ES2970614T3 - Módulo de batería y paquete de batería y sistema de almacenamiento de energía que incluye el mismo - Google Patents

Módulo de batería y paquete de batería y sistema de almacenamiento de energía que incluye el mismo Download PDF

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Abstract

Un módulo de batería según una realización de la presente invención comprende: una pluralidad de celdas de batería; y una caja de módulo que aloja la pluralidad de celdas de batería, en donde la caja de módulo comprende dos cajas primera y segunda que están acopladas entre sí mediante ganchos y tienen formas correspondientes entre sí. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Módulo de batería y paquete de batería y sistema de almacenamiento de energía que incluye el mismo
Sector de la técnica
La presente invención se refiere a un módulo de batería y a un paquete de baterías y a un sistema de almacenamiento de energía que incluye el módulo de batería.
Estado de la técnica
Las baterías secundarias que son altamente aplicables a diversos productos y exhiben 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. La batería secundaria está llamando la atención como una nueva fuente de energía para mejorar el respeto por el medio ambiente y la eficiencia energética en el sentido de que el uso de combustibles fósiles se puede reducir en gran medida y no se genera ningún subproducto durante el consumo de energía.
Las baterías secundarias ampliamente utilizadas en el momento preestablecido 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. Una tensión de funcionamiento de la celda de batería secundaria de la unidad, en concreto, una celda de batería unitaria, es de aproximadamente 2,5 V a 4,6 V. Por lo tanto, si se requiere una tensión de salida más alta, se puede conectar una pluralidad de celdas de batería en serie para configurar un paquete de baterías. De forma adicional, dependiendo de la capacidad de carga/descarga requerida para el paquete de baterías, se puede conectar una pluralidad de celdas de batería en paralelo para configurar un paquete de baterías. De este modo, el número de celdas de batería incluidas en el paquete de baterías puede establecerse de manera diversa de acuerdo con la tensión de salida requerida o la capacidad de carga/descarga demandada.
Mientras tanto, cuando una pluralidad de celdas de batería están conectadas en serie o en paralelo para configurar un paquete de baterías, es común configurar primero un módulo de batería compuesto por al menos una celda de batería y, a continuación, configurar un paquete de baterías usando al menos un módulo de batería y añadiendo otros componentes. Aquí, las celdas de batería que configuran el módulo de batería o el paquete de baterías son generalmente baterías secundarias de tipo bolsa que pueden apilarse fácilmente unas sobre otras.
En el módulo de batería o paquete de batería convencional, lo más importante es disipar el calor generado en las celdas de batería debido al riesgo de incendio o explosión debido al calentamiento o similar de las celdas de batería. Además, dado que las celdas de batería dispuestas dentro del módulo de batería o el paquete de baterías pueden explotar o encenderse debido a un impacto externo, es necesario fijar las celdas de batería de manera más estable dentro de la carcasa del módulo.
De forma adicional, en el caso del módulo de batería o el paquete de batería, es ventajoso tener una estructura más compacta en términos de densidad de energía, y también es deseable tener una estructura más simple y más compacta en términos de eficiencia de proceso.
Otra técnica anterior se describe en los documentos EP 1641058 A1, EP 3340339 A2 y EP 2169739 A1.
Objetivo de la invención
Problema técnico
La presente invención se refiere a proporcionar un módulo de batería secundaria, que puede disipar de manera más eficiente el calor generado en las celdas de la batería, y un paquete de baterías y un sistema de almacenamiento de energía que incluye el módulo de batería.
De forma adicional, la presente invención se refiere a proporcionar un módulo de batería secundaria, que puede fijar de manera más estable las celdas de batería dentro de una carcasa de batería, y un paquete de batería y un sistema de almacenamiento de energía que incluye el módulo de batería.
También, la presente invención se refiere a proporcionar un módulo de batería secundaria, que tiene una estructura más compacta con alta densidad de energía y eficiencia de proceso, y un paquete de batería y un sistema de almacenamiento de energía que incluye el módulo de batería.
Solución técnica
En un aspecto de la presente invención, se proporciona un módulo de batería, que comprende: una pluralidad de celdas de batería; y una carcasa de módulo configurada para alojar la pluralidad de celdas de batería, en donde la carcasa del módulo incluye una primera y una segunda carcasas acopladas entre sí mediante enganche y que tienen formas que se corresponden entre sí.
