ES3030517T3 - Battery module and battery pack including the same - Google Patents

Battery module and battery pack including the same

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ES3030517T3
ES3030517T3 ES22837956T ES22837956T ES3030517T3 ES 3030517 T3 ES3030517 T3 ES 3030517T3 ES 22837956 T ES22837956 T ES 22837956T ES 22837956 T ES22837956 T ES 22837956T ES 3030517 T3 ES3030517 T3 ES 3030517T3
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Min Seop Kim
Junyeob Seong
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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: una pila de celdas de batería que alberga varias celdas; un marco del módulo que aloja la pila de celdas de batería; una primera y una segunda placa de extremo que cubren un lado y el otro de la pila de celdas de batería, respectivamente; un disipador de calor ubicado debajo de la parte inferior del marco del módulo; un puerto de inyección de refrigerante para suministrar refrigerante al disipador de calor; y un puerto de descarga de refrigerante para descargar el refrigerante del disipador de calor. La primera placa de extremo incluye primeras porciones de montaje formadas en una de sus superficies. El marco del módulo incluye una primera protuberancia y una segunda protuberancia que sobresalen de la parte inferior del marco del módulo para atravesar la primera placa de extremo. El puerto de inyección de refrigerante se encuentra en la primera protuberancia del marco del módulo, y el puerto de descarga de refrigerante se encuentra en la segunda protuberancia. El puerto de inyección de refrigerante y el puerto de descarga de refrigerante están separados entre sí a lo largo de la dirección del ancho de la primera placa de extremo, y las primeras porciones de montaje están ubicadas entre el puerto de inyección de refrigerante y el puerto de descarga de refrigerante. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Módulo de batería y paquete de batería que incluye el mismo
Sector de la técnica
Cita cruzada con aplicaciones relacionadas
Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente coreana núm. 10-2021-0088441 presentada el 6 de julio de 2021 ante la Oficina de Propiedad Intelectual de Corea.
La presente divulgación se refiere a un módulo de batería y a un paquete de batería que lo incluye y, más en particular, a un módulo de batería de gran capacidad con refrigeración integrada y a un paquete de batería que incluye el mismo.
Estado de la técnica
En la sociedad moderna, dispositivos portátiles tal como un teléfono móvil, un ordenador portátil, una videocámara y una cámara digital se utilizan a diario, y se ha activado el desarrollo de tecnologías en los campos relacionados con los dispositivos móviles como se describe anteriormente. Además, las baterías secundarias cargables/descargables se utilizan como fuente de potencia para un vehículo eléctrico (EV), un vehículo eléctrico híbrido (HEV), un vehículo eléctrico híbrido enchufable (P-HEV) y similares, en un intento de resolver la contaminación atmosférica y similares provocada por los vehículos de gasolina existentes que utilizan combustibles fósiles. Por lo tanto, crece la demanda de desarrollo de la batería secundaria.
Las baterías secundarias que se comercializan actualmente incluyen una batería de níquel-cadmio, una batería de níquel-hidrógeno, una batería de níquel-zinc y una batería secundaria de litio. Entre ellas, la batería secundaria de litio ha cobrado protagonismo debido a sus ventajas, por ejemplo, apenas presenta efectos de memoria en comparación con las baterías secundarias de níquel y, por lo tanto, se carga y descarga libremente, tiene una tasa de autodescarga muy baja y una alta densidad de energía.
Dicha batería secundaria de litio utiliza principalmente un óxido de litio y un material de carbono como material activo del cátodo y material activo del ánodo, respectivamente. La batería secundaria de litio incluye un ensamblaje de electrodos en el que están dispuestas una placa de cátodo y una placa de ánodo, cada una recubierta con el material activo del cátodo y el material activo del ánodo, con un separador interpuesto entre ellas, y una caja de batería que sella y alberga el ensamblaje de electrodos junto con una solución electrolítica.
En general, la batería secundaria de litio se puede clasificar según la forma del material exterior en una batería secundaria de tipo lata en la que el ensamblaje de electrodos está montado en una lata de metal, y una batería secundaria de tipo bolsa en la que el ensamblaje de electrodos está montado en una bolsa de una hoja laminada de aluminio.
En el caso de una batería secundaria utilizada para dispositivos de tamaño pequeño, se disponen de dos a tres celdas de batería, pero en el caso de una batería secundaria utilizada para un dispositivo de tamaño mediano o grande, tal como un automóvil, se utiliza un módulo de batería en el que se conectan eléctricamente un gran número de celdas de batería. En un módulo de batería de este tipo, un gran número de celdas de batería se conectan entre sí en serie o en paralelo para formar un ensamblaje de celdas, con lo cual mejora la capacidad y la salida. Además, se pueden montar uno o más módulos de batería junto con diversos sistemas de control y protección, tal como una BDU (unidad de desconexión de batería), un BMS (sistema de gestión de batería) y un sistema de refrigeración para formar un paquete de batería.
Un módulo de batería y un paquete de batería que incluye el módulo de batería deben satisfacer diversas funciones. En primer lugar, debe satisfacer la durabilidad estructural frente a diversos entornos, vibraciones, impactos y similares. En segundo lugar, las celdas de batería dentro del paquete de batería generan energía eléctrica y disipan calor, de modo que es fundamental un sistema de refrigeración para enfriarlas. Estas forman una estructura compleja dentro de un espacio limitado, lo que puede provocar ineficacia en el proceso de ensamblaje.
Por lo tanto, existe la necesidad de desarrollar un módulo de batería que simplifique una estructura de refrigeración, asegure la durabilidad estructural y mejore la capacidad, la utilización del espacio y la propiedad de ensamblaje mediante la disposición sencilla e intensiva de partes internas y módulos de batería, y un paquete de batería que incluya los mismos.
El documento EP 3327821 A1 se refiere a un ensamblaje de módulo de batería que incluye: un cuerpo de matriz de módulos que incluye dos o más módulos unitarios, cada uno de los cuales incluye una pluralidad de celdas de batería y una envoltura de módulo de tipo combinado que incluye un primer espacio establecido mediante la combinación de una pluralidad de elementos de placa, y un segundo espacio establecido en el primer espacio mientras que un soporte de fijación se combina adicionalmente con uno de la pluralidad de elementos de placa, el documento KR 20200136229 A se refiere a un módulo de batería que comprende: un ensamblaje de celdas en el que se apilan una pluralidad de celdas de batería; y una placa inferior dispuesta debajo del ensamblaje de celdas. El documento DE 102017222771 A1 se refiere a un dispositivo de almacenamiento para almacenar energía eléctrica para un vehículo de motor, con una pluralidad de celdas de almacenamiento dispuestas una tras otra en una dirección de apilamiento y que forman por lo menos una pila de celdas con un dispositivo de soporte que tiene dos placas de extremo y por lo menos un elemento de tracción conectado a las placas de extremo, mediante el cual las celdas de almacenamiento dispuestas entre las placas de extremo en la dirección de apilamiento se refuerzan entre sí en la dirección de apilamiento.
Objeto de la invención
Problema técnico
Un objeto de la presente divulgación es proporcionar un módulo de batería que tenga una durabilidad mejorada frente a vibraciones, impactos y similares junto con una estructura de refrigeración simplificada, y un paquete de batería que incluya el mismo.
Sin embargo, el problema a resolver por las realizaciones de la presente divulgación no se limita a los problemas descritos anteriormente, y puede ampliarse de diversas formas dentro del alcance de la idea técnica incluida en la presente divulgación.
Solución técnica
Según una realización de la presente divulgación, se proporciona un módulo de batería que comprende: una pila de celdas de batería en la que se apilan una pluralidad de celdas de batería; una carcasa de módulo que alberga la pila de celdas de batería; una primera placa de extremo y una segunda placa de extremo que cubren un lado y el otro lado de la pila de celdas de batería, respectivamente; un disipador de calor que se encuentra debajo de una parte inferior de la carcasa de módulo; un puerto de inyección de refrigerante que suministra refrigerante al disipador de calor; y un puerto de descarga de refrigerante que descarga el refrigerante del disipador de calor. La primera placa de extremo comprende unas primeras partes de montaje que se forman en una superficie de la primera placa de extremo. La carcasa de módulo comprende un primer saliente de la carcasa de módulo y un segundo saliente de la carcasa de módulo que sobresale de la parte inferior de la carcasa de módulo para pasar por la primera placa de extremo. El puerto de inyección de refrigerante está ubicado en el primer saliente de la carcasa de módulo, y el puerto de descarga de refrigerante está ubicado en el segundo saliente de la carcasa de módulo. El puerto de inyección de refrigerante y el puerto de descarga de refrigerante están separados entre sí en la dirección de anchura de la primera placa de extremo, y las primeras partes de montaje están ubicadas entre el puerto de inyección de refrigerante y el puerto de descarga de refrigerante.
