ES3037355T3 - Battery module having improved cooling structure - Google Patents

Battery module having improved cooling structure

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ES3037355T3 ES19814466T ES19814466T ES3037355T3 ES 3037355 T3 ES3037355 T3 ES 3037355T3 ES 19814466 T ES19814466 T ES 19814466T ES 19814466 T ES19814466 T ES 19814466T ES 3037355 T3 ES3037355 T3 ES 3037355T3
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Sung-Won Seo
Dal-Mo Kang
Jeong-O Mun
Yoon-Koo Lee
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LG Energy Solution Ltd
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Abstract

Un módulo de batería, según la presente invención, comprende: una placa base que comprende una carcasa del módulo que comprende una carcasa inferior, un par de carcasas laterales, un par de carcasas delantera y trasera y una carcasa superior para cubrir respectivamente la parte inferior, ambas partes laterales, la delantera y trasera y la parte superior de una pila de celdas, donde la carcasa inferior tiene, dentro de al menos una región lateral según la dirección de la longitud, una sección de orificio que forma una trayectoria de flujo y cubre la superficie inferior total de la pila de celdas; y una pluralidad de espaciadores dispuestos a intervalos predeterminados en la placa base, y que sostienen la pila de celdas de manera que esta esté separada de la superficie de la placa base, permitiendo así que se forme un espacio vacío entre la pila de celdas y la placa base, donde la sección de orificio está provista para comunicarse con el espacio vacío para permitir que se suministre un medio de enfriamiento a dicho espacio vacío. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Módulo de batería que tiene estructura de refrigeración mejorada
Sector de la técnica
La presente divulgación se refiere a un módulo de batería con una estructura de refrigeración mejorada, y más en particular, a un módulo de batería con una eficiencia de refrigeración mejorada, que utiliza un aceite aislante para la refrigeración y tiene una estructura de refrigeración para permitir que el aceite aislante entre directamente en contacto con las celdas de batería.
Antecedentes de la invención
Las baterías secundarias usadas en el mercado en la actualidad incluyen baterías de níquel-cadmio, baterías de níquel-hidrógeno, baterías de níquel-zinc y baterías secundarias de litio. Entre ellas, las baterías secundarias de litio son muy destacadas debido a la ausencia sustancial de efecto memoria para garantizar la carga y descarga libres, una tasa de autodescarga muy baja y una alta densidad energética, en comparación con las pilas secundarias a base de níquel.
La batería secundaria de litio utiliza principalmente un óxido a base de litio y un material carbonoso como material activo del electrodo positivo y material activo del electrodo negativo, respectivamente. La batería secundaria de litio incluye un conjunto de electrodos en el que una placa de electrodo positivo y una placa de electrodo negativo recubiertas con un material activo de electrodo positivo y un material activo de electrodo negativo están dispuestas con un separador interpuesto entre las mismas, y un exterior, en concreto, una carcasa de batería, para alojar herméticamente el conjunto de electrodos junto con un electrolito.
Generalmente, la batería secundaria de litio puede clasificarse en una batería secundaria de tipo lata, en la que el conjunto de electrodos está incluido en una lata metálica, y una batería secundaria de tipo bolsa, en la que el conjunto de electrodos está incluido en una bolsa fabricada con láminas de aluminio, en función de la forma del exterior.
Recientemente, las baterías secundarias se han usado ampliamente no solo en dispositivos de pequeño tamaño tal como los dispositivos electrónicos portátiles, sino también en dispositivos de tamaño medio o grande, como vehículos y sistemas de almacenamiento de energía. Cuando se usan en los dispositivos de tamaño medio o grande, se conecta eléctricamente un gran número de baterías secundarias para aumentar la capacidad y la potencia. En particular, las celdas de tipo bolsa se utilizan mucho para los dispositivos de tamaño medio o grande porque se pueden apilar fácilmente.
Sin embargo, la celda de tipo bolsa está generalmente empaquetada en la carcasa de batería hecha de una lámina laminada de aluminio y resina de polímero, y por tanto su rigidez mecánica no es grande. Por tanto, cuando se configura el módulo de batería que incluye una pluralidad de celdas de tipo bolsa, a menudo se utiliza un armazón para proteger las baterías secundarias de impactos externos, impedir su agitación y facilitar su apilamiento. Una disposición típica se divulga en el documento US2014/272508A1.
El armazón puede denominarse de distintas maneras, tal como un cartucho. En muchos casos, el armazón tiene una forma rectangular que tiene una porción central vacía, y en este momento, los cuatro lados del armazón rodean la circunferencia exterior de la celda de tipo bolsa. Además, una pluralidad de armazones se apilan para configurar el módulo de batería, y las celdas de tipo bolsa pueden colocarse en el espacio vacío dentro del armazón cuando los armazones se apilan.
