ES3035458T3 - Battery module having improved electrode lead connection structure, and battery pack and vehicle including same - Google Patents

Battery module having improved electrode lead connection structure, and battery pack and vehicle including same

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ES3035458T3 ES21846317T ES21846317T ES3035458T3 ES 3035458 T3 ES3035458 T3 ES 3035458T3 ES 21846317 T ES21846317 T ES 21846317T ES 21846317 T ES21846317 T ES 21846317T ES 3035458 T3 ES3035458 T3 ES 3035458T3
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Abstract

Un módulo de batería según una realización de la presente invención comprende: una laminación de celda que comprende una pluralidad de celdas de batería, cada una con un par de cables de electrodo; un marco de barra de sujeción que comprende un par de ranuras de extracción a través de las cuales se retiran los cables de electrodo de las celdas de batería vecinas, respectivamente; y una barra de sujeción fijada al marco de la barra de sujeción y que comprende una ranura de inserción a través de la cual pasa cada uno de los pares de cables de electrodo que han pasado a través del par de ranuras de extracción vecinas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Módulo de batería que tiene una estructura de conexión de conductor de electrodo mejorada, y bloque de baterías y vehículo que incluye el mismo
Campo técnico
La presente divulgación se refiere a un módulo de batería que incluye una estructura de conexión de conductor de electrodo mejorada, y a un bloque de baterías y a un vehículo que incluye el módulo de batería, y más particularmente, a un módulo de batería que incluye una estructura capaz de realizar de manera estable y fácil la conexión eléctrica entre conductores de electrodo sin soldadura entre una barra ómnibus y un conductor de electrodo y/o sin soldadura entre conductores de electrodo, y a un bloque de baterías y a un vehículo que incluye el módulo de batería.
Antecedentes de la técnica
Se usa generalmente un marco 2 de barra ómnibus que incluye una barra ómnibus 3 para conectar eléctricamente una pluralidad de celdas de batería de tipo bolsa que constituyen una pila de celdas. En este caso, un conductor 1 de electrodo de cada una de las celdas de batería de tipo bolsa adyacentes pasa a través de una ranura 2a de conductor formada en el marco 2 de barra ómnibus, y un par de conductores 1 de electrodo que pasan a través de las ranuras 2a de conductor están soldados a la barra 3 ómnibus formada por un material conductor y fijados al marco 2 de barra ómnibus. Por consiguiente, las celdas de batería adyacentes están conectadas eléctricamente entre sí.
Puede proporcionarse una pluralidad de barras 3 ómnibus en el marco 2 de barra ómnibus, y un par de conductores 1 de electrodo pueden acoplarse a cada una de las barras 3 ómnibus. Según un tipo de conexión eléctrica, tres o más conductores 1 de electrodo pueden acoplarse a una barra 3 ómnibus.
Como tal, según una estructura de módulo de batería convencional para conectar eléctricamente celdas de batería usando la barra 3 ómnibus formada por un material conductor, debe proporcionarse una estructura capaz de fijar la barra ómnibus 3 en el marco 2 de barra ómnibus. Además, según la estructura de módulo de batería convencional, se requiere un procedimiento adicional de soldadura del conductor 1 de electrodo a la barra 3 ómnibus.
Por consiguiente, es necesario reducir los costes omitiendo la barra 3 ómnibus formada por un material metálico costoso y conectando directamente los conductores 1 de electrodo entre sí. Además, es necesario conseguir la reducción de la inversión del equipo mediante la omisión del equipo de soldadura realizando una conexión eléctrica estable incluso cuando no se usa soldadura en conexión directa entre los conductores 1 de electrodo.
El documento EP 3062365 A1 se refiere a un bloque de baterías, que incluye una celda de batería que incluye una lengüeta de electrodo, un soporte de celda a través del cual se inserta la lengüeta de electrodo, y una lengüeta de conexión que incluye una primera porción de lengüeta de conexión y una segunda porción de lengüeta de conexión enfrentadas entre sí y acopladas a la lengüeta de electrodo con la lengüeta de electrodo entre las mismas.
Divulgación
Problema técnico
La presente divulgación está diseñada para resolver los problemas de la técnica relacionada y, por tanto, la presente divulgación se refiere a reducir costes omitiendo una barra ómnibus formada por un material metálico y conectando directamente los conductores de electrodo entre sí, en conexión eléctrica entre las celdas de batería.
