ES3058879T3 - Battery module and battery pack including same - Google Patents

Battery module and battery pack including same

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ES3058879T3
ES3058879T3 ES22828625T ES22828625T ES3058879T3 ES 3058879 T3 ES3058879 T3 ES 3058879T3 ES 22828625 T ES22828625 T ES 22828625T ES 22828625 T ES22828625 T ES 22828625T ES 3058879 T3 ES3058879 T3 ES 3058879T3
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battery
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Tae Geun Kim
Hyuk An
Sangwook Yim
Young Bin Lee
Hyoungsuk Lee
Young Il Yoon
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LG Energy Solution Ltd
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Abstract

Un módulo de batería según una realización de la presente invención comprende: un conjunto de celdas de batería que incluye un primer y un segundo conjunto de celdas de batería, cada uno de los cuales contiene varias celdas de batería apiladas una sobre otra; un marco superior que aloja la superficie superior y las superficies laterales opuestas del conjunto de celdas de batería, con una superficie abierta frontal y una trasera; un marco inferior que aloja la superficie inferior y las superficies laterales opuestas del conjunto de celdas de batería, con una superficie abierta frontal y una trasera; y placas de extremo ubicadas en una superficie adyacente al exterior entre la superficie frontal y la superficie trasera del primer conjunto de celdas de batería y en una superficie adyacente al exterior entre la superficie frontal y la superficie trasera del segundo conjunto de celdas de batería, respectivamente, donde el primer y el segundo conjunto de celdas de batería están dispuestos separados y enfrentados, y el marco superior está hecho de un material con un punto de fusión mayor que el punto de fusión del material que constituye el marco inferior. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Módulo de batería y paquete de baterías que incluye el mismo
[0003] Campo técnico
[0004] Citación cruzada a una o más solicitudes relacionadas
[0005] La presente solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente coreana n.º 10-2021-0080124, presentada el 21 de junio de 2021 en la Oficina de propiedad intelectual de Corea.
[0006] La presente divulgación se refiere a un módulo de batería y a un paquete de baterías que incluye el mismo, y más particularmente, a un módulo de batería que presenta una seguridad y rendimiento de venteo mejorados y un paquete de batería que incluye el mismo.
[0007] Antecedentes
[0008] Junto con el desarrollo tecnológico y el aumento de la demanda de dispositivos móviles, está creciendo rápidamente la demanda de baterías como fuentes de energía. En particular, una batería secundaria ha atraído una considerable atención como fuente de energía para dispositivos motorizados, tales como bicicletas eléctricas, vehículos eléctricos y vehículos eléctricos híbridos, así como una fuente de energía para dispositivos móviles, tales como un teléfono móvil, una cámara digital, un ordenador portátil y un dispositivo vestible.
[0009] Los dispositivos móviles de tamaño pequeño utilizan una o varias celdas de batería para cada dispositivo, mientras que los dispositivos de tamaño mediano o grande, tales como los vehículos, requieren una potencia elevada y una capacidad grande. Por lo tanto, se utiliza un módulo de batería de tamaño mediano o grande que presenta una pluralidad de celdas de batería eléctricamente conectadas entre sí.
[0010] El módulo de batería de tamaño mediano o grande está fabricado preferentemente de manera que presente el tamaño y el peso más pequeños posibles. En consecuencia, una batería prismática, una batería en forma de bolsa o similar, que se puede apilar con alta integración y presenta un peso reducido en relación con la capacidad, se utiliza principalmente como celda de batería del módulo de batería de tamaño mediano o grande. Por otro lado, el módulo de batería puede incluir un bastidor de módulo cuyas superficies frontal y trasera están abiertas para alojar el conjunto de celdas de batería en el espacio interno, con el fin de proteger la pila de celdas de batería frente a impactos externos, calor o vibraciones.
[0011] Además, cuando una parte de los módulos de batería experimentan un estado de sobretensión, sobrecorriente o sobrecalentamiento, la seguridad y la eficiencia operativa del módulo de batería pueden verse comprometidos. En particular, con el fin de mejorar el kilometraje, la capacidad del módulo de batería tiende a aumentar gradualmente, por lo que es necesario diseñar una estructura que cumpla con los estándares de seguridad reforzados y garantice la seguridad de los vehículos y los conductores. Con este propósito, surge la necesidad de una estructura capaz de descargar de manera eficaz los gases y llamas generados en una parte de las celdas de la batería, minimizando de esta manera los daños.
[0012] Sin embargo, el gas y/o las llamas generados por el fenómeno de ignición de algunas celdas de batería en el módulo de batería presentan una temperatura relativamente alta, y por lo tanto, cuando el material que constituye los componentes del módulo de batería es susceptible a temperaturas elevadas, puede que no resulte adecuado para descargar gases a alta temperatura y/o llamas. En particular, en el caso de los componentes situados adyacente al camino de descarga de gases a alta temperatura y/o llamas entre los componentes del módulo de la batería, es necesario que estén realizados en un material que no sea susceptible a altas temperaturas.
[0013] Por lo tanto, existe la necesidad de desarrollar un módulo de batería capaz de descargar de manera segura y eficaz los gases y/o llamas generados por el fenómeno de ignición de algunas celdas de batería en el módulo de batería, y un paquete de batería que incluya el mismo. El documento n.º US 2014/023906 A1 describe un aparato de suministro de energía para una corriente elevada que se utiliza para el suministro de energía a un motor que impulsa un automóvil, tal como un automóvil híbrido o un automóvil eléctrico, para uso doméstico, para almacenamiento eléctrico en uso industrial o similar, y a un vehículo que incorpora el mismo.
[0014] Descripción detallada de la invención
[0015] Problema técnico
[0016] Es un objetivo de la presente divulgación proporcionar un módulo de batería que presente una seguridad y rendimiento de venteo mejorados y un paquete de baterías que incluye el mismo.
[0017] Los objetivos de la presente divulgación no se encuentran limitados a los objetivos mencionados anteriormente, y otros objetivos no descritos en el presente documento serán claramente comprendidos por el experto en la materia a partir de la descripción detallada siguiente y los dibujos adjuntos.
