ES3059523T3 - Battery pack having structure capable of swelling control and vehicle including the battery pack - Google Patents

Battery pack having structure capable of swelling control and vehicle including the battery pack

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ES3059523T3 ES21892379T ES21892379T ES3059523T3 ES 3059523 T3 ES3059523 T3 ES 3059523T3 ES 21892379 T ES21892379 T ES 21892379T ES 21892379 T ES21892379 T ES 21892379T ES 3059523 T3 ES3059523 T3 ES 3059523T3
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Jeong-O Mun
Kyung-Woo Kim
Jin-Yong Park
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Abstract

Un paquete de baterías, según una realización de la presente invención, comprende: una pluralidad de módulos de batería; una bandeja en la que se alojan los módulos de batería; una tapa de módulo que cubre una abertura formada en la parte superior de la bandeja; una tapa del paquete que cubre la tapa del módulo; y un elemento elástico superior que se interpone entre la tapa del módulo y la tapa del paquete y absorbe la expansión de volumen debida a la hinchazón de los módulos de batería, mientras se comprime a medida que la tapa del módulo se mueve hacia la tapa del paquete debido a dicha hinchazón. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Paquete de baterías que tiene una estructura capaz de controlar el hinchamiento y vehículo que incluye el paquete de baterías
[0003] Sector de la técnica
[0004] La presente descripción se refiere a un paquete de baterías que tiene una estructura capaz de controlar el hinchamiento y a un vehículo que incluye el paquete de baterías y, más en particular, a un paquete de baterías que tiene una estructura en la cual la cantidad de hinchamiento que ocurre en una dirección de pila de una pila de celdas puede minimizarse al minimizar un espesor de pila de una pila de celdas y una estructura en la cual una presión aplicada a una celda de batería aumenta de manera relativamente constante a medida que aumenta la cantidad de hinchamiento, y a un vehículo que incluye el paquete de baterías.
[0005] Antecedentes de la invención
[0006] En general, con el fin de controlar el hinchamiento de una celda de batería, un paquete de baterías convencional tiene una estructura en la cual una almohadilla amortiguadora se inserta entre celdas de batería adyacentes y/o en una porción más exterior de una pila de celdas, una estructura en la cual un espacio vacío se asegura teniendo en cuenta la expansión volumétrica debida al hinchamiento de una celda de batería en una carcasa de paquete, o una estructura en la cual una carcasa de paquete se deforma según el hinchamiento de una celda de batería para absorber el hinchamiento.
[0007] En la estructura de paquete de baterías convencional, según la cantidad de hinchamiento que aumenta a medida que aumenta el número de celdas de batería que constituyen una pila de celdas, se requiere asegurar un espacio vacío mayor y/o aplicar una mayor cantidad de almohadillas amortiguadoras. Asimismo, en esta estructura convencional, normalmente, una dirección de pila de celdas de batería es, por lo general, paralela al suelo o a una superficie inferior de una carcasa de paquete. Esta estructura es desventajosa en términos de garantía de rigidez estructural de un paquete de baterías y de garantía de alta densidad energética.
[0008] Asimismo, cuando se usa una almohadilla amortiguadora para absorber el hinchamiento, a medida que aumenta la cantidad de hinchamiento, aumenta aún más la magnitud de una fuerza requerida para comprimir la almohadilla amortiguadora y, por consiguiente, aumenta explosivamente la presión aplicada a una celda de batería.
[0009] El documento EP 4109646 describe un paquete de baterías que incluye múltiples módulos de batería apilados en una dirección vertical y una placa de prensado de tipo conocido.
[0010] El documento CN 109713175 describe un módulo de batería que comprende una caja de batería y una cubierta de caja.
