close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2336599

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
RU
(19)
(11)
2 336 599
(13)
C1
(51) МПК
H01M 2/10
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2007121714/09, 06.12.2005
(30) Конвенционный приоритет:
24.12.2004 KR 10-2004-0112595
(73) Патентообладатель(и):
ЭЛ ДЖИ КЕМ, ЛТД. (KR)
(45) Опубликовано: 20.10.2008 Бюл. № 29
2 3 3 6 5 9 9
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2187865 С2, 20.08.2002. RU 2230403
C1, 10.06.2004. RU 2122262 C1, 20.11.1996. US
2004232891 А, 25.11.2004. ЕР 1339114 А,
27.08.2003.
(85) Дата перевода за вки PCT на национальную фазу:
08.06.2007
2 3 3 6 5 9 9
R U
(87) Публикаци PCT:
WO 2006/068380 (29.06.2006)
C 1
C 1
(86) За вка PCT:
KR 2005/004129 (06.12.2005)
Адрес дл переписки:
129090, Москва, ул.Б.Спасска , 25, строение
3, ООО "Юридическа фирма Городисский и
Партнеры", пат.пов. А.В.Мицу, рег.№ 364
(54) КОНСТРУКЦИЯ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ МОДУЛЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ, И
ПАНЕЛЬ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ, И МОДУЛЬ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ С ТАКОЙ ПАНЕЛЬЮ
(57) Реферат:
Изобретение
относитс к
области
электротехники, в частности к конструкции
рассеивани тепла, котора способна эффективно
рассеивать тепло, создаваемое переключающими
элементами дл управлени перезар дом,
переразр дом и током перегрузки модул или
блока аккумул торной батареи с высокой выходной
мощностью,
большой
емкостью,
имеющего
множество отдельных элементов, электрически
соединенных друг с другом так, что отдельные
элементы могут зар жатьс и разр жатьс . Панель
переключени имеет конструкцию рассеивани тепла и переключающие элементы, которые
установлены
на
печатной
плате.
Модуль
аккумул торной батареи включает в себ панель
переключени . Размер конструкции рассеивани тепла согласно насто щему изобретению может
быть эффективно увеличен или уменьшен в
зависимости от заданной электрической емкости и
выходной
мощности.
Также,
конструкци рассеивани тепла предоставл ет высокую
эффективность рассеивани тепла, несмотр на то,
что конструкци рассеивани тепла вл етс компактной, что вл етс техническим результатом
предложенного технического решени . 3 н. и 8 з.п.
ф-лы, 6 ил.
Страница: 1
RU
R U
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
06.12.2005
(72) Автор(ы):
ХА Дзин Воонг (KR),
КИМ Дзеехо (KR),
ЛИ ХанХо (KR)
C 1
C 1
2 3 3 6 5 9 9
2 3 3 6 5 9 9
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 336 599
(13)
C1
(51) Int. Cl.
H01M 2/10
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2007121714/09, 06.12.2005
(72) Inventor(s):
KhA Dzin Voong (KR),
KIM Dzeekho (KR),
LI KhanKho (KR)
(24) Effective date for property rights: 06.12.2005
(30) Priority:
24.12.2004 KR 10-2004-0112595
(45) Date of publication: 20.10.2008 Bull. 29
(85) Commencement of national phase: 08.06.2007
2 3 3 6 5 9 9
(86) PCT application:
KR 2005/004129 (06.12.2005)
(87) PCT publication:
WO 2006/068380 (29.06.2006)
2 3 3 6 5 9 9
R U
(54) STORAGE BATTERY MODULE THERMAL RADIATOR DESIGN AND SWITCHBOARD AND
STORAGE BATTERY MODULE WITH THIS SWITCHBOARD
(57) Abstract:
FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical
engineering
particularly
to
heat
dissipation
circuits
allowing
a
high-efficiency
dissipation
of heat generated by switching components to
control recharging, module recharging and over
load current or that of the high-power output
storage battery unit with a set of separate
elements interconnected so that the said separate
elements can get charged and discharged. The
switch board incorporates a heat dissipation
circuits and switching elements arranged on PCB.
The storage battery module comprises the
switchboard.
The
heat
dissipation
circuit
efficiency in compliance with this invention can
be notably increased or decreased depending upon
the preset capacitance and power output. Note
also that the aforesaid circuit allows a high-
efficiency heat dissipation despite the miniature
structure of the said heat dissipation circuit.
EFFECT: high-efficiency and miniature design.
11 cl, 6 dwg
Страница: 3
C 1
C 1
Mail address:
129090, Moskva, ul.B.Spasskaja, 25, stroenie
3, OOO "Juridicheskaja firma Gorodisskij i
Partnery", pat.pov. A.V.Mitsu, reg.№ 364
EN
R U
(73) Proprietor(s):
EhL DZhI KEM, LTD. (KR)
RU 2 336 599 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Насто щее изобретение относитс к конструкции рассеивани тепла дл модулей или
блоков аккумул торных батарей и к панели переключени и к модулю аккумул торной
батареи, содержащему панель, а более конкретно к конструкции рассеивани тепла,
котора способна эффективно рассеивать тепло от переключающих элементов дл управлени перезар дом, переразр дом и током перегрузки модул или блока
аккумул торной батареи высокой выходной мощности, большой емкости, имеющего
множество отдельных элементов, электрически соединенных друг с другом так, что
отдельные элементы могут зар жатьс и разр жатьс , к панели переключени , имеющей
конструкцию рассеивани тепла и переключающие элементы, которые устанавливаютс на
печатной плате, и к модулю аккумул торной батареи, включающему в себ панель
переключени .
Уровень техники изобретени До недавнего времени аккумул торна батаре , котора может зар жатьс и
разр жатьс , широко использовалась в качестве источника энергии дл беспроводных
мобильных устройств. Также, аккумул торна батаре привлекает значительное внимание
как источник энергии дл электромобилей и гибридных электромобилей, которые были
разработаны дл того, чтобы решить проблемы, такие как загр знение воздуха, вызванное
существованием бензиновых и дизельных автомобилей, использующих ископаемое
топливо. В результате, случаи применений аккумул торной батареи расшир ютс благодар преимуществам аккумул торной батареи, и в будущем аккумул торную батарею
предполагаетс примен ть к все более многочисленным задачам и издели м, чем в
насто щее врем .
Так как виды прикладных задач и изделий, к которым применима аккумул торна батаре , расшир ютс , виды батарей также расшир ютс , так что батареи могут
предоставл ть выходные мощности и емкости, соответствующие различным применени м
и издели м. Более того, существует необходимость уменьшить размеры и вес батарей,
примен емых к соответствующим прикладным задачам и издели м.
Например, небольшие по размеру мобильные устройства, такие как мобильные
телефоны, персональные цифровые помощники (PDA), цифровые камеры и портативные
компьютеры, используют одну или несколько небольших по размеру, легких элементов дл каждого устройства согласно уменьшению в размере и весе соответствующих изделий. С
другой стороны, средние или большие по размеру устройства, такие как
электровелосипеды, электромобили и гибридные электромобили, используют модуль
батареи (или блок батареи), имеющий множество элементов, электрически соединенных
друг с другом, так как высока выходна мощность и больша емкость необходимы дл средних или больших по размеру устройств. Размер и вес модул батареи
непосредственно св зан с принимающим пространством и выходной мощностью
соответствующего среднего или крупного по размеру устройства. По этой причине
производители пытаютс изготовить небольшие по размеру, легкие модули батарей. Кроме
того, устройства, которые подвергаютс большому числу внешних толчков и вибраций,
такие как электровелосипеды и электромобили, требуют стабильное электрическое
соединение и физическое соединение между компонентами, составл ющими модуль
батареи. К тому же, множество элементов используютс дл того, чтобы достичь высокой
выходной мощности и большой емкости, и поэтому, крайне важна безопасность модул батареи. Следовательно, модуль батареи включает в себ переключающие элементы дл управлени перезар дом, переразр дом и током перегрузки и схему управлени переключающими элементами.
Также, так как существуют многие виды изделий, использующих аккумул торную
батарею в применени х средних и крупных по размеру устройств, как описано ранее,
необходимы различные модули батарей, которые способны предоставить
соответствующую электрическую емкость и выходную мощность. Более того, когда
размеры изделий отличаютс даже в одной и той же группе изделий, соответствующие
электрические емкости и выходные мощности также отличаютс , и поэтому необходимо
Страница: 4
DE
RU 2 336 599 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
изменить конструкцию модул батареи.
Традиционный средний или большой по размеру модуль батареи имеет конструкцию, в
которой множество отдельных элементов размещены в оболочке (корпусе), имеющей
определенный размер, и отдельные элементы электрически соединены друг с другом.
Внутри или снаружи оболочки устанавливаютс элементы схемы дл определени напр жени , тока и температуры отдельных элементов и управлени батареей. Однако эта
конструкци модул батареи, особенно, элементов управлени перезар дом,
переразр дом и током перегрузки имеет несколько проблем.