La presente divulgación también se refiere a lograr la reducción de la inversión del equipo mediante la omisión del equipo de soldadura aplicando una estructura de módulo de batería capaz de realizar una conexión eléctrica estable incluso sin aplicar soldadura, en conexión directa entre los conductores de electrodo.
Sin embargo, los problemas técnicos que van a resolverse por la presente divulgación no se limitan a los problemas técnicos descritos anteriormente y un experto habitual en la técnica comprenderá otros problemas técnicos a partir de la siguiente descripción.
Solución técnica
Un módulo de batería según una realización de la presente divulgación incluye: una pila de celdas que incluye una pluralidad de celdas de batería, incluyendo cada una un par de conductores de electrodo; un marco de barra de sujeción que incluye un par de ranuras de conductor a través de las cuales se extraen los conductores de electrodo de celdas de batería adyacentes; y una barra de sujeción que incluye una ranura de inserción a través de la cual pasan un par de conductores de electrodo que pasan a través del par de ranuras de conductor adyacentes, estando acoplada la barra de sujeción al marco de barra de sujeción.
La barra de sujeción puede estar acoplada al marco de barra de sujeción en un estado en el que el par de conductores de electrodo que pasan a través de la ranura de inserción están enrollados.
Un conjunto de conductores que incluye el par de conductores de electrodo puede estar en estrecho contacto con el marco de barra de sujeción mediante enrollado usando la barra de sujeción.
El marco de barra de sujeción puede incluir un par de primeras porciones fijas proporcionadas en ambos lados en una dirección de anchura, y la barra de sujeción puede incluir segundas porciones fijas proporcionadas en ambas porciones de extremo en una dirección longitudinal y acopladas respectivamente al par de primeras porciones fijas. El par de primeras porciones fijas pueden estar situados respectivamente en ambos lados en una dirección de extensión del par de ranuras de conductor.
El par de segundas porciones fijas pueden estar situados respectivamente en ambos lados en una dirección de extensión de la ranura de inserción.
Cada una del par de primeras porciones fijas puede incluir un primer orificio de sujeción, y cada una del par de segundas porciones fijas puede incluir un segundo orificio de sujeción formado para tener una forma y una posición correspondientes al primer orificio de sujeción.
La barra de sujeción puede estar fijada al marco de barra de sujeción mediante un elemento de fijación que pasa a través tanto del primer orificio de sujeción como del segundo orificio de sujeción.
El elemento de fijación puede ser un perno.
Cada una del par de primeras porciones fijas puede incluir un primer orificio de sujeción, y cada una del par de segundas porciones fijas puede incluir un saliente de ajuste a presión formado para tener una posición y una forma correspondientes al primer orificio de sujeción.
Un bloque de baterías según una realización de la presente divulgación incluye el módulo de batería según una realización de la presente divulgación.
Un vehículo según una realización de la presente divulgación incluye el módulo de batería según una realización de la presente divulgación.
Efectos ventajosos
Según un aspecto de la presente divulgación, puede omitirse una barra ómnibus formada por un material metálico y los conductores de electrodo pueden conectarse directamente entre sí, en conexión eléctrica entre celdas de batería, reduciendo así los costes de fabricación de un módulo de batería.
Además, según otro aspecto de la presente divulgación, la reducción de la inversión del equipo puede lograrse mediante la omisión del equipo de soldadura aplicando una estructura de módulo de batería capaz de realizar una conexión eléctrica estable incluso sin aplicar soldadura, en conexión directa entre los conductores de electrodo. Según otro aspecto de la presente divulgación, debido a que no se usa soldadura para conectar eléctricamente los conductores de electrodo, cuando se produce una anomalía en algunas celdas de batería, las celdas de batería pueden reemplazarse simplemente separando una barra de sujeción de un marco de barra de sujeción.
Descripción de los dibujos
Los dibujos adjuntos ilustran una realización preferida de la presente divulgación y, junto con la divulgación anterior, sirven para proporcionar una comprensión adicional de las características técnicas de la presente divulgación y, por tanto, la presente divulgación no se considera limitada al dibujo.
Las figuras 1 y 2 son vistas que ilustran una estructura de módulo de batería convencional.
