ES3032485T3 - Battery module and battery pack including the same - Google Patents

Battery module and battery pack including the same

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ES3032485T3
ES3032485T3 ES21898595T ES21898595T ES3032485T3 ES 3032485 T3 ES3032485 T3 ES 3032485T3 ES 21898595 T ES21898595 T ES 21898595T ES 21898595 T ES21898595 T ES 21898595T ES 3032485 T3 ES3032485 T3 ES 3032485T3
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Yongjoon Choi
Seungwon Han
Youngho Lee
Hyunjae Lee
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Abstract

Un módulo de batería, según una realización de la presente invención, comprende: una pila de celdas de batería en la que se apilan varias celdas de batería; un marco de módulo que aloja la pila de celdas de batería; un primer marco de barra colectora alojado en el marco del módulo cubre la superficie frontal de la pila de celdas de batería; y un segundo marco de barra colectora alojado en el marco del módulo cubre la superficie trasera de la pila de celdas de batería, donde una barra colectora de terminales está montada en el primer marco de barra colectora, un conector de módulo está montado en el segundo marco de barra colectora, una parte de ventilación que penetra la placa superior del marco del módulo está formada en la misma, y la parte de ventilación está ubicada más cerca del conector del módulo que la barra colectora de terminales. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Módulo de batería y paquete de batería que incluye el mismo
Sector de la técnica
Referencia cruzada con solicitud(es) relacionada(s)
Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente coreana n.° 10-2020-0161480 y la solicitud de patente coreana n.° 10-2021-0161637, presentadas en la Oficina de Propiedad Intelectual de Corea el 26 de noviembre de 2020 y el 22 de noviembre de 2021, respectivamente.
La presente divulgación se refiere a un módulo de batería y un paquete de batería que incluye el mismo y, más particularmente, a un módulo de batería que tiene una seguridad mejorada, y un paquete de batería que incluye el mismo.
Antecedentes de la invención
Con el aumento del desarrollo tecnológico y la demanda de un dispositivo móvil, la demanda de una batería secundaria como fuente de energía está aumentando rápidamente y, en consecuencia, están surgiendo muchas investigaciones de la batería capaz de satisfacer una variedad de necesidades.
Una batería secundaria ha suscitado gran interés como fuente de energía para dispositivos que funcionan con energía eléctrica, tales como una bicicleta eléctrica, un vehículo eléctrico y un vehículo eléctrico híbrido, así como fuente de energía para dispositivos móviles, tales como un teléfono móvil, una cámara digital y un ordenador portátil.
Recientemente, junto con un aumento continuo de la necesidad de una estructura de batería secundaria de gran capacidad, incluido el aprovechamiento de la batería secundaria como fuente de almacenamiento de energía, existe una demanda creciente de un paquete de batería de una estructura de múltiples módulos que es un conjunto de módulos de batería en el que una pluralidad de baterías secundarias está conectada en serie/paralelo.
Al mismo tiempo, cuando una pluralidad de celdas de batería está conectada en serie/paralelo para configurar un paquete de batería, es común un método para configurar un módulo de batería compuesto por al menos una celda de batería y, luego, añadir otros componentes a al menos un módulo de batería para configurar un paquete de batería. Dado que las celdas de batería que constituyen estos módulos de batería de tamaño medio o grande están compuestas por baterías secundarias cargables/descargables, una batería secundaria de alto rendimiento y gran capacidad de este tipo genera una gran cantidad de calor en un proceso de carga y descarga.
El módulo de batería puede incluir una pila de celdas de batería en la que se apila una pluralidad de celdas de batería, un bastidor para alojar la pila de celdas de batería, y placas de extremo para cubrir las superficies delantera y trasera de la pila de celdas de batería.
La figura 1 es una vista que muestra el aspecto de un módulo de batería montado en un paquete de batería convencional en el momento de la ignición. La figura 2 es una sección tomada la línea A-A de la figura 1, que es una vista en sección transversal que muestra el aspecto de una llama que afecta a los módulos de batería adyacentes durante la ignición de un módulo de batería montado en un paquete de batería convencional.
Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, el módulo de batería convencional incluye una pila de celdas de batería en la que se apila una pluralidad de celdas de batería 10, un bastidor 20 para alojar la pila de celdas de batería, placas de extremo 30 formadas en las superficies delantera y trasera de la pila de celdas de batería, barras colectoras de terminal 40 formadas para sobresalir hacia el exterior de las placas de extremo 30 y similares.
El bastidor 20 y la placa de extremo 30 se pueden combinar para sellarse mediante soldadura. Cuando el bastidor 20 para alojar la pila de celdas de batería y la placa de extremo 30 se combinan de esta manera, la presión interna de las celdas de batería 10 aumenta durante la sobrecarga del módulo de batería para superar un valor límite de la resistencia de fusión de la celda de batería. En este caso, el calor a alta temperatura, el gas y la llama generados en las celdas de batería 10 pueden descargarse al exterior de la celda de batería 10.
