система элементов аккумуляторной батареи с соединенными между собой рамками

Формула изобретения

1. Узел аккумуляторной батареи, содержащий:

множество подузлов, причем каждый из подузлов включает в себя подставку для элементов, первую рамку и вторую рамку,

при этом

первая рамка включает в себя верхнюю сторону и нижнюю сторону, множество отверстий, проходящих через первую рамку с верхней стороны до нижней стороны,

вторая рамка включает в себя верхнюю сторону и нижнюю сторону, множество выступов, тянущихся с ее верхней стороны до внешней оконечной поверхности, множество отверстий, проходящих через вторую рамку с нижней стороны до соответствующей внешней оконечной поверхности,

первая и вторая рамки расположены на противоположных сторонах подставки для элементов таким образом, чтобы, по меньшей мере, часть теплоотвода была помещена между нижней стороной первой рамки и верхней стороной второй рамки и, таким образом, чтобы каждый из выступов, по меньшей мере, частично был помещен в соответствующее отверстие в первой рамке, тем самым обеспечивая взаимное сцепление первой и второй рамок,

множество подузлов расположены стопкой для формирования множества ячеек для элементов, причем каждая ячейка для элемента сформирована между двумя смежными подузлами, причем отверстия во второй рамке каждого из подузлов выровнены, по существу, таким образом, чтобы в совокупности формировать множество проходов для вмещения в них вытянутых соединителей для фиксирования вместе множества подузлов.

2. Узел по п.1, дополнительно включающий в себя множество элементов аккумуляторной батареи, причем каждый элемент аккумуляторной батареи помещен в соответствующую одну из множества ячеек для элементов, и в котором части каждого элемента аккумуляторной батареи помещены между смежными подузлами.

3. Узел по п.2, в котором элементы аккумуляторной батареи являются элементами литиево-ионной аккумуляторной батареи.

4. Узел по п.1, дополнительно включающий в себя две торцевые пластины, причем торцевые пластины располагаются на противоположных концах множества подузлов таким образом, чтобы множество подузлов помещалось между двумя торцевыми пластинами.

5. Узел по п.1, в котором первая и вторая рамки имеют, по существу, прямоугольную форму и открытую среднюю часть.

6. Узел по п.5, в котором рамки имеют множество угловых областей, при этом каждое отверстие в первой рамке расположено в ее угловой области, и каждый выступ второй рамки расположен в ее угловой области.

7. Узел по п.5, в котором каждая из первых рамок включает в себя выступ для помещения его в отверстие во второй рамке смежного одного из множества подузлов, при этом выступ тянется от верхней стороны каждой из первых рамок ко внешней оконечной поверхности, причем отверстие проходит через первую рамку с нижней стороны до внешней оконечной поверхности, причем выступ расположен в одной из угловых областей первой рамки, ближайшей к одному из отверстий.

8. Узел по п.1, в котором подставка для элементов является теплоотводом.

9. Узел по п.1, в котором форма поперечного сечения, по меньшей мере, одного из выступов является, по существу, круглой.

10. Узел по п.1, в котором каждый выступ имеет соответствующую высоту, причем высота каждого выступа меньше или равна глубине соответствующего сквозного отверстия, в которое помещен выступ.

11. Узел по п.1, в котором в первом из подузлов высота, по меньшей мере, одного из выступов из второй рамки больше, чем глубина соответствующего сквозного отверстия, в которое выступ помещен таким образом, чтобы, по меньшей мере, один из выступов тянулся за пределы верхней стороны первой рамки и внутрь углубления, предусмотренного на нижней стороне второй рамки смежного второго из подузлов.

12. Узел по п.1, дополнительно содержащий множество вытянутых соединителей, причем каждый вытянутый соединитель помещен в соответствующий проход, посредством чего множество вытянутых соединителей фиксирует вместе множество подузлов.

13. Узел по п.12, в котором вытянутые соединители являются стяжными шпильками.

14. Узел аккумуляторной батареи, содержащий:

множество подузлов, причем каждый из подузлов включает в себя подставку для элементов, первую рамку и вторую рамку,

при этом

первая рамка включает в себя верхнюю сторону и нижнюю сторону, множество отверстий, проходящих через первую рамку с верхней стороны до нижней стороны,

вторая рамка включает в себя верхнюю сторону и нижнюю сторону, множество выступов, тянущихся с ее верхней стороны до внешней оконечной поверхности, множество отверстий, проходящих через вторую рамку с нижней стороны до соответствующей внешней оконечной поверхности,

