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TECHNISCHER BEREICH
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Querverweis mit verwandter(n) Anmeldung(en)
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr.
10-2020-0086792 , die am 14. Juli 2020 beim koreanischen Amt für geistiges Eigentum eingereicht wurde.
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Batteriepack und ein Gerät, das denselben enthält, und insbesondere auf einen Batteriepack mit erhöhter Produktivität und ein Gerät, das denselben enthält.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Mit der Zunahme der technologischen Entwicklung und der Nachfrage nach mobilen Geräten steigt die Nachfrage nach einer Sekundärbatterie als Energiequelle rapide an, und dementsprechend gibt es viele Forschungsarbeiten über Batterien, die eine Vielzahl von Anforderungen erfüllen können.
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Sekundärbatterien haben als Energiequelle für strombetriebene Geräte wie Elektrofahrräder, Elektrofahrzeuge und Hybridelektrofahrzeuge sowie als Energiequelle für mobile Geräte wie Mobiltelefone, Digitalkameras und Laptops große Beachtung gefunden.
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Kleine mobile Geräte verwenden eine oder mehrere Batteriezellen pro Gerät, während mittelgroße oder große Geräte wie Fahrzeuge eine hohe Leistung und eine große Kapazität benötigen. Daher wird ein mittelgroßes oder großes Batteriemodul mit einer Vielzahl von Batteriezellen verwendet, die elektrisch miteinander verbunden sind.
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Das mittelgroße oder große Batteriemodul wird vorzugsweise so hergestellt, dass es eine möglichst geringe Größe und ein möglichst geringes Gewicht hat. Aus diesem Grund wird in der Regel eine prismatische Batterie, eine Batterie vom Beuteltyp (Pouch-Batterie) oder ähnliches, die unter hoher Integration gestapelt werden kann und ein geringes Gewicht im Verhältnis zur Kapazität hat, als Batteriezelle des mittleren oder großen Batteriemoduls verwendet. Um den Batteriezellenstapel vor externen Stößen, Hitze oder Vibrationen zu schützen, kann das Batteriemodul einen Modulrahmen aufweisen, bei dem eine vordere und eine hintere Fläche offen sind, um den Batteriezellenstapel in einem Innenraum unterzubringen.
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Loch zeigt, das in einem Bodenabschnitt eines Rahmens in einem herkömmlichen Batteriemodul ausgebildet ist. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Batteriemodul von 1 auf den Kopf gestellt ist. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie A-A von 1. 4 ist ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem das Batteriemodul von 2 mit einem Kühlkörper kombiniert ist.
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Wie in den 1 bis 3 gezeigt, kann das Batteriemodul zum Schutz eines Batteriezellenstapels 15 vor Stößen, Hitze oder Vibrationen von außen einen Modulrahmen 10 umfassen, dessen Vorderseite und Rückseite offen sind, um den Batteriezellenstapel 15 in einem Innenraum unterzubringen. Der Modulrahmen 10 hat einen Deckelabschnitt 12 und einen Bodenabschnitt 11. Unter Bezugnahme auf 1, die einen Zustand zeigt, in dem das Batteriemodul von 2 auf den Kopf gestellt ist, kann ein Flüssigkeitszufuhrloch 20 im Bodenabschnitt 11 des Modulrahmens 10 ausgebildet sein.
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Ein wärmeleitfähiges Harz kann zwischen den Batteriezellenstapel 15 und den Bodenabschnitt 11 des Modulrahmens 10 durch die Flüssigkeitsinjektionsöffnung 20 injiziert werden, um eine wärmeleitfähige Harzschicht 40 zu bilden, wie in 3 gezeigt.
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Die wärmeleitfähige Harzschicht 40 kann die im Batteriezellenstapel 15 erzeugte Wärme auf die Außenseite des Batteriemoduls ableiten. Außerdem ist im Bodenabschnitt 11 des Modulrahmens 10 eine Kontrollöffnung 30 ausgebildet. Beim Einspritzen des wärmeleitfähigen Harzes kann das wärmeleitfähige Harz, das überschüssig eingespritzt wurde, durch die Prüföffnung 30 auf die Außenseite des Batteriemoduls abgegeben werden, wodurch die Menge der Einspritzung ermittelt wird.
