ES3035232T3 - Battery module including connector having shock absorbing structure - Google Patents

Battery module including connector having shock absorbing structure

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ES3035232T3 ES20762754T ES20762754T ES3035232T3 ES 3035232 T3 ES3035232 T3 ES 3035232T3 ES 20762754 T ES20762754 T ES 20762754T ES 20762754 T ES20762754 T ES 20762754T ES 3035232 T3 ES3035232 T3 ES 3035232T3
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Beak San Lee
Junyeob Seong
Jong Ryeol Oh
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Abstract

Un módulo de batería de la presente divulgación comprende: un conjunto de celdas que incluye al menos una celda de batería; una carcasa del módulo para alojar el conjunto de celdas; y un conector del módulo, montado en una superficie de montaje desde el exterior de la carcasa del módulo, conectado eléctricamente al conjunto de celdas y conectado a un conector externo desde el exterior de la carcasa del módulo. El conector del módulo puede comprender: una unidad de cuerpo que se conecta a un terminal conectado a la celda de batería; y una unidad de fijación elástica en un lado de la unidad de cuerpo orientado hacia la superficie de montaje de la carcasa del módulo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Módulo de batería que incluye un conector que tiene una estructura de absorción de choques
[Campo técnico]
La presente divulgación se refiere a un módulo de batería, y más particularmente, a un módulo de batería montado en un conector de módulo que se conecta a un conector externo.
[Antecedentes de la técnica]
Dado que las baterías secundarias se aplican fácilmente a diversos grupos de productos y tienen características eléctricas tales como alta densidad de energía, se aplican universalmente no sólo para un dispositivo portátil, sino también para un vehículo eléctrico (EV) o un vehículo híbrido eléctrico (HEV), un sistema de almacenamiento de energía, o similar, que se acciona por una fuente de accionamiento eléctrico. La batería secundaria está atrayendo la atención como una nueva fuente de energía respetuosa con el medioambiente para mejorar la eficiencia energética, dado que proporciona una ventaja primaria de reducir notablemente el uso de combustibles fósiles y tampoco genera en absoluto subproductos procedentes del uso de energía.
Un bloque de baterías para su uso en vehículos eléctricos tiene una estructura en la que están conectados en serie una pluralidad de conjuntos de celdas que incluyen, cada uno, una pluralidad de celdas unitarias para obtener una salida alta. Además, la celda unitaria puede cargarse y descargarse repetidamente mediante reacciones electroquímicas entre los componentes, que incluyen un colector de corriente de electrodo positivo, un colector de corriente de electrodo negativo, un separador, un material activo, un electrolito, y similares.
Mientras tanto, a medida que está aumentando la necesidad de una estructura de gran capacidad junto con la utilización como fuente de almacenamiento de energía en los últimos años, existe una demanda creciente de un bloque de baterías con una estructura de múltiples módulos en el que se integren una pluralidad de módulos de batería que incluyen, cada uno, una pluralidad de baterías secundarias conectadas en serie y/o en paralelo.
Cuando se conectan en serie o en paralelo una pluralidad de celdas de batería para configurar un bloque de baterías, es habitual configurar en primer lugar un módulo de batería compuesto por al menos una celda de batería, y luego configurar un bloque de baterías mediante el uso de al menos un módulo de batería y la adición de otros componentes. El número de celdas de batería incluidas en el bloque de baterías, o el número de celdas de batería incluidas en el módulo de batería, puede establecerse de diversas maneras según la tensión de salida requerida o la capacidad de carga/descarga demandada.
El módulo de batería incluye una carcasa de módulo que envuelve las celdas de batería y diversas partes eléctricas, y un conector de módulo conectado a un conector externo para la conexión eléctrica con un dispositivo externo fuera de la carcasa de módulo. El conector externo puede ser, por ejemplo, un conector para conectar eléctricamente una pluralidad de módulos de batería.
El conector de módulo proporcionado en el módulo de batería existente está fijado firmemente a la carcasa de módulo; y, por tanto, cuando un módulo de batería o un bloque de baterías que es un conjunto del mismo se monta y acciona en un vehículo que es susceptible a vibraciones o choques, se temía que pudiera romperse sin resistir una carga cuando recibe vibraciones o choques procedentes del exterior.