Al mismo tiempo, haciendo referencia a la FIG. 1, se muestra una estructura de módulo de batería convencional. Si se apilan una pluralidad de celdas de tipo bolsa 1 utilizando una pluralidad de armazones 2, en la estructura de módulo de batería convencional, aletas de refrigeración 3 en forma de placa se aplican en las superficies exteriores de cada uno de los pares de celdas de tipo bolsa 1, aumentando de este modo la eficacia de la refrigeración.
La batería secundaria puede usarse en entornos de alta temperatura tal como el verano, y la batería secundaria puede también generar calor por sí misma. En este momento, si una pluralidad de baterías secundarias están apiladas unas sobre otras, la temperatura de las baterías secundarias puede aumentar. Si la temperatura es más alta que una temperatura adecuada, el rendimiento de las baterías secundarias puede deteriorarse, y en casos graves, puede producirse una explosión o ignición. Por tanto, cuando el módulo de batería está configurado, las aletas de refrigeración 3 se aplican para entrar en contacto con la superficie de la celda de tipo bolsa 1, y las aletas de refrigeración 3 se ponen en contacto con una placa de refrigeración 4 situada debajo para impedir que aumente la temperatura general del módulo de batería. Esta configuración se usa con frecuencia.
Sin embargo, si la aleta de refrigeración 3, normalmente de material metálico, se interpone entre las celdas de tipo bolsa 1 enfrentadas para configurar el módulo de batería, la resistencia térmica de contacto es inevitablemente muy grande debido a la diferencia de material entre la aleta de refrigeración 3 y la superficie de la celda de tipo bolsa 1.
También, sólo con el método de refrigeración que depende de la conductividad del metal, se consigue una refrigeración suficiente en una situación en la que se genera una gran cantidad de calor.
Por tanto, existe una necesidad urgente de desarrollar una estructura de módulo de batería que utilice un método de refrigeración capaz de reducir la resistencia térmica de contacto y permitir una emisión de calor más eficiente, en comparación con un simple método de conducción térmica.
Explicación de la invención
Problema técnico
La presente divulgación está diseñada para resolver los problemas de la técnica relacionada y, por lo tanto, la presente divulgación está dirigida a proporcionar un módulo de batería, que adopta una estructura de refrigeración capaz de permitir el contacto directo entre un medio refrigerante y las celdas de batería, de modo que el módulo de batería pueda refrigerarse eficazmente incluso cuando aumenta la cantidad de calor aplicando un módulo de batería de gran capacidad y/o alto rendimiento.
Sin embargo, el problema técnico a resolver por la presente divulgación no se limita a lo anterior, y los expertos en la materia comprenderán otros objetos no mencionados en el presente documento a partir de la siguiente descripción.
Solución técnica
La invención se da en las reivindicaciones y se proporciona un módulo de batería, que comprende: una pila de celdas formada mediante apilamiento de una pluralidad de celdas de batería; y una carcasa de módulo configurada para alojar la pila de celdas y que tiene una carcasa inferior, un par de carcasas laterales, un par de carcasas delantera y trasera y una carcasa superior para cubrir respectivamente una porción inferior, ambas porciones laterales, porciones delantera y trasera y una porción superior de la pila de celdas, en donde la carcasa inferior incluye: una placa base que tiene una región de orificios formando un canal en al menos un lado de la misma a lo largo de una dirección longitudinal y configurada para cubrir toda una superficie inferior de la pila de celdas; y una pluralidad de espaciadores dispuestos en la placa base a intervalos predeterminados y configurados para soportar la pila de celdas para que esté separada de una superficie de la placa base, de modo que se forme un espacio vacío entre la pila de celdas y la placa base, en donde la región de orificios se comunica con el espacio vacío de modo que se suministre un medio refrigerante al espacio vacío.
La pluralidad de espaciadores puede incluir un primer espaciador y un segundo espaciador respectivamente proporcionados en un lado y el otro lado de la placa base en la dirección longitudinal, y el primer espaciador y el segundo espaciador pueden estar formados para extenderse a lo largo de una dirección de anchura de la placa base de modo que ambos extremos de la misma estén en contacto con ambos lados de la placa base.
La pluralidad de espaciadores puede incluir además al menos un tercer espaciador separado del primer espaciador y del segundo espaciador y proporcionado entre el primer espaciador y el segundo espaciador.
El al menos un lado de la placa base puede definirse como un primer lado y un segundo lado, que corresponden a ambos lados de la placa base opuestos entre sí, y la región de orificios puede incluir una primera región formada en el primer lado para comunicar desde un exterior de la placa base a un primer espacio vacío situado entre el primer espaciador y el tercer espaciador; una segunda región formada en el segundo lado para comunicar desde el primer espacio vacío hasta un segundo espacio vacío situado entre el tercer espaciador y el segundo espaciador; y una tercera región formada en el primer lado para comunicar desde el segundo espacio vacío hasta el exterior de la placa base.
