ES2940125T3 - Módulo de batería y grupo de baterías que incluye el mismo - Google Patents

Módulo de batería y grupo de baterías que incluye el mismo Download PDF

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Jeong-O Mun
Ho-June Chi
Jin-Yong Park
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Abstract

En un módulo de batería que comprende una celda de batería y una caja de módulo para empaquetar la celda de batería, según una realización de la presente invención, la caja de módulo incluye: una cubierta superior para cubrir el lado superior de la celda de batería; y una placa lateral, que cubre completamente ambas superficies laterales de la tapa superior y ambas superficies laterales de la celda de la batería y se acopla a la tapa superior mediante ajuste de interferencia. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Módulo de batería y grupo de baterías que incluye el mismo
Sector de la técnica
La presente invención se refiere a un módulo de batería y a un grupo de baterías que incluye el módulo de batería. La presente solicitud reivindica prioridad de la solicitud de patente coreana n.° 10-2017-0176338, presentada el 20 de diciembre de 2017, en la República de Corea.
Estado de la técnica
Las baterías secundarias, que son altamente aplicables a diversos productos y presentan propiedades eléctricas superiores, tales como alta densidad de energía, etc., se usan comúnmente no solo en dispositivos portátiles sino también en vehículos eléctricos (EV) o vehículos eléctricos híbridos (HEV) accionados por fuentes de energía eléctrica. Las baterías secundarias llaman la atención como una nueva fuente de energía para mejorar el respeto al medio ambiente y el rendimiento energético, porque se puede reducir mucho el uso de combustibles fósiles y no se genera ningún subproducto durante el consumo de energía.
Las baterías secundarias que se usan ampliamente en la actualidad incluyen baterías de iones de litio, baterías de polímeros de litio, baterías de níquel-cadmio, baterías de níquel-hidrógeno, baterías de níquel-cinc y similares. Un voltaje de funcionamiento de la celda unitaria de batería secundaria, a saber, una celda unitaria de batería, es aproximadamente de 2,5 V a 4,5 V. Por lo tanto, si se requiere un mayor voltaje de salida, una pluralidad de celdas de batería pueden estar conectadas en serie para configurar un grupo de baterías. Además, dependiendo de la capacidad de carga/descarga requerida para el grupo de baterías, una pluralidad de celdas de batería pueden estar conectadas en paralelo para configurar un grupo de baterías. Así, el número de celdas de batería incluido en el grupo de baterías se puede establecer de diversas maneras según el voltaje de salida requerido o la capacidad de carga/descarga exigida.
Mientras tanto, cuando una pluralidad de celdas de batería están conectadas en serie o en paralelo para configurar un grupo de baterías, es común configurar un módulo de batería compuesto por al menos una celda de batería en primer lugar, y configurar entonces un grupo de baterías usando al menos un módulo de batería y añadiendo otros componentes. En este caso, las celdas de batería que configuran el módulo de batería o el grupo de baterías son generalmente baterías secundarias de tipo bolsa que pueden apilarse fácilmente una sobre otra.
El módulo convencional de batería incluye generalmente al menos una celda de batería y una caja de módulo para empaquetar dicha al menos una celda de batería. En este caso, la caja de módulo incluye una cubierta superior para cubrir un lado superior de dicha al menos una batería y una placa lateral acoplada a la cubierta superior para cubrir ambas superficies laterales y un lado inferior de dicha al menos una celda de batería. En el módulo convencional de batería, la cubierta superior y la placa lateral de la caja de módulo están hechas, ambas, de material metálico y acopladas entre sí por soldadura.
Sin embargo, recientemente, para reducir el peso del módulo de batería según la tendencia a disminuir el grosor, la cubierta superior tiende a estar hecha de un material compuesto de plástico. En este caso, es importante asegurar la resistencia de acoplamiento cuando se sueldan la cubierta superior hecha de plástico y la placa lateral hecha de metal. Además, ya que se sueldan un material no metálico y un material metálico, la verificación de la calidad de la soldadura durante el proceso de soldadura también se considera como un problema importante en la fabricación. Los documentos CN 106992272 A y JP S573366 A describen modos para cerrar una caja de batería mediante una cubierta, además, los documentos JpS5650054 U y JP-2902467-U describen protuberancias en la zona de conexión y soldadura.
Objeto de la invención
Problema técnico
La presente invención está dirigida a proporcionar un módulo de batería, que puede asegurar la resistencia de acoplamiento de una cubierta superior y una placa lateral de una caja de módulo al soldarlas, y un grupo de baterías que incluye el módulo de batería.
