ES2737080T3 - Conjunto de dispositivo de almacenamiento de energía - Google Patents

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Jake Pyzza
Robert Houston Lawler Jr
Tomas Sadilek
Bryce Gregory
Daniel Alexander Patsos
Daniel Matthew Halbig
Steven Andrew Correll
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Abstract

Un conjunto (10) de dispositivo de almacenamiento de energía que comprende: múltiples dispositivos (100) de almacenamiento de energía axialmente alineados, cada uno de los cuales tiene electrodos, dispositivos (100) de almacenamiento de energía inmediatamente adyacentes conectados de extremo a extremo en una junta; una carcasa (20) de manga alargada que tiene una longitud, la carcasa (20) de manga alargada abarcando los múltiples dispositivos de almacenamiento de energía; una placa (140) de circuito que se extiende a lo largo de la longitud de la carcasa de manga alargada; y múltiples haces (302) de conductores sustancialmente idénticos para acoplar la placa (140) de circuito a los múltiples dispositivos (100) de almacenamiento de energía axialmente alineados, caracterizado por que el conjunto (10) de dispositivo de almacenamiento de energía además comprende: un puente (50) térmico estructural que incluye al menos una placa (122, 124) térmica eléctricamente no conductora configurada para conectar un extremo de un par de dispositivos (100) de almacenamiento de energía adyacentes para asegurar físicamente los dispositivos (100) de almacenamiento de energía y comunicar térmicamente calor desde allí, en donde la al menos una placa (122, 124) térmica eléctricamente no conductora incluye: una cavidad (115) contorneada formada para recibir, de manera coincidente, un electrodo (102, 104) saliente de uno de los múltiples dispositivos (100) de almacenamiento de energía y una barra (130) colectora que conecta una periferia exterior del electrodo (102, 104) saliente, la cavidad (115) contorneada configurada para proveer un ajuste estilo enchufe con el electrodo (102, 104) saliente.

Description

DESCRIPCIÓN
Conjunto de dispositivo de almacenamiento de energía
Antecedentes de la invención
La presente descripción se refiere, en general, a dispositivos de almacenamiento de energía y, más concretamente, a un conjunto modular para uno o más dispositivos de almacenamiento de energía, incluidos condensadores, ultracondensadores y baterías.
En los conjuntos de condensador convencionales, múltiples celdas del condensador, celdas del ultracondensador, baterías, u otros dispositivos de almacenamiento de energía se mantienen holgadamente juntos, a través de componentes de fijación, dentro de una carcasa que puede sujetar las celdas a cierta cantidad de fuerzas externas, incluidas las fuerzas vibratorias. En algunos casos, dichas fuerzas pueden superar la resistencia de los componentes de fijación. En dichos casos, la acción vibratoria puede retirar, rotar, desgastar y/o destruir porciones de los dispositivos y conexiones dentro y/o entre ellos. La presente situación puede reducir la durabilidad y vida útil de los dispositivos de almacenamiento de energía.
Algunos dispositivos de almacenamiento de energía, incluidos aquellos con conjuntos de condensador, pueden usar sustancias adhesivas e inserciones térmicas entre las celdas del condensador. Dichos componentes pueden disipar calor generado durante el funcionamiento y reducir la rotación y arrastre de las celdas de condensador dentro del conjunto, pero se colocan, normalmente, entre condensadores y pueden ubicarse a lo largo o cerca del trayecto de una corriente eléctrica. Con el fin de conectar dispositivos de almacenamiento de energía juntos, mecanismos de unión complejos entre numerosas superficies pueden usarse. Dichas elecciones de diseño han demostrado afectar el rendimiento de dispositivos de almacenamiento de energía, y pueden limitar la oportunidad de realizar modificaciones adicionales.
Algunos conjuntos de condensador usan barras colectoras con extremos circulares para conectar celdas de condensador entre sí. Dichas barras colectoras pueden diseñarse para rodear totalmente cada extremo de una celda de condensador o un electrodo. Dichos extremos circulares deben producirse precisamente lo más cercanamente posible a la forma del extremo de la celda de condensador para que las barras colectoras hagan contacto, de forma adecuada, y se conecten a un dispositivo. La presente limitación puede aumentar ampliamente el tiempo de fabricación y/o producir un ajuste impreciso, lo cual lleva a un rendimiento defectuoso y/o incoherente.
En dispositivos de almacenamiento de energía previos como, por ejemplo, celdas de condensadores tradicionales, un terminal se fija a un extremo de la celda a través de una soldadura radial o unión a presión radial en una interfaz entre la celda y el terminal. Dichos puntos de fijación utilizaban geometrías complejas, con uniones de soldadura ubicadas en varios puntos de contacto. Los puntos de fijación según diseños previos pueden provocar dificultad o complejidad añadida en procesos de fabricación. Además, una soldadura radial o unión a presión radial pueden también provocar puntos de fijación entre la celda y terminal para llevar a cabo, de manera ineficaz, o incluir conexiones geométricas imprecisas. La técnica anterior relevante puede encontrarse en: los documentos EP 2548 211 A1, US 2010/138064 A1, EP 2284928 A2, US 2824264 A y US 2009/104516 A1.
Breve descripción de la invención
La invención se define por la reivindicación independiente 1 y sus realizaciones opcionales pueden encontrarse en reivindicaciones dependientes.
No siendo una parte de la invención, existe un aparato para su uso en un conjunto de dispositivo de almacenamiento de energía que incluye múltiples dispositivos de almacenamiento de energía, el aparato comprendiendo: un puente térmico estructural que incluye al menos una placa térmica configurada para conectar un extremo de al menos un par de los múltiples dispositivos de almacenamiento de energía para fijar, de manera física, los dispositivos de almacenamiento de energía y comunicar térmicamente calor desde allí; y una carcasa de manga alargada que rodea los múltiples dispositivos de almacenamiento de energía, y el puente térmico estructural además comprende: una primera placa térmica posicionada entre la carcasa de manga alargada y un primer extremo del al menos un par de los múltiples dispositivos de almacenamiento de energía, la primera placa térmica incluyendo múltiples cavidades con formas para corresponder al primer extremo del al menos un par de los múltiples dispositivos de almacenamiento de energía; y una segunda placa térmica posicionada entre la carcasa de manga alargada y un segundo extremo de al menos un par de los múltiples dispositivos de almacenamiento de energía, la segunda placa térmica incluyendo múltiples cavidades con formas para corresponder al segundo extremo del al menos un par de los múltiples dispositivos de almacenamiento de energía.
Los aspectos ilustrativos de la invención están diseñados para resolver uno o más de los problemas descritos en la presente memoria y/o uno o más problemas diferentes no descritos.
Breve descripción de los dibujos
Estas y otras características de la descripción se comprenderán más inmediatamente a partir de la siguiente descripción detallada de los varios aspectos de la invención tomada en conjunto con los dibujos anexos que representan varios aspectos de la invención.
La Figura 1 muestra una vista isométrica de un conjunto de dispositivo de almacenamiento de energía según realizaciones de la invención.
La Figura 2 muestra una vista del despiece de un conjunto de dispositivo de almacenamiento de energía según realizaciones de la invención.
La Figura 3 muestra una vista en perspectiva de varios dispositivos de almacenamiento de energía según realizaciones de la invención.
La Figura 4 muestra una vista lateral de dos dispositivos de almacenamiento de energía conectados de extremo a extremo según realizaciones de la invención.
La Figura 5 muestra una vista en perspectiva de un proceso de soldadora con láser según realizaciones de la invención.
La Figura 6 muestra una vista lateral de dispositivos de almacenamiento de energía con una inserción térmica según realizaciones de la invención.
La Figura 7A muestra una vista en perspectiva de una inserción térmica según realizaciones de la invención.
La Figura 7B muestra una vista en perspectiva de dos subporciones de una inserción térmica según realizaciones de la invención.
La Figura 7C muestra una vista en perspectiva de una inserción térmica ubicada en un electrodo saliente de un dispositivo de almacenamiento de energía, según una realización de la invención.
La Figura 7D muestra una vista en perspectiva de varios dispositivos de almacenamiento de energía en un conjunto, con inserciones térmicas provistas en juntas entre cada dispositivo de almacenamiento de energía.
La Figura 8A muestra una vista lateral de dispositivos de almacenamiento de energía con una capa de conducción térmica según realizaciones de la invención.
La Figura 8B muestra una vista en sección transversal de dispositivos de almacenamiento de energía con un relleno de conducción térmica según realizaciones de la invención.
La Figura 9 muestra una vista en perspectiva de una carcasa de manga alargada según realizaciones de la invención.
La Figura 10 muestra una vista en perspectiva de una carcasa de manga alargada y placa de circuito según realizaciones de la invención.
La Figura 11A muestra una vista esquemática de una placa de circuito acoplada a dispositivos de almacenamiento de energía mediante un conjunto de un solo tipo de haz de conductores según realizaciones de la invención.
La Figura 11B muestra una vista en perspectiva alterna de una placa de circuito acoplada a dispositivos de almacenamiento de energía mediante el uso de un solo tipo de haz de conductores con una carcasa retirada, según una realización de la invención.
La Figura 12 muestra una vista en perspectiva de un puente térmico estructural y dispositivos de almacenamiento de energía según realizaciones de la invención.
La Figura 13 muestra una vista en perspectiva de una placa térmica, barra colectora y terminal según realizaciones de la invención.
La Figura 14 muestra una placa térmica, y un dispositivo de almacenamiento de energía con terminal conectado según realizaciones de la invención.
La Figura 15 muestra una vista en perspectiva de un terminal según realizaciones de la invención.
La Figura 16 muestra una vista en perspectiva de un terminal en posición en un dispositivo de almacenamiento de energía según realizaciones de la invención.
La Figura 17 muestra una vista en perspectiva de un terminal unido a un dispositivo de almacenamiento de energía según realizaciones de la invención.
La Figura 18 muestra una vista en perspectiva de un terminal que atraviesa un puente térmico estructural según realizaciones de la invención.
La Figura 19 muestra varias barras colectoras y terminales conectados a dispositivos de almacenamiento de energía según realizaciones de la invención.
La Figura 20 muestra una vista en perspectiva de una barra colectora según realizaciones de la invención.