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1 zeigt einen Zustand, in dem das Batteriemodul um 180 Grad gedreht ist, um ein wärmeleitfähiges Harz zu injizieren, wobei sich, wie in 3 gezeigt, die Komponenten im Inneren des Batteriemoduls aufgrund der Schwerkraft nach unten bewegen können. Ein Batteriezellenstapel 15, der ein Aggregat ist, das durch Stapeln einer Vielzahl von Batteriezellen 14 gebildet wird, ist im Inneren des Batteriemoduls montiert, und der Batteriezellenstapel 15 bewegt sich aufgrund der Schwerkraft nach unten. Daher ist der Raum, in den das wärmeleitfähige Harz injiziert werden kann, größer als der ursprünglich vorgesehene Raum. Zu diesem Zeitpunkt wird das wärmeleitende Harz eingespritzt, und die Menge an wärmeleitfähigem Harz, die den Raum zwischen dem Bodenabschnitt 11 und dem Batteriezellenstapel 15 füllt, kann größer als erforderlich sein. Infolgedessen kann es zu einem umgekehrten Auslaufen oder zu einem Qualitätsproblem des Batteriemoduls wegen fehlender Aushärtung kommen.
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Wie in 4 gezeigt, kann das Batteriemodul von 2 unter Bildung eines Batteriepacks mit einem Kühlkörper 60 kombiniert werden, um die in den Batteriezellen 14 erzeugte Wärme abzuführen. Hierfür umfasst der Kühlkörper 60 einen Einlass, durch den das Kühlmittel einströmt, einen Auslass, durch den das Kühlmittel ausströmt, eine untere Platte 62 mit einem Kühlungsströmungsweg, der den Einlass und den Auslass verbindet, und eine obere Platte 61 zur Abdeckung der unteren Platte 62. Hier kann außerdem ein Wärmeübertragungselement 50 zwischen dem Bodenabschnitt 11 des Batteriemoduls und dem Kühlkörper 60 ausgebildet sein.
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Die von der Batteriezelle 14 erzeugte Wärme passiert in dieser Reihenfolge die wärmeleitfähige Harzschicht 40, den Bodenabschnitt 11 des Modulrahmens 10, das Wärmeübertragungselement 50 und einen Kühlkörper 60, der an der Unterseite des Bodenabschnitts 11 angeordnet ist, und wird dann an die Außenseite des Batteriemoduls abgegeben. In einem solchen Fall ist es jedoch schwierig, die von der Batteriezelle 14 erzeugte Wärme effektiv abzugeben, da der Wärmeübertragungspfad kompliziert ist. Der Modulrahmen 10 selbst kann die Wärmeleiteigenschaften verringern, und eine dünne Luftschicht, wie ein Luftspalt, der zwischen dem Modulrahmen 10, dem Wärmeübertragungselement 50 und dem Kühlkörper 60 gebildet werden kann, kann ebenfalls zu einem Faktor werden, der die Wärmeleiteigenschaften verschlechtert.
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Wie in 2 gezeigt, kann eine Endplatte 25 so geformt sein, dass sie die Vorderseite (in Richtung der x-Achse) und die Rückseite (Richtung entgegengesetzt zur x-Achse) des Batteriezellenstapels 15 abdeckt. Die Endplatte 25 schützt den Batteriezellenstapel 15 und andere elektrische Komponenten physisch vor äußeren Einflüssen, und das Batteriemodul kann durch eine Modulmontagestruktur 28, die sich am äußersten Teil der Endplatte 25 in einer Richtung parallel zur y-Achse befindet, an einem Packrahmen befestigt werden, wodurch ein Batteriepack gebildet wird. Eine solche Modulmontagestruktur 28 erfordert ein Befestigungselement, wie z. B. eine Schraube, was die Produktivität verringern kann.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Technische Aufgabe
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Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, einen Batteriepack bereitzustellen, der die Kühleffizienz und Produktivität durch Vereinfachung des Herstellungsverfahrens verbessert, sowie ein Gerät, das diesen beinhaltet.
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Die technische Aufgabe, die durch Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gelöst wird, ist jedoch nicht auf die oben beschriebenen Nachteile beschränkt und kann im Rahmen der in der vorliegenden Offenbarung enthaltenen technischen Idee vielfältig erweitert werden.
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Technische Lösung
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Batteriepack bereitgestellt, der umfasst: ein unteres Packgehäuse, das eine Vielzahl von Modulbereichen aufweist, eine wärmeleitfähige Harzschicht, die auf das untere Packgehäuse innerhalb des Modulbereichs aufgebracht ist, eine Vielzahl von Batteriezellenstapeln, die in der Vielzahl von Modulbereichen auf der wärmeleitfähigen Harzschicht montiert sind, und ein oberes Packgehäuse zur Abdeckung der Vielzahl von Batteriezellenstapeln.