Además, la presente invención también está dirigida a proporcionar un módulo de batería, que puede permitir cada inspección de la calidad de la soldadura cuando se sueldan la cubierta superior y la placa lateral de la caja de módulo, y un grupo de baterías que incluye el módulo de batería.
Además, la presente invención también está dirigida a proporcionar un módulo de batería, que puede permitir que se realice un proceso de soldadura sin una plantilla de guía con adhesión ajustada cuando se sueldan la cubierta superior y la placa lateral de la caja de módulo, y un grupo de baterías que incluye el módulo de batería.
Solución técnica
En un aspecto de la presente invención, se proporciona un módulo de batería, como se describe en la reivindicación 1, que incluye al menos una celda de batería y una caja de módulo para empaquetar dicha al menos una celda de batería, en el que la caja de módulo incluye: una cubierta superior configurada para cubrir un lado superior de dicha al menos una celda de batería; y una placa lateral configurada para cubrir la totalidad de ambas superficies laterales de la cubierta superior y ambas superficies laterales de dicha al menos una celda de batería y acoplada a la cubierta superior por ajuste.
Al menos un nervio de ajuste, ajustado con la placa lateral, puede estar formado en ambas superficies laterales de la cubierta superior.
El nervio de ajuste está dispuesto en pluralidad, y la pluralidad de nervios de ajuste están dispuestos para estar separados entre sí una distancia predeterminada para formar un hueco predeterminado entre los mismos.
La cubierta superior y la placa lateral se pueden soldar entre sí después de estar ajustadas.
La pluralidad de nervios de ajuste pueden fundirse y deformarse, debido a la soldadura, para llenar el hueco predeterminado.
El hueco predeterminado puede estar expuesto al exterior de la caja de módulo para ser observado por un usuario. Al menos un nervio de antideformación puede estar formado en una superficie inferior de la cubierta superior para impedir que la placa lateral se deforme cuando se dilata dicha al menos una celda de batería.
Al menos una acanaladura de inserción de nervios de antideformación puede estar formada en la placa lateral de modo que dicho al menos un nervio de antideformación se inserta en la misma.
La cubierta superior puede estar hecha de un material compuesto de plástico, y la placa lateral puede estar hecha de un material metálico.
En otro aspecto de la presente invención, según la reivindicación 9, también se proporciona un grupo de baterías, que comprende: al menos un módulo de batería según la realización anterior; y una caja de grupo configurada para empaquetar dicho al menos un módulo de batería.
Efectos ventajosos
Según diversas realizaciones como las anteriores, es posible proporcionar un módulo de batería, que puede asegurar la resistencia de acoplamiento de una cubierta superior y una placa lateral de una caja de módulo al soldarlas, y un grupo de baterías que incluye el módulo de batería.
Además, según diversas realizaciones de la presente invención, es posible proporcionar un módulo de batería, que puede permitir cada inspección de la calidad de la soldadura cuando se sueldan la cubierta superior y la placa lateral de la caja de módulo, y un grupo de baterías que incluye el módulo de batería.
Además, según diversas realizaciones de la presente invención, es posible proporcionar un módulo de batería, que puede permitir que se realice un proceso de soldadura sin una plantilla de guía con adhesión ajustada cuando se sueldan la cubierta superior y la placa lateral de la caja de módulo, y un grupo de baterías que incluye el módulo de batería.
Descripción de las figuras
Las figuras que se acompañan ilustran una realización preferida de la presente invención y, junto con la descripción anterior, sirven para proporcionar una comprensión adicional de las características técnicas de la presente invención y, así, la presente invención no se ha de interpretar como que está limitada a las figuras.
La figura 1 es un diagrama para ilustrar un módulo de batería según una realización de la presente invención.
La figura 2 es un diagrama para ilustrar una cubierta superior de una caja de módulo del módulo de batería de la figura 1.
La figura 3 es un diagrama para ilustrar una placa lateral de la caja de módulo del módulo de batería de la figura 1. Las figuras 4 y 5 son diagramas para ilustrar un proceso de montaje antes de soldar la caja de módulo del módulo de batería de la figura 1.
La figura 6 es un diagrama para ilustrar un proceso para soldar la caja de módulo del módulo de batería de la figura 1.
Las figuras 7 y 8 son diagramas para ilustrar la apariencia de la caja de módulo del módulo de batería de la figura 1 después de la soldadura.
La figura 9 es un diagrama para ilustrar un grupo de baterías según una realización de la presente invención.