Cada una de las carcasas primera y segunda incluye: una porción horizontal que tiene un área predeterminada; y una porción vertical doblada perpendicularmente desde la porción horizontal.
La parte horizontal de la primera carcasa se acopla a la parte vertical de la segunda carcasa mediante enganche, y la parte vertical de la primera carcasa se acopla a la parte horizontal de la segunda carcasa mediante enganche, en donde se forma un gancho en una porción de extremo de cada una de las porciones horizontales de la primera carcasa, la porción vertical de la primera carcasa, la porción horizontal de la segunda carcasa y la porción vertical de la segunda carcasa.
Las carcasas primera y segunda pueden incluir al menos una porción de formación formada en al menos dos etapas.
Cada una de la al menos una porción de formación puede incluir: una primera ranura de formación acoplada con una porción de borde de las celdas de batería y formada a lo largo de una dirección longitudinal de las carcasas primera y segunda; y una segunda ranura de formación formada en ambos extremos de la primera ranura de formación para tener un escalón con respecto a la primera ranura de formación y configurada para limitar el movimiento de las celdas de batería.
La primera ranura de formación puede proporcionarse en plural, y la pluralidad de primeras ranuras de formación puede disponerse para estar separadas entre sí a lo largo de una dirección de apilamiento de las celdas de batería.
La segunda ranura de formación puede proporcionarse en plural, y la pluralidad de segundas ranuras de formación puede formarse en ambos extremos de la pluralidad de primeras ranuras de formación.
De forma adicional, la presente invención proporciona un paquete de baterías que comprende una pluralidad de módulos de batería de acuerdo con las realizaciones anteriores, en donde la carcasa de módulo de cada uno de la pluralidad de módulos de batería tiene al menos un talón dispuesto en un patrón en zigzag con respecto a una carcasa de módulo enfrentada.
Además, la presente invención proporciona un sistema de almacenamiento de energía que comprende al menos un paquete de batería de acuerdo con las realizaciones anteriores.
Efectos ventajosos
De acuerdo con diversas realizaciones como las anteriores, es posible proporcionar un módulo de batería, que puede disipar de manera más eficiente el calor generado en las celdas de la batería, y un paquete de baterías y un sistema de almacenamiento de energía que incluye el módulo de batería.
De forma adicional, de acuerdo con diversas realizaciones como las anteriores, es posible proporcionar un módulo de batería, que puede fijar de manera más estable las celdas de batería dentro de una carcasa de batería, y un paquete de batería y un sistema de almacenamiento de energía que incluye el módulo de batería.
También, de acuerdo con diversas realizaciones como las anteriores, es posible proporcionar un módulo de batería, que tiene una estructura más compacta con alta densidad de energía y eficiencia de proceso, y un paquete de batería y un sistema de almacenamiento de energía que incluye el módulo de batería.
Descripción de las figuras
Los dibujos adjuntos ilustran una realización preferente 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 que está limitada al dibujo.
La figura 1 es un diagrama para ilustrar un módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La figura 2 es una vista en sección transversal que muestra el módulo de batería de la figura 1.
La figura 3 es una vista ampliada que muestra una porción A del módulo de batería de la figura 2.
La figura 4 es una vista en planta que muestra el módulo de batería de la figura 1.
La figura 5 es una vista en sección transversal que muestra el módulo de batería de la figura 4.
La figura 6 es una vista ampliada que muestra una porción B del módulo de batería de la figura 5.
Las figuras 7 y 8 son diagramas para ilustrar un proceso de ensamblaje del módulo de batería de la figura 1. Las figuras 9 y 10 son diagramas para ilustrar un paquete de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
Descripción detallada de la invención
La presente divulgación se hará más evidente describiendo en detalle las realizaciones de la presente divulgación con referencia a los dibujos adjuntos. Debería entenderse que las realizaciones divulgadas en el presente documento son ilustrativas únicamente para una mejor comprensión de la presente divulgación, y que la presente divulgación puede modificarse de diversas maneras. De forma adicional, para facilitar la comprensión de la presente divulgación, los dibujos adjuntos no están dibujados 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 de acuerdo con una realización de la presente divulgación, la figura 2 es una vista en sección transversal del módulo de batería de la figura 1, la figura 3 es una vista ampliada que muestra una porción A del módulo de batería de la figura 2, la figura 4 es una vista en planta que muestra el módulo de batería de la figura 1, la figura 5 es una vista en sección transversal que muestra el módulo de batería de la figura 4 y la figura 6 es una vista ampliada que muestra una porción B del módulo de batería de la figura 5. Haciendo referencia a las figuras 1 a 6, un módulo de batería 10 incluye una celda de batería 100 y una carcasa de módulo 200.
