Модуль для електричного акумулятора

Реферат: Винахід належить до модуля, що містить корпус (10) з щонайменше двома електричними акумуляторами (20), сполученими сполучним засобом (30), і щонайменше одну електронну панель (40), що керує, для керування зарядкою і розрядкою акумуляторів (20), причому різні стінки корпусу (10) є електроізольованими і щонайменше одна стінка знаходиться в тепловому контакті з електричними акумуляторами (20), а щонайменше інша стінка знаходиться в тепловому контакті з електронною панеллю (40), що керує, з тим, щоб підсилити охолодження вказаного модуля. UA 97842 C2 (12) UA 97842 C2 UA 97842 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Даний винахід відноситься до широкої технічної області акумуляторів для зберігання електроенергії. Зокрема, винахід відноситься до області модулів, що містять, щонайменше, два акумулятори для зберігання електроенергії. За даним винаходом під "електричним акумулятором" мають на увазі або конденсатор (тобто, пасивний пристрій, що містить два електроди та ізолятор), або суперконденсатор (тобто, пристрій, що містить два електроди, електроліт і сепаратор), або батарею типу літієвої батареї (тобто, пристрій, що містить анод, катод і розчин електроліту між анодом і катодом). Відомі модулі, наприклад, показані на Фіг. 1, що містять корпус 10, в якому встановлено декілька електричних акумуляторів 20, зв'язаних сполучним засобом 30. Зазвичай ці модулі містять електронну панель 4 0 керування, щоб управляти зарядкою і розрядкою електричних акумуляторів 20. Як схематично представлено на Фіг. 1, в одному варіанті здійснення відомого модуля акумулятори 20 циліндричної форми сполучені по два один з одним по черзі верхніми 21 і нижними 22 дисками. Електронна панель 4 0 керування встановлена в центральній частині 11 корпусу 10. Як показано на вигляді зверху на Фіг. 2, в іншому варіанті здійснення модуль містить безліч електронних панелей 40 керування, сполучених сполучним засобом 30 в нижній ділянці корпусу 10. У обох описаних варіантах здійснення сполучні засоби 30, акумулятори 20 і електронна панель(і) 40 керування виділяють тепло. Пристрої, які сприяють розсіюванню тепла, що виділяється у вказаних модулях, вже пропонувалися. У заявці США 2003/013009 описано модуль, що містить електронну панель і комплект батарей, сполучених електрично послідовно або паралельно. Батареї комплекту знаходяться в тепловому контакті зі стінками корпусу модуля через пластини теплообмінника. Електронна панель не знаходиться в контакті ні з однією зі стінок корпусу. У документі США 2006/0164812 описана система теплорозсіювання. Ця система може бути застосована в модулі, що містить корпус, акумулятори усередині корпусу, і електронні панелі зовні корпусу, причому акумулятори і електронні панелі знаходяться у контакті з одними і тими ж стінками корпусу. У документі США 2006/141348 описано модуль, що містить батареї і електронні ланцюги, виконані усередині корпусу. Цей модуль виконаний з можливістю гарантованого розсіювання тепла, що виробляється усередині корпусу, за допомогою встановлених на його задній стінці теплових пластин. У документі США 2002/043959 описаний модуль, що містить корпус зі встановленими в ньому теплообмінними пластинами, призначений для прийому групи батарей, і електронну панель, що забезпечує зарядку і розрядку групи батарей. Теплообмінні пластини дозволяють відводити до верхньої і нижньої стінок корпусу тепло, яке виділяється батареями і електронною панеллю. Проте представлені вище рішення не дозволяють в достатній мірі керувати теплом. Тепло, яке виділяється акумуляторами, недостатньо відводиться назовні. Крім того, важливим чинником старіння акумуляторів є температура. Загальною метою винаходу є пропозиція модуля, з яким можливо подолати недолік існуючих модулів. Цю задачу вирішує модуль, який містить корпус, в якому встановлені і зв'язані сполучним засобом, щонайменше, два електричні акумулятори, і, щонайменше, одна електронна панель керування енергією та діагностики для управління зарядкою і розрядкою електричних акумуляторів, при цьому різні стінки корпусу, які є електроізольованими, знаходяться в наступному тепловому контакті: - щонайменше одна стінка - з розсіюючими тепло елементами, сполученими з електричними акумуляторами; - щонайменше одна інша стінка - з електронною панеллю керування, з тим щоб активізувати охолодження вказаного модуля. Отже, пов'язуючи акумулятори (через розсіюючі тепло елементи) з першою стінкою корпусу, і електронну панель з другою стінкою (відмінною від першої стінки), можна підсилити відведення назовні тепла, яке виділяється в модулі, електронною панеллю(ями) керування, сполучними засобами і акумуляторами. Жоден з документів США 2003/013009, США 2006/0164812, США 2006/141348 і США 2002/043959 не описує модуль, в якому електронна панель і акумулятори, причому 1 UA 97842 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 електроізольовані, знаходяться в тепловому контакті з різними стінками корпусу модуля таким чином, що тепло, яке виділяється цими елементами, розсіюється різними стінками корпусу. Ця особливість винаходу дозволяє відводити тепло, яке виділяється усередині