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Die Vielzahl von Modulbereichen sind durch eine Vielzahl von Trennwänden voneinander getrennt, die in dem unteren Packgehäuse ausgebildet sind, und die Trennwand kann zwischen benachbarten Batteriezellenstapeln aus der Vielzahl von Batteriezellenstapeln angeordnet sein.
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Die wärmeleitfähige Harzschicht umfasst eine erste wärmeleitfähige Harzschicht und eine zweite wärmeleitfähige Harzschicht, die Vielzahl von Modulbereichen umfassen einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich, die durch die Trennwand voneinander getrennt sind, die erste wärmeleitfähige Harzschicht ist so ausgebildet, dass sie dem ersten Bereich entspricht, und die zweite wärmeleitfähige Harzschicht ist so ausgebildet, dass sie dem zweiten Bereich entspricht.
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Die erste wärmeleitfähige Harzschicht und die zweite wärmeleitfähige Harzschicht können getrennt voneinander angeordnet sein.
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Der Batteriepack kann eine wärmeleitfähige Pastenschicht umfassen, die auf die Vielzahl von Batteriezellenstapel aufgetragen ist.
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Die wärmeleitfähige Pastenschicht kann eine Klebstoffkomponente umfassen, die das obere Packgehäuse mit dem Batteriezellenstapel verbindet.
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Ein erster Batteriezellenstapel und ein zweiter Batteriezellenstapel sind in dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich der mehreren Modulbereiche montiert, und die Höhe der Trennwand kann höher sein als die Höhe der Seitenfläche des ersten Batteriezellenstapels und die Höhe der Seitenfläche des zweiten Batteriezellenstapels.
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Der Batteriezellenstapel umfasst eine Vielzahl von Batteriezellen, die in einer ersten Richtung gestapelt sind, und der Batteriezellenstapel kann ferner ein Klebeelement umfassen, das zwischen den in der ersten Richtung zueinander benachbarten Batteriezellen angeordnet ist.
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Die wärmeleitfähige Harzschicht kann eine Klebstoffkomponente umfassen, die das untere Packgehäuse mit den Batteriezellenstapel verbindet.
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Der Batteriepack kann außerdem eine Wärmeableitungsschicht umfassen, die zwischen dem unteren Packgehäuse und der wärmeleitfähigen Harzschicht angeordnet ist.
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Der Batteriepack umfasst ferner Elektrodenleitungen, die jeweils aus den im Batteriezellenstapel enthaltenen Batteriezellen hervorragen, und eine Isolierabdeckung zum Abdecken der Vorderseite und der Rückseite des Batteriezellenstapels, woraus die Elektrodenleitungen hervorragen, wobei die Isolierabdeckung dem unteren Packgehäuse zugewandt sein kann.
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Eine Anschluss-Stromschienenöffnung ist in der Isolierabdeckung ausgebildet, und die Anschluss-Stromschiene ist durch die Anschluss-Stromschienenöffnung mit dem Außenbereich verbunden, und die Anschluss-Stromschienenöffnung kann am äußersten Teil der Isolierabdeckung in Bezug auf die Stapelrichtung der in dem Batteriezellenstapel enthaltenen Vielzahl von Batteriezellen ausgebildet sein.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Gerät bereitgestellt, das den oben erwähnten Batteriepack umfasst.
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VORTEILHAFTE EFFEKTE
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung werden die Batteriezellen direkt in das Packgehäuse ohne eine Modulrahmenstruktur eingebaut, so dass die Wärmeübertragungsleistung verbessert werden kann, und die Batteriezellen werden direkt in den Pack eingebaut, anstatt den Pack nach dem Zusammenbau des Moduls zusammenzubauen, so dass die Produktivität durch Vereinfachung des Montageprozesses verbessert werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Loch zeigt, das in einem Bodenabschnitt eines Rahmens in einem herkömmlichen Batteriemodul ausgebildet ist;
- 2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Batteriemodul von 1 auf den Kopf gestellt ist;
- 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie A-A von 1;
- 4 ist ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem das Batteriemodul von 2 mit einem Kühlkörper kombiniert ist;
- 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Batteriemoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 6 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Batteriemoduls von 5;
- 7 ist eine perspektivische Ansicht einer Batteriezelle, die in dem Batteriemodul von 5 enthalten ist;
- 8 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Isolierabdeckung zeigt, die in dem Batteriemodul von 5 enthalten ist;
- 9 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Batteriepacks gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
- 10 zeigt einen Teil einer Querschnittsansicht in Richtung der x-Achse von 9 in der xz-Ebene.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben, so dass sie von Fachleuten leicht umgesetzt werden können. Die vorliegende Offenbarung kann auf verschiedene Weise modifiziert werden und ist nicht auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt.