El documento EP3605647 A1 divulgó un módulo de batería.
El documento KR 20170050511 A se refiere a un módulo de batería ya un bloque de baterías que incluye el mismo. El módulo de batería comprende: una laminación de cartucho que tiene múltiples baterías secundarias que tienen respectivamente tapas de electrodo, mientras que alojan respectivamente al menos una batería secundaria entre las baterías secundarias, y múltiples cartuchos que están laminados en múltiples pisos; un alojamiento de ICB que tiene una barra ómnibus conectada a la tapa de electrodo, mientras se acopla a un lado de la laminación de cartucho; un conjunto de conectores de detección que tiene un cable de detección conectado eléctricamente a la barra ómnibus, y un conector de detección acoplado al extremo del cable de detección, mientras se detectan las tensiones de las baterías secundarias; y un conjunto de conectores de conexión que tiene un subconector acoplado y conectado al conector de detección, un conector principal acoplado y conectado a un conector de circuito de un circuito de medición en el exterior donde son medibles las tensiones de las baterías secundarias, y un cable de conexión para conectar eléctricamente el subconector con el conector principal, para conectar eléctricamente el conjunto de conectores de detección con el circuito de medición.
El documento KR 20100123067 A se refiere a un conector y a un bloque de baterías que tiene el mismo. Se forma una unidad de contacto en un cuerpo de conector. Se inserta un terminal externo en la unidad de contacto. Se conecta eléctricamente el terminal externo insertado con la unidad de contacto. Se combinan elementos de soporte que tienen potencia elástica con el cuerpo de conector y soportan la unidad de contacto.
[Descripción detallada de la invención]
[Problema técnico]
Por tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un módulo de batería que tenga un conector de módulo que confiera la fuerza elástica capaz de absorber vibraciones o choques procedentes del exterior.
[Solución técnica]
Un módulo de batería según una realización de la presente invención se define en la reivindicación 1 y comprende: un conjunto de celdas que incluye al menos una celda de batería; una carcasa de módulo que aloja el conjunto de celdas; y un conector de módulo montado sobre una superficie de montaje fuera de la carcasa de módulo, conectado eléctricamente al conjunto de celdas, y conectado a un conector externo fuera de la carcasa de módulo. El conector de módulo incluye una porción de cuerpo conectada a un terminal acoplado a la celda de batería, y una porción de sujeción configurada para tener elasticidad sobre un lado de la porción de cuerpo que está orientada hacia la superficie de montaje de la carcasa de módulo.
La porción de sujeción del conector de módulo está configurada para conferir una fuerza elástica en una primera dirección paralela a la superficie de montaje o en una segunda dirección perpendicular a la superficie de montaje. La porción de sujeción del conector de módulo tiene una porción separada de la porción de cuerpo para formar un espacio vacío entre las mismas.
La porción de sujeción del conector de módulo incluye al menos un par de soportes elásticos que se doblan de manera convexa hacia el exterior en ambos lados, y el conector de módulo incluye además un extremo de montaje sujeto a la superficie de montaje, y los soportes elásticos se extienden en una dirección alejada de la porción de cuerpo y están acoplados al extremo de montaje en una porción que está orientada hacia la porción de cuerpo. El par de soportes elásticos pueden tener una conformación elíptica cuando se observan desde una tercera dirección perpendicular a la primera dirección y la segunda dirección.
La conformación elíptica puede formarse de manera que la anchura en la primera dirección es mayor que la anchura en la segunda dirección.
La anchura del par de soportes elásticos separados en la primera dirección puede ser igual a o menor que la anchura total de la porción de cuerpo medida en la primera dirección.
El extremo de montaje puede montarse sobre la superficie de montaje con una estructura de inserción deslizante. La porción de sujeción del conector de módulo puede moldearse a partir de un material de resina.
Según otra realización de la presente invención tal como se define en la reivindicación 7, se proporciona un bloque de baterías que comprende al menos uno del módulo de batería anterior y una carcasa de bloque que envuelve el al menos un módulo de batería.
