ES3056788T3 - Battery module - Google Patents
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Abstract
Un módulo de batería, según una realización de la presente invención, comprende: una pila de celdas de batería en la que se apilan varias celdas; y un marco modular para alojar la pila. El marco modular incluye un primer marco modular con una parte superior abierta y un segundo marco modular con una parte inferior abierta. El primer marco modular incluye una primera superficie lateral, una segunda superficie lateral y una sección de suelo que conecta ambas superficies. El segundo marco modular incluye una tercera superficie lateral, una cuarta superficie lateral y una sección de techo que conecta ambas superficies. El primer y el segundo marco modular rodean la pila de celdas de batería, de modo que la primera y la tercera superficie lateral se superponen, y la segunda y la cuarta superficie lateral se superponen. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Módulo de batería
[0003] Sector de la técnica
[0004] Referencia cruzada con solicitud(es) relacionada(s)
[0005] Esta solicitud reivindica la prioridad de las solicitudes de patente de Corea n.º 10-2019-0087909 y n.º 10-2020-0082574, presentadas en la Oficina de Propiedad Intelectual de Corea el 19 de julio de 2019 y el 6 de julio de 2020, respectivamente.
[0006] La presente divulgación se refiere a un módulo de batería, y más particularmente a un módulo de batería que puede asegurar rigidez lateral sin aumento de peso innecesario.
[0007] Estado de la técnica
[0008] Las baterías secundarias, que son fácilmente aplicables a diversos grupos de productos y tienen características eléctricas tales como una alta densidad de energía, son de aplicación universal no solamente para un dispositivo portátil, sino también para un vehículo eléctrico o un vehículo eléctrico híbrido, un sistema de almacenamiento de energía o similares, que se accione mediante una fuente de propulsión eléctrica. Una pila secundaria de este tipo está atrayendo la atención como nueva fuente de energía respetuosa con el medio ambiente para mejorar el perfeccionamiento energético, ya que ofrece la ventaja principal de reducir notablemente el uso de combustibles fósiles y, además, no genera subproductos del uso de la energía en absoluto.
[0009] Los dispositivos móviles de pequeño tamaño utilizan una o varias celdas de batería para cada dispositivo, mientras que los dispositivos de tamaño medio o grande, como los vehículos, requieren una gran potencia y alta capacidad. Por lo tanto, se usa un módulo de batería de tamaño medio o grande que tiene una pluralidad de celdas de batería conectadas eléctricamente entre sí.
[0010] El módulo de batería de tamaño medio o grande se fabrica preferentemente de modo que tenga un tamaño y un peso lo más reducidos posible. En consecuencia, se suele utilizar una batería prismática, una batería en forma de bolsa o similares, que puede apilarse con un alto grado de integración y tiene un peso reducido en relación con su capacidad, como celda de batería del módulo de batería de tamaño medio o grande. Entretanto, para proteger la pila de celdas de batería de golpes externos, calor o vibraciones, el módulo de batería puede incluir un miembro de marco cuyas superficies delantera y trasera están abiertas para alojar una pila de celdas de batería en un espacio interno.
[0011] La Figura 1 es una vista en perspectiva despiezada que ilustra un módulo de batería convencional que tiene un marco único.
[0012] Haciendo referencia a la Figura 1, el módulo de batería puede incluir una pila de celdas de batería 12 formada apilando una pluralidad de celdas de batería 11, un marco único 20 cuyas superficies delantera y trasera están abiertas para cubrir la pila de celdas de batería 12, y placas de extremo 60 para cubrir las superficies delantera y trasera del marco único 20. Para formar tal módulo de batería, es necesario ensamblar horizontalmente de tal manera que la pila de celdas de batería 12 se inserte en las superficies delanteras o traseras abiertas del marco único 20 a lo largo de la dirección del eje X, tal como muestra la flecha de la Figura 1. Sin embargo, para realizar de forma estable dicho montaje horizontal, debe asegurarse una distancia suficiente entre la pila de celdas de batería 12 y el marco único 20. En el presente documento, la holgura se refiere a un hueco generado por un ajuste a presión o similar. Cuando la holgura es pequeña, puede provocar daños en los componentes durante el proceso de montaje horizontal.
[0013] En este momento, debería diseñarse una altura del marco único 20 para ser grande en consideración de una altura máxima de la pila de celdas de batería 12 y una tolerancia de montaje en el proceso de inserción. Por lo tanto, puede producirse un desperdicio innecesario de espacio.
[0014] Entretanto, en el proceso de carga y descarga repetidas de una pluralidad de celdas de batería 11, el electrolito interno se descompone para generar gas, por lo que se produce un fenómeno en el que las celdas de batería 11 se hinchan, es decir, puede tener lugar un fenómeno de hinchamiento. Cuando la pluralidad de celdas de batería 11 apiladas con un alto grado de integración se hinchan, el grosor del marco único 20 debe ser grueso para soportarlo. Sin embargo, al aumentar el grosor del marco único 20, el grosor de las superficies superior e inferior, que es irrelevante para la rigidez del fenómeno de hinchamiento, también aumenta, por lo que el peso del módulo de batería aumenta innecesariamente.
[0015] Adicionalmente, se puede formar una capa de resina conductora del calor (no mostrada) entre la pila de celdas de batería 12 y el marco único 20. La capa de resina conductora del calor puede servir para transferir el calor generado desde la pila de celdas de batería al exterior del módulo de batería y fijar la pila de celdas de batería en el módulo de batería. Cuando el espacio en el módulo de batería se hace grande, la cantidad de la capa de resina termoconductora
utilizada puede aumentarse más de lo necesario.
