ES3057109T3 - Battery pack and vehicle including same - Google Patents

Battery pack and vehicle including same

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ES3057109T3
ES3057109T3 ES22736942T ES22736942T ES3057109T3 ES 3057109 T3 ES3057109 T3 ES 3057109T3 ES 22736942 T ES22736942 T ES 22736942T ES 22736942 T ES22736942 T ES 22736942T ES 3057109 T3 ES3057109 T3 ES 3057109T3
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ES
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housing
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ES22736942T
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Jin-Oh Yang
Kwang-Keun Oh
In-Hyuk Jung
Hae-Won Choi
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LG Energy Solution Ltd
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Abstract

Un paquete de baterías según una realización de la presente invención comprende: al menos una celda de batería que tiene una parte de ventilación para desgasificar; y una caja de paquete que aloja la al menos una celda de batería con la parte de ventilación orientada hacia el lado inferior del paquete de baterías y expone la parte de ventilación fuera del paquete de baterías. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Paquete de baterías y vehículo que lo incluye
[0003] Campo técnico
[0004] La presente exposición se refiere a un paquete de baterías, y a un vehículo que comprende el mismo.
[0005] La presente solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente coreana n.º 10-2021-0003547, presentada el 11 de enero de 2021 en la Oficina de propiedad intelectual de Corea.
[0006] Antecedentes de la técnica
[0007] Debido a sus características de que resultan fácilmente utilizables en diversos productos y a propiedades eléctricas tales como una alta densidad de energía, las baterías secundarias no solo se utilizan habitualmente en dispositivos portátiles, sino que se utilizan universalmente en vehículos eléctricos (EV, por sus siglas en inglés) o en vehículos eléctricos híbridos (HEV, por sus siglas en inglés) que son impulsados por una fuente de energía eléctrica. Tales baterías secundarias están centrando el interés por su ventaja principal, que es la notable reducción del uso de combustibles fósiles y la no generación de subproductos del uso de la energía, lo que las convierte en una nueva fuente de energía ecológica y energéticamente eficiente.
[0008] Entre los tipos de baterías secundarias utilizados generalizadamente en la actualidad se incluyen las baterías de ion litio, las baterías de polímero de litio, las baterías de níquel-cadmio, las baterías de hidruro de níquel, las baterías de níquel-zinc, o similares. Esta celda unitaria de batería secundaria, es decir, una celda unitaria de batería, presenta una tensión de funcionamiento de aproximadamente 2,5 V a 4,5 V. De acuerdo con lo anterior, cuando se requiere una tensión de salida más alta, se puede conectar una pluralidad de celdas de batería en serie para fabricar un paquete de baterías. Además, el paquete de baterías puede fabricarse mediante la conexión de la pluralidad de celdas de batería en paralelo de acuerdo con la capacidad de carga/descarga requerida para el paquete de baterías. De acuerdo con lo anterior, el número de celdas de batería incluidas en el paquete de baterías puede fijarse de diverso modo según la tensión de salida o la capacidad de carga/descarga requerida.
[0009] Por otro lado, al fabricar el paquete de baterías mediante conexión de la pluralidad de celdas de batería en serie/en paralelo, es habitual hacer un módulo de batería que incluya por lo menos una celda de batería, y después fabricar un paquete de baterías o un banco de baterías utilizando por lo menos un módulo de batería con la adición de cualquier otro componente.
[0010] En general, la carcasa de paquete de baterías convencional incluye una pluralidad de celdas de batería, una carcasa de paquete para alojar la pluralidad de celdas de batería, una cubierta de paquete para cubrir la pluralidad de celdas de batería en la parte superior de la carcasa del paquete y un disipador de calor montado debajo de la carcasa del paquete para refrigerar la pluralidad de celdas de batería. Aquí, la carcasa de paquete convencional incluye un conjunto de una pluralidad de elementos de placa para alojar la pluralidad de celdas de batería.
[0011] Sin embargo, en la carcasa del paquete de baterías convencional, la pluralidad de elementos de placa que constituyen la carcasa del paquete incrementa el tamaño total del paquete de baterías, y por lo tanto se produce una desventaja respecto a la densidad de energía. Además, en la carcasa del paquete de baterías convencional, algunos elementos adicionales tales como la cubierta superior y el disipador de calor reducen la densidad total de energía. Los documentos US2018/316071 A1, US2019/229384 A1 y WO2022/043259 A1 describen diferentes paquetes de baterías.
[0012] Además, cuando se produce una situación de sobrecalentamiento o incendio en el paquete de baterías convencional, los gases que salen de las celdas de batería suben hacia la parte superior del paquete de baterías, lo que representa una gran peligro para la seguridad del conductor y los pasajeros situados sobre el paquete de baterías.
[0013] De acuerdo con lo anteriormente expuesto, se tiene como objetivo proporcionar un paquete de baterías con una estructura más compacta y una densidad de energía incrementada, así como un rendimiento de seguridad mejorado y un vehículo que incluya el paquete de baterías.
[0014] Exposición
[0015] Problema técnico
[0016] De acuerdo con lo anteriormente expuesto, la presente exposición se refiere a proporcionar un paquete de baterías con una estructura más compacta y una densidad de energía incrementada, y a un vehículo que comprenda el mismo. Además, la presente exposición se refiere, además, a proporcionar un paquete de batería con un rendimiento de seguridad mejorado y a un vehículo que comprenda el mismo.