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Teile oder Abschnitte, die für die Beschreibung irrelevant sind, werden weggelassen, um die vorliegende Offenbarung klar zu beschreiben, und gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Elemente in der gesamten Schrift.
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In den Zeichnungen sind die Größe und Dicke der einzelnen Elemente zur Vereinfachung der Beschreibung willkürlich dargestellt, und die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten Größen und Dicken beschränkt. In den Zeichnungen ist die Dicke von Schichten, Bereichen usw. zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt. In den Zeichnungen sind die Dicken einiger Schichten und Bereiche zur Vereinfachung der Beschreibung übertrieben dargestellt.
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Wenn ein Element, wie eine Schicht, ein Film, ein Bereich oder eine Platte, als „auf” oder „über“ einem anderen Element beschrieben wird, kann es sich direkt auf dem anderen Element befinden, oder es können auch Zwischenelemente vorhanden sein. Wird ein Element dagegen als „direkt auf” einem anderen Element beschrieben, so bedeutet dies, dass keine weiteren Zwischenelemente vorhanden sind. Ferner bedeutet das Wort „auf“ oder „über“, dass es auf oder unter einem Referenzabschnitt angeordnet ist, und nicht unbedingt, dass es „auf” oder „über“ dem Referenzabschnitt in der entgegengesetzten Richtung zur Schwerkraft angeordnet ist.
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Wenn in der Beschreibung von einem Teil oder Abschnitt die Rede ist, der einen bestimmten Bestandteil „einschließt“, bedeutet dies, dass der Teil oder Abschnitt auch andere Bestandteile einschließen kann, ohne die anderen Bestandteile auszuschließen, sofern nicht anders angegeben wird.
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Wenn in der Beschreibung von „planar“ die Rede ist, bedeutet dies, dass der betreffende Teil oder Abschnitt von oben aus betrachtet wird, und wenn von „Querschnitt“ die Rede ist, bedeutet dies, dass ein betreffender Teil oder Abschnitt von der Seite eines vertikal geschnittenen Querschnitts betrachtet wird.
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5 ist eine perspektivische Ansicht eines Batteriemoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 6 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Batteriemoduls von 5. 7 ist eine perspektivische Ansicht einer Batteriezelle, die in dem Batteriemodul von 5 enthalten ist.
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Unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 umfasst ein Batteriemodul 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Batteriezellenstapel 200, in dem eine Vielzahl von Batteriezellen 110 gestapelt sind.
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Zunächst ist die Batteriezelle 110 vorzugsweise eine Batteriezelle vom Beuteltyp oder Pouch-Typ und kann zu einer rechteckigen plattenartigen Struktur geformt werden. Beispielsweise umfasst die Batteriezelle 110 gemäß dieser Ausführungsform zwei Elektrodenleitungen 111 und 112, und die Elektrodenleitungen 111 und 112 sind in Bezug auf den Zellenkörper 113 in entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet. Die Elektrodenleitungen 111 und 112 weisen eine Struktur auf, in der die Elektrodenleitungen 111 und 112 von dem Ende 114a bzw. dem anderen Ende 114b des Zellkörpers 113 hervorragen. Im Einzelnen sind die Elektrodenleitungen 111 und 112 mit einer Elektrodenbaugruppe (nicht dargestellt) verbunden und stehen aus der Elektrodenbaugruppe (nicht dargestellt) nach außen aus der Batteriezelle 110 hervor. Eine der beiden Elektrodenleitungen 111 und 112 kann eine positive Elektrodenleitung 111 sein, und die andere kann eine negative Elektrodenleitung 112 sein. Das heißt, die positive Elektrodenleitung 111 und die negative Elektrodenleitung 112 können so entworfen sein, dass sie in Bezug auf eine Batteriezelle 110 in entgegengesetzte Richtungen weisen.