Переключающие элементы, используемые дл того, чтобы управл ть перезар дом,
создают большое количество тепла. По этой причине переключающие элементы, как
правило, устанавливаютс снаружи модул батареи в то врем , как переключающие
элементы соединены с дополнительной конструкцией рассеивани тепла, и поэтому трудно
соответствующим образом модифицировать конструкцию рассеивани тепла, когда размер
модул батареи должен быть увеличен или уменьшен в зависимости от желаемой
электрической емкости и выходной мощности. Также, размер конструкции рассеивани тепла вл етс помехой дл того, чтобы сконструировать компактный модуль батареи.
Сущность изобретени Соответственно, целью насто щего изобретени вл етс в основном устранить
вышеупом нутые проблемы традиционного уровн техники, также как и технические
проблемы, по вившиес в прошлом.
Конкретно, основной целью насто щего изобретени вл етс создание конструкции
рассеивани тепла, котора соединена с переключающими элементами, и размер которой
может быть легко увеличен или уменьшен в зависимости от заданной электрической
емкости и выходной мощности.
Другой основной целью насто щего изобретени вл етс создание панели
переключени , имеющей конструкцию рассеивани тепла и переключающие элементы,
установленные на печатной плате.
Еще одной из основных целей насто щего изобретени вл етс создание модул батареи, включающего в себ панель переключени .
В соответствии с одним аспектом насто щего изобретени вышеупом нутые и другие
цели могут быть достигнуты за счет создани конструкции рассеивани тепла,
соединенной с переключающими элементами, которые управл ют зар дом и разр дом
модул аккумул торной батареи, конструкци рассеивани тепла содержит: пару боковых
каркасов, с которыми соединены переключающие элементы зар да и переключающие
элементы разр да, соответственно; основной каркас дл соединени боковых каркасов; и
множество ребер рассеивани тепла, выступающих вверх от основного каркаса, при
размещении ребер рассеивани тепла параллельно друг другу, посредством чего
конструкци рассеивани тепла имеет пр моугольную компактную форму.
Переключающие элементы соединены последовательно с отдельными элементами,
составл ющими модуль батареи, дл управлени током, протекающим в батарее.
Переключающие элементы также соединены со схемой защиты дл определени напр жени и/или тока батареи дл того, чтобы управл ть переключающими элементами.
Переключающие элементы не ограничены особенным образом, поскольку переключающие
элементы могут управл ть перезар дом, переразр дом и током перегрузки. Например,
элементы на полевых транзисторах (FET) или транзисторы могут использоватьс в
качестве переключающих элементов. В предпочтительном варианте, FET-элементы
используютс в качестве переключающих элементов.
Переключающие элементы дл зар да вл ютс переключающими элементами дл управлени состо нием зар да батареи, а переключающие элементы дл разр да
вл ютс переключающими элементами дл управлени состо нием разр да батареи. Как
правило, переключающие элементы модул батареи включают в себ переключающие
элементы дл зар да и переключающие элементы дл разр да.
Переключающие элементы соединены со схемой управлени дл определени Страница: 5
RU 2 336 599 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
напр жени и/или тока батареи, чтобы управл ть переключающими элементами.
Переключающие элементы включаютс или выключаютс по сигналу, выводимому из
схемы управлени . Конкретно, схема управлени обычно удерживает переключающие
элементы (переключающие элементы дл зар да и переключающие элементы дл разр да) во включенном состо нии. С другой стороны, когда наступает ненормальное
состо ние во врем зар да батареи, переключающие элементы дл зар да выключаютс ,
чтобы прервать ток зар да. Когда наступает ненормальное состо ние во врем разр да
батареи, переключающие элементы дл разр да выключаютс , чтобы прервать ток
разр да. Также, когда напр жение батареи превышает заданное максимальное
напр жение во врем зар да батареи, схема управлени выводит сигнал выключени переключающих элементов зар да, чтобы предотвратить перезар д батареи. С другой
стороны, когда напр жение батареи опускаетс ниже заданного минимального напр жени во врем разр да батареи, схема управлени выводит сигнал выключени переключающих
элементов разр да, чтобы предотвратить переразр д батареи. Когда выходна сторона
батареи замыкаетс накоротко и, следовательно, в батарее протекает ток перегрузки или
когда высокое напр жение зар да подаетс на батарею из-за ненормальной работы
батареи и, следовательно, в батарее протекает ток перегрузки, схема управлени определ ет ток перегрузки, текущий в батарее, и выводит сигналы выключени переключающих элементов.
Конструкци рассеивани тепла согласно насто щему изобретению вл етс конструкцией, св занной с вышеописанными переключающими элементами дл рассеивани тепла от переключающих элементов. Переключающие элементы дл зар да
соединены с одним из боковых каркасов, т.е. одним боковым каркасом (a), а
переключающие элементы дл разр да соединены с другим из боковых каркасов, т. е.
другим боковым каркасом (b).
Физическое соединение (контакт) между переключающими элементами и боковыми
каркасами обеспечивает рассеивание тепла благодар теплообмену. Соединение между
переключающими элементами и боковыми каркасами может быть выполнено различными
способами. В предпочтительном варианте осуществлени насто щего изобретени боковые каркасы имеют соединительные канавки, проход щие в их продольном
направлении, и переключающие элементы соединены с конструкцией рассеивани тепла
посредством соединительных элементов, имеющих детали с резьбой, которые
зацепл ютс резьбой в соединительные канавки. Так как соединительные канавки
сформированы вдоль всего продольного направлени боковых каркасов, переключающие
элементы могут быть соединены с боковыми каркасами в любой позиции.
В предпочтительном варианте основной каркас, боковые каркасы и ребра рассеивани тепла, которые составл ют конструкцию рассеивани тепла согласно насто щему
изобретению, отливаютс как единое целое. Материал дл отлитого целого не
ограничиваетс особенным образом, если материал имеет высокую теплопроводность. В
предпочтительном варианте отлитый корпус сделан из материала, такого как алюминий
или сплав алюмини .
Ребра рассеивани тепла, которые выступают вверх от основного каркаса,
предусмотрены в больших количествах и размещаютс параллельно друг другу, чтобы
достичь эффективного рассеивани тепла. Ребра рассеивани тепла могут размещатьс параллельно или перпендикул рно боковым ребрам. В предпочтительном варианте ребра
рассеивани тепла размещаютс параллельно боковым ребрам, так что протоки, заданные
между ребрами рассеивани тепла, вл ютс открытыми по бокам, посредством чего
достигаетс высока эффективность рассеивани тепла.
В предпочтительном варианте максимальна высота ребер рассеивани тепла
приблизительно равна высоте боковых каркасов, так что ребра рассеивани тепла,
имеющие относительно низкую прочность, защищены боковыми каркасами.
Конструкци рассеивани тепла может быть соответствующим образом разрезана в
своем продольном направлении при конструировании модул батареи, имеющего
Страница: 6
RU 2 336 599 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
заданную емкость и выходную мощность. Следовательно, конструкци рассеивани тепла
может быть легко модифицирована в зависимости от изменени в конструкции модул батареи.
В соответствии с другим аспектом насто щего изобретени существует
предусмотренна панель переключени , имеюща вышеописанную конструкцию
рассеивани тепла.
Панель переключени согласно насто щему изобретению содержит: печатную плату,
электрически соединенную с отдельными элементами; переключающие элементы,
установленные на печатной плате; и конструкцию рассеивани тепла, как описано выше.
Конструкци рассеивани тепла соединена с переключающими элементами в то врем , как
она электрически соединена с печатной платой.
Нижн поверхность печатной платы панели переключени может быть прикреплена к
наружной стороне модул батареи. В этом случае модуль батареи имеет компактную
конструкцию при достигаемой высокой эффективности рассеивани тепла.
Соединение между печатной платой и конструкцией рассеивани тепла может быть
выполнено различными способами. В предпочтительном варианте осуществлени насто щего изобретени боковые каркасы конструкции рассеивани тепла имеют на своих
нижних концах соединительные канавки, которые проход т в продольном направлении
боковых каркасов, и конструкци рассеивани тепла соедин етс с печатной платой
посредством соединительных элементов, имеющих детали с резьбой, закрепл емые по
резьбе в соединительных канавках.
Схема управлени работой переключающих элементов может быть сформирована либо
на печатной плате, либо на дополнительном элементе схемы.
В соответствии с другим аспектом насто щего изобретени создан модуль батареи,
включающий в себ вышеописанную панель переключени . Например, модуль батареи
содержит: пластину, на которой множество отдельных элементов батареи, которые
вл ютс зар жаемыми и разр жаемыми аккумул торными элементами, укладываютс друг на друга; и блоки схемы дл управлени работой батареи.
Пластина не ограничиваетс особенным образом, поскольку пластина имеет
конструкцию, в которой отдельные элементы могут укладыватьс друг на друга. Пластина
может быть оболочкой, имеющей принимающую часть, соответствующую размеру
отдельных элементов, так что отдельные элементы батареи могут быть легко установлены
в принимающую часть. В предпочтительном варианте, оболочка выполнена в виде
отдельной конструкции, в которой верхн и нижн части сложенных отдельных
элементов батареи покрываютс оболочкой.