[0016] La técnica anterior se divulga además en los documentos KR 2017/0030954 A, US 2018/151855 A1, documentos US 2019/131596 A1 y US 2017/187082 A1.
[0017] Objeto de la invención
[0018] Problema técnico
[0019] Es un objetivo de la presente divulgación proporcionar un módulo de batería que mejore un índice de utilización del espacio, pueda asegurar la rigidez lateral sin aumentar innecesariamente el peso, y minimice la cantidad de resina termoconductora utilizada.
[0020] Solución técnica
[0021] Un módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación incluye una pila de celdas de batería en la que se apila una pluralidad de celdas de batería; y un marco de módulo para alojar la pila de celdas de batería, en donde el marco de módulo incluye un primer marco de módulo que tiene una parte superior abierta y un segundo marco de módulo que tiene una parte inferior abierta,
[0022] en donde el primer marco de módulo incluye una primera pieza de superficie lateral, una segunda pieza de superficie lateral, y una pieza inferior para conectar la primera pieza de superficie lateral y la segunda pieza de superficie lateral,
[0023] en donde el segundo marco de módulo incluye una tercera pieza de superficie lateral, una cuarta pieza de superficie lateral, y una pieza de techo para conectar la tercera pieza de superficie lateral y la cuarta pieza de superficie lateral, y
[0024] en donde el primer marco de módulo y el segundo marco de módulo rodean la pila de celdas de batería en un estado en el que la primera pieza de superficie lateral y la tercera pieza de superficie lateral están superpuestas, y la segunda pieza de superficie lateral y la cuarta pieza de superficie lateral están superpuestas.
[0025] La primera pieza de superficie lateral y la segunda pieza de superficie lateral del primer marco de módulo se extienden hasta las esquinas superiores del segundo marco de módulo, y la tercera pieza de superficie lateral y la cuarta pieza de superficie lateral del segundo marco de módulo se extienden al menos hasta las esquinas inferiores del primer marco de módulo, en donde ambas superficies laterales del marco de módulo son más gruesas que la superficie superior y la superficie inferior.
[0026] La pluralidad de celdas de batería se apilan en estado vertical o invertido de modo que queden paralelas a la primera pieza de superficie lateral, la segunda pieza de superficie lateral, la tercera pieza de superficie lateral y la cuarta pieza de superficie lateral.
[0027] La primera pieza de superficie lateral puede estar situada entre la tercera pieza de superficie lateral y la pila de celdas de batería, y la segunda pieza de superficie lateral puede estar situada entre la cuarta pieza de superficie lateral y la pila de celdas de batería.
[0028] Cada borde de la tercera pieza de superficie lateral y de la cuarta pieza de superficie lateral puede estar acoplado por soldadura con una esquina inferior del primer marco de módulo para formar una pieza de acoplamiento.
[0029] Al menos una de entre la tercera pieza de superficie lateral y la cuarta pieza de superficie lateral puede incluir una pieza doblada que se extiende más que la primera pieza de superficie lateral y la segunda pieza de superficie lateral y se dobla hacia dentro.
[0030] Al menos una de entre la tercera pieza de superficie lateral y la cuarta pieza de superficie lateral puede incluir una pieza de montaje que se extiende más que la primera pieza de superficie lateral y la segunda pieza de superficie lateral y se dobla hacia fuera.
[0031] La pieza de montaje puede estar situada junto a una esquina inferior del primer marco de módulo.
[0032] En la pieza de montaje pueden formarse uno o más orificios pasantes.
[0033] El módulo de batería puede incluir además un miembro adhesivo que está situado al menos entre la primera pieza de superficie lateral y la tercera pieza de superficie lateral y entre la segunda pieza de superficie lateral y la cuarta pieza de superficie lateral.
[0034] El módulo de batería puede incluir además un miembro rígido que está situado al menos entre la primera pieza de superficie lateral y la tercera pieza de superficie lateral y entre la segunda pieza de superficie lateral y la cuarta pieza de superficie lateral.
[0035] El miembro rígido incluye al menos uno de entre un miembro de plástico y un material de placa metálica.
[0036] El primer marco de módulo puede ser un material de placa metálica en el que la primera pieza de superficie lateral, la segunda pieza de superficie lateral, y la pieza inferior están integradas, y el segundo marco de módulo puede ser un material de placa metálica en el que la tercera pieza de superficie lateral, la cuarta pieza de superficie lateral y la pieza de techo estén integradas.
[0037] El módulo de batería puede incluir además una capa de resina conductora del calor que está situada entre la pieza inferior y la pila de celdas de batería.
[0038] Efectos ventajosos
[0039] De acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación, disponiendo el marco de módulo arriba y abajo, no solamente se reduce el espacio libre entre la pila de celdas de batería y el marco, y se puede perfeccionar el índice de utilización del espacio, sino que también se puede asegurar la rigidez lateral sin aumentar innecesariamente el peso.
[0040] Adicionalmente, la cantidad de resina termoconductora aplicada puede reducirse al mínimo, al tiempo que se perfecciona el aprovechamiento del espacio entre la pila de celdas de batería y el marco.
[0041] Descripción de las figuras
[0042] La Figura 1 es una vista en perspectiva despiezada que muestra un módulo de batería convencional que tiene un marco único.