[0011] Explicación de la invención
[0012] Problema técnico
[0013] La presente descripción está diseñada para resolver los problemas de la técnica relacionada y, por lo tanto, la presente descripción está dirigida a evitar una reducción de la densidad energética debida a un espacio vacío para absorber la expansión volumétrica de una celda de batería debida a hinchamiento, garantizar la rigidez estructural de un paquete de baterías, y evitar un aumento explosivo de la presión aplicada a la celda de batería a medida que aumenta la cantidad de hinchamiento.
[0014] Sin embargo, el propósito técnico a resolver por la presente descripción no está limitado a lo anterior, y otros objetos no descritos en la presente memoria se comprenderán claramente por una persona con experiencia ordinaria en la técnica a partir de la siguiente descripción.
[0015] Solución técnica
[0016] En un aspecto de la presente descripción, se provee un paquete de baterías como se define en las reivindicaciones anexas.
[0017] En otro aspecto de la presente descripción, también se provee un vehículo que incluye el paquete de baterías.Efectos ventajosos
[0018] Según un aspecto de la presente descripción, puede evitarse una reducción de la densidad energética debida a un espacio vacío para absorber la expansión volumétrica de una celda de batería debida a hinchamiento, puede garantizarse la rigidez estructural de un paquete de baterías, y puede evitarse un aumento explosivo de la presión aplicada a la celda de batería a medida que aumenta la cantidad de hinchamiento.
[0019] Breve descripción de los dibujos
[0020] Los dibujos anexos ilustran una realización preferida de la presente descripción y, junto con la descripción anterior, sirven para proveer una mayor comprensión de las características técnicas de la presente descripción y, por consiguiente, la presente descripción no se interpreta como limitada a los dibujos.
[0021] La FIG.1 es una vista que ilustra un paquete de baterías según una realización de la presente descripción.
[0022] La FIG.2 es una vista en perspectiva de despiece que ilustra el paquete de baterías de la FIG.1.
[0023] La FIG.3 es una vista ampliada parcial de la FIG.2.
[0024] La FIG.4 es una vista que ilustra un módulo de batería de la presente descripción.
[0025] Las FIGS. 5 y 6 son vistas en sección transversal parciales que ilustran un paquete de baterías, tomadas a lo largo de la línea A-A’, según una realización de la presente descripción.
[0026] Realización preferente de la invención
[0027] De aquí en adelante, realizaciones preferidas de la presente descripción se describirán en detalle con referencia a los dibujos anexos. Con anterioridad a la descripción, debe comprenderse que los términos usados en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones anexas no deben interpretarse como limitados a significados generales y de diccionario, sino que, más bien, deben interpretarse según los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente descripción según el principio de que el inventor puede definir términos de manera apropiada para una mejor explicación. Por lo tanto, la descripción propuesta en la presente memoria es solo un ejemplo preferible en aras de la ilustración solamente, que no pretende limitar el alcance de la descripción, de modo que debe interpretarse que otros equivalentes y modificaciones pueden realizarse a la misma sin apartarse del alcance de la descripción.
[0028] Con referencia a las FIGS.1 a 5, un paquete 1 de baterías incluye múltiples módulos 10 de batería, una bandeja 20 de paquete, una cubierta 30 de módulo, una cubierta 40 de paquete, y un miembro 50 elástico superior.
[0029] Cada uno de los múltiples módulos 10 de batería incluye una bandeja 100 de módulo y una pila 200 de celdas. El módulo 10 de batería puede además incluir un par de conjuntos 300 de estructura de barra colectora.
[0030] La bandeja 100 de módulo incluye una base 110 de bandeja y una pared 120 divisoria de bandeja. La base 110 de bandeja soporta la pila 200 de celdas, y se ubica sobre una superficie inferior interior de la bandeja 20 de paquete. La pared 120 divisoria de bandeja se extiende en una dirección perpendicular a la base 110 de bandeja, y divide un espacio de asiento en la base 110 de bandeja en una dirección de ancho (dirección paralela a un eje X) de la base 110 de bandeja.