корпусу, ефективніше, ніж у відомих модулях. Переважними, але не обмежуючими ознаками модуля відповідно до винаходу є наступні: - корпус містить ребра щонайменше на одній зовнішній стороні корпусу: термін "ребра" відноситься до будь-якого пристрою, що дозволяє збільшити поверхню елементу для конвективного теплообміну. Вважається, що елементи жорсткості стінок, а також ребра радіатора можуть формувати ребра в розумінні даного винаходу; це дозволяє збільшити контактну поверхню між корпусом і зовнішнім середовищем, щоб підсилити теплообмін із зовнішнім середовищем і, тим самим, поліпшити охолодження внутрішньої частини модуля; - ребра виконані на зовнішній стороні щонайменше однієї стінки корпусу, в тепловому контакті з теплорозсіючими елементами, сполученими з акумуляторами: це дозволяє поліпшити охолодження акумуляторів; - ребра виконані на зовнішній стороні щонайменше однієї іншої стінки корпусу, в тепловому контакті з електронною панеллю управління: це дозволяє поліпшити охолодження електронної панелі; - корпус може бути з алюмінію або композитного матеріалу на основі вуглецю: це забезпечує покращену теплопровідність між внутрішнім і зовнішнім середовищем корпусу в порівнянні з корпусами з пластика або сталі, що мають еквівалентні механічні характеристики; - стінкою, що контактує з теплорозсіючими елементами, є нижня і/або верхня"стінка корпусу, а іншою стінкою, що контактує з електронною панеллю керування, є бічна стінка корпусу: це дозволяє, наприклад, при акумуляторах циліндричної форми або у формі паралелепіпеда, встановлених паралельно один одному і паралельно бічним стінкам корпусу, поліпшити охолодження акумуляторів, причому осьове охолодження акумуляторів ефективніше за радіальне охолодження; - стінка в тепловому контакті з теплорозсіючими елементами може містити або бути пов'язаною з основою, в якій встановлений пристрій охолодження: це дозволяє поліпшити охолодження акумуляторів; - пристрій, що охолоджує, може містити циркуляційну схему для рідини, що охолоджує: це дозволяє підвищити теплообмін між внутрішнім і зовнішнім середовищем модуля; - електронна панель керування містить шар епоксидної смоли, на яку наклеєна печатна схема з міді, причому шар епоксидної смоли знаходиться у контакті з внутрішньою стороною іншої стінки корпусу: шар епоксидної смоли допускає тепловий контакт при забезпеченні електроізоляції мідної печатної схеми щодо корпусу; - електронна панель керування містить пластину з алюмінію на шарі епоксидної смоли, причому алюмінієва пластина знаходиться у контакті з внутрішньою стороною іншої стінки корпусу: алюмінієва пластина підсилює відведення що виділяється мідною друкарською схемою тепла до стінки корпусу; - дві стінки, електроізольовані, знаходяться в тепловому контакті з теплорозсіючими елементами, сполученими з акумуляторами: це дозволяє збільшити поверхню теплообміну між корпусом і акумуляторами і, отже, поліпшити охолодження акумуляторів; - дві стінки в тепловому контакті з теплорозсіючими елементами, сполученими з акумуляторами, є верхньою і нижньою стінками корпусу; - модуль містить, щонайменше, одну електронну панель керування, причому вказана електронна панель керування знаходиться в контакті, щонайменше, з однією бічною стінкою корпусу; - модуль містить стільки електронних панелей керування, скільки корпус має бічних стінок, причому кожна з вказаних панелей знаходиться у контакті з відповідною бічною стінкою корпусу: це дозволяє поліпшити охолодження електронних панелей, оптимізувати об'єм модуля і сприяє вирівнюванню температури усередині модуля, тоді електронні панелі, що діють як тепловий демпфер, усувають падіння різниці температур між елементами в центрі модуля і елементами, розташованими на периферії, в порівнянні з відомими модулями, в яких панелі, встановлені в центрі, вище або нижче за модуль, підсилюють різницю температур між центральними і периферійними елементами; таке розташування має серйозний вплив на загальний термін служби модуля, сам по собі термін 2 UA 97842 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 служби сильно залежить від температурного дисбалансу, до якого можуть бути схильні різні елементи модуля; переважно електронні панелі можуть бути у контакті з внутрішньою або із зовнішньою стороною бічної стінки корпусу; - сполучний засіб між двома сусідніми акумуляторами містить дві кришки, електрично сполучені контактною смужкою, причому кожна кришка має вивід, призначений для контакту зі стінкою крізного отвору в контактній смужці; сполучний засіб між двома сусідніми акумуляторами містить дві кришки, електрично сполучені контактною смужкою, кожна кришка може бути сполучена з контактною смужкою неглибоким зварюванням, паянням або дифузійним паянням; - отвір, що проходить через контактну смужку, має значну шорсткість поверхні стінки для поліпшення електричного контакту з виводом; - контактна поверхня між контактною смужкою і кришкою переважно рівна або більша чверті поверхні кришки, і переважно рівна або більша половини поверхні кришки; - контактні смужки можуть бути також виконані з міді; це дозволяє зменшити омічний опір сполучного засобу і, тим самим, мінімізувати втрати, пов'язані з