[0018] Solución técnica
[0019] La invención se expone en el juego de reivindicaciones adjunto.
[0020] Efectos ventajosos
[0021] Según realizaciones, el módulo de batería de la presente divulgación y un paquete de batería que incluye el mismo están compuestos de un material en el que el bastidor superior presenta un punto de fusión más alto que el punto de fusión del material que constituye el bastidor inferior, lo que permite mejorar la seguridad y el rendimiento de venteo. Los efectos de la presente divulgación no se encuentran limitados a los efectos mencionados anteriormente y otros efectos adicionales no descritos anteriormente serán claramente entendidos por el experto en la materia a partir de la descripción detallada y los dibujos adjuntos.
[0022] Breve descripción de los dibujos
[0023] La Fig.1 es una vista en perspectiva de un módulo de batería según una realización de la presente divulgación. Las Figs. 2 y 3 es una vista de despiece en perspectiva del módulo de batería de la Fig.1.
[0024] La Fig. 4 es un diagrama que muestra una sección transversal obtenida a lo largo de la línea de corte A-A’ de la Fig.1.
[0025] La Fig. 5 es un diagrama que muestra una sección transversal obtenida a lo largo de la línea de corte B-B’ de la Fig.1.
[0026] La Fig.6 es una vista ampliada de la superficie lateral del módulo de batería de la Fig.1.
[0027] La Fig.7 es una vista ampliada de la superficie frontal del módulo de batería de la Fig.1.
[0028] La Fig.8 es una vista en la que el bastidor superior y la cubierta de venteo en la Fig.6 han sido retirados.
[0029] La Fig.9 es una vista ampliada de la superficie trasera del módulo de batería de la Fig.1, con el bastidor superior y la cubierta de venteo retirados, y
[0030] la Fig.10 es una vista ampliada que muestra la superficie trasera del módulo de batería según otra realización de la presente divulgación.
[0031] Descripción detallada de las realizaciones
[0032] A continuación en el presente documento se describirán en detalle diversas realizaciones de la presente divulgación en referencia a los dibujos adjuntos para que el experto en la materia puedan llevarlas a cabo fácilmente. La presente divulgación puede ejemplificarse en diversas formas diferentes y no se encuentra limitada a las realizaciones proporcionadas en el presente documento.
[0033] En aras de la claridad se omitirá del presente documento una descripción de las partes no relacionadas con la descripción, y números de referencia iguales designan elementos iguales a lo largo de toda la descripción.
[0034] Además, en los dibujos, el tamaño y el grosor de cada elemento se ilustran de manera arbitraria por conveniencia de descripción, y la presente divulgación no está necesariamente limitada a lo ilustrado en los dibujos. En los dibujos, el grosor de las capas, zonas, etc., ha sido exagerado en aras de la claridad. En los dibujos, por conveniencia de la descripción, los grosores de algunas capas y zonas han sido exagerados.
[0035] Además, a lo largo de toda la descripción, cuando se hace referencia a una parte como «incluyendo» un determinado componente, se hace referencia a que la parte puede incluir, además, otros componentes, sin excluir los demás componentes, a menos que se indique lo contrario.
[0036] Además, a lo largo de la descripción, en el caso de que se haga referencia a «plano», significará que la parte objetivo se visualiza desde la cara superior, y en el caso de que se haga referencia a una «sección transversal», se hará referencia a que la parte objetivo se visualiza desde un lateral de una sección transversal realizada verticalmente. A continuación, se describirá el módulo de batería según una realización de la presente divulgación.
[0037] La Fig. 1 es una vista en perspectiva que muestra un módulo de batería según una realización de la presente divulgación. Las Figs.2 y 3 son vistas de despiece en perspectiva del módulo de batería de la Fig.1.
[0038] En referencia a las Figs.1 a 3, el módulo de batería 1000 según una realización de la presente divulgación incluye un conjunto de celdas de batería 100 que incluye un primer conjunto de celdas de batería 101 y un segundo conjunto de celdas de batería 102 en el que están apiladas una pluralidad de celdas de batería, respectivamente, un bastidor superior 210 que aloja una superficie superior y ambas superficies laterales del conjunto de celdas de batería 100 y está abierto en sus superficies frontal y trasera, un bastidor inferior 250 que aloja la superficie inferior y ambas superficies laterales del conjunto de celdas de batería 100 y está abierto en sus superficies frontal y trasera; y placas terminales 300 que se encuentran en una superficie adyacente al lado exterior, respectivamente, entre las superficies frontal y trasera del primer conjunto de celdas de batería 101 y una superficie adyacente a la cara exterior entre las superficies frontal y trasera del segundo conjunto de celdas de batería 102.
[0039] En el presente documento, la placa terminal 300 puede estar realizada en el mismo material que el bastidor inferior 250, de modo que las superficies frontal y trasera del bastidor inferior 250 y la placa terminal 300 se puedan fijar entre sí mediante un método tal como la soldadura. Sin embargo, la presente divulgación no se encuentra limitada a lo anterior, y cualquier método de fijación capaz de sellar el interior del bastidor del módulo 200 del entorno externo puede incluirse en la presente realización.
[0040] En el presente documento, el conjunto de celdas de batería 100 incluye un primer conjunto de celdas de batería 101 y un segundo conjunto de celdas de batería 102. Más específicamente, el primer conjunto de celdas de batería 101 y el segundo conjunto de celdas de batería 102 están dispuestos por separado en una dirección en la que están enfrentados entre sí. En el presente documento, la dirección en la que están enfrentados entre sí puede ser una dirección en la que la superficie frontal o trasera del primer conjunto de celdas de batería 101 y la superficie frontal o trasera del segundo conjunto de celdas de batería 102 están enfrentados entre sí. Más preferentemente, la dirección en la que están enfrentados entre sí es una dirección en la que la superficie frontal del primer conjunto de celdas de batería 101 y la superficie frontal del segundo conjunto de celdas de batería 102 están enfrentados entre sí, o puede ser una dirección en la que la superficie trasera del primer conjunto de celdas de batería 101 y la superficie trasera del segundo conjunto de celdas de batería 102 están enfrentadas entre sí. Sin embargo, el primer conjunto de celdas de batería 101 y el segundo conjunto de celdas de batería 102 solo difieren en sus posiciones, y pueden ser conjuntos de celdas de batería que se fabrican de manera idéntica.
