ES2960871T3 - Módulo de batería, paquete de batería que comprende un módulo de batería y vehículo que comprende paquete de batería - Google Patents

Módulo de batería, paquete de batería que comprende un módulo de batería y vehículo que comprende paquete de batería Download PDF

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

Un módulo de batería según una realización de la presente invención comprende: una pluralidad de celdas de batería que tienen cables de electrodo que sobresalen en al menos una dirección; y al menos una barra colectora, que está dispuesta en un lado de la pluralidad de celdas de batería, está conectada a los cables de los electrodos de la pluralidad de celdas de batería mediante soldadura láser, y tiene una guía de prevención de transmisión del haz para evitar la transmisión del haz láser en la dirección de la pluralidad de celdas de batería durante la soldadura por láser. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Módulo de batería, paquete de batería que comprende un módulo de batería y vehículo que comprende paquete de batería
Sector de la técnica
La presente divulgación se refiere a un módulo de batería, un paquete de batería que incluye el módulo de batería y un vehículo que incluye el paquete de batería.
Estado de la técnica
Las baterías secundarias, que son muy aplicables a diversos productos y presentan propiedades eléctricas superiores, como alta densidad energética, etc., se utilizan habitualmente no solo en dispositivos portátiles, sino también en vehículos eléctricos (VE) o vehículos eléctricos híbridos (VEH) impulsados por fuentes de energía eléctrica. La batería secundaria está llamando la atención como nueva fuente de energía para mejorar el respeto al medio ambiente y la eficiencia energética, ya que permite reducir en gran medida el uso de combustibles fósiles y no genera subproductos durante el consumo de energía.
Las baterías secundarias más utilizadas en la actualidad incluyen baterías de iones de litio, baterías de polímero de litio, baterías de níquel cadmio, baterías de níquel hidrógeno, baterías de níquel zinc y similares. La tensión de funcionamiento de la celda de batería secundaria unitaria, es decir, una celda de batería unitaria, es de aproximadamente 2,5 V a 4,5 V. Por tanto, si se requiere una tensión de salida más alta, puede conectarse una pluralidad de celdas de batería en serie para configurar un paquete de batería. Además, dependiendo de la capacidad de carga/descarga requerida para el paquete de batería, una pluralidad de celdas de batería pueden conectarse en paralelo para configurar un paquete de batería. Por tanto, el número de celdas de batería incluidas en el paquete de batería puede establecerse de maneras variadas en función de la tensión de salida requerida o de la capacidad de carga/descarga exigida.
Mientras tanto, cuando una pluralidad de celdas de batería se conectan en serie o en paralelo para configurar un paquete de batería, es común configurar primero un módulo de batería que tenga al menos una celda de batería, y luego configurar un paquete de batería utilizando al menos un módulo de batería y añadiendo otros componentes. Un módulo de batería convencional o un paquete de batería convencional incluye una pluralidad de celdas de batería. En este caso, los cables de electrodo de la pluralidad de celdas de batería están conectados eléctricamente entre sí a través de una barra colectora. La conexión eléctrica generalmente conecta los cables de electrodo de las celdas de batería y la barra colectora entre sí mediante soldadura láser.
Sin embargo, durante la fabricación del módulo de la batería o del paquete de batería, puede generarse un espacio vacío de un tamaño predeterminado entre el cable de electrodo y la barra colectora debido a la tolerancia de montaje. Si se genera un espacio vacío, cuando el cable de electrodo y la barra colectora se sueldan con láser, el haz láser puede penetrar a través del espacio vacío y dañar el cuerpo de la celda de batería.
Los documentos US 2010/266889 A1, JP 2015 056341A y US 2012/315531 A1 divulgan una barra colectora utilizada en un módulo de batería.
Objeto de la invención
Problema técnico
La presente divulgación está dirigida a proporcionar un módulo de batería, que puede evitar que un haz láser penetre a través de un espacio vacío generado debido a la tolerancia de montaje cuando un cable de electrodo de una celda de batería y una barra colectora se sueldan por láser entre sí, incluyendo un paquete de batería el módulo de batería, e incluyendo un vehículo el paquete de batería.
Solución técnica
En un aspecto de la presente divulgación, se proporciona un módulo de batería como se define en el conjunto de reivindicaciones adjunto, comprendiendo el módulo de batería: una pluralidad de celdas de batería que tienen cables de electrodo que sobresalen en al menos una dirección; y al menos una barra colectora dispuesta en un lado de la pluralidad de celdas de batería y conectada a los cables de electrodo de la pluralidad de celdas de batería mediante soldadura láser, teniendo la barra colectora un guiador de prevención de penetración de haz configurado para evitar que un haz láser penetre hacia la pluralidad de celdas de batería durante la soldadura láser.