ефектом Джоуля і, отже, тепло, яке виділяється сполучним засобом; - контактні смужки виконані з алюмінію: це дозволяє поліпшити теплопровідність між акумуляторами і корпусом і знизити вагу сполучних елементів; - контактні смужки з міді (або алюмінію) можуть бути покриті оловом, для захисту поверхні; - два сусідні акумулятори електрично сполучено подовжнім елементом, кінці якого утворюють відповідні верхню і нижню кришки кожного з сусідніх акумуляторів з тим, щоб електрично з'єднати вказані сусідні акумулятори; це дозволяє максимізувати контактну поверхню між акумуляторними елементами і стінками корпусу для посилення перенесення тепла до корпусу, хоча використання сполучного засобу, виконаного з єдиного елементу, дозволяє понизити його внутрішній опір (і, отже, виділення тепла за рахунок ефекту Джоуля); - кожен кінець подовжнього елементу переважно має витончені ділянки; - сполучний засіб між сусідніми акумуляторами може містити дві кришки, електрично сполучені контактною смужкою за допомогою неглибокого лазерного зварювання; у такому разі зварювання контактної смужки може бути виконане переважно по витончених ділянках; - сполучний засіб між двома сусідніми акумуляторами може містити дві кришки, електрично сполучені припаяною до них контактною смужкою; - сполучний засіб між двома сусідніми акумуляторами містить дві кришки, електрично сполучені контактною смужкою, припаяною до них дифузійним паянням; - контактна поверхня між контактною смужкою і кришкою переважно рівна або більше чверті поверхні кришки, і переважно рівна або більше половини поверхні кришки; - два сусідні акумулятори можуть бути електрично сполучені подовжнім елементом, кінці якого утворюють відповідні верхню і нижню кришки кожного з сусідніх акумуляторів так, щоб електрично з'єднати вказані сусідні акумулятори; у такому разі кожен кінець подовжнього елементу має переважні радіальні витончені ділянки; - переважні витончені ділянки можуть бути перпендикулярними два на два і знаходитися під кутом 4 5° до подовжньої осі В-В елементу; - переважні витончені ділянки можуть розташовуватися перпендикулярно два на два, причому, щонайменше, одна ділянка на кожному кінці проходить уздовж подовжньої осі В-В елементу; - сполучні засоби можуть містити теплорозсіюючі елементи; - теплорозсіюючі елементи можуть містити шар еластомеру; причому шар еластомеру забезпечує електричну ізоляцію акумуляторів і їх теплове з'єднання з корпусом. Короткий опис креслень Інші характерні особливості, цілі і переваги даного винаходу з'ясуються з наступного опису, що є виключно ілюстративним і таким, що не обмежує, і який повинен бути прочитаний з посиланням на креслення, що додаються, на яких: - Фіг. 1 ілюструє один варіант здійснення відомого модуля; - Фіг. 2 ілюструє інший варіант здійснення відомого модуля; - Фіг. 3а - 3d ілюструють один варіант здійснення модуля відповідно до винаходу; - Фіг. 4 ілюструє інший варіант здійснення модуля; - Фіг. 5 є ілюстрацією ребер в одному варіанті здійснення модуля; 3 UA 97842 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - Фіг. 6-9 ілюструють приклади сполучного засобу, що сполучає акумуляторні елементи разом усередині модуля; - Фіг. 10 і 11 ілюструють приклади електронних панелей керування модуля. Опис винаходу З посиланням на Фіг. 3-10 будуть описані різні варіанти здійснення модуля відповідно до винаходу. На цих різних фігурах однакові елементи модуля мають однакові посилання. На Фіг. 3а ілюструється варіант здійснення модуля, призначеного для приєднання через клеми 50 напруги до додаткового пристрою (не показано). Модулем є корпус 10, в якому встановлені електричні акумулятори 20, сполучені сполучними засобами 30. Модуль також містить електронну панель 40 керування для керування енергією і діагностики акумуляторів 20. Акумулятори 20 мають універсальну циліндричну форму. Акумулятори 20 встановлені плічо-пліч в корпусі 10. Іншими словами, осі обертання акумуляторів 20 паралельні. В інших варіантах, не показаних тут, акумулятори можуть бути у формі паралелепіпеда, квадратної, овальної, гексагональної форми, причому без зміни основних принципів винаходу. У варіанті здійснення, що ілюструється на Фіг. 3а - 3d, акумулятори 20 встановлені так, що їх осі обертання перпендикулярні верхній 12 і нижній 13 стінкам корпусу 10. Переважно різні стінки 12, 13, 14 корпусу 10 є електроізольованими і знаходяться в тепловому контакті відповідно: - щонайменше, одна стінка з теплорозсіюючими елементами сполучена з електричними акумуляторами; - щонайменше, одна інша стінка сполучена з електронною панеллю керування. Це підсилює охолодження модуля. Теплове з'єднання акумуляторів 20 з першою стінкою 12, 13 і теплове з'єднання електронної панелі 40 керування з другою стінкою 14, відмінною від першої стінки 12, 13, допускає максимальне розсіювання тепла, що виділяється панеллю 40 і акумуляторами 20, в зовнішнє середовище модуля. Розсіюючі тепло елементи можуть містити сполучні засоби 30. Розсіюючі елементи 38 можуть також містити шар еластомеру, встановлений між сполучним засобом 30 і стінкою корпусу, в тепловому контакті з акумуляторами 20. Шар еластомеру одночасно забезпечує декілька функцій. Він