[0017] Solución técnica
[0018] La invención se define en las reivindicaciones adjuntas.
[0019] Para resolver el problema descrito anteriormente, la presente exposición proporciona un paquete de batería que incluye por lo menos una celda de batería que incluye una porción de ventilación para forzar la salida de gases y una carcasa del paquete que aloja la celda o celdas de batería de tal manera que la porción de ventilación esté orientada hacia la cara inferior del paquete de baterías, con la porción de ventilación expuesta respecto al paquete de baterías. El paquete de baterías puede incluir una cubierta de paquete que está acoplada a la carcasa del paquete y cubre por lo menos una celda de batería en una cara opuesta a la porción de ventilación.
[0020] La cubierta del paquete puede presentar un canal de refrigeración en su interior para refrigerar por lo menos una celda de batería.
[0021] La cubierta del paquete puede incluir un disipador de calor inferior en contacto con por lo menos una celda de batería, y un disipador de calor superior acoplado al disipador de calor inferior para formar el canal de refrigeración en el interior.
[0022] La celda o celdas de batería pueden estar fijada a una superficie inferior del disipador de calor inferior.
[0023] La cubierta del paquete puede incluir un acceso de entrada de agua de refrigeración que se comunica con el canal de refrigeración y sobresale de un lado del disipador de calor superior, y un acceso de salida de agua de refrigeración que se encuentra en el disipador de calor superior, separado del acceso de entrada de agua de refrigeración y que se comunica con el canal de refrigeración.
[0024] La carcasa del paquete puede incluir un cuerpo de carcasa que cubre por lo menos una celda de batería, y está acoplado a la cubierta del paquete, y una porción de inserción de celda proporcionada en la cara inferior del cuerpo de carcasa, en la que se inserta por lo menos una celda de batería.
[0025] La porción de inserción de la celda puede presentar por lo menos una abertura a través de la cual la porción de ventilación queda expuesta respecto a la carcasa del paquete.
[0026] La porción de inserción de la celda puede sobresalir a una altura predeterminada respecto a una cara inferior de la carcasa del paquete.
[0027] La porción de inserción de la celda puede sobresalir hacia abajo más allá de la carcasa del paquete en mayor medida que la porción de ventilación.
[0028] La porción de inserción de la celda puede cubrir un lateral de la base de la celda o celdas de batería.
[0029] Un espacio interior de la carcasa del paquete puede llenarse con un material de resina para cubrir la celda o celdas de batería.
[0030] Se puede proporcionar una pluralidad de celdas de batería, y el material de resina puede utilizarse para rellenar los espacios entre la pluralidad de celdas de batería.
[0031] El material de resina puede incluir una resina de encapsulado.
[0032] La porción de ventilación puede proporcionarse en un extremo en la dirección longitudinal de la celda o celdas de batería, y el extremo de la celda o celdas de batería puede estar situada por debajo de la carcasa del paquete. La cubierta del paquete puede cubrir un extremo opuesto de la celda o celdas de batería.
[0033] Además, la presente exposición proporciona un vehículo que incluye por lo menos un paquete de baterías según las realizaciones descritas anteriormente.
[0034] La superficie inferior de la carcasa del paquete puede estar separada por una altura predeterminada de un chasis inferior del vehículo, formando un espacio de seguridad.
[0035] El paquete de batería puede incluir una placa de refuerzo montada en un chasis inferior del vehículo.
[0036] La superficie inferior de la carcasa del paquete puede estar separada por una altura predeterminada de la placa de refuerzo, formando un espacio de seguridad.
[0037] Efectos ventajosos
[0038] Según las diversas realizaciones descritas anteriormente, es posible proporcionar un paquete de baterías con una estructura más compacta y una densidad de energía incrementada y un vehículo que comprenda el mismo.
[0039] Adicionalmente, según diversas realizaciones descritas anteriormente, es posible proporcionar un paquete de baterías con un rendimiento de seguridad mejorado y un vehículo que comprenda el mismo.
[0040] Descripción de los dibujos
[0041] Los dibujos adjuntos ilustran una realización preferente de la presente exposición y, junto con la descripción detallada de la presente exposición que se describe a continuación, sirven para proporcionar una comprensión más detallada de los aspectos técnicos de la presente exposición, y de esta manera, no se debe interpretar que la presente exposición está limitada a los dibujos.
[0042] La FIG.1 es un diagrama que muestra un paquete de baterías montado en un vehículo según una realización de la presente exposición.
[0043] La FIG.2 es una vista de despiece en perspectiva del paquete de baterías de la FIG.1.
[0044] La FIG.3 es un diagrama que ilustra las celdas de batería del paquete de batería de la FIG.2.
[0045] La FIG.4 es un diagrama que ilustra una carcasa del paquete de baterías de la FIG.2.
[0046] Las FIGS.5 y 6 son diagramas que ilustran una carcasa de paquete según otra realización del paquete de baterías de la FIG.2.
[0047] Las FIGS.7 y 8 son diagramas que ilustran una cubierta del paquete de baterías de la FIG.2.
