варианте реализации средство заливки окружает по меньшей мере часть как минимум одного канала.In a preferred embodiment, the fill means surrounds at least a portion of at least one channel.
В предпочтительном варианте реализации средство заливки окружает канал и обеспечивает полную внешнюю опору по меньшей мере одного канала. Обеспечивает преимущество, состоящее в том, что окружение воздуховода заливочным материалом предотвращает чрезмерное расширение и (или) разрыв канала.In a preferred embodiment, the grouting means surrounds the channel and provides complete outer support for at least one channel. Provides the advantage that enclosing the duct with potting material prevents excessive expansion and/or rupture of the duct.
В предпочтительном варианте реализации средство заливки образует полость, в которой расположена по меньшей мере часть как минимум одного канала.In a preferred embodiment, the pouring means forms a cavity in which at least a portion of at least one channel is located.
В предпочтительном варианте реализации объем внутри корпуса аккумуляторной батареи по существу заполнен элементами, опорной конструкцией, каналом и средством заливки. Обеспечивает преимущество, состоящее в том, что существенное заполнение аккумуляторной батареи исключает влагу и (или) коррозионные вещества из пространства внутри аккумуляторной батареи.In a preferred embodiment, the volume within the battery case is substantially filled with cells, support structure, channel, and filler. Provides the advantage that substantial filling of the battery excludes moisture and/or corrosive substances from the space inside the battery.
В предпочтительном варианте реализации средство заливки действует как клей.In a preferred embodiment, the potting agent acts as an adhesive.
В предпочтительном варианте реализации средство заливки действует как клей для закрепления канала или каждого канала на своем месте.In a preferred embodiment, the potting agent acts as an adhesive to secure the channel or each channel in place.
В предпочтительном варианте реализации единственный канал или каждый канал имеет открытую конфигурацию так, чтобы охлаждающий материал мог проходить через канал.In a preferred embodiment, the single channel or each channel has an open configuration so that the cooling material can pass through the channel.
В предпочтительном варианте реализации единственный канал или каждый канал поддерживается в открытой конфигурации за счет охлаждающей жидкости под давлением внутри единственного канала или каждого канала и (или) посредством прилипания к средству заливки.In a preferred embodiment, the single channel or each channel is maintained in an open configuration by pressurized coolant within the single channel or each channel and/or by adhering to the filler.
В предпочтительном варианте реализации средство заливки действует как клей, чтобы поддерживать единственный или несколько каналов в открытой конфигурации.In a preferred embodiment, the potting agent acts as an adhesive to maintain the single or multiple channels in an open configuration.
В предпочтительном варианте реализации средство заливки прикрепляют с помощью клея по меньшей мере к части одного или нескольких каналов.In a preferred embodiment, the potting means is attached with adhesive to at least a portion of one or more channels.
В предпочтительном варианте реализации средство заливки действует как клей для фиксации элемента (элементов) на своем месте.In a preferred embodiment, the potting agent acts as an adhesive to hold the element(s) in place.
В предпочтительном варианте реализации средство заливки действует как клей для прикрепления внешнего корпуса к аккумуляторной батарее. Обеспечивает преимущество, состоящее в устранении потребности в дополнительных креплениях или крепежных деталях, уменьшая сложность аккумуляторной батареи и улучшая производственный процесс.In a preferred embodiment, the potting agent acts as an adhesive to attach the outer casing to the battery. Provides the benefit of eliminating the need for additional fasteners or fasteners, reducing battery complexity and improving the manufacturing process.
В предпочтительном варианте реализации аккумуляторная батарея содержит по меньшей мере одно опорное средство, сконфигурированное для поддержки как минимум одного канала.In a preferred embodiment, the battery contains at least one reference means configured to support at least one channel.
В предпочтительном варианте реализации единственное или каждое опорное средство размещается на нижней створке.In a preferred embodiment, the single or each support means is placed on the bottom flap.
В предпочтительном варианте реализации единственное или несколько опорных средств расположены на периферийном крае массива элементов батареи.In a preferred embodiment, the single or multiple support means are located at the peripheral edge of the array of battery cells.
В предпочтительном варианте реализации единственное или каждое опорное средство сконфигурировано для поддержки канала в точке, где канал поворачивает и (или) меняет направление на противоположное. Обеспечивает преимущество, состоящее в том, что опорное средство предотвращает перегиб канала в точках, где он меняет направление. Предотвращение перегиба уменьшает засорение системы, снижает потери давления в системе и улучшает скорость потока охлаждающей жидкости через канал (каналы).In a preferred embodiment, the single or each support means is configured to support the channel at the point where the channel turns and/or reverses direction. Provides the advantage that the support means prevents the channel from kinking at points where it changes direction. Kink prevention reduces system fouling, reduces system pressure loss, and improves coolant flow rate through channel(s).
В предпочтительном варианте реализации единственное или каждое опорное средство содержит направляющий канал.In a preferred embodiment, the single or each support means comprises a guide channel.
В идеальном варианте направляющий канал предназначен для направления гибкого канала.Ideally, the guide channel is designed to guide the flexible channel.
В предпочтительном варианте реализации по меньшей мере часть гибкого канала расположена внутри канала опорного средства. Расположение гибкого канала внутри направляющего канала является целесообразным, поскольку направляющий канал направляет гибкий канал в точках, где канал меняет направление, таким образом предотвращая перегибы. Кроме того, направляющий канал поддерживает гибкий канал с обеих сторон, что предотвращает его вздутие и потенциальный разрыв.In a preferred embodiment, at least a portion of the flexible conduit is located within the conduit of the support means. Positioning the flexible channel within the guide channel is advantageous because the guide channel guides the flexible channel at points where the channel changes direction, thus preventing kinks. In addition, the guide channel supports the flexible channel on both sides, which prevents it from swelling and potential rupture.
В предпочтительном варианте реализации опорное средство содержит по меньшей мере одну выемку, выполненную с возможностью частичного приема канала в ненадутом состоянии так, чтобы в канале создавалось провисание. Обеспечивает преимущество, состоящее в придании каналу избыточного провисания, помогающего предотвратить перекручивание канала при его надувании. Это связано с тем, что при надувании канала он испытывает натяжение, и избыточное провисание помогает предотвратить накопление избыточного напряжения в канале.In a preferred embodiment, the support means comprises at least one recess configured to partially receive the channel in an uninflated state so that a slack is created in the channel. Provides the advantage of imparting excess slack to the canal to help prevent the canal from twisting when it is inflated. This is due to the fact that when the channel is inflated, it is under tension, and excess sagging helps to prevent the accumulation of excess stress in the channel.
В предпочтительном варианте реализации опорное средство выполнено с возможностью создания теплового барьера между по меньшей мере одним элементом и каналом. Это целесообразно, потому что поддержание постоянного распределения температуры по аккумуляторной батарее имеет важное значение для продления срока службы батареи. Путем теплоизоляции элемента в месте, где будет слишком большой тепловой контакт между каналом и элементом, тепловой контакт между каналом и элементами поддерживается практически постоянным по всей аккумуляторной батарее. Это, в свою очередь, способствует постоянному распределению температуры по аккумуляторной батарее.In a preferred embodiment, the support means is configured to create a thermal barrier between the at least one element and the channel. This is useful because maintaining a constant temperature distribution across the battery is essential to prolong battery life. By insulating the cell at a location where there would be too much thermal contact between the duct and the cell, the thermal contact between the duct and the cells is kept substantially constant throughout the battery. This, in turn, contributes to a constant temperature distribution throughout the battery.
В предпочтительном варианте реализации аккумуляторная батарея функционально связана с системой терморегулирования.In a preferred embodiment, the battery is operatively linked to the thermal management system.
В предпочтительном варианте реализации система терморегулирования содержит резервуар.In a preferred embodiment, the thermal management system comprises a reservoir.
В предпочтительном варианте реализации резервуар имеет гидравлическое сообщение с контуром охлаждающей жидкости.In a preferred embodiment, the reservoir is in fluid communication with the coolant circuit.
В идеальном варианте резервуар содержит охлаждающую жидкость.Ideally, the reservoir contains a coolant.
В предпочтительном варианте реализации резервуар обеспечивает гидростатическое давление для охлаждающей жидкости в контуре охлаждающей жидкости.In a preferred embodiment, the reservoir provides hydrostatic pressure to the coolant in the coolant circuit.
В предпочтительном варианте реализации система терморегулирования содержит насос, сконфигурированный для перекачивания охлаждающей жидкости из резервуара в контур охлаждающей жидкости для создания давления в контуре охлаждающей жидкости. Обеспечивает преимущество, состоящее в том, что охлаждающая жидкость в резервуаре может использоваться для повышения давления в системе терморегулирования. Обеспечивает преимущество, состоящее в возможности поддерживать давление в системе терморегулирования, при этом давление поддерживается на целевом рабочем уровне. Создание давления в канале через резервуары делает его самонесущим, благодаря чему устраняются любые потери гидродинамического давления от насоса и значительно снижается перепад давления в системе охлаждения.In a preferred embodiment, the thermal management system comprises a pump configured to pump coolant from a reservoir into a coolant loop to pressurize the coolant loop. Provides the advantage that the coolant in the reservoir can be used to pressurize the thermal control system. Provides the advantage of being able to maintain pressure in the thermal control system while maintaining the pressure at the target operating level. Pressurizing the channel through the tanks makes it self-supporting, eliminating any hydrodynamic pressure loss from the pump and greatly reducing the pressure drop across the cooling system.
В идеальном варианте система терморегулирования содержит датчик давления для контроля давления охлаждающей жидкости с целью поддержания целевого рабочего давления.Ideally, the thermal management system includes a pressure sensor to monitor coolant pressure to maintain the target operating pressure.
В предпочтительном варианте реализации материал канала содержит матрицу и наполнитель. В идеальном варианте теплопроводность наполнителя больше теплопроводности матрицы. Обеспечивает преимущество, состоящее в том, что включение наполнителя в матрицу увеличивает теплопроводность материала канала.In a preferred embodiment, the channel material comprises a matrix and a filler. Ideally, the thermal conductivity of the filler is greater than the thermal conductivity of the matrix. Provides the advantage that the inclusion of filler in the matrix increases the thermal conductivity of the channel material.
В предпочтительном варианте реализации матрица представляет собой гибкую матрицу.In a preferred embodiment, the matrix is a flexible matrix.
В предпочтительном варианте реализации матрица является электроизоляционной.In a preferred embodiment, the matrix is electrically insulating.
В предпочтительном варианте реализации матрица представляет собой пластиковую матрицу.In a preferred embodiment, the matrix is a plastic matrix.
В предпочтительном варианте реализации матрица представляет собой полимерную матрицу.In a preferred embodiment, the matrix is a polymeric matrix.
В предпочтительном варианте реализации матрица представляет собой матрицу из полиэтилена низкой плотности (LDPE), матрицу из линейного полиэтилена низкой плотности (LLDPE), матрицу из полиэтилена высокой плотности (HDPE), матрицу из полиэфира, силикона или каучука.In a preferred embodiment, the matrix is a low density polyethylene (LDPE) matrix, a linear low density polyethylene (LLDPE) matrix, a high density polyethylene (HDPE) matrix, a polyester, silicone or rubber matrix.
В предпочтительном варианте реализации матрица имеет теплопроводность менее 15 Вт-м-1K-1, менее 10 Вт-м-1K-1, менее 5 Вт-м-1K-1 и (или) менее 1 Вт-м-1K-1.In a preferred embodiment, the matrix has a thermal conductivity of less than 15 W-m -1 K -1 , less than 10 W-m -1 K -1 , less than 5 W-m -1 K -1 and (or) less than 1 W-m -1 K -1 .
В предпочтительном варианте реализации наполнитель включает частицы материала наполнителя.In a preferred embodiment, the filler comprises particulate filler material.
В предпочтительном варианте реализации частицы наполнителя рассеяны по всей матрице.In a preferred embodiment, the filler particles are dispersed throughout the matrix.
В предпочтительном варианте реализации частицы наполнителя имеют средний диаметр от 1 нм до 10 мкм.In a preferred embodiment, the filler particles have an average diameter of 1 nm to 10 µm.
В предпочтительном варианте реализации частицы наполнителя имеют удлиненную, трубчатую, волокнистую или в основном сферическую форму.In a preferred embodiment, the filler particles are elongated, tubular, fibrous, or generally spherical in shape.
В предпочтительном варианте реализации удлиненные частицы наполнителя имеют диаметр 1-10 нм и в качестве варианта - длину 0,5-5 нм.In a preferred embodiment, the elongated filler particles have a diameter of 1-10 nm and optionally a length of 0.5-5 nm.
В предпочтительном варианте реализации наполнитель включает органический материал наполнителя. В предпочтительном варианте реализации наполнитель включает наполнитель на основе углерода, такой как углерод, углеродная сажа, графит, графитовые пластинки, графен, многостенные углеродные нанотрубки или одностенные углеродные нанотрубки.In a preferred embodiment, the filler comprises an organic filler material. In a preferred embodiment, the filler includes a carbon-based filler such as carbon, carbon black, graphite, graphite slabs, graphene, multi-walled carbon nanotubes, or single-walled carbon nanotubes.
При необходимости наполнитель включает неорганический наполнитель. При необходимости наполнитель включает керамический наполнитель, такой как оксид алюминия, карбид кремния, нитрид бора, нитрат кремния, оксид алюминия, нитрид алюминия или оксид цинка.Optionally, the filler includes an inorganic filler. Optionally, the filler includes a ceramic filler such as alumina, silicon carbide, boron nitride, silicon nitrate, alumina, aluminum nitride or zinc oxide.
В предпочтительном варианте реализации наполнитель имеет теплопроводность более 10 Вт-м-1K-1 и (или) более 100 Вт-м-1K-1.In a preferred embodiment, the filler has a thermal conductivity greater than 10 Wm -1 K -1 and/or greater than 100 Wm -1 K -1 .
В предпочтительном варианте реализации материал канала содержит менее 25% наполнителя по объему, 5-18% наполнителя по объему или 15% наполнителя по объему. Обеспечивает преимущество, состоящее в том, что включение ограниченного количества наполнителя в матрицу позволяет получить повышенную теплопроводность при сохранении низкой электропроводности и подходящей гибкости материала.In a preferred embodiment, the channel material contains less than 25% filler by volume, 5-18% filler by volume, or 15% filler by volume. Provides the advantage that the inclusion of a limited amount of filler in the matrix allows for increased thermal conductivity while maintaining low electrical conductivity and suitable material flexibility.
