ES3055766T3 - Battery module with improved waterproof and dustproof performance and battery pack including same - Google Patents
Battery module with improved waterproof and dustproof performance and battery pack including sameInfo
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Abstract
La presente invención se refiere a un módulo de batería con un rendimiento mejorado a prueba de agua y polvo y un paquete de batería que lo incluye y, específicamente, a un módulo de batería y un paquete de batería que lo incluye, comprendiendo el módulo de batería: una caja inferior; una caja superior asentada sobre la caja inferior; y celdas de batería alojadas en una porción de espacio formada por la caja inferior y la caja superior, en donde una nervadura inferior provista en el extremo de la caja inferior y una nervadura superior provista en el extremo de la caja superior entran en estrecho contacto entre sí, y el estrecho contacto está formado por un contacto cara a cara y al menos un contacto línea a línea entre las nervaduras inferior y superior. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Módulo de batería con desempeño impermeable y a prueba de polvo mejorado y paquete de baterías que incluye el mismo
[0003] Sector de la técnica
[0004] La presente solicitud reivindica el beneficio de la prioridad con respecto a la Solicitud de Patente Coreana n.º 2021-0154408, presentada el 11 de noviembre de 2021.
[0005] La presente invención se refiere a un módulo de batería que tiene un desempeño impermeable y antivibración mejorado y a un paquete de baterías que incluye el mismo y, más en particular, a un módulo de batería que exhibe excelentes efectos impermeable y antivibración sin una junta de sellado y a un paquete de baterías que incluye el mismo.
[0006] Antecedentes de la invención
[0007] Con el desarrollo reciente de energías alternativas debido a la contaminación del aire y al agotamiento de la energía provocados como resultado del uso de combustibles fósiles, ha aumentado la demanda de baterías secundarias capaces de almacenar la energía eléctrica que se produce. Las baterías secundarias, que son capaces de cargarse y descargarse, se usan ampliamente en varios campos como, por ejemplo, dispositivos móviles, vehículos eléctricos, vehículos eléctricos híbridos, y robots industriales.
[0008] Las capacidades requeridas de las baterías secundarias usadas como fuentes de energía de varios tipos de dispositivos electrónicos usados inevitablemente en la sociedad moderna han aumentado debido al aumento del uso de dispositivos móviles, aumentando la complejidad de los dispositivos móviles, y el desarrollo de los vehículos eléctricos. Con el fin de satisfacer la demanda de los usuarios, múltiples celdas de batería se disponen en un dispositivo de pequeño tamaño, mientras que un módulo de batería que incluye múltiples celdas de batería conectadas eléctricamente entre sí o un paquete de baterías que incluye múltiples módulos de batería se usan en un vehículo.
[0009] Mientras tanto, un módulo de batería se configura, en general, para tener una estructura en la cual múltiples celdas de batería se reciben en una caja configurada para dividirse en una parte superior y una parte inferior, por lo cual las celdas de batería están protegidas frente a impactos externos y se evita la penetración de humedad o la introducción de varios tipos de materia extraña en las mismas.
[0010] Dado que la mayoría de los módulos de batería satisfacen meramente la clasificación IP63 correspondiente a la resistencia al agua, sin embargo, la aplicación de los módulos de batería a dispositivos o entornos es limitada. Por supuesto, es posible satisfacer la clasificación IP53 al proveer una junta de sellado en una región en la cual una caja superior y una caja inferior están en estrecho contacto entre sí. En este caso, sin embargo, existen los problemas de que la junta de sellado debe proveerse por separado y de que una porción receptora configurada para permitir que la junta se asiente sobre la misma debe formarse de manera precisa.
[0011] Documento de la técnica anterior
[0012] Documento de Patente 1 Publicación de Solicitud de Patente Coreana n.º 2014-0081949 (publicada el 2 de julio de 2014)
[0013] Los documentos WO 2020/162122 A1 y US3320096 A se refieren al sellado de cajas de batería.
[0014] Explicación de la invención
[0015] Problema técnico
[0016] La presente invención se ha llevado a cabo teniendo en cuenta los problemas anteriores, y es un objeto de la presente invención proveer un módulo de batería que exhiba un excelente desempeño impermeable y antivibración sin provisión de una junta de sellado y un paquete de baterías que incluya el mismo.