Se observa que los dibujos de la invención no se encuentran necesariamente a escala. Los dibujos pretenden representar solamente aspectos típicos de la invención y, por lo tanto, no deben considerarse como unos que limitan el alcance de la invención. Se comprende que los elementos enumerados de manera similar entre las figuras pueden ser sustancialmente similares según se describe con referencia unos a otros. Además, en las realizaciones que se muestran y describen con referencia a las Figuras 1-20, números iguales pueden representar elementos iguales. La explicación redundante de dichos elementos se ha omitido en aras de la claridad. Finalmente, se comprende que el componente de las Figuras 1-20 y sus descripciones anexas pueden aplicarse a cualquier realización descrita en la presente memoria. La descripción detallada explica realizaciones de la invención, junto con ventajas y características, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos.
Descripción detallada de la invención
En la siguiente descripción, se hace referencia a los dibujos anexos que forman una parte de aquella, y en los cuales se muestran a modo de ilustración realizaciones a modo de ejemplo específicas en las cuales las presentes enseñanzas pueden practicarse. Dichas realizaciones se describen con suficiente detalle para permitir a las personas con experiencia en la técnica practicar las presentes enseñanzas y se comprenderá que otras realizaciones pueden usarse y que pueden realizarse cambios sin apartarse del alcance de las presentes enseñanzas. La siguiente descripción es, por lo tanto, meramente ilustrativa.
Cuando se hace referencia a un elemento o capa como uno que está "en", "unido/a a", "desconectado/a de", "conectado/a a" o "acoplado/a a" otro elemento o capa, este/a puede estar directamente en, unido/a, conectado/a o acoplado/a al otro elemento o capa, o elementos o capas intervinientes pueden estar presentes. Por el contrario, cuando se hace referencia a un elemento como uno "directamente en", "directamente unido a", "directamente conectado a" o "directamente acoplado a" otro elemento o capa, puede no haber elementos o capas intervinientes presentes. Otras palabras usadas para describir la relación entre elementos deben interpretarse en una manera similar (p.ej., "entre" versus "directamente entre", "adyacente" versus "directamente adyacente", etc.). Según su uso en la presente memoria, el término "y/o" incluye cualquier combinación de uno o más de los artículos asociados incluidos en la lista.
Los términos espacialmente relativos como, por ejemplo, "interior", "exterior", "detrás", "debajo", "inferior", "encima", “superior”, "entrada", "salida" y similares se pueden usar en la presente memoria en aras de la descripción para describir una relación de un elemento o característica con otro(s) elemento(s) o característica(s), como se ilustra en las figuras. Los términos espacialmente relativos pueden pretender abarcar diferentes orientaciones del dispositivo en uso o funcionamiento además de la orientación representada en las figuras. Por ejemplo, si el dispositivo en las figuras se gira, los elementos descritos como "debajo" o "detrás" de otros elementos o características se orientarán, entonces, "por encima" de los otros elementos o características. Por consiguiente, el término a modo de ejemplo "debajo" puede abarcar tanto una orientación por encima como por debajo. El dispositivo se puede orientar de otra manera (rotar 90 grados o en otras orientaciones) y los descriptores espacialmente relativos usados en la presente memoria se interpretarán de manera acorde.
La presente descripción se refiere, en general, a conjuntos de dispositivos de almacenamiento de energía, incluido el conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía representado en las Figuras 1 y 2. Según las realizaciones de la descripción, el conjunto 10 puede permitir que varios dispositivos de almacenamiento de energía se conecten, de manera eléctrica, entre sí en serie, con una junta como, por ejemplo, una unión por soldadura que une un electrodo en un dispositivo de almacenamiento de energía a un dispositivo de almacenamiento de energía sucesivo. Según se describe en mayor detalle en la presente memoria, la aplicación de una unión por soldadura para conectar varios dispositivos de almacenamiento de energía en una disposición en serie puede evitar el uso de componentes con resistencias más altas como, por ejemplo, barras colectoras convencionales. Por consiguiente, el conjunto 10 puede permitir que más dispositivos de almacenamiento de energía se unan por conexiones en serie y, de esta manera, se provee un aparato de almacenamiento de energía más eficaz que evita el uso de barras colectoras convencionales.
El conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía puede también ser modular y, por consiguiente, escalarse o alterarse para interactuar con múltiples dispositivos de almacenamiento de energía (p.ej., conjuntos de condensadores, conjuntos de ultracondensadores, baterías, etc.), según realizaciones de la invención. Por ejemplo, el conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía puede seleccionarse para contener un número de dispositivos de almacenamiento de energía que permiten que el conjunto 10 tenga un valor operativo predeterminado, incluida una tensión o capacitancia predeterminadas. En otras realizaciones, el conjunto de dispositivo de almacenamiento de energía puede tener varias filas, cada fila conteniendo, por ejemplo, uno, ocho, diez, veinte o cualquier número deseado de dispositivos de almacenamiento de energía por fila, con un número seleccionado para producir un valor operativo deseado o predefinido. Varios conjuntos 10 de dispositivos de almacenamiento de energía pueden acoplarse juntos en múltiples variaciones de montaje concebibles como, por ejemplo, apilados juntos, colocados lado a lado, etc. (p.ej., Figuras 2, 6, 7D, 8A, 8B, 11B). Además, las longitudes de los dispositivos de almacenamiento de energía pueden alterarse para proveer valores operativos discretos para cada dispositivo y, por consiguiente, un valor acumulativo diferente para el conjunto en su totalidad. A pesar de los cambios en el tamaño de dispositivos de almacenamiento de energía, la misma carcasa puede emplearse cortando una extrusión de la carcasa al tamaño y, por consiguiente, se reducen los costes de fabricación y la complejidad y se provee flexibilidad al adaptarse para el rendimiento operativo de cada conjunto diferente.
En algunas realizaciones, el conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía puede incluir una primera placa 12 y una segunda placa 14 ubicadas en extremos opuestos de una carcasa del conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía. En algunas realizaciones, y según se describe de manera adicional en la presente memoria, las realizaciones de la invención pueden incluir carcasas en la forma de una carcasa 20 de manga alargada. La carcasa 20 de manga alargada puede configurarse para contener varios dispositivos para almacenar, de manera eléctrica, energía, incluidos celdas de condensador, ultracondensadores, baterías y componentes similares. La primera y segunda placas 12, 14 pueden ubicarse en extremos opuestos de la carcasa 20 de manga alargada. La primera y segunda placas 12, 14 pueden incluir aberturas 25 con dimensiones para complementar terminales 26 de dispositivos 100, que pueden tener conectores 28 allí montados, permitiéndoles atravesar la abertura 25. Uno o más terminales 26 pueden estar hechos de un material eléctricamente conductor, y los terminales 26 pueden extenderse sustancialmente a través de la primera o segunda placas 12, 14 mediante una o más aberturas 25 correspondientes. La primera placa 12, segunda placa 14 y carcasa 20 de manga alargada pueden también abarcar sustancialmente o aislar fluidamente los contenidos del conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía y pueden conectarse mediante adhesivos, pernos, cierres y/o cualquier otro medio de conexión. Juntas, según se describirá en la presente memoria, la primera placa 12 y segunda placa 14 pueden definir un puente 50 térmico estructural, que puede permitir la comunicación térmica entre la carcasa 20 de manga alargada y sus contenidos o el entorno más allá del conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía.
Con referencia a la Figura 2, se muestra una vista del despiece de una realización del conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía. El conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía puede incluir una carcasa 20 de manga alargada, con contornos 60 opcionales, que rodea los dispositivos 100 de almacenamiento de energía. Los contornos 60 opcionales pueden complementar y/o permitir el contacto (térmico y/o real) entre la carcasa 20 de manga alargada y al menos algunos de o todos los dispositivos 100 e almacenamiento de energía. Los contornos 60 permiten que una porción de cada dispositivo 100 de almacenamiento de energía haga contacto con la carcasa 20 de manga alargada. Además, los dispositivos 100 de almacenamiento de energía pueden disponerse para estar en dos filas laterales (a lo largo del eje Z), cada fila conteniendo cualquier número deseado de dispositivos de almacenamiento de energía en una dirección axial (a lo largo del eje X). De esta manera, cada dispositivo 100 de almacenamiento de energía contacta (de manera térmica y/o real) la carcasa 20 de manga alargada sin dispositivos 100 de almacenamiento de energía separados de la carcasa 20 por otro dispositivo de almacenamiento de energía. En la realización que se muestra, se proveen tres columnas laterales (a lo largo del eje Y), las cuales crean una configuración de "paquete de seis" (plano Z-Y). Debe reconocerse, sin embargo, que más o menos columnas pueden proveerse. En cualquier caso, el conjunto 10 puede tener un tamaño de cualquier longitud que pueda proveer el rendimiento operativo deseado (p.ej., niveles predeterminados de tensión y/o capacitancia). Los dispositivos 100 de almacenamiento de energía pueden ser cualquier dispositivo que pueda almacenar energía eléctrica, incluidos celdas de condensador, ultracondensadores, baterías, celdas eléctricas y otros componentes similares.
La realización en la Figura 2 se muestra como una que incluye seis filas axiales (en el eje X) de dispositivos 100 de almacenamiento de energía, dispuestas en forma de paquete de seis o lado a lado. El diseño modular del conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía y carcasa 20 de manga alargada permite el ajuste para alojar dispositivos 100 de almacenamiento de energía de diferentes tamaños y cantidades. En una realización a modo de ejemplo, el conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía puede incluir una disposición modular de paquete de seis de dispositivos 100 de almacenamiento de energía (p.ej., Figuras 2, 8B). La carcasa 20 de manga alargada puede proveerse en formas y dimensiones variables para complementar, sustancialmente, retener y/o recibir, de manera coincidente, dispositivos 100 de almacenamiento de energía. El contacto de retención y/o la conexión coincidente entre dispositivos 100 de almacenamiento de energía y la carcasa 20 de manga alargada pueden limitar el movimiento de dispositivos 100 de almacenamiento de energía dentro de la carcasa 20 de manga alargada y/o proveer comunicación térmica entre dispositivos 100 de almacenamiento de energía y la carcasa 20 de manga alargada.
En algunas realizaciones, la carcasa 20 de manga alargada puede asegurar sustancialmente una posición de dispositivos 100 de almacenamiento de energía entre sí y/o con respecto a la carcasa 20 de manga alargada. La carcasa 20 de manga alargada puede incluir un material eléctrica y/o térmicamente conductor, incluidos aluminio y metales similarmente conductores. Con el fin de proveer un área en sección transversal constante, la carcasa 20 de manga alargada puede fabricarse por extrusión y cortarse en una longitud deseada. La formación de la carcasa 20 de manga alargada por extrusión y el corte posterior de esta en la longitud deseada para un parámetro de diseño, permiten que el conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía se adapte y se forme para que tenga diferentes longitudes, contenga diferentes números de dispositivos 100 de almacenamiento de energía y/o provea otros ajustes sin cambiar la estructura de la carcasa 20 de manga alargada y/o del conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía.