El puerto de inyección de refrigerante y el puerto de descarga de refrigerante pueden ubicarse para corresponderse con ambos extremos en una dirección de anchura de la primera placa de extremo.
En la primera parte de montaje se puede formar un orificio de montaje abierto en la dirección de altura.
Una de las primeras partes de montaje puede estar ubicada entre la parte central de la primera placa de extremo y el puerto de inyección de refrigerante, y otra de las primeras partes de montaje puede estar ubicada entre la parte central de la primera placa de extremo y el puerto de descarga de refrigerante.
Se puede formar una primera parte guía en la parte central de la primera placa de extremo, y se puede formar un orificio guía abierto en la dirección de altura en la primera parte guía.
Se puede formar una segunda parte guía en por lo menos una ubicación entre una parte central de la segunda placa de extremo y ambos extremos en una dirección de anchura de la segunda placa de extremo.
Se pueden formar unas segundas partes de montaje entre la parte central de la segunda placa de extremo y un extremo en la dirección de anchura de la segunda placa de extremo, y entre la parte central de la segunda placa de extremo y el otro extremo en la dirección de anchura de la segunda placa de extremo, respectivamente.
Se puede formar una segunda parte guía entre una cualquiera de las segundas partes de montaje y un extremo en la dirección de anchura de la segunda placa de extremo.
La parte inferior de la carcasa de módulo y el disipador de calor pueden formar una vía de flujo para el refrigerante, y la parte inferior de la carcasa de módulo puede estar en contacto con el refrigerante.
El disipador de calor puede comprender una placa inferior que está unida a la parte inferior de la carcasa de módulo y una parte rebajada formada para rebajarse hacia abajo desde la placa inferior.
Según otra realización de la presente divulgación, se proporciona un paquete de batería que comprende: el módulo de batería mencionado anteriormente y una carcasa de paquete que alberga el módulo de batería, en el que las primeras partes de montaje se fijan a la carcasa de paquete.
Se puede formar una primera parte guía en la parte central de la primera placa de extremo, y se puede formar un orificio guía abierto en la dirección de altura en la primera parte guía.
La carcasa de paquete puede comprender una parte inferior del paquete donde se dispone el módulo de batería y un pasador guía que sobresale hacia arriba desde la parte inferior del paquete, y cuando el módulo de batería se dispone en la parte inferior del paquete, el pasador guía puede pasar a través del orificio guía.
Efectos ventajosos
Según realizaciones de la presente divulgación, el módulo de batería de gran capacidad con refrigeración integrada en el que el número de celdas de batería incluidas puede permitir el aumento de la capacidad y la simplificación de las partes internas y la estructura que constituyen el paquete de batería. En particular, la estructura de refrigeración y otros componentes se pueden organizar de forma intensiva junto con el módulo de batería para aumentar la capacidad y la utilización del espacio. Además, al ajustar las posiciones del puerto de la estructura de refrigeración y la parte de montaje para fijar el módulo, resulta posible aumentar la durabilidad frente a vibraciones, impactos y similares.
Además, el módulo de batería de gran capacidad se alberga en la carcasa de paquete a través de la estructura del pasador guía, lo que le permite mejorar la procesabilidad de la fabricación.
Los efectos de la presente divulgación no se limitan a los efectos mencionados anteriormente y otros efectos adicionales no descritos anteriormente se entenderán claramente a partir de la descripción de las reivindicaciones adjuntas por parte de los expertos en la materia.
Descripción de las figuras
La Fig. 1 es una vista en perspectiva que muestra un módulo de batería según una realización de la presente divulgación;
la Fig. 2 es una vista en perspectiva en despiece del módulo de batería de la Fig. 1;
la Fig. 3 es una vista en perspectiva de una celda de batería incluida en el módulo de batería de la Fig. 2;
la Fig. 4 es una vista en perspectiva en despiece que amplía y muestra una sección de la primera placa de extremo del módulo de batería de la Fig. 1;
la Fig. 5 es una vista en perspectiva que muestra el módulo de batería de la Fig. 1 al cambiar el ángulo de visión de modo que se haga visible un disipador de calor;
la Fig. 6 es una vista en perspectiva que muestra un disipador de calor incluido en el módulo de batería de la Fig. 2; la Fig. 7 es una vista en sección transversal que muestra una sección transversal tomada a lo largo de la línea de corte A-A' de la Fig. 6;
la Fig. 8 es una vista en perspectiva que muestra el módulo de batería de la Fig. 1 al cambiar el ángulo de visión de modo que se haga visible la segunda placa de extremo;
la Fig. 9 es una vista en perspectiva en despiece que muestra un paquete de batería según una realización de la presente divulgación;
la Fig. 10 es una vista en perspectiva que muestra una porción de un módulo de batería, un ensamblaje de la tubería de refrigerante del paquete y una envoltura de la tubería de refrigerante del paquete según una realización de la presente divulgación;
la Fig. 11 es una vista parcial que muestra un puerto de inyección de refrigerante y un puerto de conexión según una realización de la presente divulgación;
la Fig. 12 es una vista en perspectiva que muestra un paquete de batería según una realización de la presente divulgación;
la Fig. 13 es una vista parcial que se amplía y muestra una sección "B" de la Fig. 12;
la Fig. 14 es una vista parcial que se amplía y muestra una sección "C" de la Fig. 12; y
la Fig. 15 es una vista en planta de una disposición de módulos de batería según una realización de la presente divulgación vista desde arriba.
Descripción detallada de la invención
En lo sucesivo, se describirán en detalle diversas realizaciones de la presente divulgación en referencia a las figuras adjuntas para que los expertos en la materia puedan llevarlas a cabo fácilmente. La presente divulgación puede modificarse de diversas maneras diferentes y no se limita a las realizaciones expuestas en la presente memoria.
Las porciones que no sean relevantes para la descripción se omitirán para describir claramente la presente divulgación, y los números de referencia similares designan elementos similares en toda la descripción.
Además, en las figuras, el tamaño y el grosor de cada elemento se ilustran arbitrariamente por conveniencia de la descripción, y la presente divulgación no se limita necesariamente a los que se ilustran en las figuras. En las figuras, el grosor de las capas, regiones, etc., se exagera para una mayor claridad. En las figuras, los grosores de algunas capas y regiones se exageran por conveniencia de la descripción.
Además. se entenderá que, cuando se hace referencia a un elemento tal como una capa, película, región o placas como que está "sobre" o “encima” de otro elemento, puede estar directamente sobre el otro elemento o también pueden estar presentes elementos intermedios. Por el contrario, cuando se hace referencia a que un elemento está "directamente sobre" otro elemento, significa que no hay elementos intermedios presentes. Además, la palabra "sobre" o "encima" significa dispuesto sobre o debajo de una porción de referencia, y no necesariamente significa estar dispuesto en el extremo superior de la porción de referencia hacia la dirección opuesta de la gravedad.
Además, en toda la descripción, cuando se hace referencia a una porción como "que incluye" o "que comprende" un determinado componente, significa que la porción puede incluir además otros componentes, sin excluir los otros componentes, a menos que se indique lo contrario.
Además, en toda la descripción, cuando se hace referencia a "planar", significa cuando una porción objetivo se ve desde el lado superior, y cuando se hace referencia a "transversal", significa cuando una porción objetivo se ve desde el lado de una sección transversal cortada verticalmente.
La Fig. 1 es una vista en perspectiva que muestra un módulo de batería según una realización de la presente divulgación. La Fig. 2 es una vista en perspectiva en despiece del módulo de batería de la Fig. 1.
La Fig. 3 es una vista en perspectiva de una celda 15 de batería incluida en el módulo de batería de la Fig. 2.
En referencia a las Figs. 1 a 3, un módulo 100 de batería, según una realización de la presente divulgación, incluye una pila 120 de celdas de batería en el que se apila una pluralidad de celdas 110 de batería; una carcasa 200 de módulo que alberga la pila 120 de celdas de batería; una primera placa 410 de extremo y una segunda placa 420 de extremo que cubren un lado y el otro de la pila de celdas de batería, respectivamente; un disipador 300 de calor que está ubicado debajo de la parte 210a inferior de la carcasa 200 de módulo; un puerto 500a de inyección de refrigerante que suministra refrigerante al disipador 300 de calor; y un puerto 500b de descarga de refrigerante que descarga el refrigerante del disipador 300 de calor.