В предпочтительном варианте осуществлени насто щего изобретени модуль батареи
содержит: множество отдельных элементов батареи, которые вл ютс зар жаемыми и
разр жаемыми аккумул торными элементами; пр моугольную нижнюю крышку, имеющую
нижнюю принимающую часть, к которой прикрепл етс сборка основной платы, и верхнюю
принимающую часть, на которой отдельные элементы батареи последовательно
укладываютс друг на друга; пр моугольную верхнюю крышку, имеющую нижнюю
принимающую часть дл покрыти верхнего конца отдельных элементов батареи,
уложенных на нижнюю крышку; узел первой схемы дл выполнени электрического
соединени между сложенными отдельными элементами батареи, содержащий сборку
платы измерени дл измерени напр жени , тока и температуры батареи и
устанавливаемый на одной боковой поверхности модул батареи р дом с контактами
электродов отдельных элементов батареи; узел второй схемы, электрически соединенный
с узлом первой схемы, содержащий сборку основной платы дл управлени модулем
батареи и устанавливаемый в нижней принимающей части нижней крышки; и узел третьей
схемы, электрически соединенный с узлом второй схемы, содержащий панель
переключени и устанавливаемый на другой боковой поверхности модул , так что узел
третьей схемы располагаетс напротив узла первой схемы.
Модуль батареи согласно насто щему изобретению имеет компактную конструкцию.
Страница: 7
RU 2 336 599 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Конкретно, ширина законченного модул батареи приблизительно равна или слегка
превышает ширину каждого отдельного элемента батареи, длина модул батареи больше
на сумму ширины узла первой схемы и ширины узла третьей схемы, чем длина каждого
отдельного элемента, и толщина модул батареи приблизительно равн етс сумме общей
толщины уложенных отдельных элементов батареи, толщины узла второй схемы и толщин
верхней и нижней крышек. В результате размер модул батареи согласно насто щему
изобретению меньше, чем размер какого-либо традиционного модул батареи, и
следовательно, модуль батареи согласно насто щему изобретению может быть
эффективно установлен во внешних устройствах или аппаратах, к которым примен етс насто щее изобретение.
Отдельные элементы батареи не ограничены особенным образом, если отдельные
элементы батареи вл ютс зар жаемыми и разр жаемыми аккумул торными элементами,
имеющими пластинообразные контакты электродов. Например, литиевые аккумул торные
элементы, никель-металлогидридные (Ni-MH) элементы или никель-кадмиевые (Ni-Cd)
элементы могут использоватьс в качестве отдельных элементов батареи. В
предпочтительном варианте литиевые аккумул торные элементы используютс в качестве
отдельных элементов батареи, так как литиевые аккумул торные элементы предоставл ют
высокое соотношение выходной мощности к весу. На основе своих форм литиевые
аккумул торные элементы классифицируютс на цилиндрические элементы,
пр моугольные элементы и карманообразные элементы. В предпочтительном варианте
пр моугольные элементы и карманообразные элементы, которые могут укладыватьс в
большое объединение, используютс в качестве отдельных элементов батареи. В более
предпочтительном варианте в качестве отдельных элементов батареи используютс карманообразные элементы, вес которых невелик.
Согласно насто щему изобретению верхн крышка и нижн крышка модул батареи
отделены друг от друга. Следовательно, когда емкость или выходна мощность модул батареи должны быть изменены в соответствии с требовани ми обсто тельств, между
верхней крышкой и нижней крышкой добавл ютс или удал ютс отдельные элементы,
посредством чего возможна гибка конструкци модул батареи.
Полный размер верхней крышки и нижней крышки приблизительно соответствует
размеру отдельных элементов батареи. Соответственно, верхн принимающа часть
нижней крышки, в которую размещаютс отдельные элементы батареи, и нижн принимающа часть верхней крышки, в которую размещаютс отдельные элементы
батареи, соответствуют размеру основных корпусов отдельных элементов батареи.
Узел первой схемы устанавливаетс в модуле батареи р дом с контактами электродов
отдельных элементов батареи. Узел первой схемы включает в себ : соответствующие
контакты дл соединени отдельных элементов батареи параллельно или
последовательно друг с другом; и узел панели измерени дл приема и измерени сигналов напр жени и тока от соответствующих отдельных элементов батареи и
измерени температуры батареи. Температура может быть измерена узлом панели
измерени как итогова температура батареи.
Конструкци соединительных контактов не ограничена особенным образом, поскольку
отдельные элементы соедин ютс параллельно или последовательно друг с другом
соединительными контактами. В предпочтительном варианте предохранительный элемент
подсоединен между соединительными контактами дл прерывани тока, когда протекает
ток перегрузки или происходит перегрев. Предохранительный элемент может быть плавкой
вставкой, биметаллом или элементом с положительным температурным коэффициентом
(PTC).
В предпочтительном варианте узел панели измерени вл етс печатной платой (PCB),
котора электрически соединена с соответствующими отдельными элементами батареи.
Отдельные элементы батареи электрически соединены с узлом второй схемы,
установленным в нижней принимающей части нижней крышки, через узел первой схемы.
Работа батареи управл етс узлом основной платы узла второй схемы.
Страница: 8
RU 2 336 599 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Узел третьей схемы, который электрически соединен с узлом второй схемы, установлен
в модуле так, что узел третьей схемы противоположен узлу первой схемы. Узел третьей
схемы вл етс последним элементом в модуле, который контролирует перезар д,
переразр д и ток перегрузки батареи и соедин етс с внешним устройством. Перезар д,
переразр д и ток перегрузки батареи могут управл тьс переключающими элементами,
включенными в третий узел схемы.
Как описано выше, узлы схемы, которые управл ют работой батареи, соедин ютс друг
с другом таким образом, что узлы схемы окружают модуль батареи согласно насто щему
изобретению, а следовательно, полный размер модул батареи значительно уменьшаетс .
Модуль батареи согласно насто щему изобретению в предпочтительном варианте
используетс в системе со средней и крупной по размеру батареи, имеющей высокую
выходную мощность и большую емкость. Диапазон высокой выходной мощности и большой
емкости не ограничен особенным образом.
Например, модуль батареи согласно насто щему изобретению может использоватьс как источник энергии дл различных применений и изделий, включающих в себ источник
энергии дл транспортных средств, таких как электровелосипеды (велосипеды),
электромотоциклы, электромобили или гибридные электромобили. В более
предпочтительном варианте модуль батареи согласно насто щему изобретению
используетс как источник энергии дл электровелосипедов, так как модуль батареи
имеет компактную конструкцию.
Краткое описание чертежей
Вышеописанные и другие цели, признаки и другие преимущества насто щего
изобретени будут более пон тны из следующего подробного описани в сочетании с
сопровождающими чертежами, на которых:
Фиг. 1 - вид в перспективе, иллюстрирующий панель переключени согласно
предпочтительному варианту осуществлени насто щего изобретени ;
Фиг. 2 - вертикальный вид в разрезе панели переключени , показанной на фиг. 1;
Фиг. 3 - вид в перспективе панели переключени , показанной на фиг. 1,
иллюстрирующий нижнюю часть панели переключени ;
Фиг. 4 - вид в перспективе, иллюстрирующий конструкцию рассеивани тепла согласно
предпочтительному варианту осуществлени насто щего изобретени ;
Фиг. 5 - вид в перспективе, иллюстрирующий модуль аккумул торной батареи согласно
предпочтительному варианту осуществлени насто щего изобретени ;
Фиг. 6 - вид сбоку модул аккумул торной батареи, показанного на фиг. 5.
Описание основных ссылочных позиций чертежей
100: панель переключени , 200: конструкци рассеивани тепла
300: FET-элементы, 400: PCB
500: болты, 600: модуль аккумул торной батареи
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществлени Теперь, предпочтительные варианты осуществлени насто щего изобретени будут
описаны в детал х со ссылкой на сопровождающие чертежи. Должно быть отмечено,
однако, что рамки насто щего изобретени не ограничиваютс проиллюстрированными
вариантами осуществлени .
Фиг. 1-3 иллюстрируют панель 100 переключени , имеющую конструкцию рассеивани тепла согласно предпочтительному варианту осуществлени насто щего изобретени , в
перспективном виде, вертикальном виде в разрезе и виде снизу, соответственно.
На фиг. 1-3, панель 100 переключени включает в себ пр моугольную конструкцию 200
рассеивани тепла, прикрепленную к печатной плате (PCB) 400, при соединении
конструкции 200 рассеивани тепла с четырьм элементами 300, 310, 320 и 330 на
полевых транзисторах (FET), которые вл ютс переключающими элементами.