[0041] Además, el conjunto de celdas de batería 100 puede formarse mediante apilado de una pluralidad de celdas de batería. En el presente documento, la celda de batería es preferentemente una celda de batería de tipo bolsa. A modo de ejemplo, la celda de batería se puede fabricar mediante alojamiento del conjunto de electrodos en una carcasa de bolsa de una hoja laminada que contiene una capa de resina y una capa interior, seguido del sellado térmico de una parte de sellado de la carcasa de bolsa. Además, la celda de la batería puede formarse en una estructura rectangular de tipo hoja. Además, la celda de batería puede estar configurada en número plural, y apilarse una pluralidad de celdas de batería de modo que queden conectadas eléctricamente entre sí, formando de esta manera el conjunto de celdas de batería 100.
[0042] En este punto, el bastidor del módulo 200 puede incluir un bastidor superior 210 y un bastidor inferior 250. Más específicamente, el bastidor superior 210 aloja la superficie superior y ambas superficies laterales del conjunto de celdas de batería 100, y puede ser un bastidor en forma de U que está abierto en sus superficies frontal y trasera. Además, el bastidor inferior 250 aloja la superficie inferior y ambas superficies laterales del conjunto de celdas de batería 100, y puede ser un bastidor en forma de U en el que las superficies frontal y trasera están abiertas.
[0043] Además, en referencia a las Figs.1 y 3, el bastidor inferior 250 puede incluir una parte de pared divisoria 251 situada entre el primer conjunto de celdas de batería 101 y el segundo conjunto de celdas de batería 102. De esta manera, la parte de pared divisoria 251 está formada en el centro del bastidor inferior 250, pero puede ser una viga que se extienda hacia el bastidor superior 210. Más específicamente, la parte de pared divisoria 251 puede estar integrada con el bastidor inferior 250 o puede estar fijada al centro del bastidor inferior 250 mediante un método de unión, tal como la soldadura.
[0044] De este modo, el bastidor del módulo 200 está configurado de manera que el primer conjunto de celdas de batería 101 y el segundo conjunto de celdas de batería 102 pueden estar mutuamente protegidos frente a impactos externos por la parte de pared divisoria 251. Además, cuando ocurre un fenómeno de ignición en el primer conjunto de celdas de batería 101, se puede prevenir la transferencia de calor al segundo conjunto de celdas de batería 102, y viceversa. Además, el bastidor superior 210 puede estar hecho de un material que presente un punto de fusión más alto que el punto de fusión del material que constituye el bastidor inferior 250. Más específicamente, el bastidor superior 210 puede estar hecho de un material que no sea susceptible a gases a alta temperatura y/o llamas y que presente una resistencia al calor relativamente alta en comparación con el bastidor inferior 250.
[0045] En un ejemplo, el bastidor superior 210 está hecho de un material de acero, y el bastidor inferior 250 puede estar hecho de un material de aluminio (Al). En general, el punto de fusión del material de acero es de 1500 grados Celsius, y el punto de fusión del material de aluminio es de 700 grados Celsius.
[0046] En particular, el gas y/o la llama a alta temperatura generados por el fenómeno de ignición de algunos conjuntos de celdas de batería dentro del módulo de batería 1000 pueden fluir hacia el orificio de venteo 215 del bastidor superior 210 de acuerdo con la diferencia de presión. Actualmente, el bastidor superior 210 está hecho de un material que presenta una resistencia al calor relativamente alta y, por lo tanto, el módulo de batería 1000 de la presente realización puede descargar de manera segura y eficaz el gas a alta temperatura y/o las llamas a través del camino de venteo 550 (Fig.4).
[0047] Además, en referencia a las Figs.1 a 3, el módulo de batería 1000 de la presente realización puede incluir un disipador de calor 400 situado bajo el bastidor inferior 250. Más específicamente, una parte de las superficies frontal y trasera del bastidor inferior 250 puede incluir un saliente 250p del bastidor inferior formado para extenderse desde la superficie inferior del bastidor inferior 250 y pasar a través de la placa terminal 300. Actualmente, el refrigerante que fluye y es descargado por el puerto de enfriamiento 450 conectado a la superficie superior del saliente 250p del bastidor inferior puede ser suministrado y descargado del disipador de calor 400 a través del saliente 250p del bastidor inferior y el disipador de calor 400.
[0048] Específicamente, el puerto de enfriamiento 450 incluye un puerto de inyección de refrigerante para inyectar un refrigerante en el disipador de calor 400 y un puerto de descarga de refrigerante para descargar el refrigerante del disipador de calor 400. En este punto, el puerto de inyección de refrigerante puede estar situado en el saliente 250p del bastidor inferior situado en la superficie frontal del bastidor inferior 250, y el puerto de descarga de refrigerante puede estar situado en el saliente 250p del bastidor inferior situado en la superficie trasera del bastidor inferior 250. Sin embargo, también puede incluirse en la presente realización un caso en el que las posiciones del puerto de inyección de refrigerante y del puerto de descarga de refrigerante estén invertidas.
[0049] Además, el disipador de calor 400 puede incluir un saliente 400p del disipador de calor que sobresale de una cara del disipador de calor 400. En este punto, el saliente 400p del disipador de calor puede estar formado en una posición correspondiente al saliente 250p del bastidor inferior. A modo de ejemplo, el saliente 400P del disipador de calor y el saliente 250p del bastidor inferior pueden estar acoplados directamente entre sí mediante un método, tal como la soldadura.