первая и вторая рамки расположены на противоположных сторонах подставки для элементов таким образом, чтобы, по меньшей мере, часть подставки для элементов была помещена между нижней стороной первой рамки и верхней стороной второй рамки и таким образом, чтобы каждый из выступов, по меньшей мере, частично был помещен в соответствующее отверстие в первой рамке, тем самым обеспечивая взаимное сцепление первой и второй рамок,

множество подузлов расположены стопкой для формирования множества ячеек для элементов, причем каждая ячейка для элемента сформирована между двумя смежными подузлами, причем отверстия во второй рамке каждого из подузлов выровнены, по существу, таким образом, чтобы в совокупности формировать множество проходов,

множество элементов аккумуляторной батареи, причем каждый элемент аккумуляторной батареи помещен в соответствующую одну из множества ячеек для элементов, и части каждого элемента аккумуляторной батареи помещены между смежными подузлами; и

множество вытянутых соединителей, причем каждый вытянутый соединитель помещен в соответствующий один из проходов, посредством чего множество вытянутых соединителей фиксирует вместе множество подузлов.

15. Узел по п.14, в котором вытянутые соединители являются стяжными шпильками.

16. Узел по п.14, в котором подставка для элементов является теплоотводом.

17. Узел аккумуляторной батареи, содержащий:

множество подузлов, причем каждый из подузлов включает в себя первую рамку и вторую рамку,

при этом

первая рамка включает в себя верхнюю сторону и нижнюю сторону, множество отверстий, проходящих через первую рамку с верхней стороны до нижней стороны,

вторая рамка включает в себя верхнюю сторону и нижнюю сторону, множество выступов, тянущихся с ее верхней стороны до внешней оконечной поверхности, множество отверстий, проходящих через вторую рамку с нижней стороны до соответствующей внешней оконечной поверхности,

каждый из выступов, по меньшей мере, частично помещен в соответствующее отверстие в первой рамке,

множество элементов аккумуляторной батареи,

при этом множество подузлов попеременно расположены стопкой вместе с множеством элементов аккумуляторной батареи с тем, чтобы части каждого элемента аккумуляторной батареи были помещены между смежными подузлами, причем отверстия во второй рамке каждого из подузлов были выровнены, по существу, таким образом, чтобы в совокупности формировать множество проходов; и

множество вытянутых соединителей, причем каждый вытянутый соединитель помещен в соответствующий проход, посредством чего множество вытянутых соединителей фиксирует вместе множество подузлов.

18. Узел по п.17, в котором вытянутые соединители являются стяжными шпильками.

19. Узел по п.17, в котором в первом из подузлов высота, по меньшей мере, одного из выступов второй рамки больше, чем глубина соответствующего сквозного отверстия в первой рамке, в которое выступ помещен таким образом, чтобы, по меньшей мере, один из выступов тянулся за пределы верхней стороны первой рамки и внутрь углубления, предусмотренного на нижней стороне второй рамки смежного второго подузла.

20. Узел по п.17, в котором каждый выступ имеет соответствующую высоту, причем высота каждого выступа меньше или равна глубине соответствующего сквозного отверстия, в которое помещен выступ.

Описание изобретения к патенту

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

Настоящая заявка связана с заявкой на патент США с серийным номером 12/843,667, поданной 26 июля 2010 года и озаглавленной «СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ С СОЕДИНЕННЫМИ МЕЖДУ СОБОЙ РАМКАМИ», раскрытие которой полностью включено в состав настоящего документа посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Варианты осуществления, в целом, относятся к аккумуляторным батареям и, более конкретно, к системам многоэлементных аккумуляторных батарей.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Аккумуляторная батарея является устройством, которое преобразовывает химическую энергию непосредственно в электрическую энергию. В некоторых областях применения множество элементов аккумуляторной батареи, таких как литиевые элементы аккумуляторной батареи, собраны вместе для формирования узла элемента аккумуляторной батареи с тем, чтобы обеспечить достаточное питание для различных областей применения. Для того чтобы собрать множество элементов аккумуляторной батареи, элементы, в целом, располагаются в стопке вместе с плоскими рамками. Части элементов аккумуляторной батареи помещаются между рамками аккумуляторной батареи. Для скрепления стопки элементов аккумуляторной батареи с небольшим сжатием могут быть использованы стяжные шпильки. Каждая стяжная шпилька может проходить через проход, сформированный посредством совокупности выровненных отверстий в рамках. Каждая стяжная шпилька может быть зафиксирована на месте посредством, например, резьбовой гайки, на каждом конце стяжной шпильки.

