ES3023216T3 - Battery module, battery pack including same battery module, and automobile including same battery pack - Google Patents

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Dong-Yeon Kim
Ho-June Chi
Jin-Hak Kong
Yoon-Koo Lee
Andreas Track
Dalmo Kang
Jeong-O Mun
Yongseok Choi
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Abstract

Un módulo de batería según una realización de la presente divulgación incluye: un conjunto de celdas de batería que tiene una pluralidad de celdas de batería; una placa superior configurada para cubrir un lado superior del conjunto de celdas de batería; una placa inferior configurada para cubrir un lado inferior del conjunto de celdas de batería; un conjunto de detección dispuesto para cubrir un lado frontal y un lado trasero del conjunto de celdas de batería; un par de placas laterales dispuestas en ambas superficies laterales del conjunto de celdas de batería; y un par de almohadillas de compresión dispuestas entre el par de placas laterales y el conjunto de celdas de batería. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Módulo de batería, paquete de baterías que incluye el mismo módulo de batería y automóvil que incluye el mismo paquete de baterías
Sector de la técnica
La presente divulgación se refiere a un módulo de batería, un paquete de baterías que incluye el módulo de batería y un vehículo que incluye el paquete de baterías.
La presente solicitud reivindica prioridad sobre la solicitud de patente coreana n. ° 10-2018-0026988 presentada el 7 de marzo de 2018 en la República de Corea.
Estado de la técnica
Las baterías secundarias, que son muy aplicables a diversos productos y presentan propiedades eléctricas superiores, como una 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 puede reducirse en gran medida el uso de combustibles fósiles y no se genera ningún subproducto durante el consumo de energía.
Las baterías secundarias utilizadas generalmente en la actualidad incluyen las baterías de iones de litio, las baterías de polímero de litio, las baterías de níquel-cadmio, las baterías de níquel-hidrógeno, las baterías de níquel-zinc y similares. La tensión de funcionamiento de la célula de batería secundaria unitaria, es decir, de una célula de batería unitaria, es de aproximadamente 2,5 V a 4,5 V. Por tanto, si se requiere una tensión de salida superior, puede conectarse en serie una pluralidad de células de batería para configurar un paquete de baterías. Además, en función de la capacidad de carga/descarga requerida para el paquete de baterías, una pluralidad de células de batería puede conectarse en paralelo para configurar un paquete de baterías. De este modo, el número de células de batería incluidas en el paquete de baterías puede ajustarse de diversas maneras según la tensión de salida requerida o la capacidad de carga/descarga exigida.
Mientras tanto, cuando una pluralidad de células de batería se conectan en serie o en paralelo para configurar un paquete de baterías, es habitual configurar primero un módulo de batería que tenga al menos una célula de batería y, a continuación, configurar un paquete de baterías utilizando al menos un módulo de batería y añadiendo otros componentes. Los documentos EP 3264493, US 2013/115496, US 2017/190264 y KR 20170050509 divulgan un módulo de batería.
En los últimos años, ha ido aumentando gradualmente la demanda de módulos de batería y paquetes de baterías que puedan alcanzar una alta densidad energética al tiempo que mantienen un tamaño más compacto según la tendencia al adelgazamiento.
En consecuencia, se requiere encontrar una manera de realizar un tamaño más compacto al tiempo que se garantiza un mayor espacio para las células de batería proporcionadas en el módulo de batería o el paquete de baterías.
Objeto de la invención
Problema técnico
La presente divulgación se dirige a proporcionar un módulo de batería, que puede realizar un tamaño más compacto al tiempo que garantiza adicionalmente un mayor espacio para las células de batería, un paquete de baterías que incluye el módulo de batería, y un vehículo que incluye el paquete de baterías.
Solución técnica
En un aspecto de la presente divulgación, se proporciona un módulo de batería, que comprende: un conjunto de células de batería que tiene una pluralidad de células de batería; una placa superior configurada para cubrir un lado superior del conjunto de células de batería; una placa inferior dispuesta opuesta a la placa superior y configurada para cubrir un lado inferior del conjunto de células de batería; un conjunto de detección dispuesto en un lado delantero y un lado trasero de la placa inferior y la placa superior para cubrir un lado delantero y un lado trasero del conjunto de células de batería; un par de placas laterales acopladas al conjunto de detección, la placa superior y la placa inferior y dispuestas en ambas superficies laterales del conjunto de células de batería; y un par de almohadillas de compresión dispuestas entre el par de placas laterales y el conjunto de células de batería,
en el que el conjunto de detección incluye una primera unidad de barra colectora, una segunda unidad de barra colectora y un cable de detección, en el que la primera unidad de barra colectora y la segunda unidad de barra colectora están acopladas al par de placas laterales mediante al menos un pasador de acoplamiento.