В предпочтительном варианте реализации материал воздуховода имеет теплопроводность более 0,33 Вт-м-1K-1 при комнатной температуре, более 1 Вт-м-1K-1 при комнатной температуре и (или) более 10 Вт-м-1K-1 при комнатной температуре.In a preferred embodiment, the duct material has a thermal conductivity greater than 0.33 W-m -1 K -1 at room temperature, greater than 1 W-m -1 K -1 at room temperature, and/or greater than 10 W-m -1 K - 1 at room temperature.
В идеальном варианте опорное средство имеет внутреннюю направляющую формацию.Ideally, the support means has an internal guiding formation.
В идеальном варианте внутренняя направляющая формация может располагаться на внутренней стороне витка гибкого канала во время использования.Ideally, the inner guiding formation may be positioned on the inside of the coil of the flexible conduit during use.
В предпочтительном варианте реализации внутренняя направляющая формация имеет внутреннюю опорную поверхность, которая расположена между элементом и гибким каналом во время использования.In a preferred embodiment, the internal guide formation has an internal support surface that is positioned between the element and the flexible conduit during use.
В идеальном варианте опорное средство имеет внешнюю направляющую формацию, причем внешняя направляющая формация имеет внешнюю опорную поверхность.Ideally, the support means has an outer guide formation, the outer guide formation having an outer bearing surface.
В предпочтительном варианте реализации по меньшей мере часть направляющего пути опорного средства ограничена между внутренней опорной поверхностью внутренней направляющей формации и внешней опорной поверхностью внешней направляющей формации.In a preferred embodiment, at least a portion of the guidance path of the support means is defined between the inner bearing surface of the inner guidance formation and the outer bearing surface of the outer guidance formation.
Внутренняя опорная поверхность и (или) внешняя опорная поверхность могут быть непрерывной или прерывистой.The inner bearing surface and/or the outer bearing surface may be continuous or discontinuous.
В предпочтительном варианте реализации по крайней мере часть опорного средства является сжимаемой. В надутом состоянии канал имеет тенденцию тянуться в направлении любого изгиба внутри него из-за натяжения. Обеспечивает преимущество, состоящее в том, что выполнение по меньшей мере части опорного средства сжимаемым, позволяет поверхности, к которой тянет канал, слегка уступать таким образом, чтобы объем канала не перекрывался в месте перегиба.In a preferred embodiment, at least a portion of the support means is compressible. When inflated, the channel tends to pull in the direction of any kink within it due to tension. Provides the advantage that making at least part of the support means compressible allows the surface to which the channel pulls to yield slightly so that the volume of the channel does not overlap at the kink.
В идеальном варианте внутренняя направляющая формация является сжимаемой; при наиболее предпочтительном варианте по меньшей мере часть внутренней опорной поверхности является сжимаемой. В идеальном варианте внутренняя направляющая формация содержит сжимаемый пенный материал.Ideally, the inner guide formation is compressible; in the most preferred embodiment, at least a portion of the inner bearing surface is compressible. Ideally, the inner guide formation contains a compressible foam material.
В предпочтительном варианте реализации по меньшей мере часть опорного средства выполнена как одно целое с корпусом аккумуляторной батареи. В наиболее предпочтительном варианте реализации по меньшей мере часть опорного средства выполнена как одно целое с нижней створкой корпуса аккумуляторной батареи или с верхним кожухом корпуса аккумуляторной батареи.In a preferred embodiment, at least part of the support means is integral with the battery case. In the most preferred embodiment, at least a portion of the support means is integral with the lower battery case flap or the upper battery case shroud.
В предпочтительном варианте реализации по меньшей мере часть корпуса аккумуляторной батареи является составной частью опорной конструкции. В наиболее предпочтительном варианте реализации для поддержки гибкого канала используется по меньшей мере часть внутренней боковой стенки корпуса аккумуляторной батареи.In a preferred embodiment, at least a portion of the battery case is integral to the support structure. In the most preferred embodiment, at least a portion of the inner sidewall of the battery case is used to support the flexible conduit.
Согласно второму аспекту изобретения предусматривается способ изготовления аккумуляторной батареи, включающий: обеспечение одного или нескольких элементов; размещение гибкого канала близко к поверхности по меньшей мере одного или нескольких элементов так, чтобы тепло могло передаваться между каналом и по меньшей мере одним или несколькими элементами; ввод жидкости в канал; и обеспечение средства заливки, приспособленного действовать в качестве опоры по меньшей мере для части канала. Обеспечивает преимущество, состоящее в том, что способ предусматривает изготовление улучшенной аккумуляторной батареи, включающей в себя канал, который может точно соответствовать форме поверхности элементов и усилен средством заливки.According to a second aspect of the invention, a method for manufacturing a battery is provided, including: providing one or more cells; placing the flexible conduit close to the surface of at least one or more elements so that heat can be transferred between the conduit and at least one or more elements; introducing fluid into the channel; and providing a pouring means adapted to act as a support for at least a portion of the channel. Provides the advantage that the method provides for the manufacture of an improved battery, including a channel that can accurately match the shape of the surface of the cells and is reinforced with a filler.
В предпочтительном варианте реализации способ включает обеспечение массива элементов.In a preferred implementation, the method includes providing an array of elements.
В предпочтительном варианте реализации способ включает обеспечение одного или нескольких цилиндрических элементов.In a preferred embodiment, the method includes providing one or more cylindrical elements.
В предпочтительном варианте реализации способ включает создание массива плотно скомпонованных цилиндрических элементов, в котором минимальное расстояние между элементами составляет 0,5-5 мм.In a preferred embodiment, the method includes creating an array of tightly packed cylindrical elements, in which the minimum distance between the elements is 0.5-5 mm.
В предпочтительном варианте реализации способ включает создание массива плотно скомпонованных цилиндрических элементов, в котором минимальное расстояние между элементами составляет 2 мм.In a preferred embodiment, the method includes creating an array of tightly packed cylindrical elements, in which the minimum distance between the elements is 2 mm.
В предпочтительном варианте реализации способ включает построение корпуса аккумуляторной батареи.In a preferred embodiment, the method includes constructing a battery case.
В предпочтительном варианте реализации способ включает обеспечение нижней створки.In a preferred embodiment, the method includes providing a bottom flap.
В предпочтительном варианте реализации способ включает размещение одного или нескольких элементов в углублениях в нижней створке.In a preferred embodiment, the method includes placing one or more elements in recesses in the bottom flap.
В предпочтительном варианте реализации способ включает обеспечение одной или нескольких боковых стенок.In a preferred embodiment, the method includes providing one or more side walls.
В предпочтительном варианте реализации способ включает прикрепление одной или нескольких боковых стенок к нижней створке.In a preferred embodiment, the method includes attaching one or more side walls to the bottom flap.
В предпочтительном варианте реализации способ включает обеспечение верхней створки.In a preferred embodiment, the method includes providing a top flap.
В предпочтительном варианте реализации способ включает размещение одного или нескольких элементов в углублениях в верхней створке.In a preferred embodiment, the method includes placing one or more elements in recesses in the top flap.
В предпочтительном варианте реализации способ включает прикрепление одной или нескольких боковых стенок к верхней створке.In a preferred embodiment, the method includes attaching one or more side walls to the top flap.
В предпочтительном варианте реализации способ включает прикрепление одной или нескольких сборных шин к верхней створке и (или) нижней створке.In a preferred embodiment, the method includes attaching one or more busbars to the top sash and/or bottom sash.
В предпочтительном варианте реализации способ включает установку средства впуска жидкости в единственный канал или в каждый из нескольких каналов.In a preferred embodiment, the method includes installing a liquid inlet in a single channel or in each of several channels.
В предпочтительном варианте реализации способ включает установку средства выпуска жидкости в единственный канал или в каждый из нескольких каналов.In a preferred embodiment, the method includes installing a liquid outlet in a single channel or in each of several channels.
В предпочтительном варианте реализации способ включает пропускание впускного патрубка и выпускного патрубка через отверстия в боковой(ых) стенке(ах).In a preferred embodiment, the method includes passing an inlet and an outlet through holes in the side wall(s).
В предпочтительном варианте реализации способ включает размещение единственного или каждого гибкого канала рядом с одним или несколькими элементами.In a preferred implementation, the method includes placing a single or each flexible channel next to one or more elements.
В предпочтительном варианте реализации способ включает размещение единственного гибкого канала или каждого из нескольких гибких каналов между элементами.In a preferred embodiment, the method includes placing a single flexible conduit or each of multiple flexible conduits between elements.
В предпочтительном варианте реализации способ включает размещение одного или нескольких дополнительных гибких каналов близко к поверхности одного или нескольких элементов, так чтобы тепло могло передаваться между гибким каналом или каждым дополнительным гибким каналом и по меньшей мере одним или несколькими элементами.In a preferred embodiment, the method includes placing one or more additional flexible channels close to the surface of one or more elements, so that heat can be transferred between the flexible channel or each additional flexible channel and at least one or more elements.
В предпочтительном варианте реализации этап размещения гибкого(их) канала(ов) между элементами выполняется после этапа размещения одного или нескольких элементов в углублениях в нижней створке.In a preferred embodiment, the step of placing the flexible channel(s) between the elements is performed after the step of placing one or more elements in recesses in the bottom flap.
В предпочтительном варианте реализации этап размещения гибкого(их) канала(ов) между двумя или более элементами выполняется перед этапом размещения одного или нескольких элементов в выемках в верхней створке.In a preferred embodiment, the step of placing the flexible conduit(s) between two or more elements is performed prior to the step of placing one or more elements in recesses in the top flap.
В предпочтительном варианте реализации способ включает размещение гибкого канала или каждого гибкого канала по извилистому пути внутри аккумуляторной батареи.In a preferred embodiment, the method includes placing the flexible conduit or each flexible conduit along a tortuous path within the battery.
В предпочтительном варианте реализации способ включает размещение единственного канала или каждого канала близко к поверхности по меньшей мере одного или нескольких элементов, когда единственный канал или каждый канал находится по существу в ненадутом состоянии.In a preferred embodiment, the method includes placing the single channel or each channel close to the surface of at least one or more elements when the single channel or each channel is in a substantially uninflated state.
В предпочтительном варианте реализации этап введения жидкости в единственный канал или каждый канал вызывает расширение канала(ов).In a preferred embodiment, the step of introducing fluid into a single channel or each channel causes the channel(s) to expand.
В предпочтительном варианте реализации этап введения жидкости в единственный канал или каждый канал включает по существу заполнение канала (каналов) жидкостью.In a preferred embodiment, the step of introducing fluid into the single channel or each channel comprises substantially filling the channel(s) with fluid.
В предпочтительном варианте реализации способ включает надувание канала(ов) жидкостью.In a preferred embodiment, the method includes inflating the channel(s) with liquid.
В предпочтительном варианте реализации способ включает надувание канала(ов) рабочей жидкостью, такой как воздух или охлаждающая жидкость.In a preferred embodiment, the method includes inflating the channel(s) with a working fluid such as air or coolant.
В предпочтительном варианте реализации этап введения жидкости в единственный или каждый гибкий канал включает создание давления в канале(ах).In a preferred embodiment, the step of introducing fluid into the single or each flexible conduit comprises pressurizing the conduit(s).
В предпочтительном варианте реализации этап введения жидкости в единственный или каждый гибкий канал включает в себя создание давления в канале(ах) так, чтобы давление жидкости в канале(ах) превышало атмосферное давление.In a preferred embodiment, the step of introducing fluid into the single or each flexible conduit includes pressurizing the conduit(s) such that the fluid pressure in the conduit(s) is above atmospheric pressure.
В предпочтительном варианте реализации способ включает надувание единственного или каждого гибкого канала таким образом, чтобы форма единственного или каждого канала соответствовала по меньшей мере части формы поверхности одного или нескольких элементов. Обеспечивает преимущество, состоящее в увеличении площади теплового контакта между каналом и элементами, что улучшает передачу тепловой энергии между охлаждающей жидкостью в канале и отдельными элементами батареи.In a preferred embodiment, the method includes inflating the single or each flexible channel so that the shape of the single or each channel matches at least a portion of the shape of the surface of one or more elements. Provides the advantage of increasing the thermal contact area between the duct and the cells, which improves the transfer of heat energy between the coolant in the duct and the individual battery cells.
В идеальном варианте способ включает закрепление с помощью канала(ов) одного или нескольких элементов на своем месте. Обеспечивает преимущество, состоящее в устранении необходимости в клее для фиксации элементов на своем месте в аккумуляторной батарее. Кроме того, когда аккумуляторная батарея используется в автомобильной или аэрокосмической отрасли, где она подвержена вибрации, канал может уменьшить влияние вибрации на аккумуляторную батарею путем закрепления отдельных элементов на своем месте.Ideally, the method includes fixing one or more elements in place with the channel(s). Provides the advantage of eliminating the need for adhesive to hold the cells in place in the battery. Also, when the battery is used in the automotive or aerospace industry where it is subject to vibration, the conduit can reduce the effect of vibration on the battery by securing the individual cells in place.
В предпочтительном варианте реализации способ включает размещение одного или нескольких опорных средств на нижней створке.In a preferred embodiment, the method includes placing one or more support means on the bottom flap.
В предпочтительном варианте реализации способ включает размещение одного или нескольких опорных средств на нижней створке у периферийного края массива элементов.In a preferred embodiment, the method includes placing one or more support means on the bottom flap at a peripheral edge of the array of elements.
В предпочтительном варианте реализации способ включает размещение части канала внутри опорных средств для обеспечения поддержки по меньшей мере части канала. Размещение канала в опорном средстве является целесообразным, поскольку оно предотвращает изгибание канала при расширении канала.In a preferred embodiment, the method includes placing a portion of the channel within the support means to support at least a portion of the channel. The placement of the channel in the support means is advantageous because it prevents the channel from bending when the channel is expanded.
В предпочтительном варианте реализации способ включает размещение части канала внутри выемки в опорном средстве, когда канал находится по существу в ненадутом состоянии. Обеспечивает преимущество, состоящее в размещении канала в выемке, благодаря чему обеспечивается избыточное провисание в канале перед его надуванием. Обеспечение излишнего провисания канала уменьшает перекручивание канала во время процесса надувания.In a preferred embodiment, the method includes placing a portion of the conduit within a recess in the support means when the conduit is in a substantially uninflated state. Provides the advantage of locating the channel in a recess, thereby providing excess sag in the channel before it is inflated. Providing excessive channel sag reduces channel twisting during the inflation process.