[0043] La Figura 2 es una vista en perspectiva despiezada que muestra un módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
[0044] La Figura 3 es una vista en perspectiva que muestra un estado en el que los componentes que constituyen el módulo de batería de la Figura 2 están acoplados.
[0045] La Figura 4 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea de corte A-A' de la Figura 3.
[0046] La Figura 5 es una vista en perspectiva para explicar un acoplamiento de soldadura entre un primer marco de módulo y un segundo marco de módulo.
[0047] La Figura 6 es una vista en sección transversal de un módulo de batería para explicar el acoplamiento entre un primer marco de módulo y un segundo marco de módulo a través de un miembro adhesivo.
[0048] Las figuras 7 y 8 son vistas en perspectiva para explicar un primer marco de módulo y un segundo marco de módulo de acuerdo con una realización modificada de la presente divulgación.
[0049] Las figuras 9 y 10 son vistas en perspectiva para explicar un primer marco de módulo y un segundo marco de módulo de acuerdo con una realización modificada de la presente divulgación.
[0050] La Figura 11 es una vista en sección transversal de un módulo de batería para explicar un miembro rígido de acuerdo con la presente divulgación.
[0051] Descripción detallada de la invención
[0052] En lo sucesivo en el presente documento, se describirán con detalle varias realizaciones de la presente divulgación con referencia a los dibujos adjuntos, de tal modo que los expertos en la materia puedan llevarlas a cabo fácilmente. La presente divulgación puede modificarse de varias maneras diferentes, y no se limita a las realizaciones expuestas en el presente documento.
[0053] Las porciones irrelevantes para la descripción se omitirán para describir claramente la presente divulgación, y los números de referencia similares designan elementos similares en toda la memoria descriptiva.
[0054] Además, en las figuras, el tamaño y el grosor de cada elemento se ilustran arbitrariamente para facilitar la descripción, y la presente divulgación no se limita necesariamente a las realizaciones ilustradas en las figuras. En las figuras, el grosor de las capas, regiones, etc., se exageran para mayor claridad. En las figuras, para facilitar la descripción, los grosores de algunas capas y regiones se muestran exagerados.
[0055] Adicionalmente, se entenderá que, cuando un elemento tal como una capa, película, región o placa se menciona como si estuviera "sobre" o "por encima de" otro elemento, puede estar directamente sobre el otro elemento o también pueden estar presentes elementos intermedios. En cambio, cuando se hace referencia a un elemento como "directamente sobre" otro elemento, significa que no están presentes otros medios intervinientes. Además, la palabra "sobre" o "encima" significa dispuesto sobre o debajo de una porción de referencia, y no significa necesariamente estar dispuesto en el extremo superior de la porción de referencia hacia la dirección opuesta de la gravedad.
[0056] Además, a lo largo de la memoria descriptiva, cuando se hace referencia a que una porción "incluye" un determinado componente, significa que puede incluir además otros componentes, sin excluir los demás componentes, a menos que se indique lo contrario.
[0057] Además, a lo largo de la memoria descriptiva, cuando se hace referencia a "plano", significa cuando una porción objetivo se ve desde el lado superior, y cuando se hace referencia a "transversal", significa cuando una porción objetivo se ve desde el lado de una sección transversal cortada verticalmente.
[0058] La Figura 2 es una vista en perspectiva despiezada que muestra un módulo de batería 100 de acuerdo con una realización de la presente divulgación. La Figura 3 es una vista en perspectiva que muestra un estado en el que los componentes que constituyen el módulo de batería 100 de la Figura 2 están acoplados.
[0059] Con referencia a las figuras 2 y 3, el módulo de batería 100 de acuerdo con una realización de la presente divulgación incluye una pila de celdas de batería 120 en la que se apilan una pluralidad de celdas de batería 110, y un marco de módulo 200 para alojar la pila de celdas de batería 120.
[0060] El marco de módulo 200 incluye un primer marco de módulo 300 que tiene una parte superior abierta y un segundo marco de módulo 400 que tiene una parte inferior abierta. Además, tanto el primer marco de módulo 300 como el segundo marco de módulo 400 están abiertos por sus caras delantera y trasera, una placa extrema 150 está situada en las caras delantera y trasera abiertas, y un marco de barra colectora 130 está situado entre la pila de celdas de batería 120 y la placa extrema 150.
[0061] Específicamente, el primer marco de módulo 300 incluye una primera pieza de superficie lateral 311, una segunda pieza de superficie lateral 312, y una pieza inferior 330, en donde la primera pieza de superficie lateral 311 y la segunda pieza de superficie lateral 312 son paralelas entre sí, y la pieza inferior 330 conecta la primera pieza de superficie lateral 311 y la segunda pieza de superficie lateral 312. Es decir, el primer marco de módulo 300 tiene una estructura en forma de placa doblada de manera que rodea continuamente ambas superficies laterales y la superficie inferior de la pila de celdas de batería 120, y puede ser de un material de placa metálica en la que la pieza de la primera superficie lateral 311, la pieza de segunda superficie lateral 312, y la pieza inferior 330 estén integradas. Además, el primer marco de módulo 300 puede ser un marco en forma de U en el que la forma de la sección transversal cortada a lo largo del plano yz tiene aspecto de U, pero no se limita a esto.