La figura 3 es una vista que ilustra un módulo de batería según una realización de la presente divulgación.
La figura 4 es una vista que ilustra una pila de celdas de la presente divulgación.
La figura 5 es una vista que ilustra un marco de barra de sujeción de la presente divulgación.
La figura 6 es una vista que ilustra un estado en el que la pila de celdas y el marco de barra de sujeción de la presente divulgación están acoplados.
La figura 7 es una vista que ilustra una barra de sujeción según una realización de la presente divulgación.
La figura 8 es una vista que ilustra un estado antes de que un par de conductores de electrodo que pasan a través de una ranura de inserción de conductor se enrollen usando una barra de sujeción de la presente divulgación.
La figura 9 es una vista que ilustra un estado después de que el par de conductores de electrodo que pasan a través de la ranura de inserción de conductor se enrollen usando la barra de sujeción de la presente divulgación.
La figura 10 es una vista que ilustra una estructura de acoplamiento entre la barra de sujeción y el marco de sujeción, que ilustra particularmente una estructura de sujeción según otra realización de la presente divulgación.Mejor modo
Con referencia a las figuras 3 a 9, un módulo de batería según una realización de la presente divulgación incluye una pila 10 de celdas, un marco 20 de barra de sujeción, y una barra 30 de sujeción.
La pila 10 de celdas incluye una pluralidad de celdas 11 de batería, incluyendo cada una un par de conductores 11a de electrodo. La celda 11 de batería puede ser, por ejemplo, una celda de batería de tipo bolsa, y en este caso, un par de conductores 11a de electrodo que tienen polaridades diferentes se extraen en direcciones opuestas. La pluralidad de celdas 11 de batería que constituyen la pila 10 de celdas se apilan de modo que un primer conductor 11a de electrodo proporcionado en una primera celda 11 de batería y un segundo conductor 11a de electrodo proporcionado en una segunda celda 11 de batería adyacente a la primera celda 11 de batería y extraído en la misma dirección que el primer conductor 11a de electrodo de la primera celda 11 de batería tienen polaridades diferentes.
Tal disposición apilada de la pila 10 de celdas es para conectar la pluralidad de celdas 11 de batería en serie. Es decir, el primer conductor 11a de electrodo y el segundo conductor 11a de electrodo que tienen polaridades diferentes están conectados eléctricamente entre sí, de modo que las celdas 11 de batería adyacentes están conectadas en serie.
El marco 20 de barra de sujeción tiene una forma de placa sustancialmente rectangular, y está ubicado en un lado y el otro lado en una dirección longitudinal (dirección paralela a un eje Y) de la pila 10 de celdas. Es preferible que el marco 20 de barra de sujeción esté formado por un material no conductor. Se proporcionan un par de marcos 20 de barra de sujeción para conectar la pluralidad de celdas 11 de batería que constituyen la pila 10 de celdas en serie. El marco 20 de barra de sujeción incluye al menos un área de conexión de conductor S, y cuando se proporciona una pluralidad de áreas de conexión de conductor S, la pluralidad de áreas de conexión de conductor S están separadas entre sí en una dirección longitudinal (dirección paralela a un eje X) del marco 20 de barra de sujeción. Cada una de las áreas de conexión de conductor S incluye un par de ranuras 21 de conductor y un par de primeras partes 22 fijas. El par de ranuras 21 de conductor se extienden en una dirección de anchura (dirección paralela a un eje Z) del marco 20 de barra de sujeción, y están separadas entre sí en la dirección longitudinal (dirección paralela al eje X) del marco 20 de barra de sujeción.
El conductor 11a de electrodo pasa a través de la ranura 21 de conductor. El primer conductor 11a de electrodo de la primera celda 11 de batería se extrae a través de una cualquiera del par de ranuras 21 de conductor, y el segundo conductor 11a de electrodo de la segunda celda 11 de batería se extrae a través de la ranura 21 de conductor restante. El primer conductor 11a de electrodo y el segundo conductor 11a de electrodo tienen polaridades diferentes, y están en estrecho contacto entre sí por la barra 30 de sujeción descrita a continuación, para conectar en serie la primera celda 11 de batería y la segunda celda 11 de batería adyacentes.