En ese momento, el calor a alta temperatura, el gas y la llama pueden descargarse a través de las aberturas formadas en las placas de extremo 30. Sin embargo, en una estructura de paquete de batería en la que se dispone una pluralidad de módulos de batería de modo que las placas de extremo 30 se orienten entre sí, el calor a alta temperatura, el gas y la llama expulsados del módulo de batería pueden afectar a un módulo de batería. De este modo, la barra colectora de terminal 40 formada en las placas de extremo 30 adyacentes del módulo de batería puede dañarse y el calor a alta temperatura, el gas y la llama pueden entrar en el interior del módulo de batería a través de las aberturas formadas en las placas de extremo 30 adyacentes del módulo de batería para dañar la pluralidad de celdas de batería 10.
El documento US 10446813 divulga un módulo de batería que tiene un bastidor de carcasa que incluye un canal para impedir que una llama generada quede expuesta al exterior.
Explicación de la invención
Problema técnico
Un objeto de la presente divulgación es proporcionar un módulo de batería capaz de dispersar el calor a alta temperatura y la llama descargada cuando se produce un fenómeno de ignición dentro del módulo de batería, y un paquete de batería que incluye el mismo.
Sin embargo, el problema técnico que se debe resolver mediante las realizaciones de la presente divulgación no se limita a los problemas descritos anteriormente y puede ampliarse de diversas maneras dentro del alcance de la idea técnica incluida en la presente divulgación.
Solución técnica
De acuerdo con una realización de la presente divulgación, se proporciona un módulo de batería como se define en las reivindicaciones adjuntas.
De acuerdo con otra realización de la presente divulgación, se proporciona un paquete de batería que comprende el módulo de batería mencionado anteriormente.
Efectos ventajosos
De acuerdo con realizaciones de la presente divulgación, para controlar el calor a alta temperatura, el gas y la llama cuando se produce un fenómeno de fuga térmica en el módulo de batería, se puede formar una parte de ventilación en el extremo superior del módulo de batería de modo que sea adyacente al conector de módulo dispuesto en el otro lado del módulo de batería en lugar de la barra colectora de terminal dispuesta en un lado del módulo de batería, retrasando así la propagación de las llamas al módulo de batería adyacente.
Los efectos de la presente divulgación no se limitan a los efectos mencionados anteriormente y los expertos en la materia entenderán con claridad otros efectos adicionales no descritos anteriormente a partir de la descripción de las reivindicaciones adjuntas.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista que muestra el aspecto de un módulo de batería montado en un paquete de batería convencional en el momento de la ignición;
la figura 2 es una sección tomada la línea A-A de la figura 1, que es una vista en sección transversal que muestra el aspecto de una llama que afecta a los módulos de batería adyacentes durante la ignición de un módulo de batería montado en un paquete de batería convencional;
la figura 3 es una vista en perspectiva que muestra un módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación;
la figura 4 es una vista en perspectiva despiezada del módulo de batería de la figura 3;
la figura 5 es una vista en perspectiva de una celda de batería incluida en el módulo de batería de la figura 4; la figura 6 es una vista en perspectiva que muestra la segunda placa de extremo del módulo de batería de la figura 3 cambiando un ángulo de visión de modo que pueda observarse desde la parte delantera;
la figura 7 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea de corte B-B de la figura 3;
la figura 8 es una vista en perspectiva que muestra un módulo de batería de acuerdo con otra realización de la presente divulgación; y
la figura 9 es una vista en perspectiva que muestra un módulo de batería de acuerdo con otra realización de la presente divulgación.
Realización preferente de la invención
En lo sucesivo en el presente documento, se describirán en detalle diversas realizaciones de la presente divulgación con referencia a los dibujos adjuntos, de tal modo que los expertos en la materia puedan implementarlas fácilmente. La presente divulgación puede modificarse de diversas maneras diferentes y no se limita a las realizaciones expuestas en el presente documento.
Las porciones irrelevantes para la descripción se omitirán para describir claramente la presente divulgación, y los números de referencia similares designan elementos similares en toda la memoria descriptiva.
Además, en las figuras, el tamaño y el grosor de cada elemento se ilustran arbitrariamente para facilitar la descripción, y la presente divulgación no se limita necesariamente a los ilustrados en las figuras. En las figuras, el grosor de las capas, regiones, etc., se exageran para mayor claridad. En las figuras, para facilitar la descripción, los grosores de algunas capas y regiones se muestran exagerados.