[0048] La FIG. 9 es un diagrama que ilustra la liberación de gases de una celda de batería a través de un espacio de seguridad cuando se produce una situación de sobrecalentamiento o incendio en un paquete de baterías montado en el vehículo de la FIG.1.
[0049] La FIG.10 es un diagrama que muestra un paquete de baterías según otra realización de la presente exposición.Mejor modo
[0050] La presente exposición resultará evidente al describir una realización preferente de la presente exposición en detalle en referencia a los dibujos adjuntos. La realización descrita en el presente documento se proporciona a modo de ilustración para ayudar a comprender la presente exposición, y debe entenderse que se pueden realizar diversas modificaciones a la presente exposición en otras realizaciones distintas de la realización descrita en el presente documento. Además, para ayudar a entender la presente exposición, los dibujos adjuntos no se muestran a escala real y podrían representar algunos elementos de forma exagerada.
[0051] La FIG.1 es un diagrama que muestra un paquete de baterías montado en un vehículo según una realización de la presente exposición.
[0052] En referencia a la FIG.1, el vehículo 1 puede ser un vehículo eléctrico o un vehículo eléctrico híbrido, y puede incluir por lo menos un paquete de baterías 10. En el vehículo 1, se puede proporcionar un espacio para asientos con una hoja interior para un conductor y pasajeros por encima del paquete o paquetes de baterías 10, y puede proporcionarse un chasis inferior 5 del vehículo 1 por debajo del paquete de baterías 10.
[0053] El paquete de baterías 10 puede estar separado a una altura predeterminada H del chasis inferior 5 proporcionado en la parte inferior del vehículo 1. El paquete de baterías 10 está separado a la altura predeterminada H para formar un espacio de seguridad S, y posteriormente en el presente documento se describirá con más detalle la estructura de colocación relacionada del paquete de baterías 10 y toda su configuración, en referencia a los dibujos relacionados. La FIG.2 es una vista de despiece en perspectiva del paquete de baterías de la FIG.1.
[0054] En referencia a la FIG.2, el paquete de batería 10 puede incluir una celda 100 de batería y una carcasa de paquete 200. Por otro lado, el paquete de baterías 10 puede incluir, además, una cubierta 300 de paquete, una unidad de barra colectora 400 y diversos tipos de componentes eléctricos que constituyen el paquete de baterías 10.
[0055] La celda 100 de batería puede ser una batería secundaria, por ejemplo, una batería secundaria cilíndrica, una batería secundaria de tipo bolsa o una batería secundaria prismática. Posteriormente en el presente documento se describe la presente realización basándose en una batería secundaria cilíndrica como la celda 100 de batería.
[0056] Se puede proporcionar por lo menos una celda 100 de batería. Posteriormente en el presente documento se describe la presente realización basándose en una pluralidad de celdas 100 de batería.
[0057] Posteriormente en el presente documento se describirá con más detalle la pluralidad de celdas 100 de batería. La FIG.3 es un diagrama que ilustra las celdas de batería del paquete de baterías de la FIG.2.
[0058] En referencia a la FIG.3, se pueden rellenar con un material de resina R los espacios entre la pluralidad de celdas 100 de batería. El material de resina R puede fijar la pluralidad de celdas 100 de batería de manera más estable y transferir el calor generado por la pluralidad de celdas 100 de batería de manera más uniforme, incrementando de esta manera el rendimiento de refrigeración de la pluralidad de celdas 100 de batería.
[0059] El material de resina R puede incluir una resina de encapsulado. La resina de encapsulado puede formarse mediante inyección de un material de resina delgada en la pluralidad de celdas 100 de batería y el curado de la resina. En el presente documento, la inyección del material de resina R puede llevarse a cabo a temperatura ambiente, de entre aproximadamente 15 °C y 25 °C, para evitar el daño térmico de la pluralidad de celdas 100 de batería.
[0060] Específicamente, el material de resina R puede incluir una resina de silicona. El material de resina R no se encuentra limitado a lo anterior, y puede incluir cualquier material de resina aparte de la resina de silicona, capaz de fijar las celdas 100 de batería y mejorar la eficiencia de transferencia de calor.
[0061] Un electrodo positivo 110 y un electrodo negativo 130 para la conexión eléctrica de las celdas 100 de batería pueden estar dispuestos en un extremo inferior 102 de la pluralidad de celdas 100 de batería. En la presente invención, el electrodo positivo 110 puede proporcionarse en el centro del extremo inferior 102 de la celda 100 de batería y el electrodo negativo 130 puede proporcionarse en el borde del extremo inferior 102 de la celda 100 de batería. En la celda 100 de batería, el electrodo positivo 110 y el electrodo negativo 130 no se encuentran limitados a ello y pueden proporcionarse con cualquier otra estructura de colocación de modo que estén aislados unos respecto a otros. El electrodo positivo 110 y el electrodo negativo 130 de la pluralidad de celdas 100 de batería pueden estar conectados eléctricamente a la unidad de barra colectora 400 tal como se describe posteriormente, en la cara inferior de la carcasa de paquete 200 (ver las FIGS.1 y 2).