[0062] El segundo marco de módulo 400 incluye una tercera pieza de superficie lateral 411, una cuarta pieza de superficie lateral 412, y una pieza de techo 430, en donde la tercera pieza de superficie lateral 411 y la cuarta pieza de superficie lateral 412 son paralelas entre sí, y la pieza de techo 430 conecta la tercera pieza de superficie lateral 411 y la cuarta pieza de superficie lateral 412. Es decir, el segundo marco de módulo 400 tiene una estructura en forma de placa doblada de manera que rodea continuamente ambas superficies laterales y la superficie superior de la pila de celdas de batería 120, y puede ser de un material de placa metálica en la que la tercera pieza de superficie lateral 411, la cuarta pieza de superficie lateral 412, y la pieza de techo 430 estén integradas. Además, el segundo marco de módulo 400 puede ser un marco en forma de U en el que la forma de la sección transversal cortada a lo largo del plano yz parece una forma de U, pero no se limita a esto.
[0063] El primer marco de módulo 300 y el segundo marco de módulo 400 rodean la parte superior, inferior y ambas superficies laterales de la pila de celdas de batería 120, en un estado en el que la primera pieza de superficie lateral 311 y la tercera pieza de superficie lateral 411 están superpuestas, y la segunda pieza de superficie lateral 312 y la cuarta pieza de superficie lateral 412 están superpuestas. Esta pieza se describirá de nuevo haciendo referencia a la Figura 4 a continuación.
[0064] La Figura 4 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea de corte A-A' de la Figura 3.
[0065] Haciendo referencia a la Figura 4, en un estado en el que la primera pieza de superficie lateral 311 y la tercera pieza de superficie lateral 411 están superpuestas, y la segunda pieza de superficie lateral 312 y la cuarta pieza de superficie lateral 412 están superpuestas, la pila de celdas de batería 120 está alojada entre el primer marco de módulo 300 y el segundo marco de módulo 400.
[0066] Cada una de la pluralidad de celdas de batería 110 que constituyen la pila de celdas de batería 120 está apilada en un estado vertical o invertido de modo que queden paralelas a las partes primera y segunda de superficie lateral 311 y 312 del primer marco de módulo 300, y a las partes tercera y cuarta de superficie lateral 411 y 412 del segundo marco de módulo 400.
[0067] En este momento, cuando se repiten los procesos de carga/descarga de las celdas de batería 110, el electrolito interno se descompone para generar gas, y puede producirse un fenómeno de hinchamiento en el que una forma externa de la misma se hincha. En particular, teniendo en consideración la dirección de apilamiento de las celdas de batería 110, puede hincharse principalmente en la dirección de la flecha (dirección del eje Y y dirección opuesta de la misma) en la Figura 4, y a medida que aumenta el número de celdas de batería 110, aumenta la presión interna debido al fenómeno de hinchamiento.
[0068] Para soportar tal fenómeno de hinchamiento, el marco que rodea la pila de celdas de batería debe tener una rigidez a un nivel indicado o mayor, y para ello, es necesario aumentar el grosor hasta cierto punto. En el caso del marco único
20 convencional mostrado en la Figura 1, al aumentar el grosor, también aumenta el grosor de la superficie superior y de la superficie inferior, que es irrelevante para el fenómeno de la hinchamiento, y, por tanto, el peso del módulo de batería aumenta innecesariamente.
[0069] A diferencia del marco único 20 convencional, el marco de módulo en la presente realización puede estar formado por un primer marco de módulo 300 y un segundo marco de módulo 400, es decir, dos marcos de módulo 300 y 400, y la primera pieza de superficie lateral 311 y la tercera pieza de superficie lateral 411 están superpuestas, y la segunda pieza de superficie lateral 312 y la cuarta pieza de superficie lateral 412 están superpuestas, de modo que ambas superficies laterales puedan formar una estructura más gruesa que la superficie superior y la superficie inferior. Es decir, ambas superficies laterales del marco de módulo pueden implementarse para que sean más gruesas, de modo que el fenómeno de hinchamiento de la celda de batería 110 pueda controlarse directamente, y al mismo tiempo, las superficies superior e inferior son relativamente delgadas, impidiendo de este modo que el volumen y el peso del módulo de batería aumenten innecesariamente.
[0070] En el caso de dispositivos de tamaño medio o grande, ya que se ensamblan y forman una pluralidad de tales módulos de batería, reducir el volumen o el peso innecesarios de cada uno de los módulos de la batería puede tener un efecto significativo en el perfeccionamiento de la densidad energética como dispositivo de almacenamiento de energía o en el aumento de la eficiencia general del espacio.
[0071] Por otro lado, haciendo referencia a la Figura 4 junto con la Figura 2, el primer marco de módulo 300 tiene una estructura en la que se dobla un material de placa metálica, en donde se forman esquinas inferiores 320 entre la primera pieza de superficie lateral 311 y la pieza inferior 330, y entre la segunda pieza de superficie lateral 312 y la pieza inferior 330, respectivamente. De manera similar, el segundo marco de módulo 400 también tiene una estructura en la que se dobla un material de placa metálica, en donde se forman esquinas superiores 420 entre la tercera pieza de superficie lateral 411 y la porción de techo 430 y entre la cuarta pieza de superficie lateral 412 y la porción de techo 430, respectivamente.
[0072] En este caso, la primera pieza de superficie lateral 311 y la segunda pieza de superficie lateral 312 del primer marco de módulo 300 pueden extenderse hasta las esquinas superiores 420 del segundo marco de módulo 400, y la tercera pieza de superficie lateral 411 y la cuarta pieza de superficie lateral 412 del segundo marco de módulo 400 pueden extenderse hasta las esquinas inferiores 320 del primer marco de módulo 300.