El pasador de acoplamiento puede proporcionarse en plural, y la pluralidad de pasadores de acoplamiento puede proporcionarse en ambos extremos de la primera unidad de barra colectora y la segunda unidad de barra colectora y separadas una con respecto a otra por una distancia predeterminada a lo largo de una dirección de altura de la primera unidad de barra colectora y la segunda unidad de barra colectora.
El par de placas laterales puede tener al menos una ranura de inserción de pasador en la que se inserta el al menos un pasador de acoplamiento.
Además, la presente divulgación proporciona un paquete de baterías, que comprende: al menos un módulo de batería según las realizaciones anteriores; y una carcasa de paquete configurada para empaquetar el al menos un módulo de batería.
Además, la presente divulgación proporciona un vehículo, que comprende al menos un paquete de baterías según la realización anterior.
Efectos ventajosos
Según varias realizaciones como las anteriores, es posible proporcionar un módulo de batería, que puede realizar un tamaño más compacto al tiempo que garantiza un mayor espacio para las células de batería, un paquete de baterías que incluye el módulo de batería, y un vehículo que incluye el paquete de baterías.
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 FIG. 1 es un diagrama para ilustrar un módulo de batería según una realización de la presente divulgación. La FIG. 2 es una vista en sección lateral que muestra el módulo de batería de la FIG. 1.
La FIG. 3 es una vista en sección lateral que muestra el módulo de batería de la FIG. 1 según otra realización. La FIG. 4 es un diagrama para ilustrar un módulo de batería según la presente invención.
La FIG. 5 es un diagrama para ilustrar una parte principal de un conjunto de detección del módulo de batería de la FIG. 4.
La FIG. 6 es un diagrama para ilustrar una parte principal de una placa lateral del módulo de batería de la FIG. 4. La FIG. 7 es un diagrama para ilustrar un paquete de baterías 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, sino que las dimensiones de algunos componentes pueden estar exageradas.
La FIG. 1 es un diagrama para ilustrar un módulo de batería según una realización de la presente divulgación, la FIG. 2 es una vista en sección lateral que muestra el módulo de batería de la FIG. 1, y la FIG. 3 es una vista en sección lateral que muestra el módulo de batería de la FIG. 1 según otra realización.
Haciendo referencia a las FIGS. 1 a 3, el módulo 10 de batería puede incluir un conjunto 100 de células de batería, una placa 200 superior, una placa 300 inferior, un conjunto 400 de detección, una placa 500 lateral y una almohadilla 600 de compresión.
El conjunto 100 de células de batería puede incluir una pluralidad de células 150 de batería. La pluralidad de células 150 de batería puede apilarse de modo que estén conectadas eléctricamente entre sí. En este caso, los conductores 155 de electrodo de la pluralidad de células 150 de batería pueden estar conectados eléctricamente al conjunto 400 de detección, explicado más adelante.
La placa 200 superior puede cubrir un lado superior del conjunto 100 de células de batería. Para ello, la placa 200 superior puede tener un tamaño y una forma que cubran todo el lado superior del conjunto 100 de células de batería. La placa 300 inferior está dispuesta opuesta a la placa 200 superior y puede cubrir un lado inferior del conjunto 100 de células de batería. La placa 300 inferior puede soportar de forma estable el conjunto 100 de células de batería. El conjunto 400 de detección está dispuesto en un lado delantero y un lado trasero de la placa 200 superior y la placa 300 inferior y puede cubrir la parte delantera y trasera del conjunto 100 de células de batería.
El conjunto 400 de detección está conectado eléctricamente al conjunto 100 de células de batería y puede detectar una tensión o una temperatura del conjunto 100 de células de batería. Además, el conjunto 400 de detección puede estar conectado a una fuente de alimentación externa o similar.
El conjunto 400 de detección puede incluir una primera unidad 410 de barra colectora, una segunda unidad 430 de barra colectora y un cable 450 de detección.
La primera unidad 410 de barra colectora está dispuesta en un lado delantero del conjunto 100 de células de batería y puede estar acoplada a un par de placas 500 laterales, explicadas más adelante. En este caso, la primera unidad 410 de barra colectora también puede estar acoplada a la placa 200 superior y a la placa 300 inferior en conjunto. La primera unidad 410 de barra colectora puede incluir un cuerpo 412 de barra colectora y un armazón 414 de cubierta.