[0017] Es otro objeto de la presente invención proveer un módulo de batería que tenga excelente desempeño impermeable y antivibración configurado de modo tal que el montaje y la sujeción se lleven a cabo fácilmente, aunque ocurra alguna tolerancia durante la formación de una caja de módulo, y un paquete de baterías que incluya el mismo.Solución técnica
[0018] Con tal fin, la invención se refiere a un módulo de batería según la reivindicación 1. El módulo de batería después de
la invención puede presentar una o más de las características de las reivindicaciones dependientes 2 a 6, en cualquier combinación permitida por las reivindicaciones.
[0019] La invención también se refiere a un paquete de baterías después de la reivindicación 7. El paquete de baterías después de la invención puede presentar una o más de las características de las reivindicaciones dependientes 8 a 11, en cualquier combinación permitida por las reivindicaciones.
[0020] Efectos ventajosos
[0021] Como es aparente a partir de la descripción anterior, un módulo de batería según la presente invención y un paquete de baterías que incluye el mismo tienen el mérito de que cada una de una nervadura inferior de una caja inferior y una nervadura superior de una caja superior está constituida por múltiples superficies dobladas o cortadas en ángulos predeterminados de modo tal que la nervadura inferior y la nervadura superior están en estrecho contacto entre sí por un contacto de caras y dos contactos lineales, por lo cual es posible lograr excelentes efectos impermeables y antivibración.
[0022] Además, el módulo de batería según la presente invención y el paquete de baterías que incluye el mismo tienen la ventaja de que múltiples porciones espaciales se proveen entre la nervadura inferior y la nervadura superior, y la nervadura superior está provista de una porción curvada que tiene un radio de curvatura predeterminado, por lo cual es posible lograr simultáneamente efectos impermeables y antivibración mientras se lleva a cabo una sujeción fácil incluso aunque ocurra cierta tolerancia durante el proceso de fabricación.
[0023] Breve descripción de los dibujos
[0024] La FIG. 1 es una vista en perspectiva de un paquete de baterías según una realización preferida de la presente invención.
[0025] La FIG.2 es una vista en perspectiva ampliada de una caja inferior correspondiente a la parte A de la FIG.1.
[0026] La FIG.3 es una vista en perspectiva ampliada de una caja superior correspondiente a la parte A de la FIG.1.
[0027] La FIG. 4 es una vista en perspectiva ampliada de la caja superior que se muestra en la FIG.3 cuando se ve desde otro ángulo.
[0028] La FIG. 5 es una vista en corte que ilustra una estructura de acoplamiento entre la caja inferior y la caja superior correspondiente a la parte A de la FIG.1.
[0029] Realización preferente de la invención
[0030] Ahora, realizaciones preferidas de la presente invención se describirán en detalle con referencia a los dibujos anexos de modo que las realizaciones preferidas de la presente invención se puedan implementar fácilmente por una persona con experiencia ordinaria en la técnica a la cual pertenece la presente invención. En la descripción del principio de funcionamiento de las realizaciones preferidas de la presente invención en detalle, sin embargo, una descripción detallada de las funciones y configuraciones conocidas incorporadas en la presente memoria se omitirá cuando la misma pueda oscurecer el objeto de la presente invención.
[0031] Además, los mismos números de referencia se usarán a lo largo de los dibujos para hacer referencia a partes que llevan a cabo funciones u operaciones similares. En el caso en el cual se indica que una parte se conecta a otra parte en la memoria descriptiva, la parte puede no solo conectarse directamente a la otra parte, sino que también la parte puede conectarse indirectamente a la otra parte mediante una parte adicional. Además, que cierto elemento se incluya no significa que otros elementos se excluyan, sino que significa que dichos elementos pueden incluirse además a menos que se establezca lo contrario.
[0032] En lo sucesivo, se describirán un módulo de batería que tiene un desempeño impermeable mejorado según la presente invención y un paquete de baterías que incluye el mismo con referencia a los dibujos anexos.
[0033] La FIG. 1 es una vista en perspectiva de un paquete de baterías según una realización preferida de la presente invención. Con referencia a la FIG. 1, el paquete de baterías según la presente invención puede aplicarse a un dispositivo como, por ejemplo, un robot humanoide, y puede incluir un módulo 100 de batería, un cable 200, y un terminal 300 de conexión.