Однако этот тип узла не обеспечивает достаточной прочности и жесткости стопки. Например, несмотря на то, что стяжные шпильки могут фиксировать рамки относительно друг друга в одном направлении (в осевом направлении стяжной шпильки), они могут смещаться относительно друг друга в одном или нескольких направлениях, перпендикулярных к осевому направлению стяжной шпильки. Этот недостаток прочности и жесткости может исключить возможность применения этого типа узла в стопках, имеющих большое количество элементов. Кроме того, в этом типе узла не выполняется достаточная изоляция стяжных шпилек от элементов аккумуляторной батареи. Действительно, в некоторых случаях может быть возможно выполнение соприкосновения стяжных шпилек с элементами аккумуляторной батареи, например в случаях, когда элементы аккумуляторной батареи являются крупногабаритными или неправильно выровнены в стопке. В таких случаях элемент аккумуляторной батареи и стяжная шпилька могут соприкасаться друг с другом в областях между смежными элементами рамки, между которыми помещены части элемента аккумуляторной батареи. Следовательно, может образоваться короткое замыкание, которое может неблагоприятно повлиять на работоспособность аккумуляторной батареи, сократить срок службы аккумуляторной батареи и подвергнуть опасности людей, которые могут работать с аккумулятором.

Следовательно, существует потребность в системе, которая может минимизировать такие проблемы.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В первом аспекте варианты осуществления ориентированы на узел аккумуляторной батареи. Узел включает в себя множество подузлов. Каждый подузел включает в себя подставку для элементов, первую рамку и вторую рамку. Подставка для элементов может являться теплоотводом.

Первая рамка имеет верхнюю сторону и нижнюю сторону. Множество отверстий проходит через первую рамку с верхней стороны до нижней стороны. Вторая рамка имеет верхнюю сторону и нижнюю сторону. Множество выступов тянутся с ее верхней стороны к внешней оконечной поверхности. Выступы могут иметь любую подходящую форму поперечного сечения. В одном варианте осуществления один или несколько выступов могут иметь, по существу, круглую форму поперечного сечения. Множество отверстий проходит через вторую рамку с нижней стороны до соответствующей одной из внешних оконечных поверхностей.

Первая и вторая рамки расположены на противоположных сторонах подставки для элементов. По меньшей мере, часть теплоотвода помещена между нижней стороной первой рамки и верхней стороной второй рамки. Каждый выступ, по меньшей мере, частично помещается в соответствующем отверстии в первой рамке. В результате, первая и вторая рамки взаимно зацепляются.

Множество подузлов располагается стопкой для формирования множества ячеек для элементов. Каждая ячейка для элементов сформирована между двумя смежными подузлами. Отверстия во второй рамке каждого из подузлов, по существу, выровнены таким образом, чтобы в совокупности формировать множество проходов. Такие проходы могут вмещать вытянутый соединитель таким образом, чтобы фиксировать вместе множество подузлов.

Узел может дополнительно включать в себя множество элементов аккумуляторной батареи. Каждый элемент аккумуляторной батареи может помещаться в соответствующей одной из множества ячеек для элементов. Части каждого элемента аккумуляторной батареи могут быть помещены между смежными подузлами. В одном варианте осуществления элементы аккумуляторной батареи могут являться литиево-ионными элементами аккумуляторной батареи.

Узел также может включать в себя две торцевые пластины. Торцевые пластины могут быть расположены на противоположных концах множества подузлов. Следовательно, множество подузлов может быть помещено между двумя торцевыми пластинами.

Первая и вторая рамки могут иметь, по существу, прямоугольную форму и открытую среднюю часть. Рамка может иметь множество угловых областей. Каждое отверстие в первой рамке может быть расположено в угловой области первой рамки. Каждый выступ второй рамки может быть расположен в угловой области второй рамки. Каждая из первых рамок может включать в себя выступ. Выступ может помещаться в отверстие во второй рамке смежного одного из множества подузлов. Выступ может тянуться от верхней стороны каждой из первых рамок до внешней оконечной поверхности. Отверстие проходит через первую рамку от нижней стороны до внешней оконечной поверхности. Выступ может быть расположен в одной из угловых областей первой рамки, находящейся ближе всего к одному из отверстий.

Каждый выступ может иметь соответствующую высоту. Высота каждого выступа может быть меньше или равна глубине соответствующего сквозного отверстия, в которое помещается выступ.

В первом из подузлов высота, по меньшей мере, одного из выступов второй рамки может быть больше, чем глубина соответствующего сквозного отверстия, в которое помещается выступ. В таком случае, выступ может тянуться за пределы верхней стороны первой рамки и внутрь углубления, предусмотренного на нижней стороне второй рамки смежного второго подузла.

Узел может включать в себя множество вытянутых соединителей. Каждый вытянутый соединитель может помещаться в соответствующий проход. Множество вытянутых соединителей может фиксировать вместе множество подузлов. В одном варианте осуществления вытянутые соединители могут являться стяжными шпильками.