[0073] Cuando se produce el fenómeno de hinchamiento en la celda de batería 110, se puede concentrar localmente una fuerza de deformación no solamente en las partes primera a cuarta de superficie lateral 311, 312, 411 y 412, sino también en las esquinas, lo que puede causar el problema de que se produzcan grietas en las esquinas.
[0074] Por tanto, la primera pieza de superficie lateral 311 y la segunda pieza de superficie lateral 312 del primer marco de módulo 300 forman una estructura que se extiende hasta las esquinas superiores 420 del segundo marco de módulo 400, y la tercera pieza de superficie lateral 411 y la cuarta pieza de superficie lateral 412 del segundo marco de módulo 400 forman una estructura que se extiende hasta las esquinas inferiores 320 del primer marco de módulo 300, y de este modo, la fuerza de deformación aplicada a las esquinas puede complementarse entre el primer marco de módulo 300 y el segundo marco de módulo 400.
[0075] Por otro lado, en el marco único 20 convencional de la Figura 1, la pila de celdas de batería 12 se ha insertado horizontalmente a lo largo de la dirección del eje X, como muestra una flecha. Del mismo modo, el marco único 20 no debe atascarse en la altura máxima de la configuración de la pila de celdas de batería 12 durante la inserción horizontal, debe tenerse en cuenta la tolerancia de montaje en el momento de la inserción, por lo que fue necesario diseñar la altura del marco único 20 con un margen.
[0076] En cambio, en el marco de módulo 200 de la Figura 2, la pila de celdas de batería 120 puede ensamblarse a lo largo de una dirección vertical Z (una dirección opuesta al eje Z) a través de la parte superior abierta del primer marco de módulo 300 y la parte inferior abierta del segundo marco de módulo 400. Por lo tanto, la altura del marco de módulo 200 puede ser inferior, configurando de este modo un módulo de batería más compacto. Es decir, como puede reducirse el espacio libre entre la pila de celdas de batería y el mar
[0077] la capacidad y el rendimiento del módulo de batería 100 pueden ser más perfeccionados.
[0078] Por otro lado, volviendo a la Figura 4, la primera pieza de superficie lateral 311 puede estar situada entre la tercera pieza de superficie lateral 411 y la pila de celdas de batería 120, y la segunda pieza de superficie lateral 312 puede estar situada entre la cuarta pieza de superficie lateral 412 y la pila de celdas de batería 120.
[0079] En otras palabras, el segundo marco de módulo 400 puede formar una anchura mayor que el primer marco de módulo 300 con respecto a la dirección del eje Y, de modo que el segundo marco de módulo 400 pueda estar situado más al exterior con respecto a la pila de celdas de batería 120.
[0080] Por supuesto, el primer marco de módulo 300 forma una anchura mayor y, por tanto, está situado más al exterior con respecto a la pila de celdas de batería 120, o puede configurarse de tal manera que el primer marco de módulo 300 y
el segundo marco de módulo 400 estén situados alternativamente, pero teniendo en cuenta el orden o la facilidad del proceso, es más preferible que el segundo marco de módulo 400 que cubre la parte superior de la pila de celdas de batería 120 forme una anchura mayor, tal como se muestra en la Figura 4.
[0081] Específicamente, se forma una capa de resina conductora de calor 331 descrita a continuación en la pieza inferior 330 del primer marco de módulo 300, y se dispone la pila de celdas de batería 120 sobre la capa de resina conductora de calor 331. En este momento, en el proceso de aplicación de una resina termoconductora a la pieza inferior 330 para formar la capa de resina termoconductora 331, o de disposición de la pila de celdas de batería 120 sobre la capa de resina termoconductora 331, la primera pieza de superficie lateral 311 y la segunda pieza de superficie lateral 312 del primer marco de módulo 300 pueden desempeñar la función de una especie de miembro de guía.
[0082] Además, se dispone la pila de celdas de batería 120 sobre el primer marco de módulo 300 y, a continuación, se ensambla el segundo marco de módulo 400 en dirección vertical (una dirección opuesta al eje Z), y así, el segundo marco de módulo 400 tiene una anchura mayor en la dirección del eje Y que el primer marco de módulo 300, de modo que la inserción de la tercera pieza de superficie lateral 411 y la cuarta pieza de superficie lateral 412 hacia el exterior de la primera pieza de superficie lateral 311 y la segunda pieza de superficie lateral 312, respectivamente, puede facilitar el montaje.
[0083] La Figura 5 es una vista en perspectiva para explicar el acoplamiento de soldadura del primer marco de módulo y el segundo marco de módulo, otras configuraciones se omiten por comodidad de uso, y solamente se muestran el primer marco de módulo 300a y el segundo marco de módulo 400a.
[0084] Haciendo referencia a la Figura 5, en un estado en el que los extremos de la tercera pieza de superficie lateral 411a extendida y la cuarta pieza de superficie lateral 412a del segundo marco de módulo 400a están en contacto con las esquinas inferiores 320a del primer marco de módulo 300a, pueden acoplarse mediante soldadura o similares. Es decir, cada una de las esquinas inferiores 320a del primer marco de módulo 300a está acoplada con el extremo de la tercera pieza de superficie lateral 411a y el extremo de la cuarta pieza de superficie lateral 412a del segundo marco de módulo 400a correspondiente a la misma mediante un método tal como la soldadura, para que se pueda formar la pieza de acoplamiento CP. En la Figura 5, solamente se muestra en detalle un estado en el que la cuarta pieza de superficie lateral 412a y la esquina inferior 320a están acopladas por soldadura para formar una pieza de acoplamiento CP, pero huelga decir que la pieza extrema extendida de la tercera pieza de superficie lateral 411a también puede formar una pieza acoplada como se ha descrito anteriormente.