[0062] Se puede proporcionar una porción de ventilación 150 en el extremo inferior 102 de cada una de las múltiples celdas 100 de batería para forzar la expulsión de los gases G (ver la FIG.7) generados en cada celda 100 de batería. La porción de ventilación 150 puede proporcionarse en el extremo 102 en la dirección longitudinal de la celda 100 de batería. El extremo 102 de la celda 100 de batería puede estar situado debajo de la carcasa de paquete 200 (ver las FIGS.1 y 2).
[0063] Específicamente, la porción de ventilación 150 puede estar situada en el extremo inferior 102 de la celda 100 de batería, y puede estar situada en la parte inferior de la carcasa de paquete 200. Más específicamente, la porción de ventilación 150 puede estar situada en una zona de placa de electrodo positivo en proximidad al centro del extremo inferior de la celda 100 de batería, que presenta el electrodo positivo 110.
[0064] La porción de ventilación 150 puede estar formada con un grosor menor que cualquier otra zona en el extremo inferior 102 de la celda 100 de batería. La porción de ventilación 150 se rompe, provocando la expulsión forzada de los gases G (ver la FIG.7) al exterior de la celda 100 de batería más fácilmente en el caso de que la presión interna se incremente por encima de un nivel predeterminado debido a una situación anómala en la celda 100 de batería.
[0065] La porción de ventilación 150 puede ser proporcionada en forma de una abertura o muesca de un tamaño predeterminado. Además, la porción del ventilación 150 puede presentar una estructura en la que una película que se rompe por encima del nivel de presión predeterminado se añade a la abertura de tamaño predeterminado.
[0066] En la presente realización, debido a que la porción de ventilación 150 está situada en la parte inferior de la carcasa de paquete 200, cuando se produce un sobrecalentamiento o un incendio debido a una situación anómala en la celda 100 de batería, los gases o la llama pueden salir a través de la cara inferior de la carcasa de paquete 200 y no por la cara superior de la carcasa de paquete 200. De acuerdo con lo anterior, cuando se produce una situación anómala, es posible garantizar la seguridad del conductor y los pasajeros del vehículo 1, que están situados por encima del paquete 200, al máximo, minimizando de esta manera el daño a los pasajeros.
[0067] La porción de ventilación 150 puede proporcionarse en proximidad al centro del extremo inferior 102 de la celda 100 de batería. La porción de ventilación 150 no se encuentra limitada a lo anterior, y puede proporcionarse en cualquier otra ubicación para forzar el desplazamiento de los gases hacia la parte inferior de la celda 100 de batería.
[0068] El extremo superior 106 de la pluralidad de celdas 100 de batería puede presentar una forma plana y puede estar fijado a la superficie inferior de la cubierta de paquete 300 (ver las FIGS.1 y 2). En la presente realización, debido a que el electrodo positivo 110 y el electrodo negativo 130 se proporcionan en el extremo inferior 102 de la pluralidad de celdas 100 de batería, dado que el extremo superior de la pluralidad de celdas 100 de batería se proporciona en forma plana que no presenta ninguna estructura desigual, el extremo superior de toda la pluralidad de celdas 100 de batería puede montarse en contacto con la superficie inferior de la cubierta de paquete 300 sin dejar un espacio de separación predeterminado sobre la superficie inferior de la cubierta de paquete 300.
[0069] En el presente documento, el montaje adhesivo de la pluralidad de celdas 100 de batería y la cubierta de paquete 300 se puede llevar a cabo mediante un adhesivo térmicamente conductor. Por otro lado, la cubierta de paquete 300 puede proporcionarse como un disipador de calor para refrigerar las celdas 100 de batería, tal como se describe a continuación.
[0070] En la presente realización, debido a que el extremo superior de todas las celdas 100 de batería está montado en contacto con la superficie inferior de la cubierta de paquete 300 sin ninguna estructura desigual, es posible incrementar significativamente el rendimiento de refrigeración de las celdas 100 de batería.
[0071] Además, en la presente realización, mediante la estructura de colocación de contacto entre el extremo superior 106 de las celdas 100 de batería y la cubierta de paquete 300, es posible reducir la altura total en la dirección vertical del paquete de baterías 10, consiguiendo de esta manera una estructura más compacta del paquete de baterías 10 e incrementando significativamente la densidad de energía total. De acuerdo con lo anterior, en la presente realización resulta posible montar el número máximo de paquetes de baterías 10 en el vehículo 1, incrementando significativamente de esta manera la capacidad total de la batería del vehículo 1.
[0072] Por otro lado, cualquier otro elemento, tal como una hoja térmicamente conductora, puede interponerse entre el extremo superior 106 de las celdas 100 de batería y la cubierta de paquete 300 a fin de incrementar el rendimiento de la refrigeración. Además, se puede proporcionar cualquier otro elemento, tal como un espacio térmicamente conductor que presente una estructura de ranuras para fijar las celdas 100 de batería de manera más estable, en el extremo superior 106 de las celdas 100 de batería.
[0073] La FIG.4 es un diagrama que ilustra una carcasa del paquete de baterías de la FIG.2.
[0074] En referencia a la FIG. 4, junto con la FIGS. 1 y 2, la carcasa de paquete 200 puede alojar por lo menos una celda 100 de batería. Específicamente, la carcasa de paquete 200 puede alojar las celdas 100 de batería de tal manera que la porción de ventilación 150 de las celdas 100 de batería esté orientada hacia la parte inferior del paquete de baterías 10, y puede dejar expuesta la porción de ventilación 150 del paquete de baterías 10.