[0034] De manera específica, puede proveerse un par de módulos 100 de batería espaciados entre sí una distancia predeterminada, y los módulos 100 de batería se describirán más abajo en detalle.
[0035] El cable 200, que está configurado para conectar eléctricamente los módulos 100 de batería entre sí o para permitir que la comunicación con el dispositivo se lleve a cabo a través del mismo, puede estar constituido por un primer
cable 210, un segundo cable 220, un tercer cable 230, y un cuarto cable 240.
[0036] De manera específica, el primer cable 210 conecta eléctricamente el par de módulos 100 de batería entre sí, y el segundo cable 220 puede ser un cable de electrodo positivo que tiene un lado conectado a uno de los módulos 100 de batería y el otro lado conectado al terminal 300 de conexión. El tercer cable 230 puede ser un cable de electrodo negativo que tiene un lado conectado al otro módulo 100 de batería y el otro lado conectado al terminal 300 de conexión.
[0037] Por supuesto, es obvio que, cuando el segundo cable 220 es un cable de electrodo negativo, el tercer cable 230 es un cable de electrodo positivo.
[0038] Mientras tanto, el cuarto cable 240, que es un cable para la comunicación inalámbrica, puede transmitir varios tipos de información del paquete de baterías. Como ejemplo, cuando el paquete de baterías según la presente invención se monta en un robot, el cuarto cable puede transmitir el estado del paquete de baterías a un usuario ubicado a una larga distancia en una manera inalámbrica, y puede también recibir una señal para controlar el paquete de baterías según sea necesario. Dicha transmisión y recepción inalámbricas y control pueden implantarse a través de tecnología conocida y, por lo tanto, se omitirá una descripción detallada de los mismos.
[0039] Como se ha descrito previamente, el terminal 300 de conexión, al cual se conecta un lado de cada uno del segundo cable 220 y el tercer cable 230 correspondientes respectivamente a un electrodo positivo y un electrodo negativo, se sujeta a un terminal de recepción de energía (no se muestra) del dispositivo, a través del cual el dispositivo recibe energía para funcionar.
[0040] Dado que el paquete de baterías que se muestra en la FIG.2 tiene una forma externa en la cual el par de módulos 100 de batería se dispone en una simetría izquierda-derecha y el cable 200 y el terminal 300 de conexión se proveen entre los módulos 100 de batería, como se describe más arriba, es ventajoso que el paquete de baterías se monte en un robot fabricado en forma humana; sin embargo, el dispositivo no está particularmente limitado siempre que el dispositivo tenga una estructura de simetría izquierda-derecha.
[0041] A continuación, se describirá en detalle el módulo 100 de batería.
[0042] La FIG.2 es una vista en perspectiva ampliada de una caja inferior correspondiente a la parte A de la FIG.1, la FIG.3 es una vista en perspectiva ampliada de una caja superior correspondiente a la parte A de la FIG.1, la FIG.4 es una vista en perspectiva ampliada de la caja superior que se muestra en la FIG. 3 cuando se ve desde otro ángulo, y la FIG. 5 es una vista en corte que ilustra una estructura de acoplamiento entre la caja inferior y la caja superior correspondiente a la parte A de la FIG.1.
[0043] Con referencia a las FIGs.2 a 5, el módulo 100 de batería según la presente invención incluye una caja 110 inferior, una caja 120 superior, y múltiples celdas de batería (no se muestran).
[0044] Como se ha mostrado previamente en la FIG.1, la forma externa de un módulo 100 de batería es aproximadamente hexaédrica, y cada una de la caja 110 inferior y la caja 120 superior, que se asienta sobre la caja 110 inferior, tiene una forma hexaédrica vacía.
[0045] Mientras tanto, las nervaduras provistas en la caja 110 inferior y la caja 120 superior están en estrecho contacto entre sí, por lo cual se logran excelentes efectos de impermeabilidad y antivibración.
[0046] Es decir, una nervadura 111 inferior provista en un extremo de punta de la caja 110 inferior y una nervadura 121 superior provista en un extremo de punta de la caja 120 superior están en estrecho contacto entre sí.
