ES3036334T3 - Battery module and battery pack including the same - Google Patents

Battery module and battery pack including the same

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ES3036334T3
ES3036334T3 ES21780844T ES21780844T ES3036334T3 ES 3036334 T3 ES3036334 T3 ES 3036334T3 ES 21780844 T ES21780844 T ES 21780844T ES 21780844 T ES21780844 T ES 21780844T ES 3036334 T3 ES3036334 T3 ES 3036334T3
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Jonghwa Choi
Junyeob Seong
Junkyu Park
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LG Energy Solution Ltd
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Abstract

Un módulo de batería, según una realización de la presente invención, comprende: una pila de celdas de batería, compuesta por varias celdas; y un marco modular para alojar la pila. En la superficie inferior del marco modular se forma una zona de ventilación. La celda de batería comprende: un cuerpo de celda; cables de electrodo que sobresalen de ambos extremos del cuerpo de celda; y una zona de terraza que se extiende desde la carcasa de la celda en la dirección donde sobresalen los cables de electrodo. La zona de ventilación está formada más cerca de la zona de terraza que del cuerpo de celda. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Módulo de batería y paquete de baterías que incluye el mismo
Sector de la técnica
Referencia cruzada a solicitud(es) relacionada(s)
La presente solicitud reivindica el beneficio de la Solicitud de Patente Coreana n.° 10-2020-0039762 presentada el 1 de abril de 2020 ante la Oficina Coreana de Propiedad Intelectual.
La presente descripción se refiere a un módulo de batería y a un paquete de baterías que incluye el mismo y, más en particular, a un módulo de batería que tiene estabilidad mejorada, y a un paquete de baterías que incluye el mismo.
Antecedentes de la invención
Una batería secundaria ha llamado mucho la atención como una fuente de energía en varios productos como, por ejemplo, dispositivos móviles y vehículos eléctricos. La batería secundaria es un recurso energético potente que puede reemplazar el uso de productos existentes que utilizan combustibles fósiles, y está en el foco de la atención como una fuente de energía compatible con el medio ambiente ya que no genera productos derivados debido al uso de energía.
Recientemente, junto con un aumento continuo de la necesidad de una estructura de batería secundaria de gran capacidad, incluida la utilización de la batería secundaria como una fuente de almacenamiento de energía, existe una demanda creciente de un paquete de baterías de una estructura multimódulo que sea un conjunto de módulos de batería en el cual múltiples baterías secundarias se conectan en serie o en paralelo.
Mientras tanto, cuando múltiples celdas de batería se conectan en serie o en paralelo para configurar un paquete de baterías, es común un método de configuración de un módulo de batería compuesto de múltiples celdas de batería y luego añadir otros componentes a al menos un módulo de batería para configurar un paquete de baterías. Dado que las celdas de batería que constituyen estos módulos de batería de tamaño mediano o grande están compuestas de baterías secundarias cargables/descargables, dicha batería secundaria de alta salida y gran capacidad 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 cual múltiples celdas de batería se apilan, una estructura para alojar la pila de celdas de batería, y placas de extremo para cubrir las superficies frontal y posterior de la pila de celdas de batería.
La Fig. 1 es una vista que muestra la apariencia de un módulo de batería montado en un paquete de baterías convencional al momento de la ignición. La Fig. 2 es una sección tomada a lo largo de la línea A-A de la Fig. 1 y es una vista en sección transversal que muestra la apariencia de una llama que afecta a los módulos de batería adyacentes durante la ignición de un módulo de batería montado en un paquete de baterías convencional.
Con referencia a las Figs. 1 y 2, el módulo de batería convencional incluye una pila de celdas de batería en la cual múltiples celdas 10 de batería se apilan, una estructura 20 para alojar la pila de celdas de batería, placas 30 de extremo formadas en las superficies frontal y posterior de la pila de celdas de batería, barras 40 colectoras de terminal formadas para sobresalir al exterior de las placas 30 de extremo, y similares.
La estructura 20 y la placa 30 de extremo pueden unirse para estar selladas mediante soldadura. Cuando la presión interna de las celdas 10 de batería aumenta durante la sobrecarga del módulo de batería para superar un valor límite de la resistencia de fusión de la celda de batería, calor, gas y llama de alta temperatura generados en las celdas 10 de batería pueden descargarse al exterior de la celda 10 de batería.
En este momento, el calor, el gas y la llama de alta temperatura pueden descargarse a través de las aberturas formadas en las placas 30 de extremo. Sin embargo, en una estructura de paquete de baterías en la cual múltiples módulos de batería se disponen de modo tal que las placas 30 de extremo se miran entre sí, el calor, el gas y la llama de alta temperatura expulsados del módulo de batería pueden afectar a un módulo de batería adyacente. De este modo, la barra 40 colectora de terminal formada en las placas 30 de extremo del módulo de batería adyacente puede dañarse, y el calor, el gas y la llama de alta temperatura pueden entrar en el interior del módulo de batería adyacente a través de las aberturas formadas en las placas 30 de extremo del módulo de batería adyacente para dañar las múltiples celdas 10 de batería.
El documento WO 2019/203460 describe un paquete de baterías al cual se aplica una trayectoria de flujo de gas capaz de descargar suavemente el gas generado desde las celdas de batería al exterior. El documento US 2018/269443 describe un paquete de baterías en donde módulos de batería se conectan por un miembro de conexión tipo placa.