забезпечує: - електроізоляцію акумуляторів 20 корпусу 10 при значеннях напруги пробою більше 1 кВ; - компенсацію геометричних викривлень акумуляторів 20, що виникають через допуски при виготовленні за рахунок його здатності стискатися; - поліпшення теплообміну між акумуляторами 20 і зовнішнім середовищем модуля. У одному переважному варіанті здійснення у контакті з розсіюючими тепло елементами знаходиться нижня стінка 13 корпусу 10, а у контакті з електронною панеллю 40 керування знаходиться бічна стінка 14 корпусу 10. У акумуляторах 20 тепло переважно переноситься уздовж осі обертання (подовжній осі), таким чином, що осьове охолодження акумуляторів 20 ефективніше за радіальне охолодження. Залежно від варіанту здійснення акумулятори 20 сполучені в сенсі теплопереноса з верхньою стінкою 12 або з нижньою стінкою 13 або сполучені з верхньою і нижньою стінками 12, 13 корпусу 10. У варіанті здійснення, показаному на Фіг. 4, акумулятори 20 в тепловому відношенні сполучені з верхньою і нижньою стінками 12, 13. Тепловий контакт акумуляторів з двома стінками дозволяє поліпшити їх охолодження за рахунок збільшення поверхні теплообміну між акумуляторами 20 і зовнішнім середовищем модуля. Корпус Корпус 10 дозволяє проводити маніпуляції з модулем, підсилює електроізоляцію і захищає внутрішність модуля і електронні схеми від потенційної зовнішньої дії. Корпус може бути у формі паралелепіпеда, з можливістю установки в місці, зайнятому в даний час батареєю автомобільного транспортного засобу, або може бути циліндровим, з можливістю розміщення, наприклад, в просторі, що звільнився від запасного колеса, або призматичним, причому у всіх випадках визначаються верхня, нижня і бічна сторони. У одному варіанті здійснення верхня 12, нижняя 13 і бічні 14 стінки корпусу 10 виконані з анодованого алюмінію, по-перше, щоб підсилювати охолодження модуля за рахунок 4 UA 97842 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 покращеного випромінювального відведення тепла, і, по-друге, підвищити корозійну стійкість модуля. Отже, застосування стінок 12, 13, 14 з алюмінію або композитного матеріалу на основі вуглецю забезпечує поліпшення теплопровідності корпусу зсередини назовні в порівнянні зі стінками з пластикового матеріалу або сталі з ідентичними механічними характеристиками. Це підвищує ефективність охолодження акумуляторів 20 і електронної панелі 40. У деяких варіантах здійснення винаходу корпус 10 має ребра 15, як показано на Фіг. 4 і 5. Такі ребра забезпечують збільшену поверхню контакту між корпусом 10 і зовнішнім середовищем, щоб підсилювати теплообмін з навколишнім середовищем. Це покращує охолодження модуля. Ребра 15 можуть бути виконані, щонайменше, на одній зовнішній поверхні стінки 12, 13, 14 корпусу 10. Елементи 15' жорсткості, виконані на бічних стінках, також утворюють ребра в розумінні даного винаходу, оскільки вони дозволяють збільшити поверхню конвективного теплообміну. Наприклад, в одному варіанті здійснення ребра 15 виконані на зовнішній стороні стінки корпусу, що знаходиться в тепловому контакті з акумуляторами 20, щоб поліпшити охолодження вказаних акумуляторів. У варіанті здійснення, ілюстрованому на Фіг. 4, ребра 15 виконані на центральній ділянці 11 зовнішньої сторони верхньої стінки 12 корпусу 10. Це сприяє відведенню тепла, що виділяється акумуляторами 20, розташованими в центрі корпусу 10 (тобто акумуляторами 20, найбільш віддаленими від бічних стінок 14), і для яких відведення тепла скрутніше, ніж для акумуляторів, розташованих на периферії корпусу 10 (тобто акумуляторів 20, найближчих до бічних стінок 14). У іншому варіанті здійснення ребра 15 виконані на зовнішній стороні стінки корпусу 10, що знаходиться в тепловому контакті з електронною панеллю 4 0 керування, щоб поліпшити охолодження вказаної електронної панелі 40 керування. Переважно, в іншому варіанті зовнішні сторони стінок 12, 13, 14, що знаходяться в тепловому контакті з акумуляторами 20 і з електронною(ми) панеллю(ями) 40, мають ребра 15. Якщо декілька стінок корпусу знаходяться в тепловому контакті з акумуляторами та/або електронною(йми) панеллю(ями) керування, то всі ці стінки, що знаходяться в тепловому контакті, або тільки деякі з них, можуть мати на зовнішній стороні ребра. Для подальшого поліпшення відведення тепла, що виділяється акумуляторами 20, в одному варіанті здійснення винаходу стінка, що знаходиться в тепловому контакті з акумуляторами 20, містить основу (не показано), в якій встановлено пристрій охолодження (не показано) або сполучена з ним. Пристрій охолодження може містити циркуляційний контур для рідини, що охолоджує. Якщо декілька стінок знаходяться в тепловому контакті з акумуляторами, то модуль може містити пристрій охолодження тільки в одній або у всіх стінках, що знаходяться в тепловому контакті з акумуляторами 20. Це забезпечує покращене охолодження за рахунок переваги зовнішньої системи охолодження, наприклад, транспортного засобу, що використовує модуль, такий як автомобільна схема кондиціонування повітря. Електричний акумулятор У варіанті здійснення, ілюстрованому на Фіг. 3a-3d, модуль має двадцять електричних акумуляторів 20. Акумулятори мають по суті циліндричну