Los cables de electrodo soldados por láser a la al menos una barra colectora pueden estar en estrecho contacto con ambas superficies laterales de la al menos una barra colectora sin estar doblados en una dirección horizontal en un lado superior de la al menos una barra colectora.
El guiador de prevención de penetración de haz puede proporcionarse en ambas superficies laterales de la al menos una barra colectora.
La al menos una barra colectora incluye un cuerpo de barra colectora configurado para cubrir un lado de la pluralidad de celdas de batería y formado para tener un grosor predeterminado; y chaflanes de guía proporcionados a ambos lados de una parte superior del cuerpo de barra colectora para guiar la soldadura láser, y el guiador de prevención de penetración de haz puede estar formado para extenderse desde el chaflán de guía e inclinarse hacia un lado inferior del cuerpo de barra colectora.
El guiador de prevención de penetración de haz puede proporcionarse en un par, y el par de guiadores de prevención de penetración de haz puede extenderse para inclinarse hacia abajo desde los chaflanes de guía, respectivamente.
Una anchura entre el par de guiadores de prevención de penetración de haz puede aumentar gradualmente desde un lado superior del cuerpo de barra colectora hasta un lado inferior del mismo.
El guiador de prevención de penetración de haz puede estar formado de manera solidaria con el cuerpo de barra colectora.
Al menos un extremo del guiador de prevención de penetración de haz puede ser redondeado.
Además, la presente divulgación proporciona un paquete de batería, que comprende: al menos un módulo de batería según las realizaciones anteriores; y una carcasa de paquete configurada para contener el al menos un módulo de batería.
Además, la presente divulgación proporciona un vehículo, que comprende al menos un paquete de batería según la realización anterior.
Efectos ventajosos
Según varias realizaciones como las anteriores, es posible proporcionar un módulo de batería, que puede evitar que un haz láser penetre a través de un espacio vacío generado debido a la tolerancia de montaje cuando un cable de electrodo de una celda de batería y una barra colectora se sueldan por láser entre sí, incluyendo un paquete de batería el módulo de batería, e incluyendo un vehículo el paquete de batería.
Descripción de las figuras
Los dibujos adjuntos ilustran una realización preferida de la presente divulgación y, junto con la divulgación anterior, sirven para proporcionar una mayor comprensión de las características técnicas de la presente divulgación, y por tanto, la presente divulgación no se interpreta como limitada al dibujo.
La figura 1 es un diagrama que ilustra un módulo de batería según una realización de la presente divulgación.
La figura 2 es un diagrama que ilustra una barra colectora del módulo de batería de la figura 1.
La figura 3 es una vista en sección transversal que muestra la barra colectora de la figura 2.
La figura 4 es un diagrama que ilustra otra realización de la barra colectora de la figura 3.
La figura 5 es un diagrama que ilustra la soldadura láser entre los cables de electrodo de las celdas de batería y una barra colectora en el módulo de batería de la figura 1.
La figura 6 es un diagrama que ilustra la soldadura láser cuando se genera un espacio vacío entre los cables de electrodo de las celdas de batería convencionales y una barra colectora.
La figura 7 es un diagrama que ilustra la soldadura láser cuando se genera un espacio entre los cables de electrodo de las celdas de la batería de la figura 1 y la barra colectora.
La figura 8 es un diagrama que ilustra un paquete de batería según una realización de la presente divulgación.
La figura 9 es un diagrama que ilustra un vehículo según una realización de la presente divulgación.
Descripción detallada de la invención
La presente divulgación resultará más evidente describiendo en detalle las realizaciones de la presente divulgación con referencia a los dibujos adjuntos. Debe entenderse que las realizaciones divulgadas en el presente documento son solo ilustrativas para una mejor comprensión de la presente divulgación, y que la presente divulgación puede modificarse de diversas maneras. Además, para facilitar la comprensión de la presente divulgación, los dibujos adjuntos no están dibujados a escala real y las dimensiones de algunos componentes pueden estar exageradas. La figura 1 es un diagrama que ilustra un módulo de batería según una realización de la presente divulgación, la figura 2 es un diagrama que ilustra una barra colectora del módulo de batería de la figura 1, la figura 3 es una vista en sección transversal que muestra la barra colectora de la figura 2, y la figura 4 es un diagrama que ilustra otra realización de la barra colectora de la figura 3.