El cuerpo 412 de barra colectora puede estar conectado eléctricamente a los conductores 155 de electrodo de las células 150 de batería del conjunto 100 de células de batería. Para ello, el cuerpo 412 de barra colectora puede tener una pluralidad de barras colectoras en contacto eléctrico y conectadas a los conductores 155 de electrodo de las células 155 de batería.
El armazón 414 de cubierta puede cubrir el lado delantero del cuerpo 412 de barra colectora. El armazón 414 de cubierta puede formar una superficie delantera del módulo 10 de batería.
La segunda unidad 430 de barra colectora está dispuesta frente a la primera unidad 410 de barra colectora, estando el conjunto 100 de células de batería interpuesto entre las mismas, y puede acoplarse a un par de placas 500 laterales, explicadas más adelante, en un lado trasero del conjunto 100 de células de batería. En este caso, la segunda unidad 430 de barra colectora también puede estar acoplada a la placa 200 superior y a la placa 300 inferior en conjunto.
La segunda unidad 430 de barra colectora puede incluir un cuerpo 432 de barra colectora, un armazón 434 de cubierta y una placa 436 de control.
El cuerpo 432 de barra colectora puede estar conectado eléctricamente a los conductores 155 de electrodo de las células 150 de batería del conjunto 100 de células de batería. Para ello, el cuerpo 432 de barra colectora puede tener una pluralidad de barras colectoras en contacto eléctrico y conectadas a los conductores 155 de electrodo de las células 155 de batería.
El armazón 434 de cubierta puede cubrir el lado trasero del cuerpo 432 de barra colectora. El armazón 434 de cubierta puede formar una superficie trasera del módulo 10 de batería.
La placa 436 de control sirve para controlar el funcionamiento del conjunto 400 de detección y puede montarse entre el cuerpo 432 de barra colectora y el armazón 434 de cubierta. La placa 436 de control puede ser una placa de circuito impreso.
El cable 450 de detección puede conectar la primera unidad 410 de barra colectora y la segunda unidad 430 de barra colectora. Los cables 450 de detección pueden estar formados como una placa de circuito impreso flexible y pueden suministrarse en un par.
El par de cables 450 de detección puede instalarse en el par de placas 500 laterales, explicadas más adelante, o en el par de almohadillas 600 de compresión, explicadas más adelante. Es decir, en esta realización, el par de cables 450 de detección puede proporcionarse en ambas superficies laterales del módulo 10 de batería.
La placa 500 lateral está acoplada a la placa 200 superior y a la placa 300 inferior y puede estar dispuesta en ambas superficies laterales del conjunto 100 de células de batería. Para ello, la placa 500 lateral puede proporcionarse en un par.
La almohadilla 600 de compresión puede estar dispuesta entre el par de placas 500 laterales y el conjunto 100 de células de batería. La almohadilla 600 de compresión puede proporcionarse solo en un par.
Una del par de almohadillas 600 de compresión puede estar dispuesta en una del par de placas 500 laterales y en una superficie lateral del conjunto 100 de células de batería.
La otra del par de almohadillas 600 de compresión puede estar dispuesta en la otra del par de placas 500 laterales y la otra superficie lateral del conjunto 100 de células de batería.
Como se ha descrito anteriormente, en esta realización, dado que las almohadillas 600 de compresión se proporcionan solo en un par, la eficiencia del espacio del módulo 10 de batería puede maximizarse en comparación con una estructura convencional en la que se montan una pluralidad de almohadillas de compresión, y el módulo 10 de batería puede diseñarse de forma esbelta más fácilmente.
El par de almohadillas 600 de compresión puede tener una ranura 650 de colocación de cables.
La ranura 650 de colocación de cables puede estar formada por una longitud predeterminada a lo largo de la dirección longitudinal del par de almohadillas 600 de compresión, y el par de cables 450 de detección puede colocarse en la misma.
La ranura 650 de colocación de cables puede tener una profundidad correspondiente al grosor del par de cables 450 de detección. Por consiguiente, el par de cables 450 de detección no sobresaldrá de la almohadilla 600 de compresión cuando se coloquen en la ranura 650 de colocación de cables.
Mientras tanto, la ranura 650 de colocación de cables también puede formarse en el par de placas 500 laterales, tal y como se divulga en la FIG. 3, en lugar del par de almohadillas 600 de compresión. Es decir, el par de placas 500 laterales puede tener una ranura 550 de colocación de cables formada a lo largo de la dirección longitudinal del par de cables 450 de detección por una longitud predeterminada para que el par de cables 450 de detección se coloque en la misma. Asimismo, la profundidad de la ranura 550 de colocación de cables puede corresponder al grosor del par de cables 450 de detección.