El tercer espaciador puede tener un tercer canal espaciador formado a través de éste de modo que el medio refrigerante pase a través del tercer espaciador.
El primer espaciador y el segundo espaciador pueden tener respectivamente un primer canal espaciador y un segundo canal espaciador formados a través de los mismos, y el módulo de batería puede comprender además un primer tubo de refrigeración configurado para conectar la región de orificios y el primer canal espaciador; y un segundo tubo de refrigeración configurado para conectar la región de orificios y el segundo canal espaciador.
El al menos un lado de la placa base puede definirse como un primer lado y un segundo lado, que corresponden a ambos lados de la placa base opuestos entre sí, y los lados primero y segundo pueden estar formados más altos que otras porciones de la placa base y además tienen una ranura de acoplamiento proporcionada para engancharse con un saliente de acoplamiento formado en un extremo inferior de la carcasa lateral para sobresalir hacia abajo.
Los lados primero y segundo pueden tener además un saliente de prevención de fugas que sobresale para extenderse hacia la pila de celdas y entrar en contacto con una celda más externa de la pila de celdas.
Puede interponerse un adhesivo entre la pila de celdas y el espaciador de modo que el medio refrigerante no se filtre entre la pila de celdas y el espaciador.
El módulo de batería puede comprender además un tubo de suministro y un tubo de descarga conectados respectivamente a un lado y al otro de la región de orificios de la placa base, de modo que el medio refrigerante fluya hacia el interior o el exterior del espacio vacío.
En otro aspecto de la presente divulgación, se proporciona también un paquete de baterías, que se implementa conectando una pluralidad de módulos de batería descritos anteriormente.
En otro aspecto de la presente divulgación, también se proporciona un vehículo, que comprende el paquete de baterías.
Efectos ventajosos
De acuerdo con una realización de la presente divulgación, ya que se proporciona un módulo de batería con una estructura de refrigeración capaz de establecer contacto directo entre un medio refrigerante y las celdas de batería, el módulo de batería puede enfriarse eficazmente aunque aumente la cantidad de calor aplicando un módulo de batería de gran capacidad y/o alto rendimiento, mejorando así el rendimiento del módulo de batería. Además, es posible impedir accidentes de seguridad tales como la ignición y explosión de las celdas de batería debido al aumento de temperatura.
Breve descripción de los dibujos
Los dibujos adjuntos ilustran una realización preferida de la presente divulgación y, junto con la divulgación anterior, sirven para proporcionar un mejor entendimiento de las características técnicas de la presente divulgación y, por tanto, la presente divulgación no se interpreta como limitada al dibujo.
La Figura 1 es un diagrama que muestra una estructura de refrigeración aplicada a un módulo de batería convencional.
La Figura 2 es una vista en perspectiva que muestra el aspecto de un módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La Figura 3 es una vista en perspectiva en despiece que muestra el módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La Figura 4 es una vista en perspectiva que muestra una pila de celdas, una carcasa inferior y una carcasa lateral, empleadas en el módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La Figura 5 es un diagrama que muestra una estructura de la carcasa inferior que guía el flujo de un medio refrigerante de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La Figura 6 es una vista en sección transversal, tomada a lo largo de las líneas A-A' y E-E' de la Figura 2.
La Figura 7 es una vista ampliada que muestra ambos lados de la placa base de la Figura 6.
La Figura 8 es una vista en sección transversal, tomada a lo largo de las líneas B-B' y D-D' de la Figura 2.
La Figura 9 es una vista ampliada que muestra ambos lados de la placa base de la Figura 8.
La Figura 10 es una vista en sección transversal, tomada a lo largo de la línea C-C' de la Figura 2.
La Figura 11 es una vista ampliada que muestra ambos lados de la placa base de la Figura 10.
La Figura 12 es un diagrama correspondiente a la Figura 5, que muestra una estructura de una carcasa inferior que guía el flujo de un medio refrigerante de acuerdo con otra realización de la presente divulgación.
La Figura 13 es una vista ampliada que muestra una parte principal de la Figura 12.
La Figura 14 es una vista en sección transversal que muestra una porción de los espaciadores primero a tercero de acuerdo con otra realización de la presente divulgación.
Realización preferente de la invención
En lo sucesivo en el presente documento, las realizaciones preferidas de la presente divulgación se describirán con detalle con referencia a los dibujos adjuntos.
En primer lugar, los componentes de un módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación se describirán brevemente haciendo referencia a las Figuras 2 y 3.
La Figura 2 es una vista en perspectiva en despiece que muestra el aspecto de un módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación, y la Figura 3 es una vista en perspectiva en despiece que muestra el módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
Con referencia a las Figuras 2 y 3, un módulo de batería 10 de acuerdo con una realización de la presente divulgación incluye una pila de celdas 100 y una carcasa de módulo 20 para alojar la pila de celdas 100. También, la carcasa del módulo 20 incluye una carcasa inferior 200, un par de carcasas laterales 300, un par de carcasas delantera y trasera 400, y una carcasa superior 500.