[0075] Además, la superficie inferior de la carcasa de paquete 200 puede estar separada por la altura predeterminada H respecto al chasis inferior 5 del vehículo 1, formando el espacio de seguridad S.
[0076] En el caso de que se produzca un impacto externo en el chasis inferior 5 del vehículo 1, el espacio de seguridad S puede evitar la transferencia directa del impacto externo al paquete de baterías 10, evitando de esta manera de manera eficaz daños en el paquete de baterías 10 causados por el impacto externo y, además, la explosión del paquete de baterías 10.
[0077] Además, cuando se produce una situación de sobrecalentamiento o incendio debido a una situación anómala en el paquete de baterías 10, el espacio de seguridad S puede guiar los gases o las llamas que salen de las celdas 100 de batería a fin de que se desplacen hacia la parte inferior del vehículo 1 y no hacia el conductor y los pasajeros.
[0078] El espacio interno de la carcasa de paquete 200 puede rellenarse con el material de resina R para cubrir la celda o celdas 100 de batería, y en la presente realización, la pluralidad de celdas 100 de batería. Específicamente, el material de resina R puede utilizarse para el relleno en la carcasa de paquete 200 de manera que las celdas 100 de batería estén incluidas por lo menos en parte de manera que el material de resina R pueda cubrir la pluralidad de celdas 100 de batería.
[0079] La carcasa de paquete 200 puede incluir un cuerpo 210 de carcasa y una porción de inserción 230 de celda.
[0080] El cuerpo 210 de carcasa puede estar acoplado a la cubierta de paquete 300 tal como se describe posteriormente, para cubrir por lo menos una celda 100 de batería, y en la presente realización, la pluralidad de celdas 100 de batería. El material de resina R puede utilizarse para rellenar el cuerpo 210 de la carcasa.
[0081] La porción de inserción 230 de celda puede proporcionarse en la base del cuerpo 210 de la carcasa, y el extremo 102 de la celda o celdas 100 de batería, y en la presente realización, la pluralidad de celdas 100 de batería, puede insertarse en la porción de inserción 230 de celda. Específicamente, puede proporcionarse una pluralidad de porciones de inserción 230 de celda, y el extremo inferior 102 de la pluralidad de celdas 100 de batería puede insertarse en la pluralidad de porciones de inserción 230 de celda.
[0082] Cada una de la pluralidad de porciones de inserción 230 de celda puede presentar por lo menos una abertura 235 para alojar el electrodo positivo 110 de las celdas 100 de batería y dejar expuesta la porción de ventilación 150 de las celdas 100 de batería respecto a la carcasa de paquete 200.
[0083] La abertura o aberturas 235 pueden estar selladas con una película delgada que pueda ser rota por los gases que salgan de la porción de ventilación 150. Lo anterior tiene el objetivo de evitar la filtración de agua a través de la abertura o aberturas 235.
[0084] Las FIGS.5 y 6 son diagramas que ilustran una carcasa de paquete según otra realización del paquete de baterías de la FIG.2.
[0085] En referencia a las FIGS.5 y 6, se puede proporcionar una porción de inserción 240 de celdas en la base del cuerpo 210 de la carcasa. La porción de inserción 240 de celdas puede sobresalir una altura predeterminada respecto a la cara inferior de la carcasa de paquete 200. En la presente invención, la porción de inserción 240 de celdas puede sobresalir hacia abajo respecto a la carcasa de paquete 200 en mayor medida que la porción de ventilación 150. La porción de inserción 240 de celdas puede formar una estructura de costillas sobresalientes en la base de la carcasa de paquete 200.
[0086] En la presente realización, es posible evitar la interferencia con la porción de ventilación 150 de las celdas 100 de batería de manera más eficaz a través de la porción de inserción 240 de celdas de la estructura de costillas sobresalientes, forzando de esta manera la expulsión más rápida de los gases, sin la interferencia de la porción de inserción 240 de celdas, durante la expulsión forzada de los gases a través de la porción de ventilación 150 en caso de sobrecalentamiento de las celdas 100 de batería.
[0087] Además, la porción de inserción 240 de celdas puede cubrir una cara de la base de la celda o celdas 100 de batería, y en la presente realización, la pluralidad de celdas 100 de batería. De acuerdo con lo anterior, la porción de inserción 240 de celdas puede fijar por lo menos una celda 100 de batería, y en la presente realización, la pluralidad de celdas 100 de batería, de manera más firme.
[0088] Además, de la misma manera que la abertura 235 de la realización anterior, la porción de inserción 240 de celdas puede presentar una abertura 245. Además, la porción de inserción 240 de celdas puede presentar por lo menos un orificio de sujeción 247 a través del cual pasa o se sujeta un elemento de sujeción para el acoplamiento a la cubierta de paquete 300.
[0089] Las FIGS.7 y 8 son diagramas que ilustran la cubierta del paquete de baterías de la FIG.2.