Según todavía otra realización de la presente invención, se proporciona un dispositivo que comprende al menos uno del bloque de baterías anterior.
[Efectos ventajosos]
Según las realizaciones, al proporcionar una estructura para conferir una fuerza elástica a una porción donde se sujeta un conector de módulo en el módulo de batería, incluso si se transmite una vibración o un choque procedente del exterior del dispositivo montado en el módulo de batería, puede absorberse.
Además, al proporcionar una estructura de absorción de vibraciones o choques de este tipo en la porción de sujeción del conector de módulo, es eficaz a la hora de impedir que se suelte o dañe la porción de conexión del conector de módulo.
[Breve descripción de los dibujos]
La figura 1 es una vista en perspectiva que muestra un módulo de batería según una realización de la presente invención.
La figura 2 es una vista en perspectiva que muestra un conector de módulo montado en un módulo de batería según una realización de la presente invención.
La figura 3 es una vista en planta del conector de módulo mostrado en la figura 2.
La figura 4 es una vista en perspectiva parcial ampliada que muestra un estado en el que se monta un conector de módulo en un módulo de batería según una realización de la presente invención.
La figura 5 es una vista frontal parcial ampliada que muestra un estado en el que se monta un conector de módulo en un módulo de batería según una realización de la presente invención.
La figura 6 es una vista en perspectiva que muestra un conector montado en un módulo de batería según el ejemplo comparativo.
[Descripción detallada de las realizaciones]
A continuación en el presente documento, se describirán con detalle diversas realizaciones de la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos de modo que los expertos en la técnica puedan implementarlas fácilmente. La presente divulgación puede modificarse de diversas maneras diferentes dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Además, a lo largo de la memoria descriptiva, cuando se hace referencia a que una parte “incluye” un componente determinado, significa que puede incluir además otros componentes, sin excluir los demás componentes, a menos que se indique lo contrario.
La figura 1 es una vista en perspectiva que muestra un módulo de batería según una realización de la presente invención.
Haciendo referencia a la figura 1, el módulo 10 de batería según la presente realización incluye un conector 130 de módulo montado sobre la parte exterior de una carcasa 150 de módulo que aloja un conjunto 100 de celdas en la misma. Las celdas de batería que constituyen el conjunto 100 de celdas pueden proporcionarse como una batería secundaria de tipo bolsa, y pueden apilarse y alinearse una pluralidad de celdas de batería en el conjunto 100 de celdas. Pueden conectarse eléctricamente entre sí la pluralidad de celdas de batería, y cada una de las celdas de batería puede incluir un conjunto de electrodos, una carcasa de batería que aloja el conjunto de electrodos, y un cable de electrodo que sobresale hacia fuera de la carcasa de batería y conectado eléctricamente al conjunto de electrodos.
El módulo 10 de batería puede incluir diversos componentes eléctricos, y puede incluir, por ejemplo, una placa de circuito interno (ICB) y un sistema de gestión de batería (BMS). Los componentes eléctricos tales como la placa ICB y el BMS pueden conectarse eléctricamente a la pluralidad de celdas de batería.
La carcasa 150 de módulo forma el exterior del módulo 10 de batería y aloja el conjunto 100 de celdas en la misma; y se acopla un conjunto de barras ómnibus a al menos un lado o ambos lados del conjunto 100 de celdas posicionado en una dirección donde se extienden los cables de electrodo del conjunto 100 de celdas, y puede acoplarse un armazón 160 aislante a la parte exterior del conjunto de barras ómnibus. El conjunto de barras ómnibus puede incluir un armazón de barra ómnibus dispuesto para cubrir el conjunto 100 de celdas, y una barra ómnibus fijada al armazón de barra ómnibus. El armazón de barra ómnibus está compuesto por un aislante e incluye una ranura de cable a través de la cual pueden pasar los cables de electrodo del conjunto 100 de celdas. La barra ómnibus puede conectar eléctricamente los cables de electrodo del conjunto 100 de celdas.