Explicación de la invención
Problema técnico
Es un objeto de la presente descripción proveer un módulo de batería capaz de dispersar el calor y la llama de alta temperatura descargados cuando ocurre un fenómeno de ignición en el módulo de batería, y un paquete de baterías que incluye el mismo.
Los objetos de la presente descripción no están limitados a los objetos descritos anteriormente, y otros objetos no descritos en la presente memoria se comprenderán claramente por las personas con experiencia en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada.
Solución técnica
Según las realizaciones de la presente descripción, se provee un módulo de batería que comprende: una pila de celdas de batería en la cual se apilan múltiples celdas de batería; y una estructura de módulo para alojar la pila de celdas de batería, en donde una parte de ventilación se forma sobre una superficie inferior de la estructura de módulo, en donde la celda de batería comprende: un cuerpo principal de celda; conductores de electrodos formados para sobresalir de ambos extremos del cuerpo principal de celda; una caja de celda sellada con los conductores de electrodos sobresalientes interpuestos en medio y una parte de terraza formada para extenderse desde la caja de celda en una dirección en la cual sobresalen los conductores de electrodos, en donde la parte de ventilación se forma adyacente a una porción donde se ubica la parte de terraza en lugar de al cuerpo principal de celda, y la parte de ventilación está configurada para descargar inmediatamente el calor, gas y llama de alta temperatura al exterior del módulo de batería.
La parte de ventilación puede formarse en una posición correspondiente a una porción donde se ubica la parte de terraza.
El módulo de batería puede incluir además una primera placa de extremo y una segunda placa de extremo ubicadas sobre una superficie frontal y una superficie posterior de la pila de celdas de batería, respectivamente.
La parte de ventilación puede tener una estructura de orificio formada sobre la superficie inferior de la estructura de módulo.
La estructura de orificio puede penetrar oblicuamente la superficie inferior de la estructura de módulo.
La estructura de orificio puede hacer que una dirección inclinada se acerque más a una placa de extremo que se ubica más lejos de la parte de ventilación entre la primera placa de extremo y la segunda placa de extremo.
La parte de ventilación puede incluir un puerto de entrada formado sobre la superficie inferior de la estructura de módulo y que mira a la pila de celdas de batería, un puerto de salida para descargar gas que ha fluido a través del puerto de entrada, y una parte de conexión para conectar el puerto de entrada y el puerto de salida.
El puerto de salida puede formarse en una dirección perpendicular al puerto de entrada.
La parte de conexión puede tener una forma que sobresale de la superficie inferior de la estructura de módulo. La parte de ventilación puede formarse para descargar gas en una dirección de la placa de extremo ubicada más lejos de la parte de ventilación entre la primera placa de extremo y la segunda placa de extremo.
La primera placa de extremo y la segunda placa de extremo pueden incluir una parte de montaje de módulo para fijar el módulo de batería, un miembro de soporte puede insertarse en la parte de montaje de módulo, y la superficie inferior de la estructura de módulo puede estar espaciada de una parte inferior de una estructura de paquete por el miembro de soporte.
Un miembro de fulcro que sobresale hacia abajo puede formarse sobre la superficie inferior de la estructura de módulo.
Según las realizaciones de la presente descripción, se provee un paquete de baterías que comprende dos o más de los módulos de batería, en donde entre los módulos de batería, un primer módulo de batería y un segundo módulo de batería pueden tener aberturas formadas en superficies que se miran entre sí.
La parte de ventilación del primer módulo de batería puede formarse para descargar gas en una dirección opuesta a una dirección en la cual se ubica el segundo módulo de batería.
El paquete de baterías puede incluir además una estructura de paquete para alojar los módulos de batería, en donde los módulos de batería pueden estar espaciados de la parte inferior de la estructura de paquete.
Efectos ventajosos
Un módulo de batería y un paquete de baterías que incluye el mismo según realizaciones de la presente descripción pueden dispersar calor, gas y llama de alta temperatura generados al momento de ignición del módulo de batería a través de una parte de ventilación formada en la superficie inferior de la estructura de módulo, minimizando de este modo el daño aplicado a terminales de módulo de batería y a las porciones de múltiples celdas de batería que miran al módulo de batería.
Los efectos de la presente descripción no se encuentran limitados a los efectos descritos más arriba y otros efectos adicionales no descritos anteriormente se comprenderán claramente a partir de la descripción de las reivindicaciones anexas por las personas con experiencia en la técnica.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 es una vista que muestra la apariencia de un módulo de batería montado en un paquete de baterías convencional al momento de la ignición;
la Fig. 2 muestra una sección tomada a lo largo de la línea A-A en la FIG. 1 y es una vista en sección transversal que muestra la apariencia de una llama que afecta módulos de batería adyacentes durante la ignición de un módulo de batería montado en un paquete de baterías convencional;
la Fig. 3 es una vista en perspectiva del despiece de un módulo de batería según realizaciones de la presente descripción;
la Fig. 4 es una vista en perspectiva de una celda de batería contenida en el módulo de batería de la Fig. 3;
la Fig. 5 es una vista en perspectiva que muestra un estado en el cual el módulo de batería de la FIG 3 se ha unido; la Fig. 6 es una vista en planta que muestra una superficie inferior del módulo de batería de la Fig. 5;
la Fig. 7 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea de corte “B” de la Fig. 5;
las Figs. 8 y 9 son vistas en sección transversal de módulos de batería según realizaciones modificadas de la presente descripción, respectivamente;
la Fig. 10 es una vista en perspectiva que muestra un estado en el cual un módulo de batería según realizaciones de la presente descripción se monta en una estructura de paquete;
(a) y (b) de la Fig. 11 son vistas en sección transversal de un módulo de batería en el cual se forma un miembro de fulcro, respectivamente; y
la Fig. 12 es una vista en planta superior de un paquete de baterías según realizaciones de la presente descripción.