Los dispositivos 100 de almacenamiento de energía pueden tener una geometría, en general, cilíndrica, como se muestra en la Figura 2, con un primer electrodo 102 saliente, "saliente" desde la superficie de extremo del dispositivo 100 de almacenamiento de energía en un extremo, y un segundo electrodo 104 saliente, de manera similar, "saliente" desde la superficie de extremo del dispositivo 100 de almacenamiento de energía en otro extremo. Como se describirá en mayor detalle más abajo, el primer y segundo electrodos 102, 104 salientes pueden ser sustancialmente similares o tener tamaños uniformes en cada dispositivo 100 de almacenamiento de energía. Cada dispositivo 100 de almacenamiento de energía puede incluir un primer y segundo electrodos 102, 104 salientes, que pueden configurarse para que varios dispositivos 100 de almacenamiento de energía se conecten entre sí en serie, como se muestra en la Figura 2. Dos o más electrodos 102, 104 salientes de dispositivos 100 de almacenamiento de energía pueden además incluir o conectarse, de manera circunferencial, a terminales 26. Los terminales 26 pueden ser contactos positivos o negativos para actuar como entradas y salidas eléctricas, a través de las cuales los circuitos externos y dispositivos pueden acceder, de manera eléctrica, a dispositivos 100 de almacenamiento de energía. El conjunto 10 puede además incluir la primera placa 12, y una primera junta 112 de estanqueidad para sellar componentes dentro del conjunto contra la primera placa 12. De manera similar, el conjunto 10 puede además incluir la segunda placa 14, y/o una segunda junta 114 de estanqueidad correspondiente para sellar componentes dentro del conjunto contra la segunda placa 14. La primera placa 12, primera junta 112 de estanqueidad, segunda placa 14, segunda junta 114 de estanqueidad y carcasa 20 de manga alargada pueden, por consiguiente, configurarse para abarcar sustancialmente y/o sellar fluidamente dispositivos 100 de almacenamiento de energía.
En algunas realizaciones, el conjunto 10 puede incluir una primera placa 122 térmica ubicada de manera proximal a la primera placa 12 y/o una segunda placa 124 térmica ubicada cerca de o de forma proximal a la segunda placa 14. La primera y segunda placas 122, 124 térmicas pueden tener cualquier composición material que pueda comunicar energía térmica y/o aislar electricidad. Por ejemplo, la primera y segunda placas térmicas pueden incluir un material de transmisión térmica como, por ejemplo, un plástico, epoxi, material de cambio de fase y/u otras sustancias similares y equivalentes actualmente conocidas o desarrolladas más adelante. La primera placa 122 térmica y/o la segunda placa 124 térmica pueden incluir cavidades 115 contorneadas diseñadas para recibir, de manera coincidente, o retener dispositivos 100 de almacenamiento de energía y/o sus electrodos 102, 104 salientes. Los conjuntos de cavidades 115 contorneadas pueden proveer una unión a presión o tipo enchufe con los electrodos 102, 104 salientes y/o un ajuste circunferencial con los propios dispositivos 100 de almacenamiento de energía y, de esta manera, se asegura una posición de los dispositivos 100 de almacenamiento de energía dentro de la carcasa 20 de manga alargada. En algunas realizaciones, los dispositivos 100 de almacenamiento de energía pueden asegurarse sustancialmente y/o retenerse entre la primera placa 122 térmica y la segunda placa 124 térmica mediante la conexión en el primer y segundo electrodos 102, 104 salientes y/o rodeando la estructura con respecto a la primera y segunda placas 122, 124 térmicas.
Las placas 122, 124 térmicas se muestran a modo de ejemplo en las figuras anexas como unas en la forma de una unidad continua. También se comprende que cada placa 122, 124 térmica puede ser en la forma de varias placas más pequeñas, o que las placas 122, 124 térmicas pueden, cada una, ser parte de un conjunto de conducción térmica más grande (p.ej., Figuras 2, 12). Otras realizaciones de la presente descripción pueden también incluir aislamiento térmico a lo largo del lado de uno o más dispositivos 100 de almacenamiento de energía, como una incorporación o alternativa al aislamiento térmico en extremos opuestos de una fila particular (p.ej., Figura 8). Las placas 122, 124 térmicas pueden ofrecer varias ventajas comerciales y técnicas, tres ejemplos de las cuales incluyen un alto grado de transferencia de calor, soporte estructural mejorado (incluida la resistencia a choques y vibraciones) y costes de fabricación más bajos.
El conjunto 100 puede además incluir una o más barras 130 colectoras para el acoplamiento eléctrico entre dispositivos 100 de almacenamiento de energía, p.ej., a modo de electrodos 102 y 104 salientes, directamente o a través de componentes intervinientes como, por ejemplo, electrodos. La barra 130 colectora puede, de manera opcional, permitir que varios electrodos 102, 104 salientes de dispositivos 100 de almacenamiento de energía adyacentes se conecten entre sí. En el presente contexto, el término "adyacentes" puede referirse a dos o más ubicaciones de celdas que son inmediatamente próximas entre sí. Por lo tanto, la barra 130 colectora puede conectar o acoplar dos o más dispositivos 100 de almacenamiento de energía a través de conexiones físicas, conexiones eléctricas, conexiones térmicas y otras formas aplicables de acoplamiento.
Como se describirá en mayor detalle en la presente memoria, el conjunto 100 puede además incluir una placa 140 de circuito acoplada a los dispositivos 100 de almacenamiento de energía. En algunas realizaciones, un tipo particular de haz de conductores usado de manera uniforme para cada dispositivo 100 de almacenamiento de energía puede proveer acoplamiento eléctrico entre la placa 140 de circuito y los dispositivos 100 de almacenamiento de energía. Además, un conector 142 E/S puede ubicarse en la carcasa 20 de manga alargada y acoplarse a la placa 140 de circuito para proveer una interfaz entre la placa 140 de circuito, los dispositivos 100 de almacenamiento de energía y un usuario. Detalles adicionales relacionados con varias realizaciones del conjunto 100 se describen en la presente memoria.
Una realización de la descripción, ilustrada en las Figuras 3-5, provee un conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía que incluye múltiples dispositivos 100 de almacenamiento de energía como, por ejemplo, condensadores, celdas de condensadores, celdas de ultracondensadores y otros componentes usados para almacenar energía. Cada dispositivo de almacenamiento de energía puede además incluir un primer electrodo 102 saliente y un segundo electrodo 104 saliente. El primer y segundo electrodos 102, 104 salientes se representan como unos que sobresalen de la superficie de los dispositivos 100 de almacenamiento de energía en extremos opuestos y que tienen formas sustancialmente circulares correspondientes. Sin embargo, la descripción también contempla electrodos diseñados para tener otras formas y geometrías. Con el fin de mejorar el rendimiento y reducir el uso de componentes con resistencias relativamente altas como, por ejemplo, las barras 130 colectoras previamente descritas, una o más uniones 210 por soldadura pueden proveerse para la unión directa entre el primer y segundo electrodos 102, 104 salientes adyacentes de dispositivos 100 de almacenamiento de energía adyacentes. Las uniones 210 por soldadura pueden, por lo tanto, permitir que varios dispositivos 100 de almacenamiento de energía se conecten de forma eléctrica entre sí en serie.
Dichas conexiones en serie permiten que los dispositivos 100 de almacenamiento de energía se conecten en una cadena de uniones 210 por soldadura (a las que también se hace referencia en la presente memoria como juntas) y, de esta manera, permitir que el conjunto 10 se escale, de manera adaptable, a aplicaciones donde más o menos dispositivos 100 de almacenamiento de energía se desean. Además, las conexiones en serie entre los dispositivos 100 de almacenamiento de energía pueden permitir que carcasas iguales o similares abarquen longitudes variables de dispositivos 100 de almacenamiento de energía. En algunos casos, las carcasas o cerramientos para dispositivos 100 de almacenamiento de energía pueden fabricarse por extrusión y luego dimensionarse (p.ej., mediante cortado) para separar un número deseado de dispositivos 100 de almacenamiento de energía con un valor operativo predeterminado como, por ejemplo, capacitancia o tensión.
Con referencia a la Figura 3, una porción del conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía se muestra y puede incluir varios dispositivos 100 de almacenamiento de energía. En algunas realizaciones, los dispositivos 100 de almacenamiento de energía pueden conectarse juntos en serie. Por ejemplo, los dispositivos 100 de almacenamiento de energía pueden conectarse de extremo a extremo, entre el primer y segundo electrodos 102, 104 salientes. Los dispositivos 100 de almacenamiento de energía individuales pueden conectarse entre sí directamente, sin elementos intervinientes, entre electrodos 102, 104 salientes de dispositivos 100 de almacenamiento de energía a través de uniones 210 por soldadura. Una configuración de extremo a extremo que se muestra en las Figuras 3 y 4 para conectar dispositivos 100 de almacenamiento de energía en serie puede además reducir la necesidad de espacio horizontal en comparación con situaciones donde los dispositivos de almacenamiento de energía se colocan en una configuración lado a lado. En algunas realizaciones, los dispositivos 100 de almacenamiento de energía pueden conectarse con uniones 210 por soldadura. Las uniones 210 por soldadura pueden formarse a través de una soldadura por puntos, una soldadura circunferencial, una soldadura TIG (arco de tungsteno y gas), una soldadura MIG (arco de metal y gas), una soldadura EB (eléctrica), una soldadura con láser, o cualquier otro tipo de soladura actualmente conocido o desarrollado más adelante. En una realización, la soldadura con láser puede usarse para formar una unión 210 por soldadura mediante la soladura del primer y segundo electrodos 102, 104 salientes de los dispositivos 100 de almacenamiento de energía juntos a lo largo de una sola línea circunferencial de cada dispositivo 100 de almacenamiento de energía inmediatamente adyacente (eje X Figura 2).