En primer lugar, la celda 110 de batería puede ser una celda de batería de tipo bolsa. Una celda de batería de tipo bolsa de este tipo se puede formar al albergar un ensamblaje de electrodos en una caja tipo bolsa hecha de una hoja laminada que incluye una capa de resina y una capa de metal, y luego fusionar la parte periférica exterior de la caja tipo bolsa. Dichas celdas 110 de batería pueden estar formadas por una estructura similar a una hoja rectangular. Específicamente, la celda 110 de batería según la presente realización tiene una estructura en la que dos cables 111 y 112 de electrodo están orientados entre sí y sobresalen de un extremo 114a y el otro extremo 114b del cuerpo 113 principal de celda, respectivamente. La celda 110 de batería se puede producir mediante la unión de ambos extremos 114a y 114b de una caja 114 de celda y una parte 114c lateral que los conecta en un estado en el que se alberga un ensamblaje de electrodos (no se muestra) en una caja 114 de celda. En otras palabras, la celda 110 de batería según la presente realización tiene un total de tres partes de sellado, las partes de sellado tienen una estructura que está sellada mediante un procedimiento tal como fusión, y la otra parte lateral restante puede estar compuesta por una parte 115 de conexión.
Sin embargo, la celda 110 de batería descrita anteriormente es una estructura ejemplar y no hace falta decir que está disponible una celda de batería unidireccional en la que los dos cables de electrodo sobresalen en la misma dirección.
Una celda 110 de batería de este tipo puede estar compuesta por una pluralidad de números, y la pluralidad de celdas 110 de batería pueden apilarse para estar conectadas eléctricamente entre sí, formando de este modo una pila 120 de celdas de batería. En particular, como se muestra en la Fig. 2, una pluralidad de celdas 110 de batería pueden apilarse en la dirección paralela al eje x. La caja 114 de la celda de batería en general tiene una estructura laminada de capa de resina/capa de película fina de metal/capa de resina. Por ejemplo, cuando la superficie de la caja de batería está formada por una capa de nailon-O (orientada), tiende a deslizarse fácilmente debido al impacto externo cuando se apila una pluralidad de celdas de batería para formar un módulo de batería de tamaño mediano o grande. Por lo tanto, para impedir este problema y mantener una estructura apilada estable de celdas de batería, un elemento adhesivo, tal como un adhesivo de tipo cohesivo como una cinta de doble cara o un adhesivo químico unido por reacción química durante la adherencia, se puede unir a la superficie de la caja de batería para formar una pila 120 de celdas de batería.
Cuando las celdas 110 de batería que se muestran en la Fig. 3 están apiladas, un cable 111 de electrodo cualquiera de la celda 110 de batería puede sobresalir hacia la primera placa 410 de extremo, y el otro cable 112 de electrodo de la celda 110 de batería puede sobresalir hacia la segunda placa 420 de extremo. La parte 115 de conexión de la celda 110 de batería puede estar dirigida hacia la parte 210a inferior de la carcasa 200 de módulo.
La pila 120 de celdas de batería según una realización de la presente divulgación puede ser un módulo de área grande en el que el número de celdas 110 de batería aumenta más que antes. En un ejemplo, se pueden incluir de 32 a 48 celdas 110 de batería por cada módulo 100 de batería. En el caso de un módulo de área tan grande, la longitud en una dirección de anchura de cada una de las placas 410 y 420 de extremo se vuelve larga. Aquí, la dirección de anchura de cada una de las placas 410 y 420 de extremo puede referirse a una dirección en la que se apilan las celdas 110 de batería, es decir, una dirección paralela al eje x.
La carcasa 200 de módulo para albergar la pila 120 de celdas de batería puede incluir una carcasa en forma de U 210 y una cubierta 220 superior.
La carcasa 210 en forma de U puede incluir una parte 210a inferior y dos partes 210b de superficie lateral que se extienden hacia arriba en ambos extremos de la parte 210a inferior. La parte 210a inferior puede cubrir la superficie inferior de la pila 120 de celdas de batería, y la parte 210b de superficie lateral puede cubrir ambas superficies laterales de la pila 120 de celdas de batería.
La cubierta 220 superior puede estar formada por una estructura en forma de placa única que envuelve la superficie inferior envuelta por la carcasa 210 en forma de U y la superficie superior restante (dirección del eje z) que excluye ambas superficies laterales. La cubierta 220 superior y la carcasa 210 en forma de U se pueden unir mediante soldadura o similar en un estado en el que las porciones de esquina correspondientes estén en contacto entre sí, con lo cual forman una estructura que cubre la pila 120 de celdas de batería vertical y horizontalmente. La pila 120 de celdas de batería se puede proteger físicamente a través de la cubierta 220 superior y la carcasa 210 en forma de U. Con esta finalidad, la cubierta 220 superior y la carcasa 210 en forma de U pueden incluir un material metálico que tenga una resistencia predeterminada.
Mientras tanto, aunque no se muestra específicamente en la figura, la carcasa 200 de módulo según una modificación puede ser una monocarcasa en forma de placa de metal en la que están integradas la superficie superior, la superficie inferior y ambas superficies laterales. Es decir, no se trata de una estructura en la que la carcasa 210 en forma de U y la cubierta 220 superior están acopladas entre sí, sino de una estructura en la que la superficie superior, la superficie inferior y ambas superficies laterales están integradas al ser fabricadas mediante moldeo por extrusión.
La primera placa 410 de extremo y la segunda placa 420 de extremo pueden formarse de modo que estén ubicadas en ambos lados abiertos (dirección del eje y y dirección del eje -y) de la carcasa 200 de módulo con el objetivo de cubrir un lado y el otro lado de la pila 120 de celdas de batería. Un lado y el otro lado pueden estar en direcciones opuestas entre sí. En particular, un lado y el otro lado de la pila 120 de celdas de batería pueden estar en direcciones en las cuales sobresalen los cables 111 y 112 de electrodo de las celdas 110 de batería, respectivamente. Es decir, la primera placa 410 de extremo y la segunda placa 420 de extremo pueden estar ubicadas respectivamente en un lado y en el otro lado de la pila 120 de celdas de batería en una dirección en la que sobresalen los cables 111 y 112 de electrodo.
La primera placa 410 de extremo y la segunda placa 420 de extremo pueden ubicarse en ambos lados abiertos de la carcasa 200 de módulo para unirse a la carcasa 200 de módulo mediante un procedimiento tal como soldadura. La primera placa 410 de extremo y la segunda placa 420 de extremo pueden incluir un material metálico que tenga una resistencia predeterminada para proteger físicamente la pila 120 de celdas de batería y otros componentes eléctricos del impacto externo.
Mientras tanto, aunque no se muestra específicamente en la figura, una carcasa de barra colectora y una cubierta aislante pueden ubicarse entre la pila 120 de celdas de batería y la primera placa 410 de extremo y entre la pila 120 de celdas de batería y la segunda placa 420 de extremo, respectivamente. En la carcasa de la barra colectora se monta una barra colectora, de modo que se pueden conectar los cables 111 y 112 de electrodo de las celdas 110 de batería. La cubierta aislante puede impedir que la barra colectora y los cables 111 y 112 de electrodo entren en contacto con la primera placa 410 de extremo o la segunda placa 420 de extremo.
A continuación, se describirán en detalle el disipador de calor y el puerto de refrigeración según la presente realización en referencia a las Figs. 4 a 7 y similares.
La Fig. 4 es una vista en perspectiva en despiece que amplía y muestra una sección de la primera placa de extremo del módulo de batería de la Fig. 1. La Fig. 5 es una vista en perspectiva que muestra el módulo de batería de la Fig. 1 al cambiar el ángulo de visión de modo que se haga visible un disipador de calor. La Fig. 6 es una vista en perspectiva que muestra un disipador de calor incluido en el módulo de batería de la Fig. 2. La Fig. 7 es una vista en sección transversal que muestra una sección transversal tomada a lo largo de la línea de corte A-A' de la Fig. 6.
En referencia a las Figs. 4 a 7 junto con la Fig. 2, el disipador 300 de calor según la presente realización está ubicado debajo de la parte 210a inferior de la carcasa 200 de módulo como se describe anteriormente. El refrigerante puede fluir entre la parte 210a inferior de la carcasa 200 de módulo y el disipador 300 de calor. Es decir, la parte 210a inferior de la carcasa 200 de módulo y el disipador 300 de calor pueden formar una vía de flujo de refrigerante, y la parte 210a inferior de la carcasa 200 de módulo puede entrar en contacto directo con el refrigerante.