Descripción detallada de las realizaciones
En lo sucesivo, varias realizaciones de la presente descripción se describirán en detalle con referencia a los dibujos anexos de modo que las personas con experiencia en la técnica puedan implementarlas fácilmente. La presente descripción puede modificarse en varias formas diferentes, y no está limitada a las realizaciones establecidas en la presente memoria.
Una descripción de partes no relacionadas con la descripción se omitirá en la presente memoria en aras de la claridad, y numerales de referencia iguales designan elementos iguales a lo largo de la descripción.
Además, en los dibujos, el tamaño y espesor de cada elemento se ilustran de forma arbitraria en aras de la conveniencia de la descripción, y la presente descripción no se encuentra necesariamente limitada al tamaño y espesor ilustrados en los dibujos. En los dibujos, el espesor de capas, regiones, etc., se exagera en aras de la claridad. En los dibujos, en aras de la descripción, los espesores de algunas capas y regiones se muestran exagerados.
Además, se comprenderá que cuando un elemento como, por ejemplo, una capa, película, región o placa se describe como una que está "sobre" o "encima de" otro elemento, puede estar directamente sobre el otro elemento o también puede haber elementos intervinientes. Por el contrario, cuando se hace referencia a un elemento como uno que está "directamente sobre" otro elemento, ello significa que no hay otros elementos intervinientes presentes. Además, la palabra "sobre" o "encima de" significa dispuesto sobre o debajo de una porción de referencia, y no significa necesariamente que se dispone sobre el extremo superior de la porción de referencia hacia la dirección de gravedad opuesta.
Además, a lo largo de la descripción, cuando se hace referencia a una porción como una "que incluye" cierto componente, ello significa que la porción puede además incluir otros componentes, sin excluir los otros componentes, a menos que se establezca lo contrario.
Además, a lo largo de la descripción, cuando se hace referencia a “plano/a”, ello significa cuando una porción objetivo se ve desde el lado superior, y cuando se hace referencia a “sección transversal”, ello significa cuando una porción objetivo se ve desde el lado de una sección transversal cortada verticalmente.
A continuación, un módulo de batería según realizaciones de la presente descripción se describirá con referencia a las Figs. 3 a 7.
La Fig. 3 es una vista en perspectiva del despiece de un módulo de batería según realizaciones de la presente descripción. La Fig. 4 es una vista en perspectiva de una celda de batería contenida en el módulo de batería de la Fig. 3. La Fig. 5 es una vista en perspectiva que muestra un estado en el cual el módulo de batería de la Fig. 3 se ha unido. La Fig. 6 es una vista en planta que muestra una superficie inferior del módulo de batería de la Fig. 5. La Fig. 7 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea de corte “B” de la Fig. 5.
Con referencia a las Figs. 3 a 7, el módulo 100 de batería según realizaciones de la presente descripción incluye una pila 120 de celdas de batería en la cual múltiples celdas 110 de batería se apilan; y una estructura 200 de módulo para alojar la pila 120 de celdas de batería, en donde una parte 400 de ventilación se forma sobre la superficie inferior de la estructura 200 de módulo. Según se usa en la presente memoria, la parte de ventilación significa una parte para descargar calor o gas dentro del módulo 100 de batería.
Con referencia a la Fig. 4, la celda 110 de batería es preferiblemente una celda de batería tipo bolsa. Por ejemplo, la celda 110 de batería según realizaciones de la presente descripción tiene una estructura en la cual dos conductores 111 y 112 de electrodos se miran entre sí y sobresalen de un extremo 114a y del otro extremo 114b del cuerpo 113 principal de celda, respectivamente. De manera más específica, los conductores 111 y 112 de electrodos se conectan a un conjunto de electrodos (no se muestra), y sobresalen del conjunto de electrodos (no se muestra) al exterior de la celda 110 de batería. Mientras tanto, la celda 110 de batería puede fabricarse uniendo ambos extremos 114a y 114b de la caja 114 de celda y una parte 114c lateral que los conecta en un estado en el cual el conjunto de electrodos (no se muestra) se aloja en una caja 114 de celda. En otras palabras, la celda 110 de batería según realizaciones de la presente descripción tiene un total de tres partes 114sa, 114sb y 114sc de sellado, las partes 114sa, 114sb y 114sc de sellado tienen una estructura sellada por un método como, por ejemplo, fusión por calor, y la otra parte lateral restante puede estar compuesta de una parte 115 de conexión. La caja 114 de celda puede estar compuesta de una hoja laminada que contiene una capa de resina y una capa metálica.
Además, la parte 115 de conexión puede extenderse a lo largo de un borde de la celda 110 de batería, y una parte 110p sobresaliente de la celda 110 de batería denominada oreja separada puede formarse en un extremo de la parte 115 de conexión. Además, mientras la caja 114 de celda se sella con los conductores 111 y 112 de electrodos sobresalientes interpuestos en medio, una parte 116 de terraza puede formarse entre los conductores 111 y 112 de electrodos y el cuerpo 113 principal de celda. Es decir, la celda 110 de batería incluye una parte 116 de terraza formada para extenderse desde la caja 114 de celda en una dirección en la cual sobresalen los conductores 111 y 112 de electrodos.