Asimismo, se entenderá que, cuando un elemento tal como una capa, película, región o placa se menciona como si estuviera "sobre" o "por encima de" otro elemento, puede estar directamente sobre el otro elemento o también pueden estar presentes elementos intermedios. En contraposición, cuando se hace referencia a un elemento como "directamente sobre" otro elemento, esto significa que no están presentes otros elementos intermedios. Además, las palabras "sobre" o "por encima de" significan dispuesto sobre o por debajo de una porción de referencia y no significan necesariamente estar dispuesto sobre el extremo superior de la porción de referencia hacia la dirección opuesta de la gravedad.
Además, a lo largo de la memoria descriptiva, cuando se hace referencia a que una porción "incluye" un determinado componente, esto significa que la porción puede incluir, además, otros componentes, sin excluir los demás componentes, salvo que se especifique lo contrario.
Además, a lo largo de la memoria descriptiva, cuando se hace referencia a "plano", significa cuando una porción objetivo se ve desde el lado superior, y cuando se hace referencia a "transversal", significa cuando una porción objetivo se ve desde el lado de una sección transversal cortada verticalmente.
La figura 3 es una vista en perspectiva que muestra un módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación. La figura 4 es una vista en perspectiva despiezada del módulo de batería de la figura 3. La figura 5 es una vista en perspectiva de una celda de batería incluida en el módulo de batería de la figura 4.
Haciendo referencia a las figuras 3 a 5, un módulo de batería 100a de acuerdo con una realización de la presente invención incluye una pila de celdas de batería 120 en la que se apila una pluralidad de celdas de batería 110 que incluye cables de electrodo 111 y 112 que sobresalen en las direcciones mutuamente opuestas, un bastidor de módulo 200 para alojar la pila de celdas de batería 120, un primer bastidor de barra colectora 310 dispuesto sobre una superficie de la pila de celdas de batería 120 en una dirección (dirección de eje x) en la que sobresalen los cables de electrodo 111, y un segundo bastidor de barra colectora 320 dispuesto sobre la otra superficie de la pila de celdas de batería 120 en la otra dirección (dirección de eje -x) en la que sobresale el cable de electrodo 112.
En primer lugar, haciendo referencia a la figura 5, la celda de batería 110 es preferentemente una celda de batería de tipo bolsa. Por ejemplo, la celda de batería 110 de acuerdo con la presente realización tiene una estructura en la que dos cables de electrodo 111 y 112 se orientan entre sí y sobresalen de un extremo 114a y el otro extremo 114b del cuerpo principal de celda 113, respectivamente. Más específicamente, los cables de electrodo 111 y 112 se conectan a un conjunto de electrodo (no mostrado) y sobresalen del conjunto de electrodo (no mostrado) hacia el exterior de la celda de batería 110.
Por otro lado, la celda de batería 110 se puede fabricar al unir ambas partes de extremo 114a y 114b de la carcasa de celda 114 y una parte lateral 114c conectándolas, en un estado en el que el conjunto de electrodo (no mostrado) se aloja en una carcasa de celda 114. Dicho de otro modo, la celda de batería 110 de acuerdo con la presente realización tiene un total de tres partes de sellado 114sa, 114sb y 114sc, las partes de sellado 114sa, 114sb y 114sc tienen una estructura sellada mediante un método tal como fusión térmica y la otra parte lateral restante puede estar formada por una parte de conexión 115. La carcasa de celda 114 puede estar formada por una lámina laminada que contiene una capa de resina y una capa de metal.
Asimismo, la parte de conexión 115 puede extenderse a lo largo de un borde de la celda de batería 110, y se puede formar una parte de protuberancia 110p de la celda de batería 110 denominada oreja de murciélago en una parte de extremo de la parte de conexión 115. Además, mientras que la carcasa de celda 114 se sella con los cables de electrodo 111 y 112 sobresalientes interpuestos entre ella, se puede formar una parte de terraza 116 entre los cables de electrodo 111 y 112 y el cuerpo principal de celda 113. Es decir, la celda de batería 110 incluye una parte de terraza 116 formada para extenderse desde la carcasa de celda 114 en una dirección sobresaliente de los cables de electrodo 111 y 112.
La celda de batería 110 puede configurarse mediante una pluralidad de números, y la pluralidad de celdas de batería 110 puede apilarse para conectarse eléctricamente entre sí, formando así una pila de celdas de batería 120. Haciendo referencia a la figura 4, las celdas de batería 110 se pueden apilar a lo largo de la dirección de eje para formar una pila de celdas de batería 120. Un primer bastidor de barra colectora 310 puede ubicarse sobre una superficie de la pila de celdas de batería 120 en la dirección sobresaliente de los cables de electrodo 111 (dirección de eje x). Un segundo bastidor de barra colectora 320 puede ubicarse sobre la otra superficie de la pila de celdas de batería 120 en la dirección sobresaliente de los cables de electrodo 112 (dirección de eje -x). La pila de celdas de batería 120, el primer bastidor de barra colectora 310 o el segundo bastidor de barra colectora 320 pueden alojarse en el bastidor de módulo 200. El bastidor de módulo 200 puede proteger la pila de celdas de batería 120 alojada dentro del bastidor de módulo 200 y los componentes eléctricos conectados a la misma de impactos físicos externos.