В предпочтительном варианте реализации способ включает окружение по меньшей мере части одного или нескольких каналов средством заливки.In a preferred embodiment, the method includes surrounding at least a portion of one or more channels with a fill.
В предпочтительном варианте реализации способ включает окружение в основном единственного канала или каждого канала целиком средством заливки.In a preferred embodiment, the method includes surrounding essentially a single channel or each channel in its entirety with a fill.
В предпочтительном варианте реализации способ включает введение средства заливки через верхнюю створку, нижнюю створку и (или) боковую(ые) стенку(и).In a preferred embodiment, the method includes introducing the pouring agent through the top flap, bottom flap and/or side wall(s).
В предпочтительном варианте реализации способ включает введение в аккумуляторную батарею расширяемого средства заливки.In a preferred embodiment, the method includes introducing an expandable primer into the battery.
В предпочтительном варианте реализации способ включает выполнение испытания под давлением гибкого канала перед введением средства заливки в аккумуляторную батарею.In a preferred embodiment, the method includes performing a pressure test on the flexible conduit prior to introducing the primer into the battery.
В предпочтительном варианте реализации способ включает введение пены в аккумуляторную батарею.In a preferred embodiment, the method includes injecting the foam into the battery.
В предпочтительном варианте реализации способ включает введение вспучивающейся пены в аккумуляторную батарею.In a preferred embodiment, the method includes introducing intumescent foam into the battery.
В предпочтительном варианте реализации способ включает введение пенополиуретана в аккумуляторную батарею.In a preferred embodiment, the method includes injecting polyurethane foam into the battery.
В предпочтительном варианте реализации способ включает введение в аккумуляторную батарею термореактивного пластика, геля силиконового каучука или эпоксидной смолы.In a preferred embodiment, the method includes injecting a thermosetting plastic, silicone rubber gel, or epoxy resin into the battery.
В предпочтительном варианте реализации способ включает введение средства заливки в аккумуляторную батарею.In a preferred embodiment, the method includes introducing a primer into the battery.
В предпочтительном варианте реализации способ включает установку средства заливки в аккумуляторную батарею, когда средство заливки находится в вязком или жидком состоянии.In a preferred embodiment, the method includes inserting the primer into the battery when the primer is in a viscous or liquid state.
В предпочтительном варианте реализации способ включает введение жидкости в единственный канал или каждый канал перед тем, как ввести средство для заливки в аккумуляторную батарею.In a preferred embodiment, the method includes injecting liquid into a single channel or each channel before introducing the primer into the battery.
В предпочтительном варианте реализации способ включает нагнетание давления и (или) надувание единственного гибкого канала или каждого гибкого канала перед тем, как ввести средство заливки в аккумуляторную батарею.In a preferred embodiment, the method includes pressurizing and/or inflating a single flexible conduit or each flexible conduit prior to introducing the primer into the battery.
В предпочтительном варианте реализации способ включает вулканизацию или затвердевание средства заливки внутри аккумуляторной батареи.In a preferred embodiment, the method includes curing or curing the potting agent within the battery.
В предпочтительном варианте реализации этап введения жидкости в единственный гибкий канал или каждый гибкий канал заставляет канал(ы) расширяться в открытую конфигурацию.In a preferred embodiment, the step of introducing liquid into a single flexible conduit or each flexible conduit causes the conduit(s) to expand into an open configuration.
В предпочтительном варианте реализации способ включает поддержание, посредством приклеивания к средству заливки, единственного канала или каждого из нескольких каналов в открытой конфигурации внутри аккумуляторной батареи.In a preferred embodiment, the method includes maintaining, by adhering to the filler, a single channel or each of multiple channels in an open configuration within the battery.
В предпочтительном варианте реализации способ включает вулканизацию или затвердевание средства заливки внутри аккумуляторной батареи, когда единственный канал или каждый канал находится в существенно надутом состоянии и (или) в открытой конфигурации.In a preferred embodiment, the method includes curing or curing the filler within the battery when the single channel or each channel is in a substantially inflated state and/or in an open configuration.
В идеальном варианте способ включает поддержание давления внутри единственного канала или каждого из нескольких каналов до тех пор, пока средства заливки не отвердеют или не затвердеют и не перейдут в существенно жесткое состояние. Обеспечивает преимущество, состоящее в том, что надувание канала перед нагнетанием средства заливки позволяет получить достаточное место в канале для расширения после того, как средство заливки станет жестким.Ideally, the method includes maintaining pressure within a single channel, or each of multiple channels, until the pouring means solidify or solidify and enter a substantially rigid state. Provides the advantage that inflating the channel before inflating the priming agent allows sufficient space in the channel to expand after the priming agent has become rigid.
В предпочтительном варианте реализации способ включает расширение средства заливки для заполнения зазоров внутри аккумуляторной батареи. Обеспечивает преимущество, состоящее в том, что расширение пены означает заполнение ею любых зазоров внутри аккумуляторной батареи. Это улучшает общую механическую прочность батареи.In a preferred embodiment, the method includes expanding the filling means to fill gaps within the battery. Provides the advantage that the expansion of the foam means that it fills any gaps inside the battery. This improves the overall mechanical strength of the battery.
В предпочтительном варианте реализации способ включает теплоизоляцию элементов путем окружения элементов термоизолирующей пеной. Обеспечивает преимущество, состоящее в том, что термоизоляционная пена может предотвратить распространение теплового явления с высокой энергией через аккумуляторную батарею. Кроме того, теплоизоляционная пена может уменьшить влияние колебаний внешней температуры на аккумуляторную батарею и помогает обеспечить функцию канала в качестве основного регулятора тепловой энергии внутри аккумуляторной батареи.In a preferred embodiment, the method includes insulating the elements by surrounding the elements with thermally insulating foam. Provides the advantage that the thermal insulation foam can prevent the high energy thermal phenomenon from propagating through the battery. In addition, thermal insulation foam can reduce the effect of fluctuations in external temperature on the battery and helps ensure the function of the channel as the main regulator of thermal energy inside the battery.
В предпочтительном варианте реализации способ включает закрепление, с помощью средства заливки, канала и (или) элементов на своем месте внутри аккумуляторной батареи.In a preferred embodiment, the method includes securing, with a potting agent, the conduit and/or cells in place within the battery.
В предпочтительном варианте реализации способ включает поддержание посредством прилипания к средству заливки единственного или каждого канала в открытой конфигурации внутри аккумуляторной батареи.In a preferred embodiment, the method includes maintaining, by adhering to the primer, a single or each channel in an open configuration within the battery.
В предпочтительном варианте реализации способ включает прикрепление, с помощью средства заливки, внешнего корпуса к аккумуляторной батарее. Обеспечивает преимущество, состоящее в устранении потребности в дополнительных креплениях или крепежных деталях, уменьшая сложность аккумуляторной батареи и улучшая производственный процесс.In a preferred embodiment, the method includes attaching, by means of a potting agent, the outer case to the battery. Provides the benefit of eliminating the need for additional fasteners or fasteners, reducing battery complexity and improving the manufacturing process.
В предпочтительном варианте реализации способ включает электрическое соединение элементов батареи с шинами.In a preferred embodiment, the method includes electrically connecting the battery cells to the rails.
В предпочтительном варианте реализации способ включает электрическое соединение элементов с шинами с использованием ультразвуковой сварки, лазерной сварки, ультразвуковой сварки или контактной сварки.In a preferred embodiment, the method includes electrically connecting the elements to the busbars using ultrasonic welding, laser welding, ultrasonic welding, or resistance welding.
В предпочтительном варианте реализации способ включает электрическое соединение элементов с шинами, в то время как элементы удерживаются на своем месте гибким каналом.In a preferred embodiment, the method includes electrically connecting the elements to the rails while the elements are held in place by a flexible conduit.
В предпочтительном варианте реализации способ включает электрическое соединение элементов с шинами до того, как заливочный материал будет введен в аккумуляторную батарею.In a preferred embodiment, the method includes electrically connecting the cells to the rails before the potting material is introduced into the battery.
В предпочтительном варианте реализации способ включает введение средства заливки в аккумуляторную батарею после электрического соединения элементов с шинами. Обеспечивает преимущество, состоящее в том, что средство заливки служит для защиты алюминиевых ультразвуковых проволочных соединений от внешней влаги, тем самым предотвращая гальваническую коррозию проволочных соединений.In a preferred embodiment, the method includes introducing the filler into the battery after the cells are electrically connected to the tires. Provides the advantage that the potting agent serves to protect the aluminum ultrasonic wire connections from external moisture, thereby preventing galvanic corrosion of the wire connections.
В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения предусматривается метод электрического соединения элемента с шиной, при этом способ включает: удерживание элемента в желаемом положении с использованием надутого гибкого канала; и обеспечение электрического соединения между элементом и шиной. Обеспечивает преимущество, состоящее в том, что гибкий канал может закреплять элемент(ы) на своем месте внутри батареи, устраняя необходимость в клее при электрическом соединении элемента(ов) с шиной(ами).In accordance with a further aspect of the present invention, a method is provided for electrically connecting an element to a tire, the method comprising: holding the element in a desired position using an inflated flexible conduit; and providing an electrical connection between the element and the bus. Provides the advantage that the flexible conduit can secure the cell(s) in place within the battery, eliminating the need for adhesive when electrically connecting the cell(s) to the busbar(s).
В предпочтительном варианте реализации этап обеспечения электрического соединения между элементом и шиной включает ультразвуковое соединение провода с элементом и (или) сборной шиной.In a preferred embodiment, the step of providing an electrical connection between the element and the busbar includes ultrasonic connection of the wire to the element and/or busbar.
В предпочтительном варианте реализации этап обеспечения электрического соединения между элементом и шиной включает ультразвуковое соединение, лазерную сварку, ультразвуковую сварку или контактную сварку.In a preferred embodiment, the step of providing an electrical connection between the element and the busbar includes ultrasonic bonding, laser welding, ultrasonic welding, or resistance welding.
В предпочтительном варианте реализации этап обеспечения электрического соединения между элементом и шиной включает присоединение алюминиевого провода к элементу и (или) сборной шине.In a preferred embodiment, the step of providing an electrical connection between the element and the busbar includes connecting an aluminum wire to the element and/or busbar.
В предпочтительном варианте реализации способ включает заливку по крайней мере одного элемента после ультразвукового соединения элементов со сборными шинами.In a preferred embodiment, the method includes pouring at least one element after ultrasonic connection of the elements to the busbars.
Следует понимать, что дополнительные особенности, применимые к одному аспекту изобретения, могут использоваться в любой комбинации и в любом количестве. Более того, они также могут использоваться с любым из других аспектов изобретения в любой комбинации и в любом количестве. Это включает, без ограничения, зависимые пункты формулы из любого пункта формулы, используемые в качестве зависимых пунктов формулы для любого другого пункта формулы изобретения данной заявки.It should be understood that additional features applicable to one aspect of the invention may be used in any combination and in any amount. Moreover, they can also be used with any of the other aspects of the invention in any combination and in any amount. This includes, without limitation, dependent claims from any claim used as dependent claims for any other claim of this application.
Теперь изобретение будет описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых в качестве примера показан только один вариант воплощения устройства в соответствии с изобретением.The invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which, by way of example, only one embodiment of a device according to the invention is shown.
Рис. 1 - схематическая диаграмма системы терморегулирования и модуля управления, подходящих для использования с аккумуляторной батареей в соответствии с изобретением.Rice. 1 is a schematic diagram of a thermal management system and control module suitable for use with a battery in accordance with the invention.
Рис. 2 - вид в перспективе аккумуляторной батареи, снабженной верхней и нижней створками и боковыми стенками.Rice. 2 is a perspective view of a storage battery provided with top and bottom flaps and side walls.
Рис. 3 - вид в перспективе аккумуляторной батареи, показанной на рис. 2, со снятыми боковыми стенками.Rice. 3 is a perspective view of the storage battery shown in FIG. 2 with the side walls removed.
Рис. 4 - вид в перспективе нижнего компонента створки аккумуляторной батареи, показанной на рис. 2.Rice. 4 is a perspective view of the bottom component of the battery door shown in FIG. 2.
Рис. 5 - вид в перспективе нижней створки с рис. 4, снабженной массивом элементов.Rice. 5 is a perspective view of the bottom flap of fig. 4 provided with an array of elements.
Рис. 6 - увеличенный вид в перспективе, показывающий массив элементов с рис. 5, снабженный термистором.Rice. 6 is an enlarged perspective view showing the element array of FIG. 5 equipped with a thermistor.
Рис. 7 - увеличенный вид в перспективе, показывающий опорную конструкцию, установленную на массив элементов, показанный на рис. 5.Rice. 7 is an enlarged perspective view showing the support structure mounted on the element array shown in FIG. 5.
Рис. 8 - вид в перспективе опорной конструкции, подходящей для использования с вариантами воплощения изобретения.Rice. 8 is a perspective view of a support structure suitable for use with embodiments of the invention.
Рис. 9 - вид в перспективе гибкого канала, присоединяемого к массиву элементов, показанному на рис. 5.Rice. 9 is a perspective view of a flexible conduit being attached to the element array shown in fig. 5.
Рис. 10 - вид в перспективе многопросветного гибкого канала, подходящего для использования с вариантами воплощения изобретения.Rice. 10 is a perspective view of a multi-lumen flexible conduit suitable for use with embodiments of the invention.
Рис. 11 - вид сверху теплообменника, содержащего множество гибких каналов, подходящих для использования с вариантами воплощения изобретения.Rice. 11 is a plan view of a heat exchanger containing a plurality of flexible ducts suitable for use with embodiments of the invention.
Рис. 12 - вид в перспективе теплообменника, показанного на рис. 11.Rice. 12 is a perspective view of the heat exchanger shown in fig. eleven.
Рис. 13 - вид сверху теплообменника, содержащего множество гибких многопросветных каналов, подходящих для использования с вариантами воплощения изобретения.Rice. 13 is a plan view of a heat exchanger containing a plurality of flexible multi-lumen passages suitable for use with embodiments of the invention.
Рис. 14 - вид в перспективе теплообменника, показанного на рис. 13.Rice. 14 is a perspective view of the heat exchanger shown in fig. 13.
Рис. 15 - вид сверху теплообменника, содержащего множество гибких многопросветных каналов, подходящих для использования с вариантами воплощения изобретения.Rice. 15 is a plan view of a heat exchanger containing a plurality of flexible multi-lumen passages suitable for use with embodiments of the invention.