Específicamente, el disipador 300 de calor según la presente realización puede incluir una placa 310 inferior que forma una carcasa básica del disipador 300 de calor y se une a la parte 210a inferior de la carcasa 200 de módulo, y una parte 340 rebajada que está formada para rebajarse hacia abajo desde la placa 310 inferior.
La parte 340 rebajada se convierte en una vía a través de la cual fluye el refrigerante. La placa 310 inferior puede unirse a la parte 210a inferior de la carcasa 200 de módulo mediante un procedimiento de soldadura.
Mientras tanto, la carcasa 200 de módulo puede incluir un primer saliente 211 de la carcasa de módulo y un segundo saliente 212 de la carcasa de módulo que sobresalen de la parte 210a inferior de la carcasa 200 de módulo para pasar por la primera placa 410 de extremo.
En este momento, el disipador 300 de calor puede incluir un primer saliente 300P1 del disipador de calor que sobresale de un lado del disipador 300 de calor hasta una porción donde se encuentra el primer saliente 211 de la carcasa de módulo, y un segundo saliente 300P2 del disipador de calor que sobresale de un lado del disipador 300 de calor hasta una porción donde se encuentra el segundo saliente 212 de la carcasa de módulo. La parte 340 rebajada puede extenderse desde el primer saliente 300P1 del disipador de calor hasta el segundo saliente 300P2 del disipador de calor, en el que el primer saliente 300P1 del disipador de calor y el segundo saliente 300P2 del disipador de calor pueden ser un área hacia la cual fluye un refrigerante y un área a través de la cual se descarga un refrigerante, respectivamente. El primer saliente 300P1 del disipador de calor y el primer saliente 211 de la carcasa de módulo se pueden unir mediante soldadura, y el segundo saliente 300P2 del disipador de calor y el segundo saliente 212 de la carcasa de módulo se pueden unir mediante soldadura.
La parte 340 rebajada del disipador 300 de calor corresponde a una porción en la que la placa 310 inferior está formada para rebajarse hacia abajo. La parte 340 rebajada puede ser un tubo que tiene una sección transversal en forma de U cortado a lo largo de un plano xz o un plano yz perpendicular a la dirección en la que se extiende la vía de flujo de refrigerante, y una parte 210a inferior puede estar ubicada en el lado superior abierto del tubo en forma de U. En la Fig. 7 se ilustra una parte 340 rebajada que tiene una parte superior abierta. Mientras que la parte 310 inferior del disipador 300 de calor está en contacto con la parte 210a inferior, el espacio entre la parte 340 rebajada y la parte 210a inferior se convierte en un área en la que fluye el refrigerante, es decir, una vía de flujo para el refrigerante. De este modo, la parte 210a inferior de la carcasa inferior 200 puede entrar en contacto directo con el refrigerante.
El procedimiento para preparar la parte 340 rebajada del disipador 300 de calor no está particularmente limitado, pero la parte 340 rebajada en forma de U con un lado superior abierto se puede formar al proporcionar una estructura que esté rebajada y formada en el disipador 300 de calor en forma de placa.
Mientras tanto, el módulo 100 de batería según la presente realización incluye un puerto 500 de refrigeración, en el que el puerto 500 de refrigeración incluye un puerto 500a de inyección de refrigerante que suministra un refrigerante al disipador 300 de calor, y un puerto 500b de descarga de refrigerante que descarga el refrigerante del disipador 300 de calor. Específicamente, el puerto 500a de inyección de refrigerante está ubicado en el primer saliente 211 de la carcasa de módulo, y el puerto 500b de descarga de refrigerante está ubicado en el segundo saliente 212 de la carcasa de módulo.
El refrigerante suministrado a través del puerto 500a de inyección de refrigerante pasa entre el primer saliente 211 de la carcasa de módulo y el primer saliente 300P1 del disipador de calor, y primero fluye hacia el espacio entre la parte 340 rebajada y la parte 210a inferior. A continuación, el refrigerante circula a lo largo de la parte 340 rebajada, pasa entre la segunda proyección 212 de la carcasa de módulo y la segunda proyección 300P2 del disipador de calor, y se descarga a través del puerto 500b de descarga de refrigerante. De esta manera, se puede formar una estructura de circulación de refrigerante para el módulo 100 de batería.
Mientras tanto, aunque no se muestra en la figura, una capa de resina termoconductora que incluye una resina termoconductora puede ubicarse entre la parte 210a inferior de la carcasa 200 de módulo de la Fig. 2 y la pila 120 de celdas de batería. La capa de resina termoconductora se puede formar mediante la aplicación de una resina térmica a la parte 210a inferior y la curación de la resina termoconductora aplicada.
La resina termoconductora puede incluir un material adhesivo termoconductor y, específicamente, puede incluir por lo menos uno de un material de silicona, un material de uretano y un material acrílico. La resina termoconductora es un líquido durante la aplicación, pero se cura después de la aplicación, de modo que puede realizar la función de fijar una pluralidad de celdas 110 de batería que constituye la pila 120 de celdas de batería. Además, dado que la resina termoconductora tiene excelentes propiedades de transferencia de calor, el calor generado en el módulo 110 de batería se puede transferir rápidamente al lado inferior del módulo de batería.
El módulo 100 de batería según la presente realización realiza una estructura de refrigeración integrada de la carcasa 200 de módulo y del disipador 300 de calor, y por lo tanto puede mejorar aún más el rendimiento de refrigeración. La parte 210a inferior de la carcasa 200 de módulo sirve para corresponderse con la placa superior del disipador 300 de calor, de este modo puede realizar una estructura con refrigeración integrada. La eficacia de refrigeración aumenta gracias a la refrigeración directa, y la utilización del espacio en el módulo 100 de batería y el paquete 1000 de batería en el que está montado el módulo 100 de batería se puede aumentar a través de una estructura en la que el disipador 300 de calor está integrado con la parte 210a inferior de la carcasa 200 de módulo. Específicamente, el calor generado desde la celda 110 de batería puede pasar a través de una capa de resina termoconductora (no se muestra) ubicada entre la pila 120 de celdas de batería y la parte 210a inferior, la parte 210a inferior de la carcasa 200 de módulo, y el refrigerante se transferirá al exterior del módulo 100 de batería. Al eliminar la estructura de refrigeración innecesaria según la estructura convencional, se puede simplificar la vía de transferencia de calor y se puede reducir el espacio de aire entre las capas respectivas, de modo que se puede mejorar la eficacia o el rendimiento de refrigeración. En particular, la parte 210a inferior está compuesta por una placa superior del disipador 300 de calor, y la parte 210a inferior descansa directamente sobre el refrigerante, lo que resulta ventajoso ya que es posible una refrigeración más directa a través del refrigerante.
Además, mediante la eliminación de la estructura de refrigeración innecesaria, se reduce la altura del módulo 100 de batería y, por lo tanto, se puede reducir el coste y se puede aumentar la tasa de utilización del espacio. Es más, dado que el módulo 100 de batería se puede disponer de manera compacta, se puede aumentar la capacidad o salida del paquete 1000 de batería que incluye una pluralidad de módulos 100 de batería.
Mientras tanto, como se describe anteriormente, la parte 210a inferior de la carcasa 200 de módulo puede unirse mediante soldadura a una porción de la parte 310 inferior de la carcasa donde la parte 340 rebajada no está formada en el disipador 300 de calor. En la presente realización, la estructura de refrigeración integrada de la parte 210a inferior de la carcasa 200 de módulo y el disipador 300 de calor no solo mejora el rendimiento de refrigeración mencionado anteriormente, sino que también puede tener el efecto de soportar la carga de la pila 120 de celdas de batería albergada en la carcasa 200 de módulo y reforzar la rigidez del módulo 100 de batería. Además, la placa 310 inferior y la parte 210a inferior de la carcasa 200 de módulo están selladas a través de una unión por soldadura y similares, de modo que el refrigerante puede fluir sin fugas.
El módulo 100 de batería según la presente realización incluye de 32 a 48 celdas 110 de batería, que son más que las convencionales, para una capacidad mejorada y similares. Sin embargo, a medida que aumenta el número de celdas 110 de batería y aumenta la longitud en una dirección de anchura de las placas 410 y 420 de extremo del módulo 100 de batería, la eficacia de refrigeración de cada celda 110 de batería puede disminuir. Por lo tanto, el módulo 100 de batería según la presente realización realiza una estructura de refrigeración integrada a través de la estructura del disipador 300 de calor, de modo que se puede aumentar la eficacia de refrigeración al mismo tiempo que aumenta el número de celdas 110 de batería. Es decir, se puede formar el módulo 100 de batería de gran capacidad con refrigeración integrada.