La pila de celdas 100 se prepara apilando una pluralidad de celdas de batería 110. La celda de batería 110 utilizada en el presente documento no está particularmente limitada siempre que sea una batería secundaria capaz de cargarse y descargarse. Por ejemplo, la celda de batería 110 puede ser una celda de batería de tipo bolsa 110.
Cada una de las celdas de batería 110 puede tener un par de cables de electrodo 111 que se extienden a un lado y al otro. Los cables de electrodo 111 incluyen un cable de electrodo positivo y un cable de electrodo negativo. Como se explica más adelante, las celdas de batería 110 apiladas pueden estar firmemente fijadas y selladas por un adhesivo o similar de modo que un medio refrigerante tal como un aceite aislante, que está en contacto con una parte inferior de la pila de celdas 100, no es capaz de penetrar a través del espacio entre las celdas de batería 110 de la pila de celdas 100.
Además, los cables de electrodo 111 pueden estar dispuestos o conectados de tal manera que las celdas de batería 110 de la pila de celdas 100 estén conectadas en serie, en paralelo, o tanto en serie como en paralelo.
La carcasa inferior 200 incluye una placa base 210 configurada para cubrir toda una superficie inferior de la pila de celdas 100 y que tiene una región de orificios 213 que forma un canal como una estructura hueca en al menos un lado a lo largo de la dirección longitudinal, y una pluralidad de espaciadores 220 para formar un espacio vacío S1, S2 entre la pila de celdas 100 y la placa base 210 apoyando la pila de celdas 100 para que esté separada de la superficie de la placa base 210.
En el presente caso, el espacio vacío S1, S2 significa un espacio sellado rodeado por la pila de celdas 100, el espaciador 220 y la placa base 210. El espacio vacío S1, S2 se comunica con la región de orificios 213 de modo que se suministre un medio refrigerante al espacio vacío.
El medio refrigerante se puede suministrar dentro y fuera del módulo de batería 10 conectando un tubo de suministro 230 y un tubo de descarga 240 a una entrada y una salida de la región de orificios 213, respectivamente. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 4, el tubo de suministro 230 puede conectarse a la entrada de la región de orificios 213 de la placa base 210 desde la parte delantera del módulo de batería 10, y el tubo de descarga 240 puede conectarse a la salida de la región de orificios 213 desde la parte trasera del módulo de batería 10. El flujo del medio refrigerante en el interior del módulo de batería 10 se explicará con detalle más adelante.
El par de carcasas laterales 300 cubren respectivamente ambos lados de la pila de celdas 100 y se enfrentan a superficies anchas de las celdas de batería 110 dispuestas en los lados más externos entre las celdas de batería 110 de la pila de celdas 100. El par de carcasas laterales 300 puede presionar la pila de celdas 100 en ambos lados de la misma para impedir que se cree un hueco entre las celdas de batería 110 de la pila de celdas 100.
El par de carcasas delantera y trasera 400 puede incluir un armazón de barra colectora 410, una cubierta aislante 420, y cubiertas delantera y trasera 430, respectivamente.
El armazón de barra colectora 410 está acoplado a la pila de celdas 100 desde la porción delantera o trasera de la pila de celdas 100. Los cables de electrodo 111 se insertan en el armazón de barra colectora 410 para facilitar el trabajo de doblado del cable de electrodo 111 para la conexión eléctrica entre las celdas de batería 110. Es decir, los cables de electrodo 111 se introducen a través de ranuras de inserción formadas en el armazón de barra colectora 410 y luego se doblan de modo que los cables de electrodo 111 adyacentes se acoplen entre sí mediante soldadura o similares.
La cubierta aislante 420 es un componente proporcionado para impedir que los cables de electrodo 111, que se acoplan entre sí insertándose en el armazón de barra colectora 410 y se doblan pero no deben estar en contacto entre sí, entren en contacto entre sí. La cubierta aislante 420 está acoplada al armazón de barra colectora 410 para impedir un cortocircuito causado por un factor externo.
Las cubiertas delantera y trasera 430 son componentes acoplados a la cubierta aislante 420 y sirven para proteger componentes internos tal como la pila de celdas 100, el armazón de barra colectora 410, y la cubierta aislante 420.
La carcasa superior 500 puede incluir un conjunto de sensores 510 dispuesto en una porción superior de la pila de celdas 100 y conectado eléctricamente a los cables de electrodo 111 insertados y doblados a través del armazón de barra colectora 410, y una placa superior 520 acoplada a una porción superior del conjunto de sensores 510 para formar una capa más externa de la carcasa superior 500.