[0090] En referencia a las FIGS.7 y 8 junto con las FIGS.1 y 2, la cubierta de paquete 300 puede estar acoplada a la carcasa de paquete 200, y puede cubrir la celda o celdas 100 de batería en una cara opuesta a la porción de ventilación 150. Específicamente, la cubierta de paquete 300 puede cubrir el extremo opuesto 106 de la celda o celdas 100 de batería. Más específicamente, la cubierta de paquete 300 puede estar acoplada al extremo superior de la carcasa de paquete 200 y puede cubrir el extremo superior 106 de la pluralidad de celdas 100 de batería.
[0091] La cubierta de paquete 300 puede incluir un canal de refrigeración 310, un disipador de calor inferior 330, un disipador de calor superior 350, un acceso de entrada de agua de refrigeración 370 y un acceso de salida de agua de refrigeración 390.
[0092] El canal de refrigeración 310 puede proporcionarse en el interior de la cubierta de paquete 300 para refrigerar la celda o celdas 100 de batería, y en la presente realización, la pluralidad de celdas 100 de batería. Un agua de refrigeración para refrigerar las celdas 100 de batería puede circular por el canal de refrigeración 310.
[0093] El disipador de calor inferior 330 puede estar situado en contacto con la celda o celdas 100 de batería. En la presente realización, el disipador de calor inferior 330 puede estar situado en contacto con el extremo opuesto 106 de la pluralidad de celdas 100 de batería. Específicamente, el disipador de calor inferior 330 puede encontrarse en contacto de superficies con el extremo superior 106 de la pluralidad de celdas 100 de batería.
[0094] Además, la celda o celdas 100 de batería pueden estar fijadas a la superficie inferior del disipador de calor inferior 330. En la presente realización, el extremo opuesto 106 de la pluralidad de celdas 100 de batería puede estar fijo en la superficie inferior del disipador de calor inferior 330. Específicamente, el extremo superior 106 de la pluralidad de celdas 100 de batería puede estar fijo en la superficie inferior del disipador de calor inferior 330 mediante el adhesivo térmicamente conductor.
[0095] Tal como se ha descrito anteriormente, en la presente realización, debido a que el disipador de calor inferior 330 está fijo en contacto de superficies con el extremo superior 106 de las celdas 100 de batería, es posible mejorar el rendimiento de refrigeración de las celdas 100 de batería y guiar un montaje más estable de las celdas 100 de batería en el carcasa de paquete 200.
[0096] El disipador de calor superior 350 puede estar acoplado al disipador de calor inferior 330 formando el canal de refrigeración 310 en su interior. El disipador de calor superior 350 puede estar acoplado al cuerpo 210 de la carcasa de paquete 200.
[0097] El acceso de entrada de agua de refrigeración 370 se utiliza para guiar el agua de refrigeración hacia el canal de refrigeración 310, y puede sobresalir de un lateral del disipador de calor superior 350, y puede estar conectado en comunicación con la unidad de refrigeración.
[0098] Específicamente, el acceso de entrada de agua de refrigeración 370 puede sobresalir en un lateral de la superficie lateral del disipador de calor superior 350. De acuerdo con lo anterior, en la presente realización, es posible formar una estructura plana en la dirección de la altura del paquete de baterías 10, consiguiendo de esta manera una estructura más compacta del paquete de baterías 10.
[0099] El acceso de salida de agua de refrigeración 390 se utiliza para llevar el agua de refrigeración en el canal de refrigeración 310 hasta la unidad de refrigeración, y puede estar comunicado con el canal de refrigeración 310 y puede proporcionarse en el disipador de calor superior 350, separado del acceso de entrada de agua de refrigeración 370. Específicamente, el acceso de salida de agua de refrigeración 390 puede sobresalir de un lateral de la superficie lateral del disipador de calor superior 350, separado a una distancia predeterminada del acceso de entrada de agua de refrigeración 370. De acuerdo con lo anterior, en la presente realización, es posible formar una estructura plana en la dirección de la altura del paquete de baterías 10, consiguiendo de esta manera una estructura más compacta del paquete de baterías 10.
[0100] Tal como se ha descrito anteriormente, en la presente realización, debido a que una estructura de disipador de calor para refrigerar las celdas 100 de batería está conformado de manera integral con la cubierta superior 300, es posible reducir el tamaño total del paquete de baterías 10 e incrementar significativamente la densidad de energía del paquete de baterías 10, en comparación con la estructura de disipador de calor convencional, que se proporciona por separado de la cubierta superior 300.
[0101] Además, en la presente realización, es posible incrementar la eficiencia del proceso de ensamblaje del paquete de baterías 10 y reducir el coste de fabricación del paquete de baterías 10 mediante la estructura integrada de la cubierta superior 300 del paquete, incrementando de esta manera la competitividad de precios del paquete de baterías 10. Nuevamente en referencia a la FIG. 2, la unidad de barra colectora 400 se utiliza para la conexión eléctrica de la pluralidad de celdas 100 de batería, y puede proporcionarse por debajo de la carcasa de paquete 200. La conexión eléctrica puede ser una conexión en paralelo y/o en serie. La unidad de barra colectora 400 puede estar conectada eléctricamente al electrodo positivo 110 y al electrodo negativo 130 de la pluralidad de celdas 100 de batería, y puede estar conectada eléctricamente a una línea de carga/descarga externa a través de un conector.