Para una refrigeración eficaz, la parte 340 rebajada se forma preferiblemente sobre toda el área correspondiente a la parte 210a inferior de la carcasa 200 de módulo. Con esta finalidad, la parte 340 rebajada se puede doblar por lo menos una vez y extenderse de un lado al otro. En particular, la parte 340 rebajada se dobla preferiblemente varias veces para formar la parte 340 rebajada sobre toda el área correspondiente a la parte 210a inferior de la carcasa 200 de módulo. A medida que el refrigerante se mueve desde el punto de partida hasta el punto final de la vía de flujo de refrigerante formada sobre toda el área correspondiente a la parte 210a inferior de la carcasa 200 de módulo, se puede lograr una refrigeración eficaz de toda el área de la pila 120 de celdas de batería.
Mientras tanto, el refrigerante es un medio para enfriar, y no está particularmente limitado, pero puede ser agua de refrigeración.
Mientras tanto, se puede formar un patrón 340D de saliente en la parte 340 rebajada del disipador 300 de calor según la presente realización. En el caso de un módulo 100 de batería de área grande en el que el número de celdas de batería apiladas aumenta más que antes, como en la pila 120 de celdas de batería según la presente realización, la anchura de la vía de flujo de refrigerante puede hacerse más ancha y, por lo tanto, la desviación de temperatura puede volverse más excesiva. Como se describe anteriormente, en un módulo de batería de área grande, puede incluirse el caso de que se apilan aproximadamente de 32 a 48 celdas 110 de batería en un módulo de batería, en comparación con el caso de que se apilan aproximadamente de 12 a 24 celdas de batería en un módulo de batería. En dicho caso, el patrón 340D de saliente según la presente realización genera el efecto de reducir sustancialmente la anchura de la vía de flujo de refrigeración, lo cual minimiza la caída de presión y, al mismo tiempo, reduce la desviación de temperatura entre las anchuras de la vía de flujo de refrigerante. Por lo tanto, resulta posible lograr un efecto de refrigeración uniforme.
A continuación, se describirá en detalle la primera parte de montaje formada en la primera placa de extremo.
En referencia nuevamente a las Figs. 2, 4 y 5, la primera placa 410 de extremo según la presente realización incluye unas primeras partes 410M de montaje formadas en una superficie de la primera placa 410 de extremo. En este momento, el puerto 500a de inyección de refrigerante y el puerto 500b de descarga de refrigerante están ubicados para estar separados entre sí en la dirección de anchura de la primera placa 410 de extremo, y las primeras partes 410M de montaje están ubicadas entre el puerto 500a de inyección de refrigerante y el puerto 500b de descarga de refrigerante. Como se describe anteriormente, la dirección de anchura de la primera placa 410 de extremo significa una dirección en la que se apilan las celdas 110 de batería, es decir, una dirección paralela al eje x en la Fig. 2.
La primera parte 410M de montaje puede ser una forma que sobresale en una dirección perpendicular a una superficie de la primera placa 410 de extremo. Además, se puede formar un orificio 410MH de montaje abierto en una dirección de altura en la primera porción 410M de montaje. Aquí, la dirección de altura puede significar una dirección paralela al eje z en la Fig. 2. Cuando el módulo 100 de batería se monta en la carcasa de paquete, un perno puede pasar a través del orificio 410MH de montaje de la primera parte 410M de montaje que se va a ensamblar a la carcasa de paquete. De esta manera, el módulo 100 de batería se puede fijar y montar en la carcasa de paquete. Los detalles se describirán más adelante junto con las Figs. 13 y 14.
En el módulo 100 de batería según la presente realización, el puerto 500a de inyección de refrigerante y el puerto 500b de descarga de refrigerante están dispuestos para estar separados en la dirección de anchura, y una primera parte 410M de montaje para fijar el módulo 100 de batería está dispuesta entremedio. La primera parte 410M de montaje está dispuesta cerca del área central de la primera placa 410 de extremo, de este modo se intenta mejorar la durabilidad del módulo 100 de batería frente a la vibración y el impacto. Al mismo tiempo, el puerto 500 de refrigeración está dispuesto en un área cerca de ambos extremos de la primera placa 410 de extremo, de este modo se intenta mejorar la eficacia del espacio.
Como ejemplo comparativo con respecto a la presente divulgación, las partes de montaje pueden disponerse en ambos extremos en la dirección de anchura de la placa de extremo, respectivamente, y pueden disponerse puertos de refrigeración entre las partes de montaje. En este caso, la durabilidad en el área central de la primera placa 410 de extremo se debilita y pueden producirse daños en el módulo 100 de batería a causa de la vibración o el impacto. En particular, en el caso de un módulo 100 de batería de área grande en el que el número de celdas 110 de batería apiladas en la dirección de anchura aumenta, la longitud en la dirección de anchura de las placas 410 y 420 de extremo aumenta. De esta manera, cuando las partes de montaje están dispuestas en ambos extremos, el área central de las placas 410 y 420 de extremo se vuelve estructuralmente débil y puede producirse un fenómeno de hundimiento debido al peso. Por lo tanto, en el módulo 100 de batería según la presente realización, el puerto 500a de inyección de refrigerante y el puerto 500b de descarga de refrigerante están dispuestos para estar separados en la dirección de anchura, y las primeras partes 410M de montaje están dispuestas entremedio, de este modo se intenta aumentar la durabilidad del módulo 100 de batería y al mismo tiempo asegurar la utilización del espacio. Esto es más efectivo en un módulo 100 de batería de área grande en el que el número de celdas de batería aumenta más que antes.
Más específicamente, el puerto 500a de inyección de refrigerante y el puerto 500b de descarga de refrigerante pueden ubicarse para corresponderse con ambos extremos en la dirección de anchura de la primera placa 410 de extremo. Además, cualquiera de las primeras partes 410M de montaje puede estar ubicada entre la parte central de la primera placa 410 de extremo y el puerto 500a de inyección de refrigerante, y la otra de las primeras partes 410M de montaje puede estar ubicada entre la parte central de la primera placa 410 de extremo y el puerto 500b de descarga de refrigerante. En este momento, la parte central de la primera placa 410 de extremo tal como se usa en la presente memoria se refiere al punto central según la dirección de anchura de la primera placa 410 de extremo. Como estructura ejemplar, una de las primeras partes 410M de montaje está ubicada en un punto correspondiente a 1/4 de la primera placa 410 de extremo con respecto a la dirección de anchura, y la otra de las primeras partes 410M de montaje puede estar ubicada en un punto correspondiente a 3/4 de la primera placa 410 de extremo.
Mientras tanto, la primera parte 410M de montaje se fija a la carcasa de paquete a través de pernos que se describen más adelante, en el que un primer saliente 211 de la carcasa de módulo donde se ubica el puerto 500a de inyección de refrigerante y un segundo saliente 212 de la carcasa de módulo donde se ubica el puerto 500b de descarga de refrigerante sobresalen para pasar por la primera placa 410 de extremo. En este momento, la fuerza de fijación en la dirección de altura mediante el perno que pasa a través del orificio 410MH de montaje de la primera parte 410M de montaje puede presionar el primer saliente 211 de la carcasa de módulo y el segundo saliente 212 de la carcasa de módulo hacia abajo. En consecuencia, el primer saliente 211 de la carcasa de módulo y el primer saliente 300P1 del disipador de calor se pueden adherir fuertemente entre sí, y el segundo saliente 212 de la carcasa de módulo y el segundo saliente 300P2 del disipador de calor se pueden adherir fuertemente entre sí. Debido a la estructura de presión como se describe anteriormente, resulta posible mejorar el rendimiento de sellado con respecto al área a través de la cual fluye el refrigerante y reducir la posibilidad de fugas de refrigerante. En conjunto, el módulo de batería según la presente realización tiene la ventaja de que puede fijarse y presionarse simultáneamente para impedir fugas de refrigerante.
A continuación, se describirá en detalle una parte guía o similar según una realización de la presente divulgación en referencia a la Fig. 8 y similares.
La Fig. 8 es una vista en perspectiva que muestra el módulo de batería de la Fig. 1 al cambiar el ángulo de visión de modo que se haga visible la segunda placa de extremo.