Como se ha descrito anteriormente, en esta realización, dado que el par de cables 450 de detección se proporcionan en ambas superficies laterales del módulo 10 de batería, la eficiencia del espacio del módulo 10 de batería puede mejorarse en la dirección de altura.
Además, en esta realización, dado que el par de cables 450 de detección están montados en ambas superficies laterales del módulo 10 de batería para no sobresalir de la placa 500 lateral ni de la almohadilla 600 de compresión, es posible garantizar la eficiencia de espacio de ambas superficies laterales del módulo 10 de batería.
La FIG. 4 es un diagrama para ilustrar un módulo de batería según otra realización de la presente divulgación, la FIG. 5 es un diagrama para ilustrar una parte principal de un conjunto de detección del módulo de batería de la FIG.
4, y la FIG. 6 es un diagrama para ilustrar una parte principal de una placa lateral del módulo de batería de la FIG. 4. Dado que el módulo 20 de batería de esta realización es sustancialmente idéntico o similar al módulo 10 de batería de la realización anterior, no se volverán a explicar las características idénticas o similares, y la siguiente descripción se centrará en las características diferentes de la realización anterior.
Haciendo referencia a las FIGS. 4 a 6, el módulo 20 de batería incluye un conjunto 100 de células de batería, una placa 200 superior, una placa 300 inferior, un par de almohadillas 600 de compresión, un conjunto 700 de detección y un par de placas 800 laterales.
El conjunto 100 de células de batería, la placa 200 superior, la placa 300 inferior y el par de almohadillas 600 de compresión son sustancialmente idénticos o similares a los de la anterior realización, por lo que no se describirán de nuevo.
El conjunto 700 de detección incluye un cable 750 de detección, una primera unidad 760 de barra colectora y una segunda unidad 780 de barra colectora.
El cable 750 de detección es sustancialmente idéntico o similar al de la anterior realización y, por tanto, no se describirá de nuevo.
La primera unidad 760 de barra colectora puede incluir un cuerpo 762 de barra colectora, un armazón 764 de cubierta y un pasador 768 de acoplamiento.
El cuerpo 762 de barra colectora y el armazón 764 de cubierta son sustancialmente idénticos o similares a los de la anterior realización, por lo que no se describirán de nuevo.
El pasador 768 de acoplamiento acopla la primera unidad 760 de barra colectora y el par de placas 800 laterales, explicadas más adelante, entre sí. El pasador 768 de acoplamiento puede proporcionarse en plural.
La pluralidad de pasadores 768 de acoplamiento se proporcionan en ambos extremos de la primera unidad 760 de barra colectora y pueden estar separados uno con respecto a otro por una distancia predeterminada a lo largo de la dirección de altura de la primera unidad 760 de barra colectora.
Específicamente, la pluralidad de pasadores 768 de acoplamiento se proporcionan en ambas superficies laterales del armazón 764 de cubierta y pueden estar separados uno con respecto a otro a lo largo de la dirección de altura del armazón 764 de cubierta.
La segunda unidad 780 de barra colectora puede incluir un cuerpo 782 de barra colectora, un armazón 784 de cubierta, una placa 786 de control y un pasador 788 de acoplamiento.
El cuerpo 782 de barra colectora, el armazón 784 de cubierta y la placa 786 de control son sustancialmente idénticos o similares a los de la anterior realización y, por tanto, no se describirán de nuevo.
El pasador 788 de acoplamiento acopla la segunda unidad 780 de barra colectora con el par de placas 800 laterales, explicadas más adelante, entre sí. El pasador 788 de acoplamiento puede proporcionarse en plural.
La pluralidad de pasadores 788 de acoplamiento se proporcionan en ambos extremos de la segunda unidad 780 de barra colectora y pueden estar separados uno con respecto a otro una distancia predeterminada a lo largo de la dirección de altura de la segunda unidad 780 de barra colectora.
Específicamente, la pluralidad de pasadores 788 de acoplamiento se proporcionan en ambas superficies laterales del armazón 784 de cubierta y pueden estar separados uno con respecto a otro a lo largo de la dirección de altura del armazón 784 de cubierta.
El par de placas 800 laterales puede tener una ranura 850 de inserción de pasador formada en su interior.
Los pasadores 768 de acoplamiento de la primera unidad 760 de barra colectora y los pasadores 788 de acoplamiento de la segunda unidad 780 de barra colectora pueden insertarse en la ranura 850 de inserción de pasador.