La celda de batería 100 puede ser una batería secundaria o una batería secundaria de tipo bolsa. La celda de batería 100 puede proporcionarse en plural, y la pluralidad de celdas de batería 100 puede apilarse para conectarse eléctricamente entre sí.
La carcasa de módulo 200 se usa para alojar la pluralidad de celdas de batería 100 e incluye una primera carcasa 210, una segunda carcasa 230, una porción de formación 250 y un cordón 270.
La primera carcasa 210 puede tener una forma de placa sustancialmente con forma de L. La primera carcasa 210 está acoplada a la segunda carcasa 230, explicada posteriormente, enganchándose para acomodar la pluralidad de celdas de batería 100.
La primera carcasa 210 puede estar hecha de un material con una alta conductividad térmica para aumentar la eficiencia de disipación de calor. Por ejemplo, la primera carcasa 210 puede estar hecha de aluminio.
La primera carcasa 210 incluye una porción horizontal 212 y una porción vertical 216.
La porción horizontal 212 puede tener una forma sustancialmente de placa con un área predeterminada. La porción vertical 216 puede doblarse perpendicularmente desde la porción horizontal 212. La primera carcasa 210 puede formar una forma de placa en forma de L por medio de la porción horizontal 212 y la porción vertical 216.
La segunda carcasa 230 tiene una forma que corresponde a la primera carcasa 210 y está acoplada a la primera carcasa 210 enganchándose para acomodar las celdas de batería 100.
La segunda carcasa 230 también incluye una porción horizontal 232 y una porción vertical 236.
La porción horizontal 232 también puede tener una forma sustancialmente de placa con un área predeterminada, similar a la porción horizontal 212 de la primera carcasa 210. De forma adicional, la porción vertical 236 también puede doblarse perpendicularmente desde la porción horizontal 232, similar a la porción vertical 216 de la primera carcasa 210. La segunda carcasa 230 también puede formar una placa en forma de L por medio de la porción horizontal 232 y la porción vertical 236, que corresponde a la primera carcasa 210.
El acoplamiento por enganche se describirá más específicamente. La porción horizontal 212 de la primera carcasa 210 se acopla a la porción vertical 236 de la segunda carcasa 230 mediante enganche, y la porción vertical 216 de la primera carcasa 210 se acopla a la porción horizontal 232 de la segunda carcasa 230 mediante enganche.
Para este acoplamiento de gancho, se proporciona un gancho en cada porción de extremo. Como se muestra en la figura 3, un gancho para el acoplamiento de gancho está formado en una porción de extremo 213 de la porción horizontal 212 de la primera carcasa 210, y un gancho que está enganchado a la porción de extremo 213 de la porción horizontal 212 está formado en una porción de extremo 237 de la porción vertical 236 de la segunda carcasa 230. En esta realización, las carcasas primera y segunda 210, 230 de la carcasa de módulo 200 pueden acoplarse entre sí simplemente mediante el enganche y, por lo tanto, puede mejorarse la eficiencia del proceso de ensamblaje de la carcasa de módulo 200.
La porción de formación 250 se usa para soportar de manera más estable las celdas de batería 100 y puede tener una forma de ranura con una profundidad predeterminada en las carcasas primera y segunda 210, 230. La porción de formación 250 puede formarse en al menos dos etapas y puede proporcionarse en plural.
La pluralidad de porciones de formación 250 se forman en las porciones horizontales 212, 232 de las carcasas primera y segunda 210, 230, respectivamente, y pueden estar separados entre sí por una distancia predeterminada. La pluralidad de porciones de formación 250 puede incluir una primera ranura de formación 252 y una segunda ranura de formación 256, respectivamente.
La primera ranura de formación 252 se acopla con una porción de borde de las celdas de batería 100 y puede formarse a lo largo de una dirección longitudinal de las carcasas primera y segunda 210, 230. La primera ranura de formación 252 se proporciona en una pluralidad, y la pluralidad de primeras ranuras de formación 252 pueden estar separadas entre sí a lo largo de una dirección de apilamiento de las celdas de batería 100.