В другом аспекте варианты осуществления ориентированы на узел аккумуляторной батареи. Узел включает в себя множество подузлов. Каждый из подузлов включает в себя подставку для элементов, первую рамку и вторую рамку.

Первая рамка имеет верхнюю сторону и нижнюю сторону. Множество отверстий проходит через первую рамку с верхней стороны до нижней стороны. Вторая рамка имеет верхнюю сторону и нижнюю сторону. Множество выступов тянутся с ее верхней стороны к внешней оконечной поверхности. Множество отверстий проходит через вторую рамку с нижней стороны до соответствующей внешней оконечной поверхности. Подставка для элементов может являться теплоотводом.

Первая и вторая рамки расположены на противоположных сторонах подставки для элементов. В результате, по меньшей мере, часть подставки для элементов помещается между нижней стороной первой рамки и верхней стороной второй рамки. Кроме того, каждый выступ, по меньшей мере, частично помещается в соответствующее отверстие в первой рамке. Таким образом, первая и вторая рамки взаимно зацепляются.

Множество подузлов расположены стопкой для формирования множества ячеек для элементов. Каждая ячейка для элементов сформирована между двумя смежными подузлами. Отверстия во второй рамке каждого из подузлов, по существу, выровнены таким образом, чтобы в совокупности формировать множество проходов.

Узел также включает в себя множество элементов аккумуляторной батареи. Каждый элемент аккумуляторной батареи помещается в соответствующую одну из множества ячеек для элементов. Части каждого элемента аккумуляторной батареи помещаются между смежными подузлами.

Узел включает в себя множество вытянутых соединителей. В одном варианте осуществления вытянутые соединители могут являться стяжными шпильками. Каждый вытянутый соединитель помещается в соответствующий проход. В результате, множество вытянутых соединителей фиксируют вместе множество подузлов.

Еще в одном аспекте варианты осуществления ориентированы на узел аккумуляторной батареи. Узел аккумуляторной батареи включает в себя множество подузлов. Каждый подузел включает в себя первую рамку и вторую рамку.

Первая рамка имеет верхнюю сторону и нижнюю сторону. Множество отверстий проходит через первую рамку с верхней стороны до нижней стороны. Вторая рамка имеет верхнюю сторону и нижнюю сторону. Множество выступов тянутся с ее верхней стороны к внешней оконечной поверхности. Множество отверстий проходит через вторую рамку с нижней стороны до соответствующей внешней оконечной поверхности. Каждый выступ, по меньшей мере, частично помещается в соответствующем отверстии в первой рамке.

Узел включает в себя множество элементов аккумуляторной батареи. Множество подузлов попеременно располагаются стопкой вместе с множеством элементов аккумуляторной батареи таким образом, чтобы части каждого элемента аккумуляторной батареи помещались между смежными подузлами. Отверстия во второй рамке каждого из подузлов, по существу, выравниваются таким образом, чтобы в совокупности формировать множество проходов.

Узел включает в себя множество вытянутых соединителей, которые могут являться, например, стяжными шпильками. Каждый вытянутый соединитель может помещаться в соответствующий проход. Множество вытянутых соединителей фиксируют вместе множество подузлов.

В первом подузле высота одного или нескольких выступов второй рамки может быть больше, чем глубина сквозного отверстия в первой рамке, в которое помещается выступ. В результате, один или несколько выступов могут выступать за пределы верхней стороны первой рамки и внутрь углубления, обеспеченного на нижней стороне второй рамки смежного второго подузла.

Каждый выступ может иметь соответствующую высоту. В одном варианте осуществления высота каждого выступа может быть меньше или равна глубине сквозного отверстия, в которое помещается выступ.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 является видом в перспективе подузла в разобранном виде.

Фиг.2 является видом в перспективе подузла из Фиг.1 в собранном состоянии.

Фиг.3 является видом в перспективе иллюстративного узла элемента аккумуляторной батареи.

Фиг.4 является вертикальной боковой проекцией поперечного сечения узла элемента аккумуляторной батареи, изображающей рамки с соединительными деталями.

Фиг.5 является частичным видом в перспективе поперечного сечения узла элемента аккумуляторной батареи, изображающим элементы аккумуляторной батареи, помещенные в соответствующие ячейки для элементов.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Варианты осуществления ориентированы на узел аккумуляторной батареи с соединительными деталями. Аспекты будут разъяснены применительно к одной возможной системе и способу, но подробное описание предназначено исключительно для иллюстрации. Варианты осуществления изображены на Фиг.1-5, но варианты осуществления не ограничены иллюстрированной структурой или областью применения. Будет понятно, что для простоты и ясности иллюстрации, когда это целесообразно, ссылочные обозначения повторяются в различных чертежах для указания подобных элементов.