[0050] Puede incluirse una parte rebajada 410, rebajada en una dirección opuesta a la dirección hacia la superficie inferior del bastidor inferior 250. En este punto, la parte rebajada 410 puede ser un tubo en forma de U cuya sección transversal se corta verticalmente en el plano xz o en el plano yz con respecto a la dirección en la que se extiende un camino de flujo de refrigerante, y la superficie inferior del bastidor inferior 250 puede estar situada en la cara superior abierta del tubo en forma de U. Mientras que el disipador de calor 300 está en contacto con la superficie inferior del bastidor inferior 250, un espacio entre la parte rebajada 410 y la superficie inferior del bastidor inferior 250 puede ser una zona por la que fluye refrigerante. De esta manera, la superficie inferior del bastidor inferior 250 puede estar en contacto directo con el refrigerante.
[0051] El método de fabricación de la parte rebajada 410 del disipador de calor 400 no se encuentra particularmente limitado, pero mediante la provisión de una estructura rebajada y formada con respecto al disipador de calor 400 en forma de placa se puede formar una parte rebajada en forma de U 410 abierta en su cara superior.
[0052] La parte rebajada 400 puede extenderse desde uno de los salientes 400P del disipador de calor hasta el otro. El refrigerante suministrado a través del puerto de inyección de refrigerante del puerto de enfriamiento 450 pasa entre el saliente del bastidor inferior 250p y el saliente del disipador de calor 400p, y primero fluye hacia el interior del espacio entre la parte rebajada 410 y la superficie inferior del bastidor inferior 250. A continuación, el refrigerante se desplaza a lo largo de la parte rebajada 410, pasa entre el otro saliente del bastidor inferior del módulo 250p y el saliente 400p del disipador de calor, y es descargado a través del puerto de descarga de refrigerante del puerto de enfriamiento 450. Además, según la presente realización, debido a la estructura integrada de enfriamiento de la superficie inferior del bastidor inferior 250 y el disipador de calor 400 tal como se han descrito anteriormente, no solo se puede mejorar el rendimiento de enfriamiento, sino que también se puede soportar la carga del conjunto de celdas de batería 100 alojado en el bastidor del módulo 200 y se puede reforzar la rigidez del módulo de batería 1000. Además, mediante el sellado de la superficie inferior del bastidor inferior 250 y el disipador de calor 400 mediante soldadura o similar, el refrigerante puede fluir a través de la parte rebajada 410 del disipador de calor 400 sin fugas.
[0053] Para un enfriamiento efectivo, la parte rebajada 410 está formada preferentemente sobre toda la zona correspondiente a la superficie inferior del bastidor inferior 250, tal como se muestra en la Fig.2. Para este propósito, la parte rebajada 410 puede estar doblada por lo menos una vez y extenderse de una cara hasta la otra. En particular, la parte rebajada 340 preferentemente está doblada varias veces para formar la parte rebajada 340 sobre toda la zona correspondiente a la superficie inferior del bastidor inferior 250. A medida que el refrigerante se desplaza desde el punto de inicio hasta el punto final del camino de flujo del refrigerante que se forma sobre toda la zona correspondiente a la superficie inferior del bastidor inferior 250, se puede conseguir un enfriamiento eficiente de toda la zona del conjunto de celdas de batería 100. Por otro lado, el refrigerante es un medio para el enfriamiento, y no está particularmente limitado, sino puede ser agua de enfriamiento.
[0054] Por otro lado, en referencia nuevamente a la Fig.2, puede formarse un patrón de salientes en la parte rebajada 410 del disipador de calor 400 según la presente realización.
[0055] En el caso de un módulo de batería de gran superficie en el que el número de celdas de batería apiladas aumenta significativamente en comparación con el caso convencional, de manera similar al conjunto de celdas de batería 100 según la presente realización, la anchura del camino de flujo de refrigerante puede formarse hasta ser más amplia, con lo que la desviación de temperatura puede volverse más grande. En particular, en un módulo de batería de gran superficie, puede incluirse el caso en que hay apiladas aproximadamente 32 a 48 celdas de batería en un módulo de batería, en comparación con el caso en que hay apiladas aproximadamente 12 a 24 celdas de batería en un módulo de batería. En tal caso, el patrón de salientes formado en la parte rebajada 410 según la presente realización genera el efecto de reducir sustancialmente la anchura del camino de flujo de refrigeración, minimizando de esta manera la caída de presión y, al mismo tiempo, reduciendo la desviación de temperatura entre las anchuras de los caminos de flujo de refrigerante. Por lo tanto, es posible conseguir un efecto de refrigeración uniforme.
[0056] A continuación, se describirá principalmente la cubierta de venteo 500 incluida en el módulo de batería 1000 según una realización de la presente divulgación y el orificio de venteo 215 formado en el bastidor superior 210.
[0057] La Fig. 4 es un diagrama que muestra una sección transversal obtenida a lo largo de la línea de corte A-A’ de la Fig. 1. La Fig.5 es un diagrama que muestra una sección transversal tomada a lo largo de la línea de corte B-B′ de la Fig. 1.
[0058] En referencia a las Figs.1, 4 y 5, el módulo de batería 1000 según la presente realización puede incluir una cubierta de venteo 500 situada en el bastidor superior 210. Más específicamente, la cubierta de venteo 500 se extiende a lo largo de la dirección longitudinal del bastidor superior 210, y puede incluir una parte de venteo 550 que sobresale hacia afuera con respecto a la superficie superior del bastidor superior 210. Además, la superficie superior del bastidor superior puede constituir la superficie inferior de la cubierta de venteo.
[0059] Además, la superficie superior del bastidor superior 210 puede constituir una superficie inferior de la cubierta de venteo 500. A modo de ejemplo, la parte de venteo 550 puede ser un tubo en forma de U cuya sección transversal se realiza en el plano xz o en el plano yz, perpendicular a la dirección en la que se extiende la ruta de flujo de venteo, y la superficie superior del bastidor superior 210 puede estar situada en la cara inferior abierta del tubo en forma de U. Es decir, mientras la cubierta de venteo 500 está en contacto con la superficie superior del bastidor superior 210, el espacio entre la parte de venteo 550 y la superficie superior del bastidor superior 210 puede ser un camino de venteo por el que se descargan gas y/o llamas a alta temperatura generados en algunas celdas de batería en el módulo de batería 1000.