El bastidor de módulo 200 de acuerdo con la presente divulgación es una estructura en la que se combinan un bastidor en forma de U y una placa superior. En el caso de una estructura en la que se combinan un bastidor en forma de U y una placa superior, esta puede formarse al combinar la placa superior con el lado superior de un bastidor en forma de U, que es un material de placa metálica que tiene una superficie inferior y ambos lados combinados o integrados, y puede fabricarse mediante moldeo a presión.
Se puede inyectar una resina termoconductora entre la pila de celdas de batería 120 y la superficie inferior del bastidor de módulo 200, y se puede formar una capa de resina termoconductora (no mostrada) entre la pila de celdas de batería 120 y la superficie inferior del bastidor de módulo 200 a través de la resina termoconductora inyectada.
Por otro lado, el bastidor de módulo 200 puede estar abierto en la dirección sobresaliente de los cables de electrodo 111 y 112 (dirección de eje x, dirección de eje -x), y una primera placa de extremo 410 y una segunda placa de extremo 420 pueden ubicarse en ambos lados abiertos del bastidor de módulo 200, respectivamente. La primera placa de extremo 410 puede unirse al bastidor de módulo 200 mientras cubre el primer bastidor de barra colectora 310, y la segunda placa de extremo 420 puede unirse al bastidor de módulo 200 mientras cubre el segundo bastidor de barra colectora 320. Es decir, un primer bastidor de barra colectora 310 puede ubicarse entre la primera placa de extremo 410 y la pila de celdas de batería 120, y un segundo bastidor de barra colectora 320 puede ubicarse entre la segunda placa de extremo 420 y la pila de celdas de batería 120. Además, una cubierta aislante 800 (véase la figura 3) para aislamiento eléctrico puede ubicarse entre la primera placa de extremo 410 y el primer bastidor de barra colectora 310.
La primera placa de extremo 410 y la segunda placa de extremo 420 se ubican para cubrir una superficie y la otra superficie de la pila de celdas de batería 120, respectivamente. La primera placa de extremo 410 y la segunda placa de extremo 420 pueden proteger el primer bastidor de barra colectora 310, el segundo bastidor de barra colectora 320 y diversos componentes eléctricos conectados a los mismos de impactos externos. Con este fin, debe tener una resistencia predeterminada y puede incluir un metal tal como aluminio. Además, la primera placa de extremo 410 y la segunda placa de extremo 420 pueden unirse a un borde correspondiente del bastidor de módulo 200 mediante un método tal como soldadura, respectivamente.
El primer bastidor de barra colectora 310 se ubica sobre una superficie de la pila de celdas de batería 120 para cubrir la pila de celdas de batería 120 y, al mismo tiempo, guiar la conexión entre la pila de celdas de batería 120 y un dispositivo externo. Específicamente, al menos una de la barra colectora, la barra colectora de terminal y el conector de módulo pueden montarse en el primer bastidor de barra colectora 310. En particular, al menos una de la barra colectora, la barra colectora de terminal y el conector de módulo pueden montarse sobre una superficie opuesta a la superficie donde el primer bastidor de barra colectora 310 se orienta hacia la pila de celdas de batería 120. En un ejemplo, la figura 4 muestra un estado en el que la barra colectora 510 y la barra colectora de terminal 520 se montan en el primer bastidor de barra colectora 310.
Las celdas de batería 110 que constituyen la pila de celdas de batería 120 pueden conectarse en serie o en paralelo mediante la barra colectora 510 o la barra colectora de terminal 520, y las celdas de batería 110 pueden conectarse eléctricamente a un dispositivo o circuito externo a través de la barra colectora de terminal 520 expuesta al exterior del módulo de batería 100a. En un ejemplo, la barra colectora de terminal 520 puede conectarse a una barra colectora externa que proporciona una conexión con otros módulos de batería adyacentes al módulo de batería que incluye la barra colectora de terminal 520.
El primer bastidor de barra colectora 310 puede incluir un material eléctricamente aislante. El primer bastidor de barra colectora 310 restringe que la barra colectora 510 o la barra colectora de terminal 520 entre en contacto con las celdas de batería 110, excepto por la porción donde la barra colectora 510 o la barra colectora de terminal 520 se une a los cables de electrodo 111, impidiendo así que se produzca un cortocircuito.