[0047] De manera más específica, la nervadura 111 inferior provista en la caja 110 inferior está constituida por una primera superficie 111(a) inferior, una segunda superficie 111(b) inferior, una tercera superficie 111(c) inferior, una cuarta superficie 111(d) inferior, una quinta superficie 111(e) inferior, y una sexta superficie 111(f) inferior.
[0048] Es decir, cuando se ve en base a una superficie inferior de la caja 110 inferior, la primera superficie 111(a) inferior se ubica horizontalmente, y la segunda superficie 111(b) inferior se inclina hacia abajo hacia el exterior de la caja 110 inferior en un ángulo predeterminado.
[0049] La tercera superficie 111(c) inferior tiene un ángulo de inclinación mayor que la segunda superficie 111(b) inferior, y la cuarta superficie 111(d) inferior se inclina hacia arriba hacia el exterior de la caja 110 inferior en un ángulo predeterminado.
[0050] Además, la quinta superficie 111(e) inferior se extiende en una dirección vertical, y la sexta superficie 111(f) inferior se extiende horizontalmente en una dirección hacia el exterior de la caja 110 inferior mientras es perpendicular a la quinta superficie 111(e) inferior. La primera superficie 111(a) inferior a la sexta superficie 111(f) inferior se conectan entre sí continuamente.
[0051] La nervadura 121 superior provista en la caja 120 superior tiene una forma en la cual una primera superficie 121(a) superior, una segunda superficie 121(b) superior, una tercera superficie 121(c) superior, y una cuarta superficie 121(d) superior se conectan entre sí continuamente.
[0052] De manera más específica, la primera superficie 121(a) superior se ubica horizontalmente, y la segunda superficie 121(b) superior se inclina hacia abajo hacia el interior de la caja 120 superior en un ángulo predeterminado. Además, la tercera superficie 121(c) superior se inclina hacia abajo hacia el exterior de la caja 120 superior en un ángulo predeterminado, y la cuarta superficie 121(d) superior se extiende horizontalmente en una dirección hacia el exterior de la caja 120 superior.
[0053] Cuando la nervadura 111 inferior y la nervadura 121 superior que tienen las construcciones de más arriba se conectan entre sí, la caja 110 inferior y la caja 120 superior están en estrecho contacto entre sí por un contacto de caras y dos contactos lineales.
[0054] Es decir, la primera superficie 111(a) inferior de la nervadura 111 inferior y la primera superficie 121(a) superior de la nervadura 121 superior están en contacto de caras entre sí. Además, la tercera superficie 111(c) inferior de la nervadura 111 inferior puede lindar con la línea límite entre la segunda superficie 121(b) superior y la tercera superficie 121(c) superior, y la línea límite entre la cuarta superficie 111(d) inferior y la quinta superficie 111(e) inferior puede lindar con la cuarta superficie 121(d) superior.
[0055] Por consiguiente, es muy difícil que agua o polvo externos se introduzcan en una porción de espacio definida por la caja 110 inferior y la caja 120 superior.
[0056] De manera específica, es muy difícil que humedad o polvo se introduzcan en la caja debido al bloqueo primario por el contacto de línea entre la cuarta superficie 121(d) superior, la cuarta superficie 111(d) inferior, y la quinta superficie 111(e) inferior, debido al bloqueo secundario por el contacto de línea entre la tercera superficie 111(c) inferior, la segunda superficie 121(b) superior, y la tercera superficie 121(c) superior, y el contacto de caras entre la primera superficie 111(a) inferior y la primera superficie 121(a) superior.
[0057] Además, es posible llevar a cabo excelentes funciones impermeables y antivibración incluso aunque ocurra cierta tolerancia en la nervadura 111 inferior o la nervadura 121 superior durante el proceso de fabricación.
[0058] Es decir, cada una de la nervadura 111 inferior o la nervadura 121 superior se dobla o corta varias veces, una primera porción S1 de espacio se provee en los alrededores de la quinta superficie 111(e) inferior y la sexta superficie 111(f) inferior, una segunda porción S2 de espacio se provee en los alrededores de la tercera superficie 111(c) inferior y la tercera superficie 121(c) superior, una tercera porción S3 de espacio se provee en los alrededores de la segunda superficie 111(b) inferior y la segunda superficie 121(b) superior, y una parte que conecta la primera superficie 121(a) superior y la segunda superficie 121(b) superior entre sí está constituida por una porción R curvada que tiene un radio de curvatura predeterminado.