La celda 110 de batería puede proveerse en pluralidad, y las múltiples celdas 110 de batería pueden apilarse para estar eléctricamente conectadas entre sí, formando de esta manera una pila 120 de celdas de batería. Una placa 130 superior puede ubicarse en el lado superior de la pila 120 de celdas de batería, y una estructura 140 de barra colectora puede ubicarse en una superficie frontal y una superficie posterior de la pila 120 de celdas de batería en la dirección en la cual sobresalen los conductores 111 y 112 de electrodos, respectivamente. La pila 120 de celdas de batería, la placa 130 superior y la estructura 140 de barra colectora pueden alojarse juntas en la estructura 200 de módulo.
Una resina conductora térmica puede inyectarse entre la pila 120 de celdas de batería y la superficie inferior de la estructura 200 de módulo, y una capa de resina conductora térmica (no se muestra) puede formarse entre la pila 120 de celdas de batería y la superficie inferior de la estructura 200 de módulo a través de la resina conductora térmica inyectada. A través de la estructura 200 de módulo, la pila 120 de celdas de batería alojada dentro de la estructura 200 de módulo y los componentes eléctricos conectados a la misma pueden protegerse de impactos físicos externos.
Una estructura 140 de barra colectora puede ubicarse en la superficie frontal y la superficie posterior de la pila 120 de celdas de batería, respectivamente, para cubrir la pila 120 de celdas de batería y, al mismo tiempo, guiar la conexión entre la pila 120 de celdas de batería y un dispositivo externo. De manera específica, una barra 141 colectora y una barra 142 colectora de terminal pueden montarse en la estructura 140 de barra colectora. Los conductores 111 y 112 de electrodos de las celdas 110 de batería pueden pasar a través de una hendidura formada en la estructura 140 de barra colectora y luego curvarse para unirse a la barra 141 colectora de la barra 142 colectora de terminal. Las celdas 110 de batería que constituyen la pila 120 de celdas de batería pueden conectarse en serie o en paralelo a través de la barra 141 colectora, y las celdas 110 de batería pueden conectarse eléctricamente a un dispositivo externo o circuito a través de la barra 142 colectora de terminal expuesta al exterior del módulo 100 de batería. Además, un conector (no se muestra) puede montarse en la estructura 140 de barra colectora, y los datos de temperatura o tensión de la celda 110 de batería medidos a través de un conjunto de detección (no se muestra) pueden transferirse a un BMS (sistema de gestión de batería, BMS, por sus siglas en inglés) externo o similar a través de un conector (no se muestra).
Las placas 301 y 302 de extremo se forman para cubrir la superficie frontal y la superficie posterior de la pila 120 de celdas de batería. De manera específica, la primera placa 301 de extremo y la segunda placa 302 de extremo pueden ubicarse en la superficie frontal y la superficie posterior de la pila 120 de celdas de batería, respectivamente. Las placas 301 y 302 de extremo pueden proteger la estructura 140 de barra colectora y varios componentes eléctricos conectados a la misma de impactos externos y, para este propósito, necesita tener una resistencia predeterminada y puede contener un metal como, por ejemplo, aluminio.
Las placas 301 y 302 de extremo se forman con una abertura 320 de barra colectora de terminal y una abertura 330 de conector para conectar una barra 142 colectora de terminal montada en la estructura 140 de barra colectora y el conector (no se muestra) al exterior, y el gas o calor generado desde la celda 110 de batería puede descargarse al exterior del módulo 100 de batería a través de las aberturas 320 y 330. Las placas 301 y 302 de extremo y la estructura 200 de módulo se unen mediante soldadura, y puede interrumpirse que las múltiples celdas 110 de batería ubicadas dentro de la estructura 200 de módulo y las placas 301 y 302 de extremo se conecten al exterior excepto por las aberturas 320 y 330 descritas más arriba, a través de la estructura de unión de las placas 301 y 302 de extremo y la estructura 200 de módulo selladas mediante soldadura.
El módulo de batería convencional puede descargar calor, gas o llama de alta temperatura generados en la celda de batería a través de las aberturas como se describe más arriba. Sin embargo, en la estructura de paquete de baterías en la cual múltiples módulos de batería se disponen de modo tal que las placas de extremo se miran entre sí, el calor, el gas y la llama de alta temperatura expulsados del módulo de batería pueden dañar módulos de batería adyacentes.
Por consiguiente, una parte 400 de ventilación puede formarse en la superficie inferior de la estructura 200 de módulo según realizaciones de la presente descripción, dispensando de este modo calor, gas, llama, etc., descargados a través de las aberturas 320 y 330. La parte 400 de ventilación puede tener una estructura de orificio formada sobre la superficie inferior de la estructura 200 de módulo. La trayectoria de descarga dentro del módulo de batería puede diversificarse a través de la parte 400 de ventilación, evitando de este modo un fenómeno en el cual la descarga se concentra solo en una parte del módulo 100 de batería al momento de ignición, y dispersando la descarga de calor, gases y llama de alta temperatura.
Además, la parte 400 de ventilación se forma adyacente a la porción donde la parte 116 de terraza se ubica en lugar de al cuerpo 113 principal de celda. Mucho calor se genera en los conductores 111 y 112 de electrodos de las celdas 110 de batería y la parte 116 de terraza adyacente a los mismos, y a medida que el sellado de la parte 116 de terraza se libera debido al cambio de presión dentro de la celda 110 de batería, puede descargarse calor, gas y llama de alta temperatura. En este momento, la parte 400 de ventilación según realizaciones de la presente descripción se forma adyacente a la parte donde la parte 116 de terraza se ubica en lugar de al cuerpo 113 principal de celda, de modo que el calor, gas y llama de alta temperatura se descargan inmediatamente al exterior del módulo 100 de batería. En un ejemplo, la parte 400 de ventilación puede formarse en una posición correspondiente a la parte 116 de terraza. Mientras tanto, dado que la parte 400 de ventilación según realizaciones de la presente descripción se forma sobre la superficie inferior de la estructura 200 de módulo, es posible evitar un fenómeno en el cual materia extraña que flota en el aire entra en el interior del módulo 100 de batería a través de la parte 400 de ventilación.