El par de primeras porciones 22 fijas pueden proporcionarse en ambos lados en la dirección de la anchura (dirección paralela al eje Z) del marco 20 de barra de sujeción, y pueden sobresalir de una superficie del marco 20 de barra de sujeción. El par de primeras porciones 22 fijas están ubicadas respectivamente en ambos lados en una dirección de extensión de las ranuras 21 de conductor. La primera porción 22 fija puede tener un primer orificio 22a de sujeción. La barra 30 de sujeción incluye una ranura 31 de inserción que se extiende en una dirección longitudinal (dirección paralela al eje Z) y un par de segundas porciones 32 fijas ubicadas respectivamente en ambos lados en una dirección de extensión de la ranura 31 de inserción. La barra 30 de sujeción se sujeta al marco 20 de barra de sujeción en un estado en el que el par de conductores 11a de electrodo que pasan a través de la ranura 31 de inserción están enrollados.
En detalle, en un estado en el que el par de conductores 11a de electrodo que pasan respectivamente a través del par de ranuras 21 de conductor adyacentes pasan a través de la ranura 31 de inserción a la vez, la barra 30 de sujeción gira en una dirección marcada por una flecha en la figura 8 o en la dirección opuesta alrededor de un eje central paralelo a la dirección longitudinal (dirección paralela al eje Z) para enrollar el par de conductores 11a de electrodo. Este procedimiento de enrollado se realiza hasta que un conjunto de conductores que incluye el par de conductores 11a de electrodo está en estrecho contacto con el marco 20 de barra de sujeción. Debido a que la barra 30 de sujeción se sujeta al marco 20 de barra de sujeción en un estado en el que el conjunto de conductores se presiona sobre el marco 20 de barra de sujeción, el par de conductores 11a de electrodo pueden estar en estrecho contacto entre sí, manteniendo así un estado de conexión eléctrica estable. Es decir, debido a que la barra 30 de sujeción permite que el par de conductores 11a de electrodo estén en estrecho contacto entre sí usando un método de enrollado, puede realizarse una conexión eléctrica estable entre el par de conductores 11a de electrodo incluso sin soldadura.
El par de segundas porciones 32 fijas se proporcionan respectivamente en ambas porciones de extremo en la dirección longitudinal de la barra 30 de sujeción (dirección paralela al eje Z), y cada segunda porción 32 fija se acopla a la primera porción 22 fija. La segunda porción 32 fija puede tener un segundo orificio 32a de sujeción formado para tener una posición y una forma correspondientes al primer orificio 22a de sujeción. En este caso, la barra 30 de sujeción puede sujetarse al marco 20 de barra de sujeción mediante un elemento de fijación B que pasa a través tanto del primer orificio 22a de sujeción como del segundo orificio 32a de sujeción. El elemento de fijación B puede ser un perno.
Tal como se describió anteriormente, la barra 30 de sujeción puede ser una herramienta para realizar el enrollado para hacer que el par de conductores 11a de electrodo que constituyen el conjunto de conductores estén en estrecho contacto entre sí, y no funcione como un medio eléctrico para conectar eléctricamente los conductores 11a de electrodo. Por consiguiente, la barra 30 de sujeción puede estar formada por un material no conductor.
Un método de sujeción de la barra 30 de sujeción al marco 20 de barra de sujeción de la presente divulgación puede ser diferente de un método de inserción del elemento de fijación B en el primer y segundo orificios 22a y 32a de sujeción descritos anteriormente.
Con referencia a la figura 10, el primer orificio 22a de sujeción puede formarse en la primera porción 22 fija del marco 20 de barra de sujeción como en la realización anterior, y puede proporcionarse un saliente 32b de ajuste a presión en la segunda porción 32 fija de la barra 30 de sujeción a diferencia de la realización anterior.
El saliente 32b de ajuste a presión se forma para tener una posición y un tamaño correspondientes al primer orificio 22a de sujeción. Para que el primer saliente 32 de ajuste a presión se inserte en el primer orificio 22a de sujeción y se fije naturalmente, un área de sección transversal de una porción de extremo en una dirección de extensión es mayor que un área de sección transversal de la porción restante. Por consiguiente, el saliente 32b de ajuste a presión se inserta en el primer orificio 22a de sujeción usando un método de ajuste por interferencia, y luego se fija al marco 20 de barra de sujeción debido a la forma de la parte de extremo que tiene un área de sección transversal grande.