[0060] El método de fabricación de la parte de venteo 550 de la cubierta de venteo 500 no está particularmente limitado, pero se puede formar una parte de venteo en forma de U 550 que presente una cara inferior abierta mediante la provisión de una estructura que sobresale de la cubierta de venteo 500 en forma de placa.
[0061] Además, según la presente realización, debido a la estructura integrada de la superficie superior del bastidor superior 210 y la cubierta de venteo 500, tal como se ha descrito anteriormente, no solo se puede mejorar el rendimiento de venteo, sino que también se puede reforzar la rigidez del módulo de batería 1000. Además, debido a que la superficie superior del bastidor superior 210 y la cubierta de venteo 500 están selladas mediante soldadura, etc., un gas de alta temperatura y/o llamas pueden fluir sin fugas y descargarse al exterior en el camino de venteo formado entre la parte de venteo 550 de la cubierta de venteo 500 y la superficie superior del bastidor superior 210.
[0062] Además, en la cubierta de venteo 500, la parte de venteo 550 puede presentar una forma que esté doblada una pluralidad de veces a lo largo de la dirección de la anchura del conjunto de celdas de batería. De esta manera, en referencia a la sección transversal de la cubierta de venteo 500 tal como se muestra en la Fig.4, la forma doblada una pluralidad de veces puede significar que se forma una pluralidad de zonas que sobresalen hacia afuera con respecto a la superficie superior del bastidor superior 210, pero que están separadas entre sí. La dirección de la anchura del conjunto de celdas de batería 100 se refiere a la dirección del eje tal como se muestra en las Figs.4 y 5. Es decir, los conductos de venteo formados entre la superficie superior del bastidor superior 210 y la parte o partes de venteo 550 también pueden estar separados entre sí.
[0063] Más específicamente, cuando el gas a alta temperatura y/o las llamas generados en algunos conjuntos de celdas de batería 100 fluyen hacia la cubierta de venteo 500, el gas a alta temperatura y/o las llamas pueden fluir por cualquiera de los caminos de flujo de venteo separados entre sí y ser descargados al exterior. De esta manera, debido a que los caminos de flujo de venteo están separados entre sí, se puede evitar la transferencia de calor directa entre los caminos de flujo de venteo. Además, mediante el incremento de la superficie de contacto para el gas a alta temperatura y/o las llamas, el gas a alta temperatura y/o las llamas se enfrían al pasar por el camino de flujo de venteo, de modo que el gas a alta temperatura y/o las llamas se pueden descargar al exterior de manera más segura.
[0064] Además, en referencia a las Figs. 1 a 3 y 5, la parte de venteo 550 puede incluir una primera parte de venteo y una segunda parte de venteo. En este caso, la primera parte de venteo y la segunda parte de venteo pueden estar separadas entre sí. Más específicamente, la primera parte de venteo se extiende a lo largo de la dirección longitudinal del primer conjunto de celdas de batería 101, y la segunda parte de venteo puede extenderse a lo largo de la dirección longitudinal del segundo conjunto de celdas de batería 102. En otras palabras, en la cubierta de venteo 500, la primera parte de venteo está formada en una posición orientada hacia la superficie superior del primer conjunto de celdas de batería 101, y la segunda parte de venteo está formada en una posición orientada hacia la superficie superior del segundo conjunto de celdas de batería 102.
[0065] En un ejemplo, en referencia a las Figs. 1 y 5, la parte central 510 de la cubierta de venteo 500 está en contacto con la superficie superior del bastidor superior 210, y la primera parte de venteo y la segunda parte de venteo pueden estar separadas entre sí en referencia a la parte central 510 de la cubierta de venteo 500. Es decir, en la cubierta de venteo en forma de placa 500, la parte central 510 se encuentra entre la primera parte de venteo y la segunda parte de venteo, pero la parte central 510 puede ser una zona sin porción formada de manera saliente, como ocurre en una parte de venteo 550.
[0066] De esta manera, en la cubierta de venteo 500, la primera parte de venteo y la segunda parte de venteo están separadas entre sí por una parte central 510, y cada ruta de flujo de venteo para el primer conjunto de celdas de batería 101 y el segundo conjunto de celdas de batería 102 puede estar formada tal como se muestra en la Fig. 5. Es decir, cuando ocurre un fenómeno de ignición en el conjunto de celdas de batería 100, se descargan gases a alta temperatura y/o llamas por un camino de flujo de venteo que están separados entre sí, de modo que se puede evitar la transferencia de calor a otros conjuntos de celdas de batería cuando se descargan gases a alta temperatura y/o llamas.
[0067] Además, en referencia a las Figs.1 y 5, en la cubierta de venteo 500, una cara de la parte de venteo 550 puede estar cerrada por la parte central 510, y la otra cara de la parte de venteo 550 puede estar abierta hacia el exterior.
[0068] Por lo tanto, en el módulo de batería 1000 según la presente realización, el gas a alta temperatura y/o las llamas que fluyen hacia la cubierta de venteo 500 pueden desplazarse hacia la otra cara de la parte de venteo 550 que está abierta al exterior y puede ser descargados al exterior. En particular, en la parte de venteo 550, las otras caras de la primera parte de venteo y la segunda parte de venteo están situadas en direcciones opuestas entre sí, tal como se muestra en las Figuras.1 y 5, respectivamente, de modo que las direcciones de venteo del camino de flujo de venteo del primer conjunto de celdas de batería 101 y el camino de flujo de venteo del segundo conjunto de celdas de batería 102 se induzcan en direcciones opuestas entre sí, y se pueda evitar la transferencia de calor a otros conjuntos de celdas de batería cuando se descargan gases a alta temperatura y/o llamas.
[0069] Además, en referencia a las Figs. 2 y 5, el bastidor superior 210 puede incluir por lo menos un orificio de venteo 215 que se comunica con la parte de venteo 550. De esta manera, el orificio de venteo 215 puede extenderse a lo largo de la dirección de la anchura (dirección del eje y) del conjunto de celdas de batería 100.