A continuación, las partes 500 y 600 de ventilación según realizaciones modificadas de la presente descripción se describirán con referencia a las Figs. 8 y 9.
Las Figs. 8 y 9 son vistas en sección transversal de módulos de batería según realizaciones modificadas de la presente descripción, respectivamente.
Con referencia a las Figs. 8 y 9 junto con la Fig. 3, las partes 500 y 600 de ventilación según realizaciones de la presente descripción pueden formarse para descargar gas en una dirección de una placa de extremo ubicada más lejos de las partes 500 y 600 de ventilación entre la primera placa 301 de extremo y la segunda placa 302 de extremo. Como se muestra en las Figs. 8 y 9, las partes 500 y 600 de ventilación ubicadas cerca de la primera placa 301 de extremo pueden formarse para descargar gas en la dirección de la segunda placa 302 de extremo ubicada más lejos.
Las partes 500 y 600 de ventilación se forman en posiciones correspondientes a la porción donde se ubica la parte 116 de terraza, pero la primera placa 301 de extremo está más cerca de las partes 500 y 600 de ventilación que la segunda placa 302 de extremo ubicada en el lado opuesto de la referencia de la pila 120 de celdas de batería. Por lo tanto, cuando se descarga gas en la dirección de la primera placa 301 de extremo, calor, gas y llama de alta temperatura pueden emitirse a otros módulos de batería adyacentes a la primera placa 301 de extremo, provocando así daño. Para prevenir esto, las partes 500 y 600 de ventilación se forman preferiblemente para descargar gas en la dirección de la segunda placa 302 de extremo. Esto se describirá nuevamente con referencia a la Fig. 12 más abajo. Con referencia a la Fig. 8, la parte 500 de ventilación puede tener una estructura de orificio formada sobre la superficie inferior de la estructura 200 de módulo, y además puede tener una estructura de orificio que penetra oblicuamente la superficie inferior de la estructura 200 de módulo.
De manera específica, el puerto de entrada interior de la parte 500 de ventilación oblicuamente penetrada se forma más cerca de la primera placa 301 de extremo que del puerto de salida exterior, y el puerto de salida exterior puede formarse más cerca de la segunda placa 302 de extremo que del puerto de entrada interior. En otras palabras, la parte 500 de ventilación puede hacer que una dirección inclinada se acerque más a una placa de extremo ubicada más lejos de la parte 500 de ventilación entre la primera placa 301 de extremo y la segunda placa 302 de extremo. Al proveer la estructura descrita más arriba, es posible impartir naturalmente direccionalidad al calor o gas descargado a través de la parte 500 de ventilación. Es decir, puede inducirse para descargar gas en la dirección de la segunda placa 302 de extremo ubicada más lejos, evitando de este modo daños a otros módulos de batería adyacentes a la primera placa 301 de extremo.
Además, la parte 500 de ventilación según realizaciones de la presente descripción tiene las ventajas de que tiene una estructura de orificio pasante, no requiere un espacio adicional separado, y puede impartir la direccionalidad del gas descargado penetrando la estructura 200 de módulo.
A continuación, con referencia a la Fig. 9, la parte 600 de ventilación puede incluir un puerto 610 de entrada formado sobre la superficie inferior de la estructura 200 de módulo y mirando a una superficie de la celda de batería a lo largo de la dirección de apilamiento de la pila de celdas de batería, un puerto 620 de salida para descargar gas que ha fluido a través del puerto 610 de entrada, y una parte 630 de conexión para conectar el puerto 610 de entrada y el puerto 620 de salida.
El puerto 620 de salida puede formarse en una dirección perpendicular al puerto 610 de entrada. Además, la parte 630 de conexión puede tener una forma que sobresale de la superficie inferior de la estructura 200 de módulo, y puede formarse para estar inclinada. Por lo tanto, el puerto 620 de salida puede también formarse en el exterior de la superficie inferior de la estructura 200 de módulo.
Según la estructura descrita más arriba, la parte 600 de ventilación según realizaciones de la presente descripción puede guiar, de manera más fiable, el calor o gas dentro del módulo de batería hacia la segunda placa 302 de extremo. Es decir, tiene la ventaja de impartir, de manera más fiable, la direccionalidad del calor o gas. Además, la parte 630 de conexión puede llevar a cabo el papel de un tipo de cubierta y, por consiguiente, evitar que materia extraña entre en el interior del módulo de batería.
La Fig. 10 es una vista en perspectiva que muestra un estado en el cual un módulo de batería según realizaciones de la presente descripción se monta en una estructura 1100 de paquete.