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Weiterhin kann die Batteriezelle 110 hergestellt werden durch Zusammenfügen der beiden Enden 114a und 114b des Zellengehäuses 114 und eines Seitenteils 114c und ihr Verbinden in einem Zustand, in dem eine Elektrodenanordnung (nicht dargestellt) in einem Zellengehäuse 114 untergebracht ist. Mit anderen Worten hat die Batteriezelle 110 gemäß dieser Ausführungsform insgesamt drei Abdichtungsabschnitte, und der Abdichtungsabschnitt hat eine Struktur, in der er durch ein Verfahren wie ein Wärmeverschmelzverfahren, abgedichtet wird, und der andere Seitenteil kann aus einem Verbindungsteil 115 bestehen. Das Zellengehäuse 114 kann aus einer Laminatfolie bestehen, die eine Harzschicht und eine Metallschicht einschließt.
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Solche Batteriezellen 110 können in einer großen Anzahl hergestellt werden, und die Vielzahl von Batteriezellen 110 sind so gestapelt, dass sie elektrisch miteinander verbunden sind, wodurch ein Batteriezellenstapel 200 gebildet wird. Insbesondere, wie in 7 gezeigt, kann die Vielzahl von Batteriezellen 110 in Richtung der x-Achse, die die erste Richtung ist, gestapelt werden. Daher können die Elektrodenleitungen 111 und 112 in Richtung der y-Achse bzw. in Richtung der -y-Achse hervorragen.
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Weiterhin bildet das Batteriemodul 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine modullose Struktur, bei der der Modulrahmen und die Endplatte aus einem Metallmaterial entfernt werden, im Gegensatz zu dem herkömmlichen Batteriemodul, das unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben wird. Anstelle des Modulrahmens kann das Batteriemodul 100 gemäß dieser Ausführungsform eine Seitenplatte 600 und ein Halteband 700 umfassen. Da der Modulrahmen und die Endplatte entfernt sind, entfallen komplizierte Prozesse, die eine präzise Steuerung erfordern, wie z. B. der Prozess der Unterbringung des Batteriezellenstapels 200 innerhalb des Modulrahmens oder der Prozess des Zusammenbaus von Modulrahmen und Endplatten. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Gewicht des Batteriemoduls 100 bereits durch den entfernten Modulrahmen und die entfernte Endplatte erheblich reduziert werden kann. Des Weiteren kann das Batteriemodul 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Vorteil haben, dass durch die Entfernung des Modulrahmens die Reparatur bei der Montage des Batteriepacks vorteilhaft ist. Im Gegensatz dazu könnte das herkömmliche Batteriemodul nicht repariert werden, selbst dann nicht, wenn aufgrund der Schweißstruktur des Modulrahmens ein Fehler auftritt.
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Die Seitenplatte 600 ist ein plattenförmiges Bauteil und kann an beiden Seitenflächen des Batteriezellenstapels 200 angeordnet werden, um die Steifigkeit des Batteriemoduls 100 zu erhöhen. Eine derartige Seitenplatte 600 hat elastische Eigenschaften und kann aus einem Kunststoff bestehen, der im Spritzgussverfahren hergestellt wird, und in einigen Fällen kann ein Blattfedermaterial verwendet werden.
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Ein Halteband 700 ist ein Bauteil, das den Batteriezellenstapel 200 an beiden Endteilen des Batteriezellenstapels 200 einhüllt und die Funktion haben kann, die Vielzahl von Batteriezellen 110 und die Seitenplatten 600, die den Batteriezellenstapel 200 bilden, zu fixieren. Nach dem derartigen Fixieren des Batteriezellenstapels 200 und der Seitenplatte 600 mit Hilfe des das Haltebandes 700 kann eine Isolierabdeckung 400 auf der Vorderseite und der Rückseite des Batteriezellenstapels 200 entsprechend der Richtung, in der die Elektrodenleitungen 111 und 112 hervorragen, angeordnet werden. Ein solches Halteband 700 kann aus einem Material mit einer vorbestimmten elastischen Kraft bestehen, und insbesondere kann eine Struktur einer Blattfeder verwendet werden.
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8 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Isolierabdeckung zeigt, die in dem Batteriemodul von 5 enthalten ist.
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Unter Bezugnahme auf die 6 und 8 kann das Batteriemodul 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Isolierabdeckung 400 umfassen, die die Vorderseite und die Rückseite des Batteriezellenstapels 200 abdeckt, auf denen die Elektrodenleitungen 111 und 112 hervorragen. Eine solche Isolierabdeckung 400 kann aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen und beispielsweise ein Kunststoffmaterial, ein Polymermaterial oder ein Verbundmaterial umfassen. Ferner kann die Isolierabdeckung 400 in einer korb förmig ausgebildet sein, um so die Vorderseite und die Rückseite des Batteriezellenstapels 200 abzudecken.