[0102] En la presente realización, debido a que tanto el electrodo positivo 110 como el electrodo negativo 130 de la pluralidad de celdas 100 de batería se proporcionan en una cara de las celdas 100 de batería, específicamente en la cara inferior de las celdas 100 de batería, puede resultar más fácil establecer una conexión eléctrica con la unidad de barra colectora 400.
[0103] Es decir, en la presente realización, con la estructura en la que el electrodo positivo 110 y el electrodo negativo 130 de la pluralidad de celdas 100 de batería están situadas en la misma dirección, es posible simplificar la estructura de conexión a la unidad de barra colectora 400 y reducir el volumen ocupado, en comparación con una estructura en la que el electrodo positivo y el electrodo negativo están situados en direcciones opuestas.
[0104] De acuerdo con lo anterior, en la presente realización, es posible simplificar la estructura de conexión eléctrica de la unidad de barra colectora 400 y las celdas 100 de batería, hacer que toda la estructura sea compacta y mejorar la densidad de energía.
[0105] Posteriormente en el presente documento, en el caso de que se produzca una situación de sobrecalentamiento o incendio en el paquete de baterías 10 según la presente realización, se describirá con más detalle el mecanismo para forzar la salida de gases o para garantizar la seguridad de la celda de batería mediante el espacio de seguridad S. La FIG.9 es un diagrama que ilustra la liberación de gases de la celda de batería a través del espacio de seguridad cuando se produce una situación de sobrecalentamiento o incendio en el paquete de baterías montado en el vehículo de la FIG.1.
[0106] En referencia a la FIG.9, pueden producirse gases G o llama en el caso de que por lo menos una de las celdas de la batería 100 del paquete de baterías 10 se sobrecaliente o se incendie debido a una situación anómala en el paquete de baterías 10 del vehículo 1.
[0107] En la presente realización, debido a que la porción de ventilación 150 de las celdas 100 de batería está situada hacia la cara inferior del paquete de batería 10, puede forzarse que los gases G liberados desde las celdas 100 de batería a través de la porción de ventilación 150 sean expulsados hacia abajo y hacia el exterior de la carcasa de paquete 200.
[0108] Específicamente, los gases G generados a partir de las celdas 100 de batería debido a una situación anómala pueden ser guiados para que atraviesen la porción de ventilación 150 situada hacia la cara inferior de la carcasa de paquete 200 y se desplacen al espacio de seguridad S debajo de la carcasa de paquete 200 a través de la abertura 235 de la porción de inserción de celdas 230 de la carcasa de paquete 200.
[0109] Es decir, en la presente realización, en el caso de una situación peligrosa, tal como el sobrecalentamiento o un incendio, los gases G o la llama son guiados hacia abajo, por debajo del paquete de baterías 10 y donde se encuentran el conductor y los pasajeros, y no hacia arriba, por encima del paquete de baterías 10, garantizando de esta manera la seguridad del conductor y pasajeros.
[0110] Tal como se ha descrito anteriormente, en la presente realización, el paquete de baterías 10 presenta el espacio de seguridad S en el chasis inferior 5 del vehículo 1 para guiar la liberación de los gases G y mitigar impactos externos, garantizando de esta manera la seguridad del conductor y pasajeros del vehículo 1 en el caso de que se produzca la situación peligrosa descrita anteriormente. De acuerdo con lo anterior, en la presente realización, es posible proporcionar el paquete de baterías 10 que presenta un rendimiento de seguridad más alto en el caso de que se monte el paquete de baterías 10 en el vehículo 1.
[0111] La FIG.10 es un diagrama que muestra un paquete de baterías según otra realización de la presente exposición. Debido a que el paquete de baterías 20 según la presente realización es similar al paquete de baterías 10 de la realización anterior, se omite una descripción redundante de elementos sustancialmente idénticos o similares a los de la realización anterior, y posteriormente en el presente documento se describirán las diferencias entre la presente realización y la realización anterior.
[0112] En referencia a la FIG.10, el vehículo 1 puede incluir el paquete de baterías 20.
[0113] El paquete de baterías 20 puede incluir las celdas 100 de batería, la carcasa de paquete 200, la cubierta de paquete 300, la unidad de barra colectora 400 y una placa de refuerzo 500.
[0114] Las celdas de la batería 100, la carcasa de paquete 200, la cubierta de paquete 300 y la unidad de barra colectora 400 son sustancialmente idénticos o similares a la realización, y posteriormente en el presente documento, se omite una descripción redundante.
[0115] La placa de refuerzo 500 puede montarse en el chasis inferior 5 del vehículo 1. La superficie inferior de la carcasa de paquete 200 puede estar separada por la altura predeterminada H respecto a la placa de refuerzo 500, formando el espacio de seguridad S.
[0116] En la presente realización, es posible incrementar la resistencia estructural del vehículo 1 mediante la placa de refuerzo 500. Además, en la presente realización, en el caso de que se produzca un impacto externo fuera del chasis inferior 5 del vehículo 1, es posible absorber y mitigar el impacto externo mediante la placa de refuerzo 500 junto con el chasis inferior 5, minimizando de esta manera el riesgo de transferencia de impactos a la carcasa de paquete 200 de baterías 10.
[0117] Además, en la presente realización, en el caso de que una llama provocada por una situación anómala en la celda 100 de batería salga por debajo de la carcasa de paquete 200, la placa de refuerzo 500 puede mitigar la llama, minimizando o retrasando de esta manera al máximo los daños en el chasis inferior 5.