[0031] La pila 200 de celdas se ubica en la base 110 de bandeja. La pila 200 de celdas incluye una primera pila 200A de celdas y una segunda pila 200B de celdas. La primera pila 200A de celdas se ubica en la base 110 de bandeja, y se ubica en un lado de la pared 120 divisoria de bandeja. La segunda pila 200B de celdas se ubica en la base 110 de bandeja, y se ubica en el otro lado de la pared 120 divisoria de bandeja.
[0032] Cada una de la primera pila 200A de celdas y la segunda pila 200B de celdas incluye múltiples celdas 210 de batería apiladas en una dirección perpendicular a la base 110 de bandeja. La celda 210 de batería puede ser una celda de batería tipo bolsa.
[0033] El par de conjuntos 300 de estructura de barra colectora se acoplan a la primera pila 200A de celdas y a la segunda pila 200B de celdas desde un lado y el otro lado de la bandeja 100 de módulo en una dirección longitudinal (dirección paralela a un eje Y) de la bandeja 100 de módulo. Es decir, el par de conjuntos 300 de estructura de barra colectora se acoplan, respectivamente, a un lado y al otro lado de la primera pila 200A de celdas y la segunda pila 200B de celdas en una dirección longitudinal (dirección paralela al eje Y) de la primera pila 200A de celdas y la segunda pila 200B de celdas. El par de conjuntos 300 de estructura de barra colectora puede conectar eléctricamente las múltiples celdas 210 de batería.
[0034] Cada uno del par de conjuntos 300 de estructura de barra colectora incluye una estructura 310 de barra colectora y una barra 320 colectora. La estructura 310 de barra colectora incluye una hendidura 310a de conductor a través de la cual puede extraerse un conductor 211 de electrodos de la celda 210 de batería. La barra 320 colectora puede fijarse a la estructura 310 de barra colectora, y puede acoplarse mediante soldadura o similar al conductor 211 de electrodos de cada una de las múltiples celdas 210 de batería.
[0035] La bandeja 20 de paquete aloja múltiples módulos 10 de batería en un espacio receptor formado dentro de la bandeja 20 de paquete. La bandeja 20 de paquete incluye una placa base que forma la parte inferior y una placa lateral que forma una pared lateral. La bandeja 20 de paquete incluye una viga 21 divisoria y múltiples vigas 22 transversales para dividir el espacio receptor dentro de la bandeja 20 de paquete y aumentar la rigidez estructural del paquete 1 de baterías.
[0036] La viga 21 divisoria divide el espacio receptor del módulo 10 de batería formado dentro de la bandeja 20 de paquete en una dirección de ancho (dirección paralela al eje Y) de la bandeja 20 de paquete. La viga 22 transversal divide el espacio dividido por la viga 21 divisoria en una dirección longitudinal (dirección paralela al eje X) de la bandeja 20 de paquete. La viga 22 transversal se ubica entre módulos 10 de batería adyacentes, y se ubica entre una superficie interior de la bandeja 20 de paquete y un par de módulos 10 de batería ubicados en posiciones más exteriores de entre los múltiples módulos 10 de batería en una dirección longitudinal (dirección paralela al eje X) del paquete 1 de baterías. Por consiguiente, la viga 22 transversal se ubica en un lado y en el otro lado de todos los módulos 10 de batería en una dirección de ancho (paralela al eje X) de todos los módulos 10 de batería.
[0037] La cubierta 30 de módulo cubre una porción de abertura formada sobre la bandeja 20 de paquete, y mira al módulo 10 de batería. La cubierta 40 de paquete se ubica sobre la cubierta 30 de módulo y cubre la cubierta 30 de módulo. El miembro 50 elástico superior se ubica entre la cubierta 30 de módulo y la cubierta 40 de paquete. Dado que la cubierta 30 de módulo se mueve hacia la cubierta 40 de paquete debido al hinchamiento del módulo 10 de batería, el miembro 50 elástico superior se comprime para absorber la expansión volumétrica debida al hinchamiento. La cubierta 30 de módulo puede incluir una primera cubierta 30A de módulo que cubre los módulos 10 de batería ubicados en un lado de la viga 21 divisoria y una segunda cubierta 30B de módulo que cubre los módulos 10 de batería ubicados en el otro lado de la viga 21 divisoria en el espacio receptor para el módulo 10 de batería dividido por la viga 21 divisoria. Cuando se proveen múltiples cubiertas 30A, 30B de módulo, dado que el hinchamiento de cada uno de los módulos 10 de batería alojados en diferentes espacios puede controlarse individualmente, una presión uniforme puede aplicarse a los múltiples módulos 10 de batería.