Узел аккумуляторной батареи может содержать множество подузлов. Со ссылкой на Фиг.1, показано изображение иллюстративного подузла 100 в разобранном виде. В одной конструкции подузел 100 может включать в себя подставку для элементов, первую рамку 110 и вторую рамку 130. Первая и вторая рамки 110, 130 расположены на противоположных сторонах подставки для элементов. В одном варианте осуществления подставка для элементов может являться теплоотводом 120, который может рассеивать высокую температуру, сгенерированную посредством элементов аккумуляторной батареи для предотвращения деградации элементов аккумуляторной батареи вследствие перегрева. Теплоотвод 120 может быть выполнен из любого подходящего теплорассеивающего материала, включающего в себя, например, медь или алюминий. Теплоотвод 120 может иметь любую подходящую форму. В одном варианте осуществления теплоотвод 120 может быть, в целом, прямоугольным. Однако возможны и другие формы, в зависимости от конкретной рассматриваемой области применения. Теплоотвод 120 может иметь, в целом, линейную, плоскую структуру. В случае необходимости, теплоотвод 120 может иметь другие различные особенности, такие, как отверстия, пазы и выступающие части.

Первая и вторая рамки 110, 130 могут быть выполнены из любого подходящего материала. Например, первая и вторая рамки 110, 130 могут быть выполнены из пластмассы. Первая и вторая рамки 110, 130 могут иметь любую подходящую форму. В одном варианте осуществления первая и вторая рамки 110, 130 могут быть, в целом, прямоугольными. Однако возможны и другие формы, в зависимости от конкретной рассматриваемой области применения. Первая и вторая рамки 110, 130, в целом, могут иметь такую же форму, что и теплоотвод 120. Первая и вторая рамки 110, 130 могут иметь открытую среднюю части 111, 131 соответственно.

Первая и вторая рамки 110, 130 могут быть, по существу, идентичны друг другу, за исключением описанных в настоящем документе конкретных структур. Первая рамка 110 может иметь верхнюю сторону 122 и нижнюю сторону 124. Вторая рамка 130 может иметь верхнюю сторону 126 и нижнюю сторону 128. Термины «верхняя» и «нижняя» используются для удобства и упрощения обсуждения и используются для обозначения их относительной ориентации на Фиг.2; однако, следует понимать, что использование этих терминов не предназначено для ограничения, поскольку первая и вторая рамки 110, 130 и их соответствующие стороны 122, 124, 126, 128 могут иметь любую подходящую ориентацию при их сборке и использовании.

Первая и вторая рамки 110, 130 могут включать в себя элементы для обеспечения возможности лучшего сцепления между ними, помимо простой границы нижней поверхности 124 первой рамки 110 и верхней поверхности 126 второй рамки 130. Например, как показано на Фиг.1, первая рамка 110 может включать в себя множество отверстий 116, проходящих через самую толстую часть первой рамки 110 от верхней стороны 122 до нижней стороны 124. Отверстия 116 могут иметь любую подходящую форму. В одном варианте осуществления отверстия 116 могут иметь, по существу, круглую форму поперечного сечения, но возможны и другие формы поперечного сечения, включающие в себя, например, по существу, прямоугольную, овальную, треугольную, многоугольную и трапециевидную формы. Множество отверстий 116 могут быть, по существу, идентичны друг другу или, по меньшей мере, одно из отверстий 116 может отличаться от других отверстий 16, по меньшей мере, в одном отношении, включающих в себя любой из описанных выше вариантов.

Может быть любое подходящее количество отверстий 116. В одном варианте осуществления может быть четыре отверстия 116. Однако может быть больше или меньше отверстий 116. Отверстия 116 могут быть расположены любым подходящим способом. Например, может быть, по меньшей мере, одно отверстие 116 в каждой угловой области 142 первой рамки 110. Угловая область 142 включает в себя область, где сходятся две части первой рамки 110 для формирования угла и соседних с ним областей.

Вторая рамка 130 может включать в себя множество выступов 112, выступающих наружу с верхней стороны 126. Каждый выступ 112 может завершаться внешней оконечной поверхностью 113. Выступы 112 могут иметь любую подходящую форму. В одном варианте осуществления выступ 112 может иметь, по существу, круглую форму поперечного сечения, но возможны и другие формы, включающие в себя, например, по существу, прямоугольную, овальную, треугольную, многоугольную и трапециевидную форму. Размеры поперечного сечения выступов 112 могут быть, по существу, постоянными, или они могут изменяться вдоль длины выступов 112. Выступ 112 может расширяться от верхней стороны 126 второй рамки 130 под любым подходящим углом. В одном варианте осуществления выступ 112 может быть, по существу, перпендикулярным к верхней стороне 126 второй рамки 130.