La unión de los dispositivos 100 de almacenamiento de energía de esta manera puede reducir el número de barras 130 colectoras usadas para conectar extremos de dispositivos 100 de almacenamiento de energía, en comparación con conjuntos en los cuales los dispositivos de almacenamiento de energía se disponen en una manera estructuralmente paralela. Dado que las barras 130 colectoras pueden tener un nivel relativamente alto de resistencia eléctrica, la reducción de su uso también reduce la resistencia en las conexiones eléctricas provistas entre dispositivos 100 de almacenamiento de energía usados en el conjunto 10.
Con referencia a las Figuras 3-4, una configuración de extremo a extremo de un conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía puede incluir múltiples dispositivos 100 de almacenamiento de energía, y cada una de dichas unidades en la pluralidad puede incluir un primer electrodo 102 saliente y un segundo electrodo 104 saliente en extremos opuestos de cada dispositivo 100 de almacenamiento de energía. Como se muestra previamente, los dispositivos 100 de almacenamiento de energía pueden unirse directamente por una unión 210 por soldadura entre el primer electrodo 102 saliente y el segundo electrodo 104 saliente. Varias uniones 210 por soldadura pueden implementarse entre pares de dispositivos 100 de almacenamiento de energía de modo que todos o una porción de los múltiples dispositivos 100 de almacenamiento de energía se conectan eléctricamente entre sí en serie.
Como puede verse en la Figura 4, un primer electrodo 102 saliente de un dispositivo 100 de almacenamiento de energía puede conectarse a un segundo electrodo 104 saliente de un dispositivo 100 de almacenamiento de energía adyacente mediante una unión 210 por soldadura y, de esta manera, se conectan, de manera segura, los dispositivos 100 de almacenamiento de energía en serie, opcionalmente a lo largo de una sola línea de contacto circunferencial. El primer y/o segundo electrodos 102, 104 salientes pueden también incluir un sujetador 212, que puede permitir que un cable eléctrico o contacto 215 se acople a una unión entre dos dispositivos 100 de almacenamiento de energía.
El sujetador 212 puede tomar la forma de un remache que se inserta entre los dispositivos 100 de almacenamiento de energía dirigiendo un sujetador 212 hacia el primer electrodo 102 saliente, segundo electrodo 104 saliente, o unión 210 por soldadura. El sujetador 212 puede conectarse a un alambre 215 antes de insertarse, o el alambre 215 puede acoplarse eléctricamente al sujetador 212 después de la instalación. Los alambres 215 acoplados al sujetador 212 pueden usarse para acoplar tensiones o corrientes eléctricas en otras ubicaciones de dispositivos 100 de almacenamiento de energía, incluidos sitios en el conjunto 10, p.ej., placa 140 de circuito (se muestra en la Figura 2). En algunas realizaciones, múltiples sujetadores 212 pueden además proveerse en conexiones en serie de dispositivos 100 de almacenamiento de energía en múltiples uniones 210 por soldadura y/o electrodos 102, 104 salientes y, de esta manera, se unen múltiples dispositivos 100 de almacenamiento de energía a la placa 140 de circuito (se muestra en la Figura 2) mediante varios alambres 215.
Con referencia a la Figura 5, se muestra un procedimiento a modo de ejemplo para soldar varios dispositivos 100 de almacenamiento de energía juntos. Dos o más dispositivos 100 de almacenamiento de energía que se conectarán por una conexión en serie pueden posicionarse encima de rodillos 212. Para una estabilidad adicional y facilidad de fabricación, un tercer rodillo 212 puede proveerse por encima de y adyacente a dispositivos 100 de almacenamiento de energía sujetos a soldadura. Los dispositivos 100 de almacenamiento de energía que se conectarán pueden también alinearse en su primer y segundo electrodos 102, 104 salientes. Una o más máquinas 214 de soldadura con láser pueden posicionarse próximas a y/o por encima de los dispositivos 100 de almacenamiento de energía, de modo que las máquinas 214 de soldadura con láser se encuentran, cada una, sustancialmente alineadas con puntos o superficies de contacto entre dispositivos 100 de almacenamiento de energía. Las máquinas 214 de soldadura con láser pueden entonces transmitir haces 216 de soldadura a los dispositivos 100 de almacenamiento de energía y formar una o más uniones 210 por soldadura entre los dispositivos 100 de almacenamiento de energía mientras los rodillos 212 giran para rotar los dispositivos 100 de almacenamiento de energía.
En algunas realizaciones, el proceso de soldadura puede simplificarse manteniendo máquinas 214 de soldadura con láser estacionarias e impartiendo movimiento 215 de rotación a los dispositivos 100 de almacenamiento de energía mediante el accionamiento o aplicación de energía a los rodillos 212 y, de esta manera, se provee la totalidad de uniones 210 por soldadura de manera uniforme. En otras realizaciones, los dispositivos 100 de almacenamiento de energía pueden ser estacionarios, mientras que las máquinas 214 de soldadura con láser rotan alrededor de la circunferencia de los dispositivos 100 de almacenamiento de energía para aplicar soladuras con láser a través de los haces 216 de soldadura. La máquina 214 de soladura con láser puede formar una unión 210 por soladura variando la temperatura de los haces 216 según sea necesario (p.ej., 3.000°F, 2.000°F, 1.200°F, etc.). Además, se comprende que las realizaciones de la presente descripción no se encuentran limitadas a procesos de soldadura con láser. Varios dispositivos 100 de almacenamiento de energía pueden también unirse juntos con soladuras EB (eléctrica), TIG (Arco de Tungsteno) y MIG (arco de metal y gas) si se desea, además de cualquier otra forma adaptada de una o más técnicas de soldadura actualmente conocidas o desarrolladas más adelante.
Realizaciones adicionales del conjunto 10, ejemplos del cual se incluyen en las Figuras 6-8B, pueden incluir mecanismos de transmisión térmica para la conducción/transmisión de calor desde los dispositivos 100 de almacenamiento de energía. En una realización, un mecanismo de transmisión térmica puede incluir un material de transmisión térmica como, por ejemplo, un plástico, resina, epoxi, material de cambio de fase, o sustancia similar configurados para comunicar calor de los dispositivos 100 de almacenamiento de energía a otros componentes como, por ejemplo, una carcasa 20 de manga alargada. Como se describirá en mayor detalle más abajo, los mecanismos de transmisión térmica pueden proveerse como componentes adicionales dentro del conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía que pueden, por ejemplo, aplicarse a dispositivos 100 de almacenamiento de energía, carcasas como, por ejemplo, la carcasa 20 de manga alargada, u otros componentes. Por ejemplo, como se describirá en la presente memoria, los mecanismos de transmisión térmica pueden fijarse a uniones 210 por soldadura, aplicarse como un recubrimiento a la superficie de dispositivos 100 de almacenamiento de energía, recubrirse dentro de carcasas como, por ejemplo, la carcasa 20 de manga alargada, y/o proveerse como una sustancia líquida o sólida interpuesta entre dispositivos 100 de almacenamiento de energía y una carcasa como, por ejemplo, la carcasa 20 de manga alargada. Las realizaciones descritas con respecto a cada una de las Figuras 6-8B comprenden, cada una, uno o más mecanismos de transmisión térmica, y otros mecanismos sustancialmente similares que puedan aislar electricidad mientras conducen térmicamente calor dentro y desde el conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía.
Con referencia a las Figuras 6-7C, el conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía puede incluir mecanismos de transmisión térmica en la forma de una o más inserciones 220 térmicas entre dos dispositivos 100 de almacenamiento de energía. La inserción 220 térmica se muestra en la Figura 6 a modo de ejemplo como una posicionada alrededor del primer y segundo electrodos 102, 104 salientes entre dispositivos 100 de almacenamiento de energía. También se comprende que la inserción 220 térmica puede adaptarse para posicionarse alrededor de varios dispositivos 100 de almacenamiento de energía de forma simultánea. La inserción 220 térmica puede tener una composición material de plástico o sustancia similar que pueda aislar una corriente eléctrica mientras transmite calor desde los dispositivos 100 de energía y ofrece soporte estructural. Los dispositivos 100 de almacenamiento de energía pueden contactar cerramientos o la carcasa 20 de manga alargada (Figura 2) a través de la inserción 220 térmica, que, a su vez, puede actuar como un puente o componente transicional. La configuración de la inserción 220 térmica permite, de manera opcional, que el calor se comunique desde los dispositivos 100 de almacenamiento de energía sin alterar la conexión entre ellos, incluidas las uniones 210 por soldadura de modo que una o más inserciones 220 térmicas pueden añadirse al o retirarse del conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía según se desee. Aunque la Figura 6 representa solamente una inserción 220 térmica, las realizaciones de la descripción pueden usar cualquier cantidad de inserciones térmicas en conexiones entre dispositivos 100 de almacenamiento de energía para adaptarse a requisitos de diseño variables.
La inserción 220 térmica puede ofrecer personalización adicional cuando se provee con un diseño de cierre a presión que se muestra en las Figuras 7A-B. En algunas realizaciones, la inserción 220 térmica puede incluir subporciones 222, que pueden instalarse en lados opuestos del primer y segundo electrodos 102, 104 salientes acoplados. La inserción 220 térmica y sus subporciones 222 combinadas pueden tener una geometría inclinada o en pendiente, provista por salientes 227 axiales, lo cual permite una mayor área de contacto entre la inserción 220 térmica y el dispositivo 100 de almacenamiento de energía en un lado, y un área de contacto menor entre la inserción 220 térmica y otro dispositivo 100 de almacenamiento de energía en otro lado. Según se describe más abajo en la descripción que acompaña a la Figura 7D, dicha geometría permite que las inserciones 220 térmicas se instalen con orientaciones alternas, lo cual permite que múltiples inserciones 220 térmicas similares o sustancialmente idénticas se usen en un conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía. Según su uso en la presente memoria, la expresión "sustancialmente idénticos/as" se refiere a cualesquiera dos o más componentes que son idénticos o que están diseñados para ser idénticos, representando desvíos menores o inesperados sin efecto alguno en el rendimiento del componente, p.ej., diferencias o errores provocados durante la fabricación. La inserción 220 térmica puede incluir cualquier cantidad de materiales de transmisión térmica y de aislamiento eléctrico, incluidos plásticos, materiales de cambio de fase y/u otras sustancias conocidas o descubiertas más adelante que puedan comunicar calor mientras aíslan la electricidad. Las inserciones 220 térmicas según la presente realización pueden, por consiguiente, fijarse y retirarse de los electrodos 102, 104 sin destruir la unión 210 por soldadura, lo cual permite que un solo conjunto 10 se adapte a diferentes situaciones. En algunas realizaciones, las inserciones 220 térmicas pueden usarse como un "puente térmico estructural interno" debido a su capacidad para conducir calor mientras aíslan la electricidad y ubican estructuralmente dispositivos 100 con respecto a la carcasa 20.