Por otro lado, como se ha descrito anteriormente, el segundo bastidor de barra colectora 320 puede ubicarse sobre la otra superficie de la pila de celdas de batería 120. Una barra colectora y un conector de módulo pueden montarse en el segundo bastidor de barra colectora 320. El cable de electrodo 112 puede unirse a la barra colectora montada en el segundo bastidor de barra colectora 320. El segundo bastidor de barra colectora 320 puede incluir un material eléctricamente aislante para impedir un cortocircuito.
Se puede formar una abertura en la que se expone la barra colectora de terminal 520 en la primera placa de extremo 410 de acuerdo con la presente realización. La abertura puede ser una abertura de barra colectora de terminal. En un ejemplo, como se muestra en las figuras 3 y 4, se puede formar una abertura de barra colectora de terminal 410H a la que se expone la barra colectora de terminal 520 en la primera placa de extremo 410. La barra colectora de terminal 520 incluye, además, una porción que sobresale en sentido ascendente en comparación con la barra colectora 510. Tal porción que sobresale en sentido ascendente se expone al exterior del módulo de batería 100a a través de la abertura de barra colectora de terminal 410H. La barra colectora de terminal 520 expuesta a través de la abertura de barra colectora de terminal 410H puede conectarse a otro módulo de batería o una unidad de desconexión de batería (BDU, por sus siglas en inglés) para formar una conexión de alta tensión (HV, por sus siglas en inglés).
La figura 6 es una vista en perspectiva que muestra la segunda placa de extremo del módulo de batería de la figura 3 cambiando un ángulo de visión de modo que pueda observarse desde la parte delantera. La figura 7 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea de corte B-B de la figura 3.
Haciendo referencia a la figura 6, se puede formar una abertura a través de la que se expone al menos uno de los conectores de módulo en la segunda placa de extremo 420 de acuerdo con la presente realización. La abertura puede ser una abertura de conector de módulo. En un ejemplo, como se muestra en la figura 6, se puede formar una abertura de conector de módulo 420H a través de la que se expone el conector de módulo 600 en la segunda placa de extremo 420. Esto significa que el conector de módulo 600 se monta en el segundo bastidor de barra colectora 320 mencionado anteriormente.
Al mismo tiempo, si bien no se ilustra específicamente en la figura, el conector de módulo 600 puede conectarse a un sensor de temperatura, un miembro de medición de tensión o similares provistos dentro del módulo de batería 100a. Este conector de módulo 600 se conecta a un BMS (sistema de gestión de baterías, por sus siglas en inglés) externo para formar una conexión de LV (baja tensión, por sus siglas en inglés). El sensor de temperatura o el miembro de medición de tensión realizan la función de transmitir información de temperatura, nivel de tensión y similares medidos por el sensor de temperatura o el miembro de medición de tensión al b Ms externo.
Haciendo referencia a las figuras 3, 6 y 7, una parte de ventilación 900 se forma en la placa superior del bastidor de módulo 200, en donde la parte de ventilación 900 puede formarse adyacente al conector de módulo 600 en lugar de la barra colectora de terminal 520. La parte de ventilación 900 tiene una estructura de orificio formada en la placa superior del bastidor de módulo 200. La estructura de orificio puede penetrar en la placa superior del bastidor de módulo 200 oblicuamente en una dirección cercana al segundo bastidor de barra colectora 320. La parte de ventilación 900 puede formarse para ventilar gas en una dirección en la que se ubica el segundo bastidor de barra colectora 320 o la segunda placa de extremo 420. Cuando calor, gas, llama o chispa se genera dentro del módulo de batería 100a, esto sirve para descargar calor, gas, llamas o chispas en una dirección hacia el segundo bastidor de barra colectora 320 o la segunda placa de extremo 420 en la que se ubica un miembro (en lo sucesivo en el presente documento denominado miembro de LV) que forma una conexión de LV, tal como el conector de módulo 600, en lugar de en la dirección hacia el primer bastidor de barra colectora 310 o la primera placa de extremo 410 en la que se ubica un miembro (en lo sucesivo en el presente documento denominado miembro de HV) que forma una conexión de HV, tal como la barra colectora de terminal 520.