Dado que la pluralidad de primeras ranuras de formación 252 están estrechamente adheridas a las porciones de borde de las celdas de batería 100 en la dirección de apilamiento de las celdas de batería 100, es posible fijar de manera más segura las celdas de batería 100 mientras se evita eficazmente el movimiento de las celdas de batería 100. La pluralidad de primeras ranuras de formación 252 puede formarse para tener una forma correspondiente a la porción de borde de las celdas de batería 100. De este modo, cuando las celdas de batería 100 se colocan en las carcasas primera y segunda 210, 230 de la carcasa de módulo 200, las celdas de batería 100 pueden colocarse en posiciones de ensamblaje más fácilmente.
Las segundas ranuras de formación 256 pueden formarse para tener un escalón con respecto a la primera ranura de formación 252 en ambos extremos de la primera ranura de formación 252. La segunda ranura de formación 256 se proporciona en plural, y la pluralidad de segundas ranuras de formación 256 puede formarse en ambos extremos de la pluralidad de primeras ranuras de formación 252.
La pluralidad de segundas ranuras de formación 256 puede servir como un tope para limitar el movimiento de las celdas de batería 100, que puede ocurrir en ambos lados laterales de las celdas de batería 100.
La cuenta 270 se usa para mejorar adicionalmente la eficiencia de disipación de calor de la carcasa de módulo 200 y puede formarse en las porciones verticales 216, 236 de las carcasas primera y segunda 210, 230.
Mientras tanto, cuando se ensamblan una pluralidad de módulos de batería 10, las cuentas 270 pueden formarse para disponerse en un patrón en zigzag con las cuentas 270 de una carcasa de módulo de revestimiento 200. En esta disposición, cuando la pluralidad de módulos de batería 10 están conectados, es posible evitar la interferencia entre las cuentas 270, y también es posible evitar que se aplique una fuerza de compresión desigual a las celdas de batería 100 dentro de la carcasa del módulo 200.
Las figuras 7 y 8 son diagramas para ilustrar un proceso de ensamblaje del módulo de batería de la figura 1.
Haciendo referencia a las figuras 7 y 8, cuando las celdas de batería 100 y la carcasa de módulo 200 están ensambladas, por ejemplo, las celdas de batería 100 pueden adherirse estrechamente y ajustarse de manera fija en las porciones de formación 250 de la segunda carcasa 230, respectivamente. Si las celdas de batería 100 están completamente montadas en la segunda carcasa 230, la primera carcasa 210 puede acoplarse a la segunda carcasa 230 enganchándola y, en este momento, la porción de borde de las celdas de batería 100 puede ajustarse estrechamente en las porciones de formación 250 de la primera carcasa 210.
Aquí, si se completa el acoplamiento de gancho, las celdas de batería 100 pueden fijarse de manera estable dentro de la primera carcasa 210 y la segunda carcasa 230. En consecuencia, el módulo de batería 10 de esta realización puede fijar y acomodar las celdas de batería 100 con una estructura más simple, y puede realizar una estructura más compacta que es ventajosa en términos de adelgazamiento y densidad de energía.
Además, dado que las porciones de formación 250 de las carcasas primera y segunda 210, 230 están dispuestas cerca de la porción de borde de las celdas de batería 100, cuando las celdas de batería 100 generan calor, el calor puede transmitirse a la carcasa del módulo 200 más rápidamente. En consecuencia, el módulo de batería 10 de esta realización puede disipar eficazmente el calor generado en las celdas de batería 100.
Las figuras 9 y 10 son diagramas para ilustrar un paquete de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a las figuras 9 y 10, se puede proporcionar un paquete de batería 1 en un sistema de almacenamiento de energía que se usa para vehículos tales como un vehículo eléctrico o un vehículo híbrido, y también para fines domésticos o industriales. El paquete de batería 1 puede proporcionarse como un conjunto de una pluralidad de módulos de batería 10. Aquí, dado que las cuentas 270 de las carcasas de módulo 200 de los módulos de batería 10 enfrentados están dispuestos mutuamente en un patrón en zigzag, las cuentas 270 pueden no causar interferencia entre sí cuando están apiladas.
