ES3037503T3 - Battery module having improved frame structure - Google Patents

Battery module having improved frame structure

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ES3037503T3 ES17839863T ES17839863T ES3037503T3 ES 3037503 T3 ES3037503 T3 ES 3037503T3 ES 17839863 T ES17839863 T ES 17839863T ES 17839863 T ES17839863 T ES 17839863T ES 3037503 T3 ES3037503 T3 ES 3037503T3
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Abstract

La presente invención proporciona un módulo de batería que comprende: al menos una celda; y un conjunto de marco que incluye una placa inferior para soportar una superficie inferior de la celda, placas laterales que se extienden verticalmente desde los extremos de los bordes en cualquier lado opuesto de la placa inferior y dispuestas adyacentes a los lados más externos de la celda, y una placa superior acoplada a los extremos superiores de las placas laterales para cubrir una porción superior de la celda. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Módulo de batería que tiene estructura de armazón mejorada
Sector de la técnica
La presente solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente coreana n.° 10-2016-0103079 presentada el 12 de agosto de 2016 en la República de Corea.
La presente divulgación se refiere a un módulo de batería y, más concretamente, a un módulo de batería que tiene una estructura en la que una célula está soportada por un armazón exterior y un conjunto de armazón para el mismo.
Antecedentes de la invención
En general, los módulos de batería se forman en una estructura en la que se ensamblan varias células mediante una conexión en serie y/o en paralelo. Dicho módulo de batería incluye: un conjunto de células en el que se disponen y apilan una pluralidad de células en una dirección; y un armazón que tiene una placa capaz de rodear el conjunto de células.
Un módulo de batería de la técnica anterior se fabrica con una estructura en la que un conjunto 20 de células está rodeado por un armazón 10 formado en una sola pieza mediante un método de extrusión o fundición a presión, como se muestra en la FIG. 1.
Sin embargo, dicho método de extrusión o fundición a presión es una de las principales causas del aumento del precio unitario de los módulos de batería debido a los elevados costes de proceso y, dado que la expansión de los módulos de batería se inhibe de forma forzada, la vida útil de las células puede verse afectada negativamente. Como alternativa, la publicación de solicitud de patente coreana n.° 2015-0031861 divulga un módulo de batería en el que se coloca una placa lateral adyacente a un lado de un conjunto de células. El módulo de batería divulgado en la publicación de solicitud de patente coreana n.° 2015-0031861 incluye: una pluralidad de células de batería alineadas en una dirección; y una placa lateral colocada adyacente a los lados de las células de batería, en la que la placa lateral incluye una región de presión que sobresale hacia las células de batería para presionarlas, y dado que la región de presión aplica tensión a las células de batería e impide el movimiento de las células de batería, se mejora la seguridad del módulo de batería.
La publicación de solicitud de patente coreana n.° 2012-0051237 divulga una carcasa de módulo de batería en la que se apilan y disponen al menos dos baterías secundarias de tipo bolsa una al lado de otra, estando los lados de terminal de electrodo de las baterías secundarias de tipo bolsa dispuestos de la misma manera, en la que cada una de las baterías secundarias de tipo bolsa está montada de manera que se desliza vertical u horizontalmente, la carcasa del módulo de batería está acoplada a las superficies exteriores de las baterías secundarias de tipo bolsa, incluidos los lados de terminal de electrodo, y la carcasa de módulo de batería tiene una estructura de ensamblaje separable superior, inferior y lateral.
Los módulos de batería se divulgan en los documentos US 2014/295235 y KR 2015 0064257. El documento US 2014/295235 divulga un módulo de batería según el preámbulo de la reivindicación 1.
Aunque se han propuesto técnicas como las descritas anteriormente, aún no se han propuesto medios técnicos para soportar de forma estable los módulos de batería y reducir los costes de material o de proceso, permitiendo al mismo tiempo la expansión de una placa de extremo causada por la hinchazón, por lo que se necesitan medidas.Explicación de la invención
Problema técnico
La presente divulgación se ha diseñado teniendo en cuenta los problemas descritos anteriormente y, por tanto, la presente divulgación está dirigida a proporcionar un módulo de batería que tiene una estructura en la que se forma un armazón mediante el ensamblaje de placas fabricadas con un material como una lámina metálica, y proporcionar un conjunto de armazón para el mismo.