[0085] La Figura 6 es una vista en sección transversal de un módulo de batería para explicar el acoplamiento entre un primer marco de módulo y un segundo marco de módulo por medio de un miembro adhesivo.
[0086] Haciendo referencia a la Figura 6, el módulo de batería de acuerdo con la presente realización puede incluir además un miembro adhesivo 500 situado en al menos uno de o entre la primera pieza de superficie lateral 311b y la tercera pieza de superficie lateral 411b o entre la segunda pieza de superficie lateral 312b y la cuarta pieza de superficie lateral 412b. El miembro adhesivo 500 sirve para fijar o acoplar entre el primer marco de módulo 300b y el segundo marco de módulo 400b, y puede incluir una resina o una cinta adhesiva que incluya un material adhesivo.
[0087] Dado que el método de aplicación del miembro adhesivo 500 no está limitado, se puede montar el segundo marco de módulo 400b después de aplicar o adherir el miembro adhesivo 500 a las superficies exteriores de la primera pieza de superficie lateral 311b y la segunda pieza de superficie lateral 312b, y se puede montar el segundo marco de módulo 400b después de aplicar o adherir el miembro adhesivo 500 a las superficies interiores de la tercera pieza de superficie lateral 411b y la cuarta pieza de superficie lateral 412b.
[0088] El método de adherencia de las Figuras 5 o 6 corresponde a realizaciones para acoplar los marcos del primer módulo 300a y 300b y los marcos del segundo módulo 400a y 400b, y en la presente divulgación, además de miembros acoplados o adheridos por soldadura, se pueden aplicar métodos tales como la adhesión, pernos y remaches sin limitación.
[0089] Entretanto, volviendo a la Figura 2, puede aplicarse una resina conductora del calor a la pieza inferior 330 del primer marco de módulo 300 para formar una capa de resina conductora del calor 331.
[0090] En el marco único 20 de la Figura 1, ya que la resina termoconductora se inyecta a través del puerto de inyección del marco único 20 después de insertar la pila de celdas de batería 12, se daba el problema de que la resina termoconductora se inyecta más de lo necesario.
[0091] En la presente realización, dado que se sitúa la pila de celdas de batería 120 después de aplicar previamente la resina termoconductora, se puede prevenir una inyección más excesiva de la necesaria como en el caso convencional. La resina termoconductora de la capa de resina termoconductora 331 puede incluir un material adhesivo termoconductor, y específicamente, puede incluir al menos un material de silicona, un material de uretano, y un material acrílico. La resina termoconductora es líquida durante la aplicación pero se solidifica después de la aplicación,
y por lo tanto puede desempeñar una función de fijación de una o más celdas de batería 110 que constituyen la pila de celdas de batería 120. Además, tiene excelentes características de conducción del calor, y puede transferir rápidamente el calor generado por la celda de batería 110 a un disipador de calor (no mostrado) situado bajo el módulo de batería, impidiendo de este modo el sobrecalentamiento del módulo de batería.
[0092] Las figuras 7 y 8 son vistas en perspectiva para explicar un primer marco de módulo 300c y un segundo marco de módulo 400c según una realización modificada de la presente divulgación, otras configuraciones se omiten por comodidad de uso, y solamente se muestran el marco de módulo 300c y el segundo marco de módulo 400c.
[0093] Haciendo referencia a la Figura 7, al menos una de entre la tercera pieza de superficie lateral 411c y la cuarta pieza de superficie lateral 412c puede extenderse más larga que la primera pieza de superficie lateral 311c y la segunda pieza de superficie lateral 312c, y la pieza extendida puede doblarse hacia dentro (dirección B).
[0094] La Figura 8 es una vista que muestra el estado posterior a que la pieza extendida en la Figura 7 se doble hacia dentro, y con referencia a la Figura 8, las piezas extendidas de la tercera pieza de superficie lateral 411c y la cuarta pieza de superficie lateral 412c se doblan para formar una pieza doblada 440.
[0095] Al formarse la pieza doblada 440, no solamente es posible la fijación mecánica entre el primer marco de módulo 300c y el segundo marco de módulo 400c, sino que también la fuerza de deformación aplicada a la esquina inferior 320c del primer marco de módulo 300c debido al fenómeno de hinchamiento mencionado puede compensarse adicionalmente a través de la pieza doblada 440.
[0096] Entretanto, aunque no se muestra específicamente, la soldadura puede realizarse además entre la pieza inferior 330c y el extremo de la pieza doblada 440.
[0097] Las figuras 9 y 10 son vistas en perspectiva para explicar el primer marco de módulo 300d y el segundo marco de módulo 400d según una realización modificada de la presente divulgación, otras configuraciones se omiten por comodidad de uso, y solamente se muestran el primer marco de módulo 300d y el segundo marco de módulo 400d. Haciendo referencia a la Figura 9, al menos una de entre la tercera pieza de superficie lateral 411d y la cuarta pieza de superficie lateral 412d pueden extenderse más largas que la primera pieza de superficie lateral 311d y la segunda pieza de superficie lateral 312d, y la pieza extendida puede doblarse hacia fuera (dirección C). En este caso, se pueden formar además uno o más orificios pasantes 451 en las piezas extendidas de la tercera pieza de superficie lateral 411d y de la cuarta pieza de superficie lateral 412d.