En primer lugar, en referencia a las Figs. 2 y 4, se puede formar una primera parte 410G guía en la parte central de la primera placa 410 de extremo, y se puede formar un orificio 410Gh guía abierto en la dirección de altura en la primera parte 410G guía. La dirección de altura puede significar una dirección paralela al eje z en la Fig. 2, de forma similar al caso del orificio 410MH de montaje.
A continuación, en referencia a la Fig. 8, se pueden formar unas segundas partes 420M de montaje en la segunda placa 420 de extremo. Específicamente, las segundas partes 420M de montaje pueden formarse entre la parte central de la segunda placa 420 de extremo y un extremo en la dirección de anchura de la segunda placa 420 de extremo, y entre la parte central de la segunda placa 420 de extremo y el otro extremo en la dirección de anchura de la segunda placa 420 de extremo, respectivamente. Es decir, las segundas partes 420M de montaje pueden formarse en una superficie de la segunda placa 420 de extremo para que se correspondan con las posiciones de las primeras partes 410<m>de montaje. En este momento, la parte central de la segunda placa 420 de extremo tal como se usa en la presente memoria se refiere a la parte central según la dirección de anchura de la segunda placa 420 de extremo.
Además, de forma similar a la primera parte 410M de montaje, se puede formar un orificio 420MH de montaje abierto en una dirección de altura en la segunda parte 420M de montaje. Es decir, el módulo 100 de batería según la presente realización se puede fijar a la carcasa de paquete descrito más adelante mediante las primeras partes 410M de montaje formadas en la primera placa 410 de extremo y las segundas partes 420M de montaje formadas en la segunda placa 420 de extremo. Esto se describirá en detalle nuevamente en las Figs. 13 y 14.
Mientras tanto, se puede formar una segunda parte 420G guía en la segunda placa 420 de extremo, y se puede formar un orificio 420GH guía abierto en una dirección de altura en la segunda parte 420G guía. Las funciones de la primera parte 410G guía y de la segunda parte 420G guía se describirán en detalle en referencia a las Figs. 13 y 14. A continuación, se describirán en detalle un paquete de batería y una estructura de circulación de refrigerante según una realización de la presente divulgación en referencia a las Figs. 9 a 11.
La Fig. 9 es una vista en perspectiva en despiece que muestra un paquete de batería según una realización de la presente divulgación. La Fig. 10 es una vista en perspectiva que muestra una porción de un módulo de batería, un ensamblaje de la tubería de refrigerante del paquete y una envoltura de la tubería de refrigerante del paquete según una realización de la presente divulgación. La Fig. 11 es una vista parcial que muestra un puerto de inyección de refrigerante y un puerto de conexión según una realización de la presente divulgación.
En referencia a las Figs. 9 a 11 junto con la Fig. 2, el paquete 1000 de batería según una realización de la presente divulgación incluye un módulo 100 de batería y una carcasa 1100 de paquete que alberga el módulo 100 de batería. Uno o más módulos 100 de batería pueden albergarse en la carcasa 1100 de paquete. Mientras tanto, aunque no se muestra específicamente en la figura, el paquete 1000 de batería puede incluir además una cubierta de paquete que cubre la carcasa 1100 de paquete, y el módulo 100 de batería puede estar dispuesto en el espacio entre la carcasa 1100 de paquete y la cubierta de paquete.
Mientras tanto, el paquete 1000 de batería según la presente realización puede incluir un ensamblaje 600 de la tubería de refrigerante del paquete conectado al puerto 500 de refrigeración del módulo 100 de batería y una envoltura 700 de la tubería de refrigerante del paquete que alberga el ensamblaje 600 de la tubería de refrigerante del paquete. Cuando el módulo 100 de batería está formado por una pluralidad de números, se pueden disponer un primer módulo 100a de batería y un segundo módulo 100b de batería orientados entre sí. El ensamblaje 600 de la tubería de refrigerante del paquete y la envoltura 700 de la tubería de refrigerante del paquete pueden estar ubicados entre el primer módulo 100a de batería y el segundo módulo 100b de batería. Además, se pueden disponer además un tercer módulo 100c de batería y un cuarto módulo 100d de batería orientados entre sí.
Es decir, el paquete 1000 de batería según la presente realización puede incluir los módulos 100a, 100b, 100c y 100d de batería primero a cuarto. Los módulos 100a y 100b de batería primero y segundo pueden estar dispuestos en una dirección perpendicular a la dirección en la que se apilan las celdas 110 de batería, y los módulos 100c y 100d de batería tercero y cuarto también pueden estar dispuestos en una dirección perpendicular a la dirección en la que se apilan las celdas 110 de batería. El primer módulo 100a de batería y el segundo módulo 100b de batería pueden estar dispuestos de modo que las primeras placas 410 de extremo estén orientadas entre sí. El tercer módulo 100c de batería y el cuarto módulo 100d de batería también pueden estar dispuestos de modo que las primeras placas 410 de extremo estén orientadas entre sí.
Los módulos 100a, 100b, 100c y 100d de batería primero a cuarto pueden estar dispuestos en forma de entramado. El ensamblaje 600 de la tubería de refrigerante del paquete y la envoltura 700 de la tubería de refrigerante del paquete están conectados entre el primer módulo 100a de batería y el segundo módulo 100b de batería, entre el tercer módulo 100c de batería y el cuarto módulo 100d de batería, y entre el segundo módulo 100b de batería y el cuarto módulo 100d de batería, y pueden formar una estructura en forma de T.
Todos los puertos 500 de refrigeración formados en cada uno de los módulos 100a y 100b de batería pueden estar dispuestos en el espacio entre el primer módulo 100a de batería y el segundo módulo 100b de batería. En otras palabras, los salientes 211 y 212 de la carcasa de módulo del primer módulo 100a de batería sobresalen en la dirección en la que se ubica el segundo módulo 100b de batería, y los salientes 211 y 212 de la carcasa de módulo del segundo módulo 100b de batería pueden sobresalir en una dirección en la que se ubica el primer módulo 100a de batería. Los puertos 500 de refrigeración pueden estar ubicados en las partes de la superficie superior de los salientes 211 y 212 de la carcasa de módulo, respectivamente.
En este momento, el puerto 500a de inyección de refrigerante del primer módulo 100a de batería y el puerto 500b de descarga de refrigerante del segundo módulo 100b de batería pueden disponerse orientados entre sí, y el puerto 500b de descarga de refrigerante del primer módulo 100a de batería y el puerto 500a de inyección de refrigerante del segundo módulo 100b de batería pueden disponerse orientados entre sí. De forma similar, el puerto 500a de inyección de refrigerante del tercer módulo 100c de batería y el puerto 500b de descarga de refrigerante del cuarto módulo 100d de batería pueden estar dispuestos orientados entre sí, y el puerto 500b de descarga de refrigerante del tercer módulo 100c de batería y el puerto 500a de inyección de refrigerante del cuarto módulo 100d de batería pueden estar dispuestos orientados entre sí.
El ensamblaje 600 de la tubería de refrigerante del paquete puede incluir una tubería 610 de refrigerante del paquete y un puerto 620 de conexión que conecta la tubería 610 de refrigerante del paquete y el puerto 500 de refrigeración del módulo 100 de batería. En un ejemplo, como se muestra en la Fig. 11, el puerto 620 de conexión puede estar conectado al puerto 500a de inyección de refrigerante. Específicamente, el puerto 500a de inyección de refrigerante se inserta y se acopla al lado inferior del puerto 620 de conexión, y un extremo inferior del puerto 620 de conexión puede entrar en contacto con una superficie superior del primer saliente 211 de la carcasa de módulo. Es decir, el puerto 500a de inyección de refrigerante y el puerto 620 de conexión pueden estar acoplados de una forma en la que el puerto 500a de inyección de refrigerante se inserta en el puerto 620 de conexión.
Además, un elemento 630 de sellado puede estar ubicado entre el puerto 500a de inyección de refrigerante y el puerto 620 de conexión. El elemento 630 de sellado puede tener forma de anillo y puede insertarse entre el puerto 500a de inyección de refrigerante y el puerto 620 de conexión. Mientras el elemento 630 de sellado se inserta en el puerto 500a de inyección de refrigerante, se puede insertar en el puerto 620 de conexión junto con el puerto 500a de inyección de refrigerante. El elemento 630 de sellado puede impedir que el refrigerante se filtre en un hueco entre el puerto 500a de inyección de refrigerante y el puerto 620 de conexión.