[0038] El miembro 50 elástico superior incluye un primer miembro 50A elástico superior ubicado en una posición correspondiente a la primera pila 200A de celdas y un segundo miembro 50B elástico superior ubicado en una posición correspondiente a la segunda pila 200B de celdas. Como tal, el paquete 1 de baterías según una realización de la presente descripción puede tener una estructura en la cual el hinchamiento de cada módulo 10 de batería puede controlarse individualmente, y el hinchamiento de cada una de la primera pila 200A de celdas y la segunda pila 200B de celdas puede controlarse individualmente.
[0039] La cubierta 30 de módulo y la cubierta 40 de paquete se sujetan a la bandeja 20 de paquete mediante pernos que pasan a través de la cubierta 30 de módulo y de la cubierta 40 de paquete. El movimiento de la cubierta 30 de módulo según el hinchamiento es guiado por los pernos B. Los pernos incluyen un primer perno B1 sujetado a la viga 22 transversal pasando secuencialmente a través de la cubierta 40 de paquete y de la cubierta 30 de módulo y un segundo perno B2 sujetado a la pared 120 divisoria de bandeja pasando secuencialmente a través de la cubierta 40 de paquete y de la cubierta 30 de módulo desde la parte superior.
[0040] La cubierta 40 de paquete puede incluir múltiples salientes 40a de cubierta que sobresalen de una superficie interior de la cubierta 40 de paquete. En este caso, el primer miembro 50A elástico superior y el segundo miembro 50B elástico superior pueden ubicarse entre un par de salientes 40a de cubierta adyacentes, y las salientes 40a de cubierta pueden funcionar como topes para evitar que el primer miembro 50A elástico superior y el segundo miembro 50B elástico superior se separen de ciertas posiciones. La saliente 40a de cubierta puede extenderse longitudinalmente en una dirección de ancho (dirección paralela al eje Y) de la cubierta 40 de paquete. El primer perno B1 y el segundo perno B2 pasan a través de la saliente 40a de cubierta.
[0041] La cubierta 40 de paquete puede incluir una ranura 40b receptora de cubierta formada en una superficie superior de la cubierta 40 de paquete de modo tal que el primer perno B1 y el segundo perno B2 no se expongan a la parte superior de la cubierta 40 de paquete. La ranura 40b receptora de cubierta se forma en una posición correspondiente a la saliente 40a de cubierta. El primer perno B1 y el segundo perno B2 pasan a través de la ranura 40b receptora de cubierta.
[0042] Con referencia a la FIG. 6 junto con las FIGS. 1 a 4, el paquete 1 de baterías puede además incluir un miembro 60 elástico inferior. El miembro 60 elástico inferior se ubica entre la bandeja 20 de paquete y la base 110 de bandeja. A medida que la base 110 de bandeja se mueve hacia la placa base de la bandeja 20 de paquete debido al hinchamiento del módulo 10 de batería, el miembro 60 elástico inferior se comprime para absorber la expansión volumétrica debida al hinchamiento.
[0043] El miembro 60 elástico inferior puede incluir un primer miembro 60A elástico inferior ubicado en una posición correspondiente a la primera pila 200A de celdas y un segundo miembro 60B elástico inferior ubicado en una posición correspondiente a la segunda pila 200B de celdas.