Las subporciones 222 pueden configurarse para unirse entre sí por una junta por presión, acoplamiento, o conexión 226 mecánica similar y, de esta manera, se permite que la inserción 220 térmica encierre un área en sección transversal que es sustancialmente igual al primer y segundo electrodos 102, 104 pero menor que el área en sección transversal de los dispositivos 100 de almacenamiento de energía. Aunque la subporciones 222 pueden tener diseños mecánicamente distintos, las subporciones 222 pueden también ser idénticas, y pueden representar puntos de contacto coincidentes en lados opuestos de un semicírculo. En algunas realizaciones, las inserciones 220 térmicas pueden permitir que los alambres 215 (Figura 4) se desplacen a través de las inserciones 220 térmicas sin obstruirse por aquellos o sin alterar la transmisión de electricidad a través de los alambres. La inserción 220 térmica puede montarse mediante la unión de las subporciones 222 en conexiones 226 mecánicas, por ejemplo, mediante la inserción de la saliente en la ranura 225 de recepción. Como se muestra en la Figura 7B, una subporción 222 puede ser sustancialmente semicircular, incluida la saliente 224 en un lado de la subporción 222 y la ranura 225 de recepción en el otro lado. Otras variantes de las subporciones 222 pueden incluir diseños con tres o más componentes, o con geometrías que no son sustancialmente circulares.
Con referencia a la Figura 7C, se muestra un diseño que puede usarse para algunas realizaciones de la inserción 220 térmica. La Figura 7C muestra el dispositivo 100 de almacenamiento de energía y electrodo 102 saliente que se extiende axialmente desde allí, con dispositivos de almacenamiento de energía adicionales y unión 210 por soldadura (Figuras 2, 3, 4) omitidos en aras de la demostración. La inserción 220 térmica se muestra como una que tiene salientes 227 axiales, con una geometría en pendiente y que se extiende desde aproximadamente la circunferencia del dispositivo 100 de almacenamiento de energía hasta aproximadamente la circunferencia del electrodo 102 saliente. La geometría de la inserción 227 térmica representada en la Figura 7C, por lo tanto, puede contactar el dispositivo 100 de almacenamiento de energía en un área de superficie mayor en un lado, mientras contacta otro dispositivo de almacenamiento de energía (no se muestra) en el otro lado.
La Figura 7D ilustra una ventaja de diseño de inserciones 220 térmicas para que tengan diferentes áreas de superficie en lados opuestos a través del uso de salientes 227 axiales. En la Figura 7D, el conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía se muestra como uno que incluye varios dispositivos de almacenamiento de energía, con inserciones 220 térmicas provistas al lado de uniones 210 por soldadura. Cada inserción 220 térmica puede incluir salientes 227 axiales, lo cual permite que las inserciones 220 térmicas adyacentes tengan orientaciones alternas. Las orientaciones alternas permiten que cada inserción 220 térmica tenga diseños térmicos similares o sustancialmente idénticos, aumentando tanto la escalabilidad del conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía como cualquier comunicación térmica entre los varios componentes.
Según se demuestra a modo de ejemplo en las Figuras 8A-8B, en otra realización, cada dispositivo 100 de almacenamiento de energía puede incluir una o más capas 230 de conducción térmica allí, las cuales pueden proveerse en la forma de recubrimientos o capas 230 (de aquí en adelante, simplemente "capas térmicas"). Las capas 230 térmicas pueden montarse en, colocarse en, o de otra manera acoplarse o fijarse a, dispositivos 100 de almacenamiento de energía, carcasas como, por ejemplo, la carcasa 20 de manga alargada (Figura 2), primera y segunda placas 122, 124 térmicas (Figura 2), o cualquier otro componente del conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía. En otras realizaciones, las capas 230 de conducción térmica pueden, en general, interponerse entre dispositivos 100 de almacenamiento de energía y una carcasa como, por ejemplo, la carcasa 20 de manga alargada (Figura 2). Las capas 230 de conducción térmica pueden estar hechas de un material que permita que el calor se transfiera del dispositivo 100 de almacenamiento de energía hacia otros componentes de un conjunto 10 como, por ejemplo, la carcasa 20 de manga alargada. De manera similar a la inserción 220 térmica, varias capas 230 de conducción térmica pueden proveerse dentro del conjunto 10 y, de esta manera, permitir que una o más capas 230 térmicas se incluyan en un dispositivo 100 de almacenamiento de energía y/o en varios dispositivos 100 de almacenamiento de energía. Dado que los dispositivos 100 de almacenamiento de energía se disponen en dos filas, cada capa 230 térmica puede transferir energía térmica directamente a la carcasa 20 de manga alargada a través del contacto térmico. Las capas 230 térmicas se muestran en la Figura 8A como unas que tienen geometrías sustancialmente rectangulares con formas para coincidir con las superficies exteriores sustancialmente cilíndricas de los dispositivos 100, pero otras geometrías, incluidas las formas sustancialmente de cuadrilátero, circular y/o cualquier forma simple o compuesta que pueda establecerse en o fijarse a dispositivos 100 de almacenamiento de energía se contemplan.
La inclusión de una o más capas 230 térmicas puede comunicar o disipar calor acumulado desde los dispositivos 100 de energía provocado desde el conjunto 10 operativo. Las capas 230 térmicas pueden asistir en la comunicación de calor de los dispositivos 100 de almacenamiento de energía a otras áreas dentro y fuera del conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía, sin interponerse directamente entre dispositivos 100 de almacenamiento de energía en uniones 210 por soldadura. Cualquiera de o ambas capas 230 térmicas e inserciones 220 térmicas pueden permitir que todos los dispositivos 100 de almacenamiento de energía hagan contacto con otro componente como, por ejemplo, una carcasa del conjunto 10. Los conjuntos que incluyen uniones 210 por soldadura en serie entre dispositivos 100 de almacenamiento de energía pueden usarse, con o sin cualquiera de las modificaciones previamente descritas, junto con cualquiera de los componentes adicionales que pueden incluirse en el conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía. Las capas 230 térmicas pueden tomar la forma de cualquier material ahora conocido o desarrollado más adelante, incluidos, pero sin limitación a: una resina, epoxi o un material de cambio de fase. Las capas 230 térmicas pueden aplicarse, de manera selectiva, al exterior de los dispositivos 100 de almacenamiento de energía y/o a un interior de la carcasa 20 de manga alargada (Figura 2) en cualquier manera ahora conocida o desarrollada más adelante, p.ej., adhesión de una capa, recubrimiento, inmersión, etc., que permita la conducción térmica de calidad.
En otra realización, que se muestra en la Figura 8B, el mecanismo de transmisión térmica puede incluir un relleno 232 térmico. El relleno 232 térmico puede proveerse como una resina, epoxi o un material de cambio de fase. El relleno 232 térmico puede instalarse por colada, deslizamiento, o inserción mecánica mediante el uso de cualquier proceso conocido o desarrollado más adelante. Como se demuestra en la Figura 8B, el relleno 232 térmico puede tomar la forma de un solo componente continuo que abarca cada dispositivo 100 de almacenamiento de energía. En algunas realizaciones, el relleno 232 térmico puede formarse con contornos 60 iguales o similares que la carcasa 20 de manga alargada (Figura 2) y, de esta manera, se transmite calor del dispositivo 100 de almacenamiento de energía a otros componentes del conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía y/o un entorno exterior. En otra realización, el relleno 232 térmico puede aplicarse parcialmente mediante la provisión de una resina, epoxi, material de cambio de fase o material similar de conducción térmica y aislamiento eléctrico alrededor de los dispositivos 100 de almacenamiento de energía y/o dentro de la carcasa 20 de manga alargada (Figura 2), en un estado líquido o seco.
El relleno 232 térmico, por consiguiente, puede tomar una forma que llena algunos o todos los espacios entre los dispositivos 100 de almacenamiento de energía y un encerramiento o carcasa 20 de manga alargada, mientras también rodea los alambres 215 (Figuras 4, 8A) presentes dentro de la carcasa 20 de manga alargada (Figura 2). Por consiguiente, el relleno 232 térmico puede adaptarse para tomar la forma de unidades individuales o una unidad continua, según pueda desearse para varios despliegues.
Se comprende que las inserciones 220 térmicas y/o el relleno 230 térmico descritos pueden usarse solos o en combinación, y que los materiales que conforman los mecanismos pueden adaptarse para alojar diferentes cargas térmicas. Por ejemplo, los mecanismos de transmisión térmica en algunas realizaciones pueden incluir solo uno de una resina, epoxi, material de cambio de fase o sustancias similares actualmente conocidas o desarrolladas más adelante. Además, las composiciones químicas de cada mecanismo de transmisión térmica pueden adaptarse para proveer una transmisividad térmica particular.
Una realización de la invención provee una carcasa en la forma de una carcasa de manga alargada. Un ejemplo de una carcasa de manga alargada, y componentes anexos que pueden usarse con realizaciones de la invención, se muestra en las Figuras 9-11B. En la Figura 9, la carcasa 20 de manga alargada se muestra como compatible con el conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía (Figuras 1-6). La carcasa 20 de manga alargada puede tener una geometría configurada para abarcar múltiples dispositivos 100 de almacenamiento de energía. En algunas realizaciones, el conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía puede además abarcar una placa 140 de circuito, que puede acoplarse a los múltiples dispositivos 100 de almacenamiento de energía con al menos un haz 302 de conductores (que se muestra en mayor detalle en las Figuras 11A, 11B).