La ranura 850 de inserción de pasador puede proporcionarse en plural. La pluralidad de ranuras 850 de inserción de pasador pueden estar separadas una con respecto a otra por una distancia predeterminada a lo largo de la dirección de altura del par de placas 800 laterales.
En esta realización, el conjunto 700 de detección y la placa 800 lateral pueden acoplarse de manera más conveniente mediante la estructura de inserción de pasador del conjunto 700 de detección y la placa 800 lateral sin ningún proceso de unión adicional como la soldadura.
La FIG. 7 es un diagrama para ilustrar un paquete de baterías según una realización de la presente divulgación. Haciendo referencia a la FIG. 7, un paquete 1 de baterías puede incluir al menos un módulo 10 de batería según la anterior realización y una carcasa 50 de paquete para empaquetar el al menos un módulo 10 de batería.
En este caso, el al menos un módulo de batería puede ser el módulo 20 de batería de la anterior realización. También es posible que el módulo de batería se proporcione como un grupo del módulo 10 de batería y el módulo 20 de batería de las anteriores realizaciones.
El paquete 1 de baterías puede proporcionarse a un vehículo como fuente de combustible del vehículo. A modo de ejemplo, el paquete 1 de baterías puede proporcionarse a un vehículo eléctrico, un vehículo híbrido y varios vehículos de otro tipo capaces de utilizar el paquete 1 de baterías como fuente de combustible.
Además, el paquete 1 de baterías puede proporcionarse en otros dispositivos, instrumentos o instalaciones, como un sistema de almacenamiento de energía que utiliza una batería secundaria, además del vehículo.
Como se ha descrito anteriormente, el paquete 1 de baterías de esta realización y los dispositivos, instrumentos o instalaciones como un vehículo, que tienen el paquete 1 de baterías, incluyen el módulo 10 de batería como se ha descrito anteriormente, y por tanto, es posible implementar un paquete 1 de baterías que tenga todas las ventajas del módulo 10 de batería descrito anteriormente, o dispositivos, instrumentos, instalaciones o similares como un vehículo, que tienen el paquete 1 de baterías.
Según varias realizaciones como las anteriores, es posible proporcionar un módulo 10, 20 de batería, que puede realizar un tamaño más compacto al tiempo que garantiza un mayor espacio para las células 150 de batería, un paquete 1 de baterías que incluya el módulo 10, 20 de batería, y un vehículo que incluya el paquete 1 de baterías.

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Un módulo (20) de batería, que comprende:
un conjunto (100) de células de batería que tiene una pluralidad de células (150) de batería;
una placa (200) superior configurada para cubrir un lado superior del conjunto (100) de células de batería;
una placa (300) inferior dispuesta opuesta a la placa (200) superior y configurada para cubrir un lado inferior del conjunto (100) de células de batería;
un conjunto (700) de detección dispuesto en un lado delantero y un lado trasero de la placa (300) inferior y la placa (200) superior para cubrir un lado delantero y un lado trasero del conjunto (100) de células de batería;
un par de placas (800) laterales acopladas al conjunto (700) de detección, la placa (200) superior y la placa (300) inferior y dispuestas en ambas superficies laterales del conjunto (100) de células de batería; y
un par de almohadillas (600) de compresión dispuestas entre el par de placas (500, 800) laterales y el conjunto (100) de células de batería,
en el que el conjunto (700) de detección incluye una primera unidad (760) de barra colectora, una segunda unidad (780) de barra colectora y un cable (750) de detección,
en el que la primera unidad (760) de barra colectora y la segunda unidad (780) de barra colectora están acopladas al par de placas (800) laterales mediante al menos un pasador (768) de acoplamiento.
2. El módulo (20) de batería según la reivindicación 1,
en el que el pasador (768) de acoplamiento se proporciona en plural, y
en el que la pluralidad de pasadores (768) de acoplamiento se proporcionan en ambos extremos de la primera unidad (760) de barra colectora y la segunda unidad (780) de barra colectora y están separados uno con respecto a otro por una distancia predeterminada a lo largo de una dirección de altura de la primera unidad (760) de barra colectora y la segunda unidad (780) de barra colectora.
3. El módulo (20) de batería según la reivindicación 1,
en el que el par de placas (800) laterales tienen al menos una ranura (850) de inserción de pasador en la que se inserta el al menos un pasador (768) de acoplamiento.
4. Un paquete (1) de baterías, que comprende:
al menos un módulo (20) de batería según la reivindicación 1; y
una carcasa de paquete configurada para empaquetar el al menos un módulo (20) de batería.
5. Un vehículo, que comprende:
al menos un paquete (1) de baterías según la reivindicación 4.
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