Конструкци 200 рассеивани тепла сконструирована так, что FET-элементы 300, 310,
320 и 330 св заны с противоположными боковыми каркасами 210 и 220, и множество ребер
240 рассеивани тепла выступают вверх от основного каркаса 239 дл соединени боковых
Страница: 9
RU 2 336 599 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
каркасов 210 и 220.
На наружных поверхност х боковых каркасов 210 и 220, с которыми св заны FETэлементы 300, 310, 320 и 330, сформированы горизонтальные соединительные канавки
250, которые проход т в продольном направлении боковых каркасов 210 и 220.
Соединительные болты 500 вставл ютс в горизонтальные соединительные канавки 250
через выступающие части 302 FET-элементов 300, 310, 320 и 330, посредством которых
FET-элементы 300, 310, 320 и 330 прикрепл ютс к боковым каркасам 210 и 220.
Горизонтальные соединительные канавки 250 сформированы вдоль всего продольного
направлени боковых каркасов 210 и 220, и поэтому, FET элементы 300, 310, 320 и 330
могут быть прикреплены к боковым каркасам 210 и 220 в любом положении.
На нижних концах боковых каркасов 210 и 220 сформированы вертикальные
соединительные канавки 260, которые проход т в продольном направлении боковых
каркасов 210 и 220, чтобы соединить конструкцию 200 рассеивани тепла с PCB 400.
Соединительные болты 500 вставл ютс в вертикальные соединительные канавки 260
через PCB 400, посредством которых конструкци 200 рассеивани тепла соедин етс с
PCB 400. Вертикальные соединительные канавки 260 сформированы вдоль всего
продольного направлени боковых каркасов 210 и 220, и следовательно, достигаетс тот
же эффект, что и дл горизонтальных соединительных канавок 250.
Когда область соприкосновени между конструкцией 200 рассеивани тепла и PCB 400
вл етс большой, тепло от FET-элементов 300, 310, 320 и 330 передаетс к PCB 400
через конструкцию 200 рассеивани тепла. Следовательно, в предпочтительном варианте
необходимо уменьшить область соприкосновени между конструкцией 200 рассеивани тепла и PCB 400. С этой целью основной каркас 230 соединен с нижними част ми боковых
каркасов 210 и 220 так, что основной каркас 230 размещен с небольшим промежутком от
PCB 400. Также нижние концы боковых каркасов 210 и 220, исключающие вертикальные
соединительные канавки 260, наход тс в соприкосновении с PCB 400. Следовательно,
передача тепла от конструкции 200 рассеивани тепла к PCB 400 минимизируетс .
Ребра 240 рассеивани тепла размещаютс параллельно боковым ребрам 210 и 220 так,
что каналы 270 потока, образованные между ребрами 240 рассеивани тепла, вл ютс открытыми по бокам, посредством чего достигаетс высока эффективность рассеивани тепла.
FET-элементы 300, 310, 320 и 330 включают в себ переключающие элементы 300 и 310
дл зар да дл управлени состо нием зар да и переключающие элементы 320 и 330 дл разр да дл управлени состо нием разр да. При конструировании модул батареи,
имеющего высокую выходную мощность, дополнительные FET-элементы могут быть
установлены на конструкцию 200 рассеивани тепла в произвольных положени х.
На PCB 400 отпечатана схема дл электрического соединени FET-элементов 300, 310,
320 и 330 с отдельными элементами (не показаны). Схема управлени работой FETэлементов 300, 310, 320 и 330 может быть сформирована либо на PCB 400, либо на другом
элементе схемы (не показан), электрически соединенном с PCB 400.
В предпочтительном варианте конструкци 200 рассеивани тепла согласно насто щему
изобретению сформирована в одном корпусе. Например, как показано на фиг. 4, элемент
дл конструкции 200 рассеивани тепла может быть изготовлен с длиной L2 в ее
продольном направлении, и затем элемент может быть отрезан с заданной длиной L1,
чтобы подготовить конструкцию 200 рассеивани тепла согласно насто щему изобретению.
Соответственно, при конструировании модул батареи, имеющего желаемую емкость и
выходную мощность, число FET-элементов 300 и 320 выбираетс соответствующим
образом, длина конструкции 200 рассеивани тепла определ етс в зависимости от
выбранного числа FET-элементов 300 и 320, и элемент дл конструкции 200 рассеивани тепла отрезаетс по определенной длине.
Фиг. 5 и 6 иллюстрируют модуль аккумул торной батареи, включающий в себ вышеописанную панель переключени согласно предпочтительному варианту
осуществлени насто щего изобретени в виде в перспективе и виде сбоку,
Страница: 10
RU 2 336 599 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
соответственно.
На фиг. 5 и 6, модуль 600 батареи включает в себ верхнюю крышку 610, нижнюю
крышку 620, множество отдельных элементов 630 батареи, узел 640 первой схемы, узел
650 второй схемы и узел 660 третьей схемы. Отдельные элементы 630 батареи
укладываютс друг на друга между верхней крышкой 610 и нижней крышкой 620, которые
отделены друг от друга. Узел 640 первой схемы устанавливаетс на переднюю
поверхность модул 600 батареи, узел 650 второй схемы устанавливаетс на нижнюю
поверхность модул 600 батареи, а узел 660 третьей схемы устанавливаетс на заднюю
поверхность модул 600 батареи.
Так как верхн крышка 610 и нижн крышка 620 отделены друг от друга, число
отдельных элементов 630 батареи, которые укладываютс друг на друга, не
ограничиваетс верхней крышкой 610 и нижней крышкой 620. Следовательно, возможно
легко сконструировать модуль 600 батареи так, что модуль 600 батареи имеет желаемую
электрическую емкость и выходную мощность, модифициру узел 640 первой схемы и узел
660 третьей схемы в зависимости от числа уложенных отдельных элементов 630 батареи.
Также, отдельные элементы 630 батареи вл ютс открытыми, и, поэтому, эффективно
выполн етс рассеивание тепла, пока отдельные элементы 630 зар жаютс или
разр жаютс .
Узел 640 первой схемы устанавливаетс на одну боковую поверхность модул 600
батареи по соседству с контактами электродов отдельных элементов 630 батареи. Узел
640 первой схемы включает в себ элемент соединени контактов дл соединени отдельных элементов 630 батареи параллельно или последовательно друг с другом и
сборку панели измерени дл приема сигналов напр жени и тока от соответствующих
отдельных элементов 630 и измерени температуры батареи.
Узел 650 второй схемы электрически соединен с узлом 640 первой схемы. Узел 650
второй схемы включает в себ сборку основной панели дл управлени модулем 600
батареи. Узел 650 второй схемы установлен в нижней принимающей части нижней крышки
620. Узел 650 второй схемы включает в себ схему управлени работой панели 100
переключени узла 660 третьей схемы.
Узел 660 третьей схемы электрически соединен с узлом 650 второй схемы. Узел 660
третьей схемы имеет панель 100 переключени согласно насто щему изобретению,
котора соединена с внешним выводным контактом дл предотвращени перезар да,
переразр да и тока перегрузки. Узел 660 третьей схемы устанавливаетс на другую
боковую поверхность модул 600 батареи так, что узел 660 третьей схемы располагаетс напротив узла 640 первой схемы.
Хот предпочтительные варианты осуществлени насто щего изобретени были
раскрыты в иллюстративных цел х, специалисты в данной области техники примут во
внимание, что различные модификации, добавлени и замены возможны без отклонени от
цели и идеи изобретени , как раскрыто в сопровождающей формуле изобретени .
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Как сно из вышеуказанного описани , размер конструкции рассеивани тепла согласно
насто щему изобретению может быть эффективно увеличен или уменьшен в зависимости
от желаемой электрической емкости и выходной мощности. Также конструкци рассеивани тепла предоставл ет высокую эффективность рассеивани тепла, несмотр на то, что
конструкци рассеивани тепла вл етс компактной. Также панель переключени ,
включающа конструкцию рассеивани тепла, соединенную с переключающими
элементами, т.е. FET-элементами, и модуль аккумул торной батареи, включающий в себ панель переключени , могут быть легко модифицированы в зависимости от желаемой
электрической емкости и выходной мощности. Более того, модуль аккумул торной батареи
согласно насто щему изобретению имеет компактную и устойчивую конструкцию.
Следовательно, модуль батареи согласно насто щему изобретению может быть
различным образом использован в качестве модул батареи дл средних или больших по
размеру устройств, таких как электровелосипеды, электромобили или гибридные
Страница: 11
RU 2 336 599 C1
электромобили.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Формула изобретени 1. Конструкци рассеивани тепла, соединенна с переключающими элементами,
которые управл ют зар дом и разр дом модул аккумул торной батареи, и содержаща пару боковых каркасов, к которым присоедин ютс переключающие элементы дл зар да и переключающие элементы дл разр да, соответственно;
основной каркас дл св зывани боковых каркасов; и
множество ребер рассеивани тепла, выступающих вверх от основного каркаса и
расположенных параллельно друг другу, посредством чего конструкци рассеивани тепла
имеет пр моугольную компактную форму.