El haz 302 de conductores puede incluir múltiples alambres (se muestran además en las Figuras 11A, 11B) operativos para acoplar eléctricamente o conectar la placa 140 de circuito a dispositivos 100 de almacenamiento de energía, p.ej., en juntas, entre dispositivos 100 de almacenamiento de energía como, por ejemplo, la unión 210 por soldadura (Figuras 2, 3, 4). En algunas realizaciones, la placa 140 de circuito puede posicionarse a lo largo de una longitud de la carcasa 20 y retenerse dentro de un soporte 304 ubicado dentro del interior de la carcasa 20. Como se muestra en la Figura 10, en una realización, la carcasa 20 de manga alargada incluye un soporte 304 en la forma de ranuras opuestas que conectan lados/bordes opuestos de la placa 140 de circuito para permitir que la placa de circuito conecte, de manera deslizable, la carcasa 20 de manga alargada y se retenga allí. Otras formas de soporte 304 pueden también ser posibles. La placa 140 de circuito puede además posicionarse a lo largo de una longitud de la carcasa 20. Debido a que la placa 140 de circuito se posiciona a lo largo de una longitud de la carcasa 20 y posicionamiento en serie de los dispositivos 100 de almacenamiento de energía, un haz 302 de conductores que tiene una sola disposición de alambres puede usarse de manera repetida a lo largo del conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía. De esta manera, las conexiones eléctricas entre la placa 140 de circuito y cada dispositivo 100 de almacenamiento de energía pueden simplificarse, permitiendo el uso de tipos similares o sustancialmente idénticos de haces 302 de conductores de forma repetida, independientemente de la cantidad de dispositivos 100 de almacenamiento de energía (Figura 2), o del tamaño deseado del conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía. El uso de haces 302 de conductores sustancialmente idénticos puede reducir el tiempo y los costes asociados a la fabricación del conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía. Según se describe en la presente memoria, la expresión "sustancialmente idéntico/a(s)" puede abarcar situaciones en las cuales los mismos componentes genéricos se usan para cada haz 302 de conductores, incluso cuando errores de fabricación provocan variaciones entre los haces 302 de conductores individuales.
El diseño de la carcasa 20 de manga alargada representa un área en sección transversal uniforme, y puede ser de una longitud adaptable, permitiendo que la cantidad de dispositivos 100 de almacenamiento de energía contenidos dentro se adapte sin cambiar la forma de la carcasa 20 de manga alargada, incluida su área en sección transversal, lo cual puede además reducir el tiempo y coste de fabricación.
En algunas realizaciones, medidas adicionales pueden emplearse para mejorar la comunicación térmica entre dispositivos 100 de almacenamiento de energía y la carcasa 20 de manga alargada. Por ejemplo, los múltiples dispositivos 100 de almacenamiento de energía pueden disponerse en múltiples filas, cada fila de dispositivos 100 de almacenamiento de energía estando en contacto térmico con un interior 310 de la carcasa 20 de manga alargada. En otras realizaciones, al menos uno de los múltiples dispositivos 100 de almacenamiento de energía puede también incluir mecanismos de transmisión térmica, p.ej., en la forma de capa 230 térmica y/o relleno 232 térmico, lo cual se muestra previamente en las Figuras 8A, 8B, interpuestos entre la carcasa 20 de manga alargada y al menos un dispositivo 100 de almacenamiento de energía.
En algunas realizaciones, la carcasa 102 de manga alargada puede también incluir múltiples ranuras 312 interiores. Las ranuras 312 interiores pueden ubicarse dentro del interior 310 de la carcasa de manga alargada en cualquier posición deseada, como se demuestra a modo de ejemplo en la Figura 9. Las ranuras 312 pueden retener uno o más pernos o tornillos para acoplar la primera y segunda placas 122, 124 térmicas (Figura 2).
Las realizaciones de la carcasa 20 de manga alargada incluyen diseños en los cuales la carcasa 20 de manga alargada es un solo componente de área en sección transversal sustancialmente uniforme, como se representa en las Figuras 9 y 10. Dichos diseños permiten que la carcasa de manga alargada se fabrique con cualquier longitud deseada en la cual un número establecido de dispositivos 100 de almacenamiento de energía puede contenerse dentro de un área en sección transversal de la carcasa 20 de manga alargada. Como resultado, la carcasa 20 de manga alargada puede permitir que el conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía sea escalable a cualquier longitud deseada, y una cantidad deseada de conexiones eléctricas en serie entre los dispositivos 100 de almacenamiento de energía puede proveerse en cada implementación del conjunto 10. El conjunto 10 de almacenamiento de energía puede escalarse según se desee mediante la fabricación de la carcasa 20 de manga alargada por extrusión en longitudes variables de área en sección transversal sustancialmente uniforme. La carcasa 20 de manga alargada extruida puede entonces cortarse en un tamaño para abarcar una cantidad deseada de dispositivos 100 de almacenamiento de energía, de modo que el conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía puede tener un valor operativo predeterminado, p.ej., una tensión o capacitancia predeterminadas.
Con referencia a la Figura 11A, se muestra una realización adicional de la carcasa 20 de manga alargada. Se muestra una placa 140 de circuito que se retiene dentro de la carcasa 20 de manga alargada. El haz 302 de conductores puede acoplar la placa 140 de circuito a varios alambres 215, que pueden proveerse como alambres solos, grupos de alambres, o una extensión de un haz 302 de conductores. Los alambres 215 pueden, por consiguiente, conectarse eléctricamente o acoplarse al primer y/o segundo electrodos 102, 104 salientes de dispositivos de almacenamiento de energía.
En la Figura 11B, se muestra una ilustración más detallada de una realización del conjunto 10. Según se describe con respecto a la Figura 11A, la placa 140 de circuito puede conectarse a varios alambres 215 a través de haces 302 de conductores. Cada alambre 215, que puede proveerse de manera individual, en un grupo, o como parte de un haz de conductores, puede conectar eléctricamente la placa 140 de circuito a al menos uno de los dispositivos 100 de almacenamiento de energía.
Como se muestra en la Figura 11B, acoplamientos eléctricos coherentes por haces 302 de conductores pueden proveerse en conjunto con la provisión de material de transmisión térmica como, por ejemplo, las inserciones 220 térmicas, capas 230 térmicas y/o relleno 232 térmico previamente descritos. Cada haz 302 de conductores que se muestra en la Figura 11B se muestra como sustancialmente idéntico a los otros, permitiendo que cada conexión entre dispositivos 100 de almacenamiento de energía y la placa 140 de circuito sea coherente. La coherencia o igualdad entre cada haz 302 de conductores puede también permitir la instalación de mecanismos de transmisión térmica (se muestran en otra parte), p.ej., inserciones (que pueden además configurarse para retener alambres 215 según se describe previamente), capas térmicas y/o relleno térmico. En algunas realizaciones, los haces 302 de conductores pueden usarse en conjuntos 10 de almacenamiento de energía adaptados al usuario o variables sin rediseñarse o de otra manera alterarse para tener diferentes longitudes y, de esta manera, se reducen el tiempo y los costes de fabricación.
Como se muestra en la Figura 12, el conjunto 10 puede además incluir la primera placa 122 térmica y la segunda placa 124 térmica, que pueden acoplarse juntas para formar el puente 50 térmico estructural. Según se describe en la presente memoria con respecto a la Figura 2, y que ahora se muestra en mayor detalle en la Figura 12, la primera placa 122 térmica puede posicionarse entre primeros electrodos 102 salientes de dispositivos 100 de almacenamiento de energía y la primera junta 112 de estanqueidad, y la segunda placa 124 térmica puede, de manera similar, posicionarse entre segundos electrodos 104 salientes de dispositivos 100 de almacenamiento de energía y la segunda junta 112 de estanqueidad. La primera y/o segunda placas 122, 124 térmicas pueden definir aberturas 25 configuradas para complementar o recibir, de manera coincidente, terminales 26 conectados a uno o más dispositivos 100 de almacenamiento de energía.
Como se muestra en la Figura 12, la comunicación térmica entre dispositivos 100 de almacenamiento de energía y otros componentes puede aumentarse en algunas realizaciones por el puente 50 térmico estructural. En otras realizaciones, el puente 50 térmico estructural puede permitir que todos los dispositivos 100 de almacenamiento de energía en el conjunto 10 se conecten térmicamente a otra estructura como, por ejemplo, la carcasa 20 de manga alargada. El puente 50 térmico estructural puede incluir placas 122, 124 térmicas, que pueden configurarse para impedir el movimiento por dispositivos 100 de almacenamiento de energía, proveer distribución de carga a través del conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía, y mejorar la conducción térmica a otros componentes o estructuras, incluida la carcasa 20 de manga alargada.
Las cavidades 115 pueden formarse según el componente de un conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía que aquellas complementan o conectan, de manera coincidente. Por ejemplo, las cavidades 115 pueden además tener formas para complementar o conectarse, de manera coincidente, a una barra 130 colectora acoplada a un electrodo 102, 104 saliente del dispositivo 100 de almacenamiento de energía, terminal 26, u otros componentes. Las placas 122, 124 térmicas pueden además conectarse a juntas 112, 114 de estanqueidad y además asegurar las placas 122, 124 térmicas a la carcasa 20 de manga alargada y/o primera y segunda placas 12, 14. La inclusión de juntas 112, 114 de estanqueidad en un conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía puede permitir a las placas 122, 124 térmicas del puente 50 térmico estructural retener dispositivos 100 de almacenamiento de energía dentro de la carcasa 20 de manga alargada y, de esta manera, evitar o reducir la acción de rotación contra dispositivos 100 de almacenamiento de energía.
El puente 50 térmico estructural y/o las placas 122, 124 térmicas pueden comunicar energía térmica a lo largo del conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía. Por lo tanto, las placas 122, 124 térmicas ofrecen soporte estructural para los dispositivos 100 de almacenamiento de energía, mientras también ayudan en la gestión térmica dentro del conjunto 10. La cantidad de transmisión térmica al conjunto 10 provista por el puente 50 térmico estructural, placas 122, 124 térmicas, inserciones 220 térmicas, capas 230 térmicas y/o relleno 232 térmico puede predefinirse mediante la selección de tamaños, formas y materiales usados para dichos componentes. Por ejemplo, las placas 122, 124 térmicas pueden estar compuestas de cualquier material térmicamente conductor que también tenga una conductividad eléctrica a granel baja aceptable en comparación con la composición material de los dispositivos 100 de almacenamiento de energía. En algunas realizaciones, los materiales usados en las placas 122, 124 térmicas pueden incluir talco, un mineral lleno de talco, un plástico lleno de talco y composiciones similares. Las placas 122, 124 térmicas pueden fabricarse, de manera adaptable, para alojar varias consideraciones de diseño. En un ejemplo, que se muestra en la Figura 12, la primera placa 122 puede formarse para incluir múltiples segmentos 404 de superficie. Los segmentos 404 pueden además incluir cavidades 410. Por ejemplo, algunas cavidades 115 pueden configurarse para coincidir con barras 130 colectoras en dispositivos 100 de almacenamiento de energía, mientras otras cavidades 115 pueden configurarse para coincidir con terminales 16 ubicados en el primer o segundo electrodos 102, 104 salientes del dispositivo 100 de almacenamiento de energía. La primera placa 122 térmica y/o segunda placa 124 térmica puede además incluir aberturas 25, 411 para ayudar en la conducción térmica y/o distancia interna.