Aunque no se muestra específicamente en la figura, el puerto 500b de descarga de refrigerante también puede estar conectado a otro puerto 620 de conexión con un elemento 630 de sellado interpuesto entremedio, de forma similar al puerto 500a de inyección de refrigerante.
Resumiendo lo anterior, en el paquete 1000 de batería según la presente realización, el refrigerante se inyecta en el puerto 500a de inyección de refrigerante del módulo 100 de batería a través de cualquier tubería 610 de refrigerante del paquete y el puerto 620 de conexión, y el refrigerante inyectado circula dentro del disipador 300 de calor. Después, el refrigerante se descarga a otra tubería 610 de refrigerante del paquete a través del puerto 500b de descarga de refrigerante y el otro puerto 620 de conexión del módulo 100 de batería. De esta manera se puede formar la estructura de circulación del refrigerante del paquete 1000 de batería.
Como se describe anteriormente, la envoltura 700 de la tubería de refrigerante del paquete puede albergar el ensamblaje 600 de la tubería de refrigerante del paquete. El paquete 1000 de batería se puede aplicar a vehículos tales como vehículos eléctricos y vehículos híbridos. Puede producirse una situación en la que el refrigerante, tal como el agua de refrigeración, pueda tener fugas debido a un fallo en el ensamblaje o a un accidente durante el funcionamiento. El refrigerante filtrado penetra en una pluralidad de partes que constituyen el paquete 1000 de batería lo que puede provocar un incendio o una explosión. Según la presente realización, la envoltura 700 de la tubería de refrigerante del paquete está formada con el objetivo de cubrir la superficie inferior y la superficie lateral del ensamblaje 600 de la tubería de refrigerante del paquete, con lo que el refrigerante que se filtra desde el ensamblaje 600 de la tubería de refrigerante del paquete permanece dentro de la envoltura 700 de la tubería de refrigerante del paquete, con lo cual se impide un fenómeno en el que el refrigerante filtrado penetra en otras partes del paquete 1000 de batería. En este momento, es preferible que el espacio entre la pluralidad de módulos 100 de batería se utilice de modo que la envoltura 700 de la tubería de refrigerante del paquete pueda albergar el refrigerante filtrado en una extensión máxima, lo que asegura al máximo el volumen de la envoltura 700 de la tubería de refrigerante del paquete.
La parte superior abierta de la envoltura 700 de la tubería de refrigerante del paquete puede estar cubierta por una cubierta 700C de envoltura. De este modo, resulta posible impedir un fenómeno en el cual el refrigerante filtrado desde el ensamblaje 600 de la tubería de refrigerante del paquete se filtra hacia el espacio abierto superior de la envoltura 700 de la tubería de refrigerante del paquete.
Una primera junta 700G1 puede estar ubicada entre la envoltura 700 de la tubería de refrigerante del paquete y la cubierta 700C de envoltura. La primera junta 700G1 sella el espacio entre la envoltura 700 de la tubería de refrigerante del paquete y la cubierta 700C de envoltura. La primera junta 700G1 puede formarse a lo largo de un borde superior de la envoltura 700 de la tubería de refrigerante del paquete. La cubierta 700C de envoltura está adherida estrechamente a la primera junta 700G1 formada a lo largo del borde superior de la envoltura 700 de la tubería de refrigerante del paquete, de este modo se puede impedir un fenómeno en el cual el refrigerante se filtra a la parte superior de la envoltura 700 de la tubería de refrigerante del paquete.
Además, se puede formar una abertura 710P en la superficie inferior de la envoltura 700 de la tubería de refrigerante del paquete según la presente realización. Una segunda junta 700G2 puede acoplarse a una porción donde se forma la abertura 710P.
La segunda junta 700G2 se puede ubicar entre los salientes 211 y 212 de la carcasa de módulo y la envoltura 700 de la tubería de refrigerante del paquete para sellar entre los salientes 211 y 212 de la carcasa de módulo y la envoltura 700 de la tubería de refrigerante del paquete. En este momento, el puerto 500a de inyección de refrigerante o el puerto 500b de descarga de refrigerante pueden pasar a través de la segunda junta 700G2 y la abertura 710P hacia arriba, sobresalir hacia la envoltura 700 de la tubería de refrigerante del paquete y pueden conectarse al puerto 620 de conexión de la manera descrita anteriormente.
A continuación, se describirá en detalle un procedimiento de fijación a través de una parte de montaje y una función de la parte guía en referencia a las Figs. 12 a 14, y similares.
La Fig. 12 es una vista en perspectiva que muestra un paquete de batería según una realización de la presente divulgación. La Fig. 13 es una vista parcial que se amplía y muestra una sección "B" de la Fig. 12. La Fig. 14 es una vista parcial que se amplía y muestra una sección "C" de la Fig. 12.
En primer lugar, en referencia a las Figs. 4, 12 y 13, como se describe anteriormente, las primeras partes 410M de montaje se forman en la primera placa 410 de extremo del módulo 100 de batería, y las primeras partes 410M de montaje se fijan a la carcasa 1100 de paquete.
Específicamente, la carcasa 1100 de paquete puede incluir una parte 1110 inferior del paquete sobre la cual está dispuesto el módulo 100 de batería, y un perno 1112 puede pasar a través del orificio 410MH de montaje de la primera parte 410M de montaje para ensamblarse a la parte 1113 de fijación provista en la parte 1110 inferior del paquete. En un ejemplo, el perno 1112 es un elemento que tiene una rosca de tornillo formada en una superficie periférica exterior, y puede ensamblarse en un orificio de tuerca formado en la parte 1113 de fijación. De esta manera, la primera placa 410 de extremo del módulo 100 de batería puede fijarse a la parte 1110 inferior del paquete.
Mientras tanto, como se describe anteriormente, la primera parte 410G guía puede formarse en la parte central de la primera placa 410 de extremo. En la primera parte 410G guía se puede formar un orificio 410GH guía abierto en la dirección de altura. Además, la carcasa 1100 de paquete puede incluir un pasador 1111 guía que sobresale hacia arriba desde la parte 1110 inferior del paquete. Antes de la fijación a través de la primera parte 410M de montaje, cuando el módulo 100 de batería está dispuesto sobre la parte 1110 inferior del paquete, el módulo 100 de batería se mueve de modo que el pasador 1111 guía pasa a través del orificio 410GH guía de la primera parte 410G guía. De ese modo, el módulo 100 de batería que tiene un mayor volumen o peso se puede ubicar de forma más exacta y estable en una ubicación de destino de la parte 1110 inferior del paquete, y también es fácil hacer que el orificio 410MH de montaje y la parte 1113 de fijación se correspondan entre sí. Es decir, la primera parte 410G guía según la presente realización funciona como un elemento guía para mejorar el montaje del módulo 100 de batería en la carcasa 1100 de paquete.
A continuación, en referencia a las Figs. 8, 12 y 14, como se describe anteriormente, las segundas partes 420M de montaje se forman en la segunda placa 420 de extremo del módulo 100 de batería, y las segundas partes 420M de montaje se fijan a la carcasa 1100 de paquete.
De forma similar a la primera parte 410M de montaje, un perno 1112 puede pasar a través del orificio 420MH de montaje de la segunda parte 420M de montaje y ensamblarse a la parte 1113 de fijación provista en la parte 1110 inferior del paquete. En un ejemplo, el perno 1112 es un elemento que tiene una rosca de tornillo formada en una superficie periférica exterior, y puede ensamblarse en un orificio de tuerca formado en la parte 1113 de fijación. De esta manera, la segunda placa 420 de extremo del módulo 100 de batería puede fijarse a la parte 1110 inferior del paquete.
Mientras tanto, como se describe anteriormente, la segunda parte 420G guía puede formarse en la segunda placa 420 de extremo, y un orificio 420GH guía abierto en la dirección de altura puede formarse en la segunda parte 420G guía. Antes de la fijación a través de la segunda parte 420M de montaje, cuando el módulo 100 de batería está dispuesto sobre la parte 1110 inferior del paquete, el módulo 100 de batería se mueve de modo que el pasador 1111 guía pasa a través del orificio 420GH guía de la segunda parte 420G guía. De ese modo, el módulo 100 de batería que tiene un mayor volumen o peso se puede ubicar de forma más exacta y estable en una ubicación de destino en la parte 1110 inferior del paquete, y también es fácil hacer que el orificio 420MH de montaje y la parte 1113 de fijación se correspondan entre sí. Es decir, la segunda parte 420G guía según la presente realización funciona como un elemento guía para mejorar la propiedad de ensamblaje del módulo 100 de batería a la carcasa 1100 de paquete, de forma similar a la primera parte 410G guía.