Aquí, las cuentas 270 de los módulos de batería enfrentados 10 dispuestos en un patrón en zigzag, en concreto, las cuentas 270 dispuestas una al lado de la otra verticalmente como en esta realización, no provocan una compresión desigual hacia las celdas de batería sin interferencia mutua.
De acuerdo con diversas realizaciones como las anteriores, es posible proporcionar un módulo de batería 10, que puede disipar de manera más eficiente el calor generado en las celdas de batería 100, y un paquete de baterías 1 y un sistema de almacenamiento de energía que incluye el módulo de batería.
De forma adicional, de acuerdo con diversas realizaciones como las anteriores, es posible proporcionar un módulo de batería 10, que puede fijar de manera más estable las celdas de batería 100 dentro de la carcasa de batería 200, y un paquete de batería 1 y un sistema de almacenamiento de energía que incluye el módulo de batería.
También, de acuerdo con diversas realizaciones como las anteriores, es posible proporcionar un módulo de batería 10, que tiene una estructura más compacta con alta densidad de energía y eficiencia de proceso, y un paquete de batería 1 y un sistema de almacenamiento de energía que incluye el módulo de batería.
Si bien se han mostrado y descrito las realizaciones de la presente divulgación, debe entenderse que la presente divulgación no se limita a las realizaciones específicas descritas, y que los expertos en la materia pueden realizar diversos cambios y modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones, y estas modificaciones no deben entenderse individualmente desde las ideas y puntos de vista técnicos de la presente divulgación.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Un módulo de batería (10), que comprende:
una pluralidad de celdas de batería (100); y
una carcasa de módulo (200) configurada para alojar la pluralidad de celdas de batería,
en donde la carcasa de módulo incluye unas carcasas primera y segunda (210, 230) acopladas entre sí mediante enganche y que tienen formas que se corresponden entre sí,
en donde cada una de las carcasas primera y segunda incluye:
una porción horizontal (212, 232) que tiene un área predeterminada; y
una porción vertical (216, 236) doblada perpendicularmente desde la porción horizontal,
en donde la porción horizontal de la primera carcasa está acoplada a la porción vertical de la segunda carcasa mediante enganche, y
en donde la porción vertical de la primera carcasa está acoplada a la porción horizontal de la segunda carcasa mediante enganche,
en donde se forma un gancho en una porción de extremo de cada una de las porciones horizontales de la primera carcasa, la porción vertical de la primera carcasa, la porción horizontal de la segunda carcasa y la porción vertical de la segunda carcasa.
2. El módulo de baterías de acuerdo con la reivindicación 1,
en donde las carcasas primera y segunda incluyen al menos una porción de formación (250) formada en al menos dos etapas.
3. El módulo de baterías de acuerdo con la reivindicación 2,
en donde cada una de la al menos una porción de formación incluye:
una primera ranura de formación (252) acoplada con una porción de borde de las celdas de batería y formada a lo largo de una dirección longitudinal de las carcasas primera y segunda; y
una segunda ranura de formación (256) formada en ambos extremos de la primera ranura de formación para tener un escalón con respecto a la primera ranura de formación y configurada para limitar el movimiento de las celdas de batería.
4. El módulo de baterías de acuerdo con la reivindicación 3,
en donde la primera ranura de formación se proporciona en plural, y
en donde la pluralidad de primeras ranuras de formación están dispuestas para estar separadas entre sí a lo largo de una dirección de apilamiento de las celdas de batería.
5. El módulo de baterías de acuerdo con la reivindicación 4,
en donde la segunda ranura de formación se proporciona en plural, y
en donde la pluralidad de segundas ranuras de formación se forman en ambos extremos de la pluralidad de primeras ranuras de formación.
6. Un paquete de batería (1), que comprende:
una pluralidad de módulos de batería (10) como se define en la reivindicación 1,
en donde la carcasa de módulo (200) de cada uno de la pluralidad de módulos de batería tiene al menos una cuenta (270), y
en donde la cuenta de la carcasa del módulo de cada módulo de batería está dispuesta en un patrón en zigzag con respecto a la cuenta de la carcasa del módulo de otra carcasa del módulo que mira hacia el correspondiente módulo de batería, de modo que las cuentas estén dispuestas una al lado de la otra y la interferencia entre las cuentas se evite cuando están apiladas.
7. Un sistema de almacenamiento de energía, que comprende:
al menos un paquete de batería como se define en la reivindicación 6.
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