Рис. 16 - вид в перспективе теплообменника, показанного на рис. 15.Rice. 16 is a perspective view of the heat exchanger shown in fig. 15.
Рис. 17 - вид в перспективе аккумуляторной батареи, снабженной верхней и нижней створками, боковыми стенками и коллектором наддува.Rice. 17 is a perspective view of a storage battery provided with top and bottom flaps, side walls and a boost manifold.
Рис. 18 - вид в разрезе гибкого канала, расположенного между элементами батареи в ненадутом состоянии.Rice. 18 is a sectional view of a flexible conduit located between battery cells in an uninflated state.
Рис. 19 - вид в разрезе гибкого канала, расположенного между элементами батареи в надутом состоянии.Rice. 19 is a sectional view of a flexible conduit located between the cells of an inflated battery.
Рис. 20 - увеличенный вид сверху опорной конструкции и гибкого канала в не надутом состоянии.Rice. 20 is an enlarged plan view of the support structure and flexible conduit in an uninflated state.
Рис. 21 - увеличенный вид сверху поддерживающей конструкции и гибкого канала, установленных на месте.Rice. 21 is an enlarged plan view of the support structure and flexible conduit in place.
Рис. 22 - увеличенный вид сверху опорной конструкции и гибкого канала в надутом состоянии.Rice. 22 is an enlarged plan view of the support structure and flexible conduit in an inflated state.
Рис. 23 - вид в перспективе аккумуляторной батареи, заполненной материалом заливки в автоматизированном процессе.Rice. 23 is a perspective view of a battery filled with potting material in an automated process.
Рис. 24 - схематическая диаграмма системы терморегулирования, подходящей для использования с вариантами воплощения изобретения, содержащими резервуар.Rice. 24 is a schematic diagram of a thermal management system suitable for use with tank embodiments.
Рис. 25 - схематическая диаграмма системы терморегулирования, показанной на рис. 24, под давлением.Rice. 25 is a schematic diagram of the thermal control system shown in fig. 24, under pressure.
Рис. 26 - схематическая диаграмма системы терморегулирования, показанной на рис. 24, в рабочем состоянии.Rice. 26 is a schematic diagram of the thermal control system shown in fig. 24, in working order.
Рис. 27 - схематическая диаграмма альтернативной системы терморегулирования, подходящей для использования с вариантами воплощения изобретения.Rice. 27 is a schematic diagram of an alternative thermal management system suitable for use with embodiments of the invention.
Рис. 28 - вид сверху массива элементов и змеевидного канала с толщиной стенок канала, изменяющейся по длине канала.Rice. 28 is a plan view of the element array and the serpentine channel with the channel wall thickness varying along the length of the channel.
Рис. 29 - вид в перспективе множества прямых каналов с толщиной стенок канала, изменяющейся по длине каналов.Rice. 29 is a perspective view of a plurality of straight channels with channel wall thickness varying along the length of the channels.
Рис. 30 - вид в перспективе с вырезом части аккумуляторной батареи, показывающим материал заливки.Rice. 30 is a perspective view with a section of a battery pack showing potting material.
Рис. 31 - схематический вид в поперечном разрезе канала, в котором материал канала содержит матрицу и наполнитель.Rice. 31 is a schematic cross-sectional view of a channel in which the channel material comprises a matrix and filler.
Рис. 32 - вид в перспективе дополнительной опорной конструкции.Rice. 32 is a perspective view of the additional support structure.
Рис. 33 - вид сверху опорной конструкции, показанной на рис. 32.Rice. 33 is a plan view of the support structure shown in fig. 32.
Рис. 34 - вид в перспективе дополнительной опорной конструкции.Rice. 34 is a perspective view of the additional support structure.
Рис. 35 - вид в перспективе опорной конструкции, показанной на рис. 34, установленной внутри аккумуляторной батареи.Rice. 35 is a perspective view of the support structure shown in FIG. 34 installed inside the battery.
Рис. 36 - дополнительный вид в перспективе опорной конструкции по рис. 35, установленной внутри аккумуляторной батареи.Rice. 36 is an additional perspective view of the support structure of FIG. 35 installed inside the battery.
На рис. 1 показана система 18 терморегулирования для аккумуляторной батареи 21. Термин «батарея» используется здесь для описания одного или нескольких отдельных гальванических элементов, например группы элементов, расположенных в виде массива. Термин «элемент» может использоваться для обозначения любой разновидности гальванического элемента, включая, помимо прочего, литий-ионные или никель-металл-гидридные элементы. Аккумуляторная батарея 21 содержит один или несколько элементов 30, гибкий канал 50/230, расположенный близко к поверхности по меньшей мере одного или нескольких элементов 30, так что тепло может передаваться между гибким каналом 50/230 и по меньшей мере одним или несколькими элементами 30, и материал заливки (компаунд) 231, приспособленный действовать в качестве опоры по меньшей мере для части канала 50/230. Любое количество отдельных элементов может быть использовано для создания желаемого напряжения и емкости аккумуляторной батареи 21.On fig. 1 shows a
Система терморегулирования 18 используется для управления тепловой энергией в аккумуляторной батарее 21, чтобы поддерживать отдельные элементы при соответствующей рабочей температуре, например около 25°С. Отдельные элементы в аккумуляторной батарее 21 выделяют тепло по мере их зарядки и (или) разрядки. Система терморегулирования 18 управляет тепловой энергией в аккумуляторной батарее 21 путем циркуляции охлаждающей жидкости, такой как смесь гликоля и воды, по гибкому каналу, который расположен близко к поверхности и (или) контактирует с отдельными элементами.The
Система терморегулирования 18 включает теплообменник 23, насос 25 и гибкий канал (не показан), по которому охлаждающая жидкость проходит через аккумуляторную батарею 21. Гибкий канал сообщается жидкостью с теплообменником 23 и насосом 25 как часть того же контура охлаждающей жидкости 183. Охлаждающая жидкость в системе терморегулирования 18 находится под давлением, а насос 25 вызывает поток охлаждающей жидкости через контур охлаждающей жидкости 183. Давление охлаждающей жидкости заставляет гибкий канал расширяться. По мере того как гибкий канал расширяется, он соответствует волнообразной поверхности, представленной формой цилиндрических элементов, тем самым увеличивая площадь поверхности гибкого канала, которая находится в контакте с каждым из цилиндрических элементов. Этим обеспечивается преимущество, состоящее в увеличении площади теплового контакта и контактного давления между элементами и гибким каналом, а также улучшении передачи тепловой энергии между гибким каналом и отдельными элементами.The
Регулируя расход охлаждающей жидкости в гибком канале, насос 25 настраивается для поддержания температуры аккумуляторной батареи 21 на желаемой рабочей температуре. Теплообменник 23 может рассеивать тепловую энергию от охлаждающей жидкости, когда аккумуляторная батарея 21 требует охлаждения. Теплообменник 23 может добавлять тепловую энергию к охлаждающей жидкости, когда аккумуляторная батарея 21 требует нагрева. Дополнительная система нагрева или охлаждения может взаимодействовать с теплообменником 23 по мере необходимости.By adjusting the coolant flow in the flexible conduit, the
Система терморегулирования 18 подключена к модулю управления 27. Модуль управления 27 принимает входные сигналы, указывающие температуру внутри аккумуляторной батареи 21. Модуль управления 27 может выводить управляющий сигнал в систему терморегулирования 18, чтобы регулировать систему терморегулирования 18 в ответ на принятые входные сигналы температуры, благодаря чему поддерживается желаемая рабочая температура.The
Аккумуляторная батарея 21 содержит массив или матрицу цилиндрических элементов 30. Элементы 30 зажаты между нижней и верхней створками 20, 80, которые соединены периферийными боковыми стенками 90, 92, показанными на рис. 2. На рис. 3 показана батарея с рядом компонентов (включая боковые стенки 90, 92) для того, чтобы можно было видеть элементы 30 внутри батареи. Элементы 30 отцентрованы по параллельным осям и расположены в виде массива прямых параллельных рядов. Нижняя и верхняя створки 20, 80 включают в себя сборные шины, которые электрически соединяют отдельные элементы 30 и составляют аккумуляторную батарею 21.
Квалифицированный читатель понимает, что элементы могут иметь форму, отличную от цилиндрической, например кубовидные, призматические или пакетные элементы. Однако цилиндрические элементы имеют относительно низкую стоимость и высокую плотность энергии, что делает их привлекательным выбором для использования в аккумуляторных батареях. Кроме того, цилиндрические элементы легче изготавливать в массовом производстве, чем элементы другой формы, такие как пакетные элементы или кубовидные элементы, и они являются самонесущими (для пакетных элементов требуется держатель или опора, в то время как призматические элементы также являются самонесущими). В примерах реализации элементы представляют собой литий-ионные элементы 18650 или 2170.The skilled reader will appreciate that the elements may be non-cylindrical, such as cuboid, prismatic, or stacked elements. However, cylindrical cells have a relatively low cost and high energy density, making them an attractive choice for battery applications. In addition, cylindrical elements are easier to mass-produce than other shaped elements such as stack elements or cube elements, and are self-supporting (pack elements require a holder or support, while prismatic elements are also self-supporting). In the implementation examples, the cells are 18650 or 2170 Li-Ion cells.
На рис. 4 показан вид в перспективе нижней створки 20 аккумуляторной батареи 21. Нижняя створка 20 представляет собой пластину с массивом выемок в виде круглых гнезд 22. Основание каждого гнезда 22 содержит выступающий внутрь фланец, который окружает отверстие, пронизывающее створку 20. Каждое гнездо 22 выполнено с возможностью приема концевой части соответствующего цилиндрического элемента 30. В показанном примере гнезда 22 расположены в виде массива с шестнадцатью параллельными рядами, причем длина каждого ряда составляет тринадцать гнезд. Гнезда 22 каждого ряда расположены в шахматном порядке по отношению к гнездам соседнего ряда или рядов, так что каждое из гнезд 22 вложено между парой гнезд 22 одного или двух соседних рядов. Это максимизирует эффективность использования пространства и удельную мощность, но усложняет поддержание правильной рабочей температуры элементов 30.On fig. 4 shows a perspective view of the
Квалифицированный читатель понимает, что в аккумуляторной батарее 21 может использоваться любое количество рядов элементов любой подходящей длины. Увеличение количества отдельных элементов 30 в аккумуляторной батарее 21 увеличивает общую емкость и (или) напряжение аккумуляторной батареи 21. Кроме того, элементы 30 в аккумуляторной батарее 21 могут быть расположены вертикально в вертикально сложенной аккумуляторной батарее.The skilled reader will appreciate that any number of rows of cells of any suitable length may be used in
Изготовление аккумуляторной батареи 21 включает использование одного или нескольких элементов 30, например массива элементов, показанного на рис. 5. В примере воплощения множество элементов 30 вставлено в соответствующие гнезда 22 нижней створки 20. Элементы 30 расположены рядом с гнездами 22, а сборные шины, расположенные на нижней стороне нижней створки 20 (не показана), соединены с отдельными элементами 30.The manufacture of the
Многие производители батарейных элементов для предотвращения распространения тепла рекомендуют минимальное расстояние между элементами равное 2 мм. Квалифицированный читатель понимает, что расположенный в шахматном порядке массив цилиндрических элементов с плотной укладкой является наиболее эффективным, с точки зрения объема, способом укладки цилиндрических элементов в заданный объем при сохранении минимального рекомендованного расстояния между элементами. Гибкий канал 50, описанный здесь, имеет стенки толщиной от 10 до 150 мкм, и канал 50 может легко помещаться в шахматном канале 2 мм между соседними цилиндрическими элементами 30. Системы терморегулирования предшествующего уровня техники обычно требуют увеличенного шага между элементами для размещения канала, что увеличивает общий размер батареи и уменьшает объемную плотность энергии. Настоящее изобретение предлагает значительное улучшение по сравнению с существующим уровнем техники в этом отношении. Кроме того, настоящее изобретение позволяет разделить соседние элементы 30 зазором минимального предела, рекомендованным производителями элементов, или любым минимальным зазором в диапазоне 0,5-5 мм.Many battery cell manufacturers recommend a minimum distance of 2 mm between cells to prevent heat transfer. The skilled reader will appreciate that a tightly packed, staggered array of cylindrical elements is the most volumetrically efficient way of stacking cylindrical elements in a given volume while maintaining the minimum recommended spacing between elements. The
На рис. 6 показано, как датчики температуры 40, например набор термисторов, могут быть подключены к элементам 30 с подходящим шагом в аккумуляторной батарее 21. Во время сборки кабель 42, прикрепленный к датчику температуры 40, оставлен свободным. Это сделано для того, чтобы кабель 42 можно было прикрепить к верхней створке 80, когда верхняя створка 80 прикрепляется к аккумуляторному блоку 21. Датчики температуры 40 отслеживают температуру отдельных элементов 30 в аккумуляторной батарее 21 и передают показания температуры модулю управления 27. Если температура элементов 30 отклоняется от целевой рабочей температуры, модуль управления 27 может настраивать систему терморегулирования 18 для поддержания целевой рабочей температуры.On fig. 6 shows how
Как будет понятно квалифицированному читателю, настоящее изобретение может быть использовано в аккумуляторных батареях, в которых используются, как правило, прямые, параллельные, коллекторные и (или) змеевидные теплообменники/каналы. Змеевидные каналы обычно используются с призматическими элементами, поскольку плоские поверхности призматических элементов обеспечивают большую площадь поверхности для теплового контакта с каналом. Обернуть гибкий канал вокруг призматических элементов змеевидным способом, сохраняя таким образом тепловой контакт, - нетрудно. Однако змеевидные каналы подвержены перегибам в точках изгиба, где направление канала изменяется на обратное или изменяется на иное направление. Перегиб теплообменника может вызвать закупорку и повышение давления в канале, что может затруднить или предотвратить поток охлаждающей жидкости. Перегиб приводит к складыванию гибкого канала 50 внутрь самого себя, что может привести к закупорке внутри канала 50. Потери давления в системе из-за перегиба в серии множественных изгибов могут быть значительными, что снижает общую производительность системы терморегулирования 18. Кроме того, повышение давления может привести к растяжению и истончению стенки канала, что в конечном итоге может привести к разрыву и потере охлаждающей жидкости.As the skilled reader will appreciate, the present invention can be used in batteries that typically use straight, parallel, manifold and/or serpentine heat exchangers/ducts. Serpentine channels are commonly used with prismatic elements because the flat surfaces of the prismatic elements provide a large surface area for thermal contact with the channel. Wrapping the flexible conduit around the prismatic elements in a serpentine fashion, thus maintaining thermal contact, is not difficult. However, serpentine channels are subject to kinks at kink points where the direction of the channel is reversed or reversed. A kinked heat exchanger can cause plugging and pressurization of the duct, which can obstruct or prevent coolant flow. The kink causes the
Засорения из-за перегиба могут быть преодолены путем повышения давления охлаждающей жидкости внутри канала 50 до достаточного уровня, который заставляет гибкий канал 50 открываться даже на изгибах. Однако использование высокого давления для преодоления перегиба может привести к растяжению, утонению и разрыву гибкого канала 50. Давление, необходимое для преодоления перегибов на каждом изгибе гибкого канала 50, часто превышает давление, которое гибкий канал 50 может выдержать без разрыва.Kink blockages can be overcome by pressurizing the coolant inside the
В вариантах воплощения, в которых гибкий канал 50 должен следовать по извилистому пути между и (или) вокруг элементов 30 в аккумуляторной батарее 21, необходимо обеспечить способ надежной поддержки канала 50 в углах, чтобы предотвратить его перегиб и (или) разрыв. Как показано на рис. 7, опорные конструкции 70 используются в аккумуляторной батарее 21 в качестве направляющих в местах, где гибкий канал 50 меняет направление, то есть там, где он склонен к перегибу. Опорные конструкции 70 расположены на краю аккумуляторной батареи 21, где гибкий канал 50 выходит из массива элементов 30 и меняет направление на обратное. На рис. 7 показаны опорные конструкции 70, расположенные на аккумуляторной батарее 21 на периферии элементов 30. Опорные конструкции 70 расположены вдоль противоположных сторон аккумуляторной батареи 21 в каждой точке, где канал 50 выходит из массива элементов 30 и снова входит в него.In embodiments where
Соответствующие опорные конструкции 70 расположены на противоположных сторонах аккумуляторной батареи 21, чтобы направлять гибкий канал 50, где гибкий канал 50 выходит из массива элементов 30 и меняет направление. Для этой цели, как показано на рис. 8, опорная конструкция 70 определяет направляющий путь 74 для гибкого канала 50. Направляющий путь 74 представляет собой паз или канавку, в которую может быть вставлен гибкий канал 50 и по которой затем следует гибкий канал 50, чтобы изменить направление без перегиба. Направляющий путь 74 опорной конструкции 70 ограничен между внутренней опорной поверхностью 77 внутренней направляющей формации 72 и внешней опорной поверхностью 78 внешней направляющей формации 79.