2. Конструкци рассеивани тепла по п.1, в которой переключающие элементы вл ютс элементами на полевых транзисторах (FET).
3. Конструкци рассеивани тепла по п.1, в которой боковые каркасы имеют
соединительные канавки, проход щие в продольном направлении, и переключающие
элементы соединены с конструкцией рассеивани тепла посредством соединительных
элементов, имеющих детали с резьбой, которые зацепл ютс резьбой в соединительные
канавки.
4. Конструкци рассеивани тепла по п.1, в которой основной каркас, боковые каркасы
и ребра рассеивани т??пла отлиты за единое целое.
5. Конструкци рассеивани тепла по п.4, в которой отлитое единое целое изготовлено
из алюмини или сплава алюмини .
6. Конструкци рассеивани тепла по п.1, в которой ребра рассеивани тепла
размещаютс параллельно с боковыми каркасами.
7. Панель переключени , содержаща печатную плату, электрически соединенную с отдельными элементами батареи,
составл ющими модуль батареи;
переключающие элементы, установленные на печатную плату дл предотвращени перезар да, переразр да и тока перегрузки; и
конструкцию рассеивани тепла по п.1, котора соедин етс с переключающими
элементами, при электрическом соединении с печатной платой.
8. Панель переключени по п.7, в которой боковые каркасы конструкции рассеивани тепла имеют соединительные канавки, проход щие в продольном направлении боковых
каркасов, и конструкци рассеивани тепла соединена с печатной платой посредством
соединительных элементов, имеющих детали с резьбой, которые зацепл ютс резьбой в
соединительные канавки.
9. Модуль аккумул торной батареи с высокой выходной мощностью, большой емкостью,
включающий в себ панель переключени по п.7.
10. Модуль батареи по п.9, который содержит
множество элементов батареи, которые вл ютс зар жаемыми и разр жаемыми
аккумул торными элементами;
пр моугольную нижнюю крышку, имеющую нижнюю принимающую часть, к которой
прикрепл етс сборка основного каркаса, и верхнюю принимающую часть, на которой
отдельные элементы последовательно уложены друг на друга;
пр моугольную верхнюю крышку, имеющую нижнюю принимающую часть дл покрыти верхнего конца отдельных элементов батареи, уложенных на нижнюю крышку;
узел первой схемы дл выполнени электрического соединени между уложенными
отдельными элементами, содержащий сборку панели измерени дл измерени напр жени , тока и температуры батареи и устанавливаемый на одну боковую поверхность
модул батареи р дом с контактами электродов отдельных элементов батареи;
узел второй схемы, электрически соединенный с узлом первой схемы, содержащий
сборку основной платы дл управлени модулем батареи и устанавливаемый в нижнюю
принимающую часть нижней крышки; и
Страница: 12
CL
RU 2 336 599 C1
5
узел третьей схемы, электрически соединенный с узлом второй схемы, содержащий
панель переключени по п.7 и устанавливаемый на другую боковую поверхность модул так, что узел третьей схемы вл етс противоположным узлу первой схемы.
11. Модуль батареи по п.10, который дополнительно содержит схему, установленную в
части второй схемы или части третьей схемы дл управлени переключающими
элементами на панели переключени .
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Страница: 13
RU 2 336 599 C1
Страница: 14
DR
RU 2 336 599 C1
Страница: 15
erated by switching components to
control recharging, module recharging and over
load current or that of the high-power output
storage battery unit with a set of separate
elements interconnected so that the said separate
elements can get charged and discharged. The
switch board incorporates a heat dissipation
circuits and switching elements arranged on PCB.
The storage battery module comprises the
switchboard.
The
heat
dissipation
circuit
efficiency in compliance with this invention can
be notably increased or decreased depending upon
the preset capacitance and power output. Note
also that the aforesaid circuit allows a high-
efficiency heat dissipation despite the miniature
structure of the said heat dissipation circuit.
EFFECT: high-efficiency and miniature design.
11 cl, 6 dwg
Страница: 3
C 1
C 1
Mail address:
129090, Moskva, ul.B.Spasskaja, 25, stroenie
3, OOO "Juridicheskaja firma Gorodisskij i
Partnery", pat.pov. A.V.Mitsu, reg.№ 364
EN
R U
(73) Proprietor(s):
EhL DZhI KEM, LTD. (KR)
RU 2 336 599 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Насто щее изобретение относитс к конструкции рассеивани тепла дл модулей или
блоков аккумул торных батарей и к панели переключени и к модулю аккумул торной
батареи, содержащему панель, а более конкретно к конструкции рассеивани тепла,
котора способна эффективно рассеивать тепло от переключающих элементов дл управлени перезар дом, переразр дом и током перегрузки модул или блока
аккумул торной батареи высокой выходной мощности, большой емкости, имеющего
множество отдельных элементов, электрически соединенных друг с другом так, что
отдельные элементы могут зар жатьс и разр жатьс , к панели переключени , имеющей
конструкцию рассеивани тепла и переключающие элементы, которые устанавливаютс на
печатной плате, и к модулю аккумул торной батареи, включающему в себ панель
переключени .
Уровень техники изобретени До недавнего времени аккумул торна батаре , котора может зар жатьс и
разр жатьс , широко использовалась в качестве источника энергии дл беспроводных
мобильных устройств. Также, аккумул торна батаре привлекает значительное внимание
как источник энергии дл электромобилей и гибридных электромобилей, которые были
разработаны дл того, чтобы решить проблемы, такие как загр знение воздуха, вызванное
существованием бензиновых и дизельных автомобилей, использующих ископаемое
топливо. В результате, случаи применений аккумул торной батареи расшир ютс благодар преимуществам аккумул торной батареи, и в будущем аккумул торную батарею
предполагаетс примен ть к все более многочисленным задачам и издели м, чем в
насто щее врем .
Так как виды прикладных задач и изделий, к которым применима аккумул торна батаре , расшир ютс , виды батарей также расшир ютс , так что батареи могут
предоставл ть выходные мощности и емкости, соответствующие различным применени м
и издели м. Более того, существует необходимость уменьшить размеры и вес батарей,
примен емых к соответствующим прикладным задачам и издели м.
Например, небольшие по размеру мобильные устройства, такие как мобильные
телефоны, персональные цифровые помощники (PDA), цифровые камеры и портативные
компьютеры, используют одну или несколько небольших по размеру, легких элементов дл каждого устройства согласно уменьшению в размере и весе соответствующих изделий. С
другой стороны, средние или большие по размеру устройства, такие как
электровелосипеды, электромобили и гибридные электромобили, используют модуль
батареи (или блок батареи), имеющий множество элементов, электрически соединенных
друг с другом, так как высока выходна мощность и больша емкость необходимы дл средних или больших по размеру устройств. Размер и вес модул батареи
непосредственно св зан с принимающим пространством и выходной мощностью
соответствующего среднего или крупного по размеру устройства. По этой причине
производители пытаютс изготовить небольшие по размеру, легкие модули батарей. Кроме
того, устройства, которые подвергаютс большому числу внешних толчков и вибраций,
такие как электровелосипеды и электромобили, требуют стабильное электрическое
соединение и физическое соединение между компонентами, составл ющими модуль
батареи. К тому же, множество элементов используютс дл того, чтобы достичь высокой
выходной мощности и большой емкости, и поэтому, крайне важна безопасность модул батареи. Следовательно, модуль батареи включает в себ переключающие элементы дл управлени перезар дом, переразр дом и током перегрузки и схему управлени переключающими элементами.
Также, так как существуют многие виды изделий, использующих аккумул торную
батарею в применени х средних и крупных по размеру устройств, как описано ранее,
необходимы различные модули батарей, которые способны предоставить
соответствующую электрическую емкость и выходную мощность. Более того, когда
размеры изделий отличаютс даже в одной и той же группе изделий, соответствующие
электрические емкости и выходные мощности также отличаютс , и поэтому необходимо
Страница: 4
DE
RU 2 336 599 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
изменить конструкцию модул батареи.
Традиционный средний или большой по размеру модуль батареи имеет конструкцию, в
которой множество отдельных элементов размещены в оболочке (корпусе), имеющей
определенный размер, и отдельные элементы электрически соединены друг с другом.
Внутри или снаружи оболочки устанавливаютс элементы схемы дл определени напр жени , тока и температуры отдельных элементов и управлени батареей. Однако эта
конструкци модул батареи, особенно, элементов управлени перезар дом,
переразр дом и током перегрузки имеет несколько проблем.
Переключающие элементы, используемые дл того, чтобы управл ть перезар дом,
создают большое количество тепла. По этой причине переключающие элементы, как
правило, устанавливаютс снаружи модул батареи в то врем , как переключающие
элементы соединены с дополнительной конструкцией рассеивани тепла, и поэтому трудно
соответствующим образом модифицировать конструкцию рассеивани тепла, когда размер
модул батареи должен быть увеличен или уменьшен в зависимости от желаемой
электрической емкости и выходной мощности. Также, размер конструкции рассеивани тепла вл етс помехой дл того, чтобы сконструировать компактный модуль батареи.