[0070] Más específicamente, el orificio de venteo 215 puede referirse a un orificio abierto hacia el interior del bastidor 200 del módulo en el bastidor superior 210. En otras palabras, en el bastidor superior 210, el orificio de venteo 215 puede ser una zona en la que se ha eliminado una parte del bastidor superior 210 de manera que una parte del interior del bastidor 200 del módulo quede expuesta. En particular, el orificio de venteo 215 puede ser un orificio abierto hacia una zona situada adyacente a por lo menos una de entre la superficie del primer conjunto de celdas de batería y la superficie del segundo conjunto de celdas de batería.
[0071] De esta manera, en el módulo de batería 1000 según la presente realización, el gas a alta temperatura y/o las llamas generados por el fenómeno de la ignición de algunos conjuntos de celdas de batería 100 pueden fluir hacia la parte de venteo 550 a través del orificio de venteo 215 formado en el bastidor superior 210 debido a la diferencia de presión. Es decir, el gas a alta temperatura y/o las llamas que fluyen hacia la parte de venteo 550 se pueden descargar de manera efectiva al exterior mediante la diferencia de presión.
[0072] A modo de ejemplo, tal como se muestra en las Figs.2 y 5, el orificio de venteo 215 incluye un primer orificio de venteo y un segundo orificio de venteo; el primer orificio de venteo está situado adyacente a una superficie orientada hacia el segundo conjunto de celdas de batería 102 entre las superficies frontal y trasera del primer conjunto de celdas de batería 101, y el segundo orificio de venteo puede estar situado adyacente a una de las superficies frontal y trasera del segundo conjunto de celdas de batería 102 que está orientado hacia el primer conjunto de celdas de batería 101. En otras palabras, el primer orificio de venteo está formado en una posición orientada hacia la superficie superior del primer conjunto de celdas de batería 101, aunque puede estar situado adyacente a la parte de la pared divisoria 251, y el segundo orificio de venteo está formado en una posición orientada hacia la superficie superior del segundo conjunto de celdas de batería 102, aunque puede estar situado adyacente a la parte de pared divisoria 251.
[0073] De esta manera, el primer orificio de venteo y el segundo orificio de venteo se encuentran situados adyacente al centro del bastidor superior 210, y puede maximizarse la distancia de flujo del gas a alta temperatura y/o las llamas en el camino de flujo de venteo formado por el orificio de venteo 215 y la parte de venteo 550, de modo que el gas a alta temperatura y/o las llamas se enfríen de manera efectiva durante su paso por el camino de flujo de venteo formado entre la parte de venteo 550 y el bastidor superior 210, y el gas a alta temperatura y/o las llamas pueden ser descargados al exterior de manera más segura.
[0074] A continuación, se describirán principalmente el bastidor superior 210 y el bastidor inferior 250 incluidos en el módulo de batería 1000 según una realización de la presente divulgación.
[0075] La Fig.6 es una vista ampliada de la superficie lateral del módulo de batería de la Fig.1. La Fig.7 es una vista ampliada de la superficie frontal del módulo de batería de la Fig.1.
[0076] En referencia a las Figs.1 a 3, y a la Fig.6, la superficie lateral del bastidor superior 210 presenta una primera superficie periférica exterior 219 que está curvada hacia afuera con respecto al bastidor superior 210; la superficie lateral del bastidor inferior 250 presenta una segunda superficie periférica exterior 259 que está doblada hacia afuera con respecto al bastidor inferior 250, y la primera superficie periférica exterior 219 y la segunda superficie periférica exterior 259 pueden estar en contacto entre sí. De esta manera, la dirección hacia afuera puede ser una dirección opuesta a la dirección hacia el conjunto de celdas de batería 100 con respecto a la superficie lateral del bastidor del módulo 200. En un ejemplo, la primera superficie periférica exterior 219 y la segunda superficie periférica exterior 259 pueden estar fijadas mediante un acoplamiento de perno. En el presente documento, el acoplamiento de perno puede referirse al acoplamiento al primer orificio de fijación 210h formado en la primera superficie periférica exterior 219 mediante un elemento de fijación 270, tal como un perno o una tuerca. De esta manera, incluso en el caso de la segunda superficie periférica exterior 259, puede formarse un orificio en una posición correspondiente al primer orificio de fijación 210h. Además, en referencia a las Figs.1 a 3, y a la Fig.7, la placa terminal 300 puede incluir una tercera superficie periférica exterior 319 que está doblada hacia afuera con respecto a la placa terminal 300. De esta manera, la primera superficie periférica exterior 219 se extiende a lo largo de las superficies frontal y trasera del bastidor superior 210, respectivamente, y la primera superficie periférica exterior 219 y la tercera superficie periférica exterior 259 pueden estar en contacto entre sí.
[0077] En un ejemplo, la primera superficie periférica exterior 219 y la tercera superficie periférica exterior 319 pueden estar fijadas mediante un acoplamiento de perno. En el presente documento, el acoplamiento de perno puede referirse al acoplamiento al primer orificio de fijación 210h formado en la primera superficie periférica exterior 219 mediante un elemento de fijación 270, tal como un perno o una tuerca. De esta manera, incluso en el caso de la tercera superficie periférica exterior 319, puede formarse un orificio en una posición correspondiente al primer orificio de fijación 210h. De esta manera, tal como se ha descrito anteriormente, el bastidor superior 210 y el bastidor inferior 250 están realizados en materiales que presentan diferentes puntos de fusión, y por lo tanto, resulta difícil aplicar uniones, tales como la soldadura por láser, aunque el interior del bastidor del módulo 200 se puede sellar eficazmente del entorno externo mediante un método de fijación tal como un acoplamiento mediante perno entre la primera superficie periférica exterior 219 y la segunda superficie periférica exterior 259.
[0078] La Fig.8 es una vista en la que el bastidor superior y la cubierta de venteo en la Fig.6 han sido retirados. La Fig.9 es una vista ampliada de la superficie trasera del módulo de batería de la Fig. 1, en la que se han eliminado el bastidor superior y la cubierta de venteo.