форму. Акумулятори 20 встановлені в корпусі 10 паралельно один одному і паралельно бічним стінкам корпусу. Іншими словами, осі обертання акумуляторів 20 паралельні один одному і паралельні кожній площині, уздовж якої проходить відповідна бічна стінка. У варіанті здійснення, ілюстрованому на Фіг. 3a-3d, акумулятори 20 встановлені так, що їх осі обертання перпендикулярні верхній 12 і нижній 13 стінкам корпусу 10. Акумулятори 20 сполучені по два сполучними засобами 30, які будуть детально описані надалі. Слід зазначити, що у варіанті здійснення, ілюстрованому на Фіг. 3a-3d, послідовно сполучено двадцять електричних акумуляторів 20. Ці акумулятори 20 сполучені по два по черзі на верхній 32 і нижній 32' кришках. Іншими словами, один акумулятор сполучений своєю верхньою кришкою з першим сусіднім акумулятором, а своєю нижньою кришкою з другим сусіднім акумулятором, відмінним від першого акумулятора. Щодо додатків, очевидно, можуть бути прийняті відмінні від послідовного з'єднання форми. Наприклад, для модуля, що містить двадцять акумуляторів 20, одна пара з десяти, послідовно 5 UA 97842 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 сполучених акумуляторів 20, може бути сполучена послідовно, і ця ж пара може бути сполучена паралельно і так далі. Акумулятори електрично ізольовані від стінок 12, 13, 14 корпусу 10. Електронна панель керування У варіанті здійснення, ілюстрованому на Фіг. 3a-3d, пристрій також містить чотири електронні панелі 4 0 керування. Електронну панель 4 0 керування використовують для керування зарядкою і розрядкою і діагностики акумуляторів 20. Під діагностикою розуміють всі вимірювання температури, тиску, напруги і струму, допускаючи вимірювання і/або обчислення стану заряду модуля впродовж його активного терміну служби. Зокрема, електронна панель може задовольнити дві потреби: - вирівнювання кінцевої зарядної напруги акумуляторів 20 модуля; - інструментарій для вимірювання напруги модуля. Акумулятори 20 насправді мають характеристики (потужність, опір), що проявляють розкид, обумовлений виготовленням і/або терміном служби, і так далі. Ці відмінності означають, що при зарядці модуля не всі акумулятори 20 мають одну і ту ж зарядну напругу. Тому вирівнювання передбачає усереднювання цієї напруги до одного і того ж значення напруги, що визначається з урахуванням передбачуваного застосування. Електронна панель керування сполучена паралельно з акумуляторами, сполученими послідовно. Електронна панель 40 керування електроізольована від стінок корпусу 10. Електронна панель 40 керування має шар 4 2 епоксидної смоли, на яку наклеєна мідна печатна схема 41. Шар 42 епоксидної смоли допускає тепловий контакт мідної печатної схеми 41 з корпусом 10 при гарантуванні електроізоляції від нього. Електронна панель 40 керування встановлена так, що шар 42 епоксидної смоли знаходиться у контакті з внутрішньою стороною стінки 14 корпусу 10. Зрозуміло, що коли елемент А згаданий як такий, що знаходиться "на" елементі В, він може знаходитися безпосередньо на елементі В або розташовуватися над елементом В, але відокремленим від нього одним або більш іншими проміжними елементами. Зрозуміло також, що коли елемент А згаданий як такий, що знаходиться "на" елементі В, він може охоплювати всю поверхню елементу В або тільки ділянку елементу В. У одному варіанті здійснення, ілюстрованому на Фіг. 10, електронна панель 40 керування має на шарі 42 з епоксидної смоли алюмінієву пластину 43 (отже шар епоксидної смоли розташований між мідною печатною схемою і алюмінієвим шаром). У такому разі алюмінієва пластина знаходиться у контакті з внутрішньою стороною стінки 14 корпусу 10. Наявність алюмінієвого шару 43 на електронній панелі 40 керування підсилює відведення тепла від мідної печатної схеми 41 до стінки 14 корпусу, що знаходиться у контакті з електронною панеллю 40 керування. У варіанті здійснення, ілюстрованому на Фіг. 3a-3d, модуль містить чотири електронні панелі 40 керування, в тепловому відношенні сполучені з внутрішніми сторонами чотирьох бічних стінок 14 корпусу 10. Зрозуміло, що електронні панелі 40 можуть бути встановлені зовні корпусу і у такому разі в тепловому відношенні вони сполучені із зовнішніми сторонами бічних стінок корпусу. Перевагою вказаного пристрою є додаткове поліпшення охолодження панелей і простіше їх обслуговування без необхідності відкриття корпусу, але її недоліком є підвищена схильність панелей зовнішньої дії і необхідність покращеної ізоляції стінок корпусу. Наявність чотирьох електронних панелей на чотирьох бічних стінках модуля оберігає розташовані на периферії корпусу акумулятори від швидшого охолодження, в порівнянні з розташованими в центрі корпусу акумуляторами 20. Електронні панелі 40 у такому разі фактично діють як тепловий демпфер. Наявність цих теплових демпферів на бічних стінках означає, що акумулятори 20, встановлені в безпосередній близькості до бічних стінок 14, охолоджуватимуться повільніше, таким чином, що всі акумулятори 20 модуля охолоджуватимуться з однією і тією ж швидкістю. Оскільки тепло є головною причиною старіння акумуляторів 20, те усереднювання температури усередині модуля призводить до усереднювання старіння