[0118] Según las diversas realizaciones descritas anteriormente, es posible proporcionar al paquete de baterías 10, 20 una estructura más compacta y una densidad de energía incrementada, así como al vehículo 1 que incluye el paquete de baterías 10, 20.
[0119] Además, según las diversas realizaciones descritas anteriormente, es posible proporcionar al paquete de baterías 10, 20 un rendimiento de seguridad mejorado, así como al vehículo 1 que incluye el paquete de baterías 10, 20.

Claims (18)

1. REIVINDICACIONES
1. Paquete de baterías (10), que comprende:
por lo menos una celda (100) de batería que incluye una porción de ventilación (150) para forzar la salida de gases,
una carcasa de paquete (200) que aloja por lo menos una celda de batería (100) de modo que la porción de ventilación (150) queda orientada hacia una cara inferior del paquete de baterías (10), quedando la porción de ventilación (150) expuesta respecto al paquete de baterías (10), y
una cubierta de paquete (300) que está acoplada a la carcasa de paquete (200) y que cubre la por lo menos una celda de batería (100) en una cara opuesta a la porción de ventilación (150),
en el que la cubierta de paquete (300) presenta un canal de refrigeración (310) en su interior para refrigerar la por lo menos una celda de batería (100).
2. Paquete de baterías (10) según la reivindicación 1, en el que la cubierta de paquete (300) incluye:
un disipador de calor inferior (330) situado en contacto con la por lo menos una celda de batería (100), y un disipador de calor superior (350) acoplado al disipador de calor inferior (330) para formar el canal de refrigeración (310) en el interior.
3. Paquete de baterías (10) según la reivindicación 2, en el que la por lo menos una celda de batería (100) está fijada a una superficie inferior del disipador de calor inferior (330).
4. Paquete de baterías (10) según la reivindicación 3, en el que la cubierta de paquete (300) incluye:
un acceso de entrada de agua de refrigeración (370) que se comunica con el canal de refrigeración (310) y sobresale de un lateral del disipador de calor superior (350), y
un acceso de salida de agua de refrigeración dispuesto en el disipador de calor superior (350), separado del acceso de entrada de agua de refrigeración (370), y que se comunica con el canal de refrigeración (310).
5. Paquete de baterías (10) según la reivindicación 1, en el que la carcasa de paquete (200) incluye:
un cuerpo (210) de la carcasa que cubre por lo menos una celda de batería (100) y está acoplado a la cubierta de paquete (300), y
una porción de inserción (230; 240) de celda proporcionada en una base del cuerpo (210) de la carcasa, en la que se inserta la por lo menos una celda de batería (100).
6. Paquete de batería (10) según la reivindicación 5, en el que la porción de inserción (230; 240) de celda presenta por lo menos una abertura (235; 245) a través de la cual la porción de ventilación (150) queda expuesta respecto a la carcasa de paquete (200).
7. Paquete de baterías (10) según la reivindicación 5, en el que la porción de inserción (230; 240) de celda sobresale a una altura predeterminada (H) respecto a una parte inferior de la carcasa de paquete (200).
8. Paquete de baterías (10) según la reivindicación 7, en el que la porción de inserción (230; 240) de celda sobresale hacia abajo por debajo de la carcasa de paquete (200) en mayor medida que la porción de ventilación (150).
9. Paquete de baterías (10) según la reivindicación 7, en el que la porción de inserción (230; 240) de celda cubre un lateral de una base de la por lo menos una celda de batería (100).
10. Paquete de batería (10) según la reivindicación 1, en el que un espacio interior de la carcasa de paquete (200) está relleno de un material de resina (R) que cubre la por lo menos una celda de batería (100).
11. Paquete de baterías (10) según la reivindicación 10, en el que hay una pluralidad de celdas de batería (100), y el material de resina (R) rellena espacios entre la pluralidad de celdas de batería (100).
12. Paquete de baterías (10) según la reivindicación 11, en el que el material de resina (R) incluye una resina de encapsulado.
13. Paquete de baterías (10) según la reivindicación 1, en el que la porción de ventilación (150) está dispuesta en un extremo de una dirección longitudinal de la por lo menos una celda de batería (100), y
el extremo de la por lo menos una celda de batería (100) está situado por debajo de la carcasa de paquete (200).
14. Paquete de baterías (10) según la reivindicación 13, en el que la cubierta de paquete (300) cubre un extremo opuesto de la por lo menos una celda de batería (100).
15. Vehículo (1) que comprende por lo menos un paquete de baterías (10) según la reivindicación 1.
16. Vehículo (1) según la reivindicación 15, en el que una superficie inferior de la carcasa de paquete (200) está separada a una altura predeterminada (H) de un chasis inferior (5) del vehículo (1), formando un espacio de seguridad (S).
17. Vehículo (1) según la reivindicación 15, en el que el paquete de baterías (10) incluye una placa de refuerzo montada en un chasis inferior (5) del vehículo (1).
18. Vehículo (1) según la reivindicación 17, en el que una superficie inferior de la carcasa de paquete (200) está separada a una altura predeterminada (H) de la placa de refuerzo, formando un espacio de seguridad (S).
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