Posteriormente, haciendo referencia a las Figuras 4 a 11 junto con las Figuras 2 y 3, la estructura de refrigeración del módulo de batería 10 de acuerdo con una realización de la presente divulgación se describirá con más detalle.
En lo sucesivo en el presente documento, las porciones de la placa base 210 correspondientes a ambos lados opuestos entre sí a lo largo de la dirección longitudinal, como se muestra en las Figuras 4 y 5, se definirán como un primer lado 211 y un segundo lado 212.
El primer lado 211 y el segundo lado 212 pueden estar formados a mayor altura que otras porciones (superficies de la placa) de la placa base 210. La superficie inferior de la pila de celdas 100 está soportada por los espaciadores 220 entre el primer lado 211 y el segundo lado 212 para que esté separada de la superficie de la placa base 210, y ambos lados de la pila de celdas 100 están soportados por las carcasas laterales 300.
Con referencia a las Figuras 6 y 7, la carcasa lateral 300 de acuerdo con esta realización tiene un saliente de acoplamiento 310 formado en un extremo inferior de la misma para sobresalir hacia abajo. Además, el primer lado 211 y el segundo lado 212 de la placa base 210 tienen, respectivamente, una ranura de acoplamiento G proporcionada para encajar con el saliente de acoplamiento 310. El saliente de acoplamiento 310 se inserta y fija en la ranura de acoplamiento G de modo que la carcasa lateral 300 pueda fijarse al primer lado 211 y al segundo lado 212 de la placa base 210. En el presente caso, a diferencia de esta realización, el saliente de acoplamiento 310 puede proporcionarse a los lados primero y segundo 212, y la ranura de acoplamiento G puede proporcionarse a la carcasa lateral 300, de modo que el saliente de acoplamiento 310 y la ranura de acoplamiento G estén fijados.
Los lados primero y segundo 211, 212, por ejemplo, pueden servir de vallas para retener el medio refrigerante en el espacio vacío S1, S2, y puede incluir además un saliente de prevención de fugas P en un lugar en contacto con la pila de celdas 100. Como se muestra en la Figura 7, el saliente de prevención de fugas P puede proporcionarse para extenderse horizontalmente hacia la pila de celdas 100 de modo que entre en contacto con una celda más externa de la pila de celdas 100. El saliente de prevención de fugas P puede impedir que se forme un hueco entre la placa base 210 y la pila de celdas 100 y que, por tanto, se produzcan fugas del medio refrigerante. Preferentemente, puede interponerse además un adhesivo a lo largo del saliente de prevención de fugas P.
También, los espaciadores 220 pueden fabricarse para que se correspondan con la forma de la superficie inferior de la pila de celdas 100. Considerando que la superficie inferior de la pila de celdas 100 que incluye las celdas de batería de tipo bolsa 110 no tiene una superficie inferior plana debido a la naturaleza de las celdas de batería de tipo bolsa 110, la superficie superior de los espaciadores unitarios 220 puede estar formada para ajustarse a la forma de la superficie inferior de la pila de celdas 100 para eliminar el hueco entre los espaciadores unitarios 220 y la superficie inferior de la pila de celdas 100.
Además, un adhesivo está interpuesto entre la pila de celdas 100 y el espaciador 220 de modo que el medio refrigerante tal como un aceite aislante no se filtre entre la pila de celdas 100 y el espaciador 220. El adhesivo no sólo acopla y fija la pila de celdas 100 y el espaciador 220 entre sí, sino que también funciona como junta.
Al mismo tiempo, el espaciador 220 puede estar formado por una pluralidad de espaciadores unitarios 220 separados entre sí. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 5, el espaciador 220 puede incluir un primer espaciador 221 proporcionado en un extremo de la placa base 210 en dirección longitudinal, un segundo espaciador 222 proporcionado en el otro extremo de la placa base 210 en la dirección longitudinal, y un tercer espaciador 223 separado del primer espaciador 221 y del segundo espaciador 222 y proporcionado entre el primer espaciador 221 y el segundo espaciador 222.
Sin embargo, aunque en las figuras se representen tres espaciadores unitarios 220, el número de espaciadores unitarios no está limitado a esto, y se pueden proporcionar dos o más unidades. Es decir, el tercer espaciador 223 puede omitirse, y uno o más espaciadores unitarios 220 tales como el tercer espaciador 223 separados entre sí pueden proporcionarse entre el primer espaciador 221 y el segundo espaciador 222. Sin embargo, en lo sucesivo en el presente documento, por conveniencia de la explicación, se describirá que se proporcionan tres espaciadores unitarios 220.
Los espaciadores unitarios 220 se extienden a lo largo de la dirección de anchura de la placa base 210, y ambos extremos de los espaciadores unitarios 220 están dispuestos en contacto con ambos lados de la placa base 210, en concreto en contacto con el primer lado 211 y el segundo lado 212. La pila de celdas 100 se coloca sobre los separadores unitarios 220 de modo que su superficie inferior no esté en contacto con la superficie de la placa base 210. Por consiguiente, un espacio vacío S1, S2 predeterminado está formado entre la pila de celdas 100 y la placa base 210.