[0044] La base 110 de bandeja se sujeta a la pared divisoria de bandeja mediante un tercer perno B3 que pasa a través de la bandeja 20 de paquete y la base 110 de bandeja. El movimiento de la base 110 de bandeja según el hinchamiento puede ser guiado por el tercer perno B3.
[0045] La bandeja 20 de paquete puede incluir una saliente 20a de bandeja que sobresale de una superficie interior de la placa base de la bandeja 20 de paquete. En este caso, el primer miembro 60A elástico inferior y el segundo miembro 60B elástico inferior se ubican entre la saliente 20a de bandeja y la viga 22 transversal que son adyacentes entre sí. La saliente 20a de bandeja y la viga 22 transversal pueden funcionar como topes para evitar que el primer miembro 60A elástico inferior y el segundo miembro 60B elástico inferior se separen de ciertas posiciones. El tercer perno B3 pasa a través de la saliente 20a de bandeja.
[0046] La bandeja 20 de paquete puede incluir una ranura 20b receptora de bandeja formada en una superficie inferior de la placa base de la bandeja 20 de paquete de modo tal que el tercer perno B3 no se exponga a la parte inferior de la placa base de la bandeja 20 de paquete. La ranura 20b receptora de bandeja se forma en una posición correspondiente a la saliente 20a de bandeja. El tercer perno B3 pasa a través de la ranura 20b receptora de bandeja.
[0047] Por ejemplo, un resorte de hojas o un resorte helicoidal pueden usarse como el miembro 50 elástico superior y el miembro 60 elástico inferior. El resorte de hojas o el resorte helicoidal tienen un aumento más constante de la presión aplicada a una celda de batería cuando aumenta la deformación de la forma de un miembro elástico debida al hinchamiento, en comparación con una almohadilla amortiguadora convencional aplicada para absorber el hinchamiento de una celda de batería.
[0048] Aunque las realizaciones de la presente descripción se han ilustrado y descrito más arriba, la presente descripción no se encuentra limitada a las realizaciones específicas descritas más arriba. Varias realizaciones modificadas pueden realizarse por una persona con experiencia ordinaria en la técnica sin apartarse del alcance de la presente descripción según se reivindica en las reivindicaciones.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES
1. Un paquete (1) de baterías que comprende:
múltiples módulos (10) de batería;
una bandeja (20) de paquete en la cual se alojan los múltiples módulos (10) de batería;
una cubierta (30) de módulo que cubre una porción de abertura formada sobre la bandeja (20) de paquete; una cubierta (40) de paquete que cubre la cubierta (30) de módulo; y
un miembro (50) elástico superior ubicado entre la cubierta (30) de módulo y la cubierta (40) de paquete y comprimido, cuando la cubierta (30) de módulo se mueve hacia la cubierta (40) de paquete debido al hinchamiento del módulo (10) de batería, para absorber la expansión volumétrica debida al hinchamiento;
en donde el módulo (10) de batería comprende una bandeja (100) de módulo que comprende una base (110) de bandeja y una pared (120) divisoria de bandeja que se extiende en una dirección perpendicular a la base (110) de bandeja y divide un espacio de asiento sobre la base (110) de bandeja en una dirección de ancho de la base (110) de bandeja, una primera pila (200A) de celdas ubicada en la base (110) de bandeja y ubicada en un lado de la pared (120) divisoria de bandeja y una segunda pila (200B) de celdas ubicada en la base (110) de bandeja y ubicada en el otro lado de la pared (120) divisoria de bandeja;
en donde el miembro (50) elástico superior comprende un primer miembro (50A) elástico superior ubicado en una posición correspondiente a la primera pila (200A) de celdas y un segundo miembro (50B) elástico superior ubicado en una posición correspondiente a la segunda pila (200B) de celdas;
en donde la bandeja (20) de paquete comprende una viga (21) divisoria configurada para dividir un espacio receptor del módulo (10) de batería formado dentro de la bandeja (20) de paquete en una dirección de ancho de la bandeja (20) de paquete y una viga (22) transversal configurada para dividir el espacio dividido por la viga (21) divisoria en una dirección longitudinal de la bandeja (20) de paquete;
en donde la cubierta (30) de módulo y la cubierta (40) de paquete se sujetan a la bandeja (20) de paquete mediante pernos (B) que pasan a través de la cubierta (30) de módulo y de la cubierta (40) de paquete,
en donde el movimiento de la cubierta (30) de módulo según el hinchamiento es guiado por los pernos (B).