Выступы 112 могут быть относительно большими и простыми структурами, поскольку они должны быть способны выдерживать силы сжатия, которые будут воздействовать на них в узле аккумуляторной батареи. Следовательно, является предпочтительным, чтобы выступ 112 не включал в себя маленькие и тонкие элементы, такие, как множество тонких стенок или двойную стенку, в связи с тем, что такие элементы могут не выдерживать воздействия сил сжатия в готовом узле, помимо того, что он будет более дорогим и трудным в производстве.

Множество выступов 112 могут быть, по существу, идентичными друг другу, или, по меньшей мере, один из выступов 112 может отличаться от других выступов 112 в одном или нескольких отношениях, включающих в себя любой из описанных в настоящем документе вариантов. Отверстия 116 и выступ 112 могут иметь такие размеры, что каждый выступ 112 может помещаться в соответствующее отверстие 116. В одном варианте осуществления отверстия 116 и выступ 112 могут иметь такие размеры, что каждый выступ 112 может точно помещаться в соответствующее отверстие 116.

Может быть любое подходящее количество выступов 112. В одном варианте осуществления на второй рамке 130 может быть четыре выступа 112. Однако на второй рамке 130 может быть больше или меньше выступов 112. Количество выступов 112, предоставленных на второй рамке 130, может быть равным количеству отверстий 116, предоставленных на первой рамке 110. Выступ 112 может быть расположен любым подходящим способом. В целом, выступ 112 может быть расположен на верхней стороне 126 второй рамки 130 таким образом, чтобы каждый выступ 112, по существу, был выровнен с соответствующим отверстием 116 в первой рамке 110. В одном варианте осуществления может быть, по меньшей мере, один выступ 112 в каждой угловой области 143 второй рамки 130. Угловая область 143 включает в себя область, где две части второй рамки 130 сходятся для формирования угла и соседних с ним областей.

Множество отверстий 114 может проходить через самую толстую часть второй рамки 130 и через выступ 112, с нижней стороны 126 до внешней оконечной поверхности 113 каждого из выступов 112. Отверстия 114 могут иметь любую подходящую форму. В одном варианте осуществления отверстия 114 могут иметь, по существу, круглую форму поперечного сечения, но возможны и другие формы поперечного сечения, включающие в себя, например, по существу, прямоугольную, овальную, треугольную, многоугольную и трапециевидную формы. Размеры поперечного сечения отверстий 114 могут быть, по существу, постоянными, или они могут изменяться вдоль длины отверстий 114. Множество отверстий 114 могут быть, по существу, идентичными друг другу, или, по меньшей мере, одно из отверстий 114 может отличаться от других отверстий 114 в одном или нескольких отношениях, включающих в себя любые варианты, описанные в настоящем документе. Отверстия 114 могут иметь такие размеры и форму, чтобы вмещать в себя вытянутый соединитель, такой, как стяжная шпилька.

Высота каждого выступа 112, измеряемая с верхней стороны 126 до внешней оконечной поверхности 113, может быть сконфигурирована относительно глубины соответствующего отверстия 116, в которое устанавливается выступ 112. В одном варианте осуществления внешняя оконечная поверхность 113 выступа 112 может находиться, по существу, вровень с верхней стороной 122 первой рамки 110. В другом варианте осуществления внешняя оконечная поверхность 113 выступа 112 может быть углублена в верхнюю сторону 122 первой рамки 110. Еще в одном варианте осуществления внешняя оконечная поверхность 113 выступа 112 может выдаваться наружу с верхней стороны 122 первой рамки 110. Дополнительные подробности такой возможной конфигурации будут описаны ниже.

По меньшей мере, в одной из угловых областей 142 первой и второй рамок 110, 130, может быть больше, чем одно отверстие 116 и/или выступ 112. Например, как изображено на Фиг.1, каждая угловая область 142 первой рамки 110 может включать в себя отверстие 116 и выступ 112', и каждая угловая область 143 второй рамки может включать в себя соответствующий выступ 112, а также отверстие 116'. В таком случае, каждый выступ 112' в первой рамке 110 может помещаться в соответствующее отверстие (не показано) в смежной второй рамке (не показана). Таким же образом, каждое отверстие 116' во второй рамке 130 может вмещать соответствующий выступ (не показан) смежной первой рамки (не показана). Таким образом, каждый подузел 100 может быть соединен с соседними подузлами 100. Вышеупомянутое обсуждение отверстий 116 и выступов 112 может применяться одинаково и к выступу 112', и к отверстию 116'.