акумуляторів 20 модуля. Зрозуміло, що число електронних панелей буде оптимізовано відносно теплового показника, який повинен бути досягнутий, при цьому необов'язково, щоб кількість панелей дорівнювала 6 UA 97842 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 кількості бічних стінок корпусу, зокрема, коли корпус круглої або складної форми, обумовленій конкретним навколишнім оточенням, в якому повинен використовуватися модуль. Сполучні засоби У одному варіанті здійснення, ілюстрованому на Фіг. 6, сполучний засіб 30 між двома сусідніми акумуляторами 20 містить дві кришки 32 або 32', електрично сполучені контактною смужкою 31. Кожна кришка 32, 32' призначена для закриття акумулятора 20. Кожна кришка 32, 32' має вивід 33, призначений для контакту через стінку отвору (не показана) з контактною смужкою 31. Для поліпшення електропровідності між виводом 33 і контактною смужкою 31 поверхня крізного отвору може бути виконана шорсткою, щоб збільшити контактну поверхню. У одному варіанті здійснення контактні смужки 31 виконані з міді. Це дозволяє понизити омічний опір сполучного засобу 30 і, отже, мінімізувати втрати, пов'язані з ефектом Джоуля. Тому виділення тепла сполучним засобом 30 усередині модуля знижується. У іншому варіанті здійснення контактні смужки 31 виконані з алюмінію. Це покращує вагу сполучного засобу, причому зберігає омічний опір між акумуляторами і задовільну теплопровідність між акумуляторами 20 і корпусом 10. В одному варіанті контактні смужки 31 можуть бути покриті нікелем або оловом для захисту від корозії, але також для поліпшення електричного контакту. На кожному акумуляторі 20 верхня кришка 32 акумулятора 20 електрично сполучена з верхньою кришкою 32 сусіднього акумулятора, при цьому нижня кришка 32' того ж самого акумулятора електрично сполучена з нижньою кришкою 32' іншого сусіднього акумулятора, таким чином, що кожен акумулятор 20 може бути сполучений з двома сусідніми акумуляторами 20, з одним по верхній кришці 32, з іншим по нижній кришці 32'. У варіанті здійснення, показаному на Фіг. 7а, акумулятори мають плоскі кришки без виводів. У такому разі вони зварені або спаяні в пари зі своїми сусідами за допомогою контактних смужок, приварених або припаяних в тому ж самому вигляді, як описано в попередньому абзаці. Якщо використовують неглибоке лазерне зварювання, то контактні смужки переважно можуть мати витончені ділянки, подібні описаним нижче з посиланням на зварювання подвійних кришок. Контактна поверхня між контактною смужкою 31 і кришкою 32 переважно рівна або більша чверті поверхні кришки 32, і переважно рівна або більша половини поверхні кришки 32, навіть рівна повністю поверхні кришки. При такій формі акумуляторів можна отримати максимальну контактну поверхню між контактною смужкою 31 і кришкою 32, 32' і, отже, підсилити теплообмін між кришкою 32, 32' і корпусом через контактну смужку 31. У іншому варіанті здійснення, ілюстрованому на Фіг. 7, 8 і 9, сполучний засіб 30 містить подовжній елемент 34, названий подвійною кришкою, кінці 35, 36 якого утворюють верхню 32 або нижнюю 32' кришки двох сусідніх акумуляторів 20 для їх електроз'єднання. Використання подовжнього елементу 34 для електроз’єднання двох сусідніх акумуляторів дозволяє підвищити електричну і теплову ефективність модулів. Відносно електричної ефективності, застосування сполучного засобу, виконаного з одного елементу, дозволяє зменшити внутрішній опір сполучного засобу (і, отже, виділення тепла унаслідок ефекту Джоуля). Відносно теплової ефективності, застосування сполучного засобу з одного елементу, здатного утворити верхні (або нижні) кришки двох акумуляторів, забезпечує збільшену контактну поверхню між акумуляторами 20 і стінками модуля, що підсилює перенесення тепла до корпусу 10. Якщо подвійні кришки сполучені прозорим лазерним зварюванням, то кожен кінець 35, 36 подвійної кришки 34 має переважно витончені ділянки 37 для утворення зварних ділянок. У варіантах здійснення, ілюстрованих на Фіг. 8 і 9, переважні витончені ділянки 37 є радіальними і перпендикулярними два на два. У варіанті здійснення, ілюстрованому на Фіг. 8, переважна витончена ділянка 37 кожного кінця 35, 36 витягнута уздовж подовжньої осі В-В подовжнього елементу 34. Таким чином, можна зменшити внутрішній опір подовжнього елементу 34 (і, отже, виділення тепла в сполучному засобі 30 відповідно до ефекту Джоуля). Проте у такому разі струм тече в основному в прямолінійних витончених ділянках, що проходять уздовж подовжньої осі В-В подовжнього елементу 34. Це може викликати місцевий нагрів подовжнього елементу в прямолінійних витончених ділянках, що проходять уздовж подовжньої осі В-В подовжнього елементу 34. 