Con referencia a la Figura 13, el puente 50 térmico estructural y/o las placas 122, 124 térmicas pueden estar provistas de aberturas 402, segmentos 404 de superficie y/u otros componentes estructurales. Según se describe en la presente memoria, los segmentos 404 de superficie de las placas 122 y 124 térmicas pueden incluir, cada uno, múltiples cavidades 115, que pueden configurarse como nervaduras, crestas y/o indentaciones. Cada cavidad 115 puede configurarse para complementar todo o parte de un dispositivo 100 de almacenamiento de energía, incluidos los electrodos 102, 104 salientes (que se muestran en las Figuras 2, 4, 6, 7).
La primera y segunda placas 122, 124 térmicas pueden también incluir varios segmentos 404, incluidas dos o más cavidades 115 definidas por un conjunto de crestas 412, que pueden complementar o recibir, de manera coincidente, varios componentes como, por ejemplo, la barra 130 colectora. La primera y/o segunda placas térmicas pueden además incluir una cavidad 426 de terminal configurada para complementar o recibir, de manera coincidente, el terminal 26. Los segmentos 404 pueden incluir un bolsillo 436 configurado para recibir al menos una porción del terminal 26 y/o conector 28. En algunas realizaciones, el bolsillo 436 puede sobresalir de la superficie 404.
La Figura 14 ilustra una interfaz entre terminales 26 y segmentos 404 de la primera o segunda placas 122, 124 térmicas según una realización. El terminal 26 puede conectarse al dispositivo 100 de almacenamiento de energía antes de conectar segmentos 404 u otra estructura correspondiente del puente 50 térmico estructural. La carcasa 20 de manga alargada se muestra como una acoplada a varios dispositivos 100 de almacenamiento de energía, que pueden conectarse entre sí en serie, p.ej., en su primer y segundo electrodos 102, 104 salientes. Múltiples haces 302 de conductores pueden acoplar la placa 140 de circuito a dispositivos 100 de almacenamiento de energía, de modo que la comunicación eléctrica entre cada dispositivo 100 de almacenamiento de energía y la placa 140 de circuito se provee. Según se describe en la presente memoria con respecto a la Figura 4, los sujetadores 212 pueden permitir que alambres o cables de alambre de haces 302 de conductores se acoplen, de manera eléctrica, a dispositivos 100 de almacenamiento de energía.
En algunas realizaciones, la longitud escalable de la carcasa 20 de manga alargada y su contacto físico con cada dispositivo 100 de almacenamiento de energía cercado permite a los haces 302 de conductores ser similares o sustancialmente idénticos entre sí. El uso de haces 302 de conductores sustancialmente idénticos, cuando se permite por la carcasa 20 de manga alargada, permite que cada dispositivo 100 de almacenamiento de energía se conecte a la placa 140 de circuito según un diseño uniforme.
Con referencia a la Figura 15, el conjunto 10 puede incluir un conjunto de terminales 26 para su uso con dispositivos 100 de almacenamiento de energía. Los terminales 26 pueden formarse de manera diferente de los terminales previamente conocidos. Por ejemplo, en conjuntos convencionales, un terminal puede comprender una copa que se sienta en un condensador y abarca totalmente un extremo o punta del condensador. Como tal, dicho terminal tradicionalmente se montará por presión o se soldará radialmente en un punto donde el terminal hace contacto con el condensador, para asegurar el terminal al condensador. Por el contrario, los terminales 26 descritos pueden incluir un conjunto de rebordes 502 curvilíneos que proveen conexión circunferencial con respecto al primer o segundo electrodos 102, 104 salientes del dispositivo 104 de almacenamiento de energía.
Los rebordes 502 curvilíneos pueden disponerse próximos entre sí y/o pueden estar separados por un conjunto de muescas 504. Las muescas 504 pueden permitir al conjunto de rebordes 502 curvilíneos ser ajustables o plegables unos con respecto a los otros, y/o permitir la conexión al dispositivo 100 de almacenamiento de energía. El terminal 26 puede también conectarse a electrodos 102, 104 salientes del dispositivo 100 de almacenamiento de energía. En el presente contexto, las conexiones pueden proveerse a través de interfaces como, por ejemplo, montajes a presión, cierres a presión, uniones a presión y/o partes conectables de manera coincidente. Un primer conjunto de aberturas 506 puede ubicarse en el conjunto de rebordes 502 curvilíneos para ayudar en la conexión eléctrica de los terminales 26 a la placa 140 de circuito, opcionalmente a través del haz 302 de conductores. Un segundo conjunto de aberturas 508 puede proveerse para acoplar terminales 26 a la primera y segunda placas 12, 14, a la primera y segunda placas 122, 124 térmicas y/o a la carcasa 20 de manga alargada previamente descritas.
El terminal 26 puede incluir un conector 28, que puede sobresalir del terminal 26, opcionalmente a través de una de la primera y segunda placas 12, 14 y/o una de la primera y segunda placas 122, 124 térmicas para el contacto eléctrico entre dispositivos 100 de almacenamiento de energía y componentes, p.ej., equipo fuera del conjunto 10 de dispositivo de almacenamiento de energía. En algunas realizaciones, el conector 28 define una abertura 510 de terminal, que puede configurarse para recibir, de manera coincidente, un contacto eléctrico y/o adaptador para proveer contacto eléctrico. En una realización, la abertura 510 de terminal puede incluir roscas 512, que pueden, por consiguiente, permitir que el terminal 26 se conecte al enchufe roscado (no se muestra).
En otra realización, el conector 28 puede definir una superficie 514 de conector configurada para conectarse a un enchufe, aplicación y/o a una herramienta. La superficie 514 de conector puede ser en la forma de una superficie con patrones, superficie plana, o geometría similar para conectar otros componentes. El conector 28 puede ubicarse de manera sustancialmente central con respecto al conjunto de rebordes 502 curvilíneos, y puede directamente conectar dispositivos 100 de almacenamiento de energía. Un espacio 520 puede estar presente entre conjuntos de rebordes 502 curvilíneos y el conector 28. El espacio 520 puede configurarse para recibir, de manera coincidente, electrodos 102, 104 salientes del dispositivo 100 de almacenamiento de energía y proveer acceso a una interfaz 530 (se muestra en la Figura 16) entre el conector 28 y el dispositivo 100 de almacenamiento de energía.
En algunas realizaciones, el terminal 26 puede soldarse de manera circunferencial en electrodos 102, 104 salientes de dispositivos 100 de almacenamiento de energía. Por ejemplo, como se muestra en mayor detalle en la Figura 16, el conjunto 10 puede incluir el terminal 26, soldado de manera circunferencial al primer o segundo electrodos 102, 104 salientes a lo largo de la interfaz 530 entre el conjunto de rebordes 502 y el primer o segundo electrodos 102, 104 salientes. El terminal 26 se muestra además alineado circunferencialmente alrededor de un primer o segundo electrodos 102, 104 salientes, y puede conectarse al dispositivo 100 de almacenamiento de energía a lo largo de la región 532 de soldadura.
Un proceso para conectar el terminal 26 en el dispositivo 100 de almacenamiento de energía se muestra en mayor detalle en las Figuras 17, 18. La Figura 18 muestra una realización con la cual una junta 532 de soldadura puede formarse en o aplicarse a la interfaz 530 mediante el acceso creado por el espacio 520. Siguiendo la formación de la junta 532 de soldadura, como se muestra en la Figura 18, la segunda placa 124 puede conectar, de manera coincidente, dispositivos 100 de almacenamiento de energía y/o el terminal 26 de modo que el conector 28 se extiende a través de la abertura 25. Además, el terminal 26 puede tener dimensiones para conectar, de manera coincidente, la segunda placa 124. En la presente configuración, el par motor impartido por el ajuste de un sujetador 540 de terminal al terminal 26 puede distribuirse a otros dispositivos 100 de almacenamiento de energía en el conjunto 10 y, por consiguiente, se reduce el par motor directo en áreas soldadas alrededor del terminal 26.
Como se muestra en la Figura 19, el conjunto 10 puede también incluir una o más barras 130 colectoras para conectar conjuntos paralelos de dispositivos 100 de almacenamiento de energía. Una barra 130 colectora con muesca según una realización de la descripción puede estar hecha de un material eléctricamente conductor como, por ejemplo, metales, p.ej., aluminio, acero, cobre chapado en estaño, etc. La barra 130 colectora puede conectar grupos de dispositivos 100 de almacenamiento de energía en serie, o puede agrupar conjuntos paralelos de dispositivos 100 de almacenamiento de energía. De manera similar al terminal 26 descrito previamente, la barra 130 colectora puede conectarse, de manera circunferencial, a un electrodo 102, 104 saliente de dispositivos 100 de almacenamiento de energía. Cada barra 130 colectora puede comunicar electricidad entre los dispositivos 100 de almacenamiento de energía adyacentes acoplados a aquella.
Una realización de barra 130 colectora con muesca se muestra en la Figura 20. Las barras 130 colectoras con muesca pueden configurarse para conectar dispositivos 100 de almacenamiento de energía en sus electrodos 102, 104 salientes. La barra 130 colectora puede incluir una base 602 y uno o más rebordes 604 colectores conectados a la base 130. Uno o más rebordes 604 colectores pueden extenderse desde la base 602 y pueden conectarse al electrodo 102, 104 saliente de un dispositivo de almacenamiento de energía. Los rebordes 604 colectores pueden tener dimensiones para tener geometrías variables, incluidos arcos, líneas rígidas, geometrías tipo medialuna, u otras geometrías según pueda desearse, con el fin de proveer regiones contorneadas de contacto entre la barra 130 colectora y los dispositivos 100 de almacenamiento de energía.