2. El paquete de baterías de la reivindicación 1, en donde cada una de la primera pila (200A) de celdas y la segunda pila (200B) de celdas comprende múltiples celdas (210) de batería apiladas en una dirección perpendicular a la base (110) de bandeja.
3. El paquete de baterías de la reivindicación 1, en donde los pernos (B) comprenden:
un primer perno (B1) sujetado a la viga (22) transversal pasando secuencialmente a través de la cubierta (40) de paquete y la cubierta (30) de módulo; y
un segundo perno (B2) sujetado a la pared (120) divisoria de bandeja pasando secuencialmente a través de la cubierta (40) de paquete y la cubierta (30) de módulo.
4. El paquete de baterías de la reivindicación 3, en donde la cubierta (40) de paquete comprende múltiples salientes (40a) de cubierta que sobresalen de una superficie interior de la cubierta (40) de paquete,
en donde el primer miembro (50A) elástico superior y el segundo miembro (50B) elástico superior se ubican entre un par de salientes (40a) de cubierta adyacentes.
5. El paquete de baterías de la reivindicación 4, en donde la cubierta (40) de paquete comprende una ranura (40b) receptora de cubierta formada en una superficie superior de la cubierta (40) de paquete de modo tal que el primer perno (B1) y el segundo perno (B2) no se expongan a la parte superior de la cubierta (40) de paquete,
en donde la ranura (40b) receptora de cubierta se forma en una posición correspondiente a la saliente (40a) de cubierta.
6. El paquete de baterías de la reivindicación 1, que además comprende un miembro (60) elástico inferior ubicado entre la bandeja (20) de paquete y la base (110) de bandeja y comprimido, cuando la base (110) de bandeja se mueve hacia la bandeja (20) de paquete debido al hinchamiento del módulo (10) de batería, para absorber la expansión volumétrica debida al hinchamiento.
7. El paquete de baterías de la reivindicación 6, en donde el miembro (60) elástico inferior comprende: un primer miembro (60A) elástico inferior ubicado en una posición correspondiente a la primera pila (200A) de celdas; y
un segundo miembro (60B) elástico inferior ubicado en una posición correspondiente a la segunda pila (200B) de celdas.
8. El paquete de baterías de la reivindicación 7, en donde la base (110) de bandeja se sujeta a la pared (120) divisoria de bandeja mediante un tercer perno (B3) que pasa a través de la bandeja (20) de paquete y la base (110) de bandeja,
en donde el movimiento de la base (110) de bandeja según el hinchamiento es guiado por el tercer perno (B3).
9. El paquete de baterías de la reivindicación 8, en donde la bandeja (20) de paquete comprende una saliente (20a) de bandeja que sobresale de una superficie interior de la bandeja (20) de paquete,
en donde el primer miembro (60A) elástico inferior y el segundo miembro (60B) elástico inferior se ubican entre la saliente (20a) de bandeja y la viga (22) transversal que son adyacentes entre sí.
10. El paquete de baterías de la reivindicación 9, en donde la bandeja (20) de paquete comprende una ranura (20b) receptora de bandeja formada en una superficie inferior de la bandeja (20) de paquete de modo tal que el tercer perno (B3) no se exponga a la parte inferior de la bandeja (20) de paquete,
en donde la ranura (20b) receptora de bandeja se forma en una posición correspondiente a la saliente (20a) de bandeja.
11. Un vehículo que comprende el paquete de baterías según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
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