El conector 130 de módulo puede acoplarse al conjunto de barras ómnibus, particularmente al armazón de barra ómnibus. Puede formarse una superficie de montaje sobre el armazón de barra ómnibus, y el conector 130 de módulo puede asentarse sobre la superficie de montaje y acoplarse a la misma. En este caso, el conector 130 de módulo y la superficie de montaje pueden tener hendiduras de deslizamiento formadas sobre uno de ellos y protuberancias de deslizamiento formadas sobre el otro lado para tener una estructura de sujeción en la que se inserten uno en otro por deslizamiento.
Mientras tanto, el módulo 10 de batería puede incluir una placa de circuito impreso flexible (FPC) configurada para detectar las celdas de batería en el interior de la carcasa 150 de módulo. Se acopla un terminal a la porción de terminal de la placa de circuito impreso flexible, y se expone a la parte exterior de la carcasa 150 de módulo y se acopla al conector 130 de módulo. Por consiguiente, el conector 130 de módulo puede conectarse eléctricamente al conjunto 100 de celdas a través de la placa de circuito impreso flexible.
La figura 2 es una vista en perspectiva que muestra un conector montado en un módulo de batería según una realización de la presente divulgación, y la figura 3 es una vista en planta del conector mostrado en la figura 2. Haciendo referencia a las figuras 2 y 3, el conector 130 de módulo de la presente realización incluye una porción 131 de cuerpo conectada a un terminal y una porción 135 de sujeción usada para el montaje en la parte exterior de la carcasa 150 de módulo. El terminal se conecta eléctricamente a las celdas de batería a través de la placa de circuito impreso flexible, y la placa de circuito impreso flexible puede conectarse al terminal a través de una porción de terminal. Por consiguiente, el conector 130 de módulo puede transmitir datos eléctricos y térmicos de cada celda de batería a una máquina de medición y control tal como un BMS.
La porción 135 de sujeción del conector 130 de módulo está configurada para tener elasticidad sobre un lado de la porción 131 de cuerpo que está orientada hacia la superficie de montaje de la carcasa 150 de módulo, absorbiendo así choques o vibraciones. La porción 135 de sujeción está configurada para conferir una fuerza elástica en una primera dirección (dirección en el eje x) paralela a la superficie de montaje o en una segunda dirección (dirección en el eje y) perpendicular a la superficie de montaje. Por consiguiente, el conector 130 de módulo está diseñado para conferir una fuerza elástica en la dirección en el eje x o en la dirección en el eje y según las condiciones ambientales en las que se monta el conector 130 de módulo, o también puede estar diseñado para conferir una fuerza elástica tanto en la dirección en el eje x como en la dirección en el eje y. Al proporcionar la fuerza elástica tal como se describió anteriormente, incluso si se aplica una carga en la dirección en el eje x o en la dirección en el eje y, la porción 135 de sujeción la absorbe para impedir que se suelte o dañe la porción de conexión del conector 130 de módulo.
Con el fin de conferir la fuerza elástica en la dirección en el eje x o en la dirección en el eje y para el conector 130 de módulo, tal como se muestra en la figura 3, la porción 135 de sujeción está separada de la porción 131 de cuerpo para formar un espacio vacío E entre las mismas. La porción 135 de sujeción incluye un par de soportes 135a y 135b elásticos que son convexos hacia el exterior en ambos lados, en la que los soportes 135a y 135b elásticos se extienden en una dirección alejada de la porción 131 de cuerpo y están acoplados a un extremo 135c de montaje en una porción que está orientada hacia la porción 131 de cuerpo. Tal como se observa en la figura 2, el extremo 135c de montaje puede tener una hendidura de riel y un espacio de recepción para acoplarse de manera deslizante a la superficie de montaje.
Por otro lado, tal como se muestra en la figura 3, el par de soportes 135a y 135b elásticos se doblan de manera convexa hacia el exterior en direcciones opuestas entre sí en ambos bordes y se extienden desde una superficie de la porción 131 de cuerpo para ser solidarios con el extremo 135c de montaje y, por tanto, forman una curva cerrada. Esto forma una conformación aproximadamente elíptica cuando se observa en una tercera dirección (dirección en el eje z) perpendicular a la dirección en el eje x y la dirección en el eje y, en la que la conformación elíptica puede tener una anchura en la dirección en el eje x mayor que la anchura en la dirección en el eje y.