Сущность изобретени Соответственно, целью насто щего изобретени вл етс в основном устранить
вышеупом нутые проблемы традиционного уровн техники, также как и технические
проблемы, по вившиес в прошлом.
Конкретно, основной целью насто щего изобретени вл етс создание конструкции
рассеивани тепла, котора соединена с переключающими элементами, и размер которой
может быть легко увеличен или уменьшен в зависимости от заданной электрической
емкости и выходной мощности.
Другой основной целью насто щего изобретени вл етс создание панели
переключени , имеющей конструкцию рассеивани тепла и переключающие элементы,
установленные на печатной плате.
Еще одной из основных целей насто щего изобретени вл етс создание модул батареи, включающего в себ панель переключени .
В соответствии с одним аспектом насто щего изобретени вышеупом нутые и другие
цели могут быть достигнуты за счет создани конструкции рассеивани тепла,
соединенной с переключающими элементами, которые управл ют зар дом и разр дом
модул аккумул торной батареи, конструкци рассеивани тепла содержит: пару боковых
каркасов, с которыми соединены переключающие элементы зар да и переключающие
элементы разр да, соответственно; основной каркас дл соединени боковых каркасов; и
множество ребер рассеивани тепла, выступающих вверх от основного каркаса, при
размещении ребер рассеивани тепла параллельно друг другу, посредством чего
конструкци рассеивани тепла имеет пр моугольную компактную форму.
Переключающие элементы соединены последовательно с отдельными элементами,
составл ющими модуль батареи, дл управлени током, протекающим в батарее.
Переключающие элементы также соединены со схемой защиты дл определени напр жени и/или тока батареи дл того, чтобы управл ть переключающими элементами.
Переключающие элементы не ограничены особенным образом, поскольку переключающие
элементы могут управл ть перезар дом, переразр дом и током перегрузки. Например,
элементы на полевых транзисторах (FET) или транзисторы могут использоватьс в
качестве переключающих элементов. В предпочтительном варианте, FET-элементы
используютс в качестве переключающих элементов.
Переключающие элементы дл зар да вл ютс переключающими элементами дл управлени состо нием зар да батареи, а переключающие элементы дл разр да
вл ютс переключающими элементами дл управлени состо нием разр да батареи. Как
правило, переключающие элементы модул батареи включают в себ переключающие
элементы дл зар да и переключающие элементы дл разр да.
Переключающие элементы соединены со схемой управлени дл определени Страница: 5
RU 2 336 599 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
напр жени и/или тока батареи, чтобы управл ть переключающими элементами.
Переключающие элементы включаютс или выключаютс по сигналу, выводимому из
схемы управлени . Конкретно, схема управлени обычно удерживает переключающие
элементы (переключающие элементы дл зар да и переключающие элементы дл разр да) во включенном состо нии. С другой стороны, когда наступает ненормальное
состо ние во врем зар да батареи, переключающие элементы дл зар да выключаютс ,
чтобы прервать ток зар да. Когда наступает ненормальное состо ние во врем разр да
батареи, переключающие элементы дл разр да выключаютс , чтобы прервать ток
разр да. Также, когда напр жение батареи превышает заданное максимальное
напр жение во врем зар да батареи, схема управлени выводит сигнал выключени переключающих элементов зар да, чтобы предотвратить перезар д батареи. С другой
стороны, когда напр жение батареи опускаетс ниже заданного минимального напр жени во врем разр да батареи, схема управлени выводит сигнал выключени переключающих
элементов разр да, чтобы предотвратить переразр д батареи. Когда выходна сторона
батареи замыкаетс накоротко и, следовательно, в батарее протекает ток перегрузки или
когда высокое напр жение зар да подаетс на батарею из-за ненормальной работы
батареи и, следовательно, в батарее протекает ток перегрузки, схема управлени определ ет ток перегрузки, текущий в батарее, и выводит сигналы выключени переключающих элементов.
Конструкци рассеивани тепла согласно насто щему изобретению вл етс конструкцией, св занной с вышеописанными переключающими элементами дл рассеивани тепла от переключающих элементов. Переключающие элементы дл зар да
соединены с одним из боковых каркасов, т.е. одним боковым каркасом (a), а
переключающие элементы дл разр да соединены с другим из боковых каркасов, т. е.
другим боковым каркасом (b).
Физическое соединение (контакт) между переключающими элементами и боковыми
каркасами обеспечивает рассеивание тепла благодар теплообмену. Соединение между
переключающими элементами и боковыми каркасами может быть выполнено различными
способами. В предпочтительном варианте осуществлени насто щего изобретени боковые каркасы имеют соединительные канавки, проход щие в их продольном
направлении, и переключающие элементы соединены с конструкцией рассеивани тепла
посредством соединительных элементов, имеющих детали с резьбой, которые
зацепл ютс резьбой в соединительные канавки. Так как соединительные канавки
сформированы вдоль всего продольного направлени боковых каркасов, переключающие
элементы могут быть соединены с боковыми каркасами в любой позиции.
В предпочтительном варианте основной каркас, боковые каркасы и ребра рассеивани тепла, которые составл ют конструкцию рассеивани тепла согласно насто щему
изобретению, отливаютс как единое целое. Материал дл отлитого целого не
ограничиваетс особенным образом, если материал имеет высокую теплопроводность. В
предпочтительном варианте отлитый корпус сделан из материала, такого как алюминий
или сплав алюмини .
Ребра рассеивани тепла, которые выступают вверх от основного каркаса,
предусмотрены в больших количествах и размещаютс параллельно друг другу, чтобы
достичь эффективного рассеивани тепла. Ребра рассеивани тепла могут размещатьс параллельно или перпендикул рно боковым ребрам. В предпочтительном варианте ребра
рассеивани тепла размещаютс параллельно боковым ребрам, так что протоки, заданные
между ребрами рассеивани тепла, вл ютс открытыми по бокам, посредством чего
достигаетс высока эффективность рассеивани тепла.
В предпочтительном варианте максимальна высота ребер рассеивани тепла
приблизительно равна высоте боковых каркасов, так что ребра рассеивани тепла,
имеющие относительно низкую прочность, защищены боковыми каркасами.
Конструкци рассеивани тепла может быть соответствующим образом разрезана в
своем продольном направлении при конструировании модул батареи, имеющего
Страница: 6
RU 2 336 599 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
заданную емкость и выходную мощность. Следовательно, конструкци рассеивани тепла
может быть легко модифицирована в зависимости от изменени в конструкции модул батареи.
В соответствии с другим аспектом насто щего изобретени существует
предусмотренна панель переключени , имеюща вышеописанную конструкцию
рассеивани тепла.
Панель переключени согласно насто щему изобретению содержит: печатную плату,
электрически соединенную с отдельными элементами; переключающие элементы,
установленные на печатной плате; и конструкцию рассеивани тепла, как описано выше.
Конструкци рассеивани тепла соединена с переключающими элементами в то врем , как
она электрически соединена с печатной платой.
Нижн поверхность печатной платы панели переключени может быть прикреплена к
наружной стороне модул батареи. В этом случае модуль батареи имеет компактную
конструкцию при достигаемой высокой эффективности рассеивани тепла.
Соединение между печатной платой и конструкцией рассеивани тепла может быть
выполнено различными способами. В предпочтительном варианте осуществлени насто щего изобретени боковые каркасы конструкции рассеивани тепла имеют на своих
нижних концах соединительные канавки, которые проход т в продольном направлении
боковых каркасов, и конструкци рассеивани тепла соедин етс с печатной платой
посредством соединительных элементов, имеющих детали с резьбой, закрепл емые по
резьбе в соединительных канавках.
Схема управлени работой переключающих элементов может быть сформирована либо
на печатной плате, либо на дополнительном элементе схемы.
В соответствии с другим аспектом насто щего изобретени создан модуль батареи,
включающий в себ вышеописанную панель переключени . Например, модуль батареи
содержит: пластину, на которой множество отдельных элементов батареи, которые
вл ютс зар жаемыми и разр жаемыми аккумул торными элементами, укладываютс друг на друга; и блоки схемы дл управлени работой батареи.
Пластина не ограничиваетс особенным образом, поскольку пластина имеет
конструкцию, в которой отдельные элементы могут укладыватьс друг на друга. Пластина
может быть оболочкой, имеющей принимающую часть, соответствующую размеру
отдельных элементов, так что отдельные элементы батареи могут быть легко установлены
в принимающую часть. В предпочтительном варианте, оболочка выполнена в виде
отдельной конструкции, в которой верхн и нижн части сложенных отдельных
элементов батареи покрываютс оболочкой.