Haciendo referencia a las figuras 1 a 4, el módulo 10 de batería puede incluir celdas 100 de batería y una barra 200 colectora. Además, el módulo 10 de batería puede incluir además otros componentes del módulo 10 de batería y componentes adicionales, como una carcasa de módulo que aloja las celdas 100 de batería, la barra 200 colectora, otros componentes y similares, aunque no se muestran en las figuras.
Puede proporcionarse una pluralidad de celdas 100 de batería. La pluralidad de celdas 100 batería pueden estar conectadas eléctricamente entre sí a través de la barra 200 colectora, que se explica más adelante. Cada una de las celdas 100 batería puede ser una batería secundaria, como una batería secundaria de tipo funda.
Cada una de la pluralidad de celdas 100 de batería puede incluir un conjunto 110 de electrodo (véase la figura 7), una carcasa 130 de batería, y un cable 150 de electrodo.
El conjunto 110 de electrodo puede incluir una placa de electrodo positivo, una placa de electrodo negativo y un separador. El conjunto 100 de electrodo es bien conocido en la técnica y, por tanto, no se describirá en detalle. La carcasa 130 de batería puede estar hecha de una lámina laminada que incluye una capa de resina y una capa de metal y puede contener el conjunto 110 de electrodo. La carcasa 130 de batería es bien conocida en la técnica y, por tanto, no se describirá en detalle.
El cable 150 de electrodo está conectado eléctricamente al conjunto 110 de electrodo y puede sobresalir de la carcasa 130 de batería en al menos una dirección. El cable 150 de electrodo se proporciona en un par, y el par de cables 150 de electrodo puede incluir un cable de electrodo positivo y un cable de electrodo negativo.
El cables 150 de electrodo puede conectarse eléctricamente a los cables 150 de electrodo de una celda 110 de batería próxima a través de la barra 200 colectora, que se explica más adelante. En este caso, la conexión eléctrica puede realizarse mediante soldadura láser.
La barra 200 colectora sirve para la conexión eléctrica de la pluralidad de celdas 100 de batería, y puede proporcionarse al menos una barra 200 colectora o una pluralidad de barras 200 colectoras. La barra 200 colectora está situada a un lado de la pluralidad de celdas 100 de batería y puede conectarse a los cables 150 de electrodo de la pluralidad de celdas 100 de batería mediante soldadura láser.
En este caso, los cables 150 de electrodo de las celdas 100 de batería soldadas por láser a la barra 200 colectora pueden estar en estrecho contacto con ambas superficies laterales de la barra 200 colectora sin doblarse en una dirección horizontal en un lado superior de la barra 200 colectora, y los cables 150 de electrodo pueden estar conectados eléctricamente mediante soldadura por láser en ambas superficies laterales de la barra 200 colectora. Es decir, en esta realización, los cables 150 de electrodo de las celdas 100 de batería conectadas a la barra 200 colectora pueden soldarse a la barra 200 colectora sin doblarse. En consecuencia, en esta realización, puede omitirse un proceso de doblado adicional independiente para conectar los cables 150 de electrodo a la barra 200 colectora, mejorando de este modo la eficiencia del proceso de fabricación del módulo 10 de batería.
A continuación en el presente documento se describirá con más detalle la barra 200 colectora.
La barra 200 colectora puede incluir un cuerpo 210 de barra colectora, chaflanes 230 de guía y un guiador 250 de prevención de penetración de haz.
El cuerpo 210 de barra colectora cubre un lado de la pluralidad de celdas 100 de batería, por ejemplo un lado superior de la pluralidad de celdas 100 de batería en esta realización, y puede estar formado para tener un grosor predeterminado y una longitud predeterminada.
Los chaflanes 230 de guía están situados a ambos lados de la parte superior del cuerpo 210 de barra colectora y pueden guiar la soldadura láser. Los chaflanes 230 de guía pueden estar inclinados hacia abajo con un ángulo de inclinación predeterminado.
El guiador 250 de prevención de penetración de haz tiene por objeto evitar que un haz láser penetre hacia la pluralidad de celdas 100 de batería durante la soldadura láser y puede proporcionarse en ambas superficies laterales de la barra 200 colectora, específicamente en ambas superficies laterales del cuerpo 210 de barra colectora.
Más específicamente, el guiador 250 de prevención de penetración de haz puede estar formado de manera solidaria con el cuerpo 210 de barra colectora y extenderse desde el chaflán 230 de guía para inclinarse hacia un lado inferior del cuerpo 210 de barra colectora.
En este caso, el guiador 250 de prevención de penetración de haz puede estar inclinado para tener un ángulo de inclinación diferente del chaflán 230 de guía. Además, el ángulo de inclinación del guiador 230 de prevención de penetración de haz con respecto a la dirección vertical puede ser menor que un ángulo de entrada de un haz A láser de un dispositivo L de soldadura láser, que se explica más adelante.