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Wie oben beschrieben, können bei dem Batteriemodul 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Endplatte und der Stromschienenrahmen entfernt werden, und stattdessen kann eine Isolierabdeckung 400 vorgesehen werden. Andererseits können die Elektrodenleitungen der Batteriezellen 110, die sich außerhalb des Batteriezellenstapels 200 befinden, elektrisch mit einer Kontaktstromschiene 500 verbunden sein. Im Gegensatz zu herkömmlichen Batteriemodulen, bei denen die Elektrodenleitungen über eine Stromschiene miteinander verbunden sind, sind die Elektrodenleitungen 111 und 112 gemäß der vorliegenden Ausführungsform direkt miteinander verbunden, wobei ein Teil davon elektrisch mit der Anschluss-Stromschiene 500 verbunden ist, wodurch eine HV-Verbindung (High Voltage) entsteht. Daher können bei der HV-Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Stromschiene und der Stromschienenrahmen, auf dem die Stromschiene montiert ist, entfernt werden. In diesem Fall dient die HV-Verbindung als Stromquelle für die Versorgung mit elektrischem Strom und stellt eine Verbindung zwischen Batteriezellen und eine Verbindung zwischen Batteriemodulen dar.
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Andererseits kann die Isolierabdeckung 400 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine externe Verbindung zwischen dem NS-Steckverbinder 310 und der Anschluss-Stromschiene 500 anstelle der Konfiguration der Endplatte oder dergleichen aus einem Metallmaterial führen. Insbesondere kann die Isolierabdeckung 400 mit einer Steckverbinderöffnung 440 zum Führen der externen Verbindung des NS-Steckverbinders 310, d. h. der NS-Verbindung (NS = Niederspannung), ausgebildet werden, und eine externe Verbindung der Anschluss-Stromschiene 500, d. h. eine Anschluss-Stromschienenöffnung 450 zum Führen der HS-Verbindung, ausgebildet werden. Das NS-Verbindungsmittel ist hier eine Detektionsverbindung zum Detektieren und Steuern der Spannung der Batteriezelle.
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Die Isolierabdeckung 400 kann die Isoliereigenschaften sicherstellen, indem sie den Kontakt mit einem externen leitfähigen Gegenstand während der NS- und HS-Verbindung verhindert. Außerdem können beim HS-Verbindungsprozess Schrauben und Muttern durch die in der Anschluss-Stromschiene 500 ausgebildeten Durchgangslöcher befestigt werden. Die in der Isolierabdeckung 400 ausgebildete Anschluss-Stromschienenöffnung 450 kann als eine Art Führung fungieren, in der Schrauben und Muttern korrekt fixiert werden können.
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Die Anschluss-Stromschienenöffnung 450 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann sich am äußersten Teil der Isolierabdeckung 400 in Bezug auf die Stapelrichtung der in dem Batteriezellenstapel 200 enthaltenen Vielzahl von Batteriezellen 110 befinden. Da die Modulmontagestruktur zum Verbinden mit dem Packrahmen an dem äußersten Teil der Isolierabdeckung oder der Endplatte aus Metallmaterial ausgebildet ist, gab es herkömmlicherweise eine Einschränkung hinsichtlich der Position der Anschluss-Stromschienenöffnung 450. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann der Batteriezellenstapel 200 jedoch mit der wärmeleitfähigen Harzschicht, die wie später beschrieben auf den unteren Teil des unteren Packungsgehäuses aufgebracht wird, anstelle der Modulmontagestruktur befestigt werden. Durch den Wegfall der Modulmontagestruktur kann die Anschluss-Stromschienenöffnung 450 daher am äußersten Teil der Isolierabdeckung 400 ausgebildet werden.
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9 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Batteriepacks gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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Wie in 9 dargestellt, kann ein Batteriepack 1000 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Batteriemodul 100, einen Packrahmen 1100 zur Aufnahme des Batteriemoduls 100 und eine wärmeleitfähige Harzschicht 1200, die sich zwischen dem Batteriemodul 100 und dem Bodenabschnitt 1111 des Packrahmens 1100 befindet, umfassen.