Descripción detallada de la invención
La presente invención resultará más evidente al describir con detalle las realizaciones de la presente invención, con referencia a las figuras que se acompañan. Se debe entender que las realizaciones descritas en este documento son solo ilustrativas para una mejor comprensión de la presente invención, y que la presente invención se puede modificar de diversos modos. Además, para facilitar la comprensión de la presente invención, las figuras que se acompañan no están realizadas a escala real, sino que las dimensiones de algunos componentes pueden estar exageradas.
La figura 1 es un diagrama para ilustrar un módulo de batería según una realización de la presente invención, la figura 2 es un diagrama para ilustrar una cubierta superior de una caja de módulo del módulo de batería de la figura 1 y la figura 3 es un diagrama para ilustrar una placa lateral de la caja de módulo del módulo de batería de la figura 1.
Haciendo referencia a las figuras 1 a 3, un módulo de batería 10 puede incluir una celda de batería 100 y una caja de módulo 200.
La celda de batería 100 puede estar dispuesta sola o en pluralidad. La celda de batería 100 puede ser una batería secundaria, por ejemplo, una batería secundaria de tipo bolsa.
La caja de módulo 200 es para empaquetar la celda de batería 100 y puede tener un espacio de alojamiento para alojar dicha celda de batería 100. La caja de módulo 200 puede incluir una cubierta superior 220 y una placa lateral 260.
La cubierta superior 220 puede cubrir un lado superior de la celda de batería 100. La cubierta superior 220 puede estar hecha de un material plástico para satisfacer la necesidad de un producto ligero según la reciente tendencia a disminuir el grosor. Como ejemplo, la cubierta superior 220 puede estar hecha de un plástico reforzado, por ejemplo, GFRP (Plástico reforzado con fibra de vidrio).
La cubierta superior 220 tiene un nervio de ajuste 222 y un nervio de antideformación 226.
El nervio de ajuste 222 está dispuesto en ambas superficies laterales de la cubierta superior 220 y se puede acoplar a la placa lateral 260, explicado más adelante, por ajuste. El nervio de ajuste 222 está dispuesto en pluralidad. La pluralidad de nervios de ajuste 222 pueden estar separados entre sí una distancia predeterminada para formar un hueco predeterminado G (véanse las figuras 4 y 5). El hueco predeterminado G (véanse las figuras 4 y 5) puede llenarse a medida que los nervios de ajuste 222 se funden y se deforman debido a la soldadura S (véanse las figuras 6 a 8), explicado más adelante. Es decir, la pluralidad de nervios de ajuste 222 pueden fundirse y deformarse debido a la soldadura S, explicado más adelante, para llenar el hueco predeterminado G.
Los nervios de antideformación 226 pueden estar dispuestos en una superficie inferior de la cubierta superior 220 para impedir que la placa lateral 260, explicado más adelante, se deforme debido a la expansión, cuando se dilata la celda de batería 100.
La placa lateral 260 puede cubrir la totalidad de ambas superficies laterales de la cubierta superior 220 y ambas superficies laterales de la celda de batería 100. Además, la placa lateral 260 puede cubrir una parte inferior de la celda de batería 100. Es decir, la caja de módulo 200 puede cubrir la parte inferior de la celda de batería 100 mediante la placa lateral 260, en vez de una cubierta inferior independiente.
La placa lateral 260 puede estar hecha de un material metálico, por ejemplo, un material de aluminio. La placa lateral 260 se puede acoplar a la cubierta superior 220 por ajuste y soldadura. Específicamente, la placa lateral 260 y la cubierta superior 220 se pueden acoplar entre sí al ser ajustadas y soldadas entonces entre sí.
La formación de patrones por láser P se puede realizar en una interfaz de soldadura de la placa lateral 260, que se suelda con la placa superior 220. En este caso, ya que no hay ninguna estructura capaz de perturbar la formación de patrones por láser P delante de la interfaz de soldadura de la placa lateral 260, no puede ocurrir ningún problema tal como la interferencia con la formación de patrones por láser P.
La placa lateral 260 puede tener una acanaladura de inserción de nervios de antideformación 265.
La acanaladura de inserción de nervios de antideformación 265 está dispuesta en un lado superior de la placa lateral 260, y el nervio de antideformación 226 puede insertarse en la acanaladura de inserción de nervios de antideformación 265. A medida que se inserta el nervio de antideformación 226, es posible minimizar el riesgo de que la placa lateral 260 se deforme debido a la compresión causada por la expansión de la celda de batería 100 cuando se dilata dicha celda de batería 100.
En lo sucesivo, se describirá con más detalle el proceso de montaje de la caja de módulo 200 del módulo de batería 10 según esta realización.
Las figuras 4 y 5 son diagramas para ilustrar un proceso de montaje antes de soldar la caja de módulo del módulo de batería de la figura 1.
Haciendo referencia a las figuras 4 y 5, en primer lugar, un trabajador o similar dispone la celda de batería 100 en el lado interior de la placa lateral 260 y presiona entonces la cubierta superior 220 hacia la placa lateral 260 desde el lado superior de la celda de batería 100 de modo que se acoplan entre sí la cubierta superior 220 y la placa lateral 260.
En este caso, debido a la pluralidad de nervios de ajuste 222 de la cubierta superior 220, se pueden ajustar entre sí la cubierta superior 220 y la placa lateral 260.
Por consiguiente, se genera en la placa lateral 260 una fuerza de presión F causada por el ajuste, a saber, una fuerza restauradora F, de modo que la placa lateral 260 presiona la cubierta superior 220 en una dirección horizontal de dicha cubierta superior 220.
Mientras tanto, pueden formarse huecos predeterminados G entre la pluralidad de nervios de ajuste 222 y en los lados superior e inferior de la pluralidad de nervios de ajuste 222, respectivamente. El hueco predeterminado G puede tener una anchura de aproximadamente 0,5 mm, y el hueco predeterminado G puede estar expuesto al exterior de la caja de módulo 200 para ser observado por un usuario.
El trabajador o similar puede confirmar fácilmente si el ajuste está realizado con propiedad verificando la anchura del hueco predeterminado G a simple vista y comparando la forma y el tamaño de la anchura.
La figura 6 es un diagrama para ilustrar un proceso para soldar la caja de módulo del módulo de batería de la figura 1.
Haciendo referencia a la figura 6, el trabajador o similar puede acoplar adicionalmente la placa lateral 260 y la cubierta superior 220 mediante la soldadura S en el lado exterior del lado superior de la placa lateral 260. La soldadura S puede ser soldadura láser realizada irradiando un haz láser.
Cuando se realiza la soldadura S, ya que la placa lateral 260 presiona la cubierta superior 220 debido a la fuerza restauradora F de la placa lateral 260, puede que no se requiera independientemente una plantilla de guía con adhesión ajustada para soldar, y la resistencia de soldadura se puede asegurar suficientemente en la soldadura S. Mientras tanto, el trabajador y similar debería asegurar una anchura predeterminada del cordón de soldadura de modo que la soldadura S se realice uniformemente. En esta realización, ya que no se dispone una estructura o una plantilla de presión capaz de obstruir la soldadura S en el exterior de la placa lateral 260, puede ser fácil asegurar la anchura W del cordón de soldadura. En este caso, la anchura W del cordón de soldadura puede ser aproximadamente 6 mm o más.
Las figuras 7 y 8 son diagramas para ilustrar la apariencia de la caja de módulo del módulo de batería de la figura 1 después de la soldadura.
Haciendo referencia a las figuras 7 y 8, la pluralidad de nervios de ajuste 222 de la cubierta superior 220 pueden deformarse a una forma ensanchada, debido a la fusión causada por la soldadura S, para llenar todos los huecos predeterminados G. Mientras tanto, si el hueco predeterminado G se llena totalmente para completar la soldadura S (véase la figura 6), puede perderse la fuerza restauradora F de la placa lateral 260.
Además, el trabajador o similar puede confirmar fácilmente la calidad de la soldadura S verificando visualmente el grado hasta el que se llena el hueco predeterminado G. En caso de una soldadura normal, el trabajador o similar puede confirmar visualmente si se llenan todos los huecos predeterminados G. Además, si la soldadura no se realiza suficientemente, a saber, si la soldadura es débil, el trabajador o similar puede verificar que el hueco predeterminado G no desaparece. Además, si la soldadura es más que necesaria, a saber, en caso de sobresoldadura, el trabajador o similar puede juzgar este fenómeno a partir de la ebullición de burbujas o similares en la interfaz de soldadura.
Como se ha descrito anteriormente, en esta realización, es posible verificar con sencillez la calidad de la soldadura S a través del hueco predeterminado G, que puede ser observado a simple vista por el usuario cuando se realiza la soldadura S.
La figura 9 es un diagrama para ilustrar un grupo de baterías según una realización de la presente invención.
Haciendo referencia a la figura 9, un grupo de baterías 1 puede incluir al menos un módulo de batería 10 según la anterior realización y una caja de grupo 50 para empaquetar dicho al menos un módulo de batería 10.
El grupo de baterías 1 se puede proporcionar a un vehículo como fuente energética del vehículo. Como ejemplo, el grupo de baterías 1 se puede proporcionar a un vehículo eléctrico, un vehículo híbrido y a diversos vehículos de otro tipo capaces de usar el grupo de baterías 1 como fuente energética. Además, el grupo de baterías 1 se puede disponer en otros dispositivos, instrumentos o instalaciones, tales como un sistema de almacenamiento de energía que usa una batería secundaria, además del vehículo.
Como se ha descrito anteriormente, el grupo de baterías 1 de esta realización y los dispositivos, instrumentos o instalaciones, tales como un vehículo, que tienen el grupo de baterías 1, incluyen el módulo de batería 10 como se ha descrito anteriormente y, así, es posible implementar un grupo de baterías 1 que tiene todas las ventajas del módulo de batería 10 descrito anteriormente, o los dispositivos, instrumentos, instalaciones o similares, tales como un vehículo, que tienen el grupo de baterías 1.
Según diversas realizaciones como las anteriores, es posible proporcionar un módulo de batería 10, que puede asegurar la resistencia de acoplamiento de la cubierta superior 220 y la placa lateral 260 de la caja de módulo 200 al soldarlas, y un grupo de baterías 1 que incluye el módulo de batería 10.
Además, según diversas realizaciones de la presente invención, es posible proporcionar el módulo de batería 10, que puede permitir cada inspección de la calidad de la soldadura cuando se sueldan la cubierta superior 220 y la placa lateral 260 de la caja de módulo 200, y un grupo de baterías 1 que incluye el módulo de batería 10.
Además, según diversas realizaciones de la presente invención, es posible proporcionar un módulo de batería 10, que puede permitir que se realice un proceso de soldadura sin una plantilla de guía con adhesión ajustada cuando se sueldan la cubierta superior 220 y la placa lateral 260 de la caja de módulo 200, y un grupo de baterías 1 que incluye el módulo de batería 10.
Aunque se han mostrado y descrito las realizaciones de la presente invención, se debe entender que la presente invención no está limitada a las realizaciones específicas descritas, y que se pueden realizar diversos cambios y modificaciones dentro del alcance de la presente invención.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Un módulo de batería (10), que incluye al menos una celda de batería (100) y una caja de módulo (200) para empaquetar dicha al menos una celda de batería (100),
en el que la caja de módulo (200) incluye:
una cubierta superior (220) configurada para cubrir un lado superior de dicha al menos una celda de batería (100); y una placa lateral (260) configurada para cubrir la totalidad de ambas superficies laterales de la cubierta superior (220) y ambas superficies laterales de dicha al menos una celda de batería (100) y acoplada a la cubierta superior (220) por ajuste,
en el que al menos un nervio de ajuste (222), ajustado con la placa lateral (260), está formado en ambas superficies laterales de la cubierta superior (220); y
en el que el nervio de ajuste (222) está dispuesto en pluralidad, y en el que la pluralidad de nervios de ajuste (222) están dispuestos para estar separados entre sí una distancia predeterminada para formar un hueco predeterminado (G) entre los mismos.
2. El módulo de batería (10) según la reivindicación 1,
en el que la cubierta superior (220) y la placa lateral (260) se sueldan entre sí después de estar ajustadas.
3. El módulo de batería (10) según la reivindicación 2,
en el que la pluralidad de nervios de ajuste (222) se funden y se deforman, debido a la soldadura, para llenar el hueco predeterminado (G).
4. El módulo de batería (10) según la reivindicación 1,
en el que el hueco predeterminado (G) está expuesto al exterior de la caja de módulo (200) para ser observado por un usuario.
5. El módulo de batería (10) según la reivindicación 1,
en el que el hueco predeterminado (G) tiene una anchura de 0,5 mm.
6. El módulo de batería (10) según la reivindicación 1,
en el que al menos un nervio de antideformación (226) está formado en una superficie inferior de la cubierta superior (220) para impedir que la placa lateral (260) se deforme cuando se dilata dicha al menos una celda de batería (100).
7. El módulo de batería (10) según la reivindicación 6,
en el que al menos una acanaladura de inserción de nervios de antideformación (265) está formada en la placa lateral de modo que dicho al menos un nervio de antideformación (226) se inserta en la misma.
8. El módulo de batería (10) según la reivindicación 1,
en el que la cubierta superior (220) está hecha de un material compuesto de plástico, y
en el que la placa lateral (260) está hecha de un material metálico.
9. Un grupo de baterías (1), que comprende:
al menos un módulo de batería (10) definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8; y
una caja de grupo (50) configurada para empaquetar dicho al menos un módulo de batería (10).
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