Con referencia a las Figuras 4 a 11, se puede comprobar que los lados superior e inferior del espacio vacío S1, S2 están bloqueados por la pila de celdas 100 y la placa base 210, los lados delantero y trasero del espacio vacío S1, S2 están bloqueados por el primer espaciador 221 y el segundo espaciador 222, y los lados izquierdo y derecho del espacio vacío S1, S2 están bloqueados por el primer lado 211 y el segundo lado 212, respectivamente. Además, el espacio vacío S1, S2 puede estar dividido por el tercer espaciador 223 en un primer espacio vacío S1 y un segundo espacio vacío S2. El tercer espaciador 223 es un componente para proporcionar una fuerza de soporte estable a la pila de celdas 100 y puede añadirse u omitirse en función del tamaño de la celda de batería 110.
El primer lado 211 y/o el segundo lado 212 de la placa base 210 se utilizan como trayectoria de movimiento del medio refrigerante para suministrar el medio refrigerante al espacio vacío S1, S2. Como se ha descrito anteriormente, el primer lado 211 y el segundo lado 212 respectivamente tienen un canal formado en los mismos a lo largo de la dirección longitudinal de la placa base 210 y tienen las regiones de orificios 213 que comunican con el espacio vacío S1, S2. Además, la región de orificios 213 tiene una abertura O en cada ubicación predefinida y comunica con el espacio vacío 51, S2 para que el medio refrigerante pueda penetrar en el espacio vacío S1, S2 a través de la abertura O.
Como se muestra en la Figura 5, la región de orificios 213 de acuerdo con esta realización incluye una primera región 213a y una tercera región 213c formadas en el primer lado 211 y una segunda región 213b formada en el segundo lado 212.
La primera región 213a es una región de canal que se extiende desde la entrada de la región de orificios 213 hasta el primer espacio vacío S1 situado entre el primer espaciador 221 y el tercer espaciador 223. El medio refrigerante que fluye desde el exterior a través del tubo de suministro 230 se desplaza a lo largo de la primera región 213a y penetra en el primer espacio vacío S1 a través de la abertura de la primera región 213a.
La segunda región 213b es una región de canal que se extiende desde el primer espacio vacío S1 hasta el segundo espacio vacío S2 situado entre el tercer espaciador 223 y el segundo espaciador 222. En la segunda región se forman dos aberturas O para orientar el primer espacio vacío S1 y el segundo espacio vacío S2. La segunda región 213b puede ser una región de canal para mover el medio refrigerante del primer espacio vacío S1 al segundo espacio vacío S2 evitando el tercer espaciador 223.
La tercera región 213c es una región de canal que se extiende desde el segundo espacio vacío S2 hasta la salida de la región de orificios 213. El medio refrigerante del segundo espacio vacío S2 se desplaza a lo largo de la tercera región 213c y se descarga al exterior a través del tubo de descarga 240.
Es decir, si se resume el flujo del medio refrigerante, el medio refrigerante se desplaza en el orden del tubo de suministro 230, la primera región 213a, el primer espacio vacío S1, la segunda región 213b, el segundo espacio vacío 52, la tercera región 213c y el tubo de descarga 240. El módulo de batería 10 de acuerdo con una realización de la presente divulgación que tiene el flujo de medio refrigerante descrito anteriormente puede tener un mayor rendimiento de refrigeración en comparación con la técnica existente, ya que el medio refrigerante entra en contacto directamente con las celdas de batería 110.
Al mismo tiempo, en esta realización, se proporcionan tres regiones de orificios 213, en función del número de separadores unitarios 220 y de los espacios vacíos S1, S2. Sin embargo, el número de regiones de orificios 213 puede modificarse a voluntad en función del número de separadores unitarios 220 y de espacios vacíos S1, S2. Además, la entrada o la salida de la región de orificios 213 puede conectarse a un tubo de conexión (no mostrado) para conectar dos módulos de batería 10 en lugar del tubo de suministro 230 o el tubo de descarga 240. Por ejemplo, si se conecta una pluralidad de módulos de batería 10 para formar un paquete de baterías (no mostrado), la salida de la región de orificios 213 de un módulo de batería 10 cualquiera puede conectarse a la entrada de la región de orificios 213 de otro módulo de batería 10 mediante el tubo de conexión.
Posteriormente, haciendo referencia a las Figuras 12 a 14, se describirá el canal de refrigeración del módulo de batería 10 de acuerdo con otra realización de la presente divulgación.
El módulo de batería 10 de acuerdo con otra realización de la presente divulgación se describirá principalmente basándose en características diferentes de la realización anterior, y las características similares o idénticas a la realización anterior no se describirán en detalle de nuevo.