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Zunächst enthält das Batteriemodul 100 wie oben beschrieben eine Isolierabdeckung und kann stattdessen eine modullose Struktur bilden, bei der der Modulrahmen und die Endplatte entfernt sind. Eine Vielzahl solcher Batteriemodule 100 kann in dem Packrahmen 1100 untergebracht werden, um den Batteriepack 1000 zu bilden.
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Der Packrahmen 1100 kann ein unteres Packgehäuse 1110 und ein oberes Packgehäuse 1120 umfassen, das das untere Packungsgehäuse 1110 abdeckt, und eine Vielzahl von Batteriemodulen 100 kann auf dem Bodenabschnitt 1111 des unteren Packgehäuses 1110 angeordnet sein. Das untere Packgehäuse 1110 hat eine Vielzahl von Modulbereichen, und die Vielzahl von Modulbereichen kann durch eine Vielzahl von Trennwänden 1350, die in dem unteren Packgehäuse 1110 ausgebildet sind, unterteilt sein. Die Trennwand 1350 ist zueinander benachbarten Batteriemodulen 100 aus der Vielzahl der Batteriemodule 100 gebildet. Beispielsweise umfasst die wärmeleitfähige Harzschicht 1200 eine erste wärmeleitfähige Harzschicht und eine zweite wärmeleitfähige Harzschicht, die aneinander angrenzen, umfasst die Vielzahl von Modulbereichen einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich, die durch eine Trennwand 1350 voneinander getrennt sind, ist die erste wärmeleitfähige Harzschicht so ausgebildet, dass sie dem ersten Bereich entspricht, und kann die zweite wärmeleitfähige Harzschicht so ausgebildet sein, dass sie dem zweiten Bereich entspricht. Hierbei können die erste wärmeleitfähige Harzschicht und die zweite wärmeleitfähige Harzschicht durch die Trennwand 1350 getrennt voneinander angeordnet sein.
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Weiterhin kann die wärmeleitfähige Harzschicht 1200 durch Auftragen eines wärmeleitfähigen Harzes auf den Bodenabschnitt 1111 des unteren Packgehäuses 1110 gebildet werden. Das wärmeleitfähige Harz kann ein wärmeleitfähiges Klebematerial umfassen, insbesondere mindestens ein Siliconmaterial, ein Urethanmaterial oder ein Acrylmaterial. Das wärmeleitfähige Harz ist beim Auftragen flüssig, härtet nach dem Auftragen aber aus, so dass es die Funktion der Fixierung des Batteriemoduls 100 am unteren Packgehäuse 1110 übernehmen kann. Da das wärmeleitfähige Harz über ausgezeichnete Wärmeübertragungseigenschaften verfügt, kann die von der Batteriezelle 100 erzeugte Wärme schnell an den Bodenabschnitt 1111 abgegeben werden, wodurch ein Überhitzen des Batteriepacks 1000 verhindert wird. Da bei dem Batteriemodul 100 dieser Ausführungsform der Modulrahmen entfällt, kann die Unterseite des Batteriezellenstapels 200 von 6 direkt auf der wärmeleitfähigen Harzschicht 1200 montiert werden, die auf das untere Packgehäuse 1110 aufgebracht ist. Die Unterseite des Batteriezellenstapels 200 kann mit der wärmeleitfähigen Harzschicht 1200 in Kontakt kommen. Hierbei kann der Batteriezellenstapel 200 durch die wärmeleitfähige Harzschicht 1200 mit Klebeeigenschaften am unteren Packgehäuse 1110 befestigt werden. Wenn kein separates Bauteil oder keine separate Schicht zwischen dem unteren Packgehäuse 1110 und der wärmeleitfähigen Harzschicht 1200 eingefügt ist, kann das untere Packgehäuse 1110 mit der wärmeleitfähigen Harzschicht 1200 in Kontakt kommen.
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Wie in 5 gezeigt, kann in dem Batteriemodul 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Teil der Batteriezelle 110 in der modullosen Struktur, in der der Modulrahmen entfernt ist, nach außen freiliegen, und es ist wichtig, die freiliegende Batteriezelle 110 für die strukturelle Stabilität zu fixieren. Daher kann der Batteriepack 1000 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine wärmeleitfähige Harzschicht bilden, die in der Lage ist, das Batteriemodul 100, insbesondere jede das Batteriemodul 100 bildende Batteriezelle 110, am Bodenabschnitt 1111 zu befestigen, wodurch die strukturelle Stabilität verbessert wird. Außerdem kann durch den Wegfall des Modulrahmens die von den Batteriezellen erzeugte Wärme direkt von der wärmeleitfähigen Harzschicht an den Packrahmen abgegeben werden, wodurch die Kühleffizienz verbessert wird. Obwohl nicht dargestellt, kann eine Kühlkörperstruktur auf dem Packrahmen gebildet werden.