El guiador 250 de prevención de penetración de haz puede proporcionarse en un par. El par de guiadores 250 de prevención de penetración de haz puede extenderse hacia abajo desde los chaflanes 230 de guía, respectivamente. La anchura W1, W2 entre el par de guiadores 250 de prevención de penetración de haz aumenta gradualmente desde un lado superior del cuerpo 210 de barra colectora hasta un lado inferior del mismo. En consecuencia, la anchura W1 en el lado inferior del par de guiadores 250 de prevención de penetración de haz puede ser mayor que la anchura W2 en el lado superior del par de guiadores 250 de prevención de penetración de haz.
Mientras tanto, como se muestra en la figura 4, al menos un extremo, específicamente un extremo superior, del par de guiadores 250 de prevención de penetración de haz puede ser redondeado. En consecuencia, la parte de contacto entre el par de guiadores 250 de prevención de penetración de haz y el chaflán 230 de guía puede ser redondeada, evitando de este modo eficazmente que el extremo de los cables 150 de electrodo de las celdas 100 de batería se dañe. Si la parte de contacto entre el par de guiadores 250 de prevención de penetración de haz y el chaflán 230 de guía es afilada, el extremo de los cables 150 de electrodo de las celdas 100 de batería puede resultar dañado.
A continuación en el presente documento, se describirá con más detalle la soldadura por láser entre los cables 150 de electrodo de las celdas 100 de batería y la barra 200 colectora en el módulo 10 de batería según la presente realización.
La figura 5 es un diagrama para ilustrar la soldadura láser entre los cables de electrodo de las celdas de batería y la barra colectora en el módulo de batería de la figura 1.
Haciendo referencia a la figura 5, cuando los cables 150 de electrodo de las celdas 100 de batería y la barra 200 colectora están conectados eléctricamente, primero, los cables 150 de electrodo de las celdas 100 de batería pueden estar conectados al par de guiadores 250 de prevención de penetración de haz de la barra 200 colectora, respectivamente.
Además, el haz A láser puede irradiarse desde el dispositivo L de soldadura láser en un lado superior de la barra 200 colectora hacia una parte de contacto del cable 150 de electrodo y el guiador 250 de prevención de penetración de haz, conectando de este modo el cable 150 de electrodo y la barra 200 colectora entre sí mediante soldadura. En este momento, el chaflán 230 de guía puede guiar el haz A láser del dispositivo L de soldadura láser para que se irradie con mayor precisión a la parte de contacto.
Mientras tanto, debido a la tolerancia de montaje generada durante la fabricación del módulo 10 de batería, los cables 150 de electrodo de las celdas 100 de batería pueden no estar en perfecto contacto con la barra 200 colectora.
La figura 6 es un diagrama para ilustrar la soldadura láser cuando se genera un espacio entre los cables de electrodo de las celdas de batería convencionales y una barra colectora, y la figura 7 es un diagrama para ilustrar la soldadura láser cuando se genera un espacio entre los cables de electrodo de las celdas de batería de la figura 1 y la barra colectora.
Con referencia a la figura 6, si un cable E de electrodo de una celda C de batería convencional no está en contacto perfecto con una barra B colectora, puede generarse un espacio G vacío predeterminado entre el cable E de electrodo y la barra B colectora.
En este caso, el haz A láser irradiado desde el dispositivo L de soldadura láser puede penetrar a través del espacio G vacío generado debido a la tolerancia de montaje, dañando de este modo el cuerpo de la celda C de batería. Dependiendo del grado de irradiación del haz A láser penetrado, la celda C de batería puede resultar dañada, y en un caso más grave, la celda B de batería puede explotar.
Con referencia a la figura 7, en esta realización, aunque el espacio G vacío predeterminado se genera debido a la tolerancia de montaje, por medio del guiador 230 de prevención de penetración de haz de la barra 200 colectora, es posible prevenir de manera eficaz que el haz A láser irradiado desde el dispositivo L de soldadura láser penetre hacia la celda 100 de batería en el lado inferior de la barra 200 colectora.
Por tanto, en esta realización, aunque el espacio G vacío se genera debido a la tolerancia de montaje, es posible evitar que el haz A láser penetre directamente hacia la celda 100 de batería en el lado inferior de la barra 200 colectora, por medio del guiador 230 de prevención de penetración de haz de la barra 200 colectora.