Con referencia a la Fig. 10 junto con la Fig. 5, una parte 310 de montaje de módulo puede formarse sobre las placas 301 y 302 de extremo de modo tal que el módulo 100 de batería puede montarse y fijarse a una estructura 1100 de paquete del paquete de baterías. El número de partes 310 de montaje de módulo no está limitado, pero es preferible que para un montaje estable del módulo 100 de batería, se formen dos en ambos lados de la primera placa 301 de extremo, y dos en ambos lados de la segunda placa 302 de extremo y, por consiguiente, se forme un total de cuatro. El miembro 340 de soporte puede insertarse en la parte 310 de montaje de módulo. De manera específica, un orificio 311 de montaje puede formarse en la parte 310 de montaje de módulo, y el miembro 340 de soporte puede insertarse en el orificio 311 de montaje. Un orificio pasante puede formarse en la parte 1110 inferior de la estructura 1100 de paquete, y un extremo del miembro 340 de soporte que ha pasado a través del orificio 311 de montaje puede unirse al orificio pasante de la parte 1110 inferior. En un ejemplo, un extremo del miembro 340 de soporte puede proveerse en una forma de perno y unirse con un orificio pasante en forma de tuerca de la parte 1110 inferior. Sin embargo, la unión no se limita a la unión de perno y tuerca, y puede implementarse a través de varias realizaciones.
Mientras tanto, el miembro 340 de soporte puede ser cilíndrico de modo que pueda insertarse en el orificio 311 de montaje de la parte 310 de montaje de módulo. Además, una parte 341 de cabezal puede formarse en el otro extremo opuesto al un extremo del miembro 340 de soporte. La parte 341 de cabezal se forma para tener un radio más ancho que el orificio 311 de montaje, de modo que no se inserta en el orificio 311 de montaje, y las placas 301 y 302 de extremo pueden adherirse y fijarse cercanamente a la parte 1110 inferior. A través de esto, el módulo 100 de batería puede montarse y fijarse a la estructura 1100 de paquete.
En este momento, es preferible que la altura del miembro 340 de soporte se establezca para que sea ligeramente más larga, y la superficie inferior de la estructura 200 de módulo está espaciada de la parte 1110 inferior de la estructura 1100 de paquete en una distancia d1 predeterminada. En otro ejemplo, aunque no se muestra específicamente, un miembro de fijación como, por ejemplo, una tuerca que rodea el miembro 340 de soporte, puede proveerse en el extremo inferior de la parte 310 de montaje de módulo, evitando de este modo que el módulo 100 de batería que incluye las placas 301 y 302 de extremo se mueva hacia abajo. Es decir, puede proveerse el miembro de fijación que mantiene la distancia de separación en un intervalo d1 predeterminado.
En realizaciones de la presente descripción, dado que las partes 400, 500 y 600 de ventilación se forman en la superficie inferior de la estructura 200 de módulo y el calor o gas se descarga a través de la superficie inferior de la estructura 200 de módulo, es preferible separar la superficie inferior de la estructura 200 de módulo de la parte 1110 inferior de la estructura 1100 de paquete, proporcionando de este modo un espacio a través del cual se descarga calor o gas.
En particular, dado que las partes 500 y 600 de ventilación de las Figs. 8 y 9 inducen la descarga en la dirección de la primera placa 301 de extremo a la segunda placa 302 de extremo, es preferible que la superficie inferior de la estructura 200 de módulo esté espaciada de la parte 1110 inferior de la estructura 1100 de paquete como se describe más arriba. Además, dado que la parte 600 de ventilación de la Fig. 9 forma una estructura en la cual la parte 630 de conexión y el puerto 620 de salida sobresalen, puede ser más preferible que la superficie inferior de la estructura 200 de módulo esté espaciada de la parte 1110 inferior de la estructura 1100 de paquete.
(a) y (b) de la Fig. 11 son vistas en sección transversal de un módulo de batería en el cual un miembro 210 de fulcro se forma, respectivamente, según una realización modificada de la presente invención.
Con referencia a (a) y (b) de la Fig. 11, un miembro 210 de fulcro que se proyecta hacia abajo puede formarse en la superficie inferior de la estructura 200 de módulo.
Cuando el módulo de batería se monta en la estructura de paquete a través del miembro 210 de fulcro, la superficie inferior de la estructura 200 de módulo puede estar espaciada de la parte inferior de la estructura de paquete. Por consiguiente, se provee un espacio para descargar calor o gas, y esto puede facilitar el movimiento del calor o gas descargado en la dirección de la primera placa 301 de extremo a la segunda placa 302 de extremo.
El número de miembros 210 de fulcro no está particularmente limitado, pero es preferible tener múltiples miembros de fulcro con el fin de soportar, de manera estable, el módulo de batería, y es más preferible disponer, de manera uniforme, de los mismos en todas las áreas de la superficie inferior de la estructura 200 de módulo.
En aras de la explicación, las partes 500 y 600 de ventilación y el miembro 210 de fulcro se muestran juntos en (a) y (b) de la Fig. 11, pero teniendo en cuenta la trayectoria del calor o gas, el miembro 210 de fulcro se forma preferiblemente para desplazarse de las partes 500 y 600 de ventilación. De manera específica, es preferible que la posición de las partes 500 y 600 de ventilación y la posición del miembro 210 de fulcro no coincidan entre sí en la dirección paralela a la superficie del cuerpo 113 de celda (dirección paralela al eje x en la Fig. 5). Esto es para evitar que el miembro 210 de fulcro bloquee el calor o gas descargado de las partes 500 y 600 de ventilación.
El material o el método de formación del miembro 210 de fulcro no están particularmente limitados, y es preferible tener una resistencia predeterminada de modo tal que pueda soportar el módulo de batería. El miembro 210 de fulcro puede tener una configuración integrada con la estructura 200 de módulo. De manera alternativa, puede tener una configuración formada uniendo un miembro como, por ejemplo, un metal, a la superficie inferior de la estructura 200 de módulo.