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10 zeigt einen Teil eines Querschnitts in Richtung der x-Achse von 9 in der xz-Ebene.
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10 zeigt einen Batteriepack gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, und der Batteriepack 1000 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ferner eine wärmeleitfähige Pastenschicht 1300 enthalten, die auf die Vielzahl von Batteriezellenstapel 200 aufgebracht ist. Die wärmeleitfähige Pastenschicht 1300 kann eine Klebstoffkomponente zum Verbinden des oberen Packgehäuses 1120 mit dem Batteriezellenstapel 200 enthalten. Die Oberseite des Batteriezellenstapels 200 kann mit der wärmeleitfähigen Pastenschicht 1300 in Kontakt kommen. Wenn der Unterseite des oberen Packgehäuses 1120 kein separates Element oder keine separate Schicht hinzugefügt wird, kann das obere Packgehäuse 1120 mit der wärmeleitfähigen Pastenschicht 1300 in Kontakt kommen. In diesem Fall kann die Befestigungskraft des Batteriemoduls gemäß der vorliegenden Ausführungsform entsprechend der modullosen Struktur weiter verbessert werden.
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Gemäß dieser Ausführungsform kann die Seitenplatte 600 zwischen dem Batteriemodul 100 und der Trennwand 1350 gebildet werden. Die Seitenplatte 600 kann der Seitenfläche der äußersten Batteriezelle 110 des Batteriezellenstapels 200 zugewandt sein. Die Seitenplatte 600 kann an mindestens einer der Seitenflächen der äußersten Batteriezelle 110 des Batteriezellenstapels 200 und der Trennwand 1350 befestigt werden.
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Eine Trennwand 1350 kann zwischen einem ersten Batteriezellenstapel, der im ersten Bereich der mehreren Modulbereiche montiert ist, und einem zweiten Batteriezellenstapel, der im zweiten Bereich montiert ist, angeordnet sein. In diesem Fall kann die Höhe der Trennwand 1350 höher sein als die Höhe der Seitenfläche des ersten Batteriezellenstapels 200a und die Höhe der Seitenfläche des zweiten Batteriezellenstapels 200b. Aufgrund eines solchen Höhenunterschieds kann die Wärmeleitpaste auf einen gewünschten Bereich im oberen Teil des Batteriezellenstapels 200 aufgetragen werden, um eine Wärmeleitpastenschicht 1300 zu bilden, wodurch die Haftkraft erhöht wird.
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Darüber hinaus kann der Batteriezellenstapel 200 ein Klebeelement 120 enthalten, das sich zwischen den aneinander angrenzenden Batteriezellen 110 befindet. Die Befestigungskraft des Batteriezellenstapels 200, die durch den Wegfall des Modulrahmens geschwächt werden kann, kann durch das Klebeelement 120 verstärkt werden. Obwohl nicht dargestellt, kann der Batteriepack gemäß der vorliegenden Ausführungsform außerdem eine Wärmeableitungsschicht enthalten, die sich zwischen dem unteren Packgehäuse 1110 und der wärmeleitenden Harzschicht 1200 befindet.
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Das oben erwähnte Batteriemodul und der Batteriepack, der dasselbe enthält, können für verschiedene Geräte verwendet werden. Eine solche Vorrichtung kann auf ein Fahrzeugmittel wie ein Elektrofahrrad, ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug angewendet werden, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt und ist auf verschiedene Geräte anwendbar, die ein Batteriemodul verwenden können, das auch zum Umfang der vorliegenden Offenbarung gehört.
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Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, ist der Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt, und zahlreiche andere Modifikationen und Ausführungsformen können von den Fachleuten auf dem Gebiet der Technik gemacht werden, die unter den Sinn und den Umfang der Grundsätze der Erfindung fallen, die in den beigefügten Ansprüchen beschrieben wird.
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Bezugszeichen
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- 100
- Batteriemodul
- 200
- Batteriezellenstapel
- 400
- Isolierabdeckung
- 450
- Stromschienenöffnung
- 700
- Halteband
- 1100
- Packrahmen
- 1110
- Unteres Packgehäuse
- 1120
- Oberes Packgehäuse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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