De acuerdo con la presente realización, como se muestra en la figura 7, se puede formar un paso de descarga 450 entre la parte superior del bastidor de módulo 200 y la pila de celdas de batería 120. El gas o el calor generado entre la primera placa de extremo 410 y la pila de celdas de batería 120 se dispone en el segundo bastidor de barra colectora 320 o la segunda placa de extremo 420 ubicada en el lado opuesto de la primera placa de extremo 410 a través del paso de descarga 450. El gas o el calor movido hacia el segundo bastidor de barra colectora 320 o la segunda placa de extremo 420 puede descargarse del módulo de batería 100a a través de la parte de ventilación 900. El miembro de HV es más propenso a sobrecalentarse que el miembro de LV y es más susceptible a la autoignición o ignición interna. Por tanto, si el gas o el calor generado alrededor de la primera placa de extremo 410 a través del paso de descarga 450 se induce en la dirección en la que se ubica la segunda placa de extremo 420, se puede aliviar un fenómeno de propagación de calor interno.
Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, en el caso de un módulo de batería convencional, el calor a alta temperatura, el gas, la llama y similares expulsados a través de una abertura del módulo de batería pueden afectar a los módulos de batería adyacentes. En particular, los módulos de batería adyacentes orientados entre sí para la conexión de HV pueden provocar daños a otros componentes eléctricos, incluida la barra colectora de terminal 40 o la celda de batería 10.
A diferencia del caso convencional, en el módulo de batería 100a de acuerdo con la presente realización, la parte de ventilación 900 se forma en la placa superior del bastidor de módulo 200 y la parte de ventilación 900 se forma adyacente al conector de módulo 600 en lugar de la barra colectora de terminal 520, siendo así capaz de restringir la descarga de calor a alta temperatura, el gas, la llama y similares resultantes de la celda de batería 110 a través de la abertura de la primera placa de extremo 410, por ejemplo, la abertura de barra colectora de terminal 410H. Cuando la llama se transfiere a la barra colectora de terminal 520, las barras colectoras externas que conectan los módulos de batería adyacentes pueden fundirse y prenderse aún más debido a un cortocircuito interno, que es muy probable que se transfiera a los módulos de batería adyacentes. Sin embargo, de acuerdo con la presente realización, se pueden reducir en gran medida los daños a los módulos de batería adyacentes y las estructuras de conexión de HV.
La figura 8 es una vista en perspectiva que muestra un módulo de batería de acuerdo con otra realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a la figura 8, la parte de ventilación 910 de acuerdo con la presente realización puede formarse para ventilarse en la dirección ascendente con respecto a la pila de celdas de batería 120. La parte de ventilación 910 puede incluir un puerto de flujo de entrada 911 que se conecta a la pila de celdas de batería 120 y se forma en una dirección ascendente sobre la superficie superior del bastidor de módulo 200, un puerto de descarga 912 que se forma en la dirección ascendente y descarga el gas que fluye a través del puerto de flujo de entrada 911, y una parte de conexión 913 que conecta el puerto de flujo de entrada 911 y el puerto de descarga 912. La parte de conexión 913 puede formarse en una dirección perpendicular a las direcciones de flujo de entrada y descarga del puerto de flujo de entrada 911 y el puerto de descarga 912.
La unidad de ventilación 910 puede descargar calor a alta temperatura, gas y llama dentro del módulo de batería hacia la dirección ascendente del módulo de batería, minimizando así los daños a otros módulos de batería dispuestos haciendo tope con la placa de extremo. Sin embargo, dado que el puerto de descarga 912 se forma hacia la dirección ascendente, los materiales extraños en el aire pueden entrar en el puerto de descarga 912 debido a la gravedad. Por tanto, la parte de conexión 913 puede formarse en una dirección perpendicular al puerto de descarga 912, minimizando así un fenómeno en el que los materiales extraños que fluyen hacia el puerto de descarga 912 fluyen hacia el módulo de batería a través del puerto de flujo de entrada 911.
Además, se forma una parte de bloqueo de material extraño (no mostrada) para bloquear las sustancias extrañas que entran a través del puerto de descarga 912 en la parte de conexión 913, impidiendo así que entren materiales extraños en la porción del puerto de flujo de entrada 911 a través de la parte de conexión 913 desde la porción del puerto de descarga 912.
La figura 9 es una vista en perspectiva que muestra un módulo de batería de acuerdo con otra realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a la figura 9, la unidad de ventilación 920 de acuerdo con la presente realización incluye un puerto de flujo de entrada 921 que se forma sobre la superficie superior del bastidor de módulo 200 para conectarse a la pila de celdas de batería, y un puerto de descarga 922 que descarga el gas que fluye a través del puerto de flujo de entrada 921, en donde el puerto de descarga 922 puede formarse en una dirección perpendicular al puerto de flujo de entrada 921. Asimismo, la parte de ventilación 920 incluye una parte de conexión 923 que se forma entre el puerto de flujo de entrada 921 y el puerto de descarga 922 y guía el gas que fluye hacia el puerto de flujo de entrada 921 en una dirección en la que se ubica el puerto de descarga 922, y la superficie superior de la conexión la parte 923 puede formarse oblicuamente.