[0079] En referencia a las Figs. 1, 6 y 8, en el módulo de batería 1000 según la presente realización, una primera parte de junta 291 puede estar situada entre la primera superficie periférica exterior 219 y la segunda superficie periférica exterior 259. Más específicamente, la primera parte de junta 291 puede extenderse entre la primera superficie periférica exterior 219 y la segunda superficie periférica exterior 259.
[0080] En referencia a las Figs. 1, 7 y 9, en el módulo de batería 1000 según la presente realización, una segunda parte de junta 295 puede estar situada entre la primera superficie periférica exterior 219 y la tercera superficie periférica exterior 319. Más específicamente, la segunda parte de junta 295 puede extenderse entre la primera superficie periférica exterior 219 y la tercera superficie periférica exterior 319.
[0081] De esta manera, la primera parte de junta 291 y la segunda parte de junta 295 pueden fabricarse por moldeo o inyección según una forma predeterminada, respectivamente, o pueden formarse mediante la aplicación de una solución previamente preparada.
[0082] De esta manera, en la presente realización, la primera parte de junta 291 y la segunda parte de junta 295 se encuentran situadas entre el bastidor superior 210 y el bastidor inferior 250 o la placa terminal 300, respectivamente, de manera que pueden formar un sello entre el bastidor superior 210 y el bastidor inferior 250 o la placa terminal 300. En particular, la primera parte de junta 291 puede sellar eficazmente la zona situada entre los acoplamientos de perno en el sentido de que el espacio entre el bastidor superior 210 y el bastidor inferior 250 está fijado mediante un método de fijación tal como el acoplamiento mediante perno.
[0083] En un ejemplo, la primera parte de junta 291 puede incluir una pluralidad de orificios pasantes 291h separados entre sí. En este punto, la pluralidad de orificios pasantes 291h se encuentran en las mismas posiciones que los primeros orificios de fijación 210h formados en la primera superficie periférica exterior 219 y los orificios formados en posiciones correspondientes a los primeros orificios de fijación 210h en la segunda superficie periférica exterior 259.
[0084] De esta manera, según la presente realización, la primera parte de junta 291 se encuentra situada entre el bastidor superior 210 y el bastidor inferior 250, aunque puede fijarse entre sí con el bastidor superior 210 y el bastidor inferior 250 mediante el orificio pasante 291h, de manera que es posible evitar que la primera parte de junta 291 se separe entre el bastidor superior 210 y el bastidor inferior 250.
[0085] A continuación, se describirá principalmente la válvula de venteo 350 incluida en el módulo de batería 1000 según una realización de la presente divulgación.
[0086] La Fig. 10 es una vista ampliada que muestra la superficie trasera del módulo de batería según otra realización de la presente divulgación.
[0087] En referencia a la Fig. 10, el módulo de batería 1000 según otra realización de la presente divulgación puede incluir, además, por lo menos una válvula de venteo 350 en la placa terminal 300. Más específicamente, tal como se muestra en la Fig.10 (b), la válvula de venteo 350 puede insertarse en un orificio 300h formado mediante la eliminación de por lo menos una parte de la placa terminal 300.
[0088] En este punto, la válvula de venteo 350 está conectada al interior del módulo de batería 1000 y se abre hacia el exterior solo cuando la presión en el módulo de batería 1000 llega a ser igual o superior a una presión determinada, y puede estar compuesta por un elemento que se cierra cuando la presión es inferior a un determinado nivel. En un ejemplo, la válvula de venteo 350 puede ser una válvula de alivio. En este caso, la válvula de alivio puede incluir un tope de válvula que cierra el orificio 300h de la placa terminal 300 y un muelle conectado al tope de válvula, y cuando la presión en el módulo de batería 1000 es mayor que la fuerza elástica del muelle, el orificio 300h de la placa terminal 300 puede presentar una estructura que se abre hacia el exterior. Sin embargo, la válvula de venteo 350 no se encuentra limitada a lo anterior, y cualquier componente que pueda abrirse y cerrarse de acuerdo con la presión del módulo de batería 1000 puede estar incluido en la presente realización. Además, la posición y el número de la válvula de venteo 350 pueden seleccionarse apropiadamente según se requiera.
[0089] De este modo, en el módulo de batería 1000 según la presente realización, cuando la presión en el módulo de batería 1000 se vuelve excesivamente alta, la válvula de venteo 350 formada en la placa terminal 300 se abre hacia el exterior, y, de esta manera, el gas y/o las llamas en el módulo de batería 1000 pueden ser descargados hacia el exterior, evitando de esta manera daños en el módulo de batería 1000. Además, cuando la presión dentro del módulo de batería 1000 se encuentra dentro del intervalo normal, la válvula de venteo 350 puede cerrar el interior y el exterior del módulo de batería 1000, de modo que durante el funcionamiento normal del módulo de batería 1000, se puede evitar que el gas o la humedad externos penetren al interior del módulo de batería 1000.
[0090] Por otro lado, uno o más módulos de batería según la presente realización pueden empaquetarse en una carcasa de paquete formando un paquete de batería.
[0091] El módulo de batería anteriormente mencionado y el paquete de baterías que incluye el mismo pueden aplicarse a diversos dispositivos. Dicho dispositivo puede aplicarse a medios de vehículos tales como una bicicleta eléctrica, un vehículo eléctrico o un vehículo híbrido, aunque la presente divulgación no se encuentra limitada a ello, y es aplicable a diversos dispositivos que pueden utilizar un módulo de batería y el paquete de baterías que incluye el mismo, que también pertenece al alcance de la presente divulgación.
[0092] Aunque se han mostrado y descrito anteriormente realizaciones preferentes de la presente divulgación, el alcance de la presente divulgación no se encuentra limitada a las mismas, y el experto en la materia podrá llevar a cabo numerosas otras variaciones y modificaciones aplicando los principios básicos de la invención definidos en las reivindicaciones adjuntas.