Отметим, что варианты осуществления не ограничены конкретной конструкцией отверстий 116 и выступов 112, изображенной на Фиг.1. Например, количество и расположение отверстий 116 может варьироваться, например, в зависимости от размеров, количества и/или формы элементов, которые должны быть собраны. Кроме того, одна или несколько угловых областей 142, 143 каждой рамки 110, 130 может включать в себя исключительно выступы 112 или исключительно отверстия 116. Другие подходящие конструкции могут включать в себя исключительно одно отверстие 116 или исключительно один выступ 112 в одной или нескольких угловых областях 142 рамки 110, 130. Альтернативно или дополнительно, различные угловые области 142, 143 могут иметь различные количества отверстий 116 и/или выступов 112. Кроме того, варианты осуществления не ограничены выступами 112 и отверстиями 116, предоставленными в угловых областях 142, 143 рамки 110, 130. Действительно, в одном варианте осуществления в любой из угловых областей 142, 143 могут отсутствовать выступы 112 и отверстия 116.

Следует отметить, что, в некоторых случаях, один или несколько выступов (не показаны) могут выступать из нижней стороны 124 первой рамки 110. Каждый такой выступ может помещаться в соответствующее отверстие (не показано) во второй рамке 130. Такая конфигурация может быть предоставлена в качестве альтернативы или в сочетании с описанными выше конфигурациями выступов/отверстий. Кроме того, вышеупомянутое обсуждение выступов 112 и отверстий 116 может одинаково применяться и в данном случае.

Первая рамка 110 и вторая рамка 130 могут быть объединены вокруг теплоотвода 120 таким образом, чтобы выступ 112 из второй рамки 130 помещался в отверстие 116 в первой рамке 110. Таким образом, отверстия 116 и выступ 112 могут действовать в качестве направляющих или центраторов для упрощения сборки. Отверстия 116 и выступ 112 также могут минимизировать боковое смещение первой и второй рамок 110, 130 относительно друг друга.

Теплоотвод 120 может удерживаться на месте посредством сцепления с первой и второй рамками 110, 130, в целом, вдоль области периметра теплоотвода 120. В результате, подузел 100 сформирован изображенным на Фиг.2 способом. Вместе множество таких узлов 100 может быть сложено в стопку. Смежные подузлы 100 в совокупности могут формировать ячейку 140 для элемента (см. Фиг.5). Ячейка 140 для элемента может быть сформирована вокруг каждой стороны теплоотвода 120 каждого подузла 100. Элемент аккумуляторной батареи 150, такой как литиево-ионный элемент аккумуляторной батареи, может помещаться в ячейке 140. Теплоотвод 120 может предоставить поверхность, на которую может опираться элемент аккумуляторной батареи 150 (см. Фиг.5).

Со ссылкой на Фиг.3 изображен иллюстративный узел 200 элемента аккумуляторной батареи. Посредством альтернативного складывания в стопку подузлов 100 и элементов аккумуляторной батареи 150 (см. Фиг.5) друг на друга, может быть сформирована стопка 230 элементов аккумуляторной батареи. Тогда стопка 230 элементов аккумуляторной батареи может быть собрана в узел 200 элемента аккумуляторной батареи, как показано на Фиг.3, посредством помещения стопки 230 элементов между двумя торцевыми пластинами 210, 220. Вытянутые соединители, такие как стяжные шпильки 240, могут быть использованы для фиксирования вместе стопки 230 элементов и торцевых пластин 210 и 220. Количество используемых стяжных шпилек 240 может зависеть от ряда факторов, включающих в себя, например, количество элементов, которые должны быть собраны, требуемой прочности и/или доступного пространства. В иллюстративной конструкции, изображенной на Фиг.3, в каждой угловой области 241 узла 200 используются две стяжные шпильки 240. Однако также могут быть использованы и другие подходящие конструкции, и варианты осуществления не ограничены конкретной изображенной конструкцией. В одном варианте осуществления в каждой угловой области 241 узла может использоваться одинаковое количество стяжных шпилек 240; однако, одна или несколько угловых областей 241 могут иметь различное количество стяжных шпилек по сравнению с другими угловыми областями 241.