7 UA 97842 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 У варіанті здійснення, ілюстрованому на Фіг. 9, радіальні прямолінійні витончені ділянки 37 перпендикулярні два на два і мають кут 45° з подовжньою віссю елементу. Таким чином можна виключити ризики пошкодження через місцеве нагрівання, як наголошувалося вище. Альтернативні варіанти Зрозуміло, що в описаний вище модуль можуть бути внесені численні зміни без якогонебудь істотного відступу від описаних тут відмітних особливостей і переваг. Отже, в рамках об'єму модуля, обмеженого запропонованою формулою винаходу, можуть бути внесені будь-які зміни. Наприклад, число акумуляторів модуля може бути більше або менше двадцяти. Наприклад, модуль може мати тільки два електричні акумулятори, або більше двох. Наприклад, акумулятори можуть бути сполучені разом комбінацією описаних вище засобів: - подвійними кришками на нижній стороні і кришками з виводами на верхній стороні (Фіг. 7); - подвійними кришками на нижній стороні і привареними або припаяними плоскими кришками на верхній стороні (Фіг. 7а); - подвійними кришками на нижній і верхній сторонах (Фіг. 7b); - контактними смужками, привареними на верхній і нижній сторонах (Фіг. 7с); - кришками з виводами на верхній стороні і привареними контактними смужками на нижній стороні (Фіг. 7d); - кришками з виводами на верхній і нижній сторонах (Фіг. 6) залежно від обмежень акумуляторів і потреб виробництва. Аналогічно, число електронних панелей керування може бути більше або менше чотирьох. Наприклад, модуль може мати одну панель керування. У такому разі два акумулятори в тепловому відношенні сполучено з першою стінкою, а електронна панель управління сполучена з другою стінкою, відмінною від першої стінки, щоб збільшити теплообмін із,зовнішнім середовищем і, тим самим, підсилити відведення тепла, що виділяється акумуляторами, сполучними засобами і електронною панеллю керування. Описані вище різні варіанти здійснення також представили: - акумулятори, що знаходяться в тепловому з'єднанні з нижньою стінкою корпусу або з верхньою стінкою корпусу або з верхньою і нижньою стінками корпусу, і - електронну панель керування, сполучену з однією, двома, трьома або чотирма бічними стінками корпусу. Аналогічно, геометрична форма акумуляторів описана як квадратна, але може бути також будь-якої форми, наприклад, трикутною, шестикутною, восьмикутною і так далі. Зрозуміло, що переважно теплові з'єднання акумуляторів і електронних панелей керування можуть бути «оборотними», а саме: - акумулятори можуть бути сполучені з однією або більш бічними стінками корпусу, наприклад, якщо акумулятори встановлені рівно відповідно до аксіального відведення тепла з корпусу назовні. Електронні панелі керування можуть бути сполучені з верхньою стінкою або з нижньою стінкою або з верхньою і нижньою стінками. Щоб спростити опис, ми описали модулі, розташовані загалом вертикально. Зрозуміло, що модулі можуть бути орієнтовані в будь-якому напрямі без відступу від об'єму винаходу. У даному описі акумулятори і їх орієнтація також були обмежені акумуляторами круглого перетину. Зрозуміло, що акумулятори можуть мати будь-який перетин. Нарешті, в представленому вище описі запропонована конструкція модуля з елементами одного рівня, проте зрозуміло, що винахід застосовний до модулів, що містять декілька шарів елементів, теплообмін з корпусом відбувається для зовнішніх шарів збірки. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 1. Модуль, що містить корпус (10), в якому встановлені і сполучені сполучними засобами (30) щонайменше два електричні акумулятори (20) і щонайменше одна електронна панель (40) для керування енергією та діагностики акумуляторів (20), який відрізняється тим, що різні стінки (12, 13, 14) корпусу (10) є електроізольованими, причому щонайменше одна із стінок (12, 13) знаходиться в тепловому контакті з теплорозсіюючими елементами, сполученими з електричними акумуляторами (20), і щонайменше одна інша стінка (14) знаходиться в тепловому контакті з електронною панеллю (40) керування, з тим, щоб забезпечувати охолодження вказаного модуля. 2. Модуль за п. 1, який відрізняється тим, що корпус (10) містить ребра (15, 15') щонайменше на одній зовнішній стороні корпусу (10). 8 UA 97842 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3. Модуль за п. 2, який відрізняється тим, що ребра (15), виконані на зовнішній стороні стінки (12, 13) корпусу (10), знаходяться в тепловому контакті з теплорозсіюючими елементами, сполученими з акумуляторами (20). 4. Модуль за будь-яким з пп. 2 або 3, який відрізняється тим, що ребра (15'), виконані на зовнішній стороні іншої стінки (14) корпусу (10), знаходяться в тепловому контакті з електронною панеллю (40) керування. 5. Модуль за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що корпус (10) виконаний з алюмінію. 6. Модуль за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що корпус (10) виконаний з композитного матеріалу на основі вуглецю. 7. Модуль за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що стінкою (12, 13), що контактує з теплорозсіюючими елементами, є нижня стінка (13) корпусу (10), а іншою стінкою (14), що контактує з електронною панеллю (40) керування, є бічна стінка корпусу (10). 8. Модуль за будь-яким з пп. 1-7, який відрізняється тим, що стінка (13), що знаходиться в тепловому контакті з теплорозсіюючими елементами, містить основу, в якій виконаний пристрій охолодження, або пов'язана з ним. 9. Модуль за п. 8, який відрізняється тим, що пристрій охолодження містить контур циркуляції рідини, що охолоджує. 