Otro objeto de la presente divulgación es proporcionar un módulo de batería que tenga una estructura en la que se forma un armazón mediante un proceso de soldadura, y proporcionar un conjunto de armazón para el mismo.
Solución técnica
Para lograr los objetos descritos anteriormente, la presente divulgación proporciona un módulo de batería que incluye: una pluralidad de células; y un conjunto de armazón que incluye una placa inferior configurada para soportar las superficies de extremo inferior de la pluralidad de células, una placa lateral que se extiende perpendicularmente desde cualquiera de los extremos de borde opuestos de la placa inferior y se coloca adyacente al lado más exterior de las células, y una placa superior acoplada a un extremo superior de la placa lateral para cubrir una parte superior de las células.
Las partes de borde opuestas de la placa superior están acopladas a los extremos superiores de la placa lateral mediante soldadura.
El módulo de batería de la presente divulgación incluye además primeras placas de guía que se extienden perpendicularmente desde otros extremos de borde opuestos de la placa inferior para impedir la separación de las células.
Las primeras placas de guía están dobladas desde la placa inferior en una sola pieza con la placa inferior.
El módulo de batería de la presente divulgación puede incluir además una segunda placa de guía que se extiende perpendicularmente desde un extremo de borde de la placa superior para evitar la separación de las células.
La segunda placa de guía puede estar doblada desde la placa superior en una sola pieza con la placa superior. La placa lateral puede estar doblada desde la placa inferior en una sola pieza con la placa inferior.
En otro aspecto no reivindicado de la presente divulgación, se proporciona un conjunto de armazón de un módulo de batería para soportar al menos una célula desde el exterior del módulo de batería, incluyendo el conjunto de armazón: una placa inferior configurada para soportar una superficie de extremo inferior de la célula; una placa lateral que se extiende perpendicularmente desde cualquiera de los extremos de borde opuestos de la placa inferior y se coloca adyacente al lado más exterior de la célula; y una placa superior colocada para cubrir una parte superior de la célula, estando los extremos de borde opuestos de la placa superior acoplados a un extremo superior de la placa lateral.
Efectos ventajosos
Según la presente divulgación, el conjunto de armazón del módulo de batería está fabricado con un material laminado, como una lámina metálica, para reducir el peso, y se ensambla mediante un proceso de soldadura para reducir los costes de proceso.
Además, incluso cuando el módulo de batería se hincha debido a una célula sobrecargada, puede permitirse adecuadamente la expansión de la placa lateral y, por tanto, la vida útil de la célula no se ve afectada negativamente.
Breve descripción de los dibujos
Los dibujos adjuntos ilustran las realizaciones preferidas de la presente divulgación y, junto con la divulgación anterior, sirven para proporcionar una comprensión más detallada de las características técnicas de la presente divulgación, por lo que la presente divulgación no debe interpretarse como limitada a los dibujos.
La FIG. 1 es una vista en perspectiva que ilustra el aspecto de un módulo de batería de la técnica relacionada. La FIG. 2 es una vista en perspectiva en despiece que ilustra una configuración de un módulo de batería según la invención.
La FIG. 3 es una vista en perspectiva ensamblada que ilustra el módulo de batería de la FIG. 2.
La FIG. 4 es una vista en perspectiva que ilustra una configuración de un módulo de batería no según la invención. La FIG. 5 es una vista en perspectiva ensamblada que ilustra el paquete de baterías de la FIG. 4.
Realizacion preferente de la invención
La FIG. 2 es una vista en perspectiva en despiece que ilustra una configuración de un módulo de batería según la invención.