Los rebordes 604 colectores pueden tener una forma para formar una muesca 610, que puede mejorar la flexibilidad de los rebordes 604 colectores para permitir que la barra 130 colectora con muesca se instale en un dispositivo de almacenamiento de energía. La muesca 610 puede además permitir que los rebordes 604 colectores se flexionen dentro del plano del cuerpo 602, de modo que uno de los rebordes 604 colectores puede desplazarse espacialmente del otro. El desplazamiento espacial entre rebordes 604 colectores puede mejorar el contorno de áreas de contacto entre la barra 130 colectora y el dispositivo 100 de almacenamiento de energía. Dicha flexibilidad puede proveer una conexión eléctrica segura entre dispositivos 100 de almacenamiento de energía individuales y la barra 130 colectora sin arriesgar cortocircuitos, fuga de corriente, etc., En algunos casos, los rebordes 602 colectores pueden reducir o incluso neutralizar fuerzas externas que actúan contra dispositivos 100 de almacenamiento de energía. Las barras 130 colectoras con muesca pueden también unirse o de otra manera fijarse a dispositivos 100 de almacenamiento de energía a través de soldadura u otras formas de unión estructural para aumentar la estabilidad del conjunto 610 de dispositivo de almacenamiento de energía.
Los rebordes 602 colectores pueden tener una forma para formar dos o más extremos 620 sustancialmente circulares, cada extremo 620 conectado a través de la base 602. En general, los extremos 620 sustancialmente circulares pueden también ser sustancialmente circulares. Los extremos 620 sustancialmente circulares pueden, por consiguiente, configurarse para conectar, de manera circunferencial, uno de los electrodos 102, 104 salientes de un dispositivo 100 de almacenamiento de energía. Los extremos 620 sustancialmente circulares pueden, por lo tanto, alojar geométricamente dispositivos 100 de almacenamiento de energía de diseño geométrico variable. Los extremos 620 sustancialmente circulares pueden configurarse para que sean parcialmente circulares, en lugar de completamente circulares, para evitar situaciones en las cuales la alineación geométrica exacta entre la barra 130 colectora y los dispositivos 100 de almacenamiento de energía será necesaria. Por consiguiente, los extremos 620 sustancialmente circulares pueden conectar cualquier electrodo 102, 104 saliente de los dispositivos 100 de almacenamiento de energía sin encerrar completamente el dispositivo.
Algunas ventajas ofrecidas por la inclusión de uno o más extremos 620 sustancialmente circulares en la barra 130 colectora pueden incluir la capacidad de conectar barras 130 colectoras a dispositivos 130 de almacenamiento de energía a través de un ajuste por presión suave, y la adaptabilidad de la barra 130 colectora a diferencias de diseño o fabricación entre numerosos conjuntos 10 de dispositivo de almacenamiento de energía. Además, cualquier número deseado de barras 130 colectoras puede usarse para conectar dispositivos 100 de almacenamiento de energía en conjuntos 10 de dispositivo de almacenamiento de energía, mejorando la estabilidad estructural y la operabilidad de los componentes previamente descritos como, por ejemplo, el puente 50 térmico estructural, las placas 12, 14 y/o las placas 122, 124 térmicas.
La terminología usada en la presente memoria es a los fines de describir realizaciones particulares solamente y no pretende limitar la descripción. Según su uso en la presente memoria, las formas singulares "un", "una/o" y "el/la" pretenden incluir las formas plurales también, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Se comprenderá además que los términos "comprende(n)" y/o "que comprende(n)", cuando se usan en la presente memoria descriptiva, especifican la presencia de características, enteros, etapas, operaciones, elementos y/o componentes establecidos, pero no excluyen la presencia o incorporación de una o más de otras características, enteros, etapas, operaciones, elementos, componentes y/o grupos de ellos.
La presente descripción escrita usa ejemplos para describir la invención, incluido el mejor modo, y para permitir que cualquier persona con experiencia en la técnica practique la invención, incluidos la realización y el uso de dispositivos o sistemas y llevar a cabo cualquier método incorporado. El alcance patentable de la invención se define por las reivindicaciones, y puede incluir otros ejemplos que se les ocurran a las personas con experiencia en la técnica. Dichos otros ejemplos pretenden encontrarse dentro del alcance de las reivindicaciones si tienen elementos estructurales que no difieren del lenguaje literal de las reivindicaciones.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un conjunto (10) de dispositivo de almacenamiento de energía que comprende: múltiples dispositivos (100) de almacenamiento de energía axialmente alineados, cada uno de los cuales tiene electrodos, dispositivos (100) de almacenamiento de energía inmediatamente adyacentes conectados de extremo a extremo en una junta; una carcasa (20) de manga alargada que tiene una longitud, la carcasa (20) de manga alargada abarcando los múltiples dispositivos de almacenamiento de energía; una placa (140) de circuito que se extiende a lo largo de la longitud de la carcasa de manga alargada; y múltiples haces (302) de conductores sustancialmente idénticos para acoplar la placa (140) de circuito a los múltiples dispositivos (100) de almacenamiento de energía axialmente alineados, caracterizado por que el conjunto (10) de dispositivo de almacenamiento de energía además comprende: un puente (50) térmico estructural que incluye al menos una placa (122, 124) térmica eléctricamente no conductora configurada para conectar un extremo de un par de dispositivos (100) de almacenamiento de energía adyacentes para asegurar físicamente los dispositivos (100) de almacenamiento de energía y comunicar térmicamente calor desde allí, en donde la al menos una placa (122, 124) térmica eléctricamente no conductora incluye: una cavidad (115) contorneada formada para recibir, de manera coincidente, un electrodo (102, 104) saliente de uno de los múltiples dispositivos (100) de almacenamiento de energía y una barra (130) colectora que conecta una periferia exterior del electrodo (102, 104) saliente, la cavidad (115) contorneada configurada para proveer un ajuste estilo enchufe con el electrodo (102, 104) saliente.
2. El conjunto (10) de dispositivo de almacenamiento de energía de la reivindicación 1, en donde el puente (50) térmico estructural además incluye:
una primera placa (122) térmica eléctricamente no conductora posicionada entre la carcasa (20) de manga alargada y un extremo del par de dispositivos (100) de almacenamiento de energía adyacentes, la primera placa (122) térmica incluyendo múltiples cavidades (115) formadas para conectar el electrodo (102) saliente y un extremo axial de cada uno del par de dispositivos (100) de almacenamiento de energía adyacentes; y
una segunda placa (124) térmica eléctricamente no conductora posicionada entre la carcasa (20) de manga alargada y un extremo opuesto de un par diferente de dispositivos (100) de almacenamiento de energía adyacentes para comunicar térmicamente calor de uno de los múltiples dispositivos (100) de almacenamiento de energía, la segunda placa (124) térmica incluyendo múltiples cavidades (115) formadas para conectar el electrodo (104) saliente y un extremo axial de cada uno del par diferente de dispositivos (100) de almacenamiento de energía.
3. El conjunto (10) de dispositivo de almacenamiento de energía de la reivindicación 1, en donde al menos una placa (122, 124) térmica eléctricamente no conductora incluye:
una abertura (25) para un terminal (26) acoplado a uno de los múltiples dispositivos (100) de almacenamiento de energía para pasar a través de aquella, en donde la al menos una placa (122, 124) térmica disipa calor del terminal (26); o
en donde la cavidad (115) contorneada se forma además para conectar una periferia exterior de la barra (130) colectora.
4. El conjunto (10) de dispositivo de almacenamiento de energía de la reivindicación 1, en donde la carcasa (20) de manga alargada además comprende un soporte (304) interior configurado para retener allí una placa (140) de circuito.
5. El conjunto (10) de dispositivo de almacenamiento de energía de la reivindicación 1, en donde al menos una de las placas (122, 124) térmicas incluye múltiples segmentos (404) mecánicamente conectados,
y opcionalmente
en donde uno de los múltiples segmentos (404) mecánicamente conectados además incluye una cavidad (115) configurada para conectar un extremo de uno de los múltiples dispositivos (100) de almacenamiento de energía y una barra (130) colectora en forma de medialuna sustancialmente allí.
6. El conjunto (10) de dispositivo de almacenamiento de energía de la reivindicación 1, que además comprende al menos una inserción (220) térmica eléctricamente no conductora que contacta un par axialmente conectado de los múltiples dispositivos (100) de almacenamiento de energía para asegurar físicamente el par de los múltiples dispositivos (100) de almacenamiento de energía y comunicar térmicamente calor desde allí.
7. El conjunto (10) de dispositivo de almacenamiento de energía de la reivindicación 1, que además comprende: una manga (20) alargada que tiene un interior contorneado configurado para abarcar cada uno de los múltiples dispositivos (100) de almacenamiento de energía axialmente alineados; y
un soporte (304) interior configurado para retener una placa (140) de circuito con respecto a la manga (20) alargada.
8. El conjunto (10) de dispositivo de almacenamiento de energía de la reivindicación 7, en donde el soporte (304) incluye un par de ranuras opuestas para conectar, de manera deslizante, bordes opuestos de la placa (140) de circuito.
9. El conjunto (10) de dispositivo de almacenamiento de energía de la reivindicación 7, en donde el interior de la manga (20) alargada se configura para abarcar dos filas de dispositivos (100) de almacenamiento de energía, o en donde el interior de la manga (20) alargada se configura además para abarcar tres pares de dispositivos (100) de almacenamiento de energía adyacentes.
10. El conjunto (10) de dispositivo de almacenamiento de energía de la reivindicación 1, en donde los múltiples dispositivos (100) de almacenamiento de energía se disponen en múltiples filas, cada una de las múltiples filas estando en comunicación térmica con el interior de la manga (20) alargada.
11. El conjunto (10) de dispositivo de almacenamiento de energía de la reivindicación 1, que además comprende un mecanismo (230, 232) de transmisión térmica interpuesto entre la manga (20) alargada y cada uno de/los múltiples dispositivos (100) de almacenamiento de energía,
y opcionalmente
en donde el mecanismo (230, 232) de transmisión térmica comprende un material seleccionado del grupo que consiste en una resina, epoxi y un material de cambio de fase.
12. El conjunto (10) de dispositivo de almacenamiento de energía de la reivindicación 1, en donde el puente (50) térmico estructural se posiciona entre la manga (20) alargada y uno de los múltiples dispositivos (100) de almacenamiento de energía.
13. El conjunto (10) de dispositivo de almacenamiento de energía de la reivindicación 1, en donde una de una composición material y una estructura física del puente (50) térmico estructural se configura para proveer un nivel de transmisión térmica predeterminado.
14. El conjunto (10) de dispositivo de almacenamiento de energía de la reivindicación 1, en donde cada respectivo haz (302) de conductores incluye múltiples alambres, y cada alambre respectivo en un haz (302) de conductores acopla eléctricamente la placa (140) de circuito a uno de una junta entre dispositivos (100) de almacenamiento de energía y un electrodo de extremo de un respectivo dispositivo (100) de almacenamiento de energía.
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