La Fig. 15 es una vista en planta de una disposición de módulos de batería según una realización de la presente divulgación vista desde arriba.
En referencia a las Figs. 4, 8 y 15 juntas, se puede formar una primera parte 410G guía en la parte central de la primera placa 410 de extremo. En particular, la primera parte 410G guía puede estar ubicada entre las primeras partes 410M de montaje.
Mientras tanto, la segunda parte 420G guía puede formarse en por lo menos una ubicación entre la parte central de la segunda placa 420 de extremo y ambos extremos en la dirección de anchura de la segunda placa 420 de extremo. Las Figs. 8 y 15 muestran el estado en el que la segunda parte 420G guía está formada entre la parte central de la segunda placa 420 de extremo y un extremo en la dirección de anchura de la segunda placa 420 de extremo. Más específicamente, la segunda parte 420G guía puede estar ubicada entre una cualquiera de las segundas partes 420M de montaje y un extremo en la dirección de anchura de la segunda placa 420 de extremo. A diferencia de la primera parte 410G guía formada en la parte central de la primera placa 410 de extremo, la segunda parte 420G guía puede estar ubicada cerca de un extremo en la dirección de anchura, en lugar de la parte central de la segunda placa 420 de extremo. Como se muestra en la Fig. 15, cuando el módulo 100 de batería se ve desde arriba, la primera parte 410G guía y la segunda parte 420G guía pueden estar dispuestas asimétricamente. Al formar la primera parte 410G guía y la segunda parte 420G guía para que estén ubicadas asimétricamente de esta manera, cuando el módulo 100 de batería se monta en la carcasa 1100 de paquete, resulta posible impedir un ensamblaje erróneo. Este es un diseño que impide que las posiciones de la primera placa 410 de extremo y la segunda placa 420 de extremo se cambien entre sí durante el ensamblaje. La primera parte 410G guía y la segunda parte 420G guía según la presente realización no solo mejoran la capacidad de ensamblaje del módulo 100 de batería a la carcasa 1100 de paquete, sino que también realizan la función de prevenir un ensamblaje erróneo del módulo 100 de batería.
En la presente realización se han utilizado términos que representan direcciones como el lado delantero, el lado trasero, el lado izquierdo, el lado derecho, el lado superior y el lado inferior, pero los términos utilizados se proporcionan sencillamente por conveniencia de la descripción y pueden volverse diferentes según la posición de un objeto, la posición de un observador o similar.
El uno o más módulos de batería según las realizaciones de la presente divulgación descritas anteriormente se pueden montar junto con diversos sistemas de control y protección tales como un BMS (sistema de gestión de batería), una BDU (unidad de desconexión de batería) y un sistema de refrigeración para formar un paquete de batería.
El módulo de batería o paquete de batería se puede aplicar a diversos dispositivos. Por ejemplo, se puede aplicar a medios de vehículos tales como una bicicleta eléctrica, un vehículo eléctrico y un vehículo eléctrico híbrido, y se puede aplicar a diversos dispositivos capaces de utilizar una batería secundaria, sin limitarse a ellos.
Aunque las realizaciones preferidas de la presente divulgación se han descrito en detalle anteriormente, el alcance de la presente divulgación se define en las reivindicaciones adjuntas y no se limita a dichas realizaciones.
Descripción de los números de referencia
100: módulo de batería
110: celda de batería
200: carcasa de módulo
300: disipador de calor
410: primera placa de extremo
410M: primera parte de montaje
500a: puerto de inyección de refrigerante
500b: puerto de descarga de refrigerante

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un módulo (100) de batería que comprende,
una pila de celdas de batería en la que se apila una pluralidad de celdas (110) de batería;
una carcasa (200) de módulo que alberga la pila de celdas de batería;
una primera placa (410) de extremo y una segunda placa (420) de extremo que cubren un lado y el otro lado de la pila de celdas de batería, respectivamente;
un disipador (300) de calor que está ubicado debajo de una parte (210a) inferior de la carcasa (200) de módulo;
un puerto (500a) de inyección de refrigerante que suministra refrigerante al disipador (300) de calor; y
un puerto (500b) de descarga de refrigerante que descarga el refrigerante desde el disipador de calor,
en el que la primera placa (410) de extremo comprende unas primeras partes (410M) de montaje que están formadas en una superficie de la primera placa (410) de extremo,
en el que la carcasa (200) de módulo comprende un primer saliente (211) de la carcasa de módulo y un segundo saliente (212) de la carcasa de módulo que sobresalen de la parte inferior de la carcasa de módulo para pasar por la primera placa (410) de extremo,
en el que el puerto (500a) de inyección de refrigerante está ubicado en el primer saliente (211) de la carcasa de módulo, y el puerto (500b) de descarga de refrigerante está ubicado en el segundo saliente (212) de la carcasa de módulo, y
en el que el puerto (500a) de inyección de refrigerante y el puerto (500b) de descarga de refrigerante están separados entre sí en la dirección de anchura de la primera placa (410) de extremo, y las primeras partes (410M) de montaje están ubicadas entre el puerto (500a) de inyección de refrigerante y el puerto (500b) de descarga de refrigerante.
2. El módulo de batería según la reivindicación 1, en el que: el puerto (500a) de inyección de refrigerante y el puerto (500b) de descarga de refrigerante están ubicados para corresponderse con ambos extremos en una dirección de anchura de la primera placa (410) de extremo.
3. El módulo de batería según la reivindicación 1, en el que: en la primera parte (410M) de montaje se forma un orificio (410MH) de montaje abierto en la dirección de altura.
4. El módulo de batería según la reivindicación 1, en el que: una de las primeras partes (410M) de montaje está ubicada entre la parte central de la primera placa (410) de extremo y el puerto (500a) de inyección de refrigerante, y otra de las primeras partes (410M) de montaje está ubicada entre la parte central de la primera placa (410) de extremo y el puerto (500b) de descarga de refrigerante.
5. El módulo de batería según la reivindicación 4, en el que: una primera parte (410G) guía está formada en la parte central de la primera placa (410) de extremo, y un orificio (410GH) guía abierto en la dirección de altura está formado en la primera parte (410G) guía.
6. El módulo de batería según la reivindicación 5, en el que: una segunda parte (420G) guía está formada en por lo menos una ubicación entre una parte central de la segunda placa (420) de extremo y ambos extremos en una dirección de anchura de la segunda placa de extremo.
7. El módulo de batería según la reivindicación 5, en el que: unas segundas partes (420M) de montaje están formadas entre la parte central de la segunda placa (420) de extremo y un extremo en la dirección de anchura de la segunda placa (20) de extremo, y entre la parte central de la segunda placa (420) de extremo y el otro extremo en la dirección de anchura de la segunda placa (420) de extremo, respectivamente.
8. El módulo de batería según la reivindicación 7, en el que: una segunda parte (420G) guía está formada entre una cualquiera de las segundas partes (420M) de montaje y un extremo en la dirección de anchura de la segunda placa (420) de extremo.
9. El módulo de batería según la reivindicación 1, en el que:
la parte (210a) inferior de la carcasa (200) de módulo y el disipador (300) de calor forman una vía de flujo para el refrigerante, y
la parte (210a) inferior de la carcasa (200) de módulo está en contacto con el refrigerante.
10. El módulo de batería según la reivindicación 1, en el que: el disipador (300) de calor comprende una placa inferior que está unida a la parte (210a) inferior de la carcasa (200) de módulo, y una parte (340) rebajada formada para rebajarse hacia abajo desde la placa (310) inferior.
11. Un paquete (1000) de batería, que comprende:
el módulo (100) de batería según se establece en la reivindicación 1, y
una carcasa (1100) de paquete que alberga el módulo de batería, en el que las primeras partes (410M) de montaje se fijan a la carcasa (1100) de paquete.
12. El paquete de batería según la reivindicación 11, en el que:
una primera parte (410G) guía está formada en la parte central de la primera placa (410) de extremo, y en la primera parte guía se forma un orificio (410GH) guía abierto en la dirección de altura.
13. El paquete de batería según la reivindicación 12, en el que:
la carcasa (1100) de paquete comprende una parte inferior del paquete (1110) donde se dispone el módulo de batería y un pasador (1111) guía que sobresale hacia arriba de la parte inferior del paquete, y
cuando el módulo de batería se dispone en la parte inferior del paquete, el pasador guía pasa a través del orificio (410GH) guía.
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