Гибкий канал 50 может быть вставлен в опорную конструкцию 70 в ненадутом состоянии для следования по направляющему пути 74. Направляющий канал 74 имеет форму, позволяющую вместить избыточную длину гибкого канала 50. Обеспечение гибкого канала 50 избыточной длиной создает некоторые провисание, которое уменьшает перекручивание, когда гибкий канал 50 надувается и, таким образом, испытывает напряжение. Гибкий канал 50 вставляется в направляющую 74 в ненадутом состоянии для облегчения сборки. Однако квалифицированный читатель поймет, что небольшое количество рабочей жидкости можно использовать для создания давления в гибком канале 50, чтобы придать гибкому каналу 50 некоторую жесткость для облегчения сборки. Рабочей жидкостью может быть, например, воздух или охлаждающая жидкость.
Внутренняя направляющая формация 72 имеет такие размеры, что радиус изгиба внутренней опорной поверхности 77 достаточно большой, чтобы плавно направлять гибкий канал 50 на 180° в следующих друг за другом 90° - изгибах без перегиба канала 50. Как показано на рис. 8, внутренняя опорная поверхность 77 содержит плоскую продолговатую грань 73 между двумя закругленными краями 75. Удлиненная грань 73 служит для выпрямления и поддержки гибкого канала 50 в точке, в которой в противном случае наиболее вероятен перегиб.The
Углубления в виде вырезов 76 во внешней направляющей формации 79 напротив закругленных краев 75 образуют часть внешней опорной поверхности 78, чтобы вмещать провисание, определяемое избыточной длиной гибкого канала 50. В частности, прогибающиеся участки гибкого канала 50 вокруг закругленных краев 75 можно вытянуть или оттолкнуть от закругленных краев 75 и направить в выемки 76. Вдавливание гибкого канала 50 в 35 углублений 76 таким образом перед надуванием гибкого канала 50 создает провисание гибкого канала 50 на закругленные края 75. Обеспечение этого провисания гибкого канала 50 перед надуванием является целесообразным, так как помогает уменьшить перегиб канала 50 при его надувании. Углубления в виде вырезов 76 представляют собой выемки на внешней опорной поверхности 78 внешней направляющей формации 79 и могут иметь любую форму, подходящую для частичного приема канала 50 для создания провисания вокруг закругленных краев 75.Notch recesses 76 in the
Как будет понятно квалифицированному читателю, если аккумуляторная батарея 21 не имеет существенных изгибов и (или) маловероятен перегиб (например, когда используется незмеевидный или обычно прямой канал), тогда опорные конструкции обычно не требуются.As the skilled reader will appreciate, if
Изготовление аккумуляторной батареи 21 включает размещение гибкого канала 50 близко к поверхности по меньшей мере одного или нескольких элементов 30, так что тепло может передаваться между гибким каналом 50 и по меньшей мере одним или несколькими элементами 30. На рис. 9 показан гибкий канал 50, вставляемый в массив элементов 30. Канал 50 размещен змеевидным образом внутри аккумуляторной батареи 21 так, чтобы охлаждающая жидкость 20 проходила через аккумуляторную батарею 21. В частности, канал 50 имеет ряд обычно прямых участков, которые проходят между соседними рядами элементов 30. Прямые участки канала 50 чередуются с изгибами, где канал 50 выходит из массива элементов 30 и меняет направление, чтобы проходить вдоль следующей пары рядов элементов 30 и между ними.The fabrication of
Змеевидное расположение гибкого канала 50 обеспечивает нахождение гибкого канала 50 в тепловом контакте со всеми элементами 30 в аккумуляторной батарее 21. Гибкий канал 50 может, например, представлять собой надувную ленту из пластикового материала, такого как полиэстер, LDPE, LLDPE, HDPE, любой другой пластиковый материал или материал на основе полимера, который является гибким и способен выдерживать давление охлаждающей жидкости. Надувной пластиковый материал является целесообразным, поскольку материал по своей природе является электрически изолирующим, легким и не подвержен коррозии или химическому взаимодействию с охлаждающей жидкостью, такой как смесь гликоля и воды.The serpentine arrangement of the
Гибкий канал 50 снабжен входом 52 и выходом 54. При использовании вход 52 и выход 54 соединены с насосом 25. Насос 25 выполнен с возможностью создания потока охлаждающей жидкости внутри гибкого канала 50 таким образом, чтобы охлаждающая жидкость протекала через гибкий канал 50. Повышение давления охлаждающей жидкости в системе терморегулирования 18 до давления выше атмосферного заставляет гибкий канал 50 расширяться и принимать форму цилиндрических элементов 30. Подробные сведения о том, как охлаждающая жидкость подается под давлением, приведены в описании ниже.
Как лучше всего видно на рис. 9, патрубки соединены с гибким каналом на входе 52 и выходе 54 соответственно. Патрубки сконфигурированы для присоединения к контуру 183 охлаждающей жидкости системы терморегулирования 18 так, чтобы охлаждающая жидкость могла перемещаться по системе терморегулирования 18. Область гибкого канала 50, соединенная с впускным и выпускным патрубками, может быть усилена, чтобы предотвратить разрыв или чрезмерное расширение канала 50. Канал 50 может быть усилен путем изготовления конца канала 50 из более прочного пластикового материала или путем обеспечения внешней втулки материала поверх гибкого канала 50 для предотвращения расширения гибкого канала 50 в области входа 52 или выхода 54. As best seen in Fig. 9, the pipes are connected to the flexible conduit at the
Канал 50, показанный на рис. 9, представляет собой однопросветный расширяемый канал 50. Однако, как показано на рис. 10, в системе терморегулирования 18 можно использовать многопросветный расширяемый канал 223. Многопросветный канал 223 содержит входной проход 221 и выходной проход 220. Входной проход 221 и выходной проход 220 сконфигурированы так, чтобы пропускать охлаждающую жидкость через аккумуляторную батарею 21. Это целесообразно для использования в больших аккумуляторных батареях 21, поскольку улучшает распределение тепловой энергии по аккумуляторной батарее 21. В больших аккумуляторных батареях 21 однопросветный канал 50 может быть не в состоянии обеспечить достаточное охлаждение или нагрев элементов 30, расположенных далее по потоку в канале 50. Эта проблема решается за счет использования многопросветного канала 223, который обеспечивает более равномерное распределение температуры в аккумуляторной батарее 21.
Многопросветный канал 223 изготовлен из того же пластика, что и однопросветный канал 50. Для создания многопросветного канала 223 между впускным и выпускным проходами 221, 220 создается уплотнение 222. Уплотнение 222 может быть создано путем плавления пластикового материала канала 223 для создания соединения. Действие многопросветного канала 223 по существу такое же, как и однопросветного канала 50, за исключением того, что многопросветный канал имеет двунаправленный поток охлаждающей жидкости. Многопросветный канал 223 может быть расположен внутри опорной конструкции 70 аналогично однопросветному каналу 50. Кроме того, многопросветный канал 223 может находиться под давлением охлаждающей жидкости, как описано выше, с тем, чтобы канал 223 расширялся в соответствии с формой поверхности элементов 30. В реализации многопросветного канала 223, как будет понятно квалифицированному читателю, коллектор будет расположен на конце канала 223 напротив входа в канал 223. Коллектор позволит охлаждающей жидкости переходить от впускного прохода 221 к выпускному проходу 220, тем самым облегчая двунаправленный поток охлаждающей жидкости в канале 223.The
Хотя в варианте воплощения, показанном на рис. 9, используется змеевидный канал 50, квалифицированный специалист поймет, что возможны и другие геометрические формы канала, которые могут быть использованы для реализации изобретения. На рис. 11 и 12 показано множество в основном прямых однопросветных каналов 550 в их расширенном состоянии (для ясности элементы не показаны). Каждый из отдельных прямых каналов 550 соединен через вход 552 и выход 554 и должен быть расположен между соседними рядами элементов. На рис. 13 и 14 показано множество в основном прямых, многопросветных каналов 650 в их расширенном состоянии (для ясности элементы батареи не показаны). Первый просвет каждого канала 650 соединен со входом 652 и выходом 654. Второй просвет каждого канала 650 соединен со входом 651 и выходом 653. На рис. 15 и 16 показано множество в основном прямых, многопросветных каналов 750 в развернутом состоянии (для наглядности элементы не показаны). Каждый из отдельных прямых каналов 750 соединен через вход 752 и выход 754 и должен быть расположен между соседними рядами элементов. Просветы в каждом из прямых каналов 750 соединены на конце канала 750, который находится напротив входа и выхода.Although in the embodiment shown in Fig. 9, a
Возвращаясь к варианту воплощения, показанному на рис. 9, отметим, что после того, как гибкий канал 50 будет расположен на своем месте внутри аккумуляторной батареи 21 и между/рядом с элементами 30, построение корпуса аккумуляторной батареи завершится. Корпус содержит нижнюю и верхнюю створки 20, 80, которые соединены четырьмя периферийными боковыми стенками, включая боковые стенки 90, 92, показанные на рис. 17. Боковая стенка 92 содержит два отверстия, соответствующие входу 52 и выходу 54 гибкого канала 50. Вход 52 и выход 54 совмещены с соответствующими отверстиями в боковой стенке 92 так, чтобы гибкий канал 50 мог быть соединен с насосом 25 и теплообменником 23 системы терморегулирования 18.Returning to the embodiment shown in Fig. 9, once the
Как будет понятно квалифицированному специалисту, одна или несколько боковых стенок 90, 92 могут быть прикреплены к нижней створке 20 до того, как элементы 30 будут вставлены в соответствующие гнезда 22 нижней створки 20 и (или) гибкий канал 50 будет вставлен между элементами 30 и вокруг них.As will be appreciated by the skilled artisan, one or
Верхняя створка 80 помещается поверх массива элементов 30 в аккумуляторной батарее 21 после того, как гибкий канал 50 будет размещен, как описано выше. Сборные шины (не показаны) расположены внутри углублений 82 наверху верхней створки 80 для электрического соединения отдельных элементов 30. Вышеупомянутые провода 42, подключенные к термисторам 40, проходят через верхнюю створку 80 и проходят по канавкам 84, расположенным на верхней поверхности верхней створки 80.The
Как показано на рис. 17, коллектор 100 подачи под давлением соединен с гибким каналом 50 аккумуляторной батареи 21 через вход 52 и выход 54. Запорные клапаны 101 действуют между коллектором 100 подачи под давлением и входом 52 и выходом 54. Коллектор 100 подачи под давлением создает давление в гибком канале 50 путем подачи рабочей жидкости, такой как воздух, в гибкий канал 50 под давлением выше окружающего. Например, коллектор 100 подачи под давлением создает в гибком трубопроводе 50 избыточное давление от 0,5 до 1,5 бар во время процесса сборки. Это заставляет гибкий канал 50 расширяться до надутого состояния.As shown in fig. 17,
Создание давления в гибком канале 50 таким образом заставляет канал 50 расширяться и принимать форму элементов 30 и, в частности, волнообразную форму рядов элементов 30. Давление в гибком канале 50 можно контролировать на предварительно определенный период времени во время производственного процесса, чтобы обеспечить отсутствие утечек в гибком канале 50.Pressurizing the
Во время сборки запорные клапаны 101 могут быть закрыты, а коллектор 100 подачи под давлением снят с аккумуляторной батареи 21. Это целесообразно, поскольку сборка аккумуляторной батареи 21 может быть продолжена с гибким каналом 50 в надутом состоянии. Целесообразно выполнять этапы присоединения аккумуляторной батареи 21 и добавления материала заливки к аккумуляторной батарее 21, когда гибкий канал 50 находится в расширенном состоянии. Это связано с тем, что гибкий канал 50 удерживает элементы 30 в их положении, когда он в расширенном состоянии (как обсуждается ниже), а также с тем, что добавление материала заливки, когда гибкий канал 50 находится в нерасширенном состоянии, помешает последующему надуванию канала 50.During assembly, shut-off
На рис. 18 показан гибкий канал 50 в нерасширенном состоянии, когда он вставлен в аккумуляторную батарею 21 между соседними рядами элементов 30. Гибкий канал 50 является в основном прямым в нерасширенном состоянии с тем, чтобы область контакта между гибким каналом 50 и каждым элементом 30 была относительно малой, будучи по существу касательной к поверхности элемента и проходящей в виде узкой полосы вдоль каждого элемента 30 без значительного удлинения по окружности.On fig. 18 shows
На рис. 19 показан гибкий канал 50 в расширенном рабочем состоянии. Когда гибкий канал 50 находится под давлением рабочей жидкости перед использованием или охлаждающей жидкости во время использования, гибкий канал 50 расширяется и принимает волнообразную форму рядов элементов 30. Как можно видеть на рис. 19, в расширенном состоянии гибкий канал 50 более полно соответствует форме отдельных элементов 30, тем самым увеличивая площадь теплового контакта между каналом 50 и элементами 30. Сжатая охлаждающая жидкость внутри канала 50 также увеличивает контактное давление между каналом и каждым отдельным элементом 30, улучшая тепловую связь между ними. Кроме того, столкновение естественных потоков вызывает сильное перемешивание потоков охлаждающей жидкости внутри канала 50.On fig. 19 shows
На рис. 20 показан гибкий канал 50 в ненадутом состоянии, расположенный внутри направляющего пути 74 опорной конструкции 70. На рис. 21 показано провисание гибкого канала, вводимого в выемки 76. На рис. 22 показан гибкий канал 50 в надутом состоянии внутри опорной конструкции 70 и элементов 30.On fig. 20 shows the