В предпочтительном варианте осуществлени насто щего изобретени модуль батареи
содержит: множество отдельных элементов батареи, которые вл ютс зар жаемыми и
разр жаемыми аккумул торными элементами; пр моугольную нижнюю крышку, имеющую
нижнюю принимающую часть, к которой прикрепл етс сборка основной платы, и верхнюю
принимающую часть, на которой отдельные элементы батареи последовательно
укладываютс друг на друга; пр моугольную верхнюю крышку, имеющую нижнюю
принимающую часть дл покрыти верхнего конца отдельных элементов батареи,
уложенных на нижнюю крышку; узел первой схемы дл выполнени электрического
соединени между сложенными отдельными элементами батареи, содержащий сборку
платы измерени дл измерени напр жени , тока и температуры батареи и
устанавливаемый на одной боковой поверхности модул батареи р дом с контактами
электродов отдельных элементов батареи; узел второй схемы, электрически соединенный
с узлом первой схемы, содержащий сборку основной платы дл управлени модулем
батареи и устанавливаемый в нижней принимающей части нижней крышки; и узел третьей
схемы, электрически соединенный с узлом второй схемы, содержащий панель
переключени и устанавливаемый на другой боковой поверхности модул , так что узел
третьей схемы располагаетс напротив узла первой схемы.
Модуль батареи согласно насто щему изобретению имеет компактную конструкцию.
Страница: 7
RU 2 336 599 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Конкретно, ширина законченного модул батареи приблизительно равна или слегка
превышает ширину каждого отдельного элемента батареи, длина модул батареи больше
на сумму ширины узла первой схемы и ширины узла третьей схемы, чем длина каждого
отдельного элемента, и толщина модул батареи приблизительно равн етс сумме общей
толщины уложенных отдельных элементов батареи, толщины узла второй схемы и толщин
верхней и нижней крышек. В результате размер модул батареи согласно насто щему
изобретению меньше, чем размер какого-либо традиционного модул батареи, и
следовательно, модуль батареи согласно насто щему изобретению может быть
эффективно установлен во внешних устройствах или аппаратах, к которым примен етс насто щее изобретение.
Отдельные элементы батареи не ограничены особенным образом, если отдельные
элементы батареи вл ютс зар жаемыми и разр жаемыми аккумул торными элементами,
имеющими пластинообразные контакты электродов. Например, литиевые аккумул торные
элементы, никель-металлогидридные (Ni-MH) элементы или никель-кадмиевые (Ni-Cd)
элементы могут использоватьс в качестве отдельных элементов батареи. В
предпочтительном варианте литиевые аккумул торные элементы используютс в качестве
отдельных элементов батареи, так как литиевые аккумул торные элементы предоставл ют
высокое соотношение выходной мощности к весу. На основе своих форм литиевые
аккумул торные элементы классифицируютс на цилиндрические элементы,
пр моугольные элементы и карманообразные элементы. В предпочтительном варианте
пр моугольные элементы и карманообразные элементы, которые могут укладыватьс в
большое объединение, используютс в качестве отдельных элементов батареи. В более
предпочтительном варианте в качестве отдельных элементов батареи используютс карманообразные элементы, вес которых невелик.
Согласно насто щему изобретению верхн крышка и нижн крышка модул батареи
отделены друг от друга. Следовательно, когда емкость или выходна мощность модул батареи должны быть изменены в соответствии с требовани ми обсто тельств, между
верхней крышкой и нижней крышкой добавл ютс или удал ютс отдельные элементы,
посредством чего возможна гибка конструкци модул батареи.
Полный размер верхней крышки и нижней крышки приблизительно соответствует
размеру отдельных элементов батареи. Соответственно, верхн принимающа часть
нижней крышки, в которую размещаютс отдельные элементы батареи, и нижн принимающа часть верхней крышки, в которую размещаютс отдельные элементы
батареи, соответствуют размеру основных корпусов отдельных элементов батареи.
Узел первой схемы устанавливаетс в модуле батареи р дом с контактами электродов
отдельных элементов батареи. Узел первой схемы включает в себ : соответствующие
контакты дл соединени отдельных элементов батареи параллельно или
последовательно друг с другом; и узел панели измерени дл приема и измерени сигналов напр жени и тока от соответствующих отдельных элементов батареи и
измерени температуры батареи. Температура может быть измерена узлом панели
измерени как итогова температура батареи.
Конструкци соединительных контактов не ограничена особенным образом, поскольку
отдельные элементы соедин ютс параллельно или последовательно друг с другом
соединительными контактами. В предпочтительном варианте предохранительный элемент
подсоединен между соединительными контактами дл прерывани тока, когда протекает
ток перегрузки или происходит перегрев. Предохранительный элемент может быть плавкой
вставкой, биметаллом или элементом с положительным температурным коэффициентом
(PTC).
В предпочтительном варианте узел панели измерени вл етс печатной платой (PCB),
котора электрически соединена с соответствующими отдельными элементами батареи.
Отдельные элементы батареи электрически соединены с узлом второй схемы,
установленным в нижней принимающей части нижней крышки, через узел первой схемы.
Работа батареи управл етс узлом основной платы узла второй схемы.
Страница: 8
RU 2 336 599 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Узел третьей схемы, который электрически соединен с узлом второй схемы, установлен
в модуле так, что узел третьей схемы противоположен узлу первой схемы. Узел третьей
схемы вл етс последним элементом в модуле, который контролирует перезар д,
переразр д и ток перегрузки батареи и соедин етс с внешним устройством. Перезар д,
переразр д и ток перегрузки батареи могут управл тьс переключающими элементами,
включенными в третий узел схемы.
Как описано выше, узлы схемы, которые управл ют работой батареи, соедин ютс друг
с другом таким образом, что узлы схемы окружают модуль батареи согласно насто щему
изобретению, а следовательно, полный размер модул батареи значительно уменьшаетс .
Модуль батареи согласно насто щему изобретению в предпочтительном варианте
используетс в системе со средней и крупной по размеру батареи, имеющей высокую
выходную мощность и большую емкость. Диапазон высокой выходной мощности и большой
емкости не ограничен особенным образом.
Например, модуль батареи согласно насто щему изобретению может использоватьс как источник энергии дл различных применений и изделий, включающих в себ источник
энергии дл транспортных средств, таких как электровелосипеды (велосипеды),
электромотоциклы, электромобили или гибридные электромобили. В более
предпочтительном варианте модуль батареи согласно насто щему изобретению
используетс как источник энергии дл электровелосипедов, так как модуль батареи
имеет компактную конструкцию.
Краткое описание чертежей
Вышеописанные и другие цели, признаки и другие преимущества насто щего
изобретени будут более пон тны из следующего подробного описани в сочетании с
сопровождающими чертежами, на которых:
Фиг. 1 - вид в перспективе, иллюстрирующий панель переключени согласно
предпочтительному варианту осуществлени насто щего изобретени ;
Фиг. 2 - вертикальный вид в разрезе панели переключени , показанной на фиг. 1;
Фиг. 3 - вид в перспективе панели переключени , показанной на фиг. 1,
иллюстрирующий нижнюю часть панели переключени ;
Фиг. 4 - вид в перспективе, иллюстрирующий конструкцию рассеивани тепла согласно
предпочтительному варианту осуществлени насто щего изобретени ;
Фиг. 5 - вид в перспективе, иллюстрирующий модуль аккумул торной батареи согласно
предпочтительному варианту осуществлени насто щего изобретени ;
Фиг. 6 - вид сбоку модул аккумул торной батареи, показанного на фиг. 5.
Описание основных ссылочных позиций чертежей
100: панель переключени , 200: конструкци рассеивани тепла
300: FET-элементы, 400: PCB
500: болты, 600: модуль аккумул торной батареи
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществлени Теперь, предпочтительные варианты осуществлени насто щего изобретени будут
описаны в детал х со ссылкой на сопровождающие чертежи. Должно быть отмечено,
однако, что рамки насто щего изобретени не ограничиваютс проиллюстрированными
вариантами осуществлени .
Фиг. 1-3 иллюстрируют панель 100 переключени , имеющую конструкцию рассеивани тепла согласно предпочтительному варианту осуществлени насто щего изобретени , в
перспективном виде, вертикальном виде в разрезе и виде снизу, соответственно.
На фиг. 1-3, панель 100 переключени включает в себ пр моугольную конструкцию 200
рассеивани тепла, прикрепленную к печатной плате (PCB) 400, при соединении
конструкции 200 рассеивани тепла с четырьм элементами 300, 310, 320 и 330 на
полевых транзисторах (FET), которые вл ютс переключающими элементами.
Конструкци 200 рассеивани тепла сконструирована так, что FET-элементы 300, 310,
320 и 330 св заны с противоположными боковыми каркасами 210 и 220, и множество ребер
240 рассеивани тепла выступают вверх от основного каркаса 239 дл соединени боковых
Страница: 9
RU 2 336 599 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
каркасов 210 и 220.
На наружных поверхност х боковых каркасов 210 и 220, с которыми св заны FETэлементы 300, 310, 320 и 330, сформированы горизонтальные соединительные канавки
250, которые проход т в продольном направлении боковых каркасов 210 и 220.