Con referencia a la FIG. 2, según la invención, el módulo de batería incluye: una pluralidad de células 100; y un conjunto 110 de armazón dispuesto para rodear la pluralidad de células 100 y que incluye una placa 111 inferior, una placa 113 lateral y una placa 114 superior.
Cada una de las células 100 tiene un cuerpo delgado en forma de placa y es preferiblemente una célula secundaria de tipo bolsa. La pluralidad de células 100 están dispuestas en una dirección para formar sustancialmente una estructura apilada.
El conjunto 110 de armazón es una estructura para alojar, soportar y proteger las células 100 en unidades de una pluralidad de células, y el conjunto 110 de armazón incluye la placa 111 inferior colocada debajo de las células 100, la placa 113 lateral colocada adyacente a los lados más exteriores de las células 100 y la placa 114 superior colocada encima de las células 100. Cada una de las placas 111, 113 y 114 del conjunto 110 de armazón está formada por una lámina metálica (o una placa metálica), como una placa de aluminio que tiene un grosor fino de aproximadamente varios milímetros.
La placa 111 inferior tiene una superficie base capaz de soportar colectivamente las superficies de extremo inferior de la pluralidad de células 100.
La placa 113 lateral se extiende perpendicularmente hacia arriba desde cualquiera de los extremos de borde opuestos de la placa 111 inferior y se coloca adyacente a los lados más exteriores de las células 100. Es decir, se proporciona un par de placas 113 laterales, y el intervalo entre las placas 113 laterales se establece en una medida tal que pueda acomodar la pluralidad de células 100. Preferiblemente, las placas 113 laterales están dobladas desde la placa 111 inferior en una sola pieza con la placa 111 inferior para formar una sección en forma de c.
Una primera placa 112 de guía se extiende perpendicularmente hacia arriba desde otros extremos de borde opuestos de la placa 111 inferior hasta una altura de varios centímetros, de modo que se impida la separación de las células 100 del conjunto 110 de armazón en direcciones hacia adelante y hacia atrás, es decir, en direcciones perpendiculares a la dirección en la que están dispuestas las células 100. La primera placa 112 de guía está doblada desde la placa 111 inferior en una sola pieza con la placa 111 inferior.
La placa 114 superior está acoplada a los extremos superiores de las placas 113 laterales para cubrir colectivamente las partes superiores de la pluralidad de células 100. Preferiblemente, las partes de bordes opuestos de la placa 114 superior están soldadas respectivamente a los extremos superiores de las placas 113 laterales. De este modo, se forman zonas de soldadura (remítase a W en la FIG. 3) en las partes de borde en las que las placas 113 laterales se unen con la placa 114 superior. En este caso, puede utilizarse un método de soldadura como el método de soldadura por láser, el método de soldadura por ultrasonidos o el método de soldadura por puntos.
La FIG. 3 ilustra un estado en el que la placa 114 superior está ensamblada a los extremos superiores de las placas 113 laterales mediante soldadura. Como se ilustra en la FIG. 3, el módulo de batería que incluye el conjunto 110 de armazón proporcionado en unidades de una pluralidad de células 100 se fabrica soldando las partes de borde de la placa 114 superior a los extremos superiores de las placas 113 laterales en un estado en el que la pluralidad de células 100 están dispuestas en el conjunto 110 de armazón.
Preferiblemente, la anchura de la placa 114 superior es sustancialmente la misma que el intervalo entre las superficies interiores del par de placas 113 laterales o el intervalo entre las superficies exteriores del par de placas 113 laterales.
Una segunda placa 115 de guía se extiende hasta una altura de varios centímetros, perpendicularmente hacia abajo desde los extremos de borde opuestos de la placa 114 superior que no están en contacto con las placas 113 laterales, para impedir la separación de las células 100 del conjunto 110 de armazón en direcciones hacia adelante y hacia atrás, es decir, en direcciones perpendiculares a la dirección en la que están dispuestas las células 100. Preferiblemente, la segunda placa 115 de guía está doblada desde la placa 114 superior en una sola pieza con la placa 114 superior.