При первой установке гибкого канала 50 внутри направляющего пути 74 можно воспользоваться удлиненным стержнем или инструментом 120 для размещения гибкого канала 50 внутри выемок 76, как показано на рис. 21. Удлиненный стержень или инструмент 120 проталкивает гибкий канал 50 внутрь выемки 76 так, чтобы в гибком канале 50 создалось провисание. В частности, провисание создается в области закругленных краев 75 с тем, чтобы, когда гибкий канал 50 надувается, подвергаясь тем самым натяжению, гибкий канал 50 не изгибался.When first installing
Когда канал 50 находится в надутом состоянии, напряжение в гибком канале 50 устраняет любое избыточное провисание в канале 50. Поскольку избыточное провисание канала 50 устраняется, гибкий канал 50 вытягивается из углубленных канавок 76, как показано на рис. 22. В надутом состоянии канал 50 контактирует с закругленными краями 75 на внутренней опорной поверхности 77 и поддерживается удлиненной гранью 73.When
Опорная конструкция 70 имеет такие размеры, что элементы 130, расположенные на конце каждого ряда массива, имеют по существу такую же площадь теплового контакта с каналом 50, что и элементы 30, расположенные в центре массива. Это целесообразно, так как способствует более равномерному распределению температуры в аккумуляторной батарее 21, тем самым продлевая срок службы аккумуляторной батареи 21. Опорная конструкция 70 достигает этого путем экранирования или теплоизоляции части концевых элементов 130 от теплового контакта с каналом 50 с тем, чтобы канал 50 имел по существу такую же площадь теплового контакта с концевыми элементами 130, что и элементы 30, расположенные внутри массива.The
Как показано на рис. 20-22, концы внешней опорной поверхности 78 примыкают к концевым элементам 130 таким образом, чтобы внешний изгиб направляющего пути 74 определялся внешней опорной поверхностью 78 от точки, в которой канал 50 выходит из массива, до точки, в которой канал 50 снова входит в массив. Наружная опорная поверхность 78 предотвращает расширение канала 50 таким образом, чтобы он охватывал внешнюю часть элементов 130, что вызовет усиленный тепловой контакт концевого элемента 130 с каналом 50.As shown in fig. 20-22, the ends of the
Аналогичным образом один конец внутренней опорной поверхности 77 упирается в концевой элемент 130. Конец внутренней опорной поверхности 77, упирающийся в концевой элемент 130, обеспечивает поддержку каналу 50, предотвращая тем самым выпячивание канала 50 и оборачивание его вокруг концевого элемента 130. Другая концевая часть 110 внутренней опорной поверхности 77 частично следует за поверхностью другого концевого элемента 130 так, чтобы концевая часть 110 огибала концевой элемент 130, образуя теплоизоляционный барьер. Концевая часть 110 внутренней опорной поверхности 77 частично оборачивается вокруг внешней поверхности концевого элемента 130 так, чтобы, когда канал 50 расположен внутри направляющего пути 74, канал 50 не контактировал с концевым элементом 130 в области концевой части 110. Квалифицированный читатель поймет, что степень, в которой часть 110 простирается вокруг концевого элемента 130, зависит от теплового контакта между каналом 50 и элементами 30. Часть 110 простирается вокруг концевого элемента 130 в достаточной степени, чтобы обеспечить контакт канала 50 с концевым элементом 130 не больше, чем с любым другим элементом 30 в массиве.Similarly, one end of the
Опорная конструкция 70 служит для уменьшения перегиба канала 50 в точках, где канал 50 выходит из массива и меняет направление на обратное. Направляющий путь 74 определяет дорожку для канала 50, который должен следовать от точки выхода канала 50 из массива до точки, в которой канал 50 снова входит в массив. Направляющий путь 74 предотвращает чрезмерное вздутие и (или) разрыв канала 50.The
Гнезда 22 на нижней и верхней створках 20, 80 имеют размеры, обеспечивающие посадку с зазором относительно отдельных элементов 30. Это целесообразно, поскольку позволяет легко размещать отдельные элементы 30 в гнездах 22 с помощью автоматизированного производственного процесса; однако элементы 30 могут двигаться в своих соответствующих гнездах 22, что нежелательно при присоединении аккумуляторной батареи 21 с использованием, например, ультразвукового соединения проводов для соединения элементов 30 со сборными шинами. Это связано с тем, что как элементы, так и шины должны быть механически жесткими для процесса ультразвуковой сварки проводов, чтобы создать между ними высококачественное электрическое соединение. Для решения этой проблемы на предшествующем уровне техники известно склеивание отдельных элементов 30 в таком положении, чтобы обеспечить прочное механическое соединение между отдельными элементами 30 и нижней и верхней створками 20, 80. Однако это дополнительный и неэффективный шаг в процессе производства. Создание давления в гибком канале 50 не только заставляет гибкий канал 50 расширяться и принимать форму отдельных элементов 30, но также фиксирует отдельные элементы 30 в гнездах 22. Таким образом, надутый гибкий канал 50 может использоваться для закрепления элемента(ов) 30 на месте при образовании электрического соединения между элементом(ами) и шиной(ами). Фиксация элементов 30 в нужном положении с помощью надутого канала 50 исключает необходимость склеивания отдельных элементов 30 в нужном положении на створке 20, 80.The
Отдельные элементы 30 могут присоединяться с помощью автоматизированного процесса ультразвукового соединения проводов. Этот процесс выполняется как на нижней, так и на верхней створках 20, 80. Квалифицированный специалист поймет, что отдельные элементы 30 могут быть присоединены с помощью любого другого подходящего процесса. Кроме того, на этом этапе процесса сборки к сборным шинам присоединяется модуль управления 27. Встроенный электронный тест аккумуляторной батареи 21 может быть выполнен на этом этапе процесса сборки в качестве этапа обеспечения качества, чтобы убедиться, что соединения были выполнены правильно, перед продолжением процесса сборки. Желательно выполнять процесс соединения проводов, когда гибкий канал 50 находится в расширенном состоянии так, чтобы отдельные элементы 30 были закреплены на свое место, поскольку это улучшает качество соединения. Кроме того, материал заливки служит для защиты алюминиевых ультразвуковых проволочных соединений от внешней влаги, тем самым предотвращая гальваническую коррозию проволочных соединений.
Изготовление аккумуляторной батареи 21 включает обеспечение материала заливки, приспособленного действовать в качестве опоры по меньшей мере для части канала 50. В предпочтительном варианте воплощения материал заливки представляет собой вспучивающуюся пену, такую как расширяющаяся полиуретановая пена, хотя можно использовать другие материалы заливки, такие как термореактивный пластик, гель силиконового каучука или эпоксидную смолу.The fabrication of the
Материал заливки вводится в аккумуляторную батарею 21 в жидком или вязком состоянии после завершения сборки корпуса и после завершения соединения проводов. В случае расширяемого материала заливки, такого как вспучивающаяся пена, расширяющийся материал заливки расширяется, чтобы заполнить зазоры внутри аккумуляторной батареи 21 так, чтобы гибкий канал 50 и отдельные элементы 30 были окружены материалом заливки. После полного расширения объем внутри корпуса аккумуляторной батареи по существу заполняется элементами 30, опорными конструкциями 70, каналом 50 и средством заливки. Расширяющийся материал заливки расширяется из жидкого состояния и становится жестким после введения так, чтобы он мог ослабить и (или) предотвратить распространение тепла по аккумуляторной батарее 21. Расширяющийся материал заливки может представлять собой пенополиуретан, который предназначен для обугливания при воздействии высоких температур, например до 1000°С. Это целесообразно, так как обугленный слой из чистого углерода действует как отличный теплоизолятор, тем самым предотвращая распространение теплового явления с высокой энергией по аккумуляторной батарее 21. Таким образом аккумуляторная батарея является огнестойкой.The potting material is introduced into the
Материал заливки вводится в аккумуляторную батарею 21, когда канал 50 находится в надутом состоянии. Материал заливки затвердевает вокруг надутого канала 50 так, чтобы внутри материала заливки образовалась полость, внутри которой расположен канал 50. Полость обеспечивает полную внешнюю опору каналу 50, тем самым предотвращая чрезмерное надувание и (или) разрыв канала 50. Материал заливки становится в основном жестким, чтобы закрепить канал 50 в нужном положении, а также действует как внешняя опора для канала 50, обеспечивая механическую опору каналу 50. Пенополиуретан имеет преимущество, поскольку он чрезвычайно легкий из-за высокого содержания воздуха по сравнению с другими материалами заливки, такими как гели на водной основе или силиконовые гели.The fill material is introduced into the
После того как материал заливки вулканизируется или затвердеет, единственный канал или каждый канал 50 поддерживается в своей открытой конфигурации за счет прилипания к материалу заливки. Это означает, что рабочая жидкость может быть удалена изнутри канала 50, а канал, несмотря на это, останется в своей открытой конфигурации.After the potting material vulcanizes or cures, the single channel or each
Использование материала заливки, такого как пена, внутри аккумуляторной батареи 21 также термоизолирует аккумуляторную батарею 21 от внешней среды. Это целесообразно, поскольку означает, что система терморегулирования 18 является значительным терморегулятором аккумуляторной батареи 21 (в отличие от факторов внешней среды), упрощая общее управление системой терморегулирования 18. Изоляция аккумуляторной батареи 21 улучшает тепловую «выносливость» аккумуляторной батареи 21, снижая потребность в периодическом охлаждении аккумуляторной батареи 21, когда аккумуляторная батарея 21 не используется в условиях окружающей среды с устойчиво низкой или высокой температурой. Пена внутри аккумуляторной батареи 21 также обеспечивает повышенную защиту от вибрации и механическую защиту внутренних компонентов аккумуляторной батареи 21. Пена затвердевает, а это означает, что она служит для фиксации элементов 30 и гибкого канала 50 в своем положении внутри аккумуляторной батареи 21. Это особенно целесообразно в случае автомобильных видов применения, где аккумулятор 21 подвергается периодам непрерывной вибрации.The use of a potting material such as foam within the
На рис. 23 показан аккумулятор 21, в который вводится материал заливки. Материал заливки может быть введен в аккумуляторный источник 21 с помощью автоматизированного процесса через отверстия в створке 20, 80 с использованием патрубков 130. Материал заливки течет в аккумуляторный источник 21 в виде жидкости, тем самым заполняя аккумуляторный источник 21. Материал заливки затем затвердевает со временем. Как показано на рис. 23, модуль управления 27 прикреплен к боковой стенке 92; кроме того, модуль управления 27 также залит материалом заливки.On fig. 23 shows an
Как только аккумуляторная батарея 21 будет залита материалом заливки, нижняя и верхняя створки 20, 80 будут закрываться внешним кожухом. Внешний кожух представляет собой компонент из листового металла, который размещается на аккумуляторной батарее 21 до затвердевания материала заливки. В случае вспучивающейся пены в качестве материала заливки по мере схватывания пена расширяется, контактируя с внешней оболочкой. Материал заливки действует как клей после отверждения, тем самым прикрепляя внешний кожух к аккумуляторной батарее 21. В одном из вариантов реализации внешний кожух прикреплен к аккумуляторной батарее 21 с помощью внешних крепежных элементов и материала заливки. В другом варианте реализации внешний кожух прикреплен к аккумуляторной батарее 21 только затвердевшим/схватившимся/ вулканизированным материалом заливки.As soon as the
На рисунках 24-26 показаны схематические диаграммы системы терморегулирования 18. Система терморегулирования 18 включает резервуар 150, насос 25, теплообменник 23, аккумуляторную батарею 21, трехходовой регулирующий клапан 180 и модуль переключения 181, соединенный с модулем управления 27. Резервуар 150 представляет собой резервуар, сконфигурированный для хранения охлаждающей жидкости 151. Резервуар 150 избирательно сообщается жидкостью с контуром охлаждающей жидкости 183 так, чтобы жидкость внутри резервуара 150 могла подаваться в контур охлаждающей жидкости 183 для создания давления в контуре охлаждающей жидкости 183. Аналогичным образом охлаждающая жидкость может быть удалена из контура охлаждающей жидкости 183, чтобы снизить давление в контуре охлаждающей жидкости 183, если это необходимо. Резервуар 150 может дополнительно сообщаться с атмосферой так, чтобы воздушный карман 152 мог быть расположен над охлаждающей жидкостью 151, когда резервуар 150 не заполнен. Если уровень охлаждающей жидкости 151 в резервуаре 150 падает ниже порогового значения, пользователь аккумуляторной батареи 21 может ввести охлаждающую жидкость 151 в резервуар 150.Figures 24-26 show schematic diagrams of the
Трехходовым регулирующим клапаном 180 можно управлять выборочное включение резервуара 150 в гидравлическом взаимодействии с контуром охлаждающей жидкости 183. Кроме того, трехходовой регулирующий клапан 180 может быть приведен в действие для закрытия контура охлаждающей жидкости 183 так, чтобы охлаждающая жидкость не могла течь по контуру охлаждающей жидкости 183, когда аккумуляторная батарея 21 выключена.Three-
Резервуар 150 частично заполнен охлаждающей жидкостью 151 и частично заполнен воздухом 152. Резервуар 150 может быть расположен с гидравлическим взаимодействием вертикально над контуром охлаждающей жидкости 183 так, чтобы охлаждающая жидкость в контуре охлаждающей жидкости 183 находилась под гидростатическим давлением за счет давления охлаждающей жидкости 151 в резервуаре 150. В качестве альтернативы воздух 152 внутри резервуара 150 может находиться под давлением так, чтобы на охлаждающую жидкость 151 внутри резервуара 150 воздействовала сила, которая, в свою очередь, воздействует на охлаждающую жидкость в контуре охлаждающей жидкости.