Además, la anchura del par de soportes 135a y 135b elásticos separados en la dirección en el eje x puede formarse para ser igual a o menor que la anchura de la porción 131 de cuerpo. Dicho de otro modo, cuando está en un estado normal, la anchura máxima del par de soportes 135a y 135b elásticos medida en la dirección en el eje x puede ser menor que o igual a toda la anchura de la porción 131 de cuerpo medida en la misma dirección. Por consiguiente, incluso si se aplica una carga en la dirección en el eje x o en la dirección en el eje y al conector 130 de módulo, los soportes 135a y 135b elásticos de la porción 135 de sujeción pueden sobresalir fuera de la región establecida por el borde de la porción 131 de cuerpo cuya interferencia con los componentes circundantes debe impedirse.
La porción 135 de sujeción del conector 130 de módulo tal como se describió anteriormente puede fabricarse mediante moldeo con un material de resina. Los soportes 135a y 135b elásticos y el extremo (135c) de montaje que constituyen la porción 135 de sujeción pueden formarse solidariamente mediante moldeo, y la porción 135 de sujeción puede formarse solidariamente con la porción 131 de cuerpo.
La figura 4 es una vista en perspectiva parcial ampliada que muestra un estado en el que se monta un conector de módulo en un módulo de batería según una realización de la presente invención, y la figura 5 es una vista frontal parcial ampliada que muestra un estado en el que se monta un conector de módulo en un módulo de batería según una realización de la presente invención.
Haciendo referencia a la figura 4, el conector 130 de módulo puede alinearse de manera que la porción 131 de cuerpo se orienta hacia el exterior y la porción 135 de sujeción se orienta hacia la carcasa 150 de módulo que incorpora el conjunto de celdas en la misma, y acoplarse de manera deslizante a la superficie 142 de montaje proporcionada en el conjunto de barras ómnibus. Haciendo referencia a la figura 5, puede observarse que la porción 135 de sujeción del conector 130 de módulo que forma el espacio vacío E está en contacto con y acoplada a la carcasa 150 de módulo. Por tanto, la porción 135 de sujeción del conector 130 de módulo puede absorber vibraciones o choques que se aplican en una dirección perpendicular a la superficie principal del armazón 160 aislante (dirección en el eje y), o vibraciones o choques que se aplican en una dirección que es paralela a la superficie principal del armazón 160 aislante y que es perpendicular al suelo (o a la superficie de asiento de módulo de batería) (dirección en el eje x).
En otra realización de la presente invención, puede aplicarse una estructura en la que los soportes elásticos de la porción 135 de sujeción que constituye el conector 130 de módulo se forman en una pluralidad de pares. Es decir, se proporcionan una pluralidad de soportes elásticos en ambos lados izquierdo y derecho, respectivamente, y los soportes elásticos en ambos lados pueden doblarse en direcciones opuestas para ser convexos hacia el exterior y formar así una estructura elástica.
En un ejemplo que no forma parte de la invención reivindicada, los soportes elásticos de la porción 135 de sujeción que constituye el conector 130 de módulo se forman en un par o una pluralidad de pares en ambos lados, y los soportes elásticos en ambos lados pueden doblarse en direcciones que están orientadas una hacia otra para ser convexos hacia el interior y formar así una estructura elástica.
La figura 6 es una vista en perspectiva que muestra un conector de módulo montado en un módulo de batería según el ejemplo comparativo.
El conector 30 de módulo mostrado en la figura 6 incluye una porción 34 de sujeción que se extiende desde un lado de la porción 32 de cuerpo a la que se conecta un terminal conectado eléctricamente a una celda de batería. La porción 34 de sujeción está compuesta por una pluralidad de pasadores de modo que puede fijarse firmemente a la superficie de montaje proporcionada sobre la parte exterior de la carcasa de módulo, en la que se fijan la pluralidad de pasadores en una agrupación y, por tanto, es difícil que proporcionen fuerza elástica. Por tanto, a diferencia de la porción de sujeción del conector de módulo según la presente realización, cuando se ve afectada por una vibración o un choque procedente del exterior, la porción 34 de sujeción puede dañarse o deformarse de manera irreversible porque no puede absorber la vibración o el choque.