Mientras tanto, el número de las partes 400, 500 y 600 de ventilación según realizaciones de la presente descripción no está particularmente limitado como se describe más arriba, y puede ser uno, o puede configurarse en una pluralidad. Sin embargo, cuando se forman múltiples partes 400, 500 y 600 de ventilación, es preferible que múltiples partes 400, 500 y 600 de ventilación se dispongan en una dirección paralela a la dirección en la cual las celdas 110 de batería se apilan para corresponder a la posición de la parte 116 de terraza de las celdas 110 de batería que constituyen la pila 120 de celdas de batería. Aquí, la dirección en la cual las celdas 110 de batería se apilan se refiere a una dirección perpendicular a la superficie del cuerpo 113 de celda, es decir, una dirección paralela al eje y en la Fig. 5.
Con referencia, otra vez, a la FIG. 3, la estructura 200 de módulo según realizaciones de la presente descripción puede tener una monoestructura o una estructura en la cual una cubierta superior se une a una estructura en forma de U.
En primer lugar, la monoestructura puede ser en la forma de una placa metálica en la cual la superficie superior, la superficie inferior y ambas superficies laterales están integradas, y puede fabricarse mediante moldeo por extrusión.
A continuación, en el caso de una estructura en la cual la cubierta superior se une a la estructura en forma de U, puede formarse uniendo la cubierta superior al lado superior de una estructura en forma de U, que es un material de placa metálica que tiene una superficie inferior y ambas superficies laterales integradas, y puede fabricares mediante moldeo por compresión.
Como se muestra en la Fig. 7 o en la Fig. 8, las partes 400 y 500 de ventilación de la estructura de orificio pueden aplicarse tanto a una monoestructura fabricada mediante moldeo por extrusión como a una estructura en forma de U fabricada mediante moldeo por compresión.
Mientras tanto, como se muestra en la Fig. 9, la parte 600 de ventilación que tiene una estructura sobresaliente es más fácil de montar en una estructura en forma de U fabricada mediante moldeo por compresión que una monoestructura fabricada mediante moldeo por extrusión. Sin embargo, en la formación de la parte 600 de ventilación de la estructura sobresaliente, esta puede formarse formando un orificio pasante en la superficie inferior de la estructura 200 de módulo y uniendo la parte 630 de conexión y el puerto 620 de salida a la superficie inferior. En este caso, la parte 600 de ventilación también es aplicable a una monoestructura fabricada mediante moldeo por extrusión.
La Fig. 12 es una vista en planta superior de un paquete 1000 de baterías según realizaciones de la presente descripción.
Con referencia a la Fig. 12, el paquete 1000 de baterías según realizaciones de la presente descripción puede incluir dos o más de los módulos 100a y 100b de batería descritos más arriba.
Los módulos 100a y 100b de batería pueden alojarse en la estructura 1100 de paquete, y pueden montarse junto con varios sistemas de control y protección como, por ejemplo, BMS (sistema de gestión de batería) y un sistema de enfriamiento.
El primer módulo 100a de batería y el segundo módulo 100b de batería pueden tener aberturas 320a, 330a, 320b y 330b formadas sobre superficies que se miran entre sí.
De manera específica, la primera placa 301a de extremo del primer módulo 100a de batería y la primera placa 301b de extremo del segundo módulo 100b de batería pueden mirarse entre sí. En este momento, la abertura 320a de barra colectora de terminal y la abertura 330a de conector pueden formarse en la primera placa 301a de extremo del primer módulo 100a de batería. Además, una abertura 320b de barra colectora de terminal y una abertura 330b de conector pueden formarse en la primera placa 301b de extremo del segundo módulo 100b de batería.
Los módulos 100a y 100b de batería según realizaciones de la presente descripción pueden proveer la parte de ventilación descrita más arriba en la superficie inferior de los mismos, reduciendo de este modo el calor, gas y llamas emitidos a través de las aberturas 320a, 330a, 320b y 330b.
Además, las partes 500 y 600 de ventilación que se muestran en la Fig. 8 o la Fig. 9 pueden proveerse en los módulos 100a y 100b de batería. Por consiguiente, el primer módulo 100a de batería puede hacer que calor, gas, llama, etc., se descarguen en una dirección opuesta a la dirección en la cual se ubica el segundo módulo 100b de batería, y el segundo módulo 100b de batería puede hacer que calor, gas y llama se descarguen en una dirección opuesta a la dirección en la cual se ubica el primer módulo 100a de batería. Es decir, puede minimizarse el daño que puede aplicarse entre los módulos 100a y 100b de batería opuestos.
Además, los módulos 100a y 100b de batería según realizaciones de la presente descripción pueden estar espaciados de la parte 1110 inferior de la estructura 1100 de paquete. De manera específica, los módulos 100a y 100b de batería incluyen una parte 310 de montaje de módulo y un miembro 340 de soporte que se muestran en la Fig. 10, o incluyen un miembro 210 de fulcro que se muestra en (a) y (b) de la Fig. 11. Por consiguiente, un espacio para descargar calor, gas, llama, etc., puede proveerse dentro del paquete 1000 de baterías.
Los términos que representan direcciones como, por ejemplo, el lado frontal, el lado posterior, el lado izquierdo, el lado derecho, el lado superior y el lado inferior, se han usado en realizaciones de la presente descripción, pero los términos usados se proveen simplemente en aras de la descripción y pueden convertirse en diferentes según la ubicación de un objeto o un observador.