На рис. 24 показана система терморегулирования 18 в нерабочем состоянии, когда трехходовой регулирующий клапан 180 закрыт.В нерабочем состоянии регулирующий клапан 180 закрыт и давление в замкнутом контуре охлаждающей жидкости поддерживается на желаемом рабочем давлении.On fig. 24 shows the
Вернемся к рис. 25: система терморегулирования 18 может находиться под давлением посредством запуска цикла повышения давления, в котором охлаждающая жидкость 151 из резервуара 150 втягивается в контур охлаждающей жидкости 183 для повышения давления охлаждающей жидкости в контуре 183. При запуске цикла повышения давления модуль переключения 181 приводит в действие трехходовой регулирующий клапан 180 для открытия двух из трех клапанов так, чтобы между резервуаром 150 и насосом 25 образовался путь потока. Третий клапанный компонент закрывается так, чтобы контур охлаждающей жидкости 183 заблокировался. Одновременно насос 25 приводится в действие для создания перепада давления на насосе 25 так, чтобы из резервуара 150 в контур охлаждающей жидкости 183 всасывалась жидкость. Втягивание жидкости 151 из резервуара 150 в контур охлаждающей жидкости 183 вызывает повышение давления внутри контура охлаждающей жидкости 183. Создание давления в канале через резервуары делает его самонесущим, благодаря чему устраняются любые потери гидродинамического давления от насоса и значительно снижается перепад давления в системе охлаждения.Let's return to fig. 25:
Датчик давления (не показан) контролирует давление в контуре охлаждающей жидкости 183 во время цикла создания давления, и когда достигается желаемое давление в контуре охлаждающей жидкости 183, регулирующий клапан 180 приводится в действие таким образом, чтобы путь между резервуаром 150 и контуром охлаждающей жидкости закрылся. Одновременно с этим можно остановить насос 25 так, чтобы система терморегулирования 18 переключилась в нерабочее состояние, или, в качестве альтернативны, насос 25 может быть приведен в действие, а регулирующий клапан 180 задействован для приведения системы терморегулирования 18 в рабочее состояние.A pressure sensor (not shown) monitors the pressure in the
На рис. 26 показана система терморегулирования 18 в рабочем состоянии. В рабочем состоянии регулирующий клапан 180 приводится в действие таким образом, чтобы через регулирующий клапан 180 образовался путь потока, позволяющий охлаждающей жидкости циркулировать по контуру охлаждающей жидкости 183. В рабочем состоянии резервуар 150 не находится в гидравлическом взаимодействии с контуром охлаждающей жидкости 183. Модуль управления 27 может контролировать давление охлаждающей жидкости в контуре охлаждающей жидкости 183, для обеспечения поддержания давления охлаждающей жидкости на желаемом значении рабочего давления. Если давление в контуре охлаждающей жидкости 183 падает ниже порогового значения, может запускаться цикл повышения давления в контуре охлаждающей жидкости 183 до целевого рабочего давления, как описано выше. Целевое рабочее давление может составлять, например, от 0,5 до 1,5 бар.On fig. 26 shows the
На рис. 27 показан альтернативный вариант системы терморегулирования 18. Как показано на рис. 27, система терморегулирования 18 содержит двухходовой регулирующий клапан 182, расположенный выше по потоку от резервуара 150. Насос 210 расположен между резервуаром 150 и двухходовым регулирующим клапаном 182. Насос 210 сконфигурирован для создания давления в резервуаре 150 путем нагнетания воздуха из атмосферы в резервуар 150, когда двухходовой регулирующий клапан 182 находится в открытом положении. Двухходовой регулирующий клапан 182 может быть закрыт, когда будет достигнуто желаемое давление в резервуаре 150. Это обеспечивает поддержание давления в резервуаре 150.On fig. 27 shows an alternative
Резервуар 150, показанный на рис. 27, находится в постоянном гидравлическом взаимодействии с контуром охлаждающей жидкости 183 так, чтобы давление в контуре охлаждающей жидкости 183 могло поддерживаться давлением воздуха 152 внутри резервуара 150. Давление внутри резервуара 150 может контролироваться, и когда давление внутри резервуара падает ниже целевого рабочего значения, клапан 182 и насос 210 могут быть задействованы для повышения давления в резервуаре 150 и, таким образом, в контуре охлаждающей жидкости 183 до целевого рабочего давления.
На чертежах и первоначально на рис. 28-29, показан канал 230, способный входить в контакт по меньшей мере с частью площади поверхности источника тепла 30; канал 230 проходит вдоль и взаимодействует по меньшей мере с частью площади поверхности источника тепла 30 вдоль всей или части длины источника тепла 30 от первого положения контакта после впускного отверстия 52 по меньшей мере до одного конечного положения контакта после выпуска 54 между каналом 230 и источником тепла 30. Жидкий теплоноситель течет по внутренней трубке канала 230, так что тепло может передаваться между каналом 230 и источником тепла 30 через жидкий теплоноситель по взаимодействующим участкам поверхности канала 230 и источника тепла 30. Канал 230 приспособлен для обеспечения переменной теплопередачи через жидкий теплоноситель между контактируемыми участками поверхности канала 230 и источником тепла 30.In the drawings and initially in Fig. 28-29,
Канал 230 приспособлен для обеспечения переменной теплопередачи через жидкий теплоноситель между контактируемыми участками поверхности канала 230 и источником тепла 30 по длине канала 230.The
Обеспечивает преимущество, состоящее в том, что канал 230 адаптирован для создания переменной теплопередачи через жидкий теплоноситель между контактируемыми участками поверхности канала 230 и источником тепла 30 по длине канала 230, чтобы компенсировать изменение температуры теплоносителя в результате продолжающейся теплопередачи, когда жидкий теплоноситель течет по длине канала 230. Этим обеспечивается равномерная теплопередача между источником тепла 30 и каналом 230 через жидкий теплоноситель по длине канала 230, по мере того, как меняются другие параметры, такие как температура жидкости. Источником тепла 30 является аккумуляторная батарея 21, содержащая множество элементов 30. Канал 230 представляет собой гибкий канал, хотя в некоторых вариантах воплощения канал 230 является жестким. В этих жестких вариантах воплощения канал 230 представляет собой канал из металла или металлического сплава.Provides the advantage that
Канал 230 расположен близко к поверхности источника тепла 30 так, чтобы тепло могло передаваться между каналом 230 и источником тепла 30. Канал 230 расположен близко к поверхности элементов 30 так, чтобы тепло могло передаваться между каналом 230 и элементами 30.
В одном варианте реализации, где канал 230 представляет собой гибкий канал 50/230, предусматривается материал заливки 231 (см. рис. 30), приспособленный действовать в качестве опоры по меньшей мере для части канала 50/230. Обеспечивает преимущество, состоящее в том, что гибкий канал 50/230 может точно соответствовать форме поверхности источника тепла/элементов 30 внутри батареи 21, будучи усиленным материалом заливки 231, который предотвращает чрезмерное раздувание и (или) разрыв гибкого канала 50/230.In one embodiment where
Канал 230 сконфигурирован для переноса теплоносителя от входа 52 к выходу 54 для передачи тепловой энергии между источником тепла/элементами 30 и каналом 230 на их взаимодействующих контактных поверхностях через жидкий теплоноситель, при этом тепловое сопротивление канала 230 на входе 52 выше, чем тепловое сопротивление канала на выходе 54. Это целесообразно, поскольку изменение теплового сопротивления канала 230 по длине канала 230 способствует равномерному распределению температуры по источнику тепла/аккумуляторной батарее 21. В частности, наличие более высокого теплового сопротивления на входе в канал 230 предотвращает переохлаждение или нагрев источника тепла/элементов 30, расположенных вблизи входа 52, где разница температур между теплоносителем и источником тепла/элементами 30 максимальна. Тепловое сопротивление канала 230 изменяется линейно или нелинейно по длине канала 230; тепловое сопротивление канала 230 уменьшается, поскольку разница температур между теплоносителем и источником тепла/элементами 30 также уменьшается, тем самым способствуя равномерному рассеянию мощности по длине канала 230.
В одном варианте реализации толщина стенки канала 230 может быть больше на входе 52 по сравнению с выходом 54, как показано на рис. 29; на рис. 29 изображено вертикальное сечение канала 230 на выходе и входе, иллюстрирующее изменение толщины стенки канала. Это целесообразно, поскольку увеличение толщины стенки также увеличивает тепловое сопротивление канала 230. По существу, увеличение толщины стенки канала 230 на входе также увеличивает тепловое сопротивление канала 230.In one embodiment, the wall thickness of the
В одном варианте реализации толщина стенки канала может линейно изменяться по продольной длине канала 230. В другом варианте реализации толщина стенки канала 230 может изменяться нелинейно по продольной длине канала 230. Изменение толщины стенки канала 230 по продольной длине канала 230 имеет эффект изменения теплового сопротивления канала 230 по его продольной длине.In one embodiment, the wall thickness of the channel may vary linearly along the longitudinal length of the
В одном варианте реализации толщина стенки может быть изменена таким образом, чтобы по существу было достигнуто постоянное рассеивание мощности по продольной длине канала 230. Это целесообразно, поскольку способствует равномерному распределению температуры во всем массиве элементов 30. Это может быть достигнуто путем увеличения теплового сопротивления по длине канала 230.In one embodiment, the wall thickness can be varied so that a substantially constant power dissipation is achieved along the longitudinal length of the
На рис. 31 показано схематическое поперечное сечение аккумуляторной батареи, обозначенной в целом цифрой 2000. Аккумуляторная батарея 2000 включает в себя канал 2011, используемый для терморегулирования элементов 2020. Канал 2011 содержит материал 2001 гибкого канала, содержащий матрицу 2002 и наполнитель 2003. По гибкому каналу проходит жидкость 2004, например воздух, вода или водно-гликолевая смесь. Тепло передается между элементами 2020 и охлаждающей жидкостью 204 через материал канала 2001.On fig. 31 shows a schematic cross-section of a battery, generally designated 2000.
Матрица 2002 представляет собой гибкий пластик или полимерный материал, в данном случае LDPE, LLDPE, HDPE, полиэстер, силикон или резину. Матрица 2002 электрически изолирующая. Матрица 2002 имеет теплопроводность менее 15 Вт-м-1K-1, в идеальном варианте, менее 10 Вт-м-1K-1, 5 Вт-м-1K-1 и (или) 1 Вт-м-1K-1.The 2002 matrix is a flexible plastic or polymeric material, in this case LDPE, LLDPE, HDPE, polyester, silicone or rubber.
Наполнитель 2003 содержит частицы наполнителя; они рассеяны по всей матрице 2002. В предпочтительных вариантах реализации наполнитель 2003 содержит тонкие многостенные углеродные нанотрубки серии NANOCYL (RTM) NC7000, однако может быть использован любой подходящий наполнитель, такой как материал наполнителя на основе углерода, такой как углерод, углеродная сажа, графит, графитовые пластинки, графен, многостенные углеродные нанотрубки или одностенные углеродные нанотрубки, или керамический наполнитель, такой как оксид алюминия, карбид кремния, нитрид бора, нитрат кремния, оксид алюминия, нитрид алюминия или оксид цинка. Частицы наполнителя могут быть удлиненными и трубчатыми, иметь диаметр 1-10 нм и длину 0,5-5 нм. В качестве альтернативы частицы наполнителя могут быть в основном сферическими со средним диаметром от 1 нм до 10 мкм.
Теплопроводность наполнителя 2003 больше, чем теплопроводность матрицы 2002. В идеальном варианте наполнитель 2003 имеет теплопроводность более 10 Вт-м-1K-1 и (или) более 100 Вт-м-1K-1. Материал канала 2001 содержит менее 25% по объему наполнителя 2003; в идеальном варианте 5-18% по объему наполнителя или 15% по объему наполнителя 2003. Включение ограниченного количества наполнителя 2003 в матрицу обеспечивает повышенную теплопроводность при сохранении низкой электропроводности и благоприятных механических свойств (т.е. подходящая гибкость для надувного канала).The thermal conductivity of the
В этом примере материал 2001 канала имеет теплопроводность более 0,33 Вт-м-1K-1 при комнатной температуре, в идеальном варианте - более 1 Вт-м-1K-1 и (или) 10 Вт-м-1K-1. Это означает, что теплопередача через материал канала 2011 лучше, чем у обычного полимерного канала. Материал канала 2001 сам по себе является электроизоляционным, так как в электропроводности материала канала 2001 преобладают электрические свойства непроводящей матрицы 2002. Электроизоляционная природа материала канала/матрицы значительно снижает риск коротких замыканий по сравнению с металлическим каналом.In this example, the
Канал 2011 по крайней мере частично окружен материалом заливки 2005, который укрепляет канал 2011 в местах, где он не соприкасается со стенкой элемента 2020. Включение наполнителя 2003 в матрицу 2002 может изменить механические свойства канала 2001, особенно для высоких концентраций наполнителя 2003. Там, где это приводит к какому-либо снижению механической прочности, можно использовать армирующий материал 5, чтобы противодействовать таким эффектам. Этот вариант воплощения может использоваться как альтернатива или в сочетании с вариантом воплощения с переменной толщиной стенки.