Según el módulo de batería según una realización de la presente divulgación tal como se describió anteriormente, la conexión eléctrica entre la pluralidad de celdas 11 de batería puede realizarse sin soldadura, y puede omitirse un componente tal como una barra ómnibus formada por un material conductor. Es decir, la conexión eléctrica entre las celdas 11 de batería puede realizarse simplemente usando un procedimiento de enrollado del par de conductores 11 de electrodo usando la barra 30 de sujeción y fijando la barra 30 de sujeción al marco 20 de barra de sujeción en un estado en el que el enrollado se mantiene firmemente.
Un bloque de baterías según una realización de la presente divulgación incluye al menos un módulo de batería según la presente divulgación. Además, un vehículo según una realización de la presente divulgación incluye al menos un módulo de batería según la presente divulgación o al menos un bloque de baterías según una realización de la presente divulgación.
La presente divulgación se ha descrito en detalle. Sin embargo, debe entenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indican realizaciones preferidas de la presente divulgación, se dan sólo a modo de ilustración, ya que diversos cambios y modificaciones dentro del alcance de la presente divulgación definida por las reivindicaciones adjuntas resultarán evidentes para un experto habitual en la técnica a partir de esta descripción detallada.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Módulo de batería que comprende: una pila (10) de celdas que comprende una pluralidad de celdas (11) de batería, comprendiendo cada una un par de conductores (11a) de electrodo; un marco (20) de barra de sujeción que comprende un par de ranuras de conductor a través de las cuales se extraen los conductores de electrodo de celdas de batería adyacentes; y caracterizado porque,
una barra (30) de sujeción que comprende una ranura de inserción a través de la cual pasan un par de conductores de electrodo que pasan a través del par de ranuras de conductor adyacentes, estando acoplada la barra de sujeción al marco de barra de sujeción.
2. Módulo de batería según la reivindicación 1, en donde
la barra de sujeción está acoplada al marco de barra de sujeción en un estado en el que el par de conductores de electrodo que pasan a través de la ranura de inserción están enrollados.
3. Módulo de batería según la reivindicación 2, en donde
un conjunto de conductores que comprende el par de conductores de electrodo está en estrecho contacto con el marco de barra de sujeción mediante enrollado usando la barra de sujeción.
4. Módulo de batería según la reivindicación 1, en donde
el marco de barra de sujeción comprende un par de primeras porciones fijas proporcionadas en ambos lados en una dirección de anchura del marco de barra de sujeción, y
la barra de sujeción comprende segundas porciones fijas proporcionadas en ambas porciones de extremo en una dirección longitudinal de la barra de sujeción y acopladas respectivamente al par de primeras porciones fijas.
5. Módulo de batería según la reivindicación 4, en donde
el par de primeras porciones fijas están ubicadas respectivamente en ambos lados en una dirección de extensión del par de ranuras de conductor.
6. Módulo de batería según la reivindicación 4, en donde
el par de segundas porciones fijas están ubicadas respectivamente en ambos lados en una dirección de extensión de la ranura de inserción.
7. Módulo de batería según la reivindicación 4, en donde
cada una del par de primeras porciones fijas comprende un primer orificio de sujeción, y cada una del par de segundas porciones fijas comprende un segundo orificio de sujeción formado para tener una forma y una posición correspondientes al primer orificio de sujeción.
8. Módulo de batería según la reivindicación 7, en donde
la barra de sujeción está fijada al marco de barra de sujeción mediante un elemento de fijación que pasa a través tanto del primer orificio de sujeción como del segundo orificio de sujeción.
9. Módulo de batería según la reivindicación 8, en donde
el elemento de fijación es un perno.
10. Módulo de batería según la reivindicación 4, en donde
cada una del par de primeras porciones fijas comprende un primer orificio de sujeción, y cada una del par de segundas porciones fijas comprende un saliente de ajuste a presión formado para tener una posición y una forma correspondientes al primer orificio de sujeción.
11. Bloque de baterías que comprende el módulo de batería según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
12. Vehículo que comprende el módulo de batería según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
ES21846317T 2020-07-21 2021-07-19 Battery module having improved electrode lead connection structure, and battery pack and vehicle including same Active ES3035458T3 (en)

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