10. Модуль за будь-яким з пп. 1-9, який відрізняється тим, що електронна панель (40) керування містить шар (42) епоксидної смоли, на який наклеєна печатна плата (41) з міді. 11. Модуль за п. 10, який відрізняється тим, що шар (42) епоксидної смоли знаходиться у контакті з внутрішньою стороною вказаної іншої стінки (14) корпусу (10). 12. Модуль за п. 10, який відрізняється тим, що електронна панель (40) керування містить алюмінієву пластину (43) на шарі (42) епоксидної смоли, причому алюмінієва пластина (43) знаходиться у контакті з внутрішньою стороною вказаної іншої стінки (14) корпусу (10). 13. Модуль за будь-яким з пп. 1-12, який відрізняється тим, що дві стінки (12, 13), електроізольовані, знаходяться в тепловому контакті з теплорозсіюючими елементами, сполученими з акумуляторами (20). 14. Модуль за п. 13, який відрізняється тим, що дві стінки (12, 13), що знаходяться в тепловому контакті з теплорозсіюючими елементами, сполученими з акумуляторами (20), є верхньою (12) і нижньою (13) стінками корпусу (10). 15. Модуль за будь-яким з пп. 1-14, який відрізняється тим, що містить щонайменше одну електронну панель (40) керування, причому вказана електронна панель (40) керування знаходиться в контакті щонайменше з однією бічною стінкою (14) корпусу (10). 16. Модуль за п. 15, який відрізняється тим, що кількість електронних панелей керування дорівнює кількості бічних стінок корпусу, причому кожна з вказаних панелей знаходиться у контакті з відповідною бічною стінкою (14) корпусу (10). 17. Модуль за будь-яким з пп. 15 або 16, який відрізняється тим, що панелі керування знаходяться у контакті з внутрішньою стороною бічної стінки корпусу. 18. Модуль за будь-яким з пп. 15 або 16, який відрізняється тим, що панелі керування знаходяться у контакті із зовнішньою стороною бічної стінки корпусу. 19. Модуль за будь-яким з пп. 1-18, який відрізняється тим, що сполучний засіб (30) між двома сусідніми акумуляторами (20) містить дві кришки (32), електрично сполучені контактними смужками (31), причому кожна кришка (32) містить вивід (33), призначений для контакту із стінкою крізного отвору в контактній смужці (31). 20. Модуль за п. 19, який відрізняється тим, що стінка крізного отвору, що проходить через контактну смужку, має значну шорсткість поверхні для забезпечення електричного контакту з виводом (33). 21. Модуль за будь-яким з пп. 19 або 20, який відрізняється тим, що контактні смужки (31) виконані з міді. 22. Модуль за п. 21, який відрізняється тим, що контактні смужки (31) з міді залуджені для захисту поверхні. 23. Модуль за будь-яким з пп. 19 або 20, який відрізняється тим, що контактні смужки (31) виконані з алюмінію. 24. Модуль за п. 23, який відрізняється тим, що контактні смужки (31) з алюмінію для захисту поверхні покриті оловом або нікелем. 25. Модуль за будь-яким з пп. 1-18, який відрізняється тим, що сполучний засіб (30) між двома сусідніми акумуляторами (20) містить дві кришки (32), електрично сполучені контактною смужкою (31') за допомогою неглибокого лазерного зварювання. 26. Модуль за п. 25, який відрізняється тим, що зварювання контактної смужки (31) виконане по переважних витончених ділянках. 9 UA 97842 C2 5 10 15 20 25 27. Модуль за будь-яким з пп. 1-18, який відрізняється тим, що сполучний засіб (30) між двома сусідніми акумуляторами (20) містить дві кришки (32), електрично сполучені контактною смужкою (31'), припаяною до кришок (32). 28. Модуль за будь-яким з пп. 1-18, який відрізняється тим, що сполучний засіб (30) між двома сусідніми акумуляторами (20) містить дві кришки (32), електрично сполучені контактною смужкою (31'), припаяною до кришок дифузійним паянням. 29. Модуль за будь-яким з пп. 19-28, який відрізняється тим, що контактна поверхня між контактною смужкою (31) і кришкою (32) дорівнює або більша чверті поверхні кришки (32). 30. Модуль за п. 17, який відрізняється тим, що контактна поверхня між контактною смужкою (31) і кришкою (32) дорівнює або більша половини поверхні кришки (32). 31. Модуль за будь-яким з пп. 1-19, який відрізняється тим, що два сусідні акумулятори (20) електрично сполучено подовжнім елементом (34), кінці (35, 36) якого утворюють відповідно верхню (32) або нижню (32') кришки кожного з сусідніх акумуляторів (20) з тим, щоб електрично сполучати вказані сусідні акумулятори (20). 32. Модуль за п. 31, який відрізняється тим, що кожен кінець (35, 36) подовжнього елементу (34) містить переважні радіальні витончені ділянки (37). 33. Модуль за будь-яким з пп. 31 або 32, який відрізняється тим, що переважні витончені ділянки (37) розташовані перпендикулярно два на два і під кутом 45° до подовжньої осі (В-В) елементу (34). 34. Модуль за будь-яким з пп. 31 або 32, який відрізняється тим, що переважні витончені ділянки (37) розташовані перпендикулярно два на два, причому, щонайменше, одна ділянка (37) кожного кінця (35, 36) проходить уздовж подовжньої осі (В-В) елементу (34). 35. Модуль за будь-яким з пп. 1-23, який відрізняється тим, що сполучні засоби (30) містять теплорозсіюючі елементи (38). 36. Модуль за будь-яким з пп. 1-24, який відрізняється тим, що теплорозсіюючі елементи (38) між вказаними елементами і стінкою модуля містять шар еластомеру. 10 UA 97842 C2 11 UA 97842 C2 Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 12