El primer espaciador 221, el segundo espaciador 222 y el tercer espaciador 223 de acuerdo con otra realización de la presente divulgación respectivamente tienen canales formados a través de ellos de manera que el medio refrigerante pase a través del canal. Los canales correspondientes a los espaciadores primero a tercero 221 a 222 se denominarán primer canal espaciador 221a, segundo canal espaciador 222a y tercer canal espaciador 223a, respectivamente. El primer canal espaciador 221a, el segundo canal espaciador 222a y el tercer canal espaciador 223a pueden proporcionarse en pluralidad.
Además, el módulo de batería 10 de acuerdo con otra realización de la presente divulgación puede incluir además un primer tubo de refrigeración 250 instalado en la parte delantera del primer espaciador 221 y un segundo tubo de refrigeración 260 instalado en la parte trasera del segundo espaciador 222.
El primer tubo de refrigeración 250 se proporciona para conectar individualmente la región de orificios 213 formada en un extremo del primer lado 211 a la pluralidad de primeros canales espaciadores 221a expuestos en el lado frontal del primer espaciador 221. En este caso, el medio refrigerante puede fluir hacia el primer espacio vacío S1 a través de los primeros canales espaciadores 221a a través del tubo de suministro 230, la región de orificios 213 y el primer tubo de refrigeración 250.
El segundo tubo de refrigeración 260 se proporciona para conectar individualmente la región de orificios 213 formada en el otro extremo del primer lado 211 con la pluralidad de segundos canales espaciadores 222a expuestos en la parte posterior del segundo espaciador 222. En este caso, el medio refrigerante puede pasar a través del segundo canal espaciador 222a en el segundo espacio vacío S2 y descargarse al exterior a través del tubo de descarga 240 a través del segundo tubo de refrigeración 260 y la región de orificios 213.
El tercer espaciador 223 puede proporcionarse para tener terceros canales espaciadores 223a formados a través del interior del tercer espaciador 223 de modo que el medio refrigerante que fluye hacia el primer espacio vacío S1 a través del primer canal espaciador 221a se envíe hacia el segundo espaciador 222.
Por tanto, si se resume el flujo del medio refrigerante del módulo de batería 10 de acuerdo con esta realización, el medio refrigerante puede descargarse fuera del módulo de batería 10 moviéndose en el orden del tubo de suministro 230, el lado frontal de la región del orificios 213, el primer tubo de refrigeración 250, los primeros canales espaciadores 221a, el primer espacio vacío S1, los terceros canales espaciadores 223a, el segundo espacio vacío S2, el segundo tubo de refrigeración 260, el lado posterior de la región del orificios 213 posterior, y el tubo de descarga 240.
En esta realización, ya que el medio refrigerante puede pasar sin eludir el tercer espaciador 223, la región de orificios 213 puede no estar proporcionada en el segundo lado 212 de la placa base 210, a diferencia de la realización anterior. También, la región de orificios 213 puede formarse relativamente corta como trayectoria de conexión del tubo de suministro 230 y el primer tubo de refrigeración 250 o del segundo tubo de refrigeración 260 y el tubo de descarga 240.
Como se ha descrito anteriormente, en el módulo de batería 10 de acuerdo con la presente divulgación, el espaciador 220 se aplica parcialmente entre la pila de celdas 100 y la placa base 210, y el medio refrigerante se suministra a los espacios vacíos S1, S2 formados entre la pila de celdas 100 y la placa base 210 de modo que la pila de celdas 100 pueda entrar en contacto directo con el medio refrigerante, maximizando de este modo la eficacia de refrigeración.
También, el módulo de batería 10 de acuerdo con la presente divulgación tiene una función con una propiedad de sellado mejorada para solucionar la fuga del medio refrigerante, que puede producirse cuando un medio de refrigeración líquido, tal como un agua de refrigeración y un aceite aislante, está en contacto directo con la celda de batería 110, aumentando de este modo la fiabilidad del producto.
Además, un paquete de baterías de acuerdo con una realización de la presente divulgación, que se implementa conectando eléctricamente una pluralidad de los módulos de batería 10 descritos anteriormente, y un vehículo que tiene el paquete de baterías también puede presentar un rendimiento excelente, ya que tienen las ventajas anteriores del módulo de batería 10.
La presente divulgación se ha descrito con detalle. Sin embargo, debe entenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indican realizaciones preferidas de la divulgación, se dan solo a modo de ilustración, debido a que diversos cambios y modificaciones dentro del alcance de la divulgación serán evidentes para los expertos en la materia a partir de esta descripción detallada.