Por tanto, en esta realización, por medio del guiador 230 de prevención de penetración de láser formado en la barra 200 colectora, cuando los cables 150 de electrodo de las celdas 100 de batería y la barra 200 colectora se sueldan por láser, es posible evitar de manera eficaz que las celdas 100 de batería se dañen o exploten debido al haz A láser del dispositivo L de soldadura láser.
La figura 8 es un diagrama para ilustrar un paquete de batería según una realización de la presente divulgación, y la figura 9 es un diagrama para ilustrar un vehículo según una realización de la presente divulgación.
Con referencia a las figuras 8 y 9, un paquete 1 de batería puede incluir al menos un módulo 10 de batería según la anterior realización y una carcasa 50 de paquete para contener el al menos un módulo 10 de batería.
El paquete 1 de batería puede suministrarse a un vehículo V como fuente de combustible del vehículo V. Como ejemplo, el paquete 1 de batería puede suministrarse a un vehículo V, como un vehículo eléctrico, un vehículo híbrido y otros vehículos capaces de utilizar el paquete 1 de batería como fuente de combustible.
Además, el paquete 1 de batería puede proporcionarse en otros dispositivos, instrumentos o instalaciones, como un sistema de almacenamiento de energía que utilice una batería secundaria, además del vehículo V.
Como se ha descrito anteriormente, el paquete 1 de batería de esta realización y los dispositivos, instrumentos o instalaciones tales como un vehículo V, que tienen el paquete 1 de batería, incluyen el módulo 10 de batería como se ha descrito anteriormente, y por tanto es posible implementar un paquete 1 de batería que tenga todas las ventajas del módulo 10 de batería descrito anteriormente, o dispositivos, instrumentos, instalaciones o similares tales como un vehículo V, que tienen el paquete 1 de batería.
Según varias realizaciones como las anteriores, es posible proporcionar un módulo 10, 20 de batería, que puede evitar que el haz A láser penetre a través del espacio G vacío generado debido a la tolerancia de montaje cuando el cable 150 de electrodo de la celda 100 de batería y la barra 200 colectora se sueldan por láser entre sí, incluyendo un paquete 1 de batería el módulo 10 de batería, e incluyendo un vehículo V el paquete 1 de batería.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Un módulo (10) de batería, que comprende:
una pluralidad de celdas (100) de batería con cables (150) de electrodo que sobresalen en al menos una dirección; y al menos una barra (200) colectora dispuesta en un lado de la pluralidad de celdas (100) de batería y conectada a los cables (150) de electrodo de la pluralidad de celdas (100) de batería mediante soldadura láser,
en el que la al menos una barra (200) colectora incluye:
un cuerpo (210) de barra colectora configurado para cubrir un lado de la pluralidad de celdas (100) de batería y formado para tener un grosor predeterminado; y
chaflanes (230) de guía proporcionados a ambos lados de una parte superior del cuerpo (210) de barra colectora para guiar la soldadura láser,
un guiador (250) de prevención de penetración de haz formado para extenderse desde el chaflán (230) de guía y que está inclinado hacia un lado inferior del cuerpo (210) de barra colectora.
2. El módulo de batería según la reivindicación 1,
en el que los cables (150) de electrodo soldados por láser a la al menos una barra (200) colectora están en estrecho contacto con ambas superficies laterales de la al menos una barra (200) colectora sin estar doblados en una dirección horizontal en un lado superior de la al menos una barra (200) colectora.
3. El módulo de batería según la reivindicación 2,
en el que el guiador (250) de prevención de penetración de haz se proporciona en ambas superficies laterales de la al menos una barra (200) colectora.
4. El módulo de batería según la reivindicación 1,
en el que el guiador (250) de prevención de penetración de haz se proporciona en un par, y
en el que el par de guiadores (250) de prevención de penetración de haz se extienden para inclinarse hacia abajo desde los chaflanes (230) de guía, respectivamente.
5. El módulo de batería según la reivindicación 4,
en el que una anchura entre el par de guiadores (250) de prevención de penetración de haz aumenta gradualmente desde un lado superior del cuerpo (210) de barra colectora hasta un lado inferior del mismo.
6. El módulo de batería según la reivindicación 1,
en el que el guiador (250) de prevención de penetración de haz está formado de manera solidaria con el cuerpo (210) de barra colectora.
7. El módulo de batería según la reivindicación 1,
en el que al menos un extremo del guiador (250) de prevención de penetración de haz es redondeado.
8. Un paquete de batería, que comprende:
al menos un módulo (10) de batería según la reivindicación 1; y
una carcasa (50) de paquete configurada para contener el al menos un módulo (10) de batería.
9. Un vehículo, que comprende:
al menos un paquete de batería según la reivindicación 8.
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