[0098] La Figura 10 es una vista que muestra un estado posterior a que la pieza extendida en la Figura 9 se doble hacia fuera, y con referencia a la Figura 10, las piezas extendidas de la tercera pieza de superficie lateral 411d y la cuarta pieza de superficie lateral 412d se doblan para formar una pieza de montaje 450.
[0099] En la implementación de un bloque de baterías que incluye una pluralidad de módulos de batería, es necesario un dispositivo para fijar el módulo de batería al marco del bloque (no mostrado). Esto se debe a que cuando el bloque de baterías se aplica a un dispositivo descrito a continuación en el presente documento, es necesario garantizar la seguridad contra vibraciones o choques externos.
[0100] De acuerdo con uno convencional, el marco del bloque se fijaba formando una estructura de sujeción independiente en cuatro esquinas de la superficie lateral del módulo de batería, pero en la presente realización, el módulo de batería puede fijarse al marco del bloque (no mostrado) formando una pieza de montaje 450.
[0101] En particular, se forman una pluralidad de orificios pasantes 451 en la pieza de montaje 450 de las figuras 9 y 10, y los pernos pueden ser insertados a través de los orificios pasantes 451 para ser fijados a un marco del bloque (no mostrado). El número de orificios pasantes 451 no está particularmente limitado, pero es preferible que para una fijación firme, el número sea de dos o más, tal como se muestra en la Figura 10.
[0102] Sin embargo, los orificios pasantes 451 en las figuras 9 y 10 son ejemplos que muestran un ejemplo de un método de fijación que utiliza la pieza de montaje 450, y una forma en la que la pieza de montaje 450 se fija al marco del bloque utilizando un miembro adhesivo o también se puede utilizar soldadura sin estos orificios pasantes 451 como un ejemplo modificado.
[0103] El hinchamiento de la pila de celdas de batería puede controlarse fácilmente a través del segundo marco de módulo 400d en el que se forma la pieza de montaje 450, y al mismo tiempo, se puede fijar el módulo de batería al marco del bloque incluso sin formar por separado una estructura de fijación. Además, la pieza de montaje 450 puede aplicar diversas estructuras de fijación y sujeción, tal como la fijación con pernos a través de un orificio pasante, adhesión a través de un miembro adhesivo, y acoplamiento por soldadura, y similares.
[0104] Adicionalmente, para controlar el hinchamiento de la pila de celdas de batería y reducir la fuerza de deformación en las esquinas, la tercera pieza de superficie lateral 411d y la cuarta pieza de superficie lateral 412d se extienden hasta
las esquinas inferiores 320d del primer marco de módulo 300d, y las piezas de montaje 450 se sitúan adyacentes a las esquinas inferiores 320d, respectivamente.
[0105] La Figura 11 es una vista en sección transversal de un módulo de batería para explicar un miembro rígido.
[0106] Haciendo referencia a la Figura 11, el módulo de batería de acuerdo con la presente realización puede incluir además un miembro rígido 600 que está situado en al menos uno de entre la primera pieza de superficie lateral 311e y la tercera pieza de superficie lateral 411e y entre la segunda pieza de superficie lateral 312e y la cuarta pieza de superficie lateral 412e.
[0107] En contraste con el fenómeno de hinchamiento en el que las celdas de batería 110 que constituyen la pila de celdas de batería 120 se hinchan en una dirección de flecha (dirección del eje Y y una dirección opuesta de la misma), se puede disponer el miembro rígido 600 en la posición mencionada para asegurar una rigidez adicional. Con este fin, el miembro rígido 600 incluye preferiblemente al menos uno de entre un miembro de plástico y un material de placa metálica.
[0108] Además de la configuración antes mencionada en la que las partes primera a cuarta de superficie lateral 311e, 312e, 411e y 412e están superpuestas, se puede insertar adicionalmente un miembro rígido 600 en función del número de celdas de batería 110 que constituyen la pila de celdas de batería 120 o del grado de hinchamiento. Como en la presente realización, el marco de módulo formado por los dos marcos de módulo 300e y 400e tiene una configuración que facilita adicionalmente la inserción del miembro rígido 600.
[0109] Por otro lado, aunque no se muestra específicamente, si es necesario, el miembro adhesivo de la Figura 6 está situado además entre cada una de las partes primera a cuarta de superficie lateral 311e, 312e, 411e y 412e y el miembro rígido 600 para asegurar la fuerza adhesiva.
[0110] Uno o más módulos de batería de acuerdo con la presente realización descrita anteriormente pueden montarse junto con diversos sistemas de control y protección, tales como un sistema de gestión de batería (BMS) y un sistema de refrigeración, para formar un bloque de baterías.
[0111] El módulo de batería o el bloque de baterías que incluye el módulo de batería puede aplicarse a diversos dispositivos. Estos dispositivos pueden aplicarse a vehículos tales como una bicicleta eléctrica, un vehículo eléctrico, un vehículo híbrido, pero la presente divulgación no se limita a esto y puede aplicarse a diversos dispositivos que pueden usar la pila secundaria.
[0112] Aunque las realizaciones preferidas de la presente divulgación han sido descritas en detalle anteriormente, el ámbito de la presente divulgación no se limita a esto. La invención se expone en las reivindicaciones adjuntas.