На рис. 32 и 33 показана дополнительная опорная конструкция 1201, имеющая внешнюю направляющую формацию, внутреннюю направляющую формацию и направляющий канал 1205 между ними. Опорная конструкция 1201 используется для предотвращения перегиба, вздутия и (или) разрыва гибкого канала, где канал меняет направление. Опорная конструкция 1201 имеет такие размеры, что элементы, расположенные на конце каждого ряда массива, имеют по существу такую же площадь теплового контакта с каналом, что и элементы, расположенные в центре массива. Опорная конструкция 1201 достигает этого путем экранирования или теплоизоляции части концевых элементов от теплового контакта с каналом.On fig. 32 and 33 show an
Наружная направляющая формация опорной конструкции 1201 образована комбинацией внешней стойки 1208 и внутренней поверхности 1211 стенки 1210 внешнего кожуха батареи (см. рис. 33). Наружная стойка 1208 расположена рядом по меньшей мере с одним элементом на краю массива элементов. Внешняя стойка 1208 представляет собой блок, который имеет поверхность 1235, примыкающую к элементу, которая изогнута, чтобы соответствовать форме боковой стенки элемента, и внешнюю опорную поверхность 1209, которая проходит от поверхности 1235, примыкающей к элементу. Внешняя стойка 1208 сформирована как единое целое с нижней створкой 1237 корпуса 1236 аккумуляторной батареи.The outer guide formation of the
Надувной канал поддерживается как внешней опорной поверхностью 1209 стойки 1208, так и внутренней поверхностью 1211 стенки 1210 аккумуляторной батареи. Использование стенки 1210 аккумуляторной батареи как части внешней направляющей формации устраняет необходимость в более крупной опорной конструкции и таким образом уменьшает ширину и устраняет мертвое пространство внутри аккумуляторной батареи.The inflatable conduit is supported by both the
Внутренняя направляющая формация опорной конструкции 1201 образована комбинацией внутренней стойки 1206а и сопрягаемой части 1206b. Внутренняя стойка 1206а аналогична по конструкции внешней стойке 1208. Внутренняя стойка 1206а представляет собой блок, который выполнен как одно целое с нижней створкой 1237 корпуса 1238 аккумуляторной батареи. Внутренняя стойка 1206а расположена на противоположной стороне направляющей канавки 1205 к внешней направляющей формации. Внутренняя стойка 1206а имеет две изогнутые грани 1239а, 1239b, примыкающие к элементам батареи, для примыкания к двум соседним, разнесенным элементам.The inner guide formation of the
Внутренняя стойка 1206а дополнительно имеет внутреннюю опорную поверхность 1207, которая проходит между поверхностями 1239а, 1239b, примыкающими к элементам. Внутренняя опорная поверхность 1207 внутренней стойки 1206а имеет в основном плоскую часть и в основном изогнутую часть, которая проходит от в основном плоской части к боковой стенке элемента. Внутренняя опорная поверхность 1207 обеспечивает поддержку канала, тем самым предотвращая вздутие канала и его оборачивание вокруг концевого элемента.The
Сопрягаемая часть 1206b обеспечивается сжимаемой подушкой, приклеенной к поверхности элемента. В частности, подушка представляет собой поливинилхлоридную (ПВХ) ленту с открытыми ячейками. В качестве альтернативы можно использовать ПВХ или пенополиуретан с закрытыми ячейками или другой подходящий сжимаемый материал. При использовании интерфейсная часть 1206b внутренней направляющей формации проходит от грани 1239а, примыкающей к элементу, первой части 1206а и вокруг части элемента, к которой она прикреплена. Когда гибкий канал (не показан) надувается, он прижимается к внутренней стойке 1206а и сопрягаемой части 1206b внутренней направляющей формации.The
Сопрягаемая часть 1206b используется для ограничения теплового контакта между каналом и периферийной элементом, к которому он прикреплен. Сопрягаемая часть 1206b огибает внешнюю поверхность конечного элемента так, чтобы, когда канал расположен внутри направляющего пути 1205, он не контактировал с концевым элементом в области сопрягаемой части 1206b. Квалифицированный читатель поймет, что степень, в которой сопрягаемая часть 1206b проходит вокруг концевого элемента, зависит от необходимого теплового контакта между каналом и элементами. Сопрягаемая часть 1206b должна проходить вокруг концевого элемента в достаточной степени, чтобы обеспечивать контактирование канала с концевым элементом не больше, чем с любым другим элементом в массиве.The
Квалифицированный специалист поймет, что как внутренняя стойка 1206а, так и сопрягаемая часть 1206b могут быть сжимаемыми и (или) могут быть соединены друг с другом как одно целое. Сопрягаемая часть 1206b может быть выполнена как единое целое с нижней створкой 1237.The skilled artisan will appreciate that both the
Обращаясь теперь к рис. 34-36, можно видеть еще один вариант воплощения опорной конструкции, обозначенный в целом справочной позицией 1301. Опорная конструкция 1301 этого варианта воплощения имеет внешнюю направляющую формацию 1308, внутреннюю направляющую формацию 1306 и направляющий канал 1305 между ними. Опорная конструкция 1301 используется для предотвращения перегиба, вздутия и (или) разрыва гибкого канала, когда канал меняет направление. Опорная конструкция 1301 имеет такие размеры, что элементы, расположенные на конце каждого ряда массива, имеют по существу такую же площадь теплового контакта с каналом, что и элементы, расположенные в центре массива. Опорная конструкция 1301 достигает этого путем экранирования или теплоизоляции части концевых элементов от теплового контакта с каналом.Turning now to Fig. 34-36, another embodiment of the support structure can be seen, indicated generally by
Внешняя направляющая формация опорной конструкции 1301 образована сочетанием первой внешней стойки 1308а, второй внешней стойки 1308b и внутренней поверхности 1311 стенки 1310 внешнего кожуха батареи (см. рис. 36). Первая и вторая вертикальные конструкции 1308а, 1308b разнесены друг от друга, и обе соединены с основанием 1312 опорной конструкции. Нижняя створка 1337 корпуса 1338 аккумуляторной батареи может включать в себя соответствующие выемки для размещения основания 1312 опорной конструкции на краю массива элементов, хотя в дополнительных вариантах воплощения опорная конструкция 1301 может быть выполнена как одно целое с нижней створкой 1337.The outer guide formation of the
Надувной канал поддерживается первой внешней стойкой 1308а, второй внешней стойкой 1308b и внутренней поверхностью 1311 стенки 1310 аккумуляторной батареи. Использование стенки 1310 аккумуляторной батареи в качестве части внешней направляющей формации устраняет необходимость в более крупной опорной конструкции и, следовательно, уменьшает ширину и устраняет мертвое пространство внутри аккумуляторной батареи.The inflatable conduit is supported by the first
Вертикальные конструкции 1308а, 1308b изогнуты и образуют углы направляющей формации 1305. Зазор между вертикальными конструкциями 1308а, 1308b может использоваться для протягивания избыточного канала через опорную конструкцию 1301 при размещении канала в аккумуляторной батарее. Первая внешняя стойка 1308а и вторая внешняя стойка 1308b предотвращают расширение канала, при котором он бы оборачивался вокруг внешней части концевого элемента, вызывая повышенный контакт концевого элемента с каналом.The
Опорные конструкции могут быть изготовлены из любого подходящего жесткого, полужесткого или сжимаемого материала, который имеет достаточную жесткость для поддержки гибкого канала, например из металла, пластика или резины. В важном примере опорные конструкции изготовлены из материала заливки, используемого в аккумуляторной батарее, или обладают свойствами предотвращения теплового распространения, аналогичными свойствам компаунда для заливки. Например, опорные конструкции могут быть изготовлены путем заполнения материала заливки в подходящую форму или путем вырезания опорной конструкции, например, из блока предварительно отвержденной термоизоляционной пены. В качестве альтернативы опорная(ые) конструкция(и) может (могут) быть выполнена(ы) как одно целое со стенками аккумуляторной батареи, например либо с верхней, либо с нижней створкой. В таких примерах опорные конструкции представляют собой экструзии из пластиковых оболочек, а не вставку внутри аккумуляторной батареи.The support structures can be made from any suitable rigid, semi-rigid, or compressible material that has sufficient stiffness to support the flexible conduit, such as metal, plastic, or rubber. In an important example, the support structures are made from a potting material used in a battery or have thermal expansion inhibiting properties similar to potting compound. For example, the support structures can be made by filling the potting material into a suitable shape, or by cutting the support structure from, for example, a block of pre-cured thermal insulation foam. Alternatively, the support(s) structure(s) may be integral with the walls of the battery, for example with either a top or bottom flap. In such examples, the support structures are extrusions of plastic shells rather than an insert inside the battery.
Квалифицированный читатель поймет, что в настоящее изобретение могут быть внесены различные изменения и модификации, не выходящие за рамки области применения настоящей заявки. Описанная здесь система терморегулирования может использоваться с любым типом аккумуляторной батареи, имеющей один или несколько отдельных элементов. Например, настоящее изобретение может быть использовано в аккумуляторной батарее внутри вспомогательной силовой установки (ВСУ) для грузовика для перевозки на большие расстояния, в тяговом аккумуляторе аккумуляторного электрического или гибридного автомобиля, в системе накопления энергии или в любой другой аккумуляторной батарее в морской, аэрокосмической, автомобильной, промышленной отрасли и отрасли хранения энергии, требующих терморегулирования.The qualified reader will appreciate that various changes and modifications may be made to the present invention without departing from the scope of the present application. The thermal management system described here can be used with any type of battery having one or more individual cells. For example, the present invention may be used in a battery within an auxiliary power unit (APU) for a long haul truck, a traction battery in a battery electric or hybrid vehicle, an energy storage system, or any other battery in a marine, aerospace, automotive , industrial and energy storage industries requiring thermal management.
Гибкий канал 50 может находиться в непрямом контакте с боковой(ыми) поверхностью(ями) или любой(ыми) другой(ими) поверхностью(ями) одного или нескольких элементов 30 через область сопряжения или материал сопряжения, такой как оболочка кожуха, окружающая элемент(ы) 30, или теплопроводный наполнитель, паста или клей. В необязательных вариантах воплощения гибкий канал может по меньшей мере частично контактировать с торцевой(ыми) поверхностью(ями) элемента(ов).The
В предшествующем обсуждении изобретения, если не указано иное, раскрытие альтернативных значений для верхнего или нижнего предела разрешенного диапазона параметра в сочетании с указанием того, что одно из значений является более предпочтительным, чем другое, следует истолковывать как подразумеваемое утверждение, что каждое промежуточное значение параметра, лежащее между более предпочтительным и менее предпочтительным из альтернатив, само по себе предпочтительнее менее предпочтительного значения, а также каждого значения, лежащего между менее предпочтительным значением и промежуточным значением.In the foregoing discussion of the invention, unless otherwise indicated, the disclosure of alternative values for the upper or lower limit of the allowed range of a parameter, in combination with an indication that one of the values is preferred over the other, should be construed as an implied statement that each intermediate parameter value, between the more preferred and the less preferred of the alternatives is itself preferred over the less preferred value, as well as each value between the less preferred value and an intermediate value.
Свойства, раскрытые в предшествующем описании или на следующих чертежах, выраженные в их конкретных формах или в условиях средств для выполнения раскрытой функции, или способа или процесса достижения раскрытого результата, в зависимости от обстоятельств, могут отдельно или в любом сочетании таких характеристик быть использованы для реализации изобретения в его различных формах.The properties disclosed in the foregoing description or in the following drawings, expressed in their specific forms or in terms of the means for performing the disclosed function, or the method or process for achieving the disclosed result, as the case may be, may individually or in any combination of such characteristics be used to realize invention in its various forms.
Claims (50)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB1818053.9 | 2018-11-05 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021115899A RU2021115899A (en) | 2022-12-07 |
RU2789348C2 true RU2789348C2 (en) | 2023-02-01 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080311468A1 (en) * | 2007-06-18 | 2008-12-18 | Weston Arthur Hermann | Optimized cooling tube geometry for intimate thermal contact with cells |
US20090023056A1 (en) * | 2007-07-18 | 2009-01-22 | Tesla Motors, Inc. | Battery pack thermal management system |
JP2011228301A (en) * | 2010-04-21 | 2011-11-10 | Sb Limotive Co Ltd | Battery pack and cooling system for a battery pack |
US20130230760A1 (en) * | 2012-03-01 | 2013-09-05 | Delta Electronics, Inc. | Battery module |
CN104779355A (en) * | 2013-11-29 | 2015-07-15 | 法雷奥热系统公司 | Battery module including a heat exchanger in contact with the terminals of the module |
RU2636382C2 (en) * | 2011-12-21 | 2017-11-23 | Алево Интернешнл С.А. | Storage battery module with battery module case and battery cell element |
US20180131055A1 (en) * | 2015-12-30 | 2018-05-10 | Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited | Battery coolant loop pad for electric vehicles |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080311468A1 (en) * | 2007-06-18 | 2008-12-18 | Weston Arthur Hermann | Optimized cooling tube geometry for intimate thermal contact with cells |
US20090023056A1 (en) * | 2007-07-18 | 2009-01-22 | Tesla Motors, Inc. | Battery pack thermal management system |
JP2011228301A (en) * | 2010-04-21 | 2011-11-10 | Sb Limotive Co Ltd | Battery pack and cooling system for a battery pack |
RU2636382C2 (en) * | 2011-12-21 | 2017-11-23 | Алево Интернешнл С.А. | Storage battery module with battery module case and battery cell element |
US20130230760A1 (en) * | 2012-03-01 | 2013-09-05 | Delta Electronics, Inc. | Battery module |
CN104779355A (en) * | 2013-11-29 | 2015-07-15 | 法雷奥热系统公司 | Battery module including a heat exchanger in contact with the terminals of the module |
US20180131055A1 (en) * | 2015-12-30 | 2018-05-10 | Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited | Battery coolant loop pad for electric vehicles |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3878044B1 (en) | A battery pack and a method of manufacturing a battery pack | |
KR102006430B1 (en) | Battery heat exchanger | |
JP4510467B2 (en) | Temperature control apparatus and method for high energy electrochemical cells | |
EP2514002B1 (en) | Cooling or heating element for an accumulator | |
WO2012097286A1 (en) | Flow cell stack | |
KR101952390B1 (en) | Frame for electrochemical cells | |
KR20140078558A (en) | Apparatus for contacting heat exchanger elements with battery modules of motor vehicle | |
WO2010016771A1 (en) | Device for cooling or heating a battery module | |
DE102014200989A1 (en) | Temperature control device for battery cells and methods for controlling the temperature of battery cells and battery module, battery pack, battery and battery system | |
RU2789348C2 (en) | Rechargeable battery and method for manufacture of rechargeable battery | |
US20240044584A1 (en) | Thermal Regulation Device | |
EP4285431A1 (en) | Modular battery pack |