Otra realización de la presente divulgación no según la invención, proporciona un módulo de batería que tiene una estructura en la que un conjunto 110 de armazón está acoplado sobre una base de una sola célula, como se muestra en la FIG. 4. En este caso, el módulo de batería incluye: una célula 100 dispuesta sola; y el conjunto 110 de armazón dispuesto para corresponder a la célula 100 única y dispuesto para rodear la célula 100, incluyendo el conjunto 110 de armazón una placa 111 inferior, una placa 113 lateral y una placa 114 superior.
Dado que el conjunto 110 de armazón se proporciona para corresponder a cada célula 100 única, solo se aloja una célula 100 en el conjunto 110 de armazón y, por tanto, el conjunto 110 de armazón puede tener una forma delgada. La placa 111 inferior, la placa 113 lateral y la placa 114 superior del conjunto 110 de armazón tienen la misma configuración específica y relación de acoplamiento que las descritas en la realización anterior, por lo que se omitirán las descripciones detalladas de las mismas.
Como se ilustra en la FIG. 5, el módulo de batería que incluye el conjunto 110 de armazón proporcionado sobre una base de células se fabrica soldando una parte de borde de la placa 114 superior a un extremo superior de la placa 113 lateral en un estado en el que la célula 100 única se coloca en el conjunto 110 de armazón. De este modo, se forman zonas W de soldadura en las partes de borde en las que la placa 113 lateral se une con la placa 114 superior.
En el módulo de batería que tiene la configuración descrita anteriormente no según la invención, el conjunto 110 de armazón se ensambla en unidades de una sola célula 100 o de varias células 100.
El conjunto 110 de armazón puede ser ligero porque la placa 111 inferior, la placa 113 lateral y la placa 114 superior formadas por una lámina metálica (o una placa metálica) como una placa de aluminio están acopladas orgánicamente entre sí.
Cuando se fabrica el conjunto 110 de armazón, la placa 111 inferior y la placa 113 lateral se forman en una sola pieza mediante un proceso de doblado, y la placa 114 superior se acopla al extremo superior de la placa 113 lateral mediante un proceso de soldadura, como un proceso de soldadura por láser o un proceso de soldadura por ultrasonidos.
Aplicabilidad industrial
Según la presente divulgación, puede proporcionarse un módulo de batería que tiene un peso menor y que implica menores costes de montaje en comparación con el caso de utilizar un armazón fabricado mediante un método convencional de extrusión o fundición a presión.

Claims (4)

REIVINDICACIONES
1. Un módulo de batería que comprende:
una pluralidad de células (100); y
un conjunto (110) de armazón que comprende una placa (111) inferior configurada para soportar las superficies de extremo inferior de la pluralidad de células (100), un par de placas (113) laterales que se extienden perpendicularmente desde los extremos de borde opuestos de la placa (111) inferior y colocadas adyacentes al lado más exterior de las células (100),
y una placa (114) superior acoplada a los extremos superiores de las placas (113) laterales para cubrir una parte superior de las células (100),
en el que las partes de borde opuestas de la placa (114) superior están soldadas respectivamente a los extremos superiores de las placas (113) laterales,
en el que el módulo de batería comprende además primeras placas (112) de guía que se extienden perpendicularmente desde otros extremos de borde opuestos de la placa (111) inferior para impedir la separación de la pluralidad de células (100), y
caracterizado porquelas primeras placas (112) de guía están dobladas desde la placa (111) inferior en una sola pieza con la placa (111) inferior.
2. El módulo de batería según la reivindicación 1, que comprende además una segunda placa (115) de guía que se extiende perpendicularmente desde un extremo de borde de la placa (114) superior para impedir la separación de la pluralidad de células (100).
3. El módulo de batería según la reivindicación 2, en el que la segunda placa (115) de guía está doblada desde la placa (114) superior en una sola pieza con la placa (114) superior.
4. El módulo de batería según la reivindicación 1, en el que las placas (113) laterales están dobladas desde la placa (111) inferior en una sola pieza con la placa (111) inferior.
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