[0113] [Descripción de los números de referencia]
[0114] 100: módulo de batería
[0115] 110: celda de batería
[0116] 120: pila de celdas de batería
[0117] 300: primer marco de módulo
[0118] 331: capa de resina conductora del calor
[0119] 400: segundo marco de módulo
Claims (11)
1. REIVINDICACIONES
1. Un módulo de batería (100) que comprende:
una pila de celdas de batería (120) en la que se apila una pluralidad de celdas de batería (110); y
un marco de módulo (200) para alojar la pila de celdas de batería (120),
en donde el marco de módulo (200) incluye un primer marco de módulo (300) que tiene una parte superior abierta y un segundo marco de módulo (400) que tiene una parte inferior abierta,
en donde el primer marco de módulo (300) incluye una primera pieza de superficie lateral (311), una segunda pieza de superficie lateral (312), y una pieza inferior (330) para conectar la primera pieza de superficie lateral (311) y la segunda pieza de superficie lateral (312),
en donde el segundo marco de módulo (400) incluye una tercera pieza de superficie lateral (411), una cuarta pieza de superficie lateral (412), y una pieza de techo (430) para conectar la tercera pieza de superficie lateral (411) y la cuarta pieza de superficie lateral (412), y
en donde el primer marco de módulo (300) y el segundo marco de módulo (400) rodean la pila de celdas de batería (120) en un estado en el que la primera pieza de superficie lateral (311) y la tercera pieza de superficie lateral (411) están superpuestas, y la segunda pieza de superficie lateral (312) y la cuarta pieza de superficie lateral (412) están superpuestas,
en donde la pluralidad de celdas de batería (110) se apilan en estado vertical o invertido de manera que queden paralelas a la primera pieza de superficie lateral (311), la segunda pieza de superficie lateral (312), la tercera pieza de superficie lateral (411), y la cuarta pieza de superficie lateral (412),
caracterizado por quela primera pieza de superficie lateral (311) y la segunda pieza de superficie lateral (312) del primer marco de módulo (300) se extienden hasta las esquinas superiores (420) del segundo marco de módulo (400), y
la tercera pieza de superficie lateral (411) y la cuarta pieza de superficie lateral (412) del segundo marco de módulo (400) se extienden al menos hasta las esquinas inferiores (320) del primer marco de módulo (300),
en donde ambas superficies laterales del marco de módulo (200) son más gruesas que la superficie superior(430)y la superficie inferior(330).
2. El módulo de batería (100) de acuerdo con la reivindicación 1,
en donde la primera pieza de superficie lateral (311) está situada entre la tercera pieza de superficie lateral (411) y la pila de celdas de batería (120), y
la segunda pieza de superficie lateral (312) está situada entre la cuarta pieza de superficie lateral (412) y la pila de celdas de batería (120).
3. El módulo de batería (100) de acuerdo con la reivindicación 2,
en donde cada borde de la tercera pieza de superficie lateral (411) y de la cuarta pieza de superficie lateral (412) está acoplado por soldadura con una esquina inferior del primer marco de módulo (300) para formar una pieza de acoplamiento.
4. El módulo de batería (100) de acuerdo con la reivindicación 2,
en donde al menos una de entre la tercera pieza de superficie lateral (411) y la cuarta pieza de superficie lateral (412) incluye una pieza doblada (440) que se extiende más larga que la primera pieza de superficie lateral (311) y la segunda pieza de superficie lateral (312) y se dobla hacia dentro.
5. El módulo de batería (100) de acuerdo con la reivindicación 2,
en donde al menos una de entre la tercera pieza de superficie lateral (411) y la cuarta pieza de superficie lateral (412) incluye una pieza de montaje (450) que se extiende más larga que la primera pieza de superficie lateral (311) y la segunda pieza de superficie lateral (312) y se dobla hacia fuera.
6. El módulo de batería (100) de acuerdo con la reivindicación 5,
en donde la pieza de montaje (450) está situada adyacente a una esquina inferior (320d) del primer marco de módulo (300).
7. El módulo de batería (100) de acuerdo con la reivindicación 5,
en donde en la pieza de montaje (450) se forman uno o más orificios pasantes (451).
8. El módulo de batería (100) de acuerdo con la reivindicación 1,
comprendiendo además un miembro adhesivo (500) que está situado al menos en uno de entre la primera pieza de superficie lateral (311) y la tercera pieza de superficie lateral (411) y entre la segunda pieza de superficie lateral (312) y la cuarta pieza de superficie lateral (412).
9. El módulo de batería (100) de acuerdo con la reivindicación 1,
comprendiendo además un miembro rígido (600) que está situado en al menos uno de entre la primera pieza de
superficie lateral (311) y la tercera pieza de superficie lateral (411) y entre la segunda pieza de superficie lateral (312) y la cuarta pieza de superficie lateral (412),
en donde el miembro rígido (600) incluye al menos uno de un miembro de plástico y un material de placa metálica.
10. El módulo de batería (100) de acuerdo con la reivindicación 1,
en donde el primer marco de módulo (300) es un material de placa metálica en el que la primera pieza de superficie lateral (311), la segunda pieza de superficie lateral (312), y la pieza inferior (330) están integradas, y el segundo marco de módulo (400) es un material de placa metálica en el que la tercera pieza de superficie lateral (411), la cuarta pieza de superficie lateral (412), y la pieza de techo (430) están integradas.
11. El módulo de batería (100) de acuerdo con la reivindicación 1,
comprendiendo además una capa de resina conductora de calor (331) que está situada entre la pieza inferior (330) y la pila de celdas de batería (120).
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