Соединительные болты 500 вставл ютс в горизонтальные соединительные канавки 250
через выступающие части 302 FET-элементов 300, 310, 320 и 330, посредством которых
FET-элементы 300, 310, 320 и 330 прикрепл ютс к боковым каркасам 210 и 220.
Горизонтальные соединительные канавки 250 сформированы вдоль всего продольного
направлени боковых каркасов 210 и 220, и поэтому, FET элементы 300, 310, 320 и 330
могут быть прикреплены к боковым каркасам 210 и 220 в любом положении.
На нижних концах боковых каркасов 210 и 220 сформированы вертикальные
соединительные канавки 260, которые проход т в продольном направлении боковых
каркасов 210 и 220, чтобы соединить конструкцию 200 рассеивани тепла с PCB 400.
Соединительные болты 500 вставл ютс в вертикальные соединительные канавки 260
через PCB 400, посредством которых конструкци 200 рассеивани тепла соедин етс с
PCB 400. Вертикальные соединительные канавки 260 сформированы вдоль всего
продольного направлени боковых каркасов 210 и 220, и следовательно, достигаетс тот
же эффект, что и дл горизонтальных соединительных канавок 250.
Когда область соприкосновени между конструкцией 200 рассеивани тепла и PCB 400
вл етс большой, тепло от FET-элементов 300, 310, 320 и 330 передаетс к PCB 400
через конструкцию 200 рассеивани тепла. Следовательно, в предпочтительном варианте
необходимо уменьшить область соприкосновени между конструкцией 200 рассеивани тепла и PCB 400. С этой целью основной каркас 230 соединен с нижними част ми боковых
каркасов 210 и 220 так, что основной каркас 230 размещен с небольшим промежутком от
PCB 400. Также нижние концы боковых каркасов 210 и 220, исключающие вертикальные
соединительные канавки 260, наход тс в соприкосновении с PCB 400. Следовательно,
передача тепла от конструкции 200 рассеивани тепла к PCB 400 минимизируетс .
Ребра 240 рассеивани тепла размещаютс параллельно боковым ребрам 210 и 220 так,
что каналы 270 потока, образованные между ребрами 240 рассеивани тепла, вл ютс открытыми по бокам, посредством чего достигаетс высока эффективность рассеивани тепла.
FET-элементы 300, 310, 320 и 330 включают в себ переключающие элементы 300 и 310
дл зар да дл управлени состо нием зар да и переключающие элементы 320 и 330 дл разр да дл управлени состо нием разр да. При конструировании модул батареи,
имеющего высокую выходную мощность, дополнительные FET-элементы могут быть
установлены на конструкцию 200 рассеивани тепла в произвольных положени х.
На PCB 400 отпечатана схема дл электрического соединени FET-элементов 300, 310,
320 и 330 с отдельными элементами (не показаны). Схема управлени работой FETэлементов 300, 310, 320 и 330 может быть сформирована либо на PCB 400, либо на другом
элементе схемы (не показан), электрически соединенном с PCB 400.
В предпочтительном варианте конструкци 200 рассеивани тепла согласно насто щему
изобретению сформирована в одном корпусе. Например, как показано на фиг. 4, элемент
дл конструкции 200 рассеивани тепла может быть изготовлен с длиной L2 в ее
продольном направлении, и затем элемент может быть отрезан с заданной длиной L1,
чтобы подготовить конструкцию 200 рассеивани тепла согласно насто щему изобретению.
Соответственно, при конструировании модул батареи, имеющего желаемую емкость и
выходную мощность, число FET-элементов 300 и 320 выбираетс соответствующим
образом, длина конструкции 200 рассеивани тепла определ етс в зависимости от
выбранного числа FET-элементов 300 и 320, и элемент дл конструкции 200 рассеивани тепла отрезаетс по определенной длине.
Фиг. 5 и 6 иллюстрируют модуль аккумул торной батареи, включающий в себ вышеописанную панель переключени согласно предпочтительному варианту
осуществлени насто щего изобретени в виде в перспективе и виде сбоку,
Страница: 10
RU 2 336 599 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
соответственно.
На фиг. 5 и 6, модуль 600 батареи включает в себ верхнюю крышку 610, нижнюю
крышку 620, множество отдельных элементов 630 батареи, узел 640 первой схемы, узел
650 второй схемы и узел 660 третьей схемы. Отдельные элементы 630 батареи
укладываютс друг на друга между верхней крышкой 610 и нижней крышкой 620, которые
отделены друг от друга. Узел 640 первой схемы устанавливаетс на переднюю
поверхность модул 600 батареи, узел 650 второй схемы устанавливаетс на нижнюю
поверхность модул 600 батареи, а узел 660 третьей схемы устанавливаетс на заднюю
поверхность модул 600 батареи.
Так как верхн крышка 610 и нижн крышка 620 отделены друг от друга, число
отдельных элементов 630 батареи, которые укладываютс друг на друга, не
ограничиваетс верхней крышкой 610 и нижней крышкой 620. Следовательно, возможно
легко сконструировать модуль 600 батареи так, что модуль 600 батареи имеет желаемую
электрическую емкость и выходную мощность, модифициру узел 640 первой схемы и узел
660 третьей схемы в зависимости от числа уложенных отдельных элементов 630 батареи.
Также, отдельные элементы 630 батареи вл ютс открытыми, и, поэтому, эффективно
выполн етс рассеивание тепла, пока отдельные элементы 630 зар жаютс или
разр жаютс .
Узел 640 первой схемы устанавливаетс на одну боковую поверхность модул 600
батареи по соседству с контактами электродов отдельных элементов 630 батареи. Узел
640 первой схемы включает в себ элемент соединени контактов дл соединени отдельных элементов 630 батареи параллельно или последовательно друг с другом и
сборку панели измерени дл приема сигналов напр жени и тока от соответствующих
отдельных элементов 630 и измерени температуры батареи.
Узел 650 второй схемы электрически соединен с узлом 640 первой схемы. Узел 650
второй схемы включает в себ сборку основной панели дл управлени модулем 600
батареи. Узел 650 второй схемы установлен в нижней принимающей части нижней крышки
620. Узел 650 второй схемы включает в себ схему управлени работой панели 100
переключени узла 660 третьей схемы.
Узел 660 третьей схемы электрически соединен с узлом 650 второй схемы. Узел 660
третьей схемы имеет панель 100 переключени согласно насто щему изобретению,
котора соединена с внешним выводным контактом дл предотвращени перезар да,
переразр да и тока перегрузки. Узел 660 третьей схемы устанавливаетс на другую
боковую поверхность модул 600 батареи так, что узел 660 третьей схемы располагаетс напротив узла 640 первой схемы.
Хот предпочтительные варианты осуществлени насто щего изобретени были
раскрыты в иллюстративных цел х, специалисты в данной области техники примут во
внимание, что различные модификации, добавлени и замены возможны без отклонени от
цели и идеи изобретени , как раскрыто в сопровождающей формуле изобретени .
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Как сно из вышеуказанного описани , размер конструкции рассеивани тепла согласно
насто щему изобретению может быть эффективно увеличен или уменьшен в зависимости
от желаемой электрической емкости и выходной мощности. Также конструкци рассеивани тепла предоставл ет высокую эффективность рассеивани тепла, несмотр на то, что
конструкци рассеивани тепла вл етс компактной. Также панель переключени ,
включающа конструкцию рассеивани тепла, соединенную с переключающими
элементами, т.е. FET-элементами, и модуль аккумул торной батареи, включающий в себ панель переключени , могут быть легко модифицированы в зависимости от желаемой
электрической емкости и выходной мощности. Более того, модуль аккумул торной батареи
согласно насто щему изобретению имеет компактную и устойчивую конструкцию.
Следовательно, модуль батареи согласно насто щему изобретению может быть
различным образом использован в качестве модул батареи дл средних или больших по
размеру устройств, таких как электровелосипеды, электромобили или гибридные
Страница: 11
RU 2 336 599 C1
электромобили.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Формула изобретени 1. Конструкци рассеивани тепла, соединенна с переключающими элементами,
которые управл ют зар дом и разр дом модул аккумул торной батареи, и содержаща пару боковых каркасов, к которым присоедин ютс переключающие элементы дл зар да и переключающие элементы дл разр да, соответственно;
основной каркас дл св зывани боковых каркасов; и
множество ребер рассеивани тепла, выступающих вверх от основного каркаса и
расположенных параллельно друг другу, посредством чего конструкци рассеивани тепла
имеет пр моугольную компактную форму.
2. Конструкци рассеивани тепла по п.1, в которой переключающие элементы вл ютс элементами на полевых транзисторах (FET).
3. Конструкци рассеивани тепла по п.1, в которой боковые каркасы имеют
соединительные канавки, проход щие в продольном направлении, и переключающие
элементы соединены с конструкцией рассеивани тепла посредством соединительных
элементов, имеющих детали с резьбой, которые зацепл ютс резьбой в соединительные
канавки.
4. Конструкци рассеивани тепла по п.1, в которой основной каркас, боковые каркасы
и ребра рассеивани т?
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
329 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа