ES2953354T3 - Módulo de batería y paquete de batería que lo comprende - Google Patents

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Abstract

Un módulo de batería según una realización de la presente invención comprende: una carcasa que aloja una pluralidad de celdas de batería e incluye una placa inferior y placas laterales; y un tablero de conexión ubicado en un extremo o ambos extremos de la carcasa, en donde el tablero de conexión está acoplado a las placas laterales, las placas laterales incluyen una pluralidad de soportes de barra colectora, teniendo al menos una porción de la pluralidad de soportes de barra colectora una saliente de bloqueo que sobresale hacia arriba, y en el que el tablero de conexión incluye un miembro de bloqueo que tiene una ranura de bloqueo abierta hacia abajo, de modo que el saliente de bloqueo se inserta y se acopla con la ranura de bloqueo en un estado en el que el tablero de conexión está acoplado a las placas laterales. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Módulo de batería y paquete de batería que lo comprende
Estado de la invención
(a) Sector de la invención
La presente invención se refiere a un módulo de batería y un paquete de batería que incluye el mismo, y en detalle, se refiere a un módulo de batería que incluye un tablero de conexión que tiene una estructura de fijación y un paquete de batería que incluye las mismas.
(b) Estado de la técnica
A medida que aumentan el desarrollo tecnológico y la demanda de dispositivos móviles, crece rápidamente la demanda de baterías recargables como fuente de energía. En consecuencia, se está investigando mucho sobre una célula de batería recargable que satisfaga diversas necesidades.
La batería recargable está atrayendo mucha atención como fuente de energía para dispositivos eléctricos como bicicletas eléctricas, vehículos eléctricos y vehículos eléctricos híbridos, así como dispositivos móviles como teléfonos móviles, cámaras digitales y ordenadores portátiles.
Un paquete de batería pequeño se utiliza para dispositivos pequeños tales como teléfonos móviles y cámaras, pero un paquete de batería de tamaño mediano o grande en el que un módulo de batería o un paquete de batería con dos o más células de batería en paralelo y/o acopladas en serie se utiliza en dispositivos medianos y grandes tales como ordenadores portátiles y vehículos eléctricos.
En este paquete de batería de tamaño mediano o grande, es muy importante el problema de la estabilidad de la batería recargable. En este caso, dado que se utiliza un gran número de células de batería, un funcionamiento anómalo en algunas células de batería puede provocar una reacción en cadena en otras células de batería, con el consiguiente riesgo de ignición y explosión, lo que podría causar un grave accidente. Por consiguiente, en el módulo de batería o paquete de batería convencional de tamaño mediano o grande, puede proporcionarse un sistema de seguridad que incluya un dispositivo de detección capaz de medir un voltaje y una temperatura de las células de batería, un elemento de conexión para conectar el dispositivo de detección y un sistema de gestión de batería (BMS), y el BMS para controlar la batería basándose en los valores medidos. Sin embargo, para el módulo de batería o paquete de batería de tamaño mediano o grande, es necesario minimizar el espacio ocupado por el sistema de seguridad para aumentar la densidad energética y minimizar el tamaño del paquete de batería.
Además, el módulo de batería tiene terminales de entrada y salida externos para suministrar energía a un dispositivo externo, con el fin de minimizar el espacio ocupado por la configuración de terminales de entrada y salida externos en el módulo de batería, la configuración de terminales de entrada y salida externos se instala con un tamaño pequeño fuera del módulo de batería, sin embargo, estas configuraciones no están firmemente fijadas en el módulo de la batería, por lo que defectos tales como daños a piezas de soldadura, roturas del cable de célula, o una grieta en la soldadura de la barra colectora pueden producirse debido a una fuerza externa.
Otra técnica anterior se describe en los documentos KR 20170095052 A, KR 20170050509 (A), EP 3166158 (A1) y US 2015162648 (A1).
La información anterior dada a conocer en esta sección de antecedentes es solo para mejorar la comprensión de los antecedentes de la invención y, por tanto, puede contener información que no forme parte de la técnica anterior que ya sea conocida en este país por una persona con conocimientos ordinarios en la técnica.
Objeto de la invención
Un módulo de batería según una realización a modo de ejemplo de la presente invención proporciona una estructura para evitar defectos tales como daños en una pieza de soldadura, roturas del cable de la célula, grietas en la soldadura de la barra colectora y similares, incluso si se aplica una fuerza externa, fijando firmemente un tablero de conexión que conecta los terminales de entrada y salida externos al módulo de batería.
Un módulo de batería según la presente invención está destinado a proporcionar un módulo de batería para evitar que el tablero de conexión se desprenda del módulo de batería incluso en condiciones de vibración e impacto. Sin embargo, los objetos que deben resolverse mediante las realizaciones de la presente invención no se limitan a los problemas mencionados anteriormente, y pueden ampliarse de diversas formas dentro del alcance de la idea técnica incluida en la presente invención.
Un módulo de batería según una realización a modo de ejemplo de la presente invención es tal como se define en el conjunto de reivindicaciones adjunto e incluye: un alojamiento que recibe una pluralidad de células de batería y que incluye una placa inferior y una placa lateral; y un tablero de conexión dispuesta en un extremo o en ambos extremos del alojamiento, en el que el tablero de conexión está unida a la placa lateral, la placa lateral incluye una pluralidad de elementos de soporte de barras colectoras, al menos algunos de la pluralidad de elementos de soporte de barras colectoras tienen un saliente de enganche que sobresale hacia arriba, y el tablero de conexión incluye un elemento de enganche que tiene una ranura de enganche abierta hacia abajo, con lo que el saliente de enganche se inserta en la ranura de enganche en un estado en el que el tablero de conexión está unida a la placa lateral.
La pluralidad de elementos de soporte de barras colectoras puede dividirse para dar un primer elemento de soporte de barras colectoras sin el saliente de enganche y un segundo elemento de soporte de barras colectoras que tiene el saliente de enganche, y el primer elemento de soporte de barras colectoras y el segundo elemento de soporte de barras colectoras pueden disponerse de manera alterna.
Una placa de extremo que cubre la tabla de conexión por fuera puede incluirse adicionalmente, y el tablero de conexión puede disponerse entre la placa lateral y la placa de extremo.
Puede incluirse además una cubierta superior que cubra el alojamiento, el tablero de conexión y la placa de extremo, la cubierta superior puede tener al menos una parte de acoplamiento de tipo barra, el tablero de conexión puede tener al menos un par de salientes de acoplamiento formados en un extremo superior, y la parte de acoplamiento de tipo barra puede insertarse entre un par de salientes de acoplamiento.
También se da a conocer un módulo de batería que incluye: un alojamiento que recibe una pluralidad de células de batería e incluye una placa inferior y una placa lateral; un tablero de conexión dispuesto en un extremo o ambos extremos del alojamiento; y una cubierta superior que cubre el alojamiento, la pluralidad de células de batería y el tablero de conexión, en el que la cubierta superior tiene al menos una parte de acoplamiento de tipo barra, el tablero de conexión tiene al menos un par de salientes de acoplamiento formados en un extremo superior, y la parte de acoplamiento de tipo barra se inserta entre un par de salientes de acoplamiento.
Según una realización a modo de ejemplo de la presente invención, como el saliente de fijación formado en la placa lateral se inserta en la ranura de fijación formada en el tablero de conexión, el tablero de conexión se fija firmemente a la placa lateral.
Según una realización a modo de ejemplo de la presente invención, como la placa de extremo cubre y presiona el tablero de conexión, el tablero de conexión queda fijado con mayor firmeza.
Además, según una realización a modo de ejemplo de la presente invención, el extremo superior del tablero de conexión también está unido a la cubierta superior para fijarse con mayor firmeza.
Descripción de las figuras
La figura 1 es una vista en perspectiva en despiece que muestra esquemáticamente un módulo de batería según una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
La figura 2 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente una configuración de un elemento de apilado de células de batería.
La figura 3 es una vista en perspectiva que muestra un estado en el que un tablero de conexión está unido a un alojamiento de un módulo de batería según una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
La figura 4 es una vista ampliada que muestra una configuración de una placa lateral en la que se inserta un tablero de conexión dispuesto en un lado derecho de la figura 3.
La figura 5 es una vista ampliada que muestra una configuración de una placa lateral en la que se inserta un tablero de conexión dispuesto en un lado izquierdo de la figura 3.
La figura 6 es una vista ampliada de una placa lateral dispuesta en un lado derecho de la figura 3.
La figura 7 es una vista ampliada que muestra una configuración en la que un tablero de conexión está unido a una placa lateral dispuesta en un lado derecho de la figura 3.
La figura 8 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea en sección transversal VIII-VNI de la figura 7.
La figura 9 es una vista ampliada que muestra una configuración en la que un tablero de conexión y una placa de extremo están unidos a un alojamiento de un módulo de batería según una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
La figura 10 es una vista ampliada que muestra el acoplamiento entre un tablero de conexión y una cubierta superior de un módulo de batería según una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
La figura 11 es una vista en perspectiva de un módulo de batería según una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se describirá más detalladamente a continuación en el presente documento con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran realizaciones a modo de ejemplo de la invención.
Los dibujos y la descripción deben considerarse de carácter ilustrativo y no restrictivo. Los números de referencia similares designan elementos similares a lo largo de toda la memoria descriptiva.
Además, en los dibujos, un tamaño y un grosor de cada elemento se representan arbitrariamente para una mejor comprensión y facilidad de descripción, sin que la presente invención se limite a ello. En los dibujos, el grosor de las capas, películas, paneles, regiones, etc., se exagera para mayor claridad. En los dibujos, para una mejor comprensión y facilidad de descripción, los grosores de algunas capas y zonas están exagerados.
Además, se entenderá que cuando se hace referencia a que un elemento, tal como una capa, película, región o sustrato, está “sobre” otro elemento, puede estar directamente sobre el otro elemento o también puede haber elementos intermedios. Por el contrario, cuando se hace referencia a que un elemento está “directamente sobre” otro elemento, no hay elementos intermedios presentes. Además, en la memoria descriptiva, la palabra “sobre” o “encima” significa colocada encima o debajo de la parte de objeto, y no significa necesariamente colocado en el lado superior de la parte de objeto basada en una dirección gravitacional.
Además, a menos que se describa explícitamente lo contrario, se entenderá que la palabra “comprender” y variaciones tales como “comprende” o “que comprende” implican la inclusión de elementos indicados pero no la exclusión de ningún otro elemento.
Además, a lo largo de toda la memoria descriptiva, la frase “en un plano” significa ver una parte objetivo desde arriba, y la frase “en una sección transversal” significa ver una sección transversal formada cortando verticalmente una parte objetivo desde un lado.
La figura 1 es una vista en perspectiva en despiece que muestra esquemáticamente un módulo de batería según una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
Haciendo referencia a la figura 1, un módulo de batería según la presente realización a modo de ejemplo puede incluir un elemento 100 de apilado de células de batería que incluye una pluralidad de células 110 de batería, un alojamiento 150 que recibe el elemento 100 de apilado de células de batería y que incluye una placa 151 inferior y una placa 152 lateral, una cubierta 2000 superior dispuesta en un lado opuesto a una parte en donde el alojamiento 150 está dispuesto en base al elemento 100 de apilado de células de batería, y un par de placas 1500 de extremo. Un par de placas 152 laterales están conectadas respectivamente a los tableros 200a y 200b de conexión.
A continuación en el presente documento, cada elemento constitutivo del módulo de batería se describe en detalle con referencia a la figura 2 a la figura 10.
La figura 2 es una vista en perspectiva en despiece que muestra esquemáticamente un módulo de batería según una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
Haciendo referencia a la figura 2, el elemento 100 de apilado de células de batería es un conjunto de una batería recargable que incluye una pluralidad de células 110 de batería. El elemento 100 de apilado de células de batería puede incluir una pluralidad de células de batería de tipo bolsa, y cada célula de batería incluye un cable 111 de electrodo. El cable 111 de electrodo es un cable positivo o un cable negativo, el cable 111 de electrodo de cada célula de batería de tipo bolsa sobresale en la dirección del eje x, y el extremo del cable 111 de electrodo puede estar doblado hacia la izquierda o hacia la derecha en la dirección del eje y. El cable 111 de electrodo cuyo extremo está doblado en una dirección puede estar en contacto con el cable 111 de electrodo incluido en una célula de batería adyacente. Dos cables 111 de electrodo en contacto entre sí pueden fijarse mediante soldadura, conectando de este modo eléctricamente las células de batería dentro del elemento 100 de apilado de células de batería.
Por otra parte, el elemento 100 de apilado de células de batería puede incluir un cartucho (no mostrado) para disponer una pluralidad de células de baterías de tipo bolsa. El cartucho, como elemento constitutivo utilizado para disponer una pluralidad de células de batería, impide el movimiento de las células de batería sujetando las células de batería, y guía una pluralidad de células de batería para su disposición. Un cartucho de este tipo puede configurarse en forma de anillo cuadrado con una parte central vacía. En este caso, las cuatro esquinas del cartucho pueden estar dispuestas en la circunferencia externa de las células de batería.
La figura 3 es una vista en perspectiva que muestra un estado en el que un tablero de conexión está unido a un alojamiento de un módulo de batería según una realización a modo de ejemplo de la presente invención. La figura 4 es una vista ampliada que muestra una configuración de una placa lateral en la que se inserta un tablero de conexión dispuesto en un lado derecho de la figura 3. La figura 5 es una vista ampliada que muestra una configuración de una placa lateral en la que se inserta un tablero de conexión dispuesto en un lado izquierdo de la figura 3. La figura 6 es una vista ampliada de una placa lateral dispuesta en un lado derecho de la figura 3. La figura 7 es una vista ampliada que muestra una configuración en la que un tablero de conexión está unido a una placa lateral dispuesta en un lado derecho de la figura 3. La figura 8 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de una línea de sección transversal VIN-VIN de la figura 7. La figura 9 es una vista ampliada que muestra una configuración en la que un tablero de conexión y una placa de extremo están unidos a un alojamiento de un módulo de batería según una realización a modo de ejemplo de la presente invención. La figura 10 es una vista ampliada que muestra el acoplamiento entre un tablero de conexión y una cubierta superior de un módulo de batería según una realización a modo de ejemplo de la presente invención. La figura 11 es una vista en perspectiva de un módulo de batería según una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
Haciendo referencia a la figura 3, el alojamiento 150 para recibir el elemento 100 de apilado de células de batería descrito en la figura 1 incluye la placa 151 inferior y la placa 152 lateral. La placa 152 lateral puede estar formada para ser perpendicular a la placa 151 inferior del alojamiento 150, y puede disponerse en un extremo o en ambos extremos de la placa 151 inferior. La figura 3 muestra que la placa 152 lateral está formada en ambos extremos de la placa 151 inferior.
En la presente realización a modo de ejemplo, la placa 152 lateral puede estar formada de manera solidaria con la placa 151 inferior. Estar formada de manera solidaria puede significar que la placa 152 lateral y la placa 151 inferior están formadas en un cuerpo mediante un proceso de inyección.
Haciendo referencia a la figura 3 a la figura 5, los tableros 200a y 200b de conexión están unidos a la placa 152 lateral. Haciendo referencia a la figura 4 y la figura 5, los tableros 200a y 200b de conexión incluyen una pluralidad de salientes 210, una pluralidad de canales 160 de aire se forman en la placa 152 lateral, y haciendo referencia a la figura 4, el saliente 210 de los tableros 200a y 200b de conexión está unido a la placa 152 lateral para disponerse entre los canales de aire adyacentes entre sí entre una pluralidad de canales 160 de aire.
Haciendo referencia a la figura 4 y la figura 5, la placa 152 lateral puede incluir una primera placa 152a que incluye una pluralidad de canales 160 de aire, y una segunda placa 152b que incluye una pluralidad de primeros elementos 155 de soporte de barras colectoras y una pluralidad de segundos elementos 156 de soporte de barras colectoras que sobresalen desde un lado. Se forma una región 153 de montaje entre la primera placa 152a y la segunda placa 152b, y los tableros 200a y 200b de conexión pueden insertarse en la región 153 de montaje. La pluralidad de los primeros elementos 155 de soporte de barras colectoras de soporte y la pluralidad de segundos elementos 156 de soporte de barras colectoras pueden evitar que los tableros 200a y 200b de conexión se muevan en la dirección del eje y después de que los tableros 200a y 200b de conexión se adhieran a la placa 152 lateral.
Haciendo referencia a la figura 6 a la figura 8, se forma un saliente 157 de enganche en la superficie lateral exterior del segundo elemento 156 de soporte de barras colectoras de la placa 152 lateral, y se forma un elemento 201 de enganche que tiene una ranura de enganche que se abre hacia abajo en la superficie lateral interior (una superficie hacia la placa 152 lateral) de los tableros 200a y 200b de conexión. En el primer elemento 155 de soporte de barras colectoras, el extremo superior está formado por una forma cilíndrica sin el saliente 157 de enganche. El primer elemento 155 de soporte de barras colectoras y el segundo elemento 156 de soporte de barras colectoras están dispuestos de manera alterna. Al unir los tableros 200a y 200b de conexión a la placa 152 lateral, a medida que el saliente 157 de enganche se inserta en la ranura de enganche del elemento 201 de enganche que va a fijarse, la placa 152 lateral impide que los tableros 200a y 200b de conexión se muevan.
Se forma una parte 154 de enganche en la placa 152 lateral, y la parte 154 de enganche puede disponerse entre los canales 160 de aire adyacentes entre sí entre la pluralidad de canales 160 de aire. El saliente formado en los tableros 200a y 200 de conexión se inserta en la parte 154 de enganche de modo que puede impedirse que los tableros 200a y 200b de conexión se separen de la placa 152 lateral.
Haciendo referencia a la figura 9, en el estado en el que los tableros 200a y 200b de conexión se unen a la placa 152 lateral, la placa 1500 de extremo se instala fuera del tablero 200a y 200b de conexión, protegiendo de este modo los tableros 200a y 200b de conexión y reforzando simultáneamente la fijación del tablero 200a y 200b de conexión.
Haciendo referencia a la figura 10 y la figura 11, el elemento 100 de apilado de células de batería se monta en el alojamiento 150 al que se unen los tableros 200a y 200b de conexión, y la placa 1500 de extremo se instala fuera de los tableros 200a y 200b de conexión y luego se cubre con la cubierta 2000 superior para completar un módulo 1000 de batería. En el estado en el que la cubierta 2000 superior cubre el elemento 100 de apilado de células de batería, los tableros 200a y 200b de conexión, el alojamiento 150 y la placa 1500 de extremo completan el módulo 1000 de batería, y una parte 2001 de acoplamiento de tipo barra formada bajo la cubierta 2000 superior se inserta entre un par de salientes 202 de acoplamiento formados en el extremo superior del tablero 200a y 200b de conexión. De este modo, es posible evitar de forma más fiable el movimiento en la dirección y o el movimiento en la dirección z de los tableros 200a y 200b de conexión. Los salientes 202 de acoplamiento pueden formarse en una pluralidad de pares en los tableros 200a y 200b de conexión, y puede formarse una pluralidad de partes 2001 de acoplamiento de tipo barra formadas en la parte inferior de la cubierta 2000 superior.
El módulo de batería según la presente invención descrito anteriormente puede formar un paquete de batería, o una pluralidad de módulos de batería pueden estar conectados eléctricamente para formar el paquete de batería.
Aunque esta invención se ha descrito en relación con lo que actualmente se consideran realizaciones prácticas a modo de ejemplo, debe entenderse que la invención no se limita a las realizaciones dadas a conocer, sino que, por el contrario, pretende abarcar diversas modificaciones y disposiciones equivalentes incluidas en el alcance de las reivindicaciones adjuntas.
<Descripción de símbolos>
150: alojamiento
152: placa lateral
157: saliente de enganche
200a, 200b: tablero de conexión
201: saliente de enganche
202: saliente de acoplamiento
1500: placa de extremo
2000: cubierta superior
2001: parte de acoplamiento de tipo barra

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Un módulo de batería que comprende:
un alojamiento (150) que recibe una pluralidad de células (100) de batería y que incluye una placa (151) inferior y una placa (152) lateral; y
un tablero (200a, 200b) de conexión dispuesto en un extremo o ambos extremos del alojamiento (150) y que conecta los terminales de entrada y salida externos al módulo de batería
caracterizado por que el tablero (200a, 200b) de conexión está unido a la placa (152) lateral, la placa (152) lateral incluye una pluralidad de elementos de soporte de barras colectoras, al menos algunos de los elementos de soporte de barras colectoras tienen un saliente (157) de enganche que sobresale hacia arriba, y el tablero (200a, 200b) de conexión incluye un elemento de enganche que tiene una ranura (201) de enganche abierta hacia abajo, por lo que el saliente (157) de enganche se inserta en la ranura (201) de enganche en un estado en el que el tablero (200a, 200b) de conexión está unido a la placa (152) lateral.
2. El módulo de batería según la reivindicación 1, en el que
la pluralidad de elementos de soporte de barras colectoras se dividen para dar un primer elemento (155) de soporte de barras colectoras sin el saliente (157) de enganche y un segundo elemento (156) de soporte de barras colectoras que tiene el saliente (157) de enganche, y el primer elemento (155) de soporte de barras colectoras y el segundo elemento (156) de soporte de barras colectoras están dispuestos de manera alterna.
3. El módulo de batería según la reivindicación 2, que comprende además
una placa (1500) de extremo que cubre el tablero (200a, 200b) de conexión por fuera, y el tablero (200a, 200b) de conexión está dispuesto entre la placa (152) lateral y la placa (1500) de extremo.
4. El módulo de batería según la reivindicación 3, que comprende además
una cubierta (2000) superior que cubre el alojamiento (150), el tablero (200a, 200b) de conexión, y la placa (1500) de extremo,
la cubierta (2000) superior tiene al menos una parte (2001) de acoplamiento de tipo barra, el tablero (200a, 200b) de conexión tiene al menos un par de salientes (202) de acoplamiento formados en un extremo superior, y la parte (2001) de acoplamiento de tipo barra se inserta entre un par de salientes (202) de acoplamiento.
5. El módulo de batería según la reivindicación 1, que comprende además
una placa (1500) de extremo que cubre el tablero (200a, 200b) de conexión por fuera, y el tablero (200a, 200b) de conexión está dispuesto entre la placa (152) lateral y la placa (1500) de extremo.
6. El módulo de batería según la reivindicación 5, que comprende además
una cubierta (2000) superior que cubre el alojamiento (1500), la pluralidad de células (110) de batería, el tablero (200a, 200b) de conexión, y la placa (1500) de extremo,
la cubierta (2000) superior tiene al menos una parte (2001) de acoplamiento de tipo barra, el tablero (200a, 200b) de conexión tiene al menos un par de salientes (202) de acoplamiento formados en el extremo superior, y la parte (2001) de acoplamiento de tipo barra se inserta entre un par de salientes (202) de acoplamiento.
7. Un paquete de batería que comprende
el módulo de batería según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
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