Mientras tanto, una carcasa de bloque envuelve uno o más del módulo de batería según una realización de la presente invención para formar un bloque de baterías.
El módulo de batería mencionado anteriormente y el bloque de baterías que comprende el mismo pueden aplicarse a diversos dispositivos. Un dispositivo de este tipo puede aplicarse a un vehículo tal como un biciclo eléctrico, un vehículo eléctrico, o un vehículo híbrido, pero la presente invención no se limita a los mismos, y es aplicable a diversos dispositivos que pueden usar un módulo de batería, lo cual también pertenece al alcance de la presente divulgación.
Aunque anteriormente se han descrito con detalle las realizaciones preferidas de la presente invención, pueden realizarse diversas modificaciones y mejoras a las mismas dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
[Descripción de los números y símbolos de referencia]
10: módulo de batería
100: conjunto de celdas
130: conector de módulo
131: porción de cuerpo
135: porciones de sujeción
135a, 135b: soporte elástico
135c: extremo de montaje
142: superficie de montaje
150: carcasa de módulo
160: armazón aislante

Claims (8)

  1. REIVINDICACIONES
    i.Módulo (10) de batería que comprende:
    un conjunto (100) de celdas que incluye al menos una celda de batería;
    una carcasa (150) de módulo que aloja el conjunto (100) de celdas; y
    un conector (130) de módulo montado sobre una superficie (142) de montaje fuera de la carcasa (130) de módulo, conectado eléctricamente al conjunto (100) de celdas, y conectado a un conector externo fuera de la carcasa (150) de módulo,
    en el que el conector (130) de módulo incluye:
    una porción (131) de cuerpo conectada a un terminal acoplado a la celda de batería; y
    una porción (135) de sujeción configurada para tener elasticidad sobre un lado de la porción (131) de cuerpo que está orientada hacia la superficie (142) de montaje de la carcasa (150) de módulo, en el que la porción (135) de sujeción del conector (130) de módulo está configurada para conferir una fuerza elástica en una primera dirección paralela a la superficie (142) de montaje y/o en una segunda dirección perpendicular a la superficie (142) de montaje,
    en el que la porción (135) de sujeción del conector (130) de módulo tiene una porción separada de la porción (131) de cuerpo para formar un espacio vacío (E) entre las mismas, y
    en el que la porción (135) de sujeción del conector (130) de módulo incluye al menos un par de soportes (135a, 135b) elásticos que se doblan de manera convexa hacia el exterior en ambos lados, y el conector (130) de módulo incluye además un extremo (135c) de montaje sujeto a la superficie (142) de montaje, y los soportes (135a, 135b) elásticos se extienden en una dirección alejada de la porción (131) de cuerpo y están acoplados al extremo (135c) de montaje en una porción que está orientada hacia la porción (131) de cuerpo.
  2. 2. Módulo de batería según la reivindicación 1, en el que el par de soportes (135a, 135b) elásticos tienen una conformación elíptica cuando se observan desde una tercera dirección perpendicular a la primera dirección y la segunda dirección.
  3. 3. Módulo de batería según la reivindicación 2, en el que la conformación elíptica se forma de manera que la anchura en la primera dirección es mayor que la anchura en la segunda dirección.
  4. 4. Módulo de batería según la reivindicación 1, en el que la anchura del par de soportes (135a, 135b) elásticos separados en la primera dirección es igual a o menor que la anchura total de la porción (131) de cuerpo medida en la primera dirección.
  5. 5. Módulo de batería según la reivindicación 1, en el que el extremo (135c) de montaje se monta sobre la superficie (142) de montaje con una estructura de inserción deslizante.
  6. 6. Módulo de batería según la reivindicación 1, en el que la porción (135) de sujeción del conector (130) de módulo se moldea a partir de un material de resina.
  7. 7. Bloque de baterías que comprende:
    al menos uno de los módulos (10) de batería según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5; y una carcasa de bloque que envuelve el al menos un módulo de batería.
  8. 8. Dispositivo que comprende al menos uno del bloque de baterías según la reivindicación 7.
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