[0093] Descripción de números de referencia
[0094] 100: conjunto de celdas de batería
[0095] 200: bastidor de módulo
[0096] 210: bastidor superior
[0097] 250: bastidor inferior
[0098] 300: placa terminal
[0099] 400: disipador de calor
[0100] 500: cubierta de venteo

Claims (17)

1. REIVINDICACIONES
1. Módulo de batería (1000), que comprende:
un conjunto de celdas de batería (101, 102) que incluye un primer conjunto de celdas de batería (101) y un segundo conjunto de celdas de batería (102) en los que hay apiladas una pluralidad de celdas de batería, respectivamente,
un bastidor superior (210) que aloja una superficie superior y ambas superficies laterales del conjunto de celdas de batería (101, 102) y que está abierto en sus superficies frontal y trasera,
un bastidor inferior (250) que aloja la superficie inferior y ambas superficies laterales del conjunto de celdas de batería (101, 102) y que está abierto en sus superficies frontal y trasera, y
placas terminales (300) que se encuentran situadas sobre una superficie adyacente al lado más exterior de entre las superficies frontal y trasera del primer conjunto de celdas de batería (101) y una superficie adyacente al lado más exterior de entre las superficies frontal y trasera del segundo conjunto de celdas de batería (102),
en donde el primer conjunto de celdas de batería (101) y el segundo conjunto de celdas de batería (102) están dispuestos separados en una dirección uno frente al otro, caracterizado por que
en donde el bastidor superior (210) está hecho de un material que presenta un punto de fusión más alto que el punto de fusión del material que constituye el bastidor inferior (250), y por que
el módulo de batería (1000) comprende una cubierta de venteo (500) situada en el bastidor superior (210) y presenta una parte central (510) en contacto con la superficie superior del bastidor superior (210), en donde la cubierta de venteo (500) incluye una primera parte de venteo (550) y una segunda parte de venteo (550) que están separadas entre sí con respecto a la parte central (510),
en donde la primera parte de venteo (550) se extiende a lo largo de una dirección longitudinal del primer conjunto de celdas de batería (101) y la segunda parte de venteo (550) se extiende a lo largo de una dirección longitudinal del segundo conjunto de celdas de batería (102), y
en donde el bastidor superior (210) comprende por lo menos un primer orificio de venteo (215) que se comunica con la primera parte de venteo (550) y por lo menos un segundo orificio de venteo (215) que se comunica con la segunda parte de venteo (550).
2. Módulo (1000) de batería según la reivindicación 1, en el que la parte de venteo (550) sobresale hacia afuera con respecto a la superficie superior del bastidor superior (210).
3. Módulo (1000) de batería según la reivindicación 2, en el que la superficie superior del bastidor superior (210) constituye la superficie inferior de la cubierta de venteo (500).
4. Módulo (1000) de batería según la reivindicación 2, en el que la parte de venteo (550) presenta una forma que está doblada una pluralidad de veces a lo largo de la dirección de la anchura del conjunto de celdas de batería (101, 102).
5. Módulo (1000) de batería según la reivindicación 1, en el que:
el primer orificio de venteo (215) se encuentra situado adyacente a una superficie orientada hacia el segundo conjunto de celdas de batería (102) entre las superficies frontal y trasera del primer conjunto de celdas de batería (101), y
el segundo orificio de venteo (215) se encuentra situado adyacente a una superficie orientada hacia el primer conjunto de celdas de batería (101) de entre las superficies frontal y trasera del segundo conjunto de celdas de batería (102).
6. Módulo (1000) de batería según la reivindicación 1, en el que el orificio de venteo (215) se extiende a lo largo de la dirección de la anchura del conjunto de celdas de batería (101, 102).
7. Módulo (1000) de batería según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el bastidor inferior (250) incluye una parte de pared divisoria (251) que se encuentra situada entre el primer conjunto de celdas de batería (101) y el segundo conjunto de celdas de batería (102).
8. Módulo (1000) de batería según una de las reivindicaciones anteriores, en el que:
la superficie lateral del bastidor superior (210) presenta una primera superficie periférica exterior (219) que está doblada hacia afuera con respecto al bastidor superior (210),
la superficie lateral del bastidor inferior (250) presenta una segunda superficie periférica exterior (259) que está doblada hacia afuera con respecto al bastidor inferior (250), y
la primera superficie periférica exterior (219) y la segunda superficie periférica exterior (259) están en contacto entre sí.
9. Módulo (1000) de batería según la reivindicación 8, en el que la primera superficie periférica exterior (219) y la segunda superficie periférica exterior (259) están fijadas mediante un acoplamiento de perno.
10. Módulo (1000) de batería según la reivindicación 8 o 9, en el que una primera pieza de junta (291) se encuentra situada entre la primera superficie periférica exterior (219) y la segunda superficie periférica exterior (259).
11. Módulo (1000) de batería según una de las reivindicaciones 8 a 10, en el que:
la placa terminal (300) comprende una tercera superficie periférica exterior (319) que está doblada hacia afuera con respecto a la placa terminal (300),
la primera superficie periférica exterior (219) se extiende a lo largo de las superficies frontal y trasera del bastidor superior (210), respectivamente, y
la primera superficie periférica exterior (219) y la tercera superficie periférica exterior (319) están en contacto entre sí.
12. Módulo (1000) de batería según la reivindicación 11, en el que la primera superficie periférica exterior (219) y la tercera superficie periférica exterior están fijadas mediante un acoplamiento de perno.
13. Módulo (1000) de batería según la reivindicación 12, en el que una segunda pieza de junta (295) se encuentra situada entre la primera superficie periférica exterior (219) y la tercera superficie periférica exterior (319).
14. Módulo (1000) de batería según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la placa terminal (300) comprende por lo menos una válvula de venteo (350).
15. Módulo (1000) de batería según una de las reivindicaciones anteriores, en el que:
el bastidor superior (210) está hecho de un material de acero, y
el bastidor inferior (250) está hecho de un material de aluminio.
16. Módulo (1000) de batería según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además:
un disipador de calor (400) situado bajo el bastidor inferior (250),
en donde el disipador de calor (400) comprende una parte rebajada que está rebajada en una dirección opuesta a la dirección hacia la superficie inferior del bastidor inferior (250), y
una superficie inferior del bastidor inferior (250) constituye una superficie superior del disipador de calor (400).
17. Paquete de baterías que comprende el módulo (1000) de batería según una de las reivindicaciones anteriores.
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