El módulo de batería o el paquete de baterías según realizaciones de la presente descripción descritos más arriba pueden aplicarse a varios dispositivos. De manera específica, pueden aplicarse a medios vehiculares como, por ejemplo, una bicicleta eléctrica, un vehículo eléctrico y un vehículo eléctrico híbrido, y pueden aplicarse a varios dispositivos capaces de usar una batería secundaria, sin estar limitados a ello.
La invención se define en las reivindicaciones anexas.
Descripción de numerales de referencia
100, 100a, 100b: módulo de batería
110: celda de batería
111, 112: conductores de electrodos
113: cuerpo principal de celda
116: parte de terraza
120: pila de celdas de batería
200: estructura de módulo
301: primera placa de extremo
302: segunda placa de extremo
310: parte de montaje de módulo
400, 500, 600: parte de ventilación
1000: paquete de baterías
1100: estructura de paquete

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un módulo (100) de batería que comprende:
una pila (120) de celdas de batería en la cual se apilan múltiples celdas (110) de batería; y
una estructura (200) de módulo para alojar la pila (120) de celdas de batería,
en donde una parte (400; 500; 600) de ventilación se forma en una superficie inferior de la estructura (200) de módulo, en donde la celda (110) de batería comprende:
un cuerpo (113) principal de celda;
conductores (111, 112) de electrodos formados para sobresalir de ambos extremos del cuerpo (113) principal de celda;
una caja (114) de celda sellada con los conductores (111, 112) de electrodos sobresalientes interpuestos en medio, y una parte (116) de terraza formada para extenderse desde la caja (114) de celda en una dirección en la cual sobresalen los conductores (111, 112) de electrodos,
en donde la parte (400; 500; 600) de ventilación se forma adyacente a una porción donde se ubica la parte (116) de terraza en lugar de al cuerpo (113) principal de celda, y la parte de ventilación está configurada para descargar inmediatamente calor, gas y llama de alta temperatura al exterior del módulo (100) de batería.
2. El módulo (100) de batería de la reivindicación 1, en donde:
la parte (400; 500; 600) de ventilación se forma en una posición correspondiente a una porción donde se ubica la parte (116) de terraza.
3. El módulo (100) de batería de la reivindicación 1,
que además comprende una primera placa (301) de extremo y una segunda placa (302) de extremo ubicadas sobre una superficie frontal y una superficie posterior de la pila (120) de celdas de batería, respectivamente.
4. El módulo (100) de batería de la reivindicación 3, en donde:
la parte (400, 500) de ventilación tiene una estructura de orificio formada sobre la superficie inferior de la estructura (200) de módulo.
5. El módulo (100) de batería de la reivindicación 4, en donde:
la estructura (500) de orificio penetra oblicuamente la superficie inferior de la estructura (200) de módulo.
6. El módulo (100) de batería de la reivindicación 5, en donde:
la estructura (500) de orificio hace que una dirección inclinada se acerque más a una placa de extremo que se ubica más lejos de la parte (500) de ventilación entre la primera placa (301) de extremo y la segunda placa (302) de extremo.
7. El módulo (100) de batería de la reivindicación 3, en donde:
la parte (600) de ventilación comprende un puerto (610) de entrada formado en la superficie inferior de la estructura (200) de módulo y que mira a la pila (120) de celdas de batería, un puerto (620) de salida para descargar gas que ha fluido a través del puerto (610) de entrada, y una parte (630) de conexión para conectar el puerto (610) de entrada y el puerto (620) de salida.
8. El módulo (100) de batería de la reivindicación 7, en donde:
el puerto (620) de salida se forma en una dirección perpendicular al puerto (610) de entrada.
9. El módulo (100) de batería de la reivindicación 7, en donde:
la parte (630) de conexión tiene una forma que sobresale de la superficie inferior de la estructura de módulo.
10. El módulo (100) de batería de la reivindicación 3, en donde:
la parte (500; 600) de ventilación se forma para descargar gas en una dirección de la placa de extremo ubicada más lejos de la parte (500; 600) de ventilación entre la primera placa (301) de extremo y la segunda placa (302) de extremo.
11. El módulo (100) de batería de la reivindicación 3, en donde:
la primera placa (301) de extremo y la segunda placa (302) de extremo comprenden una parte (310) de montaje de módulo para fijar el módulo (100) de batería,
un miembro (340) de soporte se inserta en la parte (310) de montaje de módulo, y
la superficie inferior de la estructura (200) de módulo está espaciada de una parte inferior de una estructura (1100) de paquete por el miembro (340) de soporte.
12. El módulo (100) de batería de la reivindicación 1, en donde:
un miembro (210) de fulcro que sobresale hacia abajo se forma sobre la superficie inferior de la estructura (200) de módulo.
13. Un paquete (1000) de baterías que comprende dos o más de los módulos (100) de batería de la reivindicación 1, en donde entre los módulos (100) de batería, un primer módulo (100a) de batería y un segundo módulo (100b) de batería tienen aberturas (320, 330) formadas en superficies que se miran entre sí.
14. El paquete (1000) de baterías de la reivindicación 13, en donde:
la parte (500; 600) de ventilación del primer módulo (100a) de batería se forma para descargar gas en una dirección opuesta a la dirección en la cual se ubica el segundo módulo (100b) de batería.
15. El paquete (1000) de baterías de la reivindicación 13, en donde:
además comprende una estructura (1100) de paquete para alojar los módulos (100) de batería,
en donde los módulos (100) de batería están espaciados de una parte inferior de la estructura (1100) de paquete.
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