El puerto de descarga 922 se forma en una dirección perpendicular a la superficie superior del puerto de flujo de entrada 921 y el bastidor de módulo 200, siendo así capaz de impedir el fenómeno de que materiales extraños que flotan en el aire entren en el puerto de descarga 922 debido a la gravedad. Asimismo, la superficie superior de la parte de conexión 923 se forma oblicuamente hacia el puerto de descarga 922 y el calor a alta temperatura, el gas y la llama que fluyen hacia el puerto de flujo de entrada 921 cambian de dirección a través de la parte de conexión 923 y se descargan de manera natural a través del puerto de descarga 922.
A continuación, se describirán los resultados experimentales para confirmar los efectos de la parte de ventilación 900 de la presente realización.
La tabla 1 compara el tiempo requerido para la caída de tensión dependiendo de la presencia/ausencia y la posición de la unidad de ventilación 900 en el momento de la ignición dentro del módulo de batería.
continuación
Haciendo referencia a la tabla 1, REFERENCIA es un caso en el que la parte de ventilación 900 no se forma en el módulo de batería, CASO 1 es un caso en el que la parte de ventilación 900 se forma para ser adyacente al miembro de LV como en la realización de la presente divulgación, CASO 2 es un caso en el que la parte de ventilación 900 se forma en su totalidad en la placa superior del bastidor de módulo 200.
En el caso de REFERENCIA, el tiempo inicial de ventilación y generación de llama fue de 156 s y la ventilación y la llama se encontraron ligeramente más tarde que en CASO 1 y CASO 2. Sin embargo, a partir de los 186 s, la caída de tensión progresó rápidamente y se encontró que el tiempo total requerido para la caída de tensión era de 119 s. Esto puede deberse a que el módulo de batería de REFERENCIA tiene una estructura sellada en la que no se forma la parte de ventilación 900 y, por tanto, el suministro de oxígeno se bloquea durante la ignición interna y los tiempos iniciales de ventilación y generación de llama se retrasan. Asimismo, después de la ventilación y la generación de llamas, la ignición se promueve de acuerdo con el flujo de entrada de oxígeno externo y la caída de tensión puede progresar rápidamente.
En el caso de CASO 2, los tiempos iniciales de ventilación y generación de llama fueron de 74 s y la ventilación y la llama se encontraron antes que el punto temporal en otros casos. La caída de tensión comenzó desde 102 s y se encontró que el tiempo total requerido para la caída de tensión era de 111 s hasta 213 s cuando la tensión se volvió 0. En el caso de CASO 2, se descubrió que la caída de tensión inicial avanzó muy rápidamente en comparación con otros casos. Esto puede deberse a que se suministra suficiente oxígeno a través de la pluralidad de unidades de ventilación 900, de modo que se propague rápidamente la propagación de calor.
En el caso de CASO 1, el tiempo inicial de ventilación y generación de llama fue de 88 s y la caída de tensión progresó de 125 s a 360 s, y se descubrió que el tiempo total requerido para la caída de tensión era de 235 s. CASO 1 mostró un tiempo de caída de tensión total más prolongado en comparación con otros casos y también se descubrió que el tiempo requerido para la caída de tensión por etapas era uniforme y prolongado en comparación con otros casos. Esto puede deberse a que la propagación de calor puede retrasarse al descargar adecuadamente el calor y el gas dentro del módulo de batería mientras que el exceso de oxígeno no fluye a través de la parte de ventilación 900 en comparación con el CASO 1. Asimismo, la parte de ventilación 900 del CASO 2 se ubica adyacente al miembro de LV y el flujo de la lámpara de gas se induce en la dirección en la que se ubica el miembro de LV, alivia la temperatura alrededor del miembro de HV, que puede estar en un estado de temperatura relativamente alta.
Por otro lado, en la descripción de la tabla 1, los números de referencia mostrados en la figura 7 se añadieron a la parte de ventilación y esto es solo por conveniencia de descripción. Así mismo, el mismo efecto que la descripción descrita anteriormente puede presentarse incluso en las figuras 8, 9 u otras partes de ventilación.
El paquete de batería de acuerdo con otra realización de la presente divulgación puede incluir el módulo de batería mencionado anteriormente, un módulo de batería adyacente que es adyacente al módulo de batería, y una carcasa de paquete para alojar el módulo de batería y el módulo de batería adyacente. Una primera barra colectora de terminal y una segunda barra colectora de terminal incluidas en cada uno del módulo de batería y el módulo de batería adyacente pueden disponerse en una dirección orientada entre sí. En ese momento, una primera parte de ventilación formada en el módulo de batería y una segunda parte de ventilación formada en el módulo de batería adyacente pueden tener, cada una, una estructura de orificio en la que se ventilan lejos entre sí.