На Фиг.4 можно увидеть пример соединительной конструкции из рамок 110, 130. Узел 200 элемента аккумуляторной батареи включает в себя множество подузлов 100, сложенных в стопку и помещенных между двумя торцевыми пластинами 210, 220 (на Фиг.4 показана только торцевая пластина 210). По меньшей мере, часть каждого из выступов 112, сформированных на нижних рамках 130, может помещаться в соответствующие сквозные отверстия 116, сформированные в смежной верхней рамке 110 таким образом, чтобы в них вставлялся каждый выступ. В одном варианте осуществления выступы 112 могут плотно фиксироваться внутри соответствующих сквозных отверстий 116, сформированных в смежных верхних рамках 110. Вставленные выступы 112 и сквозные отверстия 116 в совокупности могут формировать непрерывный проход 250 для вмещения стяжной шпильки 240 (см. Фиг.3). Таким же образом выступ 112', сформированный на верхних рамках 110, может плотно фиксироваться внутри соответствующих сквозных отверстий 116, сформированных в смежных нижних рамках 130, для формирования другого непрерывного прохода 260 для прохождения через него другой стяжной шпильки 240 (см. Фиг.3). Стяжные шпильки 240 могут проходить вдоль через стопку 230, вместе со стяжными шпильками 240, проходящими через отверстия 114.

Будет понятно, что одна или обе торцевые пластины 210, 220 могут включать в себя любые подходящие элементы для обеспечения возможности прохождения стяжных шпилек 240 и размещать в себе любые элементы смежных рамок 110 или 130 в стопке 230. Например, одна или обе торцевые пластины 210, 230 могут включать в себя углубление 260 для размещения выступа 112 в соседней рамке 110 или 130, как показано на Фиг.4. Кроме того, торцевая пластина 210 может включать в себя вырез 262 для обеспечения возможности вставки стяжной шпильки. На Фиг.4 стяжные шпильки не показаны для более четкого изображения соединительной конструкции.

В другой возможной конструкции, на стороне одной из рамок с выступом на противоположной стороне рамки предоставлено углубление. Например, на Фиг.4 показано углубление 270, предоставленное на нижней стороне 124 первой рамки 110. Углубление 270 может проходить до любой подходящей глубины в первой рамке 110. Углубление 270 может иметь такие размеры и форму, чтобы вмещать выступ 112. Например, выступ 112 на верхней стороне 122 первой рамки 110 может иметь высоту, которая больше глубины сквозного отверстия 116' второй рамки 130, в которое помещается выступ 112. В результате, выступ 112 может выступать за пределы верхней стороны 126 второй рамки 130 и внутрь углубления 270, предоставленного на нижней стороне 124 первой рамки 110 смежного подузла. Таким образом, может быть достигнуто еще большее соединение между рамками и может быть предоставлена большая степень изоляции стяжной шпильки или другого соединителя. Несмотря на то, что вариант осуществления из Фиг.4 изображает углубление 270, как предоставленное на нижней стороне 124 первой рамки 110, следует понимать, что углубление 270 может быть предоставлено на верхней стороне 122 первой рамки 110, нижней стороне 124 первой рамки 110 и/или на верхней стороне 122 первой рамки 110. В случае необходимости, могут быть предоставлены соответствующие выступы 112.

Фиг.5 является другим частичным видом в разрезе элемента 200 аккумуляторной батареи, изображающим ячейки 140 для элементов, причем каждая из них сформирована между двумя смежными подузлами 100. Элемент 150 аккумуляторной батареи может быть размещен в каждой ячейке 140 для элемента и поддерживаться посредством теплоотвода 120. Элемент аккумуляторной батареи 150 может иметь боковые части 151, которые могут являться контактами аккумуляторной батареи, которые помещаются между первой и второй рамками 110, 130. Варианты осуществления систем, описанных в настоящем документе, могут быть использованы применительно к любому типу элементов аккумуляторной батареи, включающих в себя литиево-ионные элементы аккумуляторной батареи. Варианты осуществления особенно подходят для сборки призматических элементов, которые, в обычном случае, сложно скомпоновать в большие группы элементов.

Описанная в настоящем документе соединительная конструкция может обеспечить прочность и жесткость узла 200 элемента аккумуляторной батареи в связи с тем, что выступы препятствуют боковому смещению смежных рамок относительно друг друга. Прочность и жесткость могут быть дополнительно улучшены посредством предоставления пар соединителей в каждой угловой области. Вследствие улучшенной прочности и жесткости, узел 200 элемента аккумуляторной батареи может включать в себя, в случае необходимости, большее количество элементов, чем было доступно в существовавших ранее узлах элементов. Конструкция, подразумевающая вставку выступов 112 в отверстия 116, также может предотвратить соприкосновение элементов 150 со стяжными шпильками 240 и, следовательно, предотвратить короткое замыкание, а также улучшить надежность аккумуляторной батареи. Кроме того, выступы 112 и отверстия 116 также могут упростить выравнивание рамки во время сборки.

Предшествующее описание предоставлено в контексте одной возможной области применения узла элемента аккумуляторной батареи. Следовательно, разумеется, будет понятно, что варианты осуществления не ограничены описанными в настоящем документе конкретными деталями, которые предоставляются исключительно для примера, и что возможны различные модификации и изменения в пределах объема нижеследующей формулы изобретения.