[0059] Aunque la nervadura 111 inferior, la nervadura 121 superior, o ambas tengan, cada una, un rango de tolerancia predeterminado, por lo tanto, un contacto de caras y dos contactos de línea son aún posibles.
[0060] Mientras tanto, con el fin de lograr suficientes efectos impermeables y antivibración, es preferible que la longitud D1 de la primera superficie inferior a la sexta superficie inferior sea de 3 mm o más, es preferible que la longitud D2 de la quinta superficie inferior sea de 0,3 a 0,5 mm, es preferible que la longitud D3 de la sexta superficie inferior sea de 0,3 a 0,5 mm, y es preferible que la longitud D4 del punto de contacto entre la segunda superficie inferior y la tercera superficie inferior a una superficie exterior de la caja inferior sea de 1,5 a 2,0 mm.
[0061] Además, según la superficie inferior de la caja 110 inferior, es preferible que la tercera superficie 111(c) inferior tenga un ángulo de más de 90° a 92°, es preferible que la cuarta superficie 111(d) inferior tenga un ángulo de más de 0° a 2°, es preferible que la segunda superficie 121(b) superior tenga un ángulo de 86° a menos de 90°, y es preferible que la tercera superficie 121(c) superior tenga un ángulo de más de 90° a 94°.
[0062] Las personas con experiencia en la técnica a la cual pertenece la presente invención apreciarán que varias aplicaciones y modificaciones son posibles dentro de la categoría de la presente invención según la descripción de más arriba.
[0063] Descripción de símbolos de referencia
[0064] 100: módulo de batería
[0065] 110: caja inferior
[0066] 111: nervadura inferior
[0067] 111(a): primera superficie inferior 111(b): segunda superficie inferior
[0068] 111(c): tercera superficie inferior 111(d): cuarta superficie inferior
[0069] 111(e): quinta superficie inferior 111(f): sexta superficie inferior
[0070] 120: caja superior
[0071] 121: nervadura superior
[0072] 121(a): primera superficie superior 121(b): segunda superficie superior
[0073] 121(c): tercera superficie superior 121(d): cuarta superficie superior
[0074] 200: cable
[0075] 210: primer cable
[0076] 220: segundo cable
[0077] 230: tercer cable
[0078] 240: cuarto cable
[0079] 300: terminal de conexión
[0080] S1: primera porción de espacio S2: segunda porción de espacio
[0081] S3: tercera porción de espacio
[0082] D1: longitud de la primera superficie inferior a la sexta superficie inferior
[0083] D2: longitud de la quinta superficie inferior
[0084] D3: longitud de la sexta superficie inferior
[0085] D4: distancia del punto de contacto entre la segunda superficie inferior y la tercera superficie inferior a la superficie exterior de la caja inferior
[0086] R: porción curvada
Claims (11)
1. REIVINDICACIONES
1. Un módulo (100) de batería que comprende:
una caja (110) inferior;
una caja (120) superior asentada sobre la caja (110) inferior; y
una celda de batería recibida en una porción de espacio definida por la caja (110) inferior y la caja (120) superior; en donde una nervadura (111) inferior provista en un extremo de punta de la caja (110) inferior y una nervadura (121) superior provista en un extremo de punta de la caja (120) superior están en estrecho contacto entre sí, ycaracterizado por queel estrecho contacto incluye un contacto de caras y uno o más contactos de línea.