El módulo de batería mencionado anteriormente y el paquete de batería que incluye el mismo de acuerdo con la presente divulgación se pueden aplicar a diversos dispositivos. Un dispositivo de este tipo se puede aplicar a un medio de vehículo, tal como una bicicleta eléctrica, un vehículo eléctrico o un vehículo híbrido, pero la presente divulgación no se limita al mismo y es aplicable a diversos dispositivos que pueden utilizar una batería secundaria.
Si bien la invención se ha mostrado y descrito anteriormente haciendo referencia a las realizaciones preferidas, el alcance de la presente divulgación no se limita a las mismas y los expertos en la materia pueden idear numerosas otras modificaciones y realizaciones, que se encontrarán dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Descripción de los números de referencia
200: bastidor de módulo
310, 320: bastidor de barra colectora
410, 420: placa de extremo
520: barra colectora de terminal
600: conector de módulo
900, 910, 920: parte de ventilación

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un módulo de batería (100a) que comprende:
una pila de celdas de batería (120) en la que se apila una pluralidad de celdas de batería (110),
un bastidor de módulo (200) que tiene una estructura en la que se combinan un bastidor en forma de U y una placa superior, un bastidor de módulo (200) que aloja la pila de celdas de batería (120),
un primer bastidor de barra colectora (310) que se aloja en el bastidor de módulo (200) y cubre la superficie delantera de la pila de celdas de batería (120), y
un segundo bastidor de barra colectora (320) que se aloja en el bastidor de módulo (200) y cubre la superficie trasera de la pila de celdas de batería (120),
en donde una barra colectora de terminal (520) se monta en el primer bastidor de barra colectora (310) y un conector de módulo se monta en el segundo bastidor de barra colectora (320), y
en donde el bastidor de módulo (200) se forma con una parte de ventilación (900; 910; 920) que penetra en la placa superior, y la parte de ventilación (900; 910; 920) se ubica más cercana al conector de módulo que la barra colectora de terminal (520).
2. El módulo de batería de la reivindicación 1, en donde:
la parte de ventilación (900; 910; 920) tiene una estructura de orificio formada en la placa superior, y la estructura de orificio penetra en la placa superior oblicuamente en una dirección cercana al segundo bastidor de barra colectora (320).
3. El módulo de batería de la reivindicación 1, en donde:
la barra colectora de terminal (520) se puede conectar a una barra colectora externa que proporciona una conexión con otro módulo de batería adyacente al módulo de batería (100a) que incluye la barra colectora de terminal (520).
4. El módulo de batería de la reivindicación 1, en donde:
la parte de ventilación (900; 910; 920) se dispone para ventilar un gas en una dirección en la que se ubica el segundo bastidor de barra colectora (320).
5. El módulo de batería de la reivindicación 1, en donde:
la parte de ventilación (920) comprende
un puerto de flujo de entrada (921) que se forma sobre la superficie superior del bastidor de módulo (200) y se orienta hacia la pila de celdas de batería (120), y
un puerto de descarga (922) que descarga el gas que fluye a través del puerto de flujo de entrada (921), en donde el puerto de descarga (922) se forma en una dirección perpendicular al puerto de flujo de entrada (921).
6. El módulo de batería de la reivindicación 5, en donde:
la parte de ventilación (920) comprende
una parte de conexión (923) que se forma entre el puerto de flujo de entrada (921) y el puerto de descarga (922) y guía el gas que fluye hacia el puerto de flujo de entrada (921) en una dirección en la que se ubica el puerto de descarga (922), y
la superficie superior de la parte de conexión (923) se forma oblicuamente.
7. El módulo de batería de la reivindicación 1, en donde:
la parte de ventilación (910) se forma para ventilarse en la dirección ascendente con respecto a la pila de celdas de batería (120).
8. El módulo de batería de la reivindicación 7, en donde:
la parte de ventilación (910) comprende
un puerto de flujo de entrada (911) que se conecta a la pila de celdas de batería (120) y se forma en la dirección ascendente sobre la superficie superior del bastidor de módulo (200),
un puerto de descarga (912) que se forma en la dirección ascendente y descarga el gas que fluye a través del puerto de flujo de entrada (911), y
una parte de conexión (913) que conecta el puerto de flujo de entrada (911) y el puerto de descarga (912), en donde la parte de conexión (913) se forma en una dirección perpendicular a las direcciones de flujo de entrada y descarga del puerto de flujo de entrada (911) y el puerto de descarga (912).
9. El módulo de batería de la reivindicación 1, en donde:
se forma un paso de descarga (450) entre la parte superior del bastidor de módulo (200) y la pila de celdas de batería (120).
10. Un paquete de batería que comprende el módulo de batería de la reivindicación 1.
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