Al mismo tiempo, cuando se usan en la memoria descriptiva los términos que indican las direcciones arriba, abajo, izquierda y derecha, es obvio para los expertos en la técnica que sólo representan ubicaciones relativas por conveniencia en la explicación y pueden variar en función de la ubicación de un observador o de un objeto a observar.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Un módulo de batería (10), que comprende:
una pila de celdas (100) formada mediante apilamiento de una pluralidad de celdas de batería (110); y una carcasa de módulo (20) configurada para alojar la pila de celdas (100) y que tiene una carcasa inferior (200), un par de carcasas laterales (300), un par de carcasas delantera y trasera (400) y una carcasa superior (500) para cubrir respectivamente una porción inferior, ambas porciones laterales, porciones delantera y trasera y una porción superior de la pila de celdas (100),
en donde la carcasa inferior (200) incluye:
una placa base (210) que tiene una región de orificios (213) que forma un canal en al menos un lado de la misma a lo largo de una dirección longitudinal y está configurada para cubrir toda una superficie inferior de la pila de celdas (100); y
una pluralidad de espaciadores (220) dispuestos en la placa base (210) a intervalos predeterminados y configurados para soportar la pila de celdas (100) para que esté separada de una superficie de la placa base (210) de modo que se forme un espacio vacío (S1, S2) entre la pila de celdas (100) y la placa base (210), en donde la región de orificios (213) comunica con el espacio vacío (S1, S2) de modo que se suministre un medio refrigerante al espacio vacío (S1, S2),
en donde la pluralidad de espaciadores (220) incluye un primer espaciador (221) y un segundo espaciador (222) respectivamente proporcionados en un lado y el otro lado de la placa base (210) en la dirección longitudinal, y el primer espaciador (221) y el segundo espaciador (222) están formados para extenderse a lo largo de una dirección de anchura de la placa base (210) de modo que ambos extremos de la misma estén en contacto con ambos lados de la placa base (210),
en donde la pluralidad de espaciadores (220) incluye además al menos un tercer espaciador (223) separado del primer espaciador (221) y del segundo espaciador (222) y proporcionado entre el primer espaciador (221) y el segundo espaciador (222),
en donde el al menos un lado de la placa base (210) se define como un primer lado (211) y un segundo lado (212), que corresponden a ambos lados de la placa base opuestos entre sí,
en donde los lados superior e inferior del espacio vacío (S1, S2) están bloqueados por la pila de celdas (100) y la placa base (210), los lados delantero y trasero del espacio vacío (S1, S2) están bloqueados por el primer espaciador (221) y el segundo espaciador (222), y los lados izquierdo y derecho del espacio vacío (S1, S2) están bloqueados por el primer lado (211) y el segundo lado (212), respectivamente,
en donde el espacio vacío (S1, S2) está dividido por el tercer espaciador (223) en un primer espacio vacío (S1) y un segundo espacio vacío (S2), y
en donde la región de orificios (213) incluye:
una primera región (213a) formada en el primer lado (211) para comunicar desde un exterior de la placa base (210) hasta el primer espacio vacío (S1) situado entre el primer espaciador (221) y el tercer espaciador (223);
una segunda región (213b) formada en el segundo lado (212) para comunicar desde el primer espacio vacío (51) hasta el segundo espacio vacío (S2) situado entre el tercer espaciador (223) y el segundo espaciador (222); y
una tercera región (213c) formada en el primer lado (211) para comunicar desde el segundo espacio vacío (52) hasta el exterior de la placa base (210).
2. El módulo de batería (10) de acuerdo con la reivindicación 1,
en donde el al menos un lado de la placa base (210) se define como un primer lado (211) y un segundo lado (212), que corresponden a ambos lados de la placa base (210) opuestos entre sí, y
en donde los lados primero y segundo (211, 212) están formados más altos que otras porciones de la placa base (210) y además tienen una ranura de acoplamiento (G) proporcionada para engancharse con un saliente de acoplamiento (310) formada en un extremo inferior de la carcasa lateral (300) para sobresalir hacia abajo.
3. El módulo de batería (10) de acuerdo con la reivindicación 2,
en donde los lados primero y segundo (211,212) tienen además un saliente de prevención de fugas (P) que sobresale para extenderse hacia la pila de celdas (100) y entrar en contacto con una celda más externa de la pila de celdas (100).
4. El módulo de batería (10) de acuerdo con la reivindicación 1,
en donde un adhesivo está interpuesto entre la pila de celdas (100) y el espaciador (220) de modo que el medio refrigerante no se filtre entre la pila de celdas (100) y el espaciador (220).
5. El módulo de batería (10) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además:
un tubo de suministro (230) y un tubo de descarga (240) conectados respectivamente a un lado y al otro de la región de orificios (213) de la placa base, de modo que el medio refrigerante fluya hacia el interior o el exterior del espacio vacío (S1, S2).
6. Un paquete de baterías, que se implementa conectando una pluralidad de módulos de batería (10) definidos en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
7. Un vehículo, que comprende el paquete de baterías definido en la reivindicación 6.
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