2. El módulo (100) de batería según la reivindicación 1, en donde la nervadura (111) inferior de la caja (110) inferior tiene una forma configurada de modo tal que una primera superficie (111a) inferior ubicada horizontalmente en base a una superficie inferior de la caja (110) inferior, una segunda superficie (111b) inferior inclinada hacia abajo hacia el exterior de la caja (110) inferior en un ángulo predeterminado, una tercera superficie (111c) inferior que tiene un ángulo de inclinación mayor que la segunda superficie (111b) inferior, y una cuarta superficie (111d) inferior están continuamente conectadas entre sí, y
en donde la nervadura (121) superior de la caja (120) superior tiene una forma configurada de modo tal que una primera superficie (121a) superior ubicada horizontalmente para estar en estrecho contacto de caras con la primera superficie (111a) inferior de la caja (110) inferior, una segunda superficie (121b) superior inclinada hacia abajo hacia el interior de la caja (120) superior en un ángulo predeterminado para estar en contacto de línea con la tercera superficie (111c) inferior de la caja (110) inferior, una tercera superficie (121c) superior inclinada hacia abajo hacia el exterior de la caja (120) superior en un ángulo predeterminado, y una cuarta superficie (121d) superior se conectan entre sí continuamente.
3. El módulo (100) de batería según la reivindicación 1, en donde la caja (110) inferior y la caja (120) superior están en estrecho contacto entre sí por un contacto de caras y dos contactos de línea.
4. El módulo (100) de batería según la reivindicación 3, en donde la nervadura (111) inferior de la caja (110) inferior tiene una forma configurada de modo tal que una primera superficie (111a) inferior ubicada horizontalmente en base a una superficie inferior de la caja (110) inferior, una segunda superficie (111b) inferior inclinada hacia abajo hacia el exterior de la caja (110) inferior en un ángulo predeterminado, una tercera superficie (111c) inferior que tiene un ángulo de inclinación mayor que la segunda superficie (111b) inferior, una cuarta superficie (111d) inferior inclinada hacia arriba hacia el exterior de la caja (110) inferior en un ángulo predeterminado, y una quinta superficie (111e) inferior que se extiende en una dirección vertical están continuamente conectadas entre sí, y
en donde la nervadura (121) superior de la caja (120) superior tiene una forma configurada de modo tal que una primera superficie (121a) superior ubicada horizontalmente para estar en contacto de caras con la primera superficie (111a) inferior de la caja (110) inferior, una segunda superficie (121b) superior inclinada hacia abajo hacia el interior de la caja (120) superior en un ángulo predeterminado para estar en contacto de línea con la tercera superficie (111c) inferior de la caja (110) inferior, una tercera superficie (121c) superior inclinada hacia abajo hacia el exterior de la caja (120) superior en un ángulo predeterminado, y una cuarta superficie (121d) superior que se extiende en una dirección hacia el exterior de la caja (120) superior para estar en contacto de línea con la caja (110) inferior en una posición en la cual la cuarta superficie (111d) inferior y la quinta superficie (111e) inferior se unen entre sí se conectan entre sí continuamente.
5. El módulo (100) de batería según la reivindicación 4, en donde la nervadura (111) inferior de la caja (110) inferior incluye además una sexta superficie (111f) inferior que se extiende en una dirección hacia el exterior de la caja (110) inferior mientras es perpendicular a la quinta superficie (111e) inferior.
6. El módulo (100) de batería según la reivindicación 5, en donde un borde en el cual una superficie exterior de la nervadura (121) superior y la cuarta superficie (121d) superior se ubica en una misma línea vertical que una superficie exterior de la nervadura (111) inferior.
7. Un paquete de baterías que comprende el módulo (100) de batería según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
8. El paquete de baterías según la reivindicación 7, en donde el paquete de baterías comprende:
un par de módulos (100) de batería espaciados entre sí una distancia predeterminada;
un cable (200) que conecta eléctricamente el par de módulos (100) de batería entre sí; y
un terminal (300) de conexión sujetado a un dispositivo en un estado de conexión al cable (200).
9. El paquete de baterías según la reivindicación 8, en donde el dispositivo es un robot.
10. El paquete de baterías según la reivindicación 8, en donde el cable (200) comprende:
un primer cable (210) configurado para conectar el par de módulos (100) de batería entre sí;
un segundo cable (220) que tiene un lado conectado a uno de los módulos (100) de batería y el otro lado conectado al terminal (300) de conexión; y
un tercer cable (230) que tiene un lado conectado al otro módulo (100) de batería y el otro lado conectado al terminal (300) de conexión.
11. El paquete de baterías según la reivindicación 10, en donde el cable (200) además comprende un cuarto cable